¿Qué es la Automatización Industrial?

La automatización industrial es el uso de tecnologías para el control y monitoreo de procesos industriales, aparatos, dispositivos o máquinas, que por regla general son funciones repetitivas haciendo que funcionen automáticamente reduciendo al máximo la intervención humana.

La competitividad altamente creciente en la industria de hoy en día exige productos de alta calidad y más consistentes con un precio competitivo. Para abordar este desafío, muchas industrias ponen el foco en el diseño de nuevos productos y técnicas de fabricación integradas, en paralelo con el uso de dispositivos automatizados.

Uno de los movimientos notables e influyentes para obtener las soluciones al desafío mencionado es la automatización industrial, la cual permite incrementar la calidad del producto, la fiabilidad y la velocidad de producción, reduciendo al mismo tiempo los costos de diseño y fabricación mediante la adopción de tecnologías y servicios nuevos, innovadores e integrados.

DEFINICIÓN

La automatización (o automación) industrial es la utilización de sistemas de control, tales como computadoras o robots, y de tecnologías de la información, para el manejo de procesos y maquinarias en una industria, con el objetivo de reemplazar al ser humano. Es el paso siguiente a la mecanización, en el ámbito de la industrialización.

En otras palabras, es el reemplazo con computadoras y máquinas a la toma de decisiones del ser humano en un proceso de mecanización.

Puede definirse también como la utilización de tecnologías y sistemas de control automático que resultan en la operación y control de procesos industriales en forma automática, sin intervención humana significativa, logrando un rendimiento superior al control manual. Estos dispositivos de automación incluyen PLCs (Controladores Lógicos Programables), PCs, PACs (Controladores de Automatización Programables), etc. y las tecnologías incluyen varios sistemas de comunicación industrial.

VENTAJAS Y BENEFICIOS

  • COSTO ÓPTIMO DE OPERACIÓN

La integración de diversos procesos en la industria con maquinarias automatizadas, minimiza los tiempos de ciclo y esfuerzo, y por lo tanto la necesidad de trabajo humano se reduce. Esto resulta en una menor inversión en personal y empleados.

  • ALTA PRODUCTIVIDAD

La automatización de fábricas y procesos industriales mejoran las tasas de producción a través de un mejor control de la misma. Ayuda a lograr la producción en masa, reduciendo drásticamente el tiempo de montaje por producto con una mayor calidad. Por otro lado, permite a las industrias operar las 24 horas del día.

  • PRODUCTOS DE ALTA CALIDAD

Dado que la automatización reduce la participación humana, la posibilidad de errores humanos también se elimina. Permite mantener un nivel de calidad y homogeneidad de productos, mediante el control y monitoreo adaptativos de los procesos industriales en todas las etapas, desde el inicio hasta el producto final.

  • MAYOR SEGURIDAD PARA EL PERSONAL

Aumenta el nivel de seguridad al personal, sustituyéndolos por robots industriales y dispositivos automáticos en condiciones de trabajo peligrosas.

  • ALTA FLEXIBILIDAD

El agregado de una nueva tarea en la línea de montaje implica el entrenamiento necesario a todos los operadores manuales involucrados. En cambio, los robots y máquinas pueden ser programados para realizar todo tipo de tareas, lo que permite una mayor flexibilidad en el proceso productivo.

  • INFORMACIÓN PRECISA

La adquisición de datos automática permite recolectar información clave de la producción, incrementando la precisión de los datos y minimizando los costos de adquisición. Esto contribuye a una mejor toma de decisiones a la hora de mejorar los procesos industriales.

  • REDUCCIÓN DE CONTROLES DE RUTINA

La automatización reduce completamente la necesidad de comprobar manualmente parámetros del proceso. Aprovechando las tecnologías de automación, los procesos industriales ajustan automáticamente las variables del proceso a los valores fijados o deseados usando técnicas de control en bucle cerrado.

JERARQUÍA DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN

Los sistemas de automación industrial pueden muy complejos por naturaleza, teniendo un gran número de dispositivos trabajando en sincronización con las tecnologías de automatización. La disposición jerárquica del sistema de automatización consta de diferentes niveles.

  • NIVEL DE CAMPO

Es el nivel más bajo. Incluye los dispositivos de campo como sensores y actuadores. La principal tarea de estos dispositivos de campo es transferir los datos de procesos y máquinas al siguiente nivel superior para monitoreo y análisis. Y también incluye el control de parámetros de proceso a través de actuadores. Como ejemplo, podríamos describir este nivel como los ojos y los brazos de un proceso particular.

Los sensores convierten los parámetros de tiempo real (como temperatura, presión, caudal, nivel, etc.) en señales eléctricas. Estos datos se transfieren luego al controlador para monitorizar y analizar los parámetros de tiempo real. Entre los sensores se incluyen termocuplas, sensores de proximidad, RTDs, caudalímetros, etc.

Por otro lado, los actuadores convierten las señales eléctricas (de los controladores) en medios mecánicos para controlar los procesos. Las válvulas de control de flujo, válvulas de solenoide, actuadores neumáticos, relés, motores de corriente continua y servomotores son ejemplos de actuadores.

