1 Automatización
1.8 Parte
de Mando
1.1 Historia
1 Automatización
1.1 Historia
1.2 Aplicaciones
1.2.1 Invernaderos
1.2.2 Industria
Química
1.2.3 Aviación
1.2.4 Industria
Automotriz
1.3 Conocimientos
básicos de automatización
1.4 Ventajas
y Desventajas
1.5 Objetivos
de la automatización
1.6 Factores
de análisis al realizar una automatización
1.6.1 Factor
1. Implementación
1.6.2 Factor
2. Recursos Humanos
1.6.3 Factor
3. Recursos Económicos
1.6.4 Factor
4. Grado de Automatización
1.6.5 Factor
5. Niveles de Automatización
1.6.6 Factor
6. Tecnología Empleada
1.6.7 Factor
7. Productividad y Calidad
1.7 Parte
operativa
1.8 Parte de Mando
1.8 Parte de Mando
1.1 Historia
Se define automatización como la disciplina que trata
los métodos y procedimientos cuya finalidad es la sustitución del operador
humano por un operador artificial en la ejecución de una tarea física o mental
previamente programada.
Los primeros autómatas
Etiopía 1500 A.C.
China 500 A.C. King-su Tse inventa una urraca voladora
de madera y bambú y un caballo de madera que saltaba.
Estrasburgo Edad Media funcionó desde 1352 hasta 1789.
Gallo de Estrasburgo al dar las horas movía el pico y las alas.
La
idea de utilizar computadores digitales en aplicaciones de control apareció
alrededor de 1950, las primeras aplicaciones investigadas fueron en la
aeronáutica y los misiles, sin embargo en aquella época, los computadores
digitales no habían alcanzado aun el
nivel de desarrollo tal que su utilización práctica fuese factible.
Los computadores
de la época eran muy grandes, consumían demasiada energía y no eran lo suficientemente
confiables, fue por ello que se desarrollaron computadores análogos dedicados a
aplicaciones en la aeronáutica.El computador
análogo fue la herramienta principal durante los años 60 en el control de procesos,
este logro dio un nuevo impulso a los fabricantes de computadores digitales, quienes
se dieron cuenta del potencial del nuevo mercado que se abría a sus productos. Es
así como rápidos cambios e innovaciones se sucedieron unas a otras.Los cambios
tecnológicos más relevantes que surgieron posteriormente los podemos dividir
básicamente en 6 períodos.
Primer periodo- Los
sistemas pioneros cerca de 1955.
El trabajo
llevado a cabo en la planta de Texaco motivó el interés de toda la industria, fabricantes
de computadores, instituciones e investigación. Cumplían principalmente una
función de apoyo a los operadores de la planta, sin tomar el control completo de
ella. El control análogo continuaba a cargo del proceso.
Segundo periodo- El
período del control digital directo.
El primer
cambio drástico de controles análogos por controles digitales se produjo en Inglaterra
en 1962, con el reemplazo en la Industria química Imperial (ICI) de todos los controladores
análogos por un sistema de control por computador.
Tercer periodo- El
período de los minicomputadores.
El período
de los minicomputadores, a partir de 1967, con equipos más pequeños, confiables,
baratos y más rápidos permitió la utilización en sistemas más pequeños, lo que motivó
un rápido aumento del interés de la industria por utilizar control digital en lugar
de control análogo.
Cuarto periodo- Los
microcomputadores, desde1980.
Fue la
aparición de los microcomputadores, cada vez más confiables, baratos y rápidos año
tras año, hasta nuestros días, con tiempos de vida superiores a 100.000 horas la
que popularizó definitivamente el control digital.
Quinto periodo- Los
DCS.
Los DCS
o sistemas de control distribuido son una herencia de los primeros sistemas de control
digital y tuvieron su origen en las aplicaciones de control de grandes plantas,
principalmente de la industria química.
Sexto periodo –
La aparición del PLC.
A
fines de los años70, el desarrollo de los microcomputadores, la confiabilidad
cada vez más alta y las tasas de falla menores fomentó la utilización de
microprocesadores en reemplazo de los antiguos programadores electromecánicos.
Aparecieron los PLC o Controladores Lógicos Programables. Originalmente se
pretendió reemplazar con ellos los antiguos gabinetes de control por relevadores.
El
avance de la tecnología principalmente en la electrónica permitió el desarrollo
de módulos integrados para tarjetas de entradas de contacto y salidas de
relevadores, reemplazando de esta manera los relevadores electromecánicos.
Los
avances sucesivos en la electrónica y los procesadores permitieron incorporar
al mismo equipo lazos de control, ampliando así sus funcionalidades.
Actualmente
existen poderosos PLC's en el mercado, capaces de efectuar tanto el control de secuencias
como también ejecutar múltiples lazos de control, poderosas funciones de cálculo
y tareas de comunicación.
Los
PLC's están siendo utilizados en todas las áreas de la industria tanto química como
minera, producción de alimentos y otros.
