INTEGRANTES:

CASTILLO HUAMAN, Vick Eduardo

GONZALES MELÉNDEZ, Jorge Alfredo.

PAREDES OLANO, Freddy Martin

PEREZ AGUILAR, Daniel Alexis

YOPLA SANCHEZ, Luis Alberto

2013

2013 AUTOMATIZACIÓN DE OPERACIONES MANUALES

DOCENTE: ING. Lisi Fernández Vásquez

GRUPO: B

GRUPO DE TRABAJO: GREYFOX

CICLO: OCTAVO

INTRODUCCIÓN

La técnica de la automatización es una disciplina que abarca varias especialidades y que, por lo tanto, recurre a conocimientos y métodos de diversas ciencias de ingeniería. La norma DIN 19223 define un autómata como un sistema artificial que se comporta de determinadas maneras relacionando comandos de entrada con estados del sistema, con el fin de obtener las salidas necesarias para solucionar tareas.

Para configurar procesos automáticos modernos se necesitan tres componentes:

• Sensores para captar los estados del sistema

• Actuadores para emitir los comandos de control

• Unidades de control para la ejecución del programa y para tomar decisiones.

Etapas importantes en la historia del desarrollo de la técnica de la automatización

Hoy en día, cuando se usa el concepto «técnica de la automatización», se piensa en robots industriales y en sistemas de control mediante ordenadores. Pero, en principio, la técnica de la automatización empezó mucho antes en los talleres artesanales y en las plantas industriales. Concretamente, desde que se empezó a utilizar la máquina de vapor de James Watt en el año 1769. Fue la primera vez que la fuerza humana o animal fue sustituida por una máquina.

Estas máquinas de vapor se utilizaban para extraer el agua de las galerías en las minas o para el funcionamiento de máquinas herramienta. Una sola máquina de vapor podía poner en funcionamiento varias máquinas a través de una complicada estructura de ejes y correas de cuero (correas de transmisión) instalados en el techo de la nave de la fábrica.

En 1820, el físico danés Oersted descubrió el electromagnetismo, Thomas Davenport desarrolló en 1834 el primer motor de corriente continua con conmutador de polos y un año después patentó su invento. Sin embargo, transcurrieron muchos años hasta que en 1866 se empezó a utilizar el motor eléctrico a gran escala. La utilización se generalizó cuando Werner von Siemens inventó la dínamo, que ofreció la posibilidad de generar corriente eléctrica de modo sencillo en grandes cantidades. A partir de entonces, el motor eléctrico fue sustituyendo a la máquina de vapor como elemento de accionamiento.

En 1913, Henry Ford introdujo el primer sistema de fabricación de productos en grandes series con cintas de transporte. El primer producto fabricado de esta manera fue el famoso automóvil Modelo T de Ford. Con este sistema no solamente aumentó considerablemente la productividad sino que el tiempo necesario para fabricar un automóvil se redujo de 750 horas a tan sólo 93 horas. También fue el inicio de la producción de automóviles en grandes series. Gracias al mayor nivel de productividad, la empresa Ford fue capaz de pagar en 1913 a sus trabajadores un sueldo de 5 dólares por una jornada laboral de 8 horas. El precio del Modelo T bajó a más o menos 600 dólares estadounidenses. El automóvil se transformó en un producto de consumo accesible para una gran parte de la población, con lo que perdió su carácter de exclusividad.

El trabajo científico realizado por el estadounidense Frederick Winslow Taylor sobre la fabricación mediante cintas o cadenas de montaje sirvió de base para la configuración de sistemas de producción constituidos por pasos de trabajo muy sencillos, de los que también podían hacerse cargo trabajadores sin instrucción especial alguna.

Cadena de montaje en Ford, 1921

En 1873 se otorgó una patente a una máquina automática para la fabricación de tornillos, en la que se utilizaban discos de levas para memorizar cada una de las secuencias del programa.

