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PLANEACIÓ N DE PRÓY. DE AUTÓMATIZACIÓ N

CONCEPTO DE MECATRÓNICA La mecatrónica - palabra acrónimo de mecánica y electrónica -, inunda casi todos los aspectos de la sociedad. Actualmente las máquinas, equipos, electrodomésticos y unidades informáticas son concebidos desde una perspectiva mecatrónica. Es decir, son sistemas que mezclan en su funcionamiento, componentes mecánicos y electrónicos. La sinergia entre dichas áreas busca crear productos inteligentes, con mejores cualidades respecto a los demás, capaces de procesar paralelamente diversas informaciones para optimizar el funcionamiento, mejorar la productividad y el desempeño. La integración interdisciplinaria es sin lugar a dudas, el recurso más importante que posee esta nueva

tecnología, y la que le da el valor agregado respecto a otras que manejan conceptos similares. Los sistemas que convergen en la mecatrónica son:

Sistema mecánico: encargado de la generación de fuerzas (motores, turbinas etc.)

Sistema electrónico: partes y procesamiento de señales electrónicas.

Sistema programable y de control: control de procesos (PLC).

La teoría de control está basada en la controlabilidad, a través del análisis lógico, de una situación y/o sistema, con el fi n último de maximizar los beneficios de estos para la ciencia y la humanidad. El objetivo es eliminar toda incertidumbre y tener certeza del sistema para mejorarlo.

Es importante tener en cuenta, que toda la maquinaria y los productos hechos mediante procesos mecatrónicos, poseen sistemas

mecánicos que mediante sensores, controladores y microprocesadores, reciben señales para luego procesarlas y mediante la información

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obtenida generan fuerza y movimiento. Dichos sistemas están divididos en: • MEMS: sistemas micro electromecánicos. • NEMS: sistemas nano electromecánicos. • CONVENCIONALES: mecánicos, tele operacionales, .de control, digitales, termoeléctricos, etc. Los sistemas mecatrónicos poseen los siguientes elementos claves: • Modelación de sistemas físicos: optimización de equipos, modernización de maquinaria. • Sistemas de automatización: control lógico programable, PLC’s(1), simulación. • Sensores y Actuadores: los sensores son transductores (convierte un tipo de energía a otra) que miden cierto tipo de energía, una vez detectada se convierte en impulsos eléctricos que son captadas por las máquinas de control. Esta información la utilizan los operadores lógicos o bien puede ser analizada por un ser humano. Ejemplos: sensores de temperatura: termopar, termistor; sensores de contacto: final de carrera; sensores de imagen digital (fotografía): CCD o CMOS. • Sistemas de Control de Procesos: sistemas Eléctricos y Electrónicos, sensores y actuadores. • Computadoras y sistemas lógicos: procesamiento de Información, Interfaces, diseño asistido por computadora.

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Software y adquisición de datos: programación, Obtención de datos físicos, Procesamiento Digital de Señales. • Inteligencia artificial-robótica: producción de Maquinaria Inteligente. • Tecnologías de la Información.

Teniendo en cuenta lo anterior, se puede afirmar, que los avances de la mecatrónica, específicamente en el área de robótica, ayudan a la industria en varios aspectos: • Fundición en molde (die-casting): esta fue la primera aplicación industrial. • Soldadura de punto: utilizada en la industria automotriz. • Soldaduras de arco: no requiere de modificaciones sustanciales en el equipo de soldadura y aumenta la flexibilidad y la velocidad. • Moldeado por extrusión: de gran Importancia por creciente la demanda de partes especializadas de gran complejidad y precisión. • Forjado (Forglng): la principal aplicación es la manipulación de partes metálicas calientes. • Aplicaciones de prensado (press work): partes y panales de vehículos y estructuras de aviones,

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electrodomésticos y otros productos metalmecánicos. Esta es un área de rápido desarrollo de nuevos tipos de robot. • Pinturas y tratamiento de superficies: el mejoramiento de las condiciones de trabajo y la flexibilidad han sido las principales razones para el desarrollo de estas aplicaciones.