Han
sido fundamentales en el auge de los PLC's el alto grado de confiabilidad
alcanzado, con un tiempo de vida que llega a las 100.000 horas, la posibilidad
de tener unidades de procesamiento central redundantes, las facilidades de
comunicación vía red con un importante número de equipos en la planta
(diferentes protocolos) y características tales como la retención de estados de
salidas e información de proceso en memoria en caso de fallas de alimentación.
Otras
no menos importante como las facilidades de auto diagnóstico y detección de
fallas en circuitos tantos externos como internos, la capacidad de trabajar en
forma modular, la robustez mecánica y precios cada vez menores han contribuido
también a este auge.
1.2 Aplicaciones
Se define automatización como la disciplina que trata
los métodos y procedimientos cuya finalidad es la sustitución del operador
humano por un operador artificial en la ejecución de una tarea física o mental
previamente programada.
Los primeros autómatas
Etiopía 1500 A.C.
Amenhotep construye una estatua de Memon Rey de
Etiopía que produce sonidos cuando lo iluminan los rayos del sol al amanecer.
China 500 A.C. King-su Tse inventa una urraca voladora
de madera y bambú y un caballo de madera que saltaba.
Estrasburgo Edad Media funcionó desde 1352 hasta 1789.
Gallo de Estrasburgo al dar las horas movía el pico y las alas.
La
idea de utilizar computadores digitales en aplicaciones de control apareció
alrededor de 1950, las primeras aplicaciones investigadas fueron en la
aeronáutica y los misiles, sin embargo en aquella época, los computadores
digitales no habían alcanzado aun el
nivel de desarrollo tal que su utilización práctica fuese factible.
Los computadores de la época eran muy grandes, consumían demasiada energía y no eran lo suficientemente confiables, fue por ello que se desarrollaron computadores análogos dedicados a aplicaciones en la aeronáutica.El computador análogo fue la herramienta principal durante los años 60 en el control de procesos, este logro dio un nuevo impulso a los fabricantes de computadores digitales, quienes se dieron cuenta del potencial del nuevo mercado que se abría a sus productos. Es así como rápidos cambios e innovaciones se sucedieron unas a otras.Los cambios tecnológicos más relevantes que surgieron posteriormente los podemos dividir básicamente en 6 períodos.
Los computadores de la época eran muy grandes, consumían demasiada energía y no eran lo suficientemente confiables, fue por ello que se desarrollaron computadores análogos dedicados a aplicaciones en la aeronáutica.El computador análogo fue la herramienta principal durante los años 60 en el control de procesos, este logro dio un nuevo impulso a los fabricantes de computadores digitales, quienes se dieron cuenta del potencial del nuevo mercado que se abría a sus productos. Es así como rápidos cambios e innovaciones se sucedieron unas a otras.Los cambios tecnológicos más relevantes que surgieron posteriormente los podemos dividir básicamente en 6 períodos.
Primer periodo- Los
sistemas pioneros cerca de 1955.
El trabajo
llevado a cabo en la planta de Texaco motivó el interés de toda la industria, fabricantes
de computadores, instituciones e investigación. Cumplían principalmente una
función de apoyo a los operadores de la planta, sin tomar el control completo de
ella. El control análogo continuaba a cargo del proceso.
Segundo periodo- El
período del control digital directo.
El primer
cambio drástico de controles análogos por controles digitales se produjo en Inglaterra
en 1962, con el reemplazo en la Industria química Imperial (ICI) de todos los controladores
análogos por un sistema de control por computador.
Tercer periodo- El
período de los minicomputadores.
El período
de los minicomputadores, a partir de 1967, con equipos más pequeños, confiables,
baratos y más rápidos permitió la utilización en sistemas más pequeños, lo que motivó
un rápido aumento del interés de la industria por utilizar control digital en lugar
de control análogo.
Cuarto periodo- Los
microcomputadores, desde1980.
Fue la
aparición de los microcomputadores, cada vez más confiables, baratos y rápidos año
tras año, hasta nuestros días, con tiempos de vida superiores a 100.000 horas la
que popularizó definitivamente el control digital.
Quinto periodo- Los
DCS.
Los DCS
o sistemas de control distribuido son una herencia de los primeros sistemas de control
digital y tuvieron su origen en las aplicaciones de control de grandes plantas,
principalmente de la industria química.
Sexto periodo –
La aparición del PLC.
A
fines de los años70, el desarrollo de los microcomputadores, la confiabilidad
cada vez más alta y las tasas de falla menores fomentó la utilización de
microprocesadores en reemplazo de los antiguos programadores electromecánicos.
Aparecieron los PLC o Controladores Lógicos Programables. Originalmente se
pretendió reemplazar con ellos los antiguos gabinetes de control por relevadores.
El
avance de la tecnología principalmente en la electrónica permitió el desarrollo
de módulos integrados para tarjetas de entradas de contacto y salidas de
relevadores, reemplazando de esta manera los relevadores electromecánicos.
Los
avances sucesivos en la electrónica y los procesadores permitieron incorporar
al mismo equipo lazos de control, ampliando así sus funcionalidades.
Actualmente
existen poderosos PLC's en el mercado, capaces de efectuar tanto el control de secuencias
como también ejecutar múltiples lazos de control, poderosas funciones de cálculo
y tareas de comunicación.
