lunes, 19 de mayo de 2008

EJEMPLO REAL DE UN PROCESO O SISTEMA AUTOMATIZADO

ELABORACION DE PAN A ESCALA INDUSTRIAL

Equipos y herramientas para automatizar el proceso:

El proceso industrial de elaboración del pan suele constar de 8 pasos:

1) Los cereales, la levadura, el agua y otros ingredientes se mezclan para formar la masa. Posteriormente esta mezcla se amasa y se deja en reposo durante unas horas para que fermente; de esta manera, la levadura libera diminutas burbujas de dióxido de carbono que incrementan el volumen de la masa haciéndola más ligera y porosa.

2) Una máquina va cortando la masa en porciones más pequeñas y las deposita en un recipiente.

3) Las porciones van pasando por zonas de temperatura y humedad controlada para que el pan crezca por segunda vez.

4) Se cuece el pan en el horno.

5) Los recipientes se separan del pan.

6) Los recipientes vacíos son conducidos por una cinta transportadora hasta un lavavajillas.

7) Las porciones de pan ya frío se cortan y se envuelven.

8) El pan se introduce en camiones que lo reparten en las tiendas para su venta.


Estructura del sistema automatizado:
















Esquema de la situacion:





ejemplo real de un proceso o sistema automatizado:

VIDEO:
http://es.youtube.com/watch?v=8G59zTXVHHU

PROCESOS INDUSTRIALES DE MANUFACTURA

La manufactura describe la transformación de materias primas en productos terminados para su venta. También involucra procesos de elaboración de productos semi-manufacturados. Es conocida también por el término de industria secundaria. Algunas industrias, como las manufacturas de semiconductores o de acero, por ejemplo, usan el término de fabricación.Aunque la producción artesanal ha formado parte de la humanidad desde tiempos inmemoriales, se piensa que la manufactura moderna surge alrededor de 1780 con la Revolución Industrial británica, expandiéndose a partir de entonces a toda la Europa continental, luego a Norteamérica y finalmente al resto del mundo.La manufactura se ha convertido en una porción inmensa de la economía del mundo moderno. Quizás un cuarto de la producción mundial de bienes y serviciosTiene por objetivo entregar al estudiante conocimientos avanzados en procesos de manufacturas de materiales como: fundición, mecanizado, conformado plástico y tratamientos térmicos con láser.Los principales proyectos de investigación están relacionados a metales, pero se incluyen también polímeros y cerámicos. Los aspectos que abordan son:Modelación y control de procesos por computador Análisis de fallas originadas en los procesos Determinación de propiedades mecánicas, aplicando técnicas avanzadas en interferometría laser Aptitud de los materiales para su procesamiento y para las aplicaciones finales Metrología y calidad.

ETAPAS DE UN PROCESO INDUSTRIAL:

En un sistema de estos podemos encontrar tres áreas que se dividen en diferentes subsistemas los cuales son:

Sistema de control: se divide en controlador, análisis y supervisión e interfaz de potencia.

Planta: se divide en actuadotes, sistemas mecánicos, sistemas eléctricos, neumáticos, hidráulicos, interfaces etc.

Retroalimentación: se divide en sensores de temperatura, nivel, presión, humedad, caudal, peso etc.
EJEMPLO DE PROCEOS DE MANOFACTURA, EQUIPOS UTILIZADOS:
Un proceso de fabricación, también denominado manufactura o producción, es el conjunto de operaciones necesarias para modificar las características de las materias primas. Dichas características pueden ser de naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética.En la inmensa mayoría de los casos, para la obtención de un determinado producto serán necesarias multitud de operaciones individuales de modo que, dependiendo de la escala de observación, puede denominarse proceso tanto al conjunto de operaciones desde la extracción de los recursos naturales necesarios hasta la venta del producto como a las realizadas en un puesto de trabajo con una determinada máquina-herramienta.Sin embargo, en el ámbito industrial se suelen considerar convencionalmente los procesos elementales que se indican, agrupados en dos grandes familias:

