A continuación te mostramos los aspectos mas importantes de la Historia de la Automatización
El origen se remonta a los años 1750,
cuando surge la revolución industrial.
1745: Máquinas de tejido controladas
por tarjetas perforadas.
1817-1870: Máquinas especiales para
corte de metal.
1863: Primer piano automático, inventado
por M. Fourneaux.
1856-1890: Sir Joseph Whitworth
enfatiza la necesidad de piezas intercambiables.
1870: Primer torno automático,
inventado por Christopher Spencer.
1940: Surgen los controles
hidráulicos, neumáticos y electrónicos para máquinas de corte automáticas.
1945-1948: John Parsons comienza
investigación sobre control numérico.
1960-1972: Se desarrollan técnicas de
control numérico directo y manufactura computadorizada.
Objetivos
de la automatización
Integrar varios aspectos de las operaciones
de manufactura para:
- Mejorar
la calidad y uniformidad del producto
- Minimizar
el esfuerzo y los tiempos de producción.
- Mejorar la productividad reduciendo los costos
de manufactura mediante un mejor control de la producción.
- Mejorar
la calidad mediante procesos repetitivos.
- Reducir
la intervención humana, el aburrimiento y posibilidad de error humano.
- Reducir
el daño en las piezas que resultaría del manejo manual.
- Aumentar
la seguridad para el personal.
- Ahorrar
área en la planta haciendo más eficiente:
- El
arreglo de las máquinas
- El
flujo de material
Para la automatización de procesos, se
desarrollaron máquinas operadas con Controles Programables (PLC), actualmente
de gran ampliación en industrias como la textil y la alimentación.
Para la información de las etapas de
diseño y control de la producción se desarrollaron programes de computación
para el dibujo (CAD), para el diseño (CADICAE), para la manufactura CAM, para
el manejo de proyectos, para la planeación de requerimientos, para la
programación de la producción, para el control de calidad, etc.
La inserción de tecnologías de la
información producción industrial de los países desarrollados ha conocido un
ritmo de crecimiento cada vez más elevado en los últimos años. Por ejemplo, le
Información amplia enormemente la capacidad de controlar la producción con
máquinas de control computarizado y permite avanzar hacia mayores y más
complejos sistemas de automatización, unas de cuyas expresiones más
sofisticadas y más ahorradoras de trabajo humano directo son los robots, los
sistemas flexibles do producción y los sistemas de automatización integrada de
la producción (computer integrad manufacturing CIM).
Aunque es evidente que la automatización sustituye a un alto porcentaje
de la fuerza laboral no calificada, reduciendo la participación de los salarios
en total de costos de producción, las principales razones para automatizar no
incluye necesariamente la reducción del costo del trabajo.
Por otra parte, la automatización
electromecánica tradicional ya ha reducido significativamente la participación
de este costo en los costos de producción. Actualmente en Estados Unidos la
participación típica el trabajó directo en el costo de le producción
Industriales de 10 % o 15 % y en algunos productos de 5 %. Por otra parte,
existen otros costos, cuya reducción es lo que provee verdadera competitividad
a la empresa.
Entre estos costos está trabajo indirecto, administración control de
calidad compras de insumos, flujos de información, demoras de proveedores,
tiempos muertos por falta de flexibilidad y adaptabilidad etc. Estos son los
costos que pueden ser reducidos por las nuevas tecnologías de automatización al
permitir mayor continuidad, Intensidad y control Integrado del proceso de
producción, mejor calidad del producto y reducción significativa de errores y
rechazos, y a la mayor flexibilidad y adaptabilidad de la producción a medida y
en pequeños lotes o pequeñas escalas de producción.
La mayor calidad en los productos se
logra mediante exactitud de las máquinas automatizadas y por la eliminación de
los errores propios del ser humano; lo que a su vez repercute grandes ahorros
de tiempo y materia al eliminarse la producción de piezas defectuosas.
La flexibilidad de las máquinas
permite su fácil adaptación tanto a una producción individualizadas y
diferenciada en la misma línea de producción, como mi cambio total de la
producción. Esto posibilite una adecuación flexible a las diversas demandas del
mercado.
La automatización en los procesos Industriales, se basa en la capacidad
para controlar la información necesaria en el proceso productivo, mediante la
ex ancle de mecanismos de medición y evaluación de las normas de producción. A
través de diversos instrumentos controlados por la información suministrada por
el computadora, se regula el funcionamiento de las máquinas u otros elementos
que operan el proceso productivo.
En concreto, este sistema funciona
básicamente de la siguiente manera:
Mediante la utilización de captadores o sensores (que son esencialmente
instrumentos de medición, como termómetros o barómetros), se recibe la
información sobra el funcionamiento de las variables que deben ser controladas
(temperatura, presión, velocidad, espesor o cualquier otra que pueda
cuantificarse), esta información se convierte en una señal, que es comparada
por medio de la computadora con la norma, consigna, o valor deseado para
determinada variable. Si esta señal no concuerda con la norma de Inmediato se
genere una señal de control (que es esencialmente una nueva Instrucción), por
la que so acciona un actuador o ejecutante (que generalmente son válvulas y
motores), el que convierte la señal de control en una acción sobre el proceso
de producción capaz de alterar la señal original imprimiéndole el valor o la
dirección deseada.