Los
PLC's están siendo utilizados en todas las áreas de la industria tanto química como
minera, producción de alimentos y otros.
Han
sido fundamentales en el auge de los PLC's el alto grado de confiabilidad
alcanzado, con un tiempo de vida que llega a las 100.000 horas, la posibilidad
de tener unidades de procesamiento central redundantes, las facilidades de
comunicación vía red con un importante número de equipos en la planta
(diferentes protocolos) y características tales como la retención de estados de
salidas e información de proceso en memoria en caso de fallas de alimentación.
Otras
no menos importante como las facilidades de auto diagnóstico y detección de
fallas en circuitos tantos externos como internos, la capacidad de trabajar en
forma modular, la robustez mecánica y precios cada vez menores han contribuido
también a este auge.
1.2 Aplicaciones
En
comunicaciones, aviación, pilotos automáticos y sistemas automatizados de guía
y control se utilizan para efectuar diversas tareas con más rapidez o mejor de
lo que podría hacerlo un ser humano.
Se
utiliza en gran medida en las industrias como alimentos y bebidas, refinerías
de petróleo, productos químicos, automóviles, etc, en donde ciertos factores
tienen que ser detectados y ajustados de forma automática.
En
comunicaciones, aviación, pilotos automáticos y sistemas automatizados de guía
y control se utilizan para efectuar diversas tareas con más rapidez o mejor de
lo que podría hacerlo un ser humano.
Se
utiliza en gran medida en las industrias como alimentos y bebidas, refinerías
de petróleo, productos químicos, automóviles, etc, en donde ciertos factores
tienen que ser detectados y ajustados de forma automática.
1.2.1 Invernaderos
Los
sistemas de automatización y control en invernaderos permiten suministrar en
tiempo real los datos necesarios para tomar las decisiones de riego con
precisión.
Los
sistemas de automatización y control en invernaderos permiten suministrar en
tiempo real los datos necesarios para tomar las decisiones de riego con
precisión.
La
avanzada tecnología de estos sistemas ha sido diseñada para recolectar,
consolidar y transmitir en tiempo real la información suministrada por los
sensores de humedad del suelo, tensiómetros y estaciones meteorológicas del
sistema. Esta tecnología permite a los agricultores, agrónomos y asesores basar
sus decisiones en datos exactos, y no en estimaciones aproximadas. El resultado
es una mejor gestión del riego del invernadero y un significativo incremento en
la calidad y el rendimiento del cultivo.
1.2.2 Industria Química
En
la industria química por sus características y requerimientos específicos
demanda equipos para el control de procesos, equipos de medición de parámetros
físico químicos, seguridad de procesos, regulaciones medioambientales,
seguridad de la planta, innovaciones y sistemas de automatización con rapidez y
diversidad de fabricantes.
En
la industria química por sus características y requerimientos específicos
demanda equipos para el control de procesos, equipos de medición de parámetros
físico químicos, seguridad de procesos, regulaciones medioambientales,
seguridad de la planta, innovaciones y sistemas de automatización con rapidez y
diversidad de fabricantes.
1.2.3 Aviación
En
la aviación, la automatización diseñada para pilotos se hace una sugerencia
mientras le da aviso al operador. La función del piloto ha cambiado hasta
convertirse en un monitor o supervisor de la automatización a medida que la
automatización es más sofisticada y que los sistemas son más integrados. Ahora
los pilotos en lugar de controlar activamente muchos de los procesos, tienen
que evaluar la solución calculada y detener el control automatizado o
permitirle que continúe.
En
la aviación, la automatización diseñada para pilotos se hace una sugerencia
mientras le da aviso al operador. La función del piloto ha cambiado hasta
convertirse en un monitor o supervisor de la automatización a medida que la
automatización es más sofisticada y que los sistemas son más integrados. Ahora
los pilotos en lugar de controlar activamente muchos de los procesos, tienen
que evaluar la solución calculada y detener el control automatizado o
permitirle que continúe.
1.2.4 Industria Automotriz
Las
compañías de talla mundial aumentan constantemente la automatización en un
esfuerzo para mejorar la calidad del producto, garantizar la sustentabilidad de
sus productos mediante la adecuación de sus procesos de ensamblaje y
manufactura, mejorar la productividad y reducir desperdicios, permitiendo sacar
el mejor retorno de su inversión en automatización.
Las
compañías de talla mundial aumentan constantemente la automatización en un
esfuerzo para mejorar la calidad del producto, garantizar la sustentabilidad de
sus productos mediante la adecuación de sus procesos de ensamblaje y
manufactura, mejorar la productividad y reducir desperdicios, permitiendo sacar
el mejor retorno de su inversión en automatización.
1.3 Conocimientos básicos de automatización
A continuación se mencionan algunas
definiciones para automatización de diferentes autores
- Ford
Motor Company define automatización como el arte de aplicar dispositivos
mecánicos para manipular piezas de trabajo dentro y fuera de los equipos, para
manejar piezas entre dos operaciones, para eliminar chatarra y para realizar
estas tareas de forma sincronizada con el equipo de producción de tal forma que
la cadena de producción pueda ser controlada total o parcial mediante tablas de
comandos de control localizados en puntos estratégicos de la fábrica.
