fundamentos de los sistemas mecatrónicos
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Ing. Alejandro Chacón Máster Automática y
Robótica
1.Introducción a la ingeniería
2. Mecatrónica FILOSOFIA Y DISEÑO
3. Mecatrónica PERSPECTIVA
INDUSTRIAL
4.Perspectiva futura de la MECATRONICA
Ingeniería
Definición
* Actividad Profesional
*Empleo de método Científico
* Transformación
económica de los recursos
Evolución
Descubrimiento de Tecnología
Aplicación de Tecnología
Invento de Tecnología
Tecnología Obsoleta
Uso de nueva tecnología
La ingeniería se define como la profesión en la cual los conocimientos de las matemáticas y las ciencias naturales obtenidos a través del estudio, la experiencia y la práctica, son aplicados con criterio y con conciencia al desarrollo de medios para utilizar económicamente con responsabilidad social y basados en una ética profesional, los materiales y las fuerzas de la naturaleza para beneficio de la humanidad
La ciencia (del latín scientia, conocimiento) es un proceso de adquisición de conocimiento empírico y la organización de dicho conocimiento, o bien, el conocimientos susceptibles de probarse, sistematizados, realizables y dirigidos a objetos de una misma naturaleza.
Esta serie de conocimientos pueden ser ciertos o probables, racionales, sistematizados y verificables, dirigidos a objetos de igual naturaleza.
Dicho de otra manera el único objeto de la ciencia es comprender el mundo en que vive el hombre.
Estrecho. ◦ El momento en que se le agrega valor a la materia
prima, el momento en que se esta transformando en productor terminado la materia prima.
Amplio ◦ Son todos los procesos que intervienen antes,
durante, y después de la producción. ◦ Son todas las actividades de una empresa, que se
involucran en el procesamiento de la materia prima en un producto acabado. Por ejemplo el Estudio de Mercado, Marketing , Investigación. Producción, Distribución.
Este concepto se deriva de la definición amplia de Manufactura , se relaciona directamente con la Actividad empresarial.
Un SIM es una filosofía de administración. Es crucial en las empresas.
Provee los niveles de diseño de producto, control de proceso y flexibilidad en la producción.
La manufactura es una actividad compleja, ya que consta de varios elementos.
Para facilitar las cosas, tomamos a la Manufactura como un Sistema.
Características de un sistema ◦ Formación de componentes
◦ Elementos interactivos
◦ Realizar una función o cumplir un objetivo.
◦ Flexibilidad
Continua o Discreta.
Variedad y volumen.
Materia prima a producto terminado
Por pedido o para almacenar
Maquinaria utilizada
Industria del proceso de manufactura.
ESTUDIO DE MERCADO
MERCADOTECNIA VENTAS
INVESTIGACION AVANZADA DISEÑO DE PRODUCTO
PLANEACION DE PROCESO
PRODUCCION
SISTEMA DE VENTAS
Qué es ingeniería? Es una actividad profesional
Usa el método científico
Transforma de manera económica y óptima los recursos naturales en formas útiles para el uso del hombre
Evolución de la ingeniería
Herramientas de bronce
Agricultura
Bronce
Construcciones Romanas
Negocio familiar
Maquinaria
EFICIENCIA
Herramientas de hierro
Arado con animales
Hierro
Estilo Gótico
Industrias
Sistemas Eléctricos y digitales
INGENIERÍA
DEFINICIÓN
Actividad Profesional Empleo de método científico Transformación económica de los recursos
EVOLUCION
Descubrimiento de Tecnología
Aplicación de la Tecnología
Descubrimiento/Invento de Tecnologías
Tecnología Obsoleta Uso de Nueva Tecnología
La combinación sinérgica de la ingeniería mecánica de precisión, de la electrónica, del control automático y de los sistemas para el diseño de productos y procesos.
Mecatrónica tiene un énfasis en las aplicaciones y diseño de sistemas automatizados
Un sistema automatizado desempeña las siguientes funciones Recibir Señales
Procesamiento de Señales
Generar Fuerzas y movimientos
Desarrollo de la Mecatrónica
Se producía mediante trabajo individual
Surge la Revolución Industrial, con las siguientes consecuencias: ◦ Producción en serie.
◦ Aplicación de la ciencia tecnología
◦ Uso de nuevas fuentes de energía, el vapor y el carbón.
◦ Nuevos transportes, ferrocarril , barco vapor
Introducción de la electrónica y la informática.
Implementación de dichos sistemas, origina la producción automatizada.
