Instrumentos de control

Los instrumentos de control y medición son equipos, aparatos y productos necesarios en la educación, investigación y desarrollo así como en la industria para llevar a cabo un proceso que debe ser medido llevando un control de parámetros.  

Los instrumentos de control y medición son muy variados, aunque se pueden clasificar por función del instrumento y por la variable del proceso a medir.

Dispositivos de un sistema automatizados de control

Transductor

Transductor es todo dispositivo o elemento que convierte una señal de entrada en una de salida pero de diferente naturaleza física. La salida del transductor es una función conocida de la magnitud de entrada y la relación entre ambas (magnitud a medir y salida del transductor) puede no ser lineal, aunque se procura que lo sea para simplificar su tratamiento.

sensores 

Los sensores de automatización industrial son dispositivos de entrada que proporcionan una salida (señal) con respecto a una cantidad física específica (entrada). En otras palabras, mide y convierte una cantidad física en una señal que puede ser leída por un operador o un instrumento. Así pues, un sensor nos permite notar las cosas y comprenderlas fácilmente.

El término «dispositivo de entrada» en la definición de un sensor significa que forma parte de un sistema más grande que proporciona entrada a un sistema de control principal (como un procesador o un microcontrolador).

Componentes de un sistema automático

Mando o control	Se encarga de enviar las señales necesarias a todos los elementos automáticos del sistema mediante tarjetas electrónicas, autómatas programables, relés o cualquier dispositivo que permita establecer una acción de control automatizada y programable.
Operador u operadores	Elementos que permiten actuar directamente para cambiar el estado físico de funcionamiento de un elemento (accionar un motor o parar el funcionamiento de un compresor).
Sistemas automatizados	Permiten aumentar la productividad, así como la calidad de un proceso integrando tanto la gestión como la producción, además de mejorar la situación laboral de los trabajadores (entorno de seguridad laboral).

Elementos de comunicación de un sistema automático

Red de alimentación

Fuente de alimentación que provea al sistema de la energía necesaria para su funcionamiento. Se conecta al sistema mediante la manguera de alimentación (electricidad, sistemas hidráulicos o neumáticos).

Armario eléctrico 

Es una caja contenedora de todos los sistemas de control y maniobra y demás aparatos eléctricos que hacen funcionar la parte de control del sistema automático (envolvente protectora para, no deberá encontrarse elementos eléctricos de diferentes equipos).

Pupitre de mando y control

Es la interfaz que permite la comunicación entre el sistema y el operario o persona que programa el autómata (recibe la información desde los sensores, la procesa y establece una respuesta en forma de órdenes hacia los actuadores).

Acondicionadores de señal, actuadores y pre-actuadores

Acondicionadores de señal

Se puede decir que los datos de los sensores son la ‘materia prima’ que hace posible la Industria 4.0. Naturalmente, se necesitan sensores capaces de integrarse rápida y fácilmente en sistemas de producción complejos. Ahí es donde entra en escena el acondicionador de señal, que se encarga de que los sensores puedan comunicarse en tiempo real con el control descentralizado, a través de un módulo de comunicación industrial con protocolos de bus de campo. Para ser eficientes, los acondicionadores deben ofrecer precisión, funciones inteligentes que descarguen de trabajo a las unidades de control e interfaces de fácil manejo, que faciliten la parametrización sin necesidad de código de programación.

Actuadores

Los actuadores son las manos del sistema de control: le permiten modificar lo que ocurre en la planta.

Los actuadores (también llamados accionadores) constituyen la interfaz entre las señales de control del dispositivo de control (por ejemplo, del autómata) y el mismo proceso industrial. Podemos distinguir tres tipos de actuadores según la fuente de energía con la que trabajan: eléctricos, neumáticos (aire) e hidráulicos (aceite).

Pre-actuadores

se usan para comandar y activar los actuadores. Por ejemplo, contactadores, switches, variadores de velocidad, distribuidores neumáticos, etc.

Tipos de controles de proceso 

En base a su principio de funcionamiento los sistemas de control pueden emplear o no, información acerca de la planta, a fin de elaborar o no, estrategias de supervisión y control, se cuenta con dos tipos de sistemas de control: de lazo abierto y de lazo cerrado.

Un sistema de control de lazo abierto es aquel en el cual no existe realimentación, del proceso al controlador. Algunos ejemplos de este tipo de control están dados en los hornos, lavadoras, licuadoras, batidoras, etc.

Un sistema de control de lazo cerrado es aquel en donde la señal de salida o parte de la señal de salida es realimentada y tomada como una señal de entrada al controlador. 

Tipos de procesos industriales 

1. Proceso de fabricación por lotes

Dependiendo de la demanda del mercado consumidor, un lote puede ser suficiente para satisfacerla. En este caso, este tipo tiene como objetivo realizar la producción que entrega al final un número específico y determinado de productos que conformarán este lote.

Una vez que se completa un lote, el equipo usado se limpia, listo para producir el siguiente lote, cuando sea necesario. 

De hecho, este es el proceso más antiguo que existe, ejecutado a través de una secuencia claramente definida. Lo que se hace es recibir la materia prima y luego transformarla en condiciones específicas. Los productos se retiran en lotes y luego se transportan.

Las industrias alimentaria, textil y farmacéutica son las que más utilizan estas operaciones.

2. Proceso de fabricación continuo

La fabricación continua se compone de líneas de producción dedicadas que producen los mismos artículos. Este tipo trabaja las 24 horas del día, los 7 días de la semana, todo el año. Una industria usaría este tipo repetitivo para producciones secuenciales de artículos, que se comprometen a una alta tasa de producción.

Dado que sus requisitos de configuración son mínimos o con pocos cambios, las velocidades de operación se pueden aumentar o disminuir para satisfacer las demandas o requisitos del cliente. 

Aquí, la tecnología juega un papel muy importante. En las industrias energética o química, especialmente, este es el tipo de secuencia de procesos industriales que se utiliza. 

3. Operaciones de fabricación discretas

Siguiendo la idea anterior, la fabricación discreta también utiliza una línea de montaje o producción. Sin embargo, este proceso es extremadamente diverso, con una variación en la configuración de producción y frecuencias de cambio más altas.

Este tipo se realiza para crear solo un producto a la vez. En la práctica, los grandes productos pasan por este modelo de fabricación. Después de todo, una industria difícilmente producirá el mismo tipo de avión o barco en serie, ¿cierto? Es por eso que lleva más tiempo completarlo.

Cuando en un mismo lugar se llevan a cabo varios procesos de transformación para producir estos artículos, también lo conocemos como fabricación discreta.

4. Fabricación por taller

A diferencia de la fabricación continua o discreta, este último tipo de proceso industrial que enumeramos aquí utiliza áreas de producción en lugar de líneas de montaje.

Esto se debe a que este proceso producirá lotes más pequeños de productos, generalmente personalizados. Se pueden hacer por encargo para una fecha especial o conmemorativa.

En industrias que trabajan con productos navideños, por ejemplo, se crean talleres específicos. Por lo tanto, se dedican a satisfacer esta demanda durante una época del año. Finalizada la temporada, la producción vuelve a funcionar de forma general

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