La automatización industrial, sobretodo ahora con la revolución de la Industria 4.0, es muy importante para aumentar la productividad de una empresa y la calidad de sus productos y servicios.
En la Industria 4.0, con sus conceptos de robótica colaborativa y automatización, se habla mucho de los sensores. En los procesos industriales, se suelen controlar de manera automática con los Lazos de Control, los cuales suelen tener los siguientes elementos:
Es decir, en todo proceso industrial, ha variables que se necesitan controlar para mantener la productividad, seguridad y calidad del producto como, por ejemplo: niveles de fluido, caudales en tuberías, temperaturas, etc. Así, según el diagrama anterior, la manera de controlar de manera automática es la siguiente:
1. Un Sensor, mide la variable, como la temperatura y envía señal al Controlador.
2. El Controlador, analiza la señal y la compara con el valor deseado, según su programación.
3. El Controlador, envía señal al Instrumento, por ejemplo la válvula que controla caudal del combustile para regular temperatura, para que ejecute acción necesaria hasta regular el proceso.
La mayoría son lazos de control simples y en cascada.
En ingeniería química, enfocada en procesos industriales, se dan 2 materias relacionadas a la automatización, en las cuales se tocan varios conceptos eléctricos y de sistemas:
Control de Procesos e instrumentación.
Así, para entender mejor los componentes de un lazo de control automático de procesos, procedo a explicar un poco cada uno.
El Sensor o Trasmisor, que puede ser neumático o electrónico, puede medir diversas variables como:
-temperatura
-presión
-nivel
-caudal
- y hasta alguna irregularidad
El sensor suele medir por ultrasonido e infrarojo.
El controlador o PLC (Controlador Lógico Programable) puede ser físico o virtual (como un programa). Sobre éste, el operador podría ajustar la variable manipulada o el set point (punto de referencia).
Imagen: Controlador marca: Equiscale Technologies
El controlador se compone de:
-CPU (procesador y memoria) ejecuta el programa escrito por el usuario.
-Interfaz de entrada: que acepta señal del sensor.
-Interfaz de salida: que envía señal al actuador del instrumento.
Las marcas más recomendadas de PLC, según diversas fuentes, son Omron y Allen Bradley.
En un controlador, se compara el valor deseado con el valor que se registra, cuya diferencia se conoce como error. El controlador, permite ajustar la salida deseada en caso de perturbación.
El tipo de control más utilizado es el PID (Proporcional Integral Derivativo), que calcula el error y la desviación entre el valor medido y el valor deseado.
El modo Integral y Proporcional, actúa cuando ha un error estacionario o contante, debido a una perturbación exterior; si el error varía, entonces se utiliza un controlador Derivativo.
Cuando el Sensor ha detectado la variable a controlar y el Controlador ha analizado y enviado una señal correctiva, es el actuador del Instrumento el que recibe la orden para ajustar el proceso y obtener la salida deseada. El Instrumento, elemento final en el lazo de control, suele ser una válvula, la cual se compone de cuerpo y actuador.
El cuerpo, es la parte que está en contacto directo con el proceso, por lo que se suelen emplear materiales mu resistentes para soportar condiciones extremas como altas temperaturas, altos grados de acidez, etc.; para esto, se suelen utilizar resinas para cubrir el acero. En cuanto al actuador, es lo que dirige la acción en el instrumento.
Ejemplo:
-Variable controlada: caudal o flujo en una tubería
-Variable manipulada: apertura del cuerpo de la válvula.
Todo lo descrito anteriormente, corresponde al control de los procesos. Sin embargo, continuando con el término de automatización, otra forma de aplicar la misma es con la inteligencia artificial, como los chatbots y la robótica colaborativa.
En la Industria 4.0, con sus conceptos de robótica colaborativa y automatización, se habla mucho de los sensores. En los procesos industriales, se suelen controlar de manera automática con los Lazos de Control, los cuales suelen tener los siguientes elementos:
1. Un Sensor, mide la variable, como la temperatura y envía señal al Controlador.
2. El Controlador, analiza la señal y la compara con el valor deseado, según su programación.
3. El Controlador, envía señal al Instrumento, por ejemplo la válvula que controla caudal del combustile para regular temperatura, para que ejecute acción necesaria hasta regular el proceso.
La mayoría son lazos de control simples y en cascada.
En ingeniería química, enfocada en procesos industriales, se dan 2 materias relacionadas a la automatización, en las cuales se tocan varios conceptos eléctricos y de sistemas:
Control de Procesos e instrumentación.
Así, para entender mejor los componentes de un lazo de control automático de procesos, procedo a explicar un poco cada uno.
El Sensor o Trasmisor, que puede ser neumático o electrónico, puede medir diversas variables como:
-temperatura
-presión
-nivel
-caudal
- y hasta alguna irregularidad
Sensor de Temperatura de pce-instruments.com
El sensor suele medir por ultrasonido e infrarojo.
El controlador o PLC (Controlador Lógico Programable) puede ser físico o virtual (como un programa). Sobre éste, el operador podría ajustar la variable manipulada o el set point (punto de referencia).Imagen: Controlador marca: Equiscale Technologies
-CPU (procesador y memoria) ejecuta el programa escrito por el usuario.
-Interfaz de entrada: que acepta señal del sensor.
-Interfaz de salida: que envía señal al actuador del instrumento.
Las marcas más recomendadas de PLC, según diversas fuentes, son Omron y Allen Bradley.
En un controlador, se compara el valor deseado con el valor que se registra, cuya diferencia se conoce como error. El controlador, permite ajustar la salida deseada en caso de perturbación.
El tipo de control más utilizado es el PID (Proporcional Integral Derivativo), que calcula el error y la desviación entre el valor medido y el valor deseado.
El modo Integral y Proporcional, actúa cuando ha un error estacionario o contante, debido a una perturbación exterior; si el error varía, entonces se utiliza un controlador Derivativo.
Cuando el Sensor ha detectado la variable a controlar y el Controlador ha analizado y enviado una señal correctiva, es el actuador del Instrumento el que recibe la orden para ajustar el proceso y obtener la salida deseada. El Instrumento, elemento final en el lazo de control, suele ser una válvula, la cual se compone de cuerpo y actuador.
El cuerpo, es la parte que está en contacto directo con el proceso, por lo que se suelen emplear materiales mu resistentes para soportar condiciones extremas como altas temperaturas, altos grados de acidez, etc.; para esto, se suelen utilizar resinas para cubrir el acero. En cuanto al actuador, es lo que dirige la acción en el instrumento.
Ejemplo:
-Variable controlada: caudal o flujo en una tubería
-Variable manipulada: apertura del cuerpo de la válvula.
- Marca: ABB
- Modelo: WaterMaster
Válvula Parker
Todo lo descrito anteriormente, corresponde al control de los procesos. Sin embargo, continuando con el término de automatización, otra forma de aplicar la misma es con la inteligencia artificial, como los chatbots y la robótica colaborativa.
En cuanto a la robótica colaborativa o cobots, suelen ser codos robóticos que se programan para que realicen tareas repetitivas. Éstos, están llenos de sensores que les permiten detectar características en el proceso para realizar sus tareas y, además, permiten detectar humanos cercanos para controlar su fuerza y aumentar la seguridad de los operarios que trabajan junto con ellos.
Estos cobots, pueden añadirse a lazos de control, para que realicen la tarea programada en el Controlador o PLC.
La tecnología y la automatización, ya son necesarias en las empresas e industrias para mejorar la atención al cliente y mejorar la productividad.
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