- Ignasi
Brunet define automatización como la sustitución de personas por máquinas.
- Langenbach
define automatización, implica un grado de control mecánico que se inicia
comprueba y detiene por sí mismo.
A continuación se mencionan algunas
definiciones para automatización de diferentes autores
- Ford Motor Company define automatización como el arte de aplicar dispositivos mecánicos para manipular piezas de trabajo dentro y fuera de los equipos, para manejar piezas entre dos operaciones, para eliminar chatarra y para realizar estas tareas de forma sincronizada con el equipo de producción de tal forma que la cadena de producción pueda ser controlada total o parcial mediante tablas de comandos de control localizados en puntos estratégicos de la fábrica.
- Ignasi Brunet define automatización como la sustitución de personas por máquinas.
- Langenbach define automatización, implica un grado de control mecánico que se inicia comprueba y detiene por sí mismo.
Automatizar
Consiste en aplicar un procedimiento
automático a un aparato, proceso o sistema, convirtiendo ciertos movimientos
corporales en movimiento automático.
Automático
Se refiere a algo que sucede de manera
necesaria e inmediata a ciertas condiciones, mecanismo que funciona en todo o
una parte por sí solo.
Tecnología
Es el conjunto de habilidades que permiten
construir objetos y máquinas para adaptar el medio y satisfacer nuestras
necesidades.
Tipos de Automatización
Existen cinco formas de automatizar en la
industria moderna, de modo que se deberá analizar cada situación a fin de
decidir correctamente el esquema más adecuado.
Los tipos de automatización son:
- Control Automático de Procesos.
- Procesamiento Electrónico de Datos.
- Automatización Fija.
- Control Numérico Computarizado.
- Automatización Flexible.
El Control Automático de Procesos , se
refiere usualmente al manejo de procesos caracterizados de diversos tipos de
cambios (generalmente químicos y físicos); un ejemplo de esto lo podría ser el
proceso de refinación de petróleo.
El Proceso Electrónico de Datos
frecuentemente es relacionado con los sistemas de información, centro de
cómputo, etc. Sin embargo en la actualidad también se considera dentro de esto
la obtención, análisis y registros de datos a través de inter fases y
computadoras.
La Automatización Fija, es aquella asociada
al empleo de sistemas lógicos tales como: los sistemas de relevadores y
compuertas lógicas; sin embargo estos sistemas se han ido flexibilizando al introducir
algunos elementos de programación como en el caso de los Controladores Lógicos
Programables (PLC’s).
EL Control Numérico Computarizado, se ha
aplicado con éxito a máquinas herramienta.
Por ejemplo:
- Fresadora CNC
- Torno CNC
- Electro erosionado
- Corte por Hilo
El mayor grado de flexibilidad en cuanto a
automatización se refiere es el de los Robots industriales que en forma más
genérica se les denomina como “Celdas de Manufactura Flexible”.
1.4 Ventajas y Desventajas
1.4 Ventajas y Desventajas
Entre
las principales ventajas:
- Repetitividad
permanente. Las operaciones se repiten de forma idéntica continuamente.
- Calidad
“cero defectos”. Al alcanzarse la repetitividad es posible ajustar el proceso
de manera que se logren niveles óptimos de calidad.
- Disponibilidad
24 horas al día. Una vez ajustadas, las máquinas pueden trabajar día y noche
sin necesidad de descansar.
- Reducir
el costo de mano de obra.
- Reducir
o eliminar trabajos rutinarios.
- Mejorar
la seguridad del trabajador. Pasa a supervisar en lugar de “manipular”.
- Reducir
el tiempo de manufactura.
- Realizar
tareas imposibles a mano.
- Flexibilidad
para adaptarse a nuevos productos.
- Se
obtiene un conocimiento más detallado del proceso, mediante la recopilación de
información y datos estadísticos del proceso.
- Se
obtiene un mejor conocimiento del funcionamiento y performance de los equipos y
máquinas que intervienen en el proceso.
- Racionalización
y uso eficiente de la energía y la materia prima.
Entre
las principales desventajas:
- Inflexibilidad.
Es sumamente costosa o lenta la adaptación o el cambio de un proceso
automatizado para producir modelos diferentes de productos compuestos por
partes diferentes entre sí.
- Personal
altamente calificado. A lo largo de todo el proceso de implantación, desde el
diseño de la línea y los equipos, hasta el mantenimiento regular y las
modificaciones de mejora. Este personal es muy caro y escaso.
- Elevado
costo de inversión. El capital requerido para invertir en estos equipos es muy
elevado.
1.5 Objetivos de la automatización
Entre
las principales ventajas:
- Repetitividad permanente. Las operaciones se repiten de forma idéntica continuamente.
- Calidad “cero defectos”. Al alcanzarse la repetitividad es posible ajustar el proceso de manera que se logren niveles óptimos de calidad.
- Disponibilidad 24 horas al día. Una vez ajustadas, las máquinas pueden trabajar día y noche sin necesidad de descansar.
- Reducir el costo de mano de obra.