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS PARA AUTOMATIZAR UN PROCESO, SISTEMA O MAQUINA

AutomatizaciónEl uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia y luego se cargaban en el robot inicia en automatización de los procesos de fabricación. Éstas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos.Aunque el crecimiento del mercado de la industria Robótica ha sido lento en comparación con los primeros años de la década de los 80´s, de acuerdo a algunas predicciones, la industria de la robótica está en su infancia. Ya sea que éstas predicciones se realicen completamente, o no, es claro que la industria robótica, en una forma o en otra, permanecerá.En la actualidad el uso de los robots industriales está concentrado en operaciones muy simples, como tareas repetitivas que no requieren tanta precisión. Se refleja el hecho de que en los 80´s las tareas relativamente simples como las máquinas de inspección, transferencia de materiales, pintado automotriz, y soldadura son económicamente viables para ser robotizadas. Los análisis de mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta década y en las posteriores los robots industriales incrementaran su campo de aplicación, esto debido a los avances tecnológicos en sensorica, los cuales permitirán tareas mas sofisticadas como el ensamble de materiales.Como se ha observado la automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente relacionadas. En un contexto industrial se puede definir la automatización como una tecnología que está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos-eléctricos basados en computadoras para la operación y control de la producción. En consecuencia la robótica es una forma de automatización industrial.Hay tres clases muy amplias de automatización industrial : automatización fija, automatización programable, y automatización flexible.

DISPOSITIVOS DE ENTRADA,SENSORES O TRANSMISORES

Un sensor es un dispositivo capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas. Las variables de instrumentación dependen del tipo de sensor y pueden ser por ejemplo temperatura, intensidad luminosa, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. Una magnitud eléctrica obtenida puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tension eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como un fototransistor), etc.

TRANSMISOR
Instrumentos que convierten la salida del sensor en una señal suficientemente fuerte como para transmitirla al controlador o a otro aparato receptor, las señales de salida pueden ser neumaticas, electricas o digitales.

DISPOSITIVOS DE ENTRADA:
Son aquellos que sirven para introducir datos a la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central.














DISPOSITIVOS DE SALIDA

ACTUADORES
Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado. Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas.
Existen tres tipos de actuadores:
· Hidráulicos
· Neumáticos
· Eléctricos.




CONTROLADOR:


Comparan la variable fisica a controlar con un valor deseado y ejercen una accion correctiva de acuerdo a la desviacion. El tipo de señal de salida de un controlador es estandar como el transmisor. En la industria se tiene una gran variedad de controladores como los PID, los digitales y los inteligentes basados en tecnicas como la logica difusa y las redes neuronales.


DISPOSITIVOS DE INTERFAZ DE POTENCIA:


Las interfaces de potencia son dispositivos intermedios entre nuestro microcontrolador y aquellos aparatos que requieran cantidades de corriente mayores a los que pueden manejar nuestro microcontrolador (por lo general estamos hablando de 40 miliamperios como máximo por pin), motores de paso, motores DC, servomotores, lamparas incandescentes, reflectores, grupos de leds son ejemplos de dispositivos que podriamos a llegar a controlar desde el microcontrolador a través de las interfaces de potencia, es un grave error tratar de conectarlos directamente a los pines del microcontrolador. Nos valdremos de transistores, reles, puentes-H o interfaces eléctronicas de control, para construir nuestras interfaces de potencia.


INTERFAZ DEL USUARIO:


conjunto de componentes empleados por las personas para comunicarse con las computadoras. El usuario de un ordenador dirige el funcionamiento de éste mediante instrucciones denominadas genéricamente entradas. Las entradas se introducen mediante diversos dispositivos, por ejemplo un teclado, y se convierten en señales electrónicas que pueden ser procesadas por una computadora. Estas señales se transmiten a través de circuitos conocidos como buses, y son coordinadas y controladas por la UCP o CPU, el microprocesador que realiza las funciones aritméticas y lógicas) y por un soporte lógico conocido como sistema operativo. Una vez que la CPU ha ejecutado las instrucciones indicadas por el usuario, puede comunicar los resultados enviando señales electrónicas, o salidas, que se transmiten de vuelta por el bus a uno o más dispositivos de salida, como por ejemplo una impresora o un monitor.
Además de la velocidad del ordenador, también son consideraciones importantes la eficacia y facilidad de uso del soporte lógico y el diseño ergonómico de los componentes físicos. La ergonomía trata de optimizar las acciones de las personas en relación con su entorno. En el caso de los ordenadores, consiste en hacer que los dispositivos de entrada y salida puedan usarse de forma fácil, cómoda y eficiente. Por ejemplo, los teclados ergonómicos curvados evitan que las muñecas se doblen en un ángulo poco natural, con lo que el usuario se encuentra más cómodo y la entrada tiene lugar más deprisa.