En 1837, Joseph Henry inventó un conmutador electromagnético que tomó el nombre de “relais” o relé, tal como se llamaban en francés las postas, es decir, el conjunto de caballerías que se apostaban a distancia de dos o tres leguas para que, cambiando los caballos, hicieran el viaje con más rapidez los viajeros y en especial el correo.

Primero, los relés fueron utilizados para amplificar las señales en las estaciones telegráficas que transmitían datos en código Morse. Posteriormente fueron incluidos en sistemas de control eléctricos. Estos sistemas de control, en los que se incluían relés fijamente cableados, se llamaron controles lógicos cableados. Este es un término que se sigue utilizando hasta el día de hoy. Cuando aparecieron los relés, fue posible realizar tareas de control más complejas, pero el diseño de los circuitos requería mucho tiempo debido al cableado y, además, la localización de fallos era muy complicada.

Joseph Engelberter presentó en 1959 el prototipo de un robot industrial que empezó a utilizarse a partir del año 1961 en las plantas de General Motors para fabricar automóviles. Aquél robot aún tenía actuadores hidráulicos. Posteriormente, los robots industriales tenían únicamente motores eléctricos.

Un equipo de investigadores estadounidenses de la empresa Allen Bradley, dirigidos por Odo Struger, desarrolló en 1968 el primer control lógico programable (PLC). A partir de entonces fue posible modificar un programa de manera sencilla, sin tener que modificar el cableado de una gran cantidad de relés.

Los robots industriales empezaron a difundirse en la producción industrial a partir del año 1970. Y su éxito perdura hasta la actualidad. Ningún sistema moderno de fabricación puede prescindir de robots industriales. Incluso se puede afirmar que su importancia va en aumento. Tan sólo en Alemania hay más de 100 000 robots, la mayoría de ellos en las fábricas de automóviles y en las plantas de los proveedores de ese mismo sector industrial.

AUTOMATIZACIÓN DE OPERACIONES MANUALES

AUTOMATIZACIÓN

La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.

Un sistema automatizado consta de dos partes principales:

Parte de Mando Parte Operativa

La Parte Operativa

Es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las máquinas como motores, cilindros, compresores y los captadores como fotodiodos.

La Parte de Mando

Suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un sistema de fabricación automatizado el autómata programable está en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.

OBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACIÓN

Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la producción y mejorando la calidad de la misma.

Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos e incrementando la seguridad.

Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente. Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias

en el momento preciso. Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes

conocimientos para la manipulación del proceso productivo. Integrar la gestión y producción.

SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN

En un proceso no siempre se justifica la implementación de sistemas de automatización, pero existen indicadores que justifican y hacen necesario la implementación de estos sistemas, los principales son los siguientes:

Requerimientos de un aumento en la producción. Requerimientos de una mejora en la calidad de los productos. Necesidad de bajar los costos de producción. Escasez de energía. Encarecimiento de la materia prima. Necesidad de protección ambiental. Necesidad de brindar seguridad al personal. Desarrollo de nuevas tecnologías.

La automatización solo es viable si al evaluar los beneficios económicos y sociales de las mejoras que se podrían obtener al automatizar, estas son mayores a los costos de operación y mantenimiento del sistema.

La automatización de un proceso frente al control manual del mismo proceso, brinda ciertas ventajas y beneficios de orden económico, social, y tecnológico, pudiéndose resaltar las siguientes:

Se asegura una mejora en la calidad del trabajo del operador y en el desarrollo del proceso, esta dependerá de la eficiencia del sistema implementado.

Se obtiene una reducción de costos, puesto que se racionaliza el trabajo, se reduce el tiempo y dinero dedicado al mantenimiento.