- Reducir o eliminar trabajos rutinarios.
- Mejorar la seguridad del trabajador. Pasa a supervisar en lugar de “manipular”.
- Reducir el tiempo de manufactura.
- Realizar tareas imposibles a mano.
- Flexibilidad para adaptarse a nuevos productos.
- Se obtiene un conocimiento más detallado del proceso, mediante la recopilación de información y datos estadísticos del proceso.
- Se obtiene un mejor conocimiento del funcionamiento y performance de los equipos y máquinas que intervienen en el proceso.
- Racionalización y uso eficiente de la energía y la materia prima.
- Inflexibilidad. Es sumamente costosa o lenta la adaptación o el cambio de un proceso automatizado para producir modelos diferentes de productos compuestos por partes diferentes entre sí.
- Personal altamente calificado. A lo largo de todo el proceso de implantación, desde el diseño de la línea y los equipos, hasta el mantenimiento regular y las modificaciones de mejora. Este personal es muy caro y escaso.
- Elevado costo de inversión. El capital requerido para invertir en estos equipos es muy elevado.
1.5 Objetivos de la automatización
- Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los
costes de la producción y mejorando la calidad de la misma.
- Mejorar las condiciones de trabajo del personal,
suprimiendo los trabajos penosos e
incrementando la seguridad.
- Realizar las operaciones imposibles de controlar
intelectual o manualmente.
- Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo
proveer las cantidades necesarias en el momento preciso.
- Simplificar el mantenimiento de forma que el operario
no requiera grandes conocimientos para la manipulación del proceso productivo.
- Integrar la gestión y producción.
1.6 Factores de análisis al realizar una automatización
- Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la producción y mejorando la calidad de la misma.
- Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos e incrementando la seguridad.
- Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.
- Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el momento preciso.
- Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulación del proceso productivo.
- Integrar la gestión y producción.
1.6 Factores de análisis al realizar una automatización
Se
presentan diferentes factores de acuerdo a los escenarios que se presentan al
desarrollar un proyecto de automatización, en la primera parte se muestra
factores respecto a la implementación, seguido de los principales factores a
tener en cuenta cuando se quiere cambiar un proceso manual a automatizado.
1.6.1 Factor 1. Implementación
Se
presentan diferentes factores de acuerdo a los escenarios que se presentan al
desarrollar un proyecto de automatización, en la primera parte se muestra
factores respecto a la implementación, seguido de los principales factores a
tener en cuenta cuando se quiere cambiar un proceso manual a automatizado.
1.6.1 Factor 1. Implementación
Algunos factores que justifican la implementación de
la automatización en la industria son:
- Los mecanismos serán
capaces de realizar acciones repetitivas en forma continua y rápida sin
errores.
- Se conseguirá una
mayor precisión y exactitud en las dimensiones físicas y características de los
productos finales.
- Se disminuirá la producción
de piezas defectuosas y con fallas.
- La calidad del
producto final será mejor, con mayor precisión y eliminando los errores de las
personas.
Es
importante antes de decidir implementar la automatización conocer los
requerimientos de producción de proceso que se quiere automatizar.
Algunos factores que justifican la implementación de
la automatización en la industria son:
- Los mecanismos serán capaces de realizar acciones repetitivas en forma continua y rápida sin errores.
- Se conseguirá una mayor precisión y exactitud en las dimensiones físicas y características de los productos finales.
- Se disminuirá la producción de piezas defectuosas y con fallas.
- La calidad del producto final será mejor, con mayor precisión y eliminando los errores de las personas.
1.6.2 Factor 2. Recursos Humanos
Los principales factores a tomar en cuenta son:
- Reducción de la mano de obra no calificada.
- Labores peligrosas o dañinas realizadas por personas.
- Simplificación de la administración de la industria
por el cambio de recursos humanos a maquinaria.
- Realización de operaciones y acciones imposibles.
1.6.3 Factor 3. Recursos Económicos
Los principales factores a tomar en cuenta son:
- Reducción de la mano de obra no calificada.
- Labores peligrosas o dañinas realizadas por personas.
- Simplificación de la administración de la industria por el cambio de recursos humanos a maquinaria.
- Realización de operaciones y acciones imposibles.
1.6.3 Factor 3. Recursos Económicos
La
automatización como cualquier otra inversión, debe someterse al impacto
financiero de la relación costo/beneficio. Los efectos de los sistemas
automáticos y basados en robots en los sectores industrial y de servicios son
de cuatro categorías:
- Probablemente afectarán a las tasas de empleo en
aquellos campos de actividad en los que las tareas se conviertan en automatizadas.
- Los modelos laborales y las características del empleo
pueden cambiar, lo que hará necesaria la adquisición de nuevos conocimientos y
formación.
- Pueden producirse cambios en la organización
empresarial, conforme las empresas se vayan adaptando para aprovechar todo el
potencial de los sistemas robotizados.
- La robótica pudiera tener un impacto más general en la
sociedad, en términos de nuevos patrones de ocio, cambios en el hogar y una
transformación del significado y valor del trabajo mismo.
1.6.4 Factor 4. Grado de Automatización
A continuación se mencionan los 3 grados de automatización en un proceso.
