La mecánica:
Es la rama de la física que describe el movimiento de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas. El conjunto de disciplinas que abarca la mecánica convencional es muy amplio y es posible agruparlas en cuatro bloques principales:
Mecánica clásicaMecánica cuánticaMecánica relativistaTeoría cuántica de campos
La mecánica es una ciencia física, ya que estudia fenómenos físicos. Sin embargo, mientras algunos la relacionan con las matemáticas, otros la relacionan con la ingeniería. Ambos puntos de vista se justifican parcialmente ya que, si bien la mecánica es la base para la mayoría de las ciencias de la ingeniería clásica, no tiene un carácter tan empírico como estas y, en cambio, por su rigor y razonamiento deductivo, se parece más a la matemática.
Eléctrica:
Consumo de energía eléctrica por país, en millones de kWh.Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos —cuando se los pone en contacto por medio de un conductor eléctrico— y obtener trabajo. La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica.
Su uso es una de las bases de la tecnología utilizada por el ser humano en la actualidad.La energia eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador esté aplicando en sus extremos.Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de electrones a través del cable conductor. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos de— que se desea utilizar, mediante las correspondientes transformaciones; por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a una enceradora, se convierte en energía mecánica, calórica y en algunos casos luminosa, gracias al motor eléctrico y a las distintas piezas mecánicas del aparato.
Electrónica: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 microscópico 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.
Historia:
Se considera que la electrónica comenzó con el diodo de vacío inventado por John Ambrose Fleming en 1904. El funcionamiento de este dispositivo está basado en el efecto Edison. Edison fue el primero que observó en 1883 la emisión termoiónica, al colocar una lámina dentro de una bombilla para evitar el ennegrecimiento que producía en la ampolla de vidrio el filamento de carbón. Cuando se polarizaba positivamente la lámina metálica respecto al filamento, se producía una pequeña corriente entre el filamento y la lámina. Este hecho se producía porque los electrones de los átomos del filamento, al recibir una gran cantidad de energía en forma de calor, escapaban de la atracción del núcleo (emisión termoiónica) y, atravesando el espacio vacío dentro de la bombilla, eran atraídos por la polaridad positiva de la lámina.
ELECTRONEUMATICA:Los elementos mas empleados son:
Por aire comprimido Clindros Válvulas neumaticas Electrovalvulas. La electroneumatica es un tipo de automatización donde la secuencia de control esta hecha por medio de dispositivos. 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 más 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
El otro gran paso lo dio Lee De Forest cuando inventó el triodo en 1906. Este dispositivo es básicamente como el diodo de vacío, pero se le añadió una rejilla de control situada entre el cátodo y la placa con el objeto de modificar la nube electrónica del cátodo, variando así la corriente de placa. Esto fue muy importante para que se fabricaran los primeros amplificadores de sonido, receptores de radio, televisores, etc.
ELECTROHIDRAULICA:
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 neumática para lograr la activación de los actuadores neumáticos.
La hidráulica es una rama de la física y la ingeniería que se relaciona con el estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos. Hidráulica, aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería, para construir dispositivos que funcionan con líquidos, por lo general agua o aceite. La hidráulica resuelve problemas como el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el diseño de presas de embalse, bombas y turbinas. Su fundamento es el principio de Pascal, que establece que la presión aplicada en un punto de un fluido se transmite con la misma intensidad a cada punto del mismo.
miércoles, 20 de agosto de 2008
TECNOLOGIAS DE AUTOMATIZACION POR LOGICA PROGRAMADA
Microcontrolador:
Microcontrolador Motorola 68HC11 y chips de soporte Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S, es decir, se trata de un computador completo en un solo circuito integrado.
Características:
Son diseñados para disminuir el coste 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.
PLC: 
COMPUTADOR INDUSTRIAL:
Los computadores industriales no son mas que automatismos programados. Se puede decir entonces que la aplicacion de los computadores industriales esta vinculados a la automatizacion y el control. Los diferentes requerimientos en cuanto a la potencia de cálculo,robustez en el comportamiento,fiabilidad,resistencia a condiciones de operacion en ambientes abrasivos ,corrosivos,etc...,ha motivado el desarrollo de diversos tipos de computadores industriales: automatas programables(PLC)microcontroladoresPC's industrialesprocesadores digitales de señales (DSP).
Robótica:
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.
La historia de la robótica:
La historia de la robótica ha estado unida a la construcción de "artefactos", que trataban de materializar el deseo humano de crear seres a su semejanza y que lo descargasen del trabajo. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (GAP) (que construyó el primer mando a distancia para su torpedo automóvil mediante telegrafía sin hilo, el ajedrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos ingenios) acuñó el término "automática" en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas a los humanos.
CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO CNC:
La abreviatura CNC está a favor de equipo de control numérico, y se refiere específicamente a un equipo "controlador" que lee el código G-instrucciones y unidades de una máquina herramienta, un dispositivo mecánico de energía suelen utilizar para fabricar componentes de la eliminación selectiva de materiales. CNC hace numéricamente dirigido interpolación de una herramienta de corte en los trabajos de dotación de una máquina. Los parámetros de funcionamiento de la CNC puede ser alterada a través de un programa de software de carga.
