Sistemas de Control y Automatización Industrial

Sistemas de Control

Conjunto de dispositivos (mecánicos, eléctricos, electrónicos, neumáticos e hidráulicos) que se precisan para vigilar, dominar y mantener un proceso específico optimizado. Tiene cuatro factores a considerar:

• Cantidad (productos terminados, estimaciones, unidades vendidas, etc.)
• Tiempo (estudio de tiempos, medición del trabajo, tiempo de tracto, etc.)
• Costo (pronósticos, contabilidad, presupuestos, etc.)
• Calidad (coeficientes, estándares, informes, etc.)

Tipos de Sistemas de Control

• Clásicos: De lazo abierto y lazo cerrado.
• Modernos: De control adaptativo, de control difuso, y de redes neuronales artificiales.

Sistemas de Control de Lazo Abierto

Al intervenir una señal de entrada sobre los elementos que controlan el funcionamiento de la máquina, a la salida se obtendrá una señal controlada. En este tipo de sistemas, la señal de salida no tiene efecto sobre las acciones de control del sistema. Estos sistemas de bucle abierto tienen la ventaja de ser simples y económicos comparados a los de bucle cerrado, y son de gran fiabilidad. La precisión del sistema depende de la calibración y del operador, cuya función será la de controlador.

Control de Lazo Cerrado

Al intervenir una señal de entrada que actúa sobre los elementos que controlan el funcionamiento del sistema, se obtiene a la salida una señal que la relaciona por medio de una realimentación que afectará a la señal de entrada. La señal de salida actúa sobre la acción del sistema. Son capaces de controlar lo que ocurre a la salida del sistema y modificarlo si es necesario. El sistema es capaz de funcionar automático y cíclico (sistemas de control automáticos o automatismos).

Tipos de Sistemas de Control

• Sistema de control adaptativo
• Difuso
• De redes neuronales artificiales

Elementos del Sistema de Control

• Variable controlada: Ejemplo: Temperatura.
• Valor de referencia: Ejemplo: Temperatura requerida.
• Elemento comparativo: Ejemplo: Comparador o termostato.
• Señal de error: La diferencia de la temperatura medida y requerida.
• Unidad de control: Ejemplo: Termostato.
• El proceso: Ejemplo: Placa electrónica.
• Dispositivo de medida: Ejemplo: Termómetro.

Automatización Industrial

Consiste en un sistema de control automático, por el cual el sistema verifica su propio funcionamiento, efectuando mediciones y correcciones por sí solo.

Ventajas

• Mejora las condiciones de trabajo.
• Mejora la productividad de la empresa.
• Reduce costes.
• Disminuye la mano de obra.
• Simplifica el mantenimiento.
• Mejora la gestión de la empresa.

Inconvenientes

• Incremento de la energía consumida.
• Incremento del coste por producto.
• Incremento del paro en la sociedad.
• Exige mayor nivel de conocimientos.

Clasificación de Líneas

• Según número de productos o modelo: Líneas con un único modelo, líneas mixtas, líneas multi-modelos.
• Según el ritmo de flujo de la línea: Paced lines, Unpaced lines.
• Según tipo de estaciones y layout: Estaciones en serie y en paralelo, estaciones cerradas/abiertas, líneas en U, Y, ZIG-ZAG.
• Según variabilidad en los tiempos de operación.

Clasificación de Operaciones Básicas

Operaciones que convierten materia prima en productos terminados:

1. Operaciones de procesos y ensamblaje: Utilizan algún tipo de energía con el fin de alterar la forma, propiedades físicas o apariencia del objeto.
2. Manejo de materiales: Debe hacerse de manera eficiente y con la mayor velocidad posible.
3. Pruebas e inspecciones: Actividades de control de calidad para que el objeto cumpla las especificaciones que requiere.
4. Coordinación y control: Controla las operaciones de la planta, su administración y cualquier otra actividad relacionada con la empresa.

Industria Secundaria

• Procesos industriales continuos: Químicos, farmacéuticos, metales básicos, petróleo, comida, generación de energía eléctrica.
• Procesos industriales discretos: Automóviles, aviones, aparatos, computadoras, y otros componentes de ensamblaje.

Tecnologías Utilizadas en la Automatización

• Tecnología cableada (lógica cableada).
• Tecnología programada (lógica programada).

Almacenamiento

Definición de almacén: Unidad de servicio de una empresa con el objetivo del resguardo, custodia, control y abastecimiento de materiales y productos.

Funciones

1. Recepción de materiales.
2. Registros de entradas y salidas.
3. Almacenamiento de materiales.
4. Mantenimiento de materiales y del almacén.
5. Despacho de materiales.
6. Coordinación del almacén con los departamentos de control de inventarios y de contabilidad.

Principios de Almacén

1. Custodia fiel y eficiente de los productos bajo la responsabilidad de una persona.
2. El personal de cada almacén debe ser asignado a funciones especializadas.
3. Debe existir una sola puerta o bien una de entrada y otra de salida, ambas bajo control.
4. Cada producto se tiene que ubicar según su identificación en pasillos, estantes y espacios marcados.
5. Los materiales almacenados deberán ordenarse fácilmente.
6. El almacén estará ubicado de manera que puedan hacerse modificaciones o ampliaciones con una inversión mínima.
7. La disposición del almacén deberá facilitar el control de los materiales.

Sistemas de Almacenamiento

El almacenamiento del material es una de las fases de mayor influencia en el sistema de producción de procesos o de productos y está estrechamente relacionado con la fase de transporte. El correcto almacenamiento estará considerado por: las medidas de rendimiento, las estrategias para los lugares apropiados, el equipamiento y los métodos a utilizar, etc.

Tipos de Almacén

• Aleatorios (de cualquier modo).
• Especializado (cada artículo por su lugar específico).
• Almacén de materias primas: Abastecimiento de materias primas o partes de componentes a los departamentos de producción. Requiere tener tres secciones: recepción, almacenamiento y entrega.
• Almacén de materiales auxiliares o indirectos: Son aquellos indispensables para fabricar un producto, embasarlo o empaquetarlo.
• Almacén de materiales en proceso: Estos materiales son guardados bajo custodia y control intencionalmente previstos por la programación.
• Almacén de productos terminados: Guarda y controla las existencias hasta el momento de venta.

Sistemas de Transporte

1. Cintas transportadoras y sistemas auxiliares.
2. Medios aéreos.
3. Transporte mecánico continuo a granel.
4. Sistemas de transporte guiados.

Tipos de Cintas Transportadoras

1. Rodillos (cestones, cestones de colocación o abiertos, palets, acumuladores de gravedad).
2. Con ruedas.
3. Cintas planas.
4. Cintas con cadenas.
5. Con listones.
6. Aéreo.
7. De cable enterrado.
8. De carro sobre raíles.