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Automatización
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Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

Campus  Estado de México

 

 

Alumnos

Alejandro Bruchi Salazar Izaguirre  458314

Alejandro García                                  453566

Carolina Bahena Franco.                     460726

Héctor Sánchez Ávila                           461963

Juan Pablo Rmírez Vega.                     462376

 

 

 

Tarea: Automatización                                                      Fecha: Sábado, 6  de septiembre de 2003

Materia: Sistemas en la Función Productiva de las Organizaciones.

 

Automatización

 

Definición:      Automatización es la tecnología que trata de la aplicación de sistemas mecánicos, electrónicos y de bases computacionales para operar y controlar la producción. Esta tecnología incluye:

 

bullet Herramientas automáticas para procesar partes
bullet Máquinas de montaje automático
bullet Robots industriales
bullet Manejo automático de material y sistemas de almacenamiento
bullet Sistemas de inspección automática para control de calidad
bullet Control de reaprovechamiento y control de proceso por computadora
bullet Sistemas por computadora para planear colecta de datos y toma de decisiones para apoyar las actividades manufactureras.

 

Tipos de automatización:

 

  1. Automatización fija.- Las características típicas son:

 

    bullet Fuerte inversión inicial para equipo de ingeniería
    bullet Altos índices de producción
    bullet Relativamente inflexible en adaptarse a cambios en el producto

La justificación económica para la automatización fija se encuentra en productos con grandes índices de demanda y volumen.

 

  1. Automatización programable.- Las características típicas son:

 

    bullet Fuerte inversión en equipo general
    bullet Índices bajos de producción para la automatización fija
    bullet Flexibilidad para lidiar con cambios en la configuración del producto
    bullet Conveniente para la producción en montones

 

  1. Automatización flexible.- Las características típicas pueden resumirse como sigue:

 

    bullet Fuerte inversión para equipo de ingeniería
    bullet Producción continua de mezclas variables de productos
    bullet Índices de producción media
    bullet Flexibilidad para lidiar con las variaciones en diseño del producto

 

Las características esenciales que distinguen la automatización flexible de la programable son:

·         Capacidad para cambiar partes del programa sin perder tiempo de producción y;

·         Capacidad para cambiar sobre algo establecido físicamente asimismo sin perder tiempo de producción.

Manufactura integrada por computadora

 

El término manufactura integrada por computadora ha sido creada para denotar el uso persuasivo de computadoras para diseñar productos, planear la producción, controlar las operaciones y llevar a cabo el rendimiento de varios negocios relativos a la funciones necesitados en una firma de manufactura.

 

Las diferencias entre automatización y manufactura integrada por computadora  es que la automatización está relacionada con las actividades físicas en la manufactura; los sistemas de producción automatizada están diseñados para ejecutar el procesamiento, montaje, manejo de material  y actividades de inspección con poca o nula participación humana. La manufactura integrada por computadora está más relacionada con las funciones de información de procesamiento que son requeridas para apoyar las operaciones de producción además involucra el uso de sistemas por computadora para llevar a cabo los cuatro tipos de funciones de información de procesamiento.

 

Razones para la automatización

 

·         Incrementa la productividad

·         Alto costo de mano de obra

·         Mano de obra escasa

·         Tendencia de mano de obra con respecto al sector de servicios

·         Seguridad

·         Alto costo de materiales en bruto

·         Mejora la calidad del producto

·         Reduce el tiempo de manufactura

·         Reducción del proceso de inventarios

·         Alto costo de la no automatización

 

Todos estos elementos actúan conjuntamente para hacer de la producción automatizada una atractiva alternativa para métodos manuales de manufactura.

 

Argumentos a favor  y en contra de la automatización

En contra

A favor

1. La automatización resultará en la dominación o sometimiento del ser humano por la  máquina

1. La automatización es la clave para una semana laboral más corta

2. Habrá una reducción en la fuerza laboral, con el resultante desempleo

2. Brinda condiciones de trabajo más seguras para el trabajador

3. La automatización reducirá el poder de compra.

3. La producción automatizada resulta en precios más bajos y en mejores productos

 

4. El crecimiento de la industria de la automatización proveerá por si misma oportunidades de empleo

 

5. Automatización es el único significado para incrementar el nivel de vida

 

 

TIPOS:

Neumática

 

Este proceso de automatización se destaca por máquinas que utilizan el aire comprimido para trabajar, hay que tomar en cuenta dos las máquinas que producen el aire comprimido y aquellas que lo utilizan, aquellas que lo producen se llaman compresores.

