introducción a la automatización
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Introducción a la Automatización Definición La Real Academia de Ciencias Exactas Físicas y Naturales define la Automática como el estudio de los métodos y procedimientos cuya finalidad es la sustitución del operador humano por el operador artificial en la generación de una tarea física o mental previamente programada. La Automatización es el estudio y aplicación de la Automática al control de los procesos industriales y de gestión de la producción. Historia de la automatización Los orígenes son muy remotos, cuando el hombre primitivo desplazaba sus cargas por medio de troncos de madera o bien cuando se daban a conocer medios como el tornillo sin fin, el plano inclinado o la palanca, se efectuaba en cada caso una nueva aportación en el continuo progreso técnico de la humanidad; estas aportaciones que nos parecen ahora sencillas frente a los conocimientos de la ciencia fueron en su día tan fundamentales para este progreso técnico como la idea de Arquímedes de utilizar las presiones de los fluidos en trabajos mecánicos (250 años a.c.). En un principio la Automatización se identifico con mecanización, perteneciente a la evolución industrial del maquinismo, nacida en Inglaterra. En el año 1682 Juan Wyatt
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Introducción a la Automatización
Definición
La Real Academia de Ciencias Exactas Físicas y Naturales define la Automática
como el estudio de los métodos y procedimientos cuya finalidad es la sustitución del
operador humano por el operador artificial en la generación de una tarea física o mental
previamente programada.
La Automatización es el estudio y aplicación de la Automática al control de los
procesos industriales y de gestión de la producción.
Historia de la automatización
Los orígenes son muy remotos, cuando el hombre primitivo desplazaba sus
cargas por medio de troncos de madera o bien cuando se daban a conocer medios como
el tornillo sin fin, el plano inclinado o la palanca, se efectuaba en cada caso una nueva
aportación en el continuo progreso técnico de la humanidad; estas aportaciones que nos
parecen ahora sencillas frente a los conocimientos de la ciencia fueron en su día tan
fundamentales para este progreso técnico como la idea de Arquímedes de utilizar las
presiones de los fluidos en trabajos mecánicos (250 años a.c.).
En un principio la Automatización se identifico con mecanización, perteneciente
a la evolución industrial del maquinismo, nacida en Inglaterra. En el año 1682 Juan
Wyatt de Birminghan, construye el primer telar de hilado mecánico, tres años después el
francés Jacques de Vaucanson construye un telar mecánico de seda de funcionamiento
automático y que aporta una gran labor en la era del maquinismo industrial.
Un nuevo impulso se produjo en la Automatización con la racionalización del
trabajo nacido en Norteamérica por obra de ingenieros y organizadores científicos del
trabajo, que tuvo su ejemplo en 1917, al instalarse en Estados Unidos la primera central
hidroeléctrica totalmente automática.
Tuvo la automatización hacia 1947 un nacimiento doble, por un lado D.S.
Harder Vicepresidente ejecutivo de Ford Motor Company de Cleveland, y de otro John
Diebol profesor de la Universidad de Harvar, quienes la forjaron independientemente
pero simultáneamente en el tiempo. D.S. Harder, utiliza la palabra automatización para
describir la maquinaria que estaba comenzando a desarrollar la salida de bloques de los
motores de automóvil, Ford en al año 1947 crea el departamento de ingenieros de
automatización. Posteriormente John Diebold en “Automatión” define la palabra como
toda actividad en que se desarrolla un esfuerzo en forma automática, así como procesos
en los que se hacen piezas automáticamente.
La aparición de la fluídica significó una autentica revolución en la mecánica de
los fluidos, estos elementos aparecieron ofreciendo significativas ventajas en relación a
los elementos más antiguos a la par con los elementos electrónicos, ya que podían ser
más pequeños y fácilmente fabricados, así como, carecer de partes móviles. A partir de
la década de los 60, se descubren las posibilidades de las aplicaciones lógicas de los
distribuidores, en una perfecta separación entre circuitos de potencia y los de la etapa
lógica, de información, de captación y de cálculo de decisión.
El técnico americano Claude E. Shanon puede ser llamado el padre de la Teoría
de la Información. Esta teoría sirve para explicar de manera más precisa los conceptos
de entrada y salida, de codificación, memorización y transmisión de información
medible, ya sea entre dos sistemas o en el interior de un mismo sistema. A todos los
sistemas de este tipo se les denominó SISTEMAS CIBERNÉTICOS. Aquí la palabra
cibernética se utiliza en su sentido más amplio = Matematización del tratamiento de la
información. De la expresión maquinas cibernéticas, han derivado expresiones como:
Autómatas para el tratamiento de la información; Cerebros electrónicos; Computadoras;
Ordenadores; etc.
