12 KiB

Raw Blame History

📚 Guía de Mejores Prácticas - Sistema de Fluidos CtrEditor

🎯 Introducción

Esta guía proporciona las mejores prácticas, casos de uso comunes y ejemplos prácticos para el nuevo sistema de gestión de fluidos de CtrEditor. Está dirigida a ingenieros de proceso, técnicos de automatización y desarrolladores que implementen simulaciones hidráulicas industriales.

🏭 Casos de Uso Industriales

Caso 1: Preparación de Jarabe Simple

// Escenario: Dilución de jarabe concentrado para bebidas
var syrupTank = new osHydTank()
{
    Nombre = "Tanque de Jarabe",
    CrossSectionalArea = 2.0, // m²
    MaxLevel = 3.0,           // m
    
    // Jarabe concentrado inicial
    PrimaryFluid = new FluidProperties 
    { 
        FluidType = FluidType.Syrup,
        ConcentrationBrix = 65.0,    // Jarabe concentrado
        Temperature = 85.0           // Temperatura de proceso
    },
    
    // Agua para dilución
    SecondaryFluid = new FluidProperties 
    { 
        FluidType = FluidType.Water,
        ConcentrationBrix = 0.0,
        Temperature = 15.0           // Agua fría
    },
    
    CurrentLevelM = 2.0,
    TankPressureBar = 1.2,
    MixingState = MixingState.Gradual,
    MixingMotorRpm = 25.0
};

Caso 2: Sistema CIP Automatizado

// Escenario: Limpieza automática de tuberías de proceso
var cipTank = new osHydTank()
{
    Nombre = "Tanque CIP - Soda Cáustica",
    CrossSectionalArea = 1.5,
    MaxLevel = 2.5,
    
    // Solución de limpieza
    PrimaryFluid = new FluidProperties 
    { 
        FluidType = FluidType.CausticSoda,
        ConcentrationBrix = 0.0,
        Temperature = 75.0           // Temperatura para limpieza efectiva
    },
    
    CurrentLevelM = 2.0,
    TankPressureBar = 2.5,          // Presión elevada para circulación
    MixingState = MixingState.Active,
    MixingMotorRpm = 50.0           // Mezcla vigorosa
};

Caso 3: Tanque de Almacenamiento Multi-Producto

// Escenario: Tanque que puede manejar diferentes productos
var storageTank = new osHydTank()
{
    Nombre = "Tanque Almacén Flexible",
    CrossSectionalArea = 5.0,       // Tanque grande
    MaxLevel = 4.0,
    
    // Inicialmente vacío (aire)
    PrimaryFluid = new FluidProperties 
    { 
        FluidType = FluidType.Air,
        ConcentrationBrix = 0.0,
        Temperature = 20.0
    },
    
    CurrentLevelM = 0.1,            // Prácticamente vacío
    TankPressureBar = 1.013,        // Presión atmosférica
    MixingState = MixingState.Idle
};

🔧 Mejores Prácticas de Configuración

Gestión de Temperaturas

✅ Buenas Prácticas

// Rangos de temperatura apropiados por tipo de fluido
var waterTemp = 5.0;    // a 95.0 °C
var syrupTemp = 60.0;   // a 120.0 °C (proceso)
var cipTemp = 65.0;     // a 85.0 °C (efectividad de limpieza)

❌ Prácticas a Evitar

// NO usar temperaturas extremas sin justificación
var badTemp1 = -10.0;   // Congelación no manejada
var badTemp2 = 150.0;   // Por encima del punto de ebullición

Control de Concentración Brix

✅ Rangos Recomendados

// Jarabes comerciales típicos
var lightSyrup = 25.0;     // Jarabe ligero
var mediumSyrup = 45.0;    // Jarabe medio
var heavySyrup = 65.0;     // Jarabe pesado
var concentrate = 85.0;    // Concentrado máximo

⚠️ Límites de Seguridad

// Verificar límites antes de asignar
if (brixValue >= 0.0 && brixValue <= 100.0)
{
    fluid.ConcentrationBrix = brixValue;
}

Estados de Mezcla Apropiados

Mezcla Gradual - Para transiciones suaves

tank.MixingState = MixingState.Gradual;
tank.MixingMotorRpm = 15.0; // RPM bajas para transición gradual