 

Anteriormente se usaban pistones para comprimir el aire, ahora los compresores modernos utilizan dos tornillos giratorios para comprimirlo en un solo paso. Obviamente estas máquinas utilizan el aire como su materia prima, aunque este puede ser tratado para una mayor pureza y mejor trabajo.

 

Principalmente la neumática se utiliza para accionar herramientas rotativas como desarmadores y taladros neumáticos, equipos de percusión como rompedoras, así como también en equipos de pintura.

 

La presión comúnmente utilizada para trabajar es de 7 Atmósferas.

 

Hidráulica – Son aquellas máquinas que usan fluidos para trabajar, usando mayormente áreas para moderar las potencias

 

En este proceso de neumática se utilizan distintos tipos de fluidos para obtener una alta relación de potencia y aceleración en pocas áreas.

 

Estás maquinas utilizan la incompresibilidad de los líquidos para generar grandes cantidades de potencia en muy poco tiempo. Por este mismo hecho se usan máquinas neumáticas donde se requiere mucha potencia.

 

Usando principios hidráulicos, se aplica una determinada fuerza sobre una determinada área, para producir un efecto de mayor potencia en la plataforma que se encuentra del lado opuesto.

 

Estás máquinas pueden utilizar distintos tipos de aceites para trabajar, entre ellos destacan tres tipos, mezclas de aceites minerales, mezclas de agua-aceites y aceites sintéticos, además, estos tienen una doble función, aparte de generar potencia, también funcionan como lubricantes.

 

Algunas de las máquinas que utilizan principalmente la hidráulica son las grúas, equipos de perforación, taladros y equipos de minería.

 

Mecánica – Es el uso de maquinas automáticas para sustituir principalmente las acciones humanas.

 

Este tipo de automatización se utiliza principalmente para sustituir las acciones humanas.

 

Estás máquinas transforman la energía eléctrica en energía mecánica para desarrollar algún trabajo para el cual fueron diseñadas, este tipo de máquinas se usan generalmente para trabajos que son repetitivos como los de corte, moldeo y troquelado entre otros, y también en aquellos tipos de trabajos que ponen riesgo la vida del trabajador.

 

Electrónica

La electrónica es el campo de la ingeniería y de la física aplicada relativo al diseño y aplicación de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la generación, transmisión, recepción, almacenamiento de información, entre otros. Esta información puede consistir en voz o música como en un receptor de radio, en una imagen en una pantalla de televisión, o en números u otros datos en un ordenador o computadora.

Los circuitos electrónicos ofrecen diferentes funciones para procesar esta información, incluyendo la amplificación de señales débiles hasta un nivel que se pueda utilizar; el generar ondas de radio; la extracción de información, como por ejemplo la recuperación de la señal de sonido de una onda de radio (demodulación); el control, como en el caso de introducir una señal de sonido a ondas de radio (modulación), y operaciones lógicas, como los procesos electrónicos que tienen lugar en las computadoras.

La electrónica es una de las herramientas básicas en la automatización, ya que se pueden combinar una gran gama de estos componentes.

Componentes electrónicos utilizados en la automatización

 

 

Componentes electrónicos
Text Box: Componentes electrónicos

o        Tubos de vacío

o        Transistores

o        Circuitos integrados

o        Resistencias

o        Bobinas

o        Dispositivos de detección y transductores

 

El desarrollo de los circuitos integrados ha revolucionado los campos de las comunicaciones, la gestión de la información y la informática. Los circuitos integrados han permitido reducir el tamaño de los dispositivos con el consiguiente descenso de los costes de fabricación y de mantenimiento de los sistemas. Al mismo tiempo, ofrecen mayor velocidad y fiabilidad. Otro avance importante es la digitalización de las señales de sonido, proceso en el cual la frecuencia y la amplitud de una señal de sonido se codifica digitalmente mediante técnicas de muestreo adecuadas, es decir, técnicas para medir la amplitud de la señal a intervalos muy cortos. La música grabada de forma digital, como la de los discos compactos, se caracteriza por una fidelidad que no era posible alcanzar con los métodos de grabación directa.