Actualmente la automatización se basa desde el punto de vista de su concepción
filosófico-matemática, en las teorías de Norbert Wiener, Shanon sobre el tratamiento de
la información y sobre el uso de la retroalimentación desarrollado por Bode, Nyquist y
Black en los laboratorios de la Bell Telephone, que conforman la materia de los
SISTEMAS MODERNOS DE CONTROL.
Partes de un sistema automatizado.
Parte Operativa.
Parte de Control.
Parte Operativa
Si tuviéramos que buscar un símil que definiera mejor esta parte, lo hallaríamos
en nosotros mismos. El cuerpo humano tiene dos partes bien diferenciadas, por un lado
la parte operativa que se correspondería a los músculos, articulaciones, que tienen una
función concreta la de hacer “cosas” tangibles. Así la parte operativa de un sistema de
control está formada por:
1. El proceso.
2. Los sensores.
3. Las interfaces.
4. Los preaccionadores.
5. Los accionadores.
El proceso.
Es el conjunto de operaciones que se realizan para obtener un producto de una
determinada calidad, a partir de unos equipos y una serie de materiales. Los elementos
del proceso, correspondientes a la planta, pueden funcionar en lazo cerrado o lazo
abierto.
Los sensores.
Son los encargados de captar la información necesaria y precisa para la ejecución de
todo proceso, puede detectar posiciones, temperaturas, caudales etc.
Las interfaces.
Módulo de comunicaciones entre maquinas y/o maquina/ hombre.
Los preaccionadores (o accionadores).
Elementos que transforman las órdenes recibidas en acciones concretas.
Parte de Control
Sistema de control a lazo abierto
Set Point PROCESO
Sistema de control a lazo cerrado
ERROR
REALIMENTACIÓN
Set Point PROCESO
Siguiendo con la comparación con el cuerpo humano, se correspondería con el
cerebro, cuya misión es la de procesar los estímulos correspondientes según la que hay
que hacer y dar órdenes oportunas a la parte operativa. Si el proceso de control es
realizado por unos operarios, estaríamos ante un control de proceso manual. Por el
contrario si este control se efectúa por maquinas nos referimos a proceso de control
automático. En cualquier caso las funciones que definen el sistema de control en su
conjunto son las mismas y en general son las siguientes:
1. Lectura del estado de variables de salida del proceso, bien con los sensores
industriales o a través de nuestros sentidos.
2. Transmisión del estado de las variables de salida del proceso, bien por medio de
los transductores industriales hacia la unidad de control o al cerebro del
operario.
3. Comparación, si procede, del estado de las variables de salida con las de
consigna, para saber en qué sentido y cantidad deben ser las acciones de la parte
operativa para conseguir los objetivos marcados.
4. Emisión de las órdenes de control, que en función del estado de las variables de
salida, de las consignas y del algoritmo de control utilizados son emitidas por la
parte de control a través de los preaccionadores a los accionadores.
5. Ejecución de las órdenes de control. Los accionadores responden a las señales de
control modificando el estado de las variables de salida según lo previsto.
Solución a los problemas de Automatización
Decidir qué sistema utilizar al momento de automatizar es una elección que debe
tener en cuenta. Con ello podrá optimizar, en la medida de los recursos que tenga
disponible, una instalación automatizada.
Tecnologías de Automatización
La tecnología de automatización toma en la industria una posición cada vez más
preponderante debido a la automatización de los procesos, un área cuya importancia se
encuentra en constante ascenso. Esto sucede tanto en las aplicaciones cotidianas de la
producción como en la instrucción. Hoy en día, la tecnología de automatización
está casi siempre ligada a las tecnologías de accionamiento, control y a la informática.
Debido al acelerado desarrollo de la tecnología de microcontroladores y ordenadores, la
tecnología de automatización se ha convertido en el área más innovadora y con mayor
vida de la electrotecnia. A ello se debe agregar que las nuevas soluciones industriales,
como la descentralización y visualización, requieren nuevos sistemas de instrucción. Por
otra parte, por medio de la norma IEC1131-3, de validez mundial, se eliminó
la discrepancia en los productos de software, cuyas particularidades dependían hasta
ahora del fabricante. Los controles lógicos programables de esta generación se
programan ahora sobre la base de reglas unificadas. De estas exigencias a los técnicos
de automatización de hoy se desprende la necesidad de sistemas de entrenamiento
orientados a la práctica, que transmitan al estudiante el estado actual de la tecnología y
también la competencia práctica necesaria.
Tipos de Automatización
• Automatización Mecánica.
• Automatización Neumática.
• Automatización Hidráulica.
• Automatización Eléctrica.
• Automatización Electrónica: Cableada o Programada (PC, PLC, MC, …).
