automatización industrial

JOSE MELGAREJO DE GANTE

AUTOMATIZACIÓ INDUSTRIAL

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BENEMERITA UNIVERSIDAD

AUTONOMA DE PUEBLA

Desarrollo de Habilidades en el uso de las Tecnologías de

la Información y la Comunicación

Profesor: Juan Carlos Carmona Rendón

ACTIVIDAD FINAL: AFTER THE DRAFT

Alumno: José Melgarejo De Gante

Matricula: 201419908

19 de octubre de 2014



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RESUMEN

Dentro del campo de la producción industrial, desde los inicios de la era

industrial hasta la actualidad, la automatización ha pasado de ser una

herramienta de trabajo deseable a una herramienta indispensable para

competir en el mercado globalizado. Ningún empresario puede omitir la

automatización de sus procesos para aumentar la calidad de sus

productos, reducir los tiempos de producción, realizar tareas complejas,

reducir los desperdicios o las piezas mal fabricadas y especialmente

aumentar la rentabilidad.

ABSTRACT

Industrial production, since industrial era beginning up to our days,

includes automation of processes which has become from a merely wish

to an indispensable tool to be used for competing in globalize markets. No

one industrial investor can skip automation from all his production

processes to increase product quality, processing time reduction, complex

tasks achievement, waste or bad manufactured pieces reduction and

specially increasing profitability



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Introducción

Dentro del campo de la producción industrial, la automatización ha pasado de

ser una herramienta de trabajo deseable a una herramienta indispensable para

competir en el mercado globalizado. Ningún empresario toma a la ligera la

automatización de sus procesos para aumentar la calidad de sus productos,

reducir los tiempos de producción, realizar tareas complejas, reducir los

desperdicios o las piezas mal fabricadas y sobre todo aumentar la rentabilidad.

La historia de la automatización comienza con la introducción de las máquinas

(mecanización) para producir grandes cantidades, para lo cual era

imprescindible dividir el trabajo en tareas más pequeñas y sencillas. La

mecanización a gran escala dio lugar al comienzo de la automatización.



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Índice

Pág.

1. ¿Qué es la automatización industrial?............................5

2. Historia de la automatización industrial………………….6

2.1. Comienzo……………………………………………6

2.2. Actualidad…………………………………………...8

3. Aplicaciones…………………………………………………..9

4. Ventajas y desventajas…………………………………….11

4.1. Ventajas…………………………………………………11

4.2. Desventajas…………………………………………….12

Conclusión

Referencias



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1. ¿Qué es la automatización industrial?

La automatización industrial es la aplicación de diferentes tecnologías para

controlar y monitorear un proceso, maquina, aparato o dispositivo que por lo

regular cumple funciones o tareas repetitivas, haciendo que opere

automáticamente, reduciendo al mínimo la intervención humana.

Lo que se busca con la Automatización industrial es generar la mayor cantidad

de producto, en el menor tiempo posible, con el fin de reducir los costos y

garantizar una uniformidad en la calidad.

La automatización Industrial es posible gracias a la unión de distintas

tecnologías, por ejemplo la instrumentación nos permite medir las variables de

la materia en sus diferentes estados, gases, sólidos y líquidos, (eso quiere decir

que medimos cosas como el volumen, el peso, la presión etc.), la hidráulica, la

neumática, los servos y los motores son los encargados del movimiento, nos

ayudan a realizar esfuerzos físicos (mover una bomba, prensar o desplazar un

objeto), los sensores nos indican lo que está sucediendo con el proceso, donde

se encuentra en un momento determinado y dar la señal para que siga el

siguiente paso, los sistemas de comunicación enlazan todas las partes y los

Controladores Lógicos Programables o por sus siglas PLC se encargan de

controlar que todo tenga una secuencia, toma decisiones de acuerdo a una

programación pre establecida, se encarga de que el proceso cumpla con una

repetición, a esto debemos añadir otras tecnologías como el vacío, la robótica,

telemetría y otras más.



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Ilustración 1 Esquema de automatización industrial

2. Historia de la automatización industrial

La historia del ser humano está marcada por continuos y graduales

descubrimientos, además de la creación de nuevos inventos. Día a día el Ingenio

y la creatividad del ser humano han hecho que hagamos automatismos para

facilitarnos las cosas.

2.1. Comienzo

Desde el principio, siempre hemos desarrollado herramientas, mecanismos que

nos ayuden a realizar una tarea, aprendimos a hacer fuego para calentarnos,

hacíamos cuchillos a partir de rocas para tajar la carne, descubrimos la rueda y

nos facilitó trasportar las cosas, las escritura nos da otra forma de comunicación,

de conocer la historia y de preservar el conocimiento adquirido, siempre hemos

estado en continua evolución.

