Diseño conceptual de sistema integrado para pasteurizado de leche materna en el Instituto Nacional Materno Perinatal

Abstract

El presente asunto de estudio contempla el diseño de un sistema integrado para el pasteurizado de la leche materna en el Banco de Leche Humana del Instituto Nacional Materno Perinatal. Actualmente, el procesamiento de la leche materna se realiza con la ayuda de tres equipos que funcionan de manera secuencial. El proceso que se sigue es conocido como pasteurización tipo Holder, el cual se caracteriza por someter a la leche materna a una temperatura de 62.5°C durante 30 minutos para después enfriarla rápidamente en menos de 15 minutos generando un cambio brusco en la temperatura que anula la acción de microorganismos que podrían dañar la salud de los neonatos. El desarrollo de esta tesis propone un sistema de control mediante modelamiento matemático y simulación en computadora. Para el diseño del sistema de pasteurizado, se realiza previamente un modelamiento matemático de los actuadores en conjunto con la planta. Para la etapa de precalentamiento y pasteurización se modela la resistencia eléctrica de inmersión en conjunto con el tanque que almacena los frascos de leche materna empleando ecuaciones diferenciales a partir de las leyes físicas del proceso, mientras que para la etapa de enfriamiento rápido se modela la celda peltier empleando equivalencias eléctricas a fenómenos térmicos que suceden en este dispositivo. Posteriormente, se diseña el controlador para cada etapa utilizando el método del lugar geométrico de raíces. Se plantean los requerimientos que debe cumplir el controlador a diseñar, lo cual lleva a elegir un controlador PI que es evaluado para tres valores del factor de amortiguamiento. Con el valor adecuado se hacen las simulaciones y se identifican los nuevos tiempos para cada etapa del proceso. Como resultado se obtiene un proceso optimizado del pasteurizado de leche materna junto con una alternativa de refrigeración eficiente y una propuesta física de pasteurización diferente a la utilizada en el Banco de Leche Humana del Instituto Nacional Materno Perinatal.