martes, 13 de mayo de 2008
MECANICA
La tecnología mecánica es la aplicación práctica de la mecánica física; por tanto, se ocupa del estudio de las fuerzas y movimientos de los sistemas mecánicos.
Sin embargo, el término tiene otros significados, compatibles con el anterior. Mecánica: son los trabajos u operaciones con piezas de metal, así se denomina como mecánica a cualquier actividad en la manipulación o trasformaciones de piezas de metal, la metalurgia no es mecánica dado que trasforma un mineral, con componentes metálicos pero de características no metálicas, desde el punto de vista físico, en metal propiamente dicho.
El término mecánica puede entenderse como:
-Parte de la física que estudia las fuerzas.
-Trabajos y operaciones con material metálico.
-Trabajos repetitivos según un proceso previamente establecido.
Lo que da lugar a la mecánica industrial que estamos tratando, la tecnología mecánica puede adoptar cualquiera de los anteriores significados o una combinación de ellos.
La mecánica clásica, sea cual sea el objeto de su estudio, presenta una división clara en función de que los sistemas sobre los que actúan las fuerzas se muevan (dinámica), o no (estática). Los sistemas mecánicos móviles reciben la denominación genérica de mecanismos o máquinas, mientras que los que permanecen estáticos se denominan estructuras, construcciones o edificios.Así pues, se pueden considerar objeto de la tecnología mecánica, los siguientes:
*Procesos de fabricación
*Reparación y mantenimiento
::::Herramientas :::::
*Máquinas simples :
Cuña, Palanca, Plano inclinado, PoleaRueda, Tornillo, Mecanismos.
*Elementos de máquinas :
Unión, Transmisión, Regulación, Seguridad, Tribología, Vibraciones, Equilibrado.
*Máquinas :
Motrices: térmicas, hidráulicas, eléctricas, Compresor (máquina), Bomba (hidráulica)., Control numérico por computadora, Robots, Vehículos, Manutención.
*Construcción :
Maquinaria de construcción, Cimentaciones, Estructuras, Infraestructuras.
*Metrología :
Instrumento de medición
Sin embargo, el término tiene otros significados, compatibles con el anterior. Mecánica: son los trabajos u operaciones con piezas de metal, así se denomina como mecánica a cualquier actividad en la manipulación o trasformaciones de piezas de metal, la metalurgia no es mecánica dado que trasforma un mineral, con componentes metálicos pero de características no metálicas, desde el punto de vista físico, en metal propiamente dicho.
El término mecánica puede entenderse como:
-Parte de la física que estudia las fuerzas.
-Trabajos y operaciones con material metálico.
-Trabajos repetitivos según un proceso previamente establecido.
Lo que da lugar a la mecánica industrial que estamos tratando, la tecnología mecánica puede adoptar cualquiera de los anteriores significados o una combinación de ellos.
La mecánica clásica, sea cual sea el objeto de su estudio, presenta una división clara en función de que los sistemas sobre los que actúan las fuerzas se muevan (dinámica), o no (estática). Los sistemas mecánicos móviles reciben la denominación genérica de mecanismos o máquinas, mientras que los que permanecen estáticos se denominan estructuras, construcciones o edificios.Así pues, se pueden considerar objeto de la tecnología mecánica, los siguientes:
*Procesos de fabricación
*Reparación y mantenimiento
::::Herramientas :::::
*Máquinas simples :
Cuña, Palanca, Plano inclinado, PoleaRueda, Tornillo, Mecanismos.
*Elementos de máquinas :
Unión, Transmisión, Regulación, Seguridad, Tribología, Vibraciones, Equilibrado.
*Máquinas :
Motrices: térmicas, hidráulicas, eléctricas, Compresor (máquina), Bomba (hidráulica)., Control numérico por computadora, Robots, Vehículos, Manutención.
*Construcción :
Maquinaria de construcción, Cimentaciones, Estructuras, Infraestructuras.
*Metrología :
Instrumento de medición
ELECTRONICA
La electrónica, es la rama de la física y fundamentalmente una especialización de la ingeniería que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópicos de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.Utilizando una gran variedad de dispositivos desde las válvulas termoiónicas hasta los semiconductores.
El diseño y la construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos, forma parte de los campos de la Ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología, se suele considerar una rama de la Física y química relativamente.
