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Concepto de Automatización: El Desplazamiento del Hombre por las Máquinas - Prof. Ponce Me, Resúmenes de Electrónica

El concepto de automatización se refiere a sistemas capaces de realizar acciones sin intervención humana. Desde la evolución humana hasta la tecnología moderna, el hombre ha buscado soluciones para superar sus limitaciones y automatizar tareas. En este texto, se explora la historia, la necesidad, y las tecnologías empleadas en la automatización. Se incluyen ejemplos de sistemas neumáticos, hidráulicos, eléctricos, y electrónicos.

Qué aprenderás

  • What are the advantages of using automated systems?
  • What are the historical reasons for the development of automation?
  • How do neumatic, hydraulic, electric, and electronic systems differ in automation?

Tipo: Resúmenes

2020/2021

Subido el 06/07/2021

ken-a-vega
ken-a-vega 🇵🇪

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CONCEPTO DE AUTOMATIZACIÓN
Durante toda su historia, el hombre se ha enfrentado a problemas que sería incapaz de
resolver de manera natural por si mismo. En un principio estos problemas se basaban
en las limitaciones físicas del hombre que le impedían realizar ciertos trabajos. Las
soluciones pasaron por el desarrollo de herramientas y sistemas que permitiesen al
hombre “mover” el límite de lo posible o no posible. Gracias a las primeras
herramientas el hombre fue capaz de desarrollar armas que le permitían cazar
animales cada vez mayores, trabajar materiales que de otra manera no sería capaz de
tratar y construir aparatos cada vez mas complejos. Gracias a estos primeros logros, y
tras un largo proceso de evolución el hombre fue capaz de desarrollar tecnologías que
le permiten, por ejemplo, mover cargas pesadas sin esfuerzo alguno por su parte
(mediante tecnologías neumáticas o hidráulicas, por ejemplo). Sin embargo aún era
necesaria la acción humana para su buen funcionamiento. Se le necesitaba como
centro de control, como elemento pensante que tomara las decisiones que luego tenga
que realizar el sistema. En los sistemas automáticos se busca prescindir del elemento
humano, de manera que sea el propio sistema el que controle las acciones a realizar,
pudiendo de esta manera trabajar de forma autónoma.
Podemos definir un sistema automático de la siguiente manera: “Sistema que es capaz
de realizar correctamente las acciones para las que fue diseñado sin necesidad de la
intervención del ser humano”.
En esta definición se ve claro que la automatización se centra en el control de las
acciones, no en cómo se realizan éstas. Es decir, una grúa capaz de levantar cargas
muy pesadas, que necesita de una persona para su control no es un sistema
automático, sin embargo esa misma grúa, trabajando de manera autónoma cargando
continuamente contenedores en un barco si sería considerado un sistema automático.
Una vez definido el concepto de automatización, es necesario justificar su necesidad.
La lista de razones podría ser muy larga, pero las más importantes podrían ser las
siguientes:
Evitar tareas tediosas para el ser humano. Sin duda se trata de la razón principal y por
la que se motivó la aparición de las tecnologías de automatización. Por ejemplo, tareas
repetitivas, que siguen un patrón determinado son fácilmente automatizables, evitando
la intervención de personas en tareas que pueden ser realizadas de forma autónoma.
Abaratar costos de producción. El uso de sistemas automáticos permite producir
durante intervalos mayores que si de personas se tratase y a un mayor ritmo. Esto
repercute en el abaratamiento de los costos de producción del producto desarrollado.
Incrementar la calidad de los productos (estandarización). Los productos realizados
mediante un sistema automático tendrán una calidad similar, a diferencia de los
realizados de manera artesanal. Esto permite no solo aumentar la calidad final del
producto, sino también establecer los parámetros que determinan si el producto está
dentro del nivel calidad exigido.
Acortar tiempo de introducción de un nuevo producto en el mercado. Gracias a la
disminución del tiempo de producción que se consigue con los sistemas automáticos,
un producto puede estar en el mercado antes que uno realizado de manera artesanal.
EL SISTEMA DE PRODUCCIÓN
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CONCEPTO DE AUTOMATIZACIÓN

