AUTOMATIZACION

AUTOMATIZACION DE PROCESOS

Introducción.

Gracias al desarrollo e innovación de nuevas tecnologías, la automatización de procesos industriales, a través del tiempo, ha dado lugar a avances significativos que le han permitido a las compañías implementar procesos de producción más eficientes, seguros y competitivos.

La Real Academia de las Ciencias físicas y exactas define la automática como el conjunto de métodos y procedimientos para la substitución del operario en tareas físicas y mentales previamente programadas. De esta definición original se desprende la definición de la automatización como la aplicación de la automática al control de procesos industriales

La automatización de los procesos es la sustitución de tareas tradicionalmente manuales por las mismas realizadas de manera automática por máquinas, robots o cualquier otro tipo de automatismo.

La automatización tiene ventajas muy evidentes en los procesos industriales. Se mejora en costos, en servicio y en calidad, el trabajo es más rápido y no necesita de una cantidad determinada de operarios, que antes eran necesarios.

Además se producen menos problemas de calidad por realizarse el trabajo de una manera más uniforme debido a las especificaciones dadas al automatismo. Otras ventajas que se obtienen de la automatización son el aumento de producción, menor gasto energético y mayor seguridad para los trabajadores.

Objetivo de la Investigación

Definir el alcance e importancia de la automatización de los procesos industriales, así como su impacto en el sector industrial y en la sociedad, mencionando sus beneficios y desventajas, para tener un panorama más amplio acerca de la actualidad de la automatización en el sector industrial.

Justificación del tema

AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS INDUSTRIALES

Se decide investigar sobre este tema debido a la constante evolución de la tecnología, a la globalización y la competencia industrial tan fuerte del mundo actual, ya que cada vez más se requiere que las organizaciones cumplan con los objetivos planteados, los cuales abarcan calidad, tiempo de entrega, volumen de productividad, entre otros. Tales necesidades de las industrias las obligan en cierta medida a automatizar sus procesos ya que es una forma de asegurar su competitividad.

Delimitación del tema

Concepto de Automatización de procesos.

Ventajas de la automatización de los procesos industriales.

Conceptos de términos más comunes dentro de la automatización

Sistemas para la Automatización.

El reflejo de las nuevas herramientas.

El reflejo de la sociedad en cuanto al uso de la Automatización.

Limitantes

Tiempo

Organización

La información encontrada de forma textual.

No contar con los conocimientos suficientes para manejar de una forma adecuada la investigación.

MARCO TEORICO

Concepto general de automatización de procesos industriales.

Automatizar es la forma de conseguir que una acción cualquiera se ejecute sin ayuda, de una forma predeterminada con anterioridad. Por ejemplo, para que un motor se ponga a funcionar a una hora determinada sin que nadie lo conecte, se utilizan, además de contactores (elementos electromecánicos que disponen de una bobina) un temporizador y/o un reloj horario. En definitiva si una instalación industrial a de ser automatizada deberemos realizar el diseño, los esquemas y los cálculos necesarios para ello, partiendo de la base de una serie de preguntas ¿qué tiene que hacer?, ¿cómo lo tiene que hacer? y sobre todo ¿cuándo lo tiene que hacer?

Automatización es el uso de sistemas de control y de tecnología informática para reducir la necesidad de la intervención humana en un proceso. En el enfoque de la industria, automatización es el paso más allá de la mecanización en donde los procesos industriales son asistidos por maquinas o sistemas mecánicos que reemplazan las funciones que antes eran realizada por el hombre. Mientras en la mecanización los operadores son asistidos con maquinaria a través de su propia fuerza y de su intervención directa, en la automatización se reduce de gran manera la necesidad mental y sensorial del operador. De esta forma presenta grandes ventajas en cuanto a producción más eficiente y disminución de riesgos al operador.

Automatización es la tecnología que trata de la aplicación de sistemas mecánicos, electrónicos y de bases computacionales para operar y controlar la producción. Esta tecnología incluye:

• Herramientas automáticas para procesar partes

• Máquinas de montaje automático

• Robots industriales

• Manejo automático de material y sistemas de almacenamiento

• Sistemas de inspección automática para control de calidad

• Control de aprovechamiento y control de proceso por computadora

• Sistemas por computadora para planear colecta de datos y toma de decisiones para apoyar las actividades manufactureras.