INTERFAZ DEL FUTURO:


Los usuarios de computadoras disponen actualmente de una plétora de información. No toda la información es útil, y encontrar exactamente lo que se necesita puede ser difícil. Un enfoque que se está desarrollando para hacer frente a este exceso de información se conoce como 'agentes inteligentes'. Los agentes inteligentes (a menudo representados como una persona o criatura serviciales) actúan independientemente en un sistema informático para llevar a cabo un conjunto de tareas limitado. Por ejemplo, un agente podría emplearse para buscar en Internet la mejor oferta para un billete de avión.


domingo, 18 de mayo de 2008

ESTRUCTURA Y COMPONENTES DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO

SISTEMAS DE CONTROL DE LAZO ABIERTO


Un sistema de control de lazo abierto es aquel en el cual la acción de control es independiente de la salida.
Son aquellos en que la acción del controlador no se relaciona con el resultado final. Ésto significa que no hay retroalimentación hacia el controlador para que éste pueda ajustar la acción de control. Un ejemplo simple es el llenado de un tanque usando una manguera de jardín. Mientras que la llave siga abierta, el agua fluirá. La altura del agua en el tanque no puede hacer que la llave se cierre.

Los sistemas de control a lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes : a) La habilidad que éstos tienen para ejecutar una acción con exactitud está determinada por su calibración . Calibrar significa establecer o restablecer una relación entre la entrada y la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud deseada . b) Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad , que presentan los de lazo cerrado .

Estos sistemas se caracterizan por:
Sencillos y de fácil conceptos
Nada asegura su estabilidad ante una perturbación
La salida no se compara con la entrada
Es Afectado por las perturbaciones
La precision depende de la previa calibración del sistema

Ejemplo 1 : Un tostador automático es un sistema de control de lazo abierto , que está controlado por un regulador de tiempo . El tiempo requerido para hacer tostadas , debe ser anticipado por el usuario , quien no forma parte del sistema . El control sobre la calidad de la tostada (salida) es interrumpido una vez que se ha determinado el tiempo , el que constituye tanto la entrada como la acción de control .







SISTEMAS DE CONTROL DE LAZO CERRADO
Un sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la acción de control es en cierto modo dependiente de la salida .
Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida.
La acción de control se calcula en función del error medido entre la variable controlada y la consigna deseada. Las perturbaciones, aunque desconocidas son consideradas indirectamente mediante sus efectos sobre las variables de salida. Este tipo de estrategia de control puede aplicarse sea cual sea la variablecontrolada. La gran mayoría de los sistemas de control que se desarrollan en la actualidad son en lazo cerrado.

Sus características son:
Complejos, pero amplios de parametros
La salida se compara con la entrada y la afecta para el control del sistema.
Estos sistemas se caracterizan por su propiedad de retroalimentación.
Más estable a perturbaciones y variaciones internas
Ejemplo 2:Un mecanismo de piloto automático y el avión que controla , forman un sistema de control de lazo cerrado ( por realimentación ) . Su objetivo es mantener una dirección específica del avión , a pesar de los cambios atmosféricos . El sistema ejecutará su tarea midiendo continuamente la dirección instantánea del avión y ajustando automáticamente las superficies de dirección del mismo ( timón , aletas , etc. ) de modo que la dirección instantánea coincida con la especificada . El piloto u operador , quien fija con anterioridad el piloto automático , no forma parte del sistema de control .













SISTEMA DE CONTROL MANUAL

El control manual abarca conmutar y regular individualmente los circuitos eléctricos; el número de las combinaciones conmutables aumenta considerablemente, de acuerdo con el número de circuitos.Teniéndose circuitos eléctricos regulables, son muchas las situaciones de iluminación posibles.Dónde está la diferencia con respecto al control de luz programable: Si la conmutación y la regulación se efectúan a mano, las combinaciones y los estados prácticamente dejan de ser reproducibles.












SISTEMAS DE CONTROL AUTOMATICO

Los sistemas de control automático son objetos o sistemas que, al recibir una señal de entrada, realizan alguna función de forma automática sin la intervención de las personas.
El desarrollo de los sistemas de control automáticos ha supuesto que los objetos de consumo posean una autonomía tal que funcionan prácticamente sin intervención de las personas, no solo en la industria, sino también, y de forma más acusada, en el hogar. Así, aparatos como microondas, frigoríficos, sistemas de calefacción y aire acondicionado, alarmas antirrobo, ordenadores, etc., son aparatos que usamos habitualmente, mejorando la calidad de vida de las personas y realizando funciones de forma automática.



