Sensores: Presencia

• Inductivo: Solo detecta metales ferromagnéticos. Sin contacto.
• Capacitivo: Detecta cualquier material (Δ cte dieléctrica): madera, PVC, plástico, líquidos. Sin contacto.
• Óptico de barrera / fotoeléctrico: Presencia y altura por medios ópticos. Ideal para ambientes limpios, sin viruta ni partículas.
• Final de carrera mecánico: Con contacto (sujeto a desgaste). Útil para calibración asumiendo el contacto.
• Efecto Hall: Detecta campo magnético / materiales ferromagnéticos; también permite medir velocidad de giro; sin contacto.

Sensores: Posición

Lineal / Desplazamiento

• LVDT: Desplazamiento lineal, sin contacto.
• Potenciómetro (película de carbono): Desplazamiento, con contacto, bajo coste, sufre ruido, fatiga y desgaste. No sustituye al LVDT.
• Regla óptica: Posición/desplazamiento, requiere ambiente limpio; similar a encoder absoluto.
• Inductosyn: Posición lineal por inducción (no mide presencia ni velocidad).

Giro / Rotación

• Encoder incremental: Pulsos por vuelta; necesita calibración inicial para la posición absoluta; permite derivar la velocidad.
• Encoder absoluto: Codificación robusta (Gray): posición absoluta directa, sin calibrar.
• Resolver: Giro de un eje, tipo inductivo. Sincro-resolver = devanados a 120°.

Sensores: Otras Magnitudes

Velocidad

• Tacogeneratriz (solidaria al eje): Velocidad analógica. No es la única opción.
• También: encoder incremental derivando, o sensor Hall.

Distancia / Nivel de Depósito

• Ultrasonidos: Sin contacto; nivel de líquido/sólido desde arriba; mide por tiempo de vuelo.
• Láser de triangulación: Distancias cortas-medias; respuesta NO lineal; no >100 m; no usa tiempo de vuelo; no usa marcas.
• Nivel también: presión hidrostática, capacitivo, radar, flotador, célula de carga (sólidos).

Fuerza / Par / Presión

• Galga extensiométrica: Mide deformación a tracción donde se pega (no mide presencia).
• Célula de carga: Peso; permite saber si la máquina está cargada.
• Presión: Piezorresistivo, capacitivo, piezoeléctrico, Bourdon, resonante, óptico.

Reglas Rápidas de Selección

• Ferromagnético → inductivo o Hall.
• No metálico (madera/PVC/plástico/líquido) → capacitivo.
• Presencia + altura en cinta → barrera óptica (lateral) o ultrasonidos (encima).
• Sin contacto con el líquido → ultrasonidos.
• Posición absoluta sin calibrar → encoder absoluto. Relativa y barata → incremental.

Actuadores: Eléctricos

• DC (continua): Escobillas = desgaste, malo en tareas repetitivas; velocidad por nivel medio de tensión. Con reductor + V cte: mover gran pieza a velocidad constante baja.
• CA asíncrono (inducción): Jaula de ardilla (robusto, sin escobillas, barato) o rotor bobinado (respuesta dinámica exigente, mejor arranque). Velocidad → variador de frecuencia.
• Síncrono: Velocidad constante; para variarla necesita variador de frecuencia (no estrella-triángulo, no tensión).
• Paso a paso: Posición en lazo abierto, precisión, control sencillo, bajo par (lleva reductores), pierde pasos a alta velocidad/par → suele ir en lazo cerrado.
• Servomotor (brushless AC/DC): Control en posición, precisión y repetitividad; brushless AC = mejor par; rizado de par a baja velocidad (no ideal para grandes masas).

Actuadores: Fluidos

Neumáticos

Rápidos, baratos, limpios, baja presión.

• Simple efecto: Trabajo en 1 sentido (retorno por muelle).
• Doble efecto: Ambos sentidos.
• De impacto: Golpe de ariete; marcado/punzonado/grabado; alta aceleración → imposible control de posición.
• Paletas: Gran caudal a presión media-baja. Pistones radiales.

Hidráulicos

Maximizan potencia/peso (potencia/volumen); altas presiones y fuerzas.

• Prensado/altas fuerzas → hidráulico (en tándem para muy alta presión).
• Mantener fuerza/posición ante corte de energía → hidráulico (simple efecto).
• Cargas estáticas → hidráulico. Engranajes = alta presión.

Selección de Actuadores

• Posición en lazo abierto / plano X-Y de mecanizado → paso a paso.
• Alta precisión y repetitividad (alimentar máquina, transfer) → servo (+ reductor si falta par).
• Velocidad constante → síncrono + variador.
• Seleccionar/empujar producto, bajo coste y sencillez → cilindro neumático simple efecto.
• Ascensor 4 plantas / plataforma elevadora / vagoneta en pendiente → simple efecto (1 sentido).
• Ambos sentidos → doble efecto. Impacto (sin posición) → neumático de impacto.

