Fundamentos de Automatización Industrial: Tecnologías y Sistemas de Control

Introducción a la Automatización Industrial

Definiciones Fundamentales

Automatización

La automatización es la sustitución de la acción humana por mecanismos, independientes o no entre sí, movidos por una fuente de energía exterior, capaces de realizar ciclos completos de operaciones que se pueden repetir indefinidamente.

Automatismo

El automatismo es la sustitución de la acción humana por mecanismos, independientes o no entre sí, movidos por una fuente de energía exterior, capaces de realizar ciclos completos de operaciones que se pueden repetir indefinidamente.

Componentes de un Sistema Automático

Un sistema automático se compone de:

• Fuente de energía
• Órganos de mando/control
• Órganos de trabajo
• Órganos sensoriales

Automatización Neumática

Concepto y Aplicaciones

La automatización neumática es una técnica que utiliza el aire comprimido como vehículo para transmitir energía.

Sectores de utilización:

• Alimentación
• Ensamblaje y manipulación
• Sistemas robotizados
• Industrias de proceso continuo

Ventajas y Desventajas de la Automatización Neumática

Ventajas:

• Sencillez de los sistemas de mando
• Rapidez de movimiento
• Economía de los sistemas neumáticos una vez instalados

Inconvenientes:

• La instalación requiere un desembolso económico añadido a la propia automatización.
• El mantenimiento del estado del aire.

Aplicaciones de la Neumática

• Accionamiento de válvulas para aire, agua o productos químicos.
• Accionamiento de puertas pesadas o calientes.
• Descarga de depósitos en la construcción, fabricación de acero, minería e industrias químicas.
• Apisonamiento en la colocación de hormigón.
• Pintura por pulverización.
• Sujeción y movimiento en la industria maderera.

Automatización Hidráulica

Concepto

La automatización hidráulica es una técnica que utiliza el aceite a presión como vehículo para transmitir energía.

Ventajas y Desventajas de la Automatización Hidráulica

Ventajas:

• Puede desarrollar grandes fuerzas.
• Sencillez de operación.

Inconvenientes:

• Instalaciones muy caras en general.
• Suciedad de las instalaciones.
• Velocidad de respuesta muy lenta.

Protección de Receptores y Equipos

La función de estos dispositivos es proteger a personas y equipos cuando se presentan anomalías como los cortocircuitos.

Dispositivos de Protección

Fusibles

Los fusibles interrumpen el circuito al fundirse, por lo que deben ser sustituidos tras su actuación.

Disyuntores

Los disyuntores interrumpen el circuito abriendo los polos y, con un simple rearme, se pueden volver a poner en servicio.

Automatización Electrónica

Componentes Clave

La automatización electrónica se basa en el uso de:

• Controladores Lógicos Programables (PLC)
• Ordenadores
• Microcontroladores

Microcontroladores

El microcontrolador está encaminado básicamente hacia aplicaciones concretas con mínimos cambios o ampliaciones futuras del sistema. Puede ser utilizado con un mínimo número de componentes en trabajos específicos.

Controladores Lógicos Programables (PLC)

El PLC (Programmable Logic Controller) es programable por el usuario y se caracteriza por:

• Entrada: Recibe señales de consigna y de realimentación.
• Salida: Genera señales de control.
• Hardware: Estándar y modular (módulos intercambiables, permitiendo configurar el sistema a medida de las necesidades).

Control por Ordenador

El control por ordenador es adecuado para:

• Procesos complejos.
• Gran cantidad de cálculos.
• Múltiples canales de comunicación.
• Facilidad de adaptación.
• Capacidad multiproceso.

Sistemas de Control Industrial

Definición de Sistema de Control

Un proceso o sistema de control es un conjunto de elementos interrelacionados capaces de realizar una operación dada o de satisfacer una función deseada.

Tipos de Control de Procesos

Existen dos formas básicas de realizar el control de un proceso industrial:

• Control en lazo abierto
• Control en lazo cerrado

Control en Lazo Abierto

Un sistema de control en lazo abierto es aquel en el que la señal de salida no influye sobre la señal de entrada.

Control en Lazo Cerrado y Realimentación

Un sistema de control en lazo cerrado es aquel en el que la acción de control es, en cierto modo, dependiente de la salida. La señal de salida influye en la entrada. Para esto es necesario que la entrada sea modificada en cada instante en función de la salida. Esto se consigue por medio de lo que llamamos realimentación o retroalimentación. La realimentación es la propiedad de un sistema en lazo cerrado por la cual la salida se compara con la entrada del sistema, de manera que la acción de control se establezca como una función de ambas.