Principios de control y automatización de procesos agroindustriales Sistema de Automatización Básico Dr. Manuel Sánchez Chero [email protected] Scopus Author ID: 57195065989 orcid.org/0000-0003-1646-3037 www.unfs.edu.pe Primera Unidad Contenido Capacidad INTRODUCCIÓN AUTOMATIZADOS A LOS SISTEMAS Automatización, requisitos y componentes de un sistema de automatización. Identifica conceptos básicos de un sistema de automatización. Mapa Conceptual de la Sesión Método de Trabajo Componente Plataforma Virtual Sistema Automatización de Actividad Uso de Repositorios Digitales Identificar sistema de automatización en una organización Video sobre automatización ¿Qué entendemos por automatización y cuáles son sus elementos? Introducción En el campo de la industria es frecuente hacer experimentos o pruebas con la intención de resolver un problema o comprobar una idea. Por ejemplo Encontrar las condiciones de operación (temperatura, velocidad, humedad) donde se reduzcan los defectos o se logre un mejor desempeño del proceso. Apoyar el diseño o rediseño de nuevos productos o procesos. Reducir el tiempo de ciclo del proceso. Autómata (D.R.A.E.) 1. Instrumento o aparato que encierra dentro de sí el mecanismo que le imprime determinados movimientos. 2. Máquina que imita la figura y los movimientos de un ser animado. 3. Persona estúpida o excesivamente débil, que se deja dirigir por otra. Automatización, para esta asignatura: Sistema capaz de ejecutar acciones previamente establecidas en espacio y tiempo sin necesidad de intervención humana. Automatización Aplicación de diferentes tecnologías para controlar y monitorear procesos, maquinas, dispositivos o aparatos que cumplen una función o realizan tareas repetitivas, haciendo que operen automáticamente y minimizando la intervención humana. La automatización solo es viable si al evaluar los beneficios económicos de las mejoras que se podrían obtener al automatizar, estas son mayores a los costos de operación y mantenimiento del sistema. Automatización Con la automatización se Busca Reducir Costo Materia Prima, materiales, energía, mano de obra. Mejorar las condiciones de trabajos Reducir pesados Mejorar la calidad del producto trabajos Realizar operaciones que serían imposibles para un operador humano ¿Para qué y por qué automatizar? Mejorar rendimiento en procesos repetitivos. Semáforos, apertura de puertas, clasificación de objetos. Mejorar la cadencia y control de la producción. Mayor velocidad y control de calidad. Producción continuada. Mejorar la calidad en el trabajo industrial y la vida cotidiana. Frente a ambientes agresivos y hostiles para el ser humano. Frente a tareas repetitivas y poco estimuladoras. Frente a tareas que implican desgaste físico importante. Realizar procesos difícilmente controlables de forma manual. Procesos muy rápidos y complejos. Analogía de la automatización con los seres vivos Los seres vivos tiene la capacidad de intercambiar energía e información con su entorno, procesarla y generar una respuesta acorde a la necesidad captada para lograr el resultado esperado. Los sistemas automatizados buscan imitar las acciones de los seres vivos, a través de un conjunto de funciones encadenadas para lograr un resultado. Analogía de la automatización con los seres vivos De esta manera los sistemas funcionan con una entrada, un procesamiento y una salida. Los seres vivos necesitan de los sentidos para captar, lo que ocurre en su entorno. Los sistemas automatizados requieren de los sensores para adquirir información de: los cambios de ciertas magnitudes físicas del sistema. Y así mismo como en el cuerpo se cuenta con los músculos para dar respuesta ante diferentes estímulos, en los sistemas automatizados de las máquinas se encuentran los actuadores como son: motores, cilindros, compresores. Objetivos de la automatización Es brindar ciertas ventajas y beneficios de orden económico, social, y tecnológico, que al compararse con un control manual, se destaca: El mejoramiento de calidad del trabajo de la persona con mayor seguridad y protección. La reducción de la contaminación y el daño ambiental. El uso racional y eficiente de la energía, trabajo, tiempo, dinero y la materia prima (reducción de costos). Mayor factibilidad para la implementación de funciones de análisis, optimización y autodiagnóstico. Disminución en los tiempos de procesamiento de información. Aumento en la factibilidad técnica en procesos y en operación de equipos. Flexibilidad para adaptarse a nuevos productos (fabricación flexible). Mejor comprensión del funcionamiento y desempeño de los equipos y máquinas que