- ELECTRICA :
- ELECTRICA :
La electricidad (del griego elektron, cuyo significado es ámbar) es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros. Se puede observar de forma natural en los rayos, que son descargas eléctricas producidas por el rozamiento de las partículas de agua en la atmósfera (electricidad estática) y es parte esencial del funcionamiento del sistema nervioso. Es la base del funcionamiento de muchas máquinas, desde pequeños electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los trenes de alta velocidad, y asimismo de todos los dispositivos electrónicos.[5] Además es esencial para la producción de sustancias químicas como el aluminio y el cloro.
También se denomina electricidad a la rama de la física que estudia las leyes que rigen el fenómeno y a la rama de la tecnología que lo usa en aplicaciones prácticas. Desde que, en 1831, Faraday descubriera la forma de producir corrientes eléctricas por inducción —fenómeno que permite transformar energía mecánica en energía eléctrica— se ha convertido en una de las formas de energía más importantes para el desarrollo tecnológico debido a su facilidad de generación y distribución y a su gran número de aplicaciones.
ELECTRONEUMATICA
Es la aplicación en donde combinamos dos importantes ramos de la automatización como son la neumática (Manejo de aire comprimido) y electricidad y/o la electrónica.
Sus ventajas: Mediana fuerza (porque se pueden lograr fuerzas mucho mas altas con la hidráulica). Altas velocidades de operación. Menos riesgos de contaminación por fluidos (especialmente si se utiliza en la industria de alimentos o farmacéutica). Menores costos que la hidráulica o la electricidad neta.
Desventajas: alto nivel sonoro. No se pueden manejar grandes fuerzas. El uso del aire comprimido, si no es utilizado correctamente, puede generar ciertos riesgos para el ser humano. Altos costos de producción del aire comprimido.
En electroneumática, la energía eléctrica substituye a la energía neumática como el elemento natural para la generación y transmisión de las señales de control que se ubican en los sistemas de mando.Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego están constituidos básicamente para la manipulación y acondicionamiento de las señales de voltaje y corriente que deberán de ser transmitidas a dispositivos de conversión de energía eléctrica a energía neumáticapara lograr la activación de los actuadores neumáticos.
Dispositivos eléctricos:
El conjunto de elementos que debemos de introducir paralograr el accionamiento de los actuadores neumáticos sonbásicamente:
* Elementos de retención
* Interruptores mecánicos de final de carrera.
* Relevadores.
* Válvulas electroneumáticas
- ELECTROHIDRAULICA :
Sus ventajas: Mediana fuerza (porque se pueden lograr fuerzas mucho mas altas con la hidráulica). Altas velocidades de operación. Menos riesgos de contaminación por fluidos (especialmente si se utiliza en la industria de alimentos o farmacéutica). Menores costos que la hidráulica o la electricidad neta.
Desventajas: alto nivel sonoro. No se pueden manejar grandes fuerzas. El uso del aire comprimido, si no es utilizado correctamente, puede generar ciertos riesgos para el ser humano. Altos costos de producción del aire comprimido.
En electroneumática, la energía eléctrica substituye a la energía neumática como el elemento natural para la generación y transmisión de las señales de control que se ubican en los sistemas de mando.Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego están constituidos básicamente para la manipulación y acondicionamiento de las señales de voltaje y corriente que deberán de ser transmitidas a dispositivos de conversión de energía eléctrica a energía neumáticapara lograr la activación de los actuadores neumáticos.
Dispositivos eléctricos:
El conjunto de elementos que debemos de introducir paralograr el accionamiento de los actuadores neumáticos sonbásicamente:
* Elementos de retención
* Interruptores mecánicos de final de carrera.
* Relevadores.
* Válvulas electroneumáticas
- ELECTROHIDRAULICA :
En la actualidad, en las medianas y grandes empresas de producción,se tienen implementados procesos que poseen la necesidad de emplear elevadas cantidades de energía. El empleo de la energía hidráulica se hace presente en este momento. Máquinas de producción y montaje;equipos de elevación; prensas; máquinas de moldeo; grúas, entre otros, son áreas en donde se requieren grandes esfuerzos y presiones que tanto la energía neumática como eléctrica no son apropiadas ya sea por razones económicas o por las magnitudes delos esfuerzos requeridos.