Las palancas y las poleas para mover grandes pesos, fuentes de energía como

los resortes, el caudal del agua o vapor canalizado con el fin de originar



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movimientos simples y repetitivos, dieron origen a los primeros autómatas que

datan posiblemente desde el 300 AC, estos primeros fueron figuras con

movimiento, reproducción de piezas musicales o juegos.

Las primeras máquinas simples sustituían una forma de esfuerzo en otra forma

que fueran manejadas por el ser humano, tal como levantar un peso pesado con

sistema de poleas o con una palanca. Posteriormente las máquinas fueron

capaces de sustituir formas naturales de energía renovable, tales como el viento,

mareas, o un flujo de agua por energía humana.

Para mediados del siglo 20, la automatización había existido por muchos años

en una escala pequeña, utilizando mecanismos simples para automatizar tareas

sencillas de manufactura. Sin embargo el concepto solamente llego a ser

realmente práctico con la adición y evolución de las computadoras digitales, cuya

flexibilidad permitió manejar cualquier clase de tarea. Las computadoras digitales

con la combinación requerida de velocidad, poder de cálculo, precio y tamaño

empezaron a aparecer en la década de 1960.

Los acontecimientos más importantes respecto a la automatización industrial a

partir de año 1947 hasta el año 1997 son los siguientes:

1947: La idea original: Físicos John Bardeen, Walter Brattain y William Shokkley

desarrollan el primer transistor en los laboratorios de Bell.

Heinrich Grünebaum (en la imagen entre Jans Lenze y la hija de Lenze, Elisabeth

Belling en la Feria de Hannover de 1952) desarrolló el motor Alquist, que se

convirtió en el padrino de los motores controlados. Revolucionó los procesos de

rebobinado en muchos años (60) de tecnología de automatización.

1959: Primera herramienta de maquinado controlada por computador. El primer

controlador Simatic en un torno capstan fue presentado en la sexta versión de la

feria EMO de París. La lógica todavía era por cableado.

1967: Antes de la electrónica de potencia: Antes de que los diodos, tiristores y

los IGBT´s estuvieran disponibles, las corrientes eran rectificadas con

rectificadores de selenio, o con rectificadores de arco de mercurio gigantes

emitiendo luz azul misterioso.



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Las unidades electrónicas. En 1967 AMK presentó el primer motor de corriente

de jaula de ardilla de tres fases infinitamente variable de producción masiva.

Ocho años después otra innovación de AMK permitió que varios motores de tres

fases fueran operados con sincronismos angulares por primera vez.

1968: PLC: La exitosa historia del PLC empezó con el Control Industrial Modular

de Dick Morley.

1978: A nivel de máquinas: dispositivos de programación de la era pre-PC eran

muy grandes y pesados. La programación CNC a nivel de máquinas – una vez

más introducido por AMK – representó un proceso notable.

1987: Coincidencia: un cliente solicitó que un sistema de control Beckhoff fuera

equipado con un disco duro. La solución más simple fue la de integrar un PC.

Pronto se evidenció que el PC podría hacer más que actuar como un recolector

de datos para el sistema de control, y la era de los PC en la industria de la

automatización arrancó.

1997: Empuje de integración: la tecnología de automatización consiste cada vez

más en un control descentralizado e inteligente y con componentes de control

que Fábrica Digital y condicionamiento Virtual: el mundo del desarrollo de

productos digitales se fusiona con la tecnología de automatización. Programas

de control para procesos de producción están desarrollados basados en la

simulación.se puedan comunicar con otros mediante Ethernet industrial.

2.2. Actualidad

Hoy en día la automatización la vemos todos los días, y ya estamos

acostumbrados a ella, por ejemplo, la puerta de un autobús es automatizada y

casi a diario nos subimos a uno. Muchas de las grandes empresas han estado

apostando por este tipo de tecnologías ya que resultan rentables y se obtiene

mayor producción en menos tiempo, corriendo el menor riesgo de un accidente

que podría tener un humano al realizar la actividad que ahora fue automatizada.

En la actualidad se ha avanzado mucho en este tema tecnológicamente

hablando pero sin duda el más grande acontecimiento sucedido recientemente



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en el campo de automatización industrial fue el haber descubierto la

funcionalidad del PLC (controlador lógico programable por su siglas en ingles)

en un chip.

La parte más visible de la automatización actual puede ser la robótica industrial.