intervienen en el proceso. Conocimiento más detallado del proceso, mediante la recopilación de información y datos estadísticos del proceso. El aumento de la productividad de los procesos industriales es uno de los principales objetivos Requisitos Estos requisitos son los siguientes: Compatibilidad electromagnética Capacidad para operar en un ambiente con ruido electromagnético producido por motores. Expansibilidad y escalabilidad Característica del sistema que le permite crecer para atender las ampliaciones futuras de la planta. Manutención Tener disponible por parte del proveedor, un grupo de personal técnico capacitado dentro del país, que brinde el soporte técnico adecuado cuando se necesite de manera rápida y confiable. Sistema abierto Los sistemas deben cumplir los estándares y especificaciones internacionales. Esto garantiza la interconectibilidad y compatibilidad de los equipos a través de interfaces y protocolos. Componentes de un sistema automatizado Elementos de control Son los elementos de cálculo y control que gobiernan el proceso, se denominan autómata, y conforman la unidad de control. Maquinas Son los equipos mecánicos que realizan los procesos, de los productos o materia prima. Componentes de un sistema automatizado Actuadores Son los elementos que permiten realizar movimientos, según las ordenes de un controlador. Preactuador Se usan para comandar y activar los actuadores. Por ejemplo, contactores, switchs, variadores de velocidad, distribuidores neumáticos, etc. Componentes de un sistema automatizado Sensores Son los captadores y transmisores, encargados de captar las señales necesarias para conocer el estado del proceso, y luego enviarlas a la unidad de control. Interfaz hombre-maquina Permite la comunicación entre el operario y el proceso, puede ser una interfaz gráfica de computadora, pulsadores, teclados, visualizadores, etc.. Los sistemas automatizados se conforman de dos partes: parte de mando y parte operativa: 1 2 Parte de mando: Es la estación central de control o autómata. Es el elemento principal del sistema, encargado de la supervisión, manejo, corrección de errores, comunicación, etc. Parte operativa: Es la parte que actúa directamente sobre la máquina, son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice las acciones. Son los sensores y los actuadores, por ejemplo, los motores, cilindros, compresoras, bombas, relés, etc. 1 2 ¿Que se necesita para planear un sistema automatizado? Para diseñar un sistema automatizado es importante identificar y analizar la necesidad que se desea suplir, definir las ideas y de esta manera formular los objetivos y planes de proyecto. Diseño de un sistema automatizado Función global de un sistema automático Cuando se tenga claridad sobre la necesidad que se desea suplir, es recomendable diseñar la función global del proceso a automatizar, identificando las partes del proceso: la entrada, la variable a medir, la respuesta que se desea obtener y el sistema técnico a utilizar en el proceso. Proceso Estado Inicial ¿con qué fin? Variable a medir Estado final Tipos de control Tipos de control Tipos de señales Analógicas Señales continuas Se muestrean y digitalizan para ser tratadas Lógicas Señales de tipo binario, codificadas como 0 o 1, bit. Digitales Agrupación de señales binarias Byte 16 bit Tipos de control Señales de E/S: Etapas en la automatización Especificación Conocer la planta o proceso: Estudio y definición de necesidades Estudio y definición de variables a controlar Diseño Elección de sensores y accionamientos. Algoritmos y leyes de control Simulación Diseño e implementación de los equipos (hardware y software) Implantación Pruebas Explotación Aplicaciones de la automatización en los procesos industriales. La automatización se puede aplicar en muchas industrias entre las que mencionaremos solo algunas: Industria textil Industria electrónica Industria alimentaria Industria automotriz Industria agrícola Industria química Industria minera Invernaderos Bibliografía Dónde podemos encontrar más información Lidel del emprendimiento. (2014). ¿Qué es la automatización industrial. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=w3WRwL3iDhI Ordoñez, S. (2018). Sistemas de control, Recuperado de http://procesoindustrial.blogspot.com/2008/09/procesos2.html Scribd. (2018). Sensores y actuadores, Recuperado de http://www.scribd.com/doc/6909201/Sensores-y-Actuadores Actividad Búsqueda de aplicación de automatización en un proceso industrial en una empresa. Discutir dichas propuestas con su docente y compañeros. Utilizar ……. Tesis Artículos en revistas especializadas Libros