Mezcla Activa - Para homogeneización rápida

tank.MixingState = MixingState.Active;
tank.MixingMotorRpm = 45.0; // RPM altas para mezcla vigorosa

Sin Mezcla - Para almacenamiento

tank.MixingState = MixingState.Idle;
tank.MixingMotorRpm = 0.0;  // Motor apagado

📊 Monitoreo y Control

Indicadores Clave de Rendimiento (KPIs)

Eficiencia de Mezcla

// Monitorear la homogeneidad de la mezcla
public double MixingEfficiency 
{
    get 
    {
        if (MixingState == MixingState.Idle) return 0.0;
        
        // Basado en tiempo de mezcla y RPM
        var timefactor = MixingTimeMinutes / 10.0; // 10 min = 100%
        var rpmFactor = MixingMotorRpm / 50.0;      // 50 RPM = 100%
        
        return Math.Min(timeFactory * rpmFactor, 1.0) * 100.0;
    }
}

Calidad del Producto

// Verificar que la concentración esté en rango objetivo
public bool IsWithinQualitySpec(double targetBrix, double tolerance = 2.0)
{
    return Math.Abs(PrimaryFluid.ConcentrationBrix - targetBrix) <= tolerance;
}

Consumo Energético

// Estimar consumo de energía del motor de mezcla
public double EnergyConsumptionKW
{
    get
    {
        if (MixingState == MixingState.Idle) return 0.0;
        
        // Potencia base + factor de RPM
        var basePower = 1.5; // kW
        var rpmFactor = MixingMotorRpm / 100.0;
        
        return basePower * rpmFactor * rpmFactor; // Potencia cuadrática con RPM
    }
}

🔄 Secuencias de Proceso Típicas

Secuencia 1: Preparación de Producto

public async Task PrepareProduct(double targetBrix, double targetVolume)
{
    // 1. Verificar tanque vacío
    if (CurrentLevelM > MinLevel + 0.1)
        throw new InvalidOperationException("Tank must be empty");
    
    // 2. Cargar concentrado
    PrimaryFluid = new FluidProperties 
    { 
        FluidType = FluidType.Syrup,
        ConcentrationBrix = 85.0,
        Temperature = 85.0
    };
    CurrentLevelM = 0.5; // Nivel inicial de concentrado
    
    // 3. Agregar agua para dilución
    SecondaryFluid = new FluidProperties 
    { 
        FluidType = FluidType.Water,
        Temperature = 15.0
    };
    
    // 4. Iniciar mezcla gradual
    MixingState = MixingState.Gradual;
    MixingMotorRpm = 20.0;
    
    // 5. Monitorear hasta alcanzar objetivo
    while (PrimaryFluid.ConcentrationBrix > targetBrix + 1.0)
    {
        await Task.Delay(1000); // Simular tiempo de proceso
        // El sistema actualiza automáticamente la concentración
    }
    
    // 6. Homogeneización final
    MixingState = MixingState.Active;
    MixingMotorRpm = 40.0;
    await Task.Delay(5000); // 5 segundos de mezcla vigorosa
    
    // 7. Finalizar
    MixingState = MixingState.Idle;
}

Secuencia 2: Limpieza CIP

public async Task CipCleaningCycle()
{
    // Fase 1: Pre-enjuague con agua
    await PreRinse();
    
    // Fase 2: Limpieza con soda cáustica
    PrimaryFluid = new FluidProperties 
    { 
        FluidType = FluidType.CausticSoda,
        Temperature = 75.0
    };
    
    MixingState = MixingState.Active;
    MixingMotorRpm = 50.0;
    await Task.Delay(15000); // 15 segundos de limpieza
    
    // Fase 3: Enjuague final
    await FinalRinse();
    
    // Fase 4: Drenaje y secado
    CurrentLevelM = MinLevel;
    PrimaryFluid = new FluidProperties { FluidType = FluidType.Air };
    MixingState = MixingState.Idle;
}

⚠️ Consideraciones de Seguridad

Límites Operativos

// Verificaciones de seguridad antes de cambios
public bool IsSafeToOperate()
{
    // Verificar presión
    if (TankPressureBar > 5.0)
        return false; // Presión demasiado alta
    
    // Verificar temperatura
    if (PrimaryFluid.Temperature > 100.0 && PrimaryFluid.FluidType == FluidType.Water)
        return false; // Agua sobrecalentada
    