La
automatización como cualquier otra inversión, debe someterse al impacto
financiero de la relación costo/beneficio. Los efectos de los sistemas
automáticos y basados en robots en los sectores industrial y de servicios son
de cuatro categorías:
- Probablemente afectarán a las tasas de empleo en aquellos campos de actividad en los que las tareas se conviertan en automatizadas.
- Los modelos laborales y las características del empleo pueden cambiar, lo que hará necesaria la adquisición de nuevos conocimientos y formación.
- Pueden producirse cambios en la organización empresarial, conforme las empresas se vayan adaptando para aprovechar todo el potencial de los sistemas robotizados.
- La robótica pudiera tener un impacto más general en la sociedad, en términos de nuevos patrones de ocio, cambios en el hogar y una transformación del significado y valor del trabajo mismo.
1.6.4 Factor 4. Grado de Automatización
A continuación se mencionan los 3 grados de automatización en un proceso.
Verificación del proceso: La verificación responde a un objetivo de
conocimiento técnico y económico del proceso. De hecho es una función pasiva
del proceso automatizado dado que solo vigila el proceso, pero no interviene en
este. Efectúa una verificación basada en suministrar información sobre el
proceso y permite al operador controlar en línea el correo funcionamiento de
los equipos.
Semi-Automatizado: Es un paso más en la automatización donde el elemento de mando completa
algunas funciones. Una vez que ha adquirido las informaciones sobre el proceso,
propone al operador las funciones que hay que realizar. El proceso automatizado
opera a lazo abierto y no actúa directamente sobre el proceso, sino que quien
lo hace es el operador, ya sea automatizado o no, ayudándolo en la toma de
decisiones de control.
100% Automatizado: Es una automatización completa de alguna o de todas las funciones del
proceso. El operador está excluido del control y solo se le informa, de manera
que las funciones de este se ven reducidas a la verificación. Únicamente
intervendrá en caso de incidentes para asumir el control manual, ayudado
eventualmente por una guía automática. Realizando el control de operaciones
basándose en datos capturados por sensores y en programas que recogen las
estrategias adecuadas.
1.6.5 Factor 5. Niveles de Automatización
Verificación del proceso: La verificación responde a un objetivo de
conocimiento técnico y económico del proceso. De hecho es una función pasiva
del proceso automatizado dado que solo vigila el proceso, pero no interviene en
este. Efectúa una verificación basada en suministrar información sobre el
proceso y permite al operador controlar en línea el correo funcionamiento de
los equipos.
Semi-Automatizado: Es un paso más en la automatización donde el elemento de mando completa algunas funciones. Una vez que ha adquirido las informaciones sobre el proceso, propone al operador las funciones que hay que realizar. El proceso automatizado opera a lazo abierto y no actúa directamente sobre el proceso, sino que quien lo hace es el operador, ya sea automatizado o no, ayudándolo en la toma de decisiones de control.
100% Automatizado: Es una automatización completa de alguna o de todas las funciones del proceso. El operador está excluido del control y solo se le informa, de manera que las funciones de este se ven reducidas a la verificación. Únicamente intervendrá en caso de incidentes para asumir el control manual, ayudado eventualmente por una guía automática. Realizando el control de operaciones basándose en datos capturados por sensores y en programas que recogen las estrategias adecuadas.
Semi-Automatizado: Es un paso más en la automatización donde el elemento de mando completa algunas funciones. Una vez que ha adquirido las informaciones sobre el proceso, propone al operador las funciones que hay que realizar. El proceso automatizado opera a lazo abierto y no actúa directamente sobre el proceso, sino que quien lo hace es el operador, ya sea automatizado o no, ayudándolo en la toma de decisiones de control.
100% Automatizado: Es una automatización completa de alguna o de todas las funciones del proceso. El operador está excluido del control y solo se le informa, de manera que las funciones de este se ven reducidas a la verificación. Únicamente intervendrá en caso de incidentes para asumir el control manual, ayudado eventualmente por una guía automática. Realizando el control de operaciones basándose en datos capturados por sensores y en programas que recogen las estrategias adecuadas.
1.6.5 Factor 5. Niveles de Automatización
Niveles
en la automatización de la producción y de los procesos industriales.
Nivel
1 Por operación: A este nivel se automatizan operaciones específicas a realizar
por dispositivos mecánicos.
Nivel
2 Por máquina: A este nivel se automatizan las tareas a realizar por máquinas
destinadas a la realización de operaciones específicas como tornos y
fresadoras.
Nivel
3 Por Proceso: A este nivel se automatizan las tareas combinadas de los
diferentes dispositivos que participan en un determinado paso en la elaboración
de un producto.
Nivel
4 Nivel Integrado: A este nivel se combinan todos los elementos implicados en
los procesos de fabricación de diferentes productos en una planta industrial.
Niveles
en la automatización de la producción y de los procesos industriales.
Nivel
1 Por operación: A este nivel se automatizan operaciones específicas a realizar
por dispositivos mecánicos.
Nivel
2 Por máquina: A este nivel se automatizan las tareas a realizar por máquinas
destinadas a la realización de operaciones específicas como tornos y
fresadoras.