Mecatrónica
La combinación sinérgica
Control Automático
Electrónica
Sistemas
Mecánica de precisión
Objetivo: Diseñar productos y procesos
La Revolución Industrial
Es uno de los avances mas importantes
Vapor y Carbón Ferrocarril y Maquina de
vapor
Producción en Serie
Ciencia yTecnología
Implementación de la Electrónica e informática en los procesos industriales
Origina los sistemas automatizados
Mecánica
Electrónica
Control
Informátic
a
sensores
Modelado de sistemas
Microcontroladores
Simulación
Ciencias con las que se relaciona
Física
Química
Matemática
Materiales
Mecánica
Automatización
Control de Procesos
Electricidad
Electrónica
Computación
Administración
Proyectos
Máquinas
Sistemas
Inteligencia artificial
Áreas con las que se relaciona. Automatización industrial
Diseño asistido por computador
Manufactura Asistida por computador
Sistemas Flexibles de Manufactura
Redes de comunicación industrial
Control Numérico Computarizado
Microprocesadores y micro controladores
Control inteligente
Biomecánica
Investiga, Desarrolla,
Diseña, Opera, Produce, Administra Construye, Ventas
INGENIERO
Buen juicio Responsabilidad
Previsor Servicial
Comprometido Solidario
INDUSTRIA
MANUFACTURA
Momento en que se agrega valor a la materia prima
Dicho momento en la que se industria se
llama Producción
Alimentos y bebidas Textiles Metales
Maquinaria y Equipo
Todos las actividades de una empresa para elaborar
un producto acabado
Dichas actividades son por ejemplo
Marketing, Investigación, Producción, Distribución Sistemas Integrados de
Manufactura
Se deriva de la definición amplia de
Manufactura
Es una filosofia de Administración aplicada a
las Empresas
Funciones Características
Área de trabajo principal
Relacionado con
Definición amplia Definición Estrecha
Emplean
AUTOMATIZACION
PERCIBE Y PROCESA SEÑALES
PROCESAMIENTO DE
INFORMACION
GENERA FUERZAS Y
MOVIMIENTOS
SISTEMAS MECATRONICOS
ELEMENTOS CLAVE AREAS DE DESEMPEÑO
Modelación de sistemas Físicos Sistemas de Automatización Sensores y actuadores Software y Adquisición de Datos
Tecnologías de la información
Es la combinación sinérgica de la Ingeniería Mecánica de Precisión, electrónica , control automático y sistemas para el diseño de productos y procesos
Automatización Industrial Robótica Diseño Asistido por Computador Manufactura Asistida por Computador Redes de comunicación industrial. Control Numérico Computarizado
MECATRONICA
Sistemas Mecatrónicos ◦ Son todos aquellos sistemas que integran
sinérgicamente los Sistemas Mecánicos y de Control
Sistemas Mecánicos → Generación de fuerzas
Sistemas Electrónicos → Partes y procesamiento de señales electrónicas.
Sistemas Programables y de Control → Control de Procesos PLC.
Sistemas Electromecánicos
MEMS(Sistemas Micro Electromecánicos)
NEMS(Sistemas Nano Electromecánicos)
Convencional.
Sistemas convencionales
Sistemas mecánicos
Sistemas de Tele operaciones
Sistemas de control
Sistemas Termoeléctricos.
Elementos
Sensores y Actuadores
Sensores. ◦ Sensores de Temperatura, Sensores de
Deformación, Sensores de Acidez, sensores de proximidad.
Actuadores ◦ Fuerza Hidráulica
◦ Fuerza Neumática
◦ Fuerza Eléctrica.
Modelación de Sistemas Físicos ◦ Son sistemas físicos tangibles, son todos aquellos
sistemas compuestos por maquina y equipos. La modelación implica el diseño de los Sistemas Mecatrónica.
Computadores y Sistemas Lógicos ◦ Sistemas Abstractos. El orden lógico le da a un
sistema mecánico una serie de instrucciones, es el cerebro de un sistema mecánico eléctrico.
Software de Adquisición de datos. ◦ Es el conjunto de programas y procedimientos para
realizar una tarea especifica.
Mecánica de precisión ◦ Demanda → calidad → precisión → Integración de la
Mecánica de precisión.
Control Electrónico Control por medio de Sensores y Actuadores
Sistemas Programables Lógicos.
Ciencias Computacionales Manejo de la información de Adquisición de Datos
Programación de Algoritmos.
International Standarization Organization (ISO)
American National Estándar Institute (ANSI)
Comité Europeo de Normalización (CEN)
Instituto Eléctrico y Electrónico IEEE.
Maquinas del Futuro Micro Tecnología ◦ Caracterizada por ser tecnología que se aproxima al
Micrómetro ◦ Miniaturización de componentes mecánicas y
electronicos. ◦ Lleva mayor gama de productos hoy en día.
Nanotecnologia ◦ Tecnología menor de 100 Nanómetros ◦ Relacionado con Biotecnología. ◦ Propiedades Físicas y Químicas a escalas
Nanométrica.
Microactuadores. ◦ Dispositivos que generan movimientos
◦ Convierten energía en movimiento
Microsensores ◦ Convierte ciertas magnitudes física en impulsos
eléctricos.
◦ Hay tendencias a la integración de sensores en los sistemas
◦ Existen actuadores integrados con sensores
Nano máquinas ◦ La nanotecnología trata de reducir gastos en
materias primas y energía. ◦ Posibles manipuladores a nivel atómico ◦ Estas se harían replicas de si mismo durante un
margen de tiempo, después de un cierto tiempo, se reprograman ser usados en la construcción de algo más.
◦ La tecnología Nano abre las puertas a la industria armamentista
◦ Se requiere de conciencia científica para realizar esto en el futuro.