La investigación actual dirigida a aumentar la velocidad y capacidad de las computadoras se centra sobre todo en la mejora de la tecnología de los circuitos integrados y en el desarrollo de componentes de conmutación aún más rápidos. Se han construido circuitos integrados a gran escala que contienen varios centenares de miles de componentes en un solo chip. Todo esto ayudando a una mejor, fácil y segura  automatización.

 

Electricidad

Los componentes eléctricos son los más comunes en todo tipo de industria. En los siguientes puntos comentaremos sobre aquellos componentes que son necesarios en cualquier sistema de automatización.

o        MOTORES

MOTORES C.A.

Los motores de inducción son los más empleados de todos los tipos, por su poco mantenimiento y robustez.

Entre los diferentes tipos de motores de c.a. que han aparecido en el mercado para variar la velocidad, ninguno ha sido aceptado por la industria (Ej.: Tipo Vector). Tanto que aún se buscan los motores de rotor devanado para arranques pesados y un control burdo de velocidad, lo que es suficiente en algunas aplicaciones.

MOTORES C.D.

Han caído en desuso en nuestro país por la gran difusión de los inversores electrónicos como medio para variar la velocidad de motores, lo que anteriormente fue reino del motor de c.d. en su totalidad.

Pero, con la llegada de los motores de imán permanente en potencias menores a 3 HP y, de nuevos y baratos controles de velocidad en c.d., los motores de corriente directa no han podido ser reemplazados de potencias pequeñas.

SERVOMOTORES

Esta clase de motores han proliferado en gran medida con la automatización. Ya sea con tacómetro o más aún con codificador de posición para la retroalimentación de velocidad y/o posición al control electrónico.

En general son de imán permanente para un control preciso del par motor.

  

OTROS MOTORES

Existen en el mercado motores llamados de pulso o de paso, con los que se puede controlar posicionamiento sin recurrir a costosos servosistemas. Invariablemente requieren un control especial para su funcionamiento.

 

 

o        CONTROLES DE MOTORES

Entre tantos tipos de controles de motores en el mercado, podemos clasificarlos en varios grandes grupos:

ARRANCADORES

Un arrancador consiste en la combinación de un contacto y un relevador de sobrecargas conectadas entre sí y a una estación de botones, ya sea remota o local.

En el mercado existen dos tipos de arrancadores para la misma función. Los que siguen las normas NEMA y los de tipo europeo o IEC.

La diferencia entre ambos es la filosofía de diseño. El NEMA está fabricado para todos los motores que correspondan a una potencia, y en cambio, el IEC, de acuerdo con el número de arranques y de sobrecargas del motor, se selecciona el arrancador.

VARIADORES DE C.D.

Por muchos años ha sido empleado este tipo de control, debido a su construcción sencilla, y aplicación sin problemas.

Muchos controles de éstos han sido fabricados para retroalimentación de velocidad por tacómetro.

INVERSORES

Con los circuitos integrados de muy alta densidad y semiconductores de potencia baratos, ha sido posible la fabricación de sistemas de control de velocidad de corriente alterna a precios competitivos con los de c.d.

Existen dos tipos, los de modulación de voltaje (PWM en Inglés) y los de modulación de corriente. Los primeros causan gran interferencia con otros equipos electrónicos por el gran contenido de armónicas que producen. Los segundos, más caros, son más eficientes y no causan gran interferencia.

SERVOCONTROLES

Los servocontroles son amplificadores de muy alta ganancia que se retroalimentan con la información proveniente de los tacómetros de los servomotores.

Estos amplificadores reciben como entrada una señal analógica de un control manual o automático; esto es, de un potenciómetro o de un PLC por ejemplo.

Su uso es muy específico para lugares donde se requiere exactitud en la velocidad y/o en la posición de una máquina. Ejemplo: Los servos de las máquinas herramienta de control numérico.

 

o        CABLES Y ALAMBRES

Se tiene una gama completa de cables a la disposición de las industrias para la conexión de los diferentes elementos de las máquinas.

Además, se implementó un sistema de Verificación privado de Instalaciones Eléctricas, para que se cumplan las Normas de Seguridad mínima al manejar la electricidad.

o        BOTONES Y SEÑALIZACION

Los botones de señalización eléctrica han sufrido un cambio en los últimos años bajo la influencia de las normas europeas y de los nuevos sistemas electrónicos de control.