MICROCONTROLADOR
Son diseñados para disminuir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la CPU, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora, utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bit) por que sustituirá a un autómata finito. En cambio un reproductor de música y/o vídeo digital (mp3 o mp4) requerirá de un procesador de 32 bit o de 64 bit y de uno o mas Códec de señal digital (audio y/o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bit, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil.
Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y el restante corresponde a DSPs más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (vd. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores. Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo eléctrico como automóviles, lavadoras, hornos microondas, teléfonos, etc...
Un microcontrolador difiere de una CPU normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de chips externos de apoyo. La idea es que el chip se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los modulos de entrada/salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información.
Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de
Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.
CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE (PLC)
Los CLP o PLC (Programmable Logic Controller en sus siglas en inglés) son dispositivos electrónicos muy usados en Automatización Industrial.
Su historia se remonta a finales de la década de 1960 cuando la industria buscó en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para reemplazar los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de lógica combinacional.
Hoy en día, los PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales como controladores proporcional integral derivativo (PID).
Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de control distribuido.Existen varios lenguajes de programación, tradicionalmente los más utilizados son el diagrama de escalera (Lenguaje Ladder), preferido por los electricistas, lista de instrucciones y programación por estados, aunque se han incorporado lenguajes más intuitivos que permiten implementar algoritmos complejos mediante simples diagramas de flujo más fáciles de interpretar y mantener. Un lenguaje más reciente, preferido por los informaticos y electronicos, es el FBD (en inglés Function Block Diagram)que emplea compuertas lógicas y bloques con distintas funciones conectados entre si.
En la programación se pueden incluir diferentes tipos de operandos, desde los más simples como lógica booleana, contadores, temporizadores, contactos, bobinas y operadores matemáticos, hasta operaciones más complejas como manejo de tablas (recetas), apuntadores, algoritmos PID y funciones de comunicación mutiprotocolos que le permitirían interconectarse con otros dispositivos.
COMPUTADOR INDUSTRIAL
Un pc industrial es una computadora diseñada para trabajar en ambientes como por ejemplo industrias donde las condiciones del lugar son extramadamente fuertes como temperaturas a alto o bajo grado , estan hechas para que puedan soportar el polvo y los cambios fuertes de temperatura sin que se vaya a ver afectado su funcionamiento y su sistema operativo es diseñado unicamente para trabajos correspondientes a la industria.
PC industrial creado para un funcionamiento continuo en los entornos industriales más exigentesEl PC industrial DyaloX se ha diseñado para ofrecer un rendimiento excepcional funcionando continuamente a lo largo de su vida útil.
CPU Intel Celeron a 1,3 GHz de tipo industrialAlmacenamiento de disco en estado sólido de 1 GBRefrigeración por disipador de calor sin ventilador para ofrecer mayor fiabilidad
ROBOTICA
La robótica es una rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas repetitivas, tareas en las que se necesita una alta precisión, tareas peligrosas para el ser humano o tareas irrealizables sin intervención de una máquina. Las ciencias y tecnologías de las que deriva podrían ser: el álgebra, los autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica, la electrónica y la informática.
CONTROL NUMERICO POR COMPUTADORA (CNC)
Se considera de Control Numérico por Computador, también llamado CNC (en inglés Computer Numerical Control) (también Control Numérico Continuo Continuos Numerical Control) a todo dispositivo capaz de dirigir el posicionamiento de un órgano mecánico móvil mediante órdenes elaboradas de forma totalmente automática a partir de informaciones numéricas en tiempo real. Para maquinar una pieza se usa un sistema de coordenadas que especificarán el movimiento de la herramienta de corte.Entre las operaciones de maquinado que se pueden realizar en una máquina CNC se encuentran las de torneado y de fresado. Sobre la base de esta combinación es posible generar la mayoría (si no son todas) las piezas de industria.Este es, sin duda, uno de los sistemas que ha revolucionado la fabricación de todo tipo de objetos, tanto en la industria metalúrgica como en muchos otros ámbitos productivos.