Durante toda su historia, el hombre se ha enfrentado a problemas que sería incapaz de

resolver de manera natural por si mismo. En un principio estos problemas se basaban

en las limitaciones físicas del hombre que le impedían realizar ciertos trabajos. Las

soluciones pasaron por el desarrollo de herramientas y sistemas que permitiesen al

hombre “mover” el límite de lo posible o no posible. Gracias a las primeras

herramientas el hombre fue capaz de desarrollar armas que le permitían cazar

animales cada vez mayores, trabajar materiales que de otra manera no sería capaz de

tratar y construir aparatos cada vez mas complejos. Gracias a estos primeros logros, y

tras un largo proceso de evolución el hombre fue capaz de desarrollar tecnologías que

le permiten, por ejemplo, mover cargas pesadas sin esfuerzo alguno por su parte

(mediante tecnologías neumáticas o hidráulicas, por ejemplo). Sin embargo aún era

necesaria la acción humana para su buen funcionamiento. Se le necesitaba como

centro de control, como elemento pensante que tomara las decisiones que luego tenga

que realizar el sistema. En los sistemas automáticos se busca prescindir del elemento

humano, de manera que sea el propio sistema el que controle las acciones a realizar,

pudiendo de esta manera trabajar de forma autónoma.

Podemos definir un sistema automático de la siguiente manera: “Sistema que es capaz

de realizar correctamente las acciones para las que fue diseñado sin necesidad de la

intervención del ser humano”.

En esta definición se ve claro que la automatización se centra en el control de las

acciones, no en cómo se realizan éstas. Es decir, una grúa capaz de levantar cargas

muy pesadas, que necesita de una persona para su control no es un sistema

automático, sin embargo esa misma grúa, trabajando de manera autónoma cargando

continuamente contenedores en un barco si sería considerado un sistema automático.

Una vez definido el concepto de automatización, es necesario justificar su necesidad.

La lista de razones podría ser muy larga, pero las más importantes podrían ser las

siguientes:

Evitar tareas tediosas para el ser humano. Sin duda se trata de la razón principal y por

la que se motivó la aparición de las tecnologías de automatización. Por ejemplo, tareas

repetitivas, que siguen un patrón determinado son fácilmente automatizables, evitando

la intervención de personas en tareas que pueden ser realizadas de forma autónoma.

Abaratar costos de producción. El uso de sistemas automáticos permite producir

durante intervalos mayores que si de personas se tratase y a un mayor ritmo. Esto

repercute en el abaratamiento de los costos de producción del producto desarrollado.

Incrementar la calidad de los productos (estandarización). Los productos realizados

mediante un sistema automático tendrán una calidad similar, a diferencia de los

realizados de manera artesanal. Esto permite no solo aumentar la calidad final del

producto, sino también establecer los parámetros que determinan si el producto está

dentro del nivel calidad exigido.

Acortar tiempo de introducción de un nuevo producto en el mercado. Gracias a la

disminución del tiempo de producción que se consigue con los sistemas automáticos,

un producto puede estar en el mercado antes que uno realizado de manera artesanal.

EL SISTEMA DE PRODUCCIÓN

Si nos fijamos en cómo trabaja un sistema de producción clásico, podemos ver que

funciona como un transformador de productos. En concreto transforma materias primas

en productos elaborados, y para ello requiere de la aportación de cierta cantidad de

energía.