El cableado de hace unas décadas debía resistir algunos amperes de corriente y, por ende los contactos de todos los interruptores.

o        CONTROLES ALAMBRADOS

Estos controles han estado presentes desde el inicio de la Electricidad hace 100 años y, aún siguen vigentes en nuestros días.

En ciertas aplicaciones no hay mejor control ni más barato que el control alambrado. Ej. El control de velocidad sin retroalimentación de un motor de corriente directa mediante un reóstato de campo.

 

 

Sistemas para acomodo de material – Este proceso son carretas o cajas las cuales son conectadas y llevadas a lo largo de un sistema de riel, donde su propósito es el de es el de posicionar los paquetes, cargar y descargarlos de estación en estación. El proceso típico de carrusel es realizado por humanos pero el proceso de automatización involucra el uso de maquinaria  y con el propósito de hacerlo más rápido.

El tamaño de estos carruseles puede variar desde 10 hasta 100 ft, si se incrementa el tamaño del carrusel la densidad tiene un decremento. El sistema cuenta con un carrusel el cual está hecho de acero para soportar grandes cantidades de peso.

Tiene diferentes formas de cómo mover los paquetes los cuales  se pueden mover de forma bidireccional manejados por un pedal.

También existen los que se mueven con la mano, o con un teclado.

Incluso la programación de estos es posible con ciertos comandos de computación y de microprocesadores. Logrando con esto el manejo más rápido de los materiales y el acomodo más efectivo de estos, que a final de cuentas es lo que se está buscando en nuestra investigación.

 

Software.

 

Software en la automatización – El control de procesos computarizado es el uso de programas digitales en computadora para controlar el proceso de una industria, hace el uso de diferentes tecnologías como el PLC está guardado en el proceso de una computadora. Hoy en día el proceso computarizado es muy avanzado ya que los procedimientos de datos y otras funciones se pueden controlar más.

En cuanto al proceso de los datos que se introducen a la computadora y los que salen de ella se implementa n sistema de monitoreo y control que es lo que para principalmente se usa el software en la automatización.  Para monitorear un proceso información de manufactura tiene que ser introducido para que la interfaz de la computadora sepa que monitorear.

 

 

 

Aplicaciones de los Robots.

Una las principales razonas por la que los robots se han incluido en el desarrollo de la industria ha sido la intención de minimizar los riegos que implican algunas actividades para el ser humano. Resulta lógico el reemplazo de los humanos por robots en estos

ambientes.

 

Sin embargo las características generales de una situación de trabajo industrial que tienden a promover la sustitución de humanos por robots son:

 

bulletAmbientes riesgosos.
bulletTrabajo de repetición ciclica: más consistencia y rapidez que un humano.
bullet Dificultad de manejo de herramientas por parte de los seres humanos: en el caso de herramientas pesadas o difíciles de manipular.
bulletMuti operaciones: en estos casos, la máquina llega a sustituir varios trabajadores, no sólo uno.
bullet Posiciones y orientación establecidas: Tiene mayor grado de exactitud.

 

Tipos de aplicaciones de los Robots:

  1. Manejo de material.
  2. Operaciones de procesos.
  3. Ensamble e inspección.

 

1. Aplicaciones del dirección de material.

Las aplicaciones de dirección de materiales se refiere a aquellas en las que el robot mueve materiales o partes de una locación y orientación a otra.

 Para esta actividad se incluyen dos casos:

a)      Transferencia de material.

b)      Carga y descarga.

 

a)      Transferencia de material.

El propósito principal es que el robot tome una parte de una locación y las coloque en la siguiente locación. Robots de potencia neumática son los que se usan frecuentemente para esta actividad.

Entre estas actividades se incluyen: apilamiento de material, ordenamiento en compartimentos de cajas con divisiones.

b)      Carga y descarga.

El robot transfiere   partes de una máquina de producción.

Hay tres casos:

Carga.

Descarga.

Ambas.

 

Aplicaciones:

En el modelado de plástico para vaciado de material y extracción del producto.

En las máquinas que operan metales.

En máquinas compresoras: colocan el material y lo descargan cuando termina la operación.

 

2. Operaciones  de Procesos.

En la que el robot participa en la realización de algún proceso.

 Ejemplos: Soldadura de punto, pintado con sray, maquinación, utilización de agujas, etc.

