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HISTORIA DE LA AUTOMATIZACIN NORMAS APLICADAS A LAS NEUMTICA

JACKSSON FERNANDO RIVAS ROMERO

FUNDACIN UNIVERSITARIA LOS LIBERTADORES FACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA MECNICA NEUMTICA Y OLEODINMICA

BOGOT D.C. 2015

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HISTORIA DE LA AUTOMATIZACIN NORMAS APLICADAS A LAS NEUMTICA

JACKSSON FERNANDO RIVAS ROMERO

Trabajo de investigacin para la asignatura de Neumtica y Oleodinmica

Ingeniero PEDRO CRISTANCHO

FUNDACIN UNIVERSITARIA LOS LIBERTADORES FACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA MECNICA NEUMTICA Y OLEODINMICA

BOGOT D.C. 2015

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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIN Pg. 4. 2. OBJETIVOS Pg. 4. 2.1. OBJETIVO GENERAL Pg. 4. 2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS Pg. 4. 3. MARCO TERICO Pg. 5. 3.1. INTRODUCCIN A LA AUTOMATIZACIN Pg. 5. 3.2. ELEMENTOS DE UN SISTEMA AUTOMTICO Pg. 6. 3.3. HISTORIA DE LA AUTOMATIZACIN Pg. 6. 4. NORMAS APLICADAS A LA NEUMTICA Pg. 11. 5. CONCLUSIONES Pg. 16. 6. BIBLIOGRAFA Pg. 17.

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1 1. INTRODUCCIN

A lo largo de la historia se ha evidenciado como la necesidad del hombre ha impulsado el

desarrollo de tecnologas propias a cada poca, facilitando el trabajo y la vida misma a

travs de la creacin y aplicacin de diversas maquinas.

Con el pasar del tiempo, las necesidades del hombre se han hecho cada vez ms

estrictas y especializadas, lo cual hoy en da nos hace hablar en trminos de eficiencia,

productividad, calidad, perfeccin, competitividad y otra serie de conceptos que nos

obligan a que esas mquinas que en la historia nos han facilitado la vida sean ahora una

herramienta de crecimiento, desarrollo, evolucin y poder.

En un concepto general, la automatizacin est compuesta de todas las teoras y

tecnologas encaminadas de alguna forma a sustituir el trabajo del hombre por el de la

mquina.

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Identificar las necesidades que hacen de la automatizacin un proceso de optimizacin de

diversos tipos de industria.

2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS

Identificar los antecedentes histricos de la automatizacin.

Identificar los parmetros a tener en cuenta para decidir cundo debe automatizarse un proceso.

Analizar el campo de accin y aplicacin de la automatizacin dentro de la ingeniera mecnica.

Identificar la normatividad que aplica a la ingeniera mecnica.

Reconocer la normatividad aplicada a la neumtica.

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3. MARCO TERICO

3.1 INTRODUCCIN A LA AUTOMATIZACIN

La automatizacin es un sistema donde se trasfieren tareas de produccin, realizadas

habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnolgicos.

Un sistema automatizado consta de dos partes principales:

Parte de Mando

Parte Operativa

La Parte Operativa es la parte que acta directamente sobre la mquina. Son los

elementos que hacen que la mquina se mueva y realice la operacin deseada. Los

elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las mquinas como

motores, cilindros, compresores y los captadores como fotodiodos, finales de carrera,

entre otros.

La Parte de Mando suele ser un autmata programable (tecnologa programada), aunque

hasta hace bien poco se utilizaban rels electromagnticos, tarjetas electrnicas o

mdulos lgicos neumticos (tecnologa cableada). En un sistema de fabricacin

automatizado el autmata programable esta en el centro del sistema. Este debe ser capaz

de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.

Objetivos de la automatizacin

Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la produccin 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 manipulacin del proceso productivo.

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Integrar la gestin y produccin.

3.2 ELEMENTOS DE UN SISTEMA AUTOMTICO

3.3. HISTORIA DE LA AUTOMATIZACIN

Se cree que cuando el homo sapiens domin el fuego, comenz a usarlo como elemento

calefactor y para condimentar alimentos. Tuvo que pasar mucho tiempo, hasta la Edad del

Bronce, para que lo empleara en la obtencin de metales y en la cermica dando as lugar

a los que podramos llamar primeros procesos de fabricacin de la historia.

Pero el fuego no ha sido la nica fuente de energa de la antigedad. Hacia el ao 2000

a. de J.C. se utiliza por primera vez la energa elica para mover embarcaciones dotadas

de velas y, hacia el 1000 a. de J.C., los fenicios atravesaban el Mediterrneo con sus

navos. Ms tarde, sobre el 50 a. de J.C., los Romanos empiezan a utilizar la energa

hidrulica para la extraccin de agua por medio de la noria. Durante la edad media se

utiliz mucho, en prcticamente toda Europa, la energa generada por los molinos de

viento.

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La invencin de la mquina de vapor por James Watt hacia 1750 es el acontecimiento que

marca el inicio de la Revolucin Industrial, que dura hasta finales de siglo. Las tecnologas

productivas nacen en ese momento: la mquina de vapor se emplea rpidamente para

mover las bombas de extraccin de agua en las minas de carbn de Gales y en la

automatizacin de los telares en Manchester.