En la práctica, la automatización de la industria alcanza diferentes
niveles y grados ya que la posibilidad concrete de su implementación en los
procesos de fabricación industrial varia considerablemente según se trate de procesos
de producción continua o en serie. En efecto, en el primer caso, el primer
caso, el conducto es el resultado de una serie de operaciones secuenciales,
predeterminadas en su orden, poco numerosas, y que requieren su Integración en
un flujo continuo de producción. Los principales aportes de la microelectrónica
a este tipo de automatización son los mecanismos de control de las diversas
fases o etapas productivas y la creciente capacidad de control integrado de
todo el proceso productivo. Por su parte, la producción en serle está formada
por diversas operaciones productivas, generalmente paralelas entre si o
realizadas en diferentes períodos de tiempos o sitios de trabajo, lo que ha
dificultado la integración de líneas de producción automatización. Desde mediados
de los años setenta las posibilidades de automatización integrada han aumentado
rápidamente gracias a lo adelantos en la robótica, en las máquinas herramienta
de control numérico, en los sistemas flexibles de producción, y en el diseño y
manufactura asistidos por computadora (CAD/CAM).
Grado
de automatización
La importancia de la automatización, se distinguen los siguientes
grados:
Aplicaciones en pequeña escala como
mejorar el funcionamiento de una maquina en orden a:
-Mayor utilización de una máquina,
mejorando del sistema de alimentación.
-Posibilidad de que un hombre trabaje
con más de una máquina.
-Coordinar o controlar una serie de
operaciones y una serie de magnitudes simultáneamente.
-Realizar procesos totalmente continuos
por medio de secuencias programadas.
-Procesos automáticos en cadena errada
con posibilidad de autocontrol y auto corrección de desviaciones.
La automatización no siempre se justifica la
implementación de sistemas de automatización, pero existen ciertas señales
indicadoras que justifican y hacen necesario la implementación de estos
sistemas, los indicadores principales son los siguientes:
- Requerimientos
de un aumento en la producción
- Requerimientos
de una mejora en la calidad de los productos
- Necesidad de
bajar los costos de producción
- Escasez de
energía
- Encarecimiento
de la materia prima
- Necesidad de
protección ambiental
- Necesidad de
brindar seguridad al personal
- Desarrollo de
nuevas tecnologías
La automatización solo es viable si al evaluar los
beneficios económicos y sociales de las mejoras que se podrían obtener al
automatizar, estas son mayores a los costos de operación y mantenimiento del
sistema.
La automatización de un proceso frente al control manual
del mismo proceso, brinda ciertas ventajas y beneficios de orden económico,
social, y tecnológico, pudiéndose resaltar las siguientes:
- Se asegura
una mejora en la calidad del trabajo del operador y en el desarrollo del
proceso, esta dependerá de la eficiencia del sistema implementado.
- Se obtiene
una reducción de costos, puesto que se racionaliza el trabajo, se reduce
el tiempo y dinero dedicado al mantenimiento.
- Existe una
reducción en los tiempos de procesamiento de información.
- Flexibilidad
para adaptarse a nuevos productos (fabricación flexible y
multifabricación).
- Se obtiene un
conocimiento más detallado del proceso, mediante la recopilación de
información y datos estadísticos del proceso.
- Se obtiene un
mejor conocimiento del funcionamiento y performance de los equipos y
máquinas que intervienen en el proceso.
- Factibilidad
técnica en procesos y en operación de equipos.
- Factibilidad
para la implementación de funciones de análisis, optimización y
autodiagnóstico.
- Aumento en el
rendimiento de los equipos y facilidad para incorporar nuevos equipos y
sistemas de información.
- Disminución
de la contaminación y daño ambiental.
- Racionalización
y uso eficiente de la energía y la materia prima.
- Aumento en la
seguridad de las instalaciones y la protección a los trabajadores.
Elementos
de una Instalación Automatizada
• MAQUINAS:
Son los equipos mecánicos que realizan los procesos, traslados,
transformaciones, etc. de los productos o materia prima.
• ACCIONADORES:
Son equipos acoplados a las máquinas, y que permiten realizar movimientos,
calentamiento, ensamblaje, embalaje. Pueden ser:
• Accionadores
eléctricos: Usan la energía eléctrica, son por ejemplo, electro válvulas,
motores, resistencias, cabezas de soldadura, etc.
• Accionadores
neumáticos: Usan la energía del aire comprimido, son por ejemplo, cilindros,
válvulas, etc.
• Accionadores
hidráulicos: Usan la energía de la presión del agua, se usan para controlar
velocidades lentas pero precisas.
• PRE
ACCIONADORES: Se usan para comandar y activar los accionadores. Por ejemplo,
contactores, switchs, variadores de velocidad, distribuidores neumáticos, etc.
• CAPTADORES:
Son los sensores y transmisores, encargados de captar las señales necesarias
para conocer el estados del proceso, y luego enviarlas a la unidad de control.
• INTERFAZ
HUMANO-MÁQUINA HMI: Permite la comunicación entre el operario y el proceso, puede
ser una interfaz gráfica de computadora, pulsadores, teclados, visualizadores,
etc.
• ELEMENTOS
DE MANDO: Son los elementos de cálculo y control que gobiernan el proceso, se
denominan autómata, y conforman la unidad de control.
Los sistemas automatizados se
conforman de dos partes: parte de mando y parte operativa
• PARTE
DE MANDO: Es la estación central de control o autómata. Es el elemento
principal del sistema, encargado de la supervisión, manejo, corrección de
errores, comunicación, etc.
• PARTE
OPERATIVA: Es la parte que actúa directamente sobre la máquina, son los
elementos que hacen que la máquina se mueva y realice las acciones. Son por
ejemplo, los motores, cilindros, compresoras, bombas, relés, etc.