 

En el proceso de pintado se apunta la pistola de pintura directamente al objeto que se va a cubrir. La pintura fluye por  el tubo de la pistola de spray para ser dispersada y aplicada sobre la superficie del objeto.

 

En este caso se reduce incluso los riesgos que pueden atentar contra  la salud de un ser humano.

La anatomía más común de estas máquina, incluye brazos.

Utiliza generalmente programas de configuración que corresponden a la figura que van a pintar.

Beneficios: Más uniformidad, menor cantidad de pintura que a la larga reduce los costos,  menor necesidad de ventilación al no tener el riesgo de que una persona salga perjudicada por la falta de esta y una mayor cantidad de productividad.

 

Otras aplicaciones: mediante el uso de brochas especiales, rodillos se logra hacer otro tipo de procesos de pintado, existen robots que se enfocan en el cortado de algunos elementos. Se incluyen procesos de cortado con agua a presión o con láser.

 

3. Ensamble e inspección.

 En algunos aspectos este proceso es un híbrido de los dos anteriores, ya que se requiere tanto de dirección de material como de la manipulación de alguna herramienta.

Por un lado se aplica la dirección de material para el ensamble del producto y en ocasiones  para los componentes se requiere del manipuleo de alguna herramienta. De manera similar la inspección también requiere de manipuleo de herramientas y direccionamiento de material.

 

Ensamble: Involucra la adición de dos o más partes para formar una nueva entrada. Por su importancia económica, los métodos de automatización se han aplicado a las operaciones de ensamble.

Lo que hace de mayor utilidad a los robots en las aplicaciones de ensamble es su capacidad de ejecutar variaciones de programación en el ciclo de trabajo para acomodar   diferentes configuraciones

En general las máquinas ensambladoras son pequeñas y aguantan poco peso.

 

 

Inspección: Se asegura de que los procesos por los que pasó el producto estén completos, checa que el ensamble haya sido de acuerdo a las especificaciones, identifica el tipo de materiales  y termina las partes.

 

Conclusiones:

 

Si aplicamos estos temas hacia el tema visto en clase lo que concluimos en cuanto a estos temas es la mejor forma de transportar de una manera más rápida las galletas es acerca de el transporte en forma de carrusel para tener un mejor control del producto, y así después poder arreglarlo de una manera más rápida (como se especifica en un documento), en cuanto al software si lo aplicamos hacia el control y mantener el orden de los productos, es muy importante contar con un software capaz de llevar el control y un orden de los productos, para que todo esté coordinado de una manera perfecta. Con el fin de evitar la pérdida de tiempo innecesaria lo cual también puede estar influyendo en el caso que se nos presentó, al tener un software y un manejo del producto mejor implementado se ahorra en tiempo y se escatima en gastos de personal para mantener el control.

 

Si hablamos de automatización casi inmediatamente lo relacionamos con los robots, en el caso de la empresa, necesitaría una buena inversión al principio para poder comprar la maquinaria sin embargo suponemos que a futuro las ganancias serían todavía mayores.

Como pudimos observar existe mucho material que nos ayuda a encontrarle solución al problema, porque se encontró maquinaria que puede llevar a acabo las actividades solicitadas.

 

Uno de los detalles que tal vez nos inquietó en un principio fue sobre la actividad de pintar cajas de galletas de diferentes formas sin embargo los robots como pudimos observar con la automatización flexible y la programable, los sistemas  son capaces de  ello y además lo logran  con gran facilidad, de hecho el único inconveniente es el costo que al parecer no es un obstáculo para el problema de clase pues se especifica que se cuenta con presupuesto, sin embargo no siempre es así, por ello esta se considera la desventaja más importante.

 

 

 

 

B I B L I O G R A F Í A:

http://biblioteca.itesm.mx/cgi-bin/nav/salta?cual=www:81365

    http://academic.uprm.edu/lrosario/page/4055_clases/automatico.htm

http://campus.fortunecity.com/duquesne/623/home/m.htm

http://www.monografias.com/

 

Atlas Copco, Atlas Copco Manua, Madrid, España, Ed. CRONOCOLOR S.A., 3ra Edición, 1979

 

Automation, production systems, and computer integrated manufacturing / Mikell P. Groover  Pie impren Englewood Cliffs, N.J. : Prentice-Hall, c1987