Moldeado plástico: descarga de máquinas de inyección de moldes, carga de moldes, paletización y empaque de moldes, etc. • Aplicaciones en la Fundición: carga y descarga de máquinas, manejo de materiales calientes, manejo de moldes, etc. • Carga y Descarga de Máquina Herramientas: los robots aumentan la flexibilidad y versatilidad de las máquinas herramientas y permiten su articulación entre si. Contribuyen a la reducción de stocks, minimizan costos del trabajo directo e indirecto, aumentan la calidad de la producción

CONCEPTO DE AUTOMATIZACIÓN

Se entiende por automatización

industrial un conjunto de técnicas que

involucran la aplicación e integración

de diferentes sistemas para operar y

controlar procesos productivos de

forma autónoma.

El ámbito de la automatización está formado por empresas productoras de sistemas, equipos, hardware y software y también por empresas diseñadoras e integradoras de sistemas para soluciones “llave en mano”

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Red Industrial automatizada mediante el uso de Buses

Red Industrial sin el uso de Buses

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PARTE MECÁNICA

El proyecto de un equipo o elemento mecánico, requiere cumplir con especificaciones técnicas de códigos y normas, satisfacer los requisitos funcionales propuestos y asegurar una vida útil esperada, buscando siempre la mejor relación técnico económica.

Etapas del proyecto:

DISEÑO: en esta primera etapa empezamos a "idear" las formas básicas de las partes principales del equipo, cumpliendo con los requisitos funcionales deseados.

DIMENSIONAMIENTO: incorporamos los datos de los materiales a utilizar, las cargas a las que estará sometido, los coeficientes de seguridad adoptados y el diseño de las uniones y secciones críticas.

Ahora las formas "ideadas" adquieren las dimensiones que surgen del cálculo. En esta etapa, hoy podemos utilizar herramientas informáticas,

como el Diseño Asistido por Computadora o CAD (Computer Aid Design), que nos permite realizar dibujos con rapidez y precisión y es responsable del abandono del noble tablero de dibujo, las lapiceras de distintos espesores, las plantillas, letrógrafos, reglas, escalímetro, etc.

Para el cálculo estructural, térmico o

dinámico de geometrías complejas y condiciones de cargas especiales, se aplican técnicas de análisis numéricos como el método de "elementos finitos" o FEA (Finite Element Analysis), que permite diseñar las piezas incorporando criterios de ingeniería desde el inicio, evitando los costosos procesos de rediseño.

Debemos, por supuesto, disponer del software adecuado y del conocimiento necesario para su aplicación, ya que algunos nuevos sistemas han facilitado tanto su uso, que permiten generar resultados erróneos con gran velocidad y supuesta eficiencia a quienes no comprenden las limitaciones de los métodos de cálculo. Por eso podemos afirmar que aún "es necesario contar con un ingeniero para hacer ingeniería".

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REALIZACION DE LA DOCUMENTACION TECNICA:

Desarrollamos el "diseño de detalle", los planos generales y de fabricación, las memorias de cálculo, las instrucciones de fabricación, montaje y ensayos.

Buscamos lograr en el producto a construír: confiabilidad, resistencia mecánica, rigidez, calidad de fabricación, sencillez, baja concentración de tensiones, durezas superficiales adecuadas, prevención de la corrosión, amortiguación de choques y oscilaciones de cargas, fijación de las uniones roscadas, buen diseño estético, automatización, mínimo mantenimiento, seguridad en la operación, unificación o empleo reiterado de los mismos elementos y normalización o empleo de elementos según normas constructivas de mecánica.

ANALISIS DE COSTOS: efectuamos este análisis durante todo el transcurso del proyecto, estudiando distintas alternativas con el objetivo de adoptar la mejor relación técnico-económica.

TRABAJOS COMPLEMENTARIOS:

Aceptar o rechazar modificaciones del proyecto, surgidas de las consultas con especialistas en temas como: soldadura, métodos, producción y control de calidad.

Incorporar conocimientos y metodologías de trabajo.

Planificar la capacitación del personal y la integración de los equipos de trabajo.

Manejar los aspectos técnicos con proveedores y clientes.

Todas estas etapas de "proyecto" o "confección de la ingeniería", insumen un tiempo importante que se cuantifica en "cantidad de Horas Hombre", pero que en definitiva terminan resultando en un ahorro para la empresa, al lograrse un mejor producto y una documentación organizada que nos permitirá una rápida puesta en producción del mismo.

REFERENCIAS: COTEC. Robótica y Automatización. 1ª ed. Madrid: Cotec,2006. (Documentos Cotec sobre oportunidades tecnológicas; 23). ISBN 84-95336-61-8 Introducción a la ingeniería mecatrónica, Jiménez Moreno Martín Francisco. Instituto Tecnológico de Hermosillo, México