Durante este perodo, con las de mquinas de vapor y luego con las de combustin

interna y los motores elctricos, se van produciendo cambios progresivos en los procesos

de produccin. Las mquinas herramienta ganan potencia y precisin, lo que a su vez

permite fabricar productos de mayor calidad. Surgen as los primeros talleres mecnicos

que producen mquinas algunas de las cuales llevan ya rudimentarios sistemas de

control.

En el siglo XX, aunque ya no se denomine as, contina la revolucin industrial con un

desenfrenado avance tecnolgico y cientfico. La evolucin de la tcnica es permanente,

con una sucesin interminable de inventos y aplicaciones, muchos de los cuales

(pensemos sin ir ms lejos en el automvil y en los electrodomsticos) se han convertido

en herramientas bsicas para hombre actual.

Todo este desarrollo ha sido consecuencia de una premisa fundamental: la existencia de

fuentes de energa inagotable y barata. Pero su veracidad se ha puesto en entredicho con

la crisis del petrole iniciada en las ltimas dcadas del siglo XX.

Los sistemas productivos no han sido ajenos a todos estos avances. La empresa, motor

del desarrollo del sector privado e incluso del sector pblico, se ve obligada casi siempre

a incorporar las ltimas tecnologas en sus procesos o de lo contrario corre el peligro que

quedar rpidamente obsoleta.

Algunas teoras, tecnologas y reas tecnolgicas cuyo avance ha favorecido la

Evolucin de los procesos productivos son las siguientes:

Teoras

Teoras de Control y de Sistemas Teora de la seal

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Sistemas de eventos discretos

Mquinas de estado

Redes de Petri

Grficos etapa-transicin (grafcet)

Cartas de estado (statechart)

Tecnologas

Neumtica

Hidrulica

Electrnica

Microprocesadores

Ordenadores

Autmatas programables

Robtica

Comunicaciones

Desarrollo del software

reas tecnolgicas

Automatizacin de las mquinas-

herramienta

Control de procesos por computador

Diseo asistido por computador (CAD)

Fabricacin asistida por computador

(CAM)

Fabricacin integral por computador

(CIM)

Control de procesos distribuido

Clulas flexibles de mecanizado y de

montaje

Cabe aqu decir que el crecimiento de Robtica no ha sido tan rpido como vaticinaban

ciertas predicciones realizadas en los primeros aos de la dcada de los 80. Quizs esto

se deba a la caresta de los equipos y a la no tan evidente importancia de su flexibilidad

como en principio se crea: si un robot va a hacer siempre la misma tarea, resulta ms

econmico utilizar otro sistema menos flexible y ms especializado.

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Por ello, en tareas repetitivas que no requieren mucha precisin resulta aconsejable

utilizar manipuladores (neumticos por ejemplo) en vez de robots. En otras tareas ms

complejas (tales como la soldadura por laser) que precisan el seguimiento de trayectorias

complejas, s que el robot sigue siendo insustituible.

SISTEMAS DE PRODUCCION ANTIGUOS

El origen se remonta a los aos 1750, cuando surge la revolucin industrial.

1745: mquinas de tejido controladas por tarjetas perforadas.

1817-1870: mquinas especiales para corte de metal.

1863: primer piano automtico, inventado por M. Fourneaux.

1856-1890: Sir Joseph Whitworth enfatiza la necesidad de piezas intercambiables.

1870: primer torno automtico, inventado por Christopher Spencer.

1940: surgen los controles hidrulicos, neumticos y electrnicos para mquinas de corte

automticas.

1945-1948: John Parsons comienza investigacin sobre control numrico.

1960-1972: Se desarrollan tcnicas de control numrico directo y manufactura

computadorizada.

El cambio que se produce en la Historia Moderna de Europa por el cual se desencadena

el paso desde una economa agraria y artesana a otra dominada por la industria y la

mecanizacin es lo que denominamos Revolucin Industrial. En la segunda mitad del

siglo XVIII, en Inglaterra se detecta una transformacin profunda en los sistemas de

trabajo y de la estructura de la sociedad. Es el resultado de un crecimiento y de unos

cambios que se han venido produciendo durante los ltimos cien aos; no es una

revolucin repentina, sino lenta e imparable. Se pasa del viejo mundo rural al de las

ciudades, del trabajo manual al de la mquina. Los campesinos abandonan los campos y

se trasladan a las ciudades; surge una nueva clase de profesionales. Algunos de los

rasgos que han considerado definitorios de la revolucin industrial se encuentra en el

montaje de factoras, el uso de la fuerza motriz... adems de los cambios que trajo: se

pasa de un taller con varios operarios a grandes fbricas, de la pequea villa de varias

docenas de vecinos a la metrpoli de centenas de miles de habitantes. Esta revolucin

viene a ser un proceso de cambio constante y crecimiento continuo donde intervienen