Aplicaciones:
Aparte de aplicarse en las [máquinas-herramienta] para modelar metales, el CNC se usa en la fabricación de muchos otros productos de ebanistería, carpintería, etc. La aplicación de sistemas de CNC en las máquinas-herramienta han hecho aumentar enormemente la producción, al tiempo que ha hecho posible efectuar operaciones de conformado que era difícil de hacer con máquinas convencionales, por ejemplo la realización de superficies esféricas manteniendo un elevado grado de precisión dimensional. Finalmente, el uso de CNC incide favorablemente en los costos de producción al propiciar la baja de costes de fabricación de muchas máquinas, manteniendo o mejorando su calidad.
CELDAS DE MANUFACTURA
Para reducir los tiempos de proceso y uso de recursos, se trata de realizar las operaciones justo a tiempo (Just in Time), para lo cual es necesario cambiar la disposición tradicional de maquinas similares agrupadas en departamentos de proceso (troquelado, fresado, torneado, etc.) a celdas de manufactura de forma en “U” integrando las maquinas, personal con múltiples habilidades, herramentales, refacciones, materiales, componentes y facilidades necesarias para fabricar una familia de productos por celda a través de la tecnología de grupo.
La celda en “U” permite que cada operador pueda comunicarse con los demás en caso de problemas o que puedan ayudarse y cooperar en caso de atrasos, ya no se responsabiliza a cada operador por una sola operación, sino mas bien se responsabiliza a todo el grupo de operadores por la celda para la cual deben tener la habilidad de una diversidad de operaciones. Tanto los herramentales como las refacciones deben tenerse a la mano para hacer cambios rápidos de modelo sin necesidad de buscarlas en toda la planta.
De acuerdo con los pedidos de los clientes se debe balancear el trabajo de la celdas de manufactura para que tengan una carga constante o producción lineal (a través del tiempo “Tak” periodo con el que cuenta cada operación de la celda “U” para realizar su actividad) de todas formas están diseñados para responder de forma flexible a la demanda.
REDES INDUSTRIALES
Las redes de comunicaciones industriales deben su origen a la fundación FieldBus (Redes de campo). La fundación FieldBus, desarrollo un nuevo protocolo de comunicación, para la medición y control de procesos donde todos los instrumentos puedan comunicarse en una misma plataforma.
Las comunicaciones entre los instrumentos de proceso y el sistema de control se basan principalmente en señales analógicas (neumáticas de 3 a 15 psi en las válvulas de control y electrónicas de 4 a 20 mA cc). Pero ya existen instrumentos digitales capaces de manejar gran cantidad de datos y guardarlos históricamente; su precisión es diez veces mayor que la de la señal típica de 4-20 mA cc. En vez de transmitir cada variable por un par de hilos, transmiten secuencialmente las variables por medio de un cable de comunicaciones llamado bus.
Ventajas de un bus de campo:
- El intercambio puede llevar a cabo por medio de un mecanismo estándar.
- Flexibilidad de extensión.
- Conexión de módulos diferentes en una misma línea.
- Posibilidad de conexión de dispositivos de diferentes procedencias.
- Distancias operativas superiores al cableado tradicional.
- Reducción masiva de cables y costo asociado.
- Simplificación de la puesta en servicio.
Desventajas de un bus de campo:
- Necesidad de conocimientos superiores.
- Inversión de instrumentación y accesorios de diagnóstico.
- Costos globales inicialmente superiores.
CLASIFICACION DE LAS REDES INDUSTRIALES: Si se clasifican las redes industriales en diferentes categorías basándose en la funcionalidad, se hará en:
Buses Actuadores y Sensores :Inicialmente es usado un sensor y un bus actuador en conexión simple, dispositivos discretos con inteligencia limitada, como un foto sensor, un switch limitador o una válvula solenoide, controladores y consolas terminales.
Buses de Campo y Dispositivos:Estas redes se distinguen por la forma como manejan el tamaño del mensaje y el tiempo de respuesta. En general estas redes conectan dispositivos inteligentes en una sola red distribuida.(Delta V de Emmerson)Estas redes ofrecen altos niveles de diagnóstico y capacidad de configuración, generalmente al nivel del poder de procesamiento de los dispositivos más inteligentes. Son las redes más sofisticadas que trabajan con control distribuido real entre dispositivos inteligentes, tal es el caso de FIELDBUS FOUNDATION.
