Instrumentos de control.
La automatización industrial requiere de múltiples instrumentos de medición y control. Estos factores o instrumentos ayudan a asegurar el control de procesos.
Se pueden establecer normas de calidad en los resultados de producción y mantener un sistema de monitoreo.
Gracias es la instrumentación, es posible implementar seguridad a elementos complejos como:
- Cargas o tensiones eléctricas
- Temperaturas en equipos
- Velocidad y peso en procesos
- Presión y fuerza
Son muchos los instrumentos de control y medición utilizados en la industria y se pueden clasificar de muchas formas.
Video: ejemplo de un sistema automatizado y sus instrumentos de control.
Dispositivos de un sistema automatizados de control.
La automatización es una evolución de la mecanización en la industria, que utiliza dispositivos de alta capacidad de control para lograr procesos de fabricación o producción eficientes. Los dispositivos automatizados programables están diseñados para facilitar el cambio de producto. Sin embargo, el proceso de reprogramación de una máquina de producción requiere mucho tiempo.
Controladores
Mejoran los tiempos de ejecución, reducen las tasas de fallos y operan en ambientes peligrosos, el más común es el PLC. Los dispositivos lógicos programables son los más utilizados para recolectar los datos de los sensores y enviar respuestas a los actuadores. El funcionamiento es sencillo, se caracterizan por la velocidad en que leen entradas, preparan instrucciones y generan salidas.
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| Sensores en una línea de producción. |
Actuadores
Convierten la energía que reciben en movimientos, que pueden ser lineales o rotativos, y en aplicar fuerza. Se debe considerar la potencia, velocidad, precisión, control y mantenimiento de acuerdo con las necesidades de la industria.
Interruptores
Necesarios para el funcionamiento seguro de una red eléctrica. Son esenciales en las redes de distribución para controlar corrientes de tensión muy altas a niveles moderados, cuidan el suministro eléctrico ante sobrecargas o cortocircuitos
Componentes de un sistema automático.
Estos componentes está encargados de facilitar la automatización y estos pueden ser:
- Elementos de comunicación de un sistema automático.
- Sensores, acondicionadores de señal, actuadores y pre-actuadores.
- Tipos de controles de proceso.
- Tipos de procesos industriales.
- Sensores, transmisores y elementos de comunicación.
Elementos de comunicación de un sistema automático.
estos elementos permiten la interconexión de los sistemas automáticos, por lo que son llamados elementos de comunicación.
Red de alimentación
Provee al sistema de la energía necesaria para su funcionamiento. Se conecta al sistema mediante la manguera de alimentación (electricidad, sistemas hidráulicos o neumáticos); Las fuentes de alimentación para sistemas automatizados, pueden clasificarse básicamente como fuentes de alimentación lineales y conmutadas. Las lineales tienen un diseño relativamente simple, que puede llegar a ser más complejo cuanto mayor es la corriente que deben suministrar, sin embargo su regulación de tensión es poco eficiente. Una fuente conmutada, de la misma potencia que una lineal, será más pequeña y normalmente más eficiente pero será más compleja y por tanto más susceptible a averías.
Armario eléctrico
Es una caja contenedora de todos los sistemas de control y maniobra y demás aparatos eléctricos que hacen funcionar la parte de control del sistema automático (envolvente protectora para, no deberá encontrarse elementos eléctricos de diferentes equipos). es uno de los componentes principales de una instalación eléctrica, en él se protegen cada uno de los distintos circuitos en los que se divide la instalación a través de fusibles, protecciones magnetotérmicas y diferenciales. Al menos existe un cuadro principal por instalación, como ocurre en la mayoría de las viviendas, y desde este pueden alimentarse uno o más cuadros secundarios, como ocurre normalmente en instalaciones industriales y grandes comercios.
Pupitre de mando y control
Es la interfaz que permite la comunicación entre el sistema y el operario o persona que programa el autómata (recibe la información desde los sensores, la procesa y establece una respuesta en forma de órdenes hacia los actuadores)., se encuentra el diseño y suministro de paneles de control, cajas de mando y púlpitos principales para el control, mando y monitorización de las diferentes instalaciones y procesos. Además de los típicos elementos de control y mando basados en pulsatería e indicación convencional, cada día más y más elementos relacionados con las nuevas tecnologías de la información, industria 4.0, sistemas de video vigilancia, registro de imágenes, HMI’s, TV’s dispuestos en mosaicos (en épocas anteriores llamados sinópticos), etc., se incorporan en una sala de control central, a menudo a medida, prefabricadas con panel sandwich y estructuras ligeras, en lugar de la típica construcción basada en ladrillos y cemento.