Ilustración 1. Esquema de producción En este esquema de producción, es el hombre el encargado de controlar las acciones que se tienen que realizar sobre las materias primas para conseguir llegar a un producto elaborado. En los sistemas automáticos se busca eliminar esta presencia humana, de manera que el sistema sea autónomo, por lo que es necesario añadir un nuevo elemento al sistema, la parte de control. Ilustración 2. Sistema automático La parte de mando será la encargada de actuar sobre el proceso, indicando las acciones que se deben realizar en cada momento. Esta parte de mando está constituida por un elemento que podemos llamar “inteligente”. Dependiendo de la tecnología empleada puede ser un sencillo circuito con la lógica del proceso a controlar implementada mediante lógica cableada, un controlador, un autómata, un ordenador, etc. TECNOLOGÍAS EMPLEADAS EN LA AUTOMATIZACIÓN En función de la tecnología empleada en el sistema podemos realizar la siguiente clasificación:

neumática aire comprimido. Ambos son sistemas similares pero que tienen las siguientes diferencias: Los sistemas neumáticos tienen mayor velocidad de respuesta que los hidráulicos. Los sistemas hidráulicos pueden desarrollar mayor fuerza. Los sistemas neumáticos tienen un mantenimiento más delicado al tener que mantener el aire en perfectas condiciones. Los sistemas hidráulicos/neumáticos tienen una serie de características que los hacen adecuados para ciertas situaciones: Los elementos de mando son sencillos (cilindros, válvulas, etc). Una vez instalados son baratos de mantener. Por el contrario, su instalación es cara y por regla general son difíciles de modificar una vez instalados. Ilustración 5. Ejemplo de sistema neumático En la ilustración 5 se puede ver una instalación típica de sistema neumático. En ella se pueden encontrar los elementos básicos en este tipo de sistemas: Producción

  1. Compresor
  2. Motor eléctrico
  3. Presostatos
  4. Válvula anti retorno
  5. Depósito
  6. Manómetro
  7. Purga automática
  8. Válvula de seguridad
  9. Secador de aire refrigerado
  10. Filtro de línea Utilización
  11. Purga del aire
  12. Purga automática
  13. Unidad de acondicionamiento del aire
  14. Válvula direccional
  15. Actuador
  16. Controladores de velocidad Tecnología eléctrica

Cuando se hace referencia a tecnología eléctrica en el ámbito de la automatización, se habla de lógica cableada, la cual utiliza elementos eléctricos para la creación del sistema. Es decir, toda la lógica de control del sistema se basa en elementos discretos combinados de manera que se obtenga el funcionamiento deseado. Ilustración 6. Ejemplo de tecnología eléctrica Tecnología electrónica En este tipo de tecnología se utilizan dispositivos programables que permiten implementar el programa de control en forma de software. Son los sistemas más utilizados actualmente, utilizando para ello dispositivos como autómatas programables, ordenadores o micro controladores. Ilustración 7. Ejemplo de tecnología electrónica

al poder determinar en qué estado se encuentra el proceso y variar las señales de

control en función de éste.

Ilustración 9. Sistema automatizado de cadena cerrada Este es el esquema que se utiliza en el control de instalaciones domóticas. Por ejemplo, el control de la temperatura de una vivienda se realiza en cadena cerrada. Por un lado una serie de sensores captan la temperatura de la habitación, mandan esta información al controlador, y éste, en función de esa temperatura actúa sobre el sistema de calefacción/aire acondicionado, de manera que la temperatura se mantenga en un intervalo determinado. Conclusiones finales: Si partimos de que la automatización industrial tiene como propósito principal generar la mayor cantidad de productos en el menor tiempo posible y a un bajo costo; es fácil suponer que el principal beneficio que obtiene tu organización es un incremento en la productividad y, en consecuencia, en la competitividad. Sin embargo, la automatización tiene otras ventajas importantes como son realizar ajustes en tiempo real y reducir los desperfectos que afectan la producción. La tecnología de la automatización además de acelerar los procesos favorece a las organizaciones con una visión total de la cadena productiva que permite reducir el tiempo de mano de obra simplificando así el trabajo y reduciendo el consumo de material prima. En pocas palabras ahorra tiempo, espacio y dinero. También es posible disminuir los márgenes de error al efectuar las tareas de forma automática. Aunque estas ventajas son más perceptibles en empresas con grandes volúmenes de producción, es importante subrayar que, en la mayoría de los casos, la automatización industrial tiene la capacidad de ser más precisa, repetible y veloz en su respuesta.