Nivel
3 Por Proceso: A este nivel se automatizan las tareas combinadas de los
diferentes dispositivos que participan en un determinado paso en la elaboración
de un producto.
Nivel
4 Nivel Integrado: A este nivel se combinan todos los elementos implicados en
los procesos de fabricación de diferentes productos en una planta industrial.
1.6.6 Factor 6. Tecnología Empleada
A continuación se mencionan diferentes tecnologías que hoy en día pueden ser empleadas en la automatización.
- Microprocesadores:
Computadoras de propósito general que pueden ser conectadas al proceso de forma
similar como para la lógica cableada y sustituyen partes complejas de esta.
- PC industrial:
Utilización de una computadora personal para el control industrial.
- Autómata Programable:
Sistemas específicos de control de dispositivos especialmente diseñados para su
aplicación en entornos industriales.
- Control Numérico:
Adaptación de un sistema de control computarizado para el manejo de una máquina
de funcionamiento complejo.
- Control de Robot:
Controlador diseñado para la gestión del movimiento en dispositivos
automatizados.
- Bus de Control:
Sistemas de comunicación entre diferentes partes del proceso que se controlan
básicamente por separado pero cuyo funcionamiento requiere de una gran
coordinación de forma que las condiciones de funcionamiento de unos equipos
puede influir en la operación de los demás.
- Microprocesadores: Computadoras de propósito general que pueden ser conectadas al proceso de forma similar como para la lógica cableada y sustituyen partes complejas de esta.
- PC industrial: Utilización de una computadora personal para el control industrial.
- Autómata Programable: Sistemas específicos de control de dispositivos especialmente diseñados para su aplicación en entornos industriales.
- Control Numérico: Adaptación de un sistema de control computarizado para el manejo de una máquina de funcionamiento complejo.
- Control de Robot: Controlador diseñado para la gestión del movimiento en dispositivos automatizados.
- Bus de Control: Sistemas de comunicación entre diferentes partes del proceso que se controlan básicamente por separado pero cuyo funcionamiento requiere de una gran coordinación de forma que las condiciones de funcionamiento de unos equipos puede influir en la operación de los demás.
1.6.7 Factor 7. Productividad y Calidad
Las exigencias de la competencia en el mercado
internacional hacen decisiva la automatización. Los incrementos de los salarios
han sido una causa de que los costos de producción, de materiales y de mano de
obra crezcan hasta el punto de que los precios de los productos y servicios no
puedan competir con los que vienen del exterior.
La automatización tiene a mejorar
la productividad y promueve un mejoramiento del nivel de vida, pudiendo decir
que la productividad se basa en la producción hora-hombre, justificando los
incrementos salariales si se mejora esa producción.
Una de las más indiscutibles
razones para automatizar los procesos de producción es la mejora de la calidad.
El rendimiento humano es variable a consecuencia de la naturaleza humana, este
rendimiento está gobernado por la motivación, el vigor, la emoción, el
cansancio, aburrimiento, el grado de dificultad, entre muchos más. El resultado
será una variación en la calidad.
Algunos de los ahorros estimados
en cuanto a la calidad son:
- Reducción de
retrabajo o reparación de piezas defectuosas.Garantías ofrecidas
al cliente.
- Aumento de la demanda
debido a la mejora esperada de la calidad del producto.
- Disminución de la
devolución de artículos por parte del consumidor.
- Aumento de la demanda
por parte de clientes nacionales o internacionales debido a la continuidad en
el cumplimiento de las especificaciones del producto.
- Ingreso a nuevos
mercados al obtener una certificación por parte de un organismo supervisor de
calidad.
- Aumento de clientes
por tener la capacidad de ofrecer mejor tiempo de garantía.
1.7 Parte operativa
Las exigencias de la competencia en el mercado
internacional hacen decisiva la automatización. Los incrementos de los salarios
han sido una causa de que los costos de producción, de materiales y de mano de
obra crezcan hasta el punto de que los precios de los productos y servicios no
puedan competir con los que vienen del exterior.
La automatización tiene a mejorar
la productividad y promueve un mejoramiento del nivel de vida, pudiendo decir
que la productividad se basa en la producción hora-hombre, justificando los
incrementos salariales si se mejora esa producción.
Una de las más indiscutibles
razones para automatizar los procesos de producción es la mejora de la calidad.
El rendimiento humano es variable a consecuencia de la naturaleza humana, este
rendimiento está gobernado por la motivación, el vigor, la emoción, el
cansancio, aburrimiento, el grado de dificultad, entre muchos más. El resultado
será una variación en la calidad.
Algunos de los ahorros estimados en cuanto a la calidad son:
Algunos de los ahorros estimados en cuanto a la calidad son:
- Reducción de retrabajo o reparación de piezas defectuosas.Garantías ofrecidas al cliente.
- Aumento de la demanda debido a la mejora esperada de la calidad del producto.
- Disminución de la devolución de artículos por parte del consumidor.
- Aumento de la demanda por parte de clientes nacionales o internacionales debido a la continuidad en el cumplimiento de las especificaciones del producto.