Sensores, acondicionadores de señal, actuadores y pre-actuadores.
Sensores
Captan desde la temperatura, humedad, hasta la magnitud física y potencia eléctrica. Los datos que se recogen pueden almacenarse en una base de datos o generar salidas y enviárselas a los actuadores.
Acondicionadores de señal.
El acondicionamiento de señal es un proceso de adquisición de datos que se lleva a cabo mediante un instrumento llamado acondicionador de señal. Ese instrumento convierte un tipo de señal eléctrica o mecánica (señal de entrada) en otro (señal de salida). El objetivo consiste en amplificar la señal y convertirla a otro formato fácil de leer y compatible con fines de adquisición de datos o de control de una máquina.
Un acondicionador de señal ayuda a obtener medidas precisas, como condición esencial para la exactitud de la adquisición de datos o del control de máquinas. Este tipo de instrumentos son capaces de efectuar otras funciones adicionales.
Actuadores.
Un actuador es un dispositivo que convierte la energía en movimiento o que se utiliza para aplicar fuerza. El dispositivo toma energía de una determinada fuente (que puede ser energía creada por aire, líquido o electricidad) y la convierte en el movimiento deseado. Los dos tipos de movimiento básico deseados son lineal y rotativo, pero también es común el movimiento oscilatorio.
Pre.actuadores-
Los preactuadores hacen la interacción entre el sistema de control y el sistema de potencia. Entre ellos están los contactores, los controladores variadores de frecuencia “VFD” (Variable Frecuency Drive) y los arrancadores suaves (Soft Stater).Los preactuadores para motores eléctricos son dispositivos que se emplean en el funcionamiento y en el paro de un motor eléctrico, y operan a partir de una señal de control.
Tipos de controles de proceso.
Estos tipos de controles pueden ser de lazo abierto o de lazo cerrado: explicado en el siguiente video:
Tipos de procesos industriales.
Primarios o extractivos
Para comenzar si se quiere llevar a cabo un proceso extractivo, lo primero que se tiene que hacer es identificar la fuente del recurso natural y luego se procede a su extracción. Los procedimientos de extracción son distintos, según sea el material que se quiera explotar.
Por ejemplo, si es un recurso como el petróleo, se tiene que perforar el pozo para extraerlo. Si fuera un bosque se deben talar los árboles. O si es un proceso de pesca se deben extraer peces de una fuente hídrica.
Secundarios o de fabricación
Mientras que en los procesos secundarios o de fabricación, lo primero que debe hacerse es abastecerse de insumos o de materias primas. Luego los insumos y materias primas son llevadas al proceso de producción, donde se convierten en productos.
Estos procesos se pueden clasificar en las siguientes categorías:
Proceso de trabajo
Ciertamente, el proceso de trabajo se concentra en la producción de un solo producto en cada ocasión, por lo que el resultado que se obtiene siempre es distinto. Es utilizado para producir productos de gran tamaño, como podría ser la producción de un avión. Siempre busca mantener la calidad del producto generado.
Proceso por lotes
Por el contrario, el proceso por lotes se da cuando se producen en lotes o pequeñas cantidades, para no generar grandes volúmenes de inventario de productos. Puede auxiliarse de modelos o plantillas para producir en mayor capacidad.
De igual modo, el volumen de producción se adecua a las necesidades de la empresa o a los requerimientos de los clientes. Generalmente este proceso es utilizado por las industrias de alimento.
Proceso de flujo continuo
Por su parte, en el proceso de flujo continuo se logra producir cientos o miles de productos con características idénticas. Es un proceso que nunca se detiene, es decir que tiene que estar operando los siete días de la semana y se trabajan las veinticuatro horas del día.
En efecto, el propósito es minimizar los costos de producción, de estar reiniciando los procesos industriales. En el proceso de flujo continuo no se detienen los procesos de producción, logrando la maximización de la producción de la empresa. El uso de la tecnología es determinante en este proceso y es usado especialmente por industrias de energía.
Proceso en masa
También se utiliza para generar la elaboración de productos en grandes cantidades, o productos en serie. Es muy parecida a la producción continua, pero se diferencia porque la producción no se realiza de manera permanente. Los procesos tienen tiempos de inicio y finalización, se auxilia de la tecnología porque se tiene que producir en grandes volúmenes.
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