Algunas ventajas son repetitividad, control de calidad más estrecho, mayor

eficiencia, integración con sistemas empresariales, incremento de productividad

y reducción de trabajo. Algunas desventajas son requerimientos de un gran

capital, decremento severo en la flexibilidad, y un incremento en la dependencia

del mantenimiento y reparación. Por ejemplo, Japón ha tenido necesidad de

retirar muchos de sus robots industriales cuando encontraron que eran

incapaces de adaptarse a los cambios dramáticos de los requerimientos de

producción y no eran capaces de justificar sus altos costos iniciales.

3. Aplicaciones

La introducción de los robots ha sido facilitada por la técnica de organización y

división del trabajo, sobre todo en la producción en masa, basadas en la mayor

especialización, simplificación y repetividad de las tareas productivas, lo que ha

facilitado el diseño y programación de los robots.

Entre las principales aplicaciones no industriales de los robots es necesario

mencionar su utilización en plantas de energía nuclear, en le exploración

submarina, la minería, construcciones, agricultura, medicina etc.

Las principales aplicaciones industriales son las siguientes:

a. Fundición en molde (die-casting). Esta fue la primera aplicación industrial.

b. Soldadura de Punto. Actualmente es la principal área la presente

generación de robot. Ampliamente utilizada en la industria automotriz. En

promedio, este tipo de robot. reduce a la mitad la fuerza laboral necesaria.

c. Soldaduras de Arco. No requiere de modificaciones sustanciales en el

equipo de soldadura y aumenta la flexibilidad y la velocidad.

d. Moldeado por Extrusión. De gran Importancia por creciente demanda de

partes especializadas de gran complejidad y precisión.



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e. Forjado (Forglng). La principal aplicación es la manipulación de partes

metálicas calientes.

f. Aplicaciones de Prensado (press work). Partes y, panales de vehículos y

estructuras de aviones, electrodomésticos y otros productos

metalmecánicos. Esta es un área de rápido desarrollo de nuevos tipos de

robot.

g. Pinturas y Tratamiento de Superficies. El mejoramiento de las condiciones

de trabajo y la flexibilidad han sido las principales razones para el

desarrollo de estas aplicaciones.

h. Moldeado Plástico. Descarga de máquinas de inyección de moldes, carga

de moldes, paletización y empaque de moldes, etc. Alta contribución al

mejoramiento de las condiciones de trabajo, al ahorro de mano obra, a la

reducción del tiempo de producción, y al aumento de la productividad.

i. Aplicaciones en la Fundición. Carga y descarga de máquinas, manejo de

materiales calientes, manejo de moldes, etc. Las difíciles condiciones de

trabajo hacen necesarios los robot., aunque ha sido muy difícil su diseño

y eficacia.

j. Carga y Descarga de Máquina Herramientas. Los robots aumentan la

flexibilidad y versatilidad de las máquinas herramientas y permiten su

articulación entre sí. Contribuyen a la reducción de stocks, minimizan

costos del trabajo directo e indirecto, aumentan la calidad de la producción

y maximizar la utilización del equipo.

k. En aparatos y maquinaria eléctrica y electrónica, juguetes, ingeniería

mecánica, industrial automotriz, etc.

Esta tecnología se puede aplicar en:

Embotelladoras

Empacadoras

Cementeras

Industria azucarera

Generadoras

Ensambladoras de partes

Industrial del plástico



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Plantas de producción en general

4. Ventajas y desventajas

En este tema de ventajas y desventajas de la automatización industrial se

encuentra muy debatida la postura ya que se puede hablar a favor o en contra

de él y se puede tomar desde varias perspectivas.

En muchos campos de la industria se usa las automatización avanzada para

producir bienes. Esta automatización a menudo involucra robots, los cuales

realizan tareas repetitivas de forma rápida, precisa y segura. Las empresas

fabricantes de artículos electrónicos y automóviles usan robots, a menudo las 24

horas del día. Estos robots ensamblan y realizan pruebas que aseguran una

fabricación precisa. Antes de escoger el uso de la robótica, mide los costos

asociados contra los beneficios potenciales. Los costos iniciales de re-ingeniería

en las líneas de producción son enormes, y probablemente, el proceso implica

el despido de trabajadores. La reducción de costos e incremento en el nivel de

producción aumentan el nivel de ganancias.

4.1. Ventajas

Las principales ventajas de la automatización son:

El aumento de rendimiento o productividad.

Mejora de la calidad o el aumento de la previsibilidad de la calidad.

Mejora de la robustez de los procesos o productos.

El aumento de la consistencia de la producción.

Reducción de los costes directos de mano de obra humana y gastos.