Automatización en los procesos industriales

La automatización en los procesos Industriales está basada en la capacidad de utilizar la información necesaria generada en el proceso productivo, mediante mecanismos de medición y control de los métodos que tiene cada proceso. A través de instrumentos controlados por las órdenes que genera la computadora, previamente programada para la acción requerida, es regulado el funcionamiento de las máquinas u otros elementos que manejan el proceso productivo.

Diferencia entre automatización y mecanización

Cabe resaltar que automatizar va más allá de la simple mecanización de los procesos, puesto que provee a operadores humanos mecanismos para asistirlos en los esfuerzos físicos del trabajo; la automatización reduce, ampliamente, la necesidad sensorial y mental del capital humano de la empresa, haciendo más

eficiente un proceso productivo en aspectos como: calidad, materia prima, unidades producidas, energía, entre otras.

Tipos de automatización de procesos

No todas las empresas de la industria son iguales, por tal motivo al momento de automatizar es importante elegir el tipo de automatización adecuada, que se ajuste

a las necesidades de producción de la empresa, y que sea viable para la misma, evitando complicaciones financieras por este motivo.

Existen tres clases de automatización de procesos industriales:

Automatización fija,

Automatización programable, y

Automatización flexible;

las cuales van enfocadas a tipos de procesos industriales diferentes, pasando por mejora de procesos, semi-automatizaciones, automatizaciones completas utilizando robótica y controles de procesos autónomos.

La ‘automatización fija’ es utilizada cuando el volumen de producción es muy alto, y por tanto se puede justificar económicamente el alto costo del diseño de equipo especializado para procesar el producto, con un rendimiento alto y tasas de producción elevadas

Un claro ejemplo de este tipo de automatización es el de la industria de fabricación de automóviles, puesto que la producción es elevada y diseñan sus líneas de producción de una forma específica para que las máquinas de soldadura, corte, ensamble, entre otras, realicen la misma acción de movimiento repetitiva en la construcción de los vehículos, lo que permite reducir los tiempos de producción, estandarizar el producto y evitar los errores humanos.

La ‘automatización programable’ es implementada cuando el volumen de producción es relativamente bajo y existe gran variedad en las referencias de los productos. Para este caso el equipo de producción es diseñado de tal forma que pueda adaptarse a las variaciones de configuración del producto; ésta adaptación se realiza por medio de un programa (Software).

En una empresa dedicada al empaque de leche en polvo puede implementarse esta automatización, porque el equipo de producción tanto parte operativa como parte de mando pueden programarse, por ejemplo, para que cada cincuenta bolsas de leche empacada sea cambiada la referencia, bolsa grande, mediana o pequeña. Esto implicaría que los dispensadores de leche dejaran pasar más o menos gramos de leche en polvo, según sea el caso; las bolsas sean cambiadas, y las bandas transportadoras se detuvieran más o menos tiempo mientras se llena la bolsa de leche.

Por su parte, la ‘automatización flexible’ es más adecuada para un rango de producción medio. Estos sistemas poseen características de la automatización fija y de la automatización programada. Los sistemas flexibles están constituidos, normalmente, por una serie de estaciones de trabajo interconectadas entre sí por sistemas de almacenamiento y manipulación de materiales, controlados en su

conjunto por una computadora. Cuando la empresa decide implementar la automatización, es muy importante que conozca los dos componentes que esta requiere para ejecutarse correctamente, que son la parte operativa y la de mando.

Manufactura integrada por computadora

El término manufactura integrada por computadora ha sido creado para denotar el uso persuasivo de computadoras para diseñar productos, planear la producción, controlar las operaciones y llevar a cabo el rendimiento de varios negocios relativos a las funciones, necesitados en una firma de manufactura.

Las diferencias entre automatización y manufactura integrada por computadora es que la automatización está relacionada con las actividades físicas en la manufactura; los sistemas de producción automatizada están diseñados para ejecutar el procesamiento, montaje, manejo de material y actividades de inspección con poca o nula participación humana. La manufactura integrada por computadora está más relacionada con las funciones de información de procesamiento que son requeridas para apoyar las operaciones de producción, además involucra el uso de sistemas por computadora para llevar a cabo los cuatro tipos de funciones de información de procesamiento.

Dispositivos funcionales para la automatización.

