Fundamentos de AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA

1. Índice

1.        Fundamentos de Automatización        3

1.1        Conceptos y Aplicaciones de automatización        4

1.2        Automatización de los Sistemas Productivos y Operativos        6

1.3        Impacto Económico, Tecnológico, Productivo y Humano.        11

1.4        Factibilidad de Automatización        12

Bibliografía        13

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1. Fundamentos de Automatización

Las ciencias de ingeniería, son una disciplina académica propia y, por lo tanto, tienen sus propios conceptos técnicos, procedimientos y medios que tienen como objetivo encontrar soluciones técnicas para satisfacer necesidades del ser humano.

La típica forma de pensamiento en las ciencias de ingeniería para la solución de problemas redunda en las famosas “cajas negras”, sistemas técnicos retomados por los ingenieros, en los cuales basta con saber sus entradas y salidas sin tener conocimientos de su contenido o funcionamiento interno.

Prueba de esto las máquinas automáticas donde se utilizan motores eléctricos con características diferentes. El ingeniero encargado del diseño de una máquina no tiene que saber cómo funciona exactamente el motor eléctrico, basta que sepa seleccionar el motor apropiado en función de sus dimensiones y parámetros como momento de giro, revoluciones, consumo de corriente, potencia, entre otros.

Otra función importante del ingeniero seria diseñar el sistema de proceso de habilitar y/o coordinar las máquinas automáticas para que sean capaces de seguir órdenes predeterminadas de operación apoyándose de equipo y dispositivos especializados e incluso operadores humanos que controlan y ejecutan tareas de producción, lo que actualmente se le conoce como automatización.

La automatización tiene como objetivos: Integrar operaciones de manufactura  para mejorar la calidad y uniformidad de los productos, mejorar la productividad  mediante un mejor control de producción de bajo costo al trabajar máquinas de un modo eficiente y una organización eficaz para así mejorar la calidad  con procesos de mayor repetitividad y con esto reducir la participación humana y error humano  causado por el manejo manual del producto o pieza logrando altos niveles de seguridad  para el personal y economizar el espacio de piso en la planta arreglando las máquina y coordinando los movimientos.  

1. Conceptos y Aplicaciones de automatización

La automatización es un proceso mas evolutivo que revolucionario actualmente en las plantas de manufactura se utiliza: inteligencia artificial; robots inteligentes; sensores inteligentes; celdas de manufactura sin atención de personal. Sistemas integrados de manufactura; máquinas inteligentes y basadas en sensores; telecomunicaciones y redes globales de manufactura; dispositivos de lógica difusa; redes neuronales artificiales; herramientas de internet que se han implementado para diferentes áreas básicas como:

• Procesos de manufactura: las operaciones de maquinado, forjado, extrusión en frío, fundición, metalurgia de polvos y rectificado son ejemplos principales de procesos que se han automatizado ampliamente.
• Manejo y movimiento de materiales: los materiales y las partes en diversas etapas de terminación se movilizan a través de una planta mediante equipo controlado por computadora, con poca o ninguna guía humana.
• Inspección: se inspeccionan automáticamente la precisión dimensional, el acabado superficial, la calidad y diversas características específicas de las partes mientras se fabrican (inspección en proceso).
• Ensamble: las partes manufacturadas individualmente y los componentes se ensamblan de manera automática como sub ensambles y ensambles para formar un producto.
•  Empaque: los productos se empacan automáticamente para su envío.

Cabe mencionar que un sistema automatizado consta de dos partes principales:

La Parte Operativa: la cual 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 actuadores de las máquinas como motores, cilindros, compresores .y los captadores como fotodiodos, entre otros. 

La Parte de Mando: esta suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un sistema de fabricación automatizado el autómata programable está en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.

En los procesos industriales la automatización ha experimentado una gran evolución en los últimos años gracias a los avances tecnológicos de los dispositivos de control programables que pueden encajar en cualquier tipo de industria aunque se utilizan en gran medida en las industrias de alimentos y bebidas, refinerías de petróleo, productos químicos, automóviles, aviación entre otros. Donde los procesos son muy arriesgados para los operarios u ocupan alta calidad además que en la realidad un proceso no se da el lujo de parar ya que representaría grandes pérdidas para la empresa es por ello que recurren a la automatización.

Algunos ejemplos de las industrias mencionadas anteriormente son:

Industria Química, tiene una alta demanda de equipos para el control de procesos ya que por sus características y requerimientos específicos requieren equipos de medición de parámetros físico químicos, seguridad en los procesos y de la planta, regulaciones medioambientales que sean automatizados de acuerdo a las necesidades de los fabricantes.

Industria de la aviación, aquí se ve una interacción humano maquina en donde los niveles de automatización están definidos por el operador sin embargo pueden ser controlados automáticamente de manera independiente, es decir, aquí la automatización está diseñada para los pilotos en un nivel intermedio donde el sistema hace sugerencias o da avisos al operador  cambiando en su totalidad la función del piloto al convertirlo en un supervisor del proceso ya que solamente evalúan la solución calculada y así tomar una decisión esto requiere una habilidad diferente por parte del piloto además de las habilidades típicas de vuelo.

Industria Automotriz, en esta industria la automatización ha llegado para dar precisión al proceso de manufactura y ensamblaje así como para reducir grandes costo en el mismo aumentando constantemente la automatización para además mejorar la calidad de sus productos, garantizar la sustentabilidad de los mismos, mejorar la productividad y reducir desperdicios ofreciendo un mejor retorno de inversión en la automatización.

Sin embargo la automatización puede llegar a cualquier parte gracias a los avances de las tecnologías pues ya podemos ver hasta casas inteligentes, gracias a las aplicaciones de la automatización en la domótica entre otros ejemplo futuristas.

1. Automatización de los Sistemas Productivos  y operativos

Para este punto es necesario tener en cuenta los siguientes conceptos como: La producción es la transformación de algún bien o servicio en otro bien o servicio, la cual se realiza a través de un proceso, que de forma general se define como una secuencia de operaciones que transforma esas entradas en unas salidas de mayor valor.

Y de forma particular podemos definir un proceso productivo como una secuencia definida de operaciones que transforma unas materias primas y/o productos semielaborados en un producto acabado de mayor valor.

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