CNC ha estado precedida de Carolina del Norte (control numérico) las máquinas, que eran difíciles por cable y sus parámetros de funcionamiento no puede ser cambiado. Carolina del Norte se desarrolló a fines del 1940 y principios de 1950 por John T. Parsons, en colaboración con el Laboratorio del MIT Servomechanisms. Los primeros sistemas utilizados CNC NC estilo de hardware, y el ordenador se utilizó el instrumento para la indemnización y, a veces, los cálculos para la edición. Cintas perforadas continuaron siendo utilizados como un medio para la transferencia de G-códigos en el controlador durante muchas décadas después de 1950, hasta que finalmente fue sustituida por RS232 cables, disquetes, y ahora es comúnmente vinculados directamente en las redes de planta. Los archivos que contienen el G-códigos para ser interpretada por el controlador suelen ser guardado en el. NC extensión. La mayoría de las tiendas tienen su propio formato de ahorro que se ajuste a sus requisitos de certificación ISO.
CELDAS DE MANUFACTURA:
Una de las ventajas mas importantes de la industria quetrabaja con celdas de manufactura para la producción, sinduda alguna es la simulación. Sin embargo la simulacióncomputacional, aun no ha logrado resolver eficientementelos problemas que presenta una celda de manufactura real.El objetivo de este documento, es el de dar a conocer tanto aniveles de educación como de producción, las técnicas yherramientas utilizadas para crear un simulador de celdasflexibles de manufactura, consistiendo de diversos robots ymaquinas interactuando para construir productos.Esta simulación se enfoca también a la capacitación adistancia de personal, con el fin de lograr una optimaoperación del equipo de celda. Los objetivos de diseño paraeste simulador son:
a) simulación realista.
b) flexibilidad.
c) reconfigurabilidad.
d) multiplataforma.
e) visualizaciónen internet.
Para lograr estos objetivos, se propone usarprogramación basada en Java y VRML, que entrelazadoscon el visualizador del World Wide Web se presentará unasimulación de celdas compartida a través de internet.La celda de manufactura es un conjunto de componenteselectromecánicos, que trabajan de manera coordinada parael logro de un producto, y que además permiten lafabricación en serie de dicho producto.La simulación de una celda flexible de manufactura,comprende el modelado de elementos electromecánicos,que permite analizar los problemas de difícil solución en elcomportamiento de los componentes de la celda demanufactura, como los siguientes:
• flexibilidad: la celda se adapte a cambios en el ambiente, tales como la incorporación de algún nuevo robot.
• reconfigurabilidad: la celda manufacture diferentesproductos.
• tolerancia a fallas: la celda trabaje eficientemente, aun ycuando exista alguna falla.Estos problemas, a lo largo de muchos años han sidoanalizados por investigadores de varias partes del mundo,atacando el problema por las capas física y enlace de datos,mediante proyectos que ocupan equipos de hardware comopor ejemplo transputers, representando esto un costoconsiderable..En este documento se propone el diseño e implantación deun simulador de celdas de manufactura, con el objetivo deencontrar soluciones a los problemas anteriormente citados,sin tener que solventar algún gasto en el proyecto,acercándose lo mas posible a las características reales de lacelda, y de esta manera desarrollar una herramienta ymetodologías para obtener una evaluación técnica yeconómica de la celda de manufactura.
Redes industriales y sistemas SCADA:
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.La tecnología fieldbus (bus de campo) es un protocolo de comunicaciones digital de alta velocidad que esta creada para remplazar la clásica señal de 4-20 mA que aún se utiliza en muchos de los sistemas DCS (Sistema de Control Distribuido) y PLC (Controladores Lógicos Programables), instrumentos de medida y transmisión y válvulas de control. La arquitectura fieldbus conecta estos instrumentos con computadores que se usan en diferentes niveles de coordinación y dirección de la planta. Muchos de los protocolos patentados para dichas aplicaciones tiene una limitante y es que el fabricante no permite al usuario final la interoperabilidad de instrumentos, es decir, no es posible intercambiar los instrumentos de un fabricante por otro similar.
Es claro que estas tecnologías cerradas tienden a desaparecer ya que actualmente es necesaria la interoperabilidad de sistemas y aparatos y así tener la capacidad de manejar sistemas abiertos y estandarizados. Con el mejoramiento de los protocolos de comunicación es ahora posible reducir el tiempo necesitado para la transferencia de datos, asegurando la misma, garantizando el tiempo de sincronización y el tiempo real de respuesta determinística en algunas aplicacion.
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.
REDES INDUSTRIALES CON PLC
Muchos sistemas están conformados por equipos de diferentes fabricantes y funcionan en diferentes niveles de automatización; además, a menudo se encuentran distanciados entre sí; pero sin embargo, se desea que trabajen en forma coordinada para un resultado satisfactorio del proceso. El objetivo principal es la comunicación totalmente integrada en el sistema. Al usuario, esto le reporta la máxima flexibilidad ya que también puede integrar sin problemas productos de otros fabricantes a través de las interfaces software estandarizadas.En los últimos años, las aplicaciones industriales basadas en comunicación digital se han incrementado haciendo posible la conexión de sensores, actuadores y equipos de control en una planta de procesamiento.De esta manera, la comunicación entre la sala de control y los instrumentos de campo se han convertido en realidad. La Comunicación digital debe integrar la información provista por los elementos de campo en el sistema de control de procesos.
sistemas SCADA:
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 esteámbito), 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, tales como:Indicadores sin retroalimentación inherente (no afectan al proceso, sólo al operador):Estado actual del proceso. Valores instantáneos;Desviación o deriva del proceso. Evolución histórica y acumulada;Indicadores con retroalimentación inherente (afectan al proceso, después al operador):Generación de alarmas;HMI Human Machine Interface (Interfaces hombre-máquina);Toma de decisiones:Mediante operatoria humana;Automática (mediante la utilización de sistemas basados en el conocimiento o sistemas expertos).
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