miércoles, 14 de mayo de 2008

HISTORIA DE LA AUTOMATIZACION


HISTORIA DE LA AUTOMATIZACION



Por siglos el ser humano ha construido máquinas que imiten las partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Estos brazos fueron operados por sacerdotes, quienes clamaban que el movimiento de estos era inspiración de sus dioses. Los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicas, los cuales se utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos. Durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de robots.
La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales. El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia y luego se cargaban en el robot inicia en automatización de los procesos de fabricación. Éstas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos. Aunque el crecimiento del mercado de la industria Robótica ha sido lento en comparación con los primeros años de la década de los 80´s, de acuerdo a algunas predicciones, la industria de la robótica está en su infancia. Ya sea que éstas predicciones se realicen completamente, o no, es claro que la industria robótica, en una forma o en otra, permanecerá. En la actualidad el uso de los robots industriales está concentrado en operaciones muy simples, como tareas repetitivas que no requieren tanta precisión. Se refleja el hecho de que en los 80´s las tareas relativamente simples como las máquinas de inspección, transferencia de materiales, pintado automotriz, y soldadura son económicamente viables para ser robotizadas. Los análisis de mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta década y en las posteriores los robots industriales incrementaran su campo de aplicación, esto debido a los avances tecnológicos en sensorica, los cuales permitirán tareas mas sofisticadas como el ensamble de materiales. Como se ha observado la automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente relacionadas. En un contexto industrial se puede definir la automatización como una tecnología que está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos-eléctricos basados en computadoras para la operación y control de la producción. En consecuencia la robótica es una forma de automatización industrial.




SISTEMAS DE PRODUCCION ARTESANALES ANTIGUOS

La producción artesanal puede estudiarse arqueológicamente identificando a los artesanos mismos y sus identidades; la casa y el ámbito familiar de la producción; el barrio y la concentración de medios de trabajo en sectores de un asentamiento, o bien, las comunidades especializadas en el nivel regional.
La forma predominante de la producción artesanal en Grecia era el pequeño taller. Tales talleres (ergasterios) existían en todas las ramas de la producción artesanal.
El trabajo en esos talleres era realizado con instrumentos sumamente sencillos. El proceso de la producción en los mismos no se caracterizaba por una unidad interna basada en la división técnica del trabajo. Los esclavos trabajaban en esos talleres independientemente unos de otros, y cada uno de ellos realizaba todas las fases productoras necesarias para la elaboración del tal o cual objeto. Desde luego, a pesar de todo existían en los talleres algunos rudimentos de la división del trabajo, especialmente en las grandes ciudades; pero, por regla general, ello constituía una excepción o una casualidad; no había rama de la producción artesanal en que se presentara ninguna especialización estable y determinada de los esclavos


LA REVOLUCION INDUSTRIAL




Revolución Industrial es un periodo histórico comprendido entre la segunda mitad del siglo XVIII y principios del XIX, en el que el Reino Unido en primer lugar, y el resto de la Europa continental después, sufren el mayor conjunto de transformaciones socioeconómicas, tecnológicas y culturales de la Historia de la humanidad, desde el Neolítico.
La economía basada en el trabajo manual fue reemplazada por otra dominada por la industria y la manufactura. La revolución comenzó con la mecanización de las industrias textiles y el desarrollo de los procesos del hierro. La expansión del comercio fue favorecida por la mejora de las rutas de transportes y posteriormente por el nacimiento del ferrocarril. Las innovaciones tecnológicas más importantes fueron la máquina de vapor y la denominada Spinning Jenny, una potente máquina relacionada con la industria textil. Estas nuevas máquinas favorecieron enormes incrementos en la capacidad de producción. La producción y desarrollo de nuevos modelos de maquinaria en las dos primeras décadas del siglo XIX facilitó la manufactura en otras industrias e incrementó también su produccion.





SISTEMAS MODERNOS DE PRODUCCION

Los sistemas de producción son sistemas que están estructurados a través de un conjunto de actividades y procesos relacionados, necesarios para obtener bienes y servicios de alto valor añadido para el cliente, con el empleo de los medios adecuados y la utilización de los métodos más eficientes.
En las empresas, ya sean de servicio o de manufactura, estos sistemas representan las configuraciones productivas adoptadas en torno al proceso de conversión y/o transformación de unos inputs (materiales, humanos, financieros, informativos, energéticos, etc.) en unos outputs (bienes y servicios) para satisfacer unas necesidades, requerimientos y expectativas de los clientes, de la forma más racional y a la vez, más competitiva posible.
Woodward (1965), fue probablemente el primer autor en tipificar los sistemas productivos. Descubrió que las tecnologías de fabricación se podían encuadrar en tres grandes categorías: producción artesanal o por unidad (producción discreta no-repetitiva), producción mecanizada o masiva (producción discreta repetitiva), y la producción de proceso continuo. Cada categoría incluye un método distinto de obtener los productos, siendo las principales diferencias, el grado de estandarización y automatización, tipo de proceso y la repetitividad de la producción.