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INGENIERÍA MECATRÓNICA EN LA AUTOMATIZACIÓN DE
PROCESOS
Dr. Pedro Bañuelos SánchezDepartamento de Computación, Electrónica y Mecatrónica.
Simposium de Ingeniería. Instituto Tecnológico de Toluca. Noviembre 2008
AGENDA
• Introducción• Automatización• Automatización flexible• Producción alternativa de energía
eléctrica• Estudios de mecatrónica en la UDLA• Conclusiones
MECATRÓNICA
• El término Mecatrónica se usa para describir la integración de sistemas de control basados en microprocesadores, sistemas eléctricos y sistemas mecánicos
• Su desarrollo ha sido vertiginoso dadas las crecientes demandas de la industria y desarrollo tecnológico
• Sin embargo, se requieren fuertes conocimientos en ciencias básicas, como física y matemáticas, y amplia visión tecnológica. La electrónica de potencia toma un papel preponderante!
CÁMARA FOTOGRÁFICA
Elementos básicos del sistema de control de una cámara fotográfica
1. Amortiguador
2. Resorte
3. Unión Universal
4. Cubierta del diferencial
5. Brazo de control
6. Los brazos oscilan con respecto a las ruedas
SUSPENSIÓN AUTOMOTRIZ
Aunque la Clase C se ha caracterizado siempre por su elevado nivel de confort, nuestros ingenieros se han propuesto
superar todas las expectativas. Para lograrlo la han equipado por vez primera con un sistema de amortiguación selectivo.
AGILITY CONTROL, que forma parte del equipamiento de serie, ajusta la dureza de los amortiguadores a la situación de
conducción y a las condiciones de la calzada, de forma totalmente automática y para cada rueda. El vehículo se
desplaza así con una suavidad sensiblemente mayor que con amortiguadores convencionales, especialmente cuando el
firme está en malas condiciones.
Sistema de una lavadora
Elementos de un sistema de control en lazo cerrado
Galgas extensiométricas
Sensor de proximidad capacitivo
LVDT
Codificador incremental
¿POR QUÉ AUTOMATIZAR?
AUTOMATIZACIÓN:Producción en grandes lotes
• Una tecnología ahorradora de trabajo• Producción en serie• Desarrollo de trabajo peligroso o
monótono• Aplicable a la producción de bienes
industriales • Accesible a países industrializados y
en vías de industrialización
AUTOMATIZACIÓN: Producción en grandes lotes
• Utilización de máquinas computarizadas
• Producción de artículos complejos• Producción de grandes lotes del
producto• Producto homogéneo
INDUSTRIA DE LA ROPA
• Grandes cantidades de ropa• De todo género• De toda edad• De todo gusto• De acuerdo al poder económico• Utilización de máquinas que solo
pueden hacer ciertos modelos
INDUSTRIA DE LA ROPA
INDUSTRIA DE LA ROPA
INDUSTRIA MUEBLERA
• Grandes cantidades de muebles• De todo género• Para toda edad• De todo gusto• De acuerdo al poder económico• Utilización de máquinas que solo
pueden hacer ciertos modelos
INDUSTRIA MUEBLERA
INDUSTRIA MUEBLERA
• Esta industria a cambiado significativamente
• Producción en serie• Muebles hechos por partes• Almacenaje optimizado• Montaje del mueble en el lugar de
consumo
INDUSTRIA MUEBLERA
INDUSTRIA MUEBLERA
INDUSTRIA MUEBLERA
INDUSTRIA AUTOMOTRIZ
• Ensamblado del auto• Utilización extensiva de robots• Eliminación de trabajos peligrosos
y monótonos• Alto grado de precisión• Seguridad• Resistencia
INDUSTRIA AUTOMOTRIZ
Conversión de la energía
• Convertidores de potencia– Convertidor CA/CD, rectificador– Convertidor CD/CD– Convertidor CD/CA, inversor– Convertidor CA/CA
– Circuitos correctores de factor de potencia
Circuito Rectificador
• Convertidores estáticos de potencia más eficientes:– Inversores monofásicos– Inversores trifásicos– Inversores multinivel– Cargadores de baterías– Fuentes ininterrumpibles de energía
Inversor medio puente
Inversor puente completo
Inversor multinivel
Voltaje de salida de un invesor multinivel
INDUSTRIA DE MANUFACTURACIÓN DE PIEZAS METAL-MECÁNICAS
• Grandes cantidades de piezas exactamente iguales
• Enorme precisión en su manufacturado
• Materiales muy específicos para su construcción
EL CAMBIO EN LOS PRODUCTOS
• Especificaciones del producto• Productos más complejos: maquinaria
más universal y flexible• Grado de complejidad del producto:
indicativo del grado de desarrollo del país
• Grado de especialización en el producto es indicativo del grado de especialización de la fuerza de trabajo
ATOMATIZACIÓN FLEXIBLE:Producción en pequeños lotes
• TÉCNICAS DE PRODUCCIÓN– Máquina-herramienta de control
numérico computarizado (MHCNC)– Manufactura con asistencia de la
computadora (MAC)– Diseño con la asistencia de la
computadora (DAC)– Robots
Máquina-herramienta de control numérico computarizado (MHCNC)
• Máquina-herramienta para tareas de maquinado de acuerdo a una cinta de instrucciones
• Utilización de computadora• Llegada a América Latina a partir de
1977
Manufactura con asistencia de la computadora (MAC)
• Conjunto de sistemas de computo enlazados entre sí para coordinar las instalaciones manufactureras en su totalidad
• Incluye MHCNC, robots, flujo de productos procesados, transporte interno
Diseño con la asistencia de la computadora (DAC)
• Diseño de objetos por computadora• Capacidad interactiva y de
graficación• Visión de los diseños de manera
multidimensional• Visión de los objetos para su
maquinado real
ROBOTS
• “Manipulador reprogramable y multifuncional, para mover materia, partes, herramientas o aparatos especializados a través de movimientos variables programados para el desempeño de diversas tareas”
• Funciones principales: tareas peligrosas, insalubres, o en extremo tediosas
• Pueden operar 24 hrs sin fatiga ni demanda de aumento de salario.
AUTOMATIZACIÓN FLEXIBLE
• Permite la elaboración de un producto más personal, individual, a un costo unitario aproximado al de un producto uniforme, producido en masa
• Satisface las preferencias de los clientes sofisticados y hace posible la maximización de utilidades y el mejor logro de objetos individuales
GENERACIÓN ALTERNATIVA DE ENERGÍA ELÉCTRICA
• Generación eólica• Generación fotovoltaica
Generación de energía eléctrica por la fuerza del viento
ENERGÍA SOLAR
• Un módulo fotovoltaico está formado por un conjunto de células fotovoltaicas fabricadas por silicio, y es capaz de suministrar de forma ininterrumpida y permanente una diferencia de potencial, con el único requisito de ser expuesto a la radiación electromagnética de la luz solar
ESTUDIOS EN MECATRONICA EN LA UNIVERSIDAD DE LAS AMERICAS PUEBLA
• Robots rastreadores• Robots escaladores• Diseño de prótesis para extremidades
humanas• Robots para detección y apagado de
incendios• Turbinas para la generación eléctrica
CONCLUSIONES
• La concentración del diseño y conocimiento acerca de la producción, así como la producción misma, significan un poder económico monopólico
• Puede causar dependencia tecnológica en aquellas empresas y países que no posean el conocimiento técnico, o que solo lo tienen parcialmente
• Se requiere desarrollar tecnología propia para consolidar un país independiente