Los siguientes métodos se emplean a menudo para mejorar la productividad, la

calidad o la robustez.

Instalar la automatización de las operaciones para reducir el tiempo de

ciclo.



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Instalar la automatización donde se requiere un alto grado de precisión.

Sustitución de operadores humanos en las tareas que implican trabajo

físico o monótono.

Sustitución de los seres humanos en las tareas realizadas en ambientes

peligrosos

Realización de tareas que van más allá de las capacidades humanas de

tamaño, peso, velocidad, resistencia, etc.

Mejora económica: La automatización puede mejorar la economía de las

empresas, la sociedad o la mayoría de la humanidad. Por ejemplo, cuando

una empresa invierte en la automatización, la tecnología se recupera su

inversión, o cuando un estado o un país aumenta sus ingresos debido a la

automatización como Alemania o Japón en el siglo 20.

Reduce el tiempo de operación y el tiempo de manipulación de trabajo

significativamente.

Libera a los trabajadores a asumir otras funciones.

Ofrece puestos de trabajo de nivel superior en el desarrollo,

implementación, mantenimiento y funcionamiento de los procesos

automatizados.

4.2. Desventajas

Las principales desventajas de la automatización son:

Amenazas de seguridad/vulnerabilidad: Un sistema automatizado puede

tener un limitado nivel de inteligencia, y por lo tanto son más susceptibles

a cometer errores fuera de su ámbito de aplicación inmediata del

conocimiento.

Impredecible/costes de desarrollo excesivo: La investigación y la

evolución de los costes de automatizar un proceso puede exceder el costo

ahorrado por la propia automatización.



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Alto coste inicial: La automatización de un nuevo producto o una planta

típicamente requiere una inversión inicial muy grande en comparación con

el coste unitario del producto, aunque el costo de la automatización se

puede propagar entre muchos productos y en el tiempo

Datos extras sobre la automatización

En la fabricación, el propósito de la automatización se ha desplazado a

cuestiones más amplias que la productividad, coste y tiempo.

-La fiabilidad y la precisión

El enfoque de edad en el uso de la automatización simplemente para aumentar

la productividad y reducir los costos se consideró que ser corto de miras, ya que

también es necesario proporcionar una mano de obra cualificada que pueda

hacer las reparaciones y manejar la maquinaria. Por otra parte, los costes

iniciales de la automatización fueron altas y con frecuencia no pueden ser

recuperados por el tiempo totalmente nuevos procesos de fabricación sustituyó

a la antigua.

La automatización está a menudo se aplica principalmente para aumentar la

calidad del proceso de fabricación, donde la automatización puede incrementar

sustancialmente la calidad. Por ejemplo, los pistones de motores de combustión

interna utilizados para ser instalado manualmente. Este está siendo rápidamente

la transición a la instalación de la máquina automatizada, debido a que la tasa

de error para entrega manual de fue de alrededor de 1-1,5%, pero se ha reducido

a 0,00001% con la automatización.

-Se apagan las luces de fabricación

Se apagan las luces de fabricación es cuando un sistema de producción es de

100% o cerca de un 100% automatizado. Con el fin de eliminar la necesidad de

que los costos de mano de obra todos juntos.



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-Salud y medio ambiente

Los costos de la automatización para el medio ambiente son diferentes

dependiendo de la tecnología, producto o motor automatizado. Hay motores

automatizados que consumen más recursos energéticos de la Tierra en

comparación con los motores anteriores y los que hacen lo contrario también.

Operaciones peligrosas, tales como la refinación de petróleo, la fabricación de

productos químicos industriales, y todas las formas de trabajo de los metales,

eran siempre los primeros candidatos para la automatización.

-Convertibilidad y el tiempo de respuesta

Otro cambio importante en la automatización es la creciente demanda de

flexibilidad y la convertibilidad en los procesos de fabricación. Los fabricantes

están exigiendo cada vez más la capacidad de cambiar fácilmente de la

fabricación del producto A al producto B de fabricación sin tener que reconstruir

completamente las líneas de producción. Procesos de flexibilidad y distribuidas

han conducido a la introducción de vehículos auto guiados con Natural

Navegación Características.

-Las herramientas de automatización

Los ingenieros ahora pueden tener un control numérico a través de dispositivos

automáticos. El resultado ha sido una serie de rápida expansión de las

aplicaciones y las actividades humanas. Tecnologías informatizadas ahora

sirven de base para las herramientas matemáticas y de organización utilizados

para crear sistemas complejos. Ejemplos notables de CAx incluyen el diseño

asistido por ordenador y la fabricación asistida por ordenador. La mejora del

diseño, análisis y fabricación de productos basados en las CAx ha sido

beneficiosa para la industria.

