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Automática

Automática
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Concepto:Ciencia técnica que trata de los Autómata y conjunto de técnicas que permiten utilizarlos para reemplazar ventajosamente al hombre en las fábricas, talleres, oficinas y otros campos de la actividad laboral. -Para evitar confusiones muy corrientes debe tenerse en cuenta que la automática es la ciencia general que abarca los principios (automatismos) y los mecanismos (automatismos).

Automática: ciencia y técnica de la automatización. La automatización reemplaza al hombre pura y simplemente por una máquina capaz de efectuar las mismas operaciones que éste; la automática, por el contrario, se propone aprovechar esta sustitución para reorganizar el proceso de fabricación en función de las nuevas posibilidades que presenta el automatismo respecto a la que imponía anteriormente el carácter manual del trabajo.

La automatización del cálculo permitió acelerar las operaciones con máquinas fundadas en el uso de las diez cifras (numeración decimal), mientras que en las modernas calculadoras electrónicas la automática saca un provecho considerable superior del sistema de numeración binaria . La fabricación de cubos constituye otro ejemplo: se puede efectuar la automatización de todas las operaciones (fabricación y fijación de los aros de refuerzo, el fondo, las anillas para el asa, etc.), pero la automática demuestra que es mucho más interesante suprimir todas estas operaciones y reducir a una sola con la adopción de cubos de materia plástica que se fabrica por moldeo.

En nuestro compleja civilización moderna la automática juega un papel fundamental. El hombre se ha liberado gradualmente de la participación directa en el proceso tecnológico. Las máquinas herramientas, las máquinas-motores y las máquinas electrónicas han permitido elevar extraordinariamente el rendimiento del trabajo del hombre. La utilización de éstas máquinas en el proceso de producción se llama automatización del proceso de producción. Esta automatización libera al hombre del trabajo físico difícil, ya que le permite asumir la función de mando de las máquinas que realizan el trabajo.

La llamada automatización del proceso de producción alivia aún más el trabajo del hombre. En la automatización la función de mando de las máquinas se realiza por dispositivos que se llama de control y el hombre asume entonces la función de diseño y ajuste de los sistemas automáticos. Por otra parte la automática aumenta la capacidad del hombre y le permite realizar trabajos que de otro modo sería imposibles.

En el momento actual, los sistemas de control automáticos han asumido un papel muy importante en el desarrollo y avance de nuestra civilización. La influencia de la automatización en la vida humana es evidente no sólo en la producción industrial a gran escala, sino en los trabajos científicos-administrativos así como en el ámbito doméstico y de los servicios.

La Automática y los Sistemas de Control

Diagrama que representa a los sistemas de control a lazo cerrado y abierto
.

En la automática para controlar un sistema es necesario la utilización de los sistemas de control para poder diseñar un sistema automático. Estos sistemas pueden ser:

-a lazo abierto o sin realimentación.

- a lazo cerrado o con realimentación.


Sistemas sin realimentación

Los sistemas de control a lazo abierto o sin realimentación constituyen el tipo más sencillo y poco fiables y por regla general no se les prefiere. Los sistemas de control en lazo abierto son aquellos en los que las variables de salida no tienen ninguna influencia sobre las entradas de referencias .

Esto equivale a decir que estos sistemas no se adaptan a variaciones erráticas en las condiciones del medio o alteraciones exteriores. Las entradas de referencia se aplican generalmente por medio de un dispositivo programador y las salidas quedan determinadas por la calibración de este dispositivo. El ajuste de control de un sistema en lazo abierto tiene que depender del criterio y del cálculo humano.

Ejemplos de estos sistemas a lazo abierto o sin realimentación

Como un ejemplo de este sistema de control en lazo abierto podemos considerar el control de tráfico por medio de luces colocadas en la intersección de dos calles. El semáforo coloca las luces rojas y verdes según intervalos de tiempo fijos y predeterminados. El mecanismo programador, que es el que origina las entradas de referencia no tiene conocimiento si el volumen de tráfico es mayor en una dirección o en otra. En algunas ocasiones un carro o vehículo tendrá que esperar la luz verde aun cuando en la otra dirección no haya tráfico.

Una lavadora de ropa ‘’automática’’ (en realidad semiautomática) es también un sistema de lazo abierto, porque el tiempo de lavado depende solamente del criterio del operador. Cuando ha transcurrido el periodo de tiempo deseado, la lavadora de desconecta y, sin embargo, es posible que la ropa no esté todavía totalmente limpia.

Una persona con experiencia suficiente puede calcular correctamente el tiempo de funcionamiento de una lavadora para obtener un buen lavado en circunstancias normales, pero si interviene algún factor no calculado previamente como por ejemplo, diferente calidad de detergente, agua dura (muy dura), un tejido especial, etc., el grado de limpieza no será seguramente el deseado. Una lavadora verdaderamente automática vigilaría constantemente la limpieza de la ropa y se desconectará solamente cuando se hubiere logrado el grado de limpieza deseado.