- Ingreso a nuevos mercados al obtener una certificación por parte de un organismo supervisor de calidad.
- Aumento de clientes por tener la capacidad de ofrecer mejor tiempo de garantía.
1.7 Parte operativa
La
Parte Operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los
elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los
elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las máquinas como motores, cilindros,
compresores y los captadores como fotodiodos, finales de carrera, etc.
Detectores y Captadores
Como
las personas necesitan de los sentidos para percibir, lo que ocurre en su
entorno, los sistemas automatizados precisan de los transductores para adquirir
información de:
- La variación de
ciertas magnitudes físicas del sistema.
- El estado físico de
sus componentes
Los
dispositivos encargados de convertir las magnitudes físicas en magnitudes
eléctricas se denominan transductores. Los transductores se pueden clasificar
en función del tipo de señal que transmiten en:
- Transductores todo o
nada: Suministran uña señal binaria claramente diferenciados. Los finales de
carrera son transductores de este tipo.
- Transductores
numéricos: Transmiten valores numéricos en forma de combinaciones binarias. Los
encoders son transductores de este tipo.
- Transductores
analógicos: Suministran una señal continua que es fiel reflejo de la variación
de la magnitud física medida.
Accionadores y Preaccionadores
El
accionador es el elemento final de control que en respuesta a la señal de mando
que recibe, actúa sobre la variable o elemento final del proceso.
Un
accionador transforma la energía de salida del automatismo en otra útil para el
entorno industrial de trabajo.
Los
accionadores pueden ser clasificados en eléctricos, neumáticos e
hidráulicos. Los
accionadores más utilizados en la industria son: Cilindros, motores de
corriente alterna, motores de corriente continua, etc.
Los
accionadores son gobernados por la parte de mando, sin embargo, pueden estar
bajo el control directo de la misma o bien requerir algún preaccionamiento para
amplificar la señal de mando. Esta preamplificación se traduce en establecer o
interrumpir la circulación de energía
desde la fuente al accionador.
Los
preaccionadores disponen de: Parte de mando o de control que se encarga de
conmutar la conexión eléctrica, hidráulica o neumática entre los cables o
conductores del circuito de potencia.
La
Parte Operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los
elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los
elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las máquinas como motores, cilindros,
compresores y los captadores como fotodiodos, finales de carrera, etc.
Detectores y Captadores
Como las personas necesitan de los sentidos para percibir, lo que ocurre en su entorno, los sistemas automatizados precisan de los transductores para adquirir información de:
Detectores y Captadores
Como las personas necesitan de los sentidos para percibir, lo que ocurre en su entorno, los sistemas automatizados precisan de los transductores para adquirir información de:
- La variación de ciertas magnitudes físicas del sistema.
- El estado físico de sus componentes
- Transductores todo o nada: Suministran uña señal binaria claramente diferenciados. Los finales de carrera son transductores de este tipo.
- Transductores numéricos: Transmiten valores numéricos en forma de combinaciones binarias. Los encoders son transductores de este tipo.
- Transductores analógicos: Suministran una señal continua que es fiel reflejo de la variación de la magnitud física medida.
Accionadores y Preaccionadores
El accionador es el elemento final de control que en respuesta a la señal de mando que recibe, actúa sobre la variable o elemento final del proceso.
El accionador es el elemento final de control que en respuesta a la señal de mando que recibe, actúa sobre la variable o elemento final del proceso.
Un
accionador transforma la energía de salida del automatismo en otra útil para el
entorno industrial de trabajo.
Los
accionadores pueden ser clasificados en eléctricos, neumáticos e
hidráulicos. Los
accionadores más utilizados en la industria son: Cilindros, motores de
corriente alterna, motores de corriente continua, etc.
Los
accionadores son gobernados por la parte de mando, sin embargo, pueden estar
bajo el control directo de la misma o bien requerir algún preaccionamiento para
amplificar la señal de mando. Esta preamplificación se traduce en establecer o
interrumpir la circulación de energía
desde la fuente al accionador.
Los
preaccionadores disponen de: Parte de mando o de control que se encarga de
conmutar la conexión eléctrica, hidráulica o neumática entre los cables o
conductores del circuito de potencia.
1.8 Parte de Mando
Tecnologías cableadas
Con este tipo de tecnología, el automatismo se realiza interconectando los distintos elementos que lo integran. Su funcionamiento es establecido por los elementos que lo componen y por la forma de conectarlos.
Esta fue la primera solución que se utilizo para crear autómatas industriales, pero presenta varios inconvenientes.
Los dispositivos que se utilizan en las tecnologías cableadas para la realización del automatismo son:
- Relés electromagnéticos.
- Módulos lógicos neumáticos.
- Tarjetas electrónicas.
Tecnologías
programadas.
- Los ordenadores.
- Los autómatas programables.
Un
autómata programable industrial es un elemento robusto diseñado especialmente
para trabajar en ambientes de talleres, con casi todos los elementos del
ordenador.
Un
autómata programable industrial es un elemento robusto diseñado especialmente
para trabajar en ambientes de talleres, con casi todos los elementos del
ordenador.
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