Existe una reducción en los tiempos de procesamiento de información. Flexibilidad para adaptarse a nuevos productos (fabricación flexible y

multifabricación). Se obtiene un conocimiento más detallado del proceso, mediante la recopilación de

información y datos estadísticos del proceso. Se obtiene un mejor conocimiento del funcionamiento y performance de los equipos y

máquinas que intervienen en el proceso. Factibilidad técnica en procesos y en operación de equipos. Factibilidad para la implementación de funciones de análisis, optimización y

autodiagnóstico. Aumento en el rendimiento de los equipos y facilidad para incorporar nuevos equipos

y sistemas de información. Disminución de la contaminación y daño ambiental. Racionalización y uso eficiente de la energía y la materia prima. Aumento en la seguridad de las instalaciones y la protección a los trabajadores.

Existen ciertos requisitos de suma importancia que debe cumplirse al automatizar, de no cumplirse con estos se estaría afectando las ventajas de la automatización, y por tanto no se podría obtener todos los beneficios que esta brinda, estos requisitos son los siguientes:

Expansibilidad y escalabilidad: Es una característica del sistema que le permite crecer para atender las ampliaciones futuras de la planta, o para atender las operaciones no tomadas en cuenta al inicio de la automatización. Se analiza bajo el criterio de análisis costo-beneficio, típicamente suele dejarse una reserva en capacidad instalada ociosa alrededor de 10% a 25%.

Manutención: Se refiere a tener disponible por parte del proveedor, un grupo de personal técnico capacitado dentro del país, que brinde el soporte técnico adecuado cuando se necesite de manera rápida y confiable. Además implica que el proveedor cuente con repuestos en caso sean necesarios.

Sistema abierto: Los sistemas deben cumplir los estándares y especificaciones internacionales. Esto garantiza la interconectividad y compatibilidad de los equipos a través de interfaces y protocolos, también facilita la interoperabilidad de las aplicaciones y el traslado de un lugar a otro.

Elementos de una Instalación Automatizada

Maquinas: son los equipos mecánicos que realizan los procesos, traslados, transformaciones, etc. De los productos o materia prima.

Accionadores: son equipos acoplados a las máquinas, y que permiten realizar movimientos, calentamiento, ensamblaje, embalaje. Pueden ser:

Accionadores Eléctricos: usan la energía eléctrica, son por ejemplo, electroválvulas, motores, resistencias, cabezas de soldadura, etc.

Accionadores Neumáticos: usan la energía del aire comprimido, son por ejemplo, cilindros, válvulas, etc.

Accionadores Hidráulicos: usan la energía de la presión del agua, se usan para controlar velocidades lentas pero precisas.

Pre Accionadores: se usan para comandar y activar los accionadores. Por ejemplo, contactores, switchs, variadores de velocidad, distribuidores neumáticos, etc

Captadores: son los sensores y transmisores, encargados de captar las señales necesarias para conocer los estados del proceso, y luego enviarlas a la unidad de control.

Interfaz Hombre-Máquina: permite la comunicación entre el operario y el proceso, puede ser una interfaz gráfica de computadora, pulsadores, teclados, visualizadores, etc.

Elementos De Mando: son los elementos de cálculo y control que gobiernan el proceso, se denominan autómata, y conforman la unidad de control.

Caso de Automatización minera

El papel que desempeña la automatización en la minería se basa en el diseño y mejora de sistemas, que optimizan la utilización de consumo e recursos. El uso de técnicas de control avanzado ayuda a predecir y prevenir situaciones inusuales que puedan causar daños en equipamientos clave, pérdidas de producción y consumo excesivo de energía.

Minera Yanacocha

Se encuentra ubicada en la provincia y departamento de Cajamarca, su zona de operaciones está a 45 kilómetros al norte del distrito de Cajamarca, entre los 3500 y 4100 metros sobre el nivel del mar.

Automatización en YanacochaEtapas del proceso para producción de las barras dore comienza con:

Proceso de lixiviación en pilasEs un sistema automatizado de goteo, vierte una solución cianurada de 50 miligramos por litro de agua sobre la pila de lixiviación donde se acumula el mineral extraído.

Proceso Gold MillLa planta Gold Mill (Molino de Oro) extrae el metal que no puede ser obtenido mediante la lixiviación en pilas. El oro se recupera en la planta Gold Mill en 24 horas.