Existe toda una gama de dispositivos tecnológicos, electrónicos, neumáticos, mecánicos, eléctricos, entre otros a disposición de los diseñadores de automatismos que realizan una serie de operaciones que han sido previamente programadas. Estas operaciones o funciones son la temporización, operaciones de conteo, emisión de pulsos de inicialización y paro, registros, desplazamientos, memorización etc.

Dispositivos de temporización

En ocasiones muchas de las operaciones están limitadas por una cierta cantidad de tiempo, que se usa en intervalos, y para el control de los mismos, se utilizan los temporizadores o timers como comúnmente se les conoce. Los temporizadores son de dos tipos, digitales o analógicos. Los digitales son más exactos ya que se pueden configurar por días, horas, minutos o inclusive segundos, los más conocidos y más utilizados son los timers de ocho tiempos, llamados así por sus ocho programas disponibles de inicio y fin de intervalos de tiempos. Los temporizadores analógicos son menos exactos ya que solo se pueden configurar por cuartos de hora (cada 15 minutos) ya que su diseño no permite la asignación de días, ni tampoco de minutos. Los intervalos pueden ser tantos como se necesite.

Dispositivos contadores

Estos son dispositivos utilizados para operaciones de cuenta, de tipo ascendente, descendente, o inclusive se pueden combinar. Este tipo de dispositivo es muy útil, sobre todo en operación de producción en serie, es decir donde el número de piezas de salida es elevado, ya que facilita el control.

Dispositivos de desplazamiento

Su implementación tecnológica suele realizarse mediante la conexión en cascada de diversos dispositivos biestables, funcionan desplazando un determinado valor lógico a la derecha o izquierda de determinada cadena. Entre sus aplicaciones, están la de indicar el paso de una determinada pieza por el conjunto de una serie de estaciones de trabajo dispuestas en serie.

Dispositivos comparadores:

Son dispositivos que emiten una señal de estado lógico alto a su salida, cuando se cumplen ciertas condiciones establecidas entre dos variables afectadas, dependiendo del proceso.

Para la automatización han sido creados elementos o tecnologías que hacen la automatización precisa y eficiente, mediante las cuales se tienen mecanismos de medición y evaluación para el proceso industrial, entre los que se encuentran por ejemplo los sensores y los robots.

Los sensores son dispositivos que responden a algunas propiedades de tipo eléctrico, mecánico, térmico, magnético, químico, etc. Y creados para que generen información sobre el funcionamiento de las variables que deben ser controladas en el proceso industrial (temperatura, velocidad, espesor, peso o cualquier otra que pueda cuantificarse) y transformarla en una respuesta eléctrica, mecánica o térmica que puede ser cuantificada y manipulada por la computadora (control de mando) para determinar si es correcto el funcionamiento del proceso, y en caso que no, crear una respuesta de alerta para que el operario resuelva el problema rápidamente.

PLC´s

Un autómata programable industrial (API) o Programable logic controller (PLC), es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales.

Genéricamente, un Controlador Lógico Programable, es un dispositivo que puede ser programado para cumplir determinadas tareas de control en sistema automáticos.

Un PLC trabaja en base a la información recibida por los captadores y el programa lógico interno, actuando sobre los accionadores de la instalación.

Los PLC son muy utilizados para controlar aquellas máquinas que deben seguir procesos secuenciales a nivel industrial, tales como empaque de productos, control de motores, monitoreo de sensores, monitoreo o control de armado de partes, etc. Su elección depende del tipo de proceso a automatizar, así como de la cantidad de entradas y salidas necesarias para atender todos los sensores y actuadores del sistema.

Funciones básicas del PLC

Detección:

Lectura de la señal de los captadores distribuidos por el sistema de fabricación.

Mando:

Elaborar y enviar las acciones al sistema mediante los accionadores y preaccionadores.

Dialogo hombre maquina:

Mantener un diálogo con los operarios de producción, obedeciendo sus consignas e informando del estado del proceso.

Programación:

Para introducir, elaborar y cambiar el programa de aplicación del autómata. El dialogo de programación debe permitir modificar el programa incluso con el autómata controlando la maquina.

Los PLC´s tienen entre otras las ventajas:

El mantenimiento es mínimo, lo que implica reducción de tiempos

Se puede cambiar en cualquier momento la secuencia de comandos asignados según la operación que este en proceso, para adaptarlo a las especificaciones.

El cableado es mínimo

No se desgasta (no requiere mantenimiento mecánico)

Es más rápido para diagnosticar y corregir fallas en el proceso

...