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varios factores: las invenciones tcnicas (tecnologa) y descubrimientos tericos, capitales

y transformaciones sociales (economa), revolucin de la agricultura y al ascenso de la

demografa. Estos factores se combinan y potencian entre s, no se puede decir que

exista uno que sea desencadenante. Las enormes transformaciones econmicas que

conocer Europa (comenzando estos cambios Gran Bretaa) a partir del siglo XVIII

modificarn en gran medida un conjunto de instituciones polticas, sociales y econmicas

vigentes en muchos pases desde al menos el siglo XVI que suelen denominarse como El

Antiguo Rgimen. El nombre fue utilizado por primera vez por dirigentes de la Revolucin

Francesa en un sentido crtico: los revolucionarios pretendan terminar con todo lo que

constitua ese Antiguo Rgimen. Aqu nos ocuparemos fundamentalmente de los

aspectos econmicos, aunque dando tambin las claves bsicas para comprender las

instituciones polticas y sociales de esta poca.

SISTEMAS MODERNOS DE PRODUCCION

Existen muchos trabajos donde no existe riesgo inmediato de la automatizacin. Ningn

dispositivo ha sido inventado que pueda competir contra el ojo humano para la precisin y

certeza en muchas tareas; tampoco el odo humano. El ms intil de los seres humanos

puede identificar y distinguir mayor cantidad de esencias que cualquier dispositivo

automtico. Las habilidades para el patrn de reconocimiento humano, reconocimiento de

lenguaje y produccin de lenguaje se encuentran ms all de cualquier expectativa de los

ingenieros de automatizacin.

Las computadoras especializadas, referidas como Controlador lgico programable, son

utilizadas frecuentemente para sincronizar el flujo de entradas de sensores y eventos con

el flujo de salidas a los actuadores y eventos. Esto conduce para controlar acciones

precisas que permitan un control estrecho de cualquier proceso industrial. (Se tema que

estos dispositivos fueran vulnerables al error del ao 2000, con consecuencias

catastrficas, ya que son tan comunes dentro del mundo de la industria).

Las interfaces Hombre-Mquina (HMI) o interfaces Hombre-Computadora (CHI),

formalmente conocidas como interfaces Hombre-Mquina, son comnmente empleadas

para comunicarse con los Placas y otras computadoras, para labores tales como

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introducir y monitorear temperaturas o presiones para controles automticos o respuesta

a mensajes de alarma. El personal de servicio que monitorea y controla estas interfaces

desconocido como ingenieros de estacin.

4. NORMAS APLICADAS A LA NEUMTICA

Las normas establecen un lenguaje comn que evita errores de identificacin, facilita la

semejanza con otros elementos y garantiza el correcto funcionamiento. Adems de lo

anterior, las normas ayudan al acople o intercambiabilidad entre elementos de diferentes

fabricantes, sirven como base a la reglamentacin y dan a conocer las especificaciones.

Los organismos que rigen la normalizacin relacionada a los tableros electro neumticos

son:

A nivel internacional:

Organizacin Internacional de normalizacin (ISO).

British Standards Institucin, (Institucin de Estndares Britnicos) BSI.

American Nacional Standards Instituto, (Instituto Nacional Estadounidense de

Estndares) ANSI.

Nacional Electric Manufacturer Asociation, (Asociacin Nacional de Fabricantes

Elctricos) NEMA

A nivel Europeo:

Comit Europeo de Normalizacin (CEN)

Comit Europeo de Hidrulica y Neumtica (CETOP).

A Nivel Nacional:

Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin (ICONTEC)

Reglamento Tcnico de Instalaciones Elctricas (RETIE) A nivel nacional se adoptan las

medidas internacionales impuestas por la norma ISO 1219, en todos sus apartados,

donde especifican las caractersticas que se deben seguir en cuanto a la simbologa

neumtica, electro neumtica y a los diagramas de circuito.

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A continuacin se especifican algunas de las normas eso para la neumtica e hidrulica

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5. CONCLUSIONES

La automatizacin no debe entenderse como una forma de sustitucin del trabajo del

hombre, sino como una ayuda tecnolgica que mejore y optimice las tareas que este

realiza.

La ingeniera mecnica debe estar orientada a mejorar y optimizar procesos industriales a

travs de la aplicacin de sistemas y soluciones automatizadas.

Las normas son una gua para desempear nuestra profesin con calidad y

competitividad nacional e internacional.

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6. BIBLIOGRAFA

[McMill99] Process / Industrial Instruments and Controls Handbook, G.K.

McMillan, D.M. Considine et al. McGraw-Hill 5th. ed., 1999. ISBN: 0-07-012582-1.

[681.5 INT] Introduccin a los autmatas programables, Joan Domingo Pea

et. al. Biblioteca Multimedia Industria. Editorial UOC, 2003. ISBN: 84-8429-028-X.

Referencias Electrnicas

http://www.sc.ehu.es/sbweb/webcentro/automatica/WebCQMH1/PAGINA%20PRI

NCIPAL/Automatizacion/Automatizacion.htm

http://www.uhu.es/diego.lopez/AI/auto_trans-tema1.pdf

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/2150514/Modulo_exe/index.html

http://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/334159/Techinfo_es.pdf