Columnas de CarbónProceso que permite concentrar la cantidad de oro que hay en la solución rica, para luego recuperarlo en el proceso Merrill Crowe, el cual se da en dos etapas como observamos en la Figura 1.5. La primera es la etapa de desorción, en laque haciendo circular una solución cianurada, se saca el oro atrapado en lasuperficie del carbón activado. La segunda etapa es la de adsorción; en ella sepasa la solución rica a través de columnas cargadas con carbón activado, paraque el oro sea atrapado en los poros del carbón.

NUESTRO APORTE

Proceso de atención y ventas realizado Manualmente

Actividades realizadas Manualmente

ACTIVIDAD TIEMPO MINIMO TIEMPO MAXIMOVerificación de Solicitud de Producto. 1 minuto 1 minutoVerificación de Stock. 1/2 minuto 1 minutoVerificación de Precio. 1/2 minuto 1 minutoBúsqueda de Producto Sustituto. 1 minutoVerificación de Stock. 1 minutoVerificación de Precio. 1 minutoConfirmación de venta. 1 minuto 2 minutosConfirmación de la cantidad pedida en el almacén. 1 minuto 2 minutosConfirmación entrega directa o posterior. 1 minuto 2 minutosCalcular Importe. 1 minuto 2 minutosEmisión de Comprobante 1 minuto 2 minutosTOTAL 7 minutos 16 minutos

Automatización del Proceso de Atención y Ventas

La automatización de los procesos se realizara gracias a la adquisición de un software (herramienta tecnológica) que gestiona parte del proceso de atención y el proceso de ventas.

Acceso al Módulo de la venta para gestionar una nueva venta.

Verificación de producto, stock, precio. Mediante el módulo de ventas del programa (2 min).Verificación de producto sustituto, stock, precio. Mediante el módulo de ventas del programa (2m).

Confirmación de venta y stock en almacén (1 min). Confirmación entrega directa o posterior (1 min).

Calculo de Importe (1/2 min)

Emisión de comprobante (impresión mediante el sistema) entre 1/2 y 1 min.

Modelamiento del proceso de ventas y atención automatizado

Actividades resultantes tras la automatización por el sistema.

ACTIVIDAD TIEMPO MINIMO TIEMPO MAXIMOVerificación de producto, stock, precio. 2 minutos 2 minutosVerificación de producto sustituto, stock, precio. 2 minutosConfirmación de venta y stock en almacén. 1 minuto 1 minutoConfirmación entrega directa o posterior. 1 minuto 1 minutoCalculo de Importe 1/2 minuto 1 minutoEmisión de comprobante 1/2 minuto 1 minutoTotal 5 minutos 8 minutos

Comparación de tiempos estimados de realización de proceso en forma manual y automatizada mediante el Sistema de Logística.

ACTIVIDAD Manual AutomatizadoVerificación de producto, stock, precio. 2 – 3 min 2 minVerificación de producto sustituto, stock, precio. 0 – 3 min 0 - 2 min

Confirmación de venta y stock en almacén. 2 – 4 min 1 minConfirmación entrega directa o posterior. 1 – 2 min 1 minCalculo de Importe 1 – 2 min 1/2 a 1 minEmisión de comprobante 1 – 2 min 1/2 a 1 minTotal 7 – 16 min 5 a 8 min

Conclusión

Como vemos la automatización de las operaciones manuales permite mejorar el tiempo de ejecución del proceso hasta en un 50%, estimando la reducción de tiempo de una operación manual de 16 minutos a un tiempo de 8 minutos después de la automatización gracias al sistema.

Conclusiones Generales Los proyectos de automatización tendrán éxito si y sólo si coinciden con las metas y estrategias de la organización.

El proyecto de automatización debe ser entregado a todos los participantes del proyecto, los que deben estar de acuerdo con sus objetivos y además comprometidos con ellos.

La correcta justificación de un proyecto debe darse cuando se conocen todos los ingresos y egresos propios del proyecto de automatización.