BENEFICIOS DE UNA RED INDUSTRIAL:
- Reducción de cableado (físicamente)
- Dispositivos inteligentes (funcionalidad y ejecución)
- Control distribuido (Flexibilidad)
- Simplificación de cableado de las nuevas instalaciones
- Reducción de costo en cableado y cajas de conexión
- Aplicable a todo tipo de sistema de manufactura
- Incremento de la confiabilidad de los sistemas de producción
- Optimización de los procesos existentes.
Las comunicaciones entre los instrumentos de proceso y el sistema de control se basan principalmente en señales analógicas (neumáticas de 3 a 15 psi en las válvulas de control y electrónicas de 4 a 20 mA cc). Pero ya existen instrumentos digitales capaces de manejar gran cantidad de datos y guardarlos históricamente; su precisión es diez veces mayor que la de la señal típica de 4-20 mA cc. En vez de transmitir cada variable por un par de hilos, transmiten secuencialmente las variables por medio de un cable de comunicaciones llamado bus.
Ventajas de un bus de campo:
- El intercambio puede llevar a cabo por medio de un mecanismo estándar.
- Flexibilidad de extensión.
- Conexión de módulos diferentes en una misma línea.
- Posibilidad de conexión de dispositivos de diferentes procedencias.
- Distancias operativas superiores al cableado tradicional.
- Reducción masiva de cables y costo asociado.
- Simplificación de la puesta en servicio.
Desventajas de un bus de campo:
- Necesidad de conocimientos superiores.
- Inversión de instrumentación y accesorios de diagnóstico.
- Costos globales inicialmente superiores.
CLASIFICACION DE LAS REDES INDUSTRIALES: Si se clasifican las redes industriales en diferentes categorías basándose en la funcionalidad, se hará en:
Buses Actuadores y Sensores :Inicialmente es usado un sensor y un bus actuador en conexión simple, dispositivos discretos con inteligencia limitada, como un foto sensor, un switch limitador o una válvula solenoide, controladores y consolas terminales.
Buses de Campo y Dispositivos:Estas redes se distinguen por la forma como manejan el tamaño del mensaje y el tiempo de respuesta. En general estas redes conectan dispositivos inteligentes en una sola red distribuida.(Delta V de Emmerson)Estas redes ofrecen altos niveles de diagnóstico y capacidad de configuración, generalmente al nivel del poder de procesamiento de los dispositivos más inteligentes. Son las redes más sofisticadas que trabajan con control distribuido real entre dispositivos inteligentes, tal es el caso de FIELDBUS FOUNDATION.
BENEFICIOS DE UNA RED INDUSTRIAL:
- Reducción de cableado (físicamente)
- Dispositivos inteligentes (funcionalidad y ejecución)
- Control distribuido (Flexibilidad)
- Simplificación de cableado de las nuevas instalaciones
- Reducción de costo en cableado y cajas de conexión
- Aplicable a todo tipo de sistema de manufactura
- Incremento de la confiabilidad de los sistemas de producción
- Optimización de los procesos existentes.
SISTEMAS SCADA (Control supervisor y adquisición de datos)
Comprende todas aquellas soluciones de aplicación para referirse a la captura de información de un proceso o planta industrial (aunque no es absolutamente necesario que pertenezca a este ámbito), para que, con esta información, sea posible realizar una serie de análisis o estudios con los que se pueden obtener valiosos indicadores que permitan una retroalimentación sobre un operador o sobre el propio proceso.
Un sistema SCADA incluye un hardware de señal de entrada y salida, controladores, interfaz hombre-máquina, redes, comunicaciones, base de datos y software.
El termino SCADA usualmente se refiere a un sistema central que monitorea y controla un sitio completo o un sistema que se extiende sobre una gran distancia (kilómetros / millas). La mayor parte del control del sitio es en realidad realizada automáticamente por una Unidad Terminal Remota (UTR) o por un Controlador Lógico Programable (PLC).
Las funciones de control del servidor están casi siempre restringidas a reajustes básicos del sitio o capacidades de nivel de supervisión. Por ejemplo un PLC puede controlar el flujo de agua fría a través de un proceso, pero un sistema SCADA puede permitirle a un operador cambiar el punto de consigna (set point) de control para el flujo, y permitirá grabar y mostrar cualquier condición de alarma como la pérdida de un flujo o una alta temperatura. La realimentación del lazo de control es cerrada a través del RTU o el PLC; el sistema SCADA monitorea el desempeño general de dicho lazo.
lunes, 12 de mayo de 2008
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