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domingo, 11 de abril de 2010

Sistema de Control 1ºparte

Instrumentación
5º Año
Introducción a la Electrónica Industrial


Cada día es más frecuente el uso de dispositivos, circuitos, equipos y métodos electrónicos en la industria. Examinaremos el marco de acción dentro del cual se desenvuelve la electrónica industrial, haciendo énfasis en sus aplicaciones en el campo del control de procesos. Se explicará qué es la electrónica industrial, para qué sirve, dónde se utiliza, cuáles son las principales ventajas de controlar procesos industriales por métodos electrónicos, cómo se clasifican los sistemas de control industriales y cuáles son los elementos generales que componen los mismos.

1. El mundo de la electrónica industrial

La electrónica industrial trata fundamentalmente con el estudio, desarrollo y aplicación de componentes, circui¬tos, equipos y métodos elec¬trónicos al control y automatización de procesos industria¬les. Estas mismas técnicas, convenientemente asimiladas, son también aplicables al control y conversión de potencia eléctrica, y a otros campos distintos de la manufactura de productos, como la electromedicina, la agrotécnica, la robótica, la aeronáutica, el tratamiento de aguas residuales, el transporte, etc. Los siste¬mas de control y conversión de potencia, en particular, constituyen el núcleo de la electró¬nica de potencia.

La electrónica industrial moderna es una disciplina in¬tegral y multidisciplinaria. En la misma convergen la electrónica y la microelectró¬nica en sus múltiples facetas (análoga, digital, comunica¬ciones, etc.) junto con la computa¬ción, la electricidad, la me¬cánica, la neumática, la hi¬dráulica, la física de los flui¬dos, la teoría del control, las matemáticas, y otras áreas del conocimiento humano.

También juegan un papel clave la experiencia y la ha¬bilidad humanas. Las técnicas de la electrónica industrial, a su vez, encuentran aplicación en otros campos. Por ejemplo, los mismos circuitos electró¬nicos utilizados para conse¬guir que el motor de una má¬quina gire a la velocidad apro¬piada pueden ser también uti¬lizados para monitorear el flujo de sangre y detectar la presencia de coágulos en un riñón artificial.

La electró¬nica industrial ha alcanzado un lugar importan¬te en la tecnolo¬gía moderna. Adecuadamente aplicados, los controles electrónicos aumen¬tan la precisión, exactitud y velocidad de los procesos de manufactura, reducen los cos¬tos de producción, simplifican la mano de obra y mejoran la calidad y cantidad de los pro¬ductos terminados.

De hecho, la aplicación de la electrónica en la industria es un factor clave para el éxito de cualquier compañía manufac¬turera y, por tanto, de cualquier país. Actualmente, es inimagi-nable, e inconcebible, la exis¬tencia de una industria moder¬na sin la participación de la electrónica.

2. Ventajas del control electrónico

La electrónica aplicada a la industria ha hecho posible au¬tomatizar muchos procesos, disponer de dispositivos de seguridad más efectivos y medir variables como la pre¬sión, la temperatura, la velo¬cidad, etc., con mayor exacti¬tud que cualquier otro método disponible.

Esto ha permitido la im¬plementación de estrategias de control y de supervisión de operaciones industriales cada vez más precisas y confiables. Las siguientes son algunas de las formas a través de las cua¬les la producción industrial se beneficia del uso de controles automáticos:

• Se libera al operario de la fun¬ción de realizar labores mo¬nótonas o peligrosas, y de intervenir físicamente en el proceso, minimizando la po¬sibilidad de cometer errores y permitiéndole realizar una labor única de supervisión y vigilancia del mismo. Esta úl-tima puede hacerse desde uno o más centros de control si¬tuados en la propia planta o máquina, o desde centros de control remotos, inclusive vía satélite o a través de Internet.

• Se pueden ejecutar acciones que están más allá de la ha¬bilidad humana normal, por ejemplo medir y controlar con precisión grandes fuer¬zas y temperaturas, o ma¬nipular objetos muy peque¬ños.

• Se reducen costos porque se pueden obtener productos, de cualquier grado de com-plejidad, muy uniformes, con variaciones mínimas de calidad y características en¬tre ellos y ajustados a tole¬rancias muy estrictas. Estas condiciones, que serían imposibles o di¬fíciles de conseguir me¬diante técnicas de control manuales, traen como resul¬tado ahorros significativos de energía. materiales, mano de obra, espacio y dinero.

• Se pueden realizar operacio¬nes en condiciones extremas y riesgosas, por ejemplo en-samblar tarjetas electrónicas a gran velocidad o manipular remotamente objetos den¬tro de un horno o en una atmósfera de gases tóxicos. Así se mejora la se¬guridad del operario, se reducen los riesgos de accidentes de trabajo y se consigue una mayor productividad.

Los beneficios anteriores, y otros similares, son posibles gracias al hecho de que los sis-temas de control automático se diseñan para conservar uno o más parámetros de un proce-so dado dentro de límites o to¬lerancias específicas con un mínimo de intervención humana.



3. Tipos de sistemas de control industriales
La electrónica industrial, como se mencionó al co¬mienzo, trata fundamental¬mente con el análisis y de¬sarrollo de sistemas de con¬trol.
Un sistema, es simple¬mente una combinación de elementos relacionados en¬tre sí, necesarios para reali¬zar una o varias funciones que ninguno podría hacer por sí solo. Este concep¬to se aplica no solamente a sistemas físicos, como los encontrados en la industria, sino también a fenómenos abstractos y dinámicos, como los sistemas económicos, biológicos, quími¬cos, y similares.

Un sistema de control pue¬de ser definido como el me¬dio a través del cual una can¬tidad o variable cualquiera de interés en una máquina, me¬canismo o proceso, es man¬tenido o alterado de acuerdo con un patrón de comporta¬miento deseado. Por ejem¬plo. considérese el sistema de impulsión de un automóvil, figura . En este caso, la velocidad del automóvil de¬pende de la posición del ace¬lerador y puede ser manteni¬da o alterada controlando la presión sobre el pedal. El ace¬lerador, el carburador y el mo¬tor del vehículo constituyen un sistema de control básico, con una variable de entrada (la fuerza que ejerce el conductor sobre el pedal del acelerador) y una variable de salida (la ve¬locidad del automóvil).

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