Sistemas de Automatización

¿Qué es la automatización? La automatización consiste en transferir tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.

Objetivos de la automatización Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la producción y mejorando la calidad de la misma. Realizar operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente. Mejorar la disponibilidad de los productos, para lograr proveer las cantidades necesarias en el momento preciso. Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulación del proceso productivo.

Partes de la automatización Un sistemas automatizado esta compuestos por dos partes fundamentales, la parte operativa y la parte de mando. Parte Operativa: Es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Parte de Mando: suele ser de tecnología programada, es el elemento principal del sistema, encargado de la supervisión y manejo, se puede hacer por rieles electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada).

Clases de automatización Existen tres clases de automatización, Fija. Programable. Flexible. Lo cual nos demuestra que la automatización es aplicable a cualquier tipo de industria ya que existirá una clase que se acomode a las necesidades de dicha industria, además estas clases de automatización no solo trabajan de manera individual sino que también pueden ser fusionadas para mejores resultados.

Automatización fija Cada operación es un proceso simple en la secuencia: rotación, alineamiento, taladrado, etc. La complejidad está en el conjunto de operaciones. Características: Gran inversión inicial en equipos necesarios. Altas tasas de producción. Su uso está justificado cuando se requieren altas tasas de producción. El elevado coste inicial se recuperara fácilmente en la producción futura.

Automatización programable El equipo tiene la capacidad de cambiar la secuencia de operación mediante un programa para adaptarse a variaciones del producto. Características: Alta inversión en equipos de propósito general. Tasas de producción inferiores a la Automatización Fija. Flexibilidad para acomodar las variaciones en el diseño y la configuración del producto. Adecuado para los sistemas de producción por lotes.

Automatización flexible Es la extensión de la automatización programable y maneja un tiempo mucho menor que el de la automatización fija. Características: Alta inversión en equipos a la medida. Producción continua de varios productos. Tasas de producción media. Flexibilidad para acomodar variaciones en el diseño del producto.

Sistemas de control El sistema de control de un sistema automatizado permite ejecutar el programa y lograr que el proceso realice su función. Los sistemas de control pueden ser de dos tipos: Sistemas de control de ciclo cerrado. Sistemas de control de ciclo abierto.

Sistema de control de ciclo cerrado La variable de salida es comparada con un parámetro de entrada, y cualquier diferencia entre las dos es usada para lograr que la salida sea acorde con la entrada. Proceso Actuador Controlador Parámetro de entrada Variable de salida Sensor de Retroalimentación

Sistema de control de ciclo abierto Este ciclo opera sin el ciclo de retroalimentación, sin medir la variable de salida, de manera que no hay comparación entre el valor real de la salida y el valor deseado en el parámetro de entrada, solo se toman en cuenta las salidas. Proceso Actuador Controlador Parámetro de entrada Variable de salida

Funciones avanzadas de la automatización Son funciones que conciernen a la mejora del desempeño y la seguridad del equipo, como son: Monitoreo de seguridad. Diagnóstico de mantenimiento y reparación. Detección de errores y recuperación de la falla.

Niveles de aplicación en una empresa Como nos hemos dado cuenta, la automatización puede ser aplicada a distintos niveles de las operaciones de una fábrica. Normalmente asociamos el concepto de automatización con la producción de máquinas individuales. Sin embargo la producción de máquinas por si misma está creada por subsistemas que por ellos mismos pueden ser automatizados. Podemos identificar cinco niveles posibles de automatización en una planta productiva, dichos niveles interactúan entre si, ya que trabajan en bloque.

Niveles de aplicación Nivel 1 2 3 4 5 Nivel de la empresa Nivel de la planta Nivel de celda o sistema Nivel de maquinaria Nivel de dispositivo Descripción Sistema de información Sistema de producción Sistema de manofactura Maquinas individuales Sensores y actuadores

Razones para automatizar Incrementar la productividad. Reducir el coste de mano de obra. Reducir o eliminar trabajos rutinarios. Mejorar la seguridad del trabajador. (Pasa a supervisar en lugar de “manipular”). Mejora de la calidad en el producto y habrán menos piezas defectuosas. Reducir el MLT (Manufacturing Lead Time). Ventaja competitiva frente al cliente, y ahorro en material inmovilizado. Realizar tareas imposibles a mano.

Fase1: Diseño de un diagrama bloques del funcionamiento de los sistemas automatizados. Con que fin: es el objetivo que tiene la organización al transformar sus materias primas en un producto final terminado. Procesos: Son los diferentes tratamientos a los que van a ser sometidas las entradas (materia prima) para lograr el fin de la organización (salidas). Actuadores: son las piezas que representan el movimiento del proceso de automatización, es decir representan las salidas del producto terminado hacia los demandantes de tal producto. Variables a medir: son las variables que interfieren tanto directa como indirectamente en el proceso de transformación de las materias primas. Sensores: Son los captadores de las necesidades, en este caso son las entradas al proceso de producción automatizado. Salidas Entradas

Ejemplo de un diseño de un diagrama bloques del funcionamiento de los sistemas automatizados para la producción de papel. PULPA BLANQUEADA MEZCLADO REFINACIÓN REGULACIÓN DE CONSISTENCIA LAMINACIÓN SECADO PAPEL ACABADO AGENTE Agua Aditivos energía Aguas blancas energía

Fase2: Identificación de los elementos de los sistemas automatizados. Entrada (Sensores) Elementos de mando Salidas (Actuadores) Son los captadores y transmisores, de las señales necesarias para conocer el estado del proceso, y luego enviarlas a la unidad de control. Transductores binarios: Suministran una señal de si/no. Transductores numéricos: Transmiten valores numéricos en forma binaria. Transductores analógicos: Suministran una señal continua que es reflejo de la variación de la magnitud física medida. Es la parte central de control. Es el elemento principal del sistema, encargado de la supervisión y manejo. Rieles electromagnéticos. Tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos. Tecnología cableada. Son los elementos que permiten realizar movimientos, según las órdenes de un controlador. El accionador es el elemento final de control que actúa sobre el proceso. Eléctricos: requieren energía eléctrica. (Motores, resistencias). Neumáticos: usan la energía del aire comprimido. (Cilindros neumáticos, motores neumáticos). Hidráulicos: usan la energía de fluidos líquidos, normalmente aceite. (Cilindros hidráulicos).

Gracias por su atención. Presentado por: Andrea Estefanía Reyes Betancur.