Tecnología de la información, junto con maquinaria y procesos industriales,

puede ayudar en el diseño, implementación y monitoreo de los sistemas de

control. Un ejemplo de un sistema de control industrial es un controlador lógico



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programable. Los PLC son ordenadores endurecidos especializados que se

utilizan con frecuencia para sincronizar el flujo de entradas de sensores y

eventos con el flujo de salidas a los actuadores y eventos.

Interfaces hombre-máquina o interfaces humanos informáticos, anteriormente

conocidos como interfaces hombre-máquina, se emplean normalmente para

comunicarse con los PLCs y otras computadoras. El personal de servicio que

supervisan y controlan a través de paneles de operador pueden ser llamados por

diferentes nombres. En los procesos industriales y entornos de fabricación, se

les llama operadores o algo similar. En las salas de calderas y los departamentos

centrales de servicios públicos se les llama ingenieros estacionarios.

Existen diferentes tipos de herramientas de automatización:

ANN - red neuronal artificial

BPM - Bonita Open Solution

DCS - Sistema de Control Distribuido

HMI - Human Machine Interface

SCADA - Supervisión, Control y Adquisición de Datos

PLC - Controlador Lógico Programable

PAC - controlador de automatización programable

Instrumentación

El control de movimiento

Robótica

-Limitaciones a la automatización

La tecnología actual no es capaz de automatizar todas las tareas deseadas.

Como proceso se vuelve cada vez más automatizado, hay menos y menos mano

de obra para ser salvo o mejora de la calidad que se pueden obtener. Este es un

ejemplo de ambos rendimientos decrecientes y la función logística.



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Similar a la anterior, a medida que más y más procesos se vuelven automáticos,

hay menos restantes procesos no automatizados. Este es un ejemplo de

agotamiento de las posibilidades. Nuevos paradigmas tecnológicos, pueden sin

embargo fijar nuevos límites que superan los límites anteriores.

-Limitaciones actuales

Muchos papeles para los seres humanos en los procesos industriales en la

actualidad se encuentran más allá del alcance de la automatización.

Reconocimiento humano a nivel de modelo, la comprensión del lenguaje y la

capacidad de producción del lenguaje son mucho más allá de las capacidades

de los sistemas mecánicos e informáticos modernos. Las tareas que requieren

la evaluación subjetiva o la síntesis de los datos sensoriales complejos, tales

como olores y sonidos, así como tareas de alto nivel, tales como la planificación

estratégica, en la actualidad requieren de experiencia humana. En muchos

casos, el uso de los seres humanos es más rentable que los métodos mecánicos

incluso que es posible la automatización de las tareas industriales. La superación

de estos obstáculos es un camino teorizado que la economía post-escasez.



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Conclusión

El trasfondo de la automatización nos dará una visión muchísimo más amplia de

lo que puede ayudar esto a una empresa ya que se va a dar en la misma un

proceso de mecanización de las actividades industriales para reducir la mano de

obra, simplificar el trabajo para que así se de propiedad a algunas máquinas de

realizar las operaciones de manera automática; por lo que indica que se va dar

un proceso más rápido y eficiente.

Como verás, anteriormente, al darse una mayor eficiencia el sector de

maquinaria, lograra que la empresa industrial disminuya la producción de piezas

defectuosas, y por lo tanto aumente una mayor calidad en los productos que se

logran mediante la exactitud de las máquinas automatizadas; todo esto ayudará

a que la empresa industrial mediante la utilización de inversiones tecnológicas

aumente toda su competitividad en un porcentaje considerable con respecto a

toda su competencia, y si no se hace, la empresa puede sufrir el riesgo de

quedarse rezagada.



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Referencias

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Alfaomega.

Hernández, R. (2007). AUTOMATIZACIÓN: La máquina no lo es todo.

septiembre 24, 2014, de manufactura información estratégica para la

industria Sitio web:

http://www.manufactura.mx/industria/2007/02/01/automatizacin-la-

mquina-no-lo-es-todo

Carvajal, M. (2014). Evolución de la automatización industrial. septiembre 24,

2014, de REPORTERO INDUSTRIAL Sitio web:

http://www.reporteroindustrial.com/temas/Evolucion-de-la-automatizacion-

industrial+98784?pagina=1

Crespo, W.. (2011). ¿Qué es la automatización industrial?. octubre 15,

2014, de wordpress.com Sitio web:

http://automatizacionindustrial.wordpress.com/2011/02/09/queeslaa

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automatización industrial

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