Fundamentos de Automatización Industrial y Sistemas de Distribución en Planta

1. Distribución Orientada al Proceso y Tasas de Producción

Indique para qué tasas de producción, para qué niveles de variabilidad de piezas y en qué tipos de planta se recomienda emplear la Distribución Orientada al Proceso:

Baja tasa de producción, con variabilidad blanda: Job shop / Fixed-position layout.
Tasa media, variabilidad dura: Batch production / Process layout / Cellular layout.
Tasa alta, producción en cantidad: Mass production / Product layout / Flow line.

2. Tecnologías de Automatización por Tipo de Factoría

¿Cuáles son las tecnologías de automatización (dispositivos, métodos de control) más probables de encontrar en cada uno de estos tipos de factoría?

a) Refinería de CEPSA (Huelva)

PIDs, MPCs, PLCs (en continuo), caudalímetros, electroválvulas, depósitos, tuberías y tanques.

b) Planta de fabricación de vehículos (Volkswagen Tiguan)

PLCs (en discreto), redes de Petri, robots, cintas transportadoras, almacenes automáticos, AGVs, visión artificial, sensores avanzados.

3. Transición de Producción Manual a Automatizada

Si se desea pasar de una producción manual a una automatizada, ¿cuáles serían las etapas necesarias para lograrlo en cada una de ellas?

Refinería

En el caso de la refinería no se observa una oportunidad de automatizar las estaciones por separado y, después, la transferencia.

Planta de vehículos

En el caso de producción de piezas discretas:

Producción en estaciones manuales.
Producción automática en celdas de una estación.
Automatización de las operaciones de transferencia (Integración).

Primero se empieza de forma manual. Cuando crece la demanda, se automatizan las estaciones de trabajo. Por último, si la demanda se mantiene elevada y estable, se pasa a la automatización de las operaciones de transferencia.

4. Razones para la Automatización de Factorías

Indique todas las razones que conozca en favor de la decisión de automatizar las factorías de producción:

Reducción de costes de mano de obra a largo plazo.
Aumento de la productividad y la velocidad de producción.
Mayor consistencia y calidad del producto (reducción de variabilidad humana).
Posibilidad de operar en entornos peligrosos o insalubres.
Reducción de desperdicios y mayor eficiencia energética.
Mayor flexibilidad ante cambios de demanda (con sistemas FMS).
Trazabilidad y control en tiempo real del proceso.
Mejora de la seguridad laboral al reducir la intervención humana en tareas de riesgo.

5. Tipos de Cintas Transportadoras y Aplicaciones

Indique los distintos tipos de cintas transportadoras que conoce y en cuáles de ellas puede transportar materiales específicos:

Cinta de banda plana: Cajas de cartón grandes, pallets pequeños.
Cinta de rodillos (roller conveyor): Cajas de cartón grandes, pallets.
Cinta de banda en artesa (forma de V): Arena, cemento, graneles.
Cinta de paletas/eslabones: Piezas pequeñas, tornillos.
Cinta de malla metálica: Piezas pequeñas en entornos de alta temperatura.
Cinta magnética: Piezas metálicas pequeñas (tornillos).

6. Sistemas de Almacenamiento: AS/RS vs. Carrusel

Indique las principales diferencias entre un AS/RS y un sistema de almacenamiento tipo carrusel. ¿En qué criterios se basaría para elegir instalar uno u otro?

Diferencias típicas

AS/RS (Automated Storage and Retrieval System): Sistema de estanterías de gran altura con transelevadores automáticos. Posee alta capacidad de almacenamiento vertical y alta densidad; es adecuado para grandes volúmenes y variedad de referencias.
Carrusel: Sistema rotativo (horizontal o vertical) que acerca el producto al operario. Tiene menor capacidad, pero mayor velocidad de acceso para pocas referencias frecuentes.

Criterios de elección

Si se necesita alta densidad de almacenaje y muchas referencias → AS/RS.
Si se prioriza velocidad de picking con pocas referencias → Carrusel.
Inversión disponible: El AS/RS requiere una mayor inversión inicial.
Espacio disponible en planta: El carrusel puede adaptarse mejor a espacios reducidos en planta baja.

7. Evaluación de Sistemas FMS y Componentes Eléctricos

A. Criterios para determinar si un sistema es FMS

Prueba de variedad de piezas: ¿Puede el sistema procesar diferentes tipos o estilos de piezas/productos en un modo de modelo mixto (no por lotes)? En principio sí, no parece que haya maquinaria muy específica de un producto o pieza en particular. De hecho, por el enunciado parece que el sistema es capaz de producir componentes muy diferentes entre sí, sin interrumpir la producción.
Prueba de cambio de programación: ¿Puede el sistema aceptar fácilmente cambios en el programa de producción? Así es; el hecho de que el sistema no esté organizado para una secuencia fija de procesado, y que no se haya especificado que haya que producir en lotes (el mix es continuo), nos lleva a pensar que el cambio en el orden en que se organiza el mix no tiene ningún efecto negativo en la producción.
Prueba de recuperación ante errores: ¿Puede el sistema recuperarse de manera adecuada ante fallos? Sí, aunque parcialmente. Todos los elementos, excepto el puente-grúa, tienen la posibilidad de funcionar en paralelo con varios servidores, cosa que garantizaría que si un servidor falla, se podría redirigir la pieza a otro.
Prueba de incorporación de nuevas piezas: ¿Pueden introducirse nuevos diseños de piezas en la mezcla existente? Sí, al tratarse de maquinaria de propósito general y no tener una distribución específica para un tipo de pieza, aparentemente es posible incorporar nuevos diseños en el sistema.