Robots: Estructura y Selección

• Antropomórfico / angular 6 g.d.l.: Posiciona + orienta; acceso por ventanas (alimentar CNC); carga y velocidad medias.
• SCARA 4 g.d.l.: Pick & place entre superficies horizontales; «compliance» (inserción/ensamblado); orienta 1 eje perpendicular; accionamiento directo = rápido, bajo tiempo de ciclo. (4-5 g.d.l. para C/D a cintas).
• Cartesiano / pórtico: Grandes recorridos; pintado de superficies 3D.
• Polar: Prioriza capacidad de carga.
• C/D a máquinas por ventanas → 6 g.d.l. angular/antropomórfico; C/D a cintas horizontales → SCARA 4-5 g.d.l.
• Efectores: ventosas (tableros/planchas), pinza 2-3 dedos (patas/piezas).

Diseño FMS: Test de Flexibilidad

Responder a las 4 cuestiones; 100% flexible solo si cumple las 4:

1. Simultaneidad: Coexisten/se fabrican distintos productos a la vez (no por lotes).
2. Variación de % de producción de cada producto en tiempo real.
3. Robustez ante fallos: Analizar cada recurso (estaciones, robots, transportes) y su impacto.
4. Añadir producto nuevo al catálogo con cambios mínimos.

Punto débil típico del punto 3: 1 único robot o 1 bucle interno.

Diseño FMS: Claves

• Máxima flexibilidad = máquinas idénticas que hacen TODAS las tareas (no especializar) + 1 robot por máquina → máxima robustez.
• Especializar estaciones/transportes/C/D → más eficiencia y menor tiempo de ciclo, pero menos flexible.
• Proceso por lotes: Permite cambiar la ley de producción y el nº de unidades; no cumple necesariamente las 4 cuestiones.
• Secuencia lógica de producción ≠ secuencia física/topológica (no tienen por qué coincidir).

Diseño FMS: Transportes

• Transporte flexible: Abastecimiento «en paso», sin vincular su funcionamiento al de las estaciones, independiente de la secuencia lógica. (no punto a punto, no nace/muere en estaciones, no especializado).
• Bucle interno: No totalmente flexible, pero distribuye de forma no dedicada.
• Lanzadera: Elemento móvil sobre carril lineal (no es cinta), sin cortes ni bifurcaciones.
• AGV: Transporte sin conductor, guiado, supeditado al control en tiempo real.
• C/D de celda con transporte global → por >1 puerto bidireccional.

Diseño FMS: Identificación

Imprescindible en FMS: garantiza la secuencia lógica, la gestión eficiente de recursos según disponibilidad/estado y la traza del producto (reactualizable en cada etapa).

• RFID / etiqueta electrónica: Identifica (según apuntes, no da soporte a la traza).
• Alta temperatura o sin poder pegar etiquetas → micrograbado / micropunzonado / matriz de puntos (por impacto o luz). No código de barras ni RFID.
• Detectar material no metálico (tablero) → sensor capacitivo.

Simulación: SimFactory

• Layout de diseño: Plano de planta del diseño previo (vista en planta). No es la vista de la simulación.
• Modelo: Incluir solo recursos imprescindibles para los objetivos (verificar/validar el diseño); no buscar realismo por sí mismo.
• Station (recurso estacionario): Hace la operación; el tiempo de ciclo se fija aquí.
• Recurso libre / MU: Instancias que circulan; «Arrival» = frecuencia con que se generan.
• Estado REQUEST: Falta 1 recurso libre necesario (no siempre por Δ de tiempos de ciclo); a veces se resuelve con 1 buffer tras la estación.
• Estado BLOCKED (bloqueo): Los procesos posteriores son más lentos (cuello de botella aguas abajo).
• Precalentamiento (warm-up): Periodo inicial sin registros estadísticos.
• Optimizar: No eliminar todos los ociosos ni todos los request, ni todo al 100% (suele ser «ninguna»).
• Longitud de una cinta → se define en los pads entre los que se traza.

Comunicaciones: Bus de Campo

Requisitos

• Determinismo / tiempo real (predicción del tiempo de lazo).
• Permite cerrar lazos de control en tiempo real.
• Robustez industrial; fácil instalación; alta/baja de nodos.
• En el medio físico viajan señales en banda base.

Acceso al medio

• Paso de testigo (token): Determinista; topología en anillo.
• CSMA/CD: Contienda (Ethernet); no determinista; no garantiza lazos cerrados; no es el único en buses de campo. No es estándar OSI ni paso de testigo.
• 1 bus de campo no usa siempre CSMA/CD.

Topología

• Bus / árbol → fácil instalación y alta/baja de nodos.
• Anillo → paso de testigo.

Comunicaciones: OSI y Profibus

Modelo OSI de ISO

• Todos los buses de campo cumplen capa 1 (física) + capa 2 (enlace) → suele bastar.
• Capa 7 (aplicación) → solo si hace falta servicios cliente/servidor.

Profibus: 3 especificaciones (FMS, DP, PA)

• FMS: Capas 1, 2 y 7 (cliente/servidor, aplicación).
• DP: Solo capas 1 y 2; periferia descentralizada; rápido.
• PA: Process automation; alimentación por el bus (como DP); apto en entornos críticos/peligrosos; más lento que DP.

Serie

• RS-485: Serie en bus de tensión (diferencial). No bucle de corriente, no antecesor del USB.
• RS-232: Serie punto a punto.