AUTOMATIZACION DE PROCESOS

Curso: Automatizacion y control de procesos industriales

1.2 Los fundamentos modernos de la Automática

La era moderna de la automatización comienza con la aparición, en 1775 de la maquina de vapor de simple efecto inventada por James Watt. La maquina de doble efecto de 1784 estaba provista de dos automatismos: el distribuidor de vapor y el regulador de bolas, que mantenía constante la velocidad del árbol de salida a pesar de las fluctuaciones de la carga.

En el contexto actual, la AUTOMATICA se define como ciencia y Técnica de la automatización, que agrupa el conjunto de las disciplinas teóricas y tecnológicas que intervienen en la concepción, la construcción y el empleo de los sistemas automáticos. La automática constituye el aspecto teórico de la cibernética. Esta estrechamente vinculada con las matemáticas, la estadística, la teoría de la información, la informática y técnicas de la ingeniería.

Podría realizarse una distinción entre: la automática teórica, conjunto de los métodos matemáticos de análisis y de síntesis de los sistemas automáticos y de sus elementos; y la automática aplicada, que trata mas específicamente de los problemas prácticos de automatización, que concierne a la teoría y la tecnología de los captadores, los accionadores y los ordenadores.

El funcionamiento de todo sistema automático se asienta en la confrontación de una información de mando, que describe el programa deseado, con una información de estado, confrontación de la que se derivan las ordenes de mando que han de darse a los accionadores que actúan sobre el sistema, modificando así su estado. Esta sucesión de operaciones se suceden en una estructura de bucle cerrado, donde un centro de operaciones de mando y de control, asegura el buen comportamiento de la instalación.

Basados en el concepto matemático de autómata, es decir, el ente constituido por un conjunto de reglas que definen estados y condiciones de cambio de estado, en los automatismos secuenciales, de los que el ascensor constituye uno de los ejemplos clásicos, la información de estado viene proporcionada generalmente por captadores binarios, y el tratamiento de la información es de naturaleza lógica. El programa esta constituido por una sucesión, o secuencia, de fases operatorias enlazadas unas con otras según un conjunto de reglas lógicas. Esos sistemas constituyen la inmensa mayoría de los automatismos industriales, específicamente los dedicados a la automatización de la fabricación. Los ordenadores, constituyen sin duda una de las formas mas sofisticadas de los automatismos secuenciales.

En los servosistemas, la información de estado adopta la forma de una o varias magnitudes que caracterizan el estado del sistema. La energía comunicada a los accionadores se dosifica según las diferencias entre estas magnitudes y los valores deseados, y el bucle de control actúa en tanto que un sistema de cero automático, tiende constantemente a anular la diferencia entre el valor actual y el estado deseado. Este principio de estado de dependencia tiende a reducir la influencia de las perturbaciones exteriores. En los reguladores de sostenimiento, una magnitud regulada esta obligada a conservar lo mejor posible un valor asignado a pesar de las perturbaciones, en tanto que en lo servomecanismos o reguladores de correspondencia, una magnitud de salida debe amoldarse lo mejor posible a las evoluciones de una magnitud de entrada.

Los sistemas adaptativos poseen, además de la facultad de la autocorrección de las variaciones de una serie de parámetros, una facultad de autorregulación que les permite funcionar correctamente en condiciones exteriores muy diversas. La resistencia a las perturbaciones y a las fluctuaciones del entorno se ve así incrementada.

Otros son los denominados sistemas autodidácticos, en los que el programa de tratamiento de la información se elabora y se perfecciona en curso de funcionamiento por autoaprendizaje bajo la dirección de un superprograma. Este principio se aplica entre otros a la identificación automática de formas, de los sonidos y de robots.

En suma, los automatismos abarcan a los automatismos secuenciales, los servosistemas, los sistemas adaptativos y los sistemas con autoaprendizaje.

1.2.1 El automatismo secuencial

En el contexto del presente curso, nos merece especial atención los automatismos secuenciales. Un automatismo secuencial, es un sistema cuyo funcionamiento emplea una secuencia de fases claramente diferenciadas, según un conjunto de reglas preestablecidas. En el caso más sencillo, el final de cada fase detectado por un captador apropiado, da paso al inicio de la fase siguiente. Las condiciones de transición entre fases adoptan la forma de condiciones lógicas más o menos complejas provocando cambios de estado del sistema controlado. Los automatismos secuenciales pueden funcionar ya sea sobre la base de la lógica cableada, de forma especifica mediante los denominados armarios de relés, que ha sido en el periodo histórico anterior mas reciente la implementación mas usual de un gran numero de instalaciones industriales, ya sea sobre la base de un programa registrado mediante ordenadores, autómatas programables o sistemas basados en microprocesador.

El concepto de automatización lleva implícita la supresión total o parcial de la intervención humana en la ejecución de diversas tareas industriales, agrícolas, domesticas, administrativas o científicas. Se aplica la automatización tanto a las tareas mas sencillas, tales como la regulación de la temperatura de un horno o el mando secuencial de una maquina herramienta, como a las mas complejas, tales como la dirección mediante ordenador de una unidad química o la gestión automatizada de un establecimiento bancario.

Al confiar a órganos tecnológicos todas o parte de las funciones intelectuales que intervienen en la conducción de un proceso, la automatización se sitúa en un nivel superior al de la mera mecanización. En la actualidad los problemas de automatización industrial y administrativa se confían respectivamente a los especialistas en automática e informática, a los que se unen los especialistas del proceso por automatizar, que se sitúa en un marco técnico-económico del que no constituye mas que uno de sus aspectos.

La automatización en el contexto histórico mas reciente, no solamente esta relacionada con el proceso mismo, sino también con la distribución de los productos fabricados o con la prestación de servicio. Forma parte integrante de la concepción y de la

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