B. Comportamiento del Motor

La corriente de un motor frente a las revoluciones por minuto, ¿es monótona creciente? ¿es monótona decreciente? ¿cuántos máximos tiene? ¿cuál es el máximo global?

Es monótona decreciente. Solo tiene un máximo global a 0 rpm. La curva que tiene máximos y mínimos locales es la de par.

C. Bloqueo del Motor y Protección

Cuando se produce un bloqueo en el motor, ¿qué dispositivo interrumpiría la corriente? ¿cuántos segundos tardaría, aproximadamente? ¿Por qué no se corta la corriente de inmediato?

El relé térmico. Tardaría de 5 a 15 segundos (ese orden de magnitud, al menos). No se corta de inmediato porque el nivel de corriente que se emplea para detectar la sobrecarga ha de mantenerse durante el inicio (bajas rpm).

D. Lógica de Relés y Contactores

a. Un relé cierra todos sus contactos normalmente abiertos cuando se aplica potencial a su bobina. → VERDADERO
b. Un relé cierra todos sus contactos normalmente cerrados cuando se aplica potencial a su bobina. → FALSO
c. Un relé debe funcionar con el mismo nivel de tensión en el circuito donde está la bobina y en el circuito donde están los contactos asociados. → FALSO
d. Un relé debe funcionar con el mismo tipo de tensión (alterna o continua) en el circuito donde está la bobina y en el circuito donde están los contactos asociados. → FALSO
e. Un contactor hace lo mismo que un relé, pero a un nivel de corriente y potencia muy inferior. → FALSO (sería superior).
f. Un contactor proporciona aislamiento galvánico entre dos partes de un circuito, por ejemplo entre el circuito de mando y el de potencia. → VERDADERO

E. Estado de Contactos en Marcha

Cuando el motor del esquema 2 ha arrancado y está en marcha (sin incidencias y sin accionamiento de pulsadores), ¿cuáles son los contactos que permanecen cerrados?

QF20, S20, K20, TR1, FU22, R6 7 8 9, PLAC AFT/CEN/STBD STOP, K23, y los contactos de otros planos asociados a K20, R22.

F. Análisis de Relés R1 y R2 (Esquema 3)

a. Están activados o desactivados al mismo tiempo. → VERDADERO
b. Se pueden sustituir por un relé con 8 contactos. → FALSO (no los hay).
c. Sirven para notificar a otras partes de la instalación que el puente de mando ha puesto el selector en modo Navegación. → VERDADERO
d. Cuando están activos, no llega corriente a ninguna electroválvula de la instalación. → VERDADERO

G. Diagramas de Entradas de PLC

¿Cuántos diagramas de 16 entradas de PLC, como el esquema 4, cree que hay en total en los planos del cuadro ‘AFT CONTROL CABINET’?

El autómata admitiría 8 diagramas. Probablemente haya menos, pero no disponemos de todos los planos para ajustarlo más.

H. Ubicación de Elementos (Esquema 4)

Indique qué elementos del esquema 4 están dentro del cuadro del autómata (AFT CONTROL CABINET) y cuáles fuera:

Todos se encuentran dentro del cuadro, excepto los finales de carrera. Es necesario indicarlo expresamente identificando los componentes por su nombre.

I. Frecuencia de Diagramas (Esquema 6)

¿Cuántos diagramas como el del esquema 6 hay en la instalación?

Hay 8, tantos como paneles de operación.

J. Conexión del Panel de Operador

¿Cuántos hilos tiene la manguera que conecta el panel de operador del esquema con el cuadro del autómata?

18 hilos, uno por cada borne del panel de operación.

K. Pulsador de Emergencia (Esquema 6)

¿Por qué tiene el pulsador de emergencia el contacto asociado entre los bornes 15 y 16 (contacto libre de potencial)? ¿A cuáles bornes del cuadro del autómata se conectan estos?

Están separados porque ninguno de ellos está conectado a una fuente de tensión constante (G1 o G2), sino que se insertan en una conexión en serie de setas de emergencia representado en el esquema 3.

L. Conteo de Diagramas de Finales de Carrera

¿Cuántos diagramas como el del esquema 7 cree que hay en la instalación?

Hay 9 bloques con la etiqueta LIMIT SWITCHES, que conectan grupos de finales de carrera con el autómata. Por tanto, hay 9 esquemas similares.