  • NIVEL DE CONTROL

Este nivel se compone de varios dispositivos de automatización como máquinas CNC, PLCs, etc., que adquieren los parámetros de proceso de varios sensores. Los controladores automáticos accionan los actuadores basándose en las señales procesadas provenientes de los sensores ​​y en la técnica de programación o control.

Los controladores lógicos programables (PLC, Programmable Logic Controller) son los controladores industriales más ampliamente utilizados que son capaces de proporcionar funciones de control automático basadas en la entrada de sensores. Constan de varios módulos como CPU, entradas / salidas analógicas, entradas / salidas digitales y módulos de comunicación. Permite al operador programar una función o estrategia de control para realizar ciertas operaciones automáticas durante el proceso.

  • NIVEL DE SUPERVISIÓN Y CONTROL DE PRODUCCIÓN

En este nivel, dispositivos automáticos y sistemas de monitoreo, tales como las Interfases Hombre Máquina (HMI) proveen las funciones de control e intervención. Entre estas funciones se incluyen la supervisión de diversos parámetros, establecimiento de objetivos de producción, archivado histórico, puesta en marcha y parada de la máquina, etc.

Por lo general, los dispositivos más utilizados en este nivel son los Sistemas de Control de Distribución (DCS, Distribution Control System) y HMIs de Control de Supervisión y Adquisición de Datos (SCADA, Supervisory Control and Data Acquisition).

  • NIVEL DE INFORMACIÓN O EMPRESARIAL

Este es el nivel superior de la automación industrial que gestiona todo el sistema de automatización. Las tareas de este nivel incluyen la planificación de la producción, análisis de clientes y mercados, compras y ventas, etc. Por lo tanto, se ocupa más de las actividades comerciales y menos de los aspectos técnicos.

  • REDES DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL

Por otro lado, otro componente prominente en los sistemas de automatización industrial son las redes de comunicación industrial, que transfieren la información de un nivel al otro. Estas redes están presentes en todos los niveles del sistema de automatización para proporcionar un flujo continuo de información. No obstante, las redes de comunicación pueden ser diferentes de un nivel a otro. Algunas de estas redes incluyen RS485, CAN, DeviceNet, Foundation Field bus, Profibus, etc.

De la jerarquía anterior podemos concluir que hay flujo de información continua de nivel alto a nivel bajo y viceversa. Si asumimos esta forma gráfica, es como una pirámide en la que la información se agrupa a medida que subimos y obtenemos información detallada sobre el proceso a medida que bajamos.

TIPOS DE SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS INDUSTRIALES

  • AUTOMATIZACIÓN FIJA

Este tipo de automatización se emplea para realizar operaciones fijas y repetitivas con el fin de alcanzar altas tasas de producción. Utiliza equipos de propósito especial o dedicados para automatizar las operaciones de ensamblaje o procesamiento de secuencia fija. Una vez definido, es relativamente difícil cambiar o variar el diseño del producto. Por lo tanto, es inflexible en proporcionar variedad de productos, pero aumenta la eficiencia con mayor tasa de producción y reduce el costo unitario.

A modo de ejemplo, suelen utilizarse sistemas de automatización fija en procesos de destilado, talleres de pintura, transportadores, etc.

  • AUTOMATIZACIÓN PROGRAMABLE

En esta automatización, se puede cambiar una clase específica de cambios de producto y también de operaciones de ensamblaje o procesamiento, mediante la modificación del programa de control en el equipo automatizado.

Esta automatización es la más adecuada para el proceso de producción por lotes, donde el volumen del producto es medio a alto. Pero en esto, es difícil cambiar y reconfigurar el sistema para un nuevo producto o secuencia de operaciones. Por lo tanto, se requiere un tiempo de configuración extenso para variar la secuencia de operaciones o adoptar un nuevo producto.

Ejemplos de este tipo de automatización son: máquinas y herramientas de control numérico, fábricas de papel, laminadores de acero, robots industriales, etc.

  • AUTOMATIZACIÓN FLEXIBLE

Este sistema de automatización proporciona el equipo de control automático que ofrece una gran flexibilidad para realizar cambios en el diseño del producto. Estos cambios pueden realizarse rápidamente a través de los comandos dados en forma de códigos por los operadores humanos.

Este tipo de automatización permite a los fabricantes producir múltiples productos a través de un proceso combinado en lugar de separados.

Algunos de los ejemplos de este sistema de automatización son: vehículos guiados automáticamente, automóviles, y máquinas CNC (Control Numérico Computarizado) multifunción.

¿Es necesario automatizar los procesos industriales?

Los mercados industriales de hoy en día son extremadamente competitivos en todos los sentidos, como dejamos ver desde el inicio, una ventaja minúscula puede llegar a representar quedarse o no un año más.

La automatización de las industrias se relaciona directamente con la efectividad de cualquier marca, ya que es casi imposible competir con alguien que puede hacer lo mismo que tú y a quien, además, le cuesta menos trabajo y recursos.

Mediante la reducción de costes asociados a la implementación de estos sistemas, es posible ofrecer más productos, de mejor calidad y a mejores precios.

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