En estos ejemplos puede observarse que, como la salida no ejerce influencia alguna sobre la entrada, a menos que se pudiera prever con exactitud todas las posibles variaciones a que será sometido el sistema, el control no será satisfactorio.

A pesar de las limitaciones señaladas, hemos visto, sin embargo, que estos sistemas se usan en la práctica debidos principalmente a su sencillez y bajo costo.

Sistemas con realimentación

En los sistemas de lazo abierto falta una relación entre la entrada y la salida que permite obtener un control más preciso. Para lograr esto es necesario comparar la salida real del sistema con la salida deseada, de manera que si existe una diferencia entre ambos puede enviarse a través del sistema una señal de mando que tienda a disminuir esta diferencia. Un sistema de control que sea capaz de realizar esto se llama Sistema de control de lazo cerrado o con realimentación.

En este sistema el regulador determina las señales de mando apropiadas comparando las señales de referencia con las salidas. Esta comparación puede hacerse de manera continua o intermitente, y es posible debido a que existen canales de realimentación. Siempre que existe una diferencia entre las señales de entrada y salida, el sistema actúa de forma tal que esta diferencia tienda a reducirse a cero para que la salida alcance el valor deseado. Una definición formal de un sistema de control a lazo cerrado es la siguiente:

Un sistema de control con realimentación es aquel que tiende a mantener una relación prescrita entre cierta variables del sistema comparando funciones de estas variables y usando la diferencia entre ellas como un medio de control,

Ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado o con realimentación

El simple hecho de alzar la mano para coger un libro de una mesa puede proporcionarnos un buen ejemplo de cómo funciona un Sistema de Control a lazo cerrado.

Cuando la persona decide tomar el libro, su cerebro envía una señal al brazo para que este se extienda en la dirección adecuada, mientras que los ojos actúan como elemento localizador (o como un sensor) que retroalimenta continuamente la posición exacta de la mano con relación al libro. La distancia entre la mano y el libro va disminuyendo hasta que se hace cero y la persona toma el libro.

Sin embargo, si se desea tomar el libro con los ojos vendados, solamente será posible alargar la mano calculando mentalmente la dirección deseada y probablemente no se logre hacer contacto con el libro tan fácilmente como se hizo antes. Con los ojos vendados la vía de retroalimentación es interrumpida y la persona funciona como un sistema a lazo abierto.

Si el libro se cambia de lugar mientras la persona está alargando la mano, o sea, interviene una perturbación, la persona con los ojos vendados no lo podrá encontrar. En cambio, cuando está funcionando la vía de retroalimentación la persona hará los ajustes necesarios para tomar el libro en la nueva posición.

Esta es la gran ventaja de los sistemas de control en lazo cerrado. Estos sistemas se ajustan –de ciertos límites por supuesto- a las variaciones o influencias externas de manera que la salida se mantenga dentro de los valores deseados.

Aplicaciones

  1. Elevadores ó Ascensores.
  2. Automatización de los procesos industriales. (Sistema de control de procesos)
  3. Automatización de las Telecomunicaciones por ejemplo en la telefonía al efectuarse las conexiones automáticas o conmutación en la planta o central telefónica.
  4. Robótica.
  5. Domótica (Automatización de edificios, por ejemplo cuando se sale de una habitación y no hay nadie en la misma y dejan las luces y el aire acondicionado encendido, los mismos se desconectan para evitar despilfarro energético o cuando te acercas a una puerta en un hotel o en un Aeropuerto se abre automáticamente.
  6. Centrales Eléctricas y Centrales hidroeléctricas.
  7. Refinación del petróleo.
  8. Cajeros automáticos.
  9. Muchas otras aplicaciones

Lugares donde se estudia la carrera Ingeniería Automática en Cuba

Asignaturas de la carrera en Cuba

Primer Año

Primer semestre

  1. Matemática I
  2. Introducción a la Computación
  3. Idioma Inglés I
  4. Educación Física I
  5. Geometría Analítica y Álgebra lineal
  6. Filosofía y Sociedad
  7. Dibujo Técnico
  8. Introducción a la Ingeniería en Automática
  9. Apreciación a la Cultura Artística y Literaria

Segundo semestre

  1. Matemática II
  2. Programación I
  3. Idioma Inglés II
  4. Educación Física II
  5. Química
  6. Economía Política del Capitalismo
  7. Proyecto de Ing. en Automática

Segundo año

Primer semestre

  1. Series y Ecuaciones Diferenciales
  2. Circuito eléctrico I
  3. Electromagnetismo y Óptica
  4. Idioma Inglés III
  5. Programación II
  6. Economía Política de la Construcción del Socialismo
  7. Matemática numérica
  8. Educación Física III

Optativa 1

(Escoger 1)

  1. Diseño de Circuito impreso
  2. Diseño de Prototipos

Segundo semestre

  1. Variables Complejas y Cálculo Operacional
  2. Circuito eléctrico II
  3. Física Cuántica
  4. Idioma Inglés IV
  5. Electrónica Analógica I
  6. Teoría Sociopolítica
  7. Probabilidad y Estadística
  8. Educación Física IV
  9. Proyecto de Ing. en Automática II