    // Verificar nivel
    if (CurrentLevelM > MaxLevel * 0.95)
        return false; // Riesgo de desbordamiento
    
    return true;
}

Protecciones del Sistema

// Parada de emergencia
public void EmergencyStop()
{
    MixingState = MixingState.Idle;
    MixingMotorRpm = 0.0;
    
    // Registrar evento
    Logger.Warning($"Emergency stop activated on tank {Nombre}");
}

// Verificación de compatibilidad química
public bool AreFluidCompatible(FluidType fluid1, FluidType fluid2)
{
    // Verificar combinaciones seguras
    var incompatible = new[] 
    {
        (FluidType.CausticSoda, FluidType.Syrup) // Reacción química posible
    };
    
    return !incompatible.Contains((fluid1, fluid2)) && 
           !incompatible.Contains((fluid2, fluid1));
}

📈 Optimización y Rendimiento

Estrategias de Optimización

Optimización Energética

// Perfil de RPM optimizado para eficiencia
public double OptimalMixingRpm(double viscosity)
{
    // RPM más bajas para fluidos más viscosos
    return viscosity switch
    {
        <= 0.001 => 50.0,  // Agua: RPM altas
        <= 0.01 => 35.0,   // Jarabes ligeros: RPM medias
        <= 0.1 => 20.0,    // Jarabes pesados: RPM bajas
        _ => 15.0          // Muy viscoso: RPM mínimas
    };
}

Gestión de Tiempo de Proceso

// Calcular tiempo óptimo de mezcla
public TimeSpan CalculateMixingTime(double volumeL, double targetHomogeneity = 0.95)
{
    var baseTime = volumeL / 1000.0 * 2.0; // 2 min por m³
    var viscosityFactor = PrimaryFluid.Viscosity / 0.001; // Factor de viscosidad
    var rpmFactor = 50.0 / MixingMotorRpm; // Factor de velocidad
    
    var totalMinutes = baseTime * viscosityFactor * rpmFactor;
    return TimeSpan.FromMinutes(totalMinutes);
}

🔍 Troubleshooting y Diagnóstico

Problemas Comunes y Soluciones

Problema: Mezcla no homogénea

// Diagnóstico automático
public string DiagnoseMixingIssues()
{
    if (MixingMotorRpm < 10.0)
        return "RPM too low - increase mixing speed";
    
    if (PrimaryFluid.Viscosity > 0.1)
        return "High viscosity - extend mixing time or increase temperature";
    
    if (Math.Abs(PrimaryFluid.Temperature - SecondaryFluid.Temperature) > 30.0)
        return "Large temperature difference - preheat secondary fluid";
    
    return "Mixing parameters within normal range";
}

Problema: Concentración fuera de especificación

// Corrección automática de concentración
public void AdjustConcentration(double targetBrix)
{
    var currentBrix = PrimaryFluid.ConcentrationBrix;
    
    if (currentBrix < targetBrix)
    {
        // Agregar concentrado
        SecondaryFluid = new FluidProperties 
        { 
            FluidType = FluidType.Syrup,
            ConcentrationBrix = 85.0,
            Temperature = PrimaryFluid.Temperature
        };
    }
    else if (currentBrix > targetBrix)
    {
        // Agregar agua
        SecondaryFluid = new FluidProperties 
        { 
            FluidType = FluidType.Water,
            Temperature = PrimaryFluid.Temperature
        };
    }
    
    MixingState = MixingState.Gradual;
}

📋 Checklist de Validación

Pre-Operación

Verificar que el tanque esté limpio
Confirmar compatibilidad de fluidos
Verificar rangos de temperatura
Comprobar límites de presión
Validar niveles mínimos/máximos

Durante Operación

Monitorear estabilidad de temperatura
Verificar progreso de mezcla
Controlar consumo energético
Registrar parámetros clave
Vigilar alarmas del sistema

Post-Operación

Verificar calidad del producto final
Documentar resultados del proceso
Limpiar y preparar para siguiente lote
Actualizar registros de mantenimiento
Analizar eficiencia del proceso

Documento de Mejores Prácticas
Versión: 1.0 - Septiembre 2025
Autor: Sistema de Documentación CtrEditor

12 KiB Raw Blame History