Optativa 2

(Escoger 1)

  1. Materiales y Componentes
  2. Programación sobre Web

Tercer año

Primer semestre

  1. Electrónica Analógica II
  2. Microprocesadores I
  3. Circuitos Eléctricos III
  4. Modelado (Matemático) y Simulación (de sistemas)
  5. Mediciones I
  6. Electrónica Digital I
  7. Metodología de Proyectos de Automatización
  8. Pedagogía y Didáctica de la Educación Superior
  9. Automática III (Práctica Laboral)

Segundo semestre

  1. Electrónica Digital II
  2. Microprocesadores II
  3. Mediciones II
  4. Ingeniería de Control I
  5. Fundamentos de la Transmisión de la Información (FTI)
  6. Problemas Sociales de la Ciencia y la Tecnología
  7. La Defensa Nacional y sus Regularidades

Optativa 3

(Escoger 1)

  1. Mecanismos
  2. Instrumentación Virtual

Optativa 4

(Escoger 1) (anual no presencial)

  1. Proyecto de Instrumentación
  2. Proyecto de Microcontroladores

Cuarto año

Primer semestre

  1. Ingeniería de Control II
  2. Medios Técnicos de Automatización (MTA)
  3. Microcomputadoras I
  4. Máquinas Eléctricas
  5. Procesos
  6. Automática IV (Práctica Laboral)

Segundo semestre

  1. Control de Procesos I
  2. Periféricos e Interface
  3. Accionamiento Eléctrico
  4. Contabilidad y Finanzas
  5. Sistemas de Medición

Optativa 5

(Escoger 1)

  1. Sistema Operativo
  2. Inteligencia Artificial Aplicada a la Automatización
  3. Autómata programable

Optativa 6

(Escoger 1) (anual no presencial)

  1. Proyecto de Sistemas de Control
  2. Proyecto de Sistemas Digitales

Quinto año

Primer semestre

  1. Sistemas de Automatización
  2. Administación de Empresas
  3. Temas Contemporáneos de la Práctica Pedagógica
  4. Proyecto de Ing. en Automática V
  5. Defensa Civil

Optativa 7

(Escoger 1)

  1. Microcomputadoras II
  2. Control de Procesos II

Optativa 8,9,10

(Escoger 3)

  1. Robótica
  2. Redes de Computadoras (Telemática)
  3. Tópicos Avanzados de Computacón
  4. Manufactura Flexible
  5. Tópicos Avanzados de Electrónica
  6. Herramientas de Sorftware para el Control

Segundo semestre

  1. Trabajo de Diploma


Objeto de la carrera

Son los sistemas de control, constituidos por los procesos a controlar y los medios técnicos necesarios para realizar la medición, la supervisión y el control en la industria y los servicios.

Este graduado es un profesional del perfil amplio y debe tener los elementos básicos para poder participar en tareas de diseño en sus esferas de actuación, que son los sistemas de control, la instrumentación, la electrónica y la computación (hardware y software de bajo y alto nivel) y en la enseñanza de los mismos.

Además, este profesional tiene conocimientos de los aspectos económicos y de dirección necesarios para llevar a cabo eficientemente el desarrollo de su trabajo y también puede participar en la docencia.

Campo de acción

Son aquellas partes del objeto de trabajo del profesional que reflejan sus elementos esenciales de este profesional:

  1. Los circuitos eléctricos y electrónicos
  2. Las técnicas de medición
  3. Las técnicas de computación
  4. La teoría de control
  5. Modos de actuación
  6. Operación
  7. Puesta en marcha
  8. Diseño
  9. Proyecto
  10. Docencia

Funciones del graduado

  1. Participa en el diseño de sistemas digitales y de sistemas de control.
  2. Instala y pone en marcha equipos y sistemas en todas sus esferas de actuación.
  3. Opera sistemas y equipos en todas sus esferas de actuación.
  4. Evalúa y diagnostica el funcionamiento de circuitos, equipos y sistemas de medición, control y computación.
  5. Mide variables eléctricas y no eléctricas.
  6. Identifica, modela y simula circuitos, equipos y sistemas de todas sus esferas de actuación.
  7. Diseña circuitos a microprocesadores para aplicaciones en sus esferas de actuación.
  8. Diseña equipos y circuitos para la medición y control en todas sus esferas de actuación.
  9. Elabora software de aplicación específica en lenguajes de bajo y alto nivel.
  10. Participa en el mantenimiento de instrumentos, equipos, sistemas de computación, sistemas de control y otras aplicaciones afines.
  11. Diseña, instala y opera redes de comunicación afines a sus esferas de actuación.
  12. Participa en equipos de proyectos relacionados con sus esferas de actuación y dirige técnicos de menor categoría.
  13. Puede participar en la enseñanza de asignaturas de la carrera.

Véase también


Enlaces externos

Fuente