Monografias.com > Ingeniería
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Análisis operativo de sistemas de control en plantas industriales de Mexicali




Enviado por glopezbadilla



  1. Introducción
  2. Historia de los SC
  3. Descripción de SC
  4. Análisis de SC en
    Mexicali
  5. Conclusiones
  6. Referencias
    bibliográficas

Introducción

Los sistemas de control (SC) son básicos en
cualquier actividad de la vida cotidiana, siendo los de tipo
industrial uno de los de mayor importancia por ser un gran apoyo
para los métodos utilizados en la manufactura en plantas
industriales (PI). Este estudio se enfoca a los SC utilizados en
empresas de la ciudad de Mexicali con alrededor de 150
maquiladoras [1], siendo en promedio el 80% las de tipo
electrónico y el resto de mecánica y
metalmecánica.

En todas las PI se tienen equipos y maquinas
eléctricas y electrónicas que requieren de SC para
controlar parámetros importantes para la obtención
de un rendimiento operativo óptimo de los sistemas
industriales y tener el máximo control de la calidad, para
la satisfacción total del cliente. La investigación
consiste en evaluar el uso de los SC en tres empresas de
Mexicali, para determinar si los sistemas que controlan los
procesos industriales pueden seguir utilizándose o ser
obsoletos, con el fin de obtener un mejor rendimiento de sus
operaciones o ser reemplazados por partes nuevas o en su
totalidad para conservar siempre la máxima productividad y
calidad de los productos que se fabrican en las PI. En cualquier
análisis de SC, se consideran la toma de decisiones de los
directivos que desean en la mayor parte de los casos, mantener el
gran ahorro, utilizando los SC hasta que dejen de operar
[2].

Esto es de gran importancia debido a que en ocasiones,
ciertos se SC con anos de antigüedad operan eficientemente y
se pueden seguir utilizando, y cuando sea económicamente
viable sea reemplazado por otro nuevo o de menor antigüedad
para incrementar la productividad. En el estudio de operatividad
de los SC en empresas de esta ciudad, se determina el
método de evaluación de su rendimiento productivo,
para con ello conocer en primera instancia si se puede realizar
alguna adaptación o eliminar alguna etapa, que se apoye al
mejoramiento del SC, o ser necesario su reemplazo total. En las
empresas evaluadas, se opto por la realización de mejoras
y evitar la compra de nuevos SC, para el ahorro en cada PI. Se
recopilo información en compañías de esta
ciudad, del nivel de operatividad de los sistemas de control
considerados obsoletos (SCCO), para principalmente elaborar sus
funciones, además del control de microclimas internos de
PI y control de la contaminación en sus interiores. Con
esto se determino el efecto a variaciones de factores
climáticas como humedad y temperatura y algunos
contaminantes del aire como sulfuros provenientes de fuentes
exteriores del tráfico vehicular, planta geotérmica
ubicada en los suburbios alrededor de 25 km de la ciudad y
lagunas de oxidación de desechos de empresas de Mexicali.
El reemplazo de conexiones y conectores eléctricos en
equipos y maquinaria industrial y de los SC, es importante para
evitar problemas de deterioro que ocasionen fallas
eléctricas, debido a problemas de corrosión
atmosférica en interiores de PI. Esto origina un avance
muy importante en la máxima eficiencia operativa de los SC
en conjunto con los sistemas industriales, para evitar grandes
gastos en los procesos de manufactura [3].

  • Productividad industrial.

Toda empresa depende en gran parte de la maquinaria que
usa para fabricar su producto. La automatización nos
proporciona una visión muchísimo más amplia
de lo que puede ayudar a una PI, ya que se obtiene un proceso de
mecanización de las actividades industriales para reducir
la mano de obra, simplificar el trabajo para que ciertas
operaciones las realicen algunas maquinas de manera
automática, para tener un proceso más rápido
y eficiente. Una mayor eficiencia en el sector de maquinaria,
lograra que la empresa industrial disminuya la producción
de piezas defectuosas, y por lo tanto aumente una mayor calidad
en los productos que se logran mediante la exactitud de las
maquinas automatizadas. Todo esto ayudara a que la empresa
industrial mediante la utilización de inversiones
tecnológicas aumente toda su competitividad en un
porcentaje considerable con respecto a toda su competencia, y si
no se hace, la empresa puede sufrir el riesgo de quedarse
rezagado [4].

Historia de los
SC

Las industrias de procesos continuos fueron las primeras
en aplicar el método de mantener las variables de proceso
en un determinado rango a fin de lograr los objetivos de
diseño. Las primeras industrias realizaban el control de
las variables en forma manual a través de operadores que
visualizaban el estado del proceso por medio de indicadores
ubicados en las etapas de fabricación con tuberías,
recipientes y equipos que se requerían controlar. Esta
descripción se ajusta en sus principios a lo que conocemos
como lazo cerrado de control o lazo realimentado
(feedback). El control manual era por supuesto
descentralizado. A medida que las plantas de producción
crecieron y se necesitaron de operaciones más complejas,
se requirió cada vez una mayor cantidad de mano de obra
[5].

El primer intento de reemplazar al ser humano en las
tareas de control se realizó a través de elementos
mecánicos. Mecanismos como las válvulas de control
de nivel flotante, permitieron liberar a los operadores de tener
que dedicarse a estas tareas. Sin embargo el hecho de que el
elemento mecánico de control estuviera ubicado
directamente sobre el proceso, mantenía la
obligación de ir al campo para conocer el verdadero estado
de las variables, así como dejaba expuesto al medio
ambiente (muchas veces agresivo) o a elementos de
regulación delicados. A medida que las plantas
crecían, fue surgiendo la necesidad de tener más
información en forma ordenada y accesible. Aparecieron
entonces, los primeros tableros de control, muchas veces ubicados
cerca de los equipos de proceso, y con frecuencia transportando
la variable a medir hasta el indicador instalado en el panel.
Esto no resolvió el problema del manejo de toda la planta
y traía ciertos riesgos, como tener elementos a
presión o fluidos riesgosos en los tableros
requería cuidados especiales [6].

Descripción de SC

Un SC consiste en subsistemas y procesos unidos por el
propósito de controlar señales de salida de los
procesos, siendo en su forma más simple, un dispositivo
electrónico que genera una respuesta o señal de
salida para un estimulo o señal de entrada. Dentro de los
SC, se identifican dos grandes tipos: los de lazo abierto y de
lazo cerrado [7]. Cada uno de estos tipos de sistemas tiene sus
propias características específicas,
diferenciándolos por sus aplicaciones diferentes. En los
SC de lazo abierto, una señal de entrada actúa
sobre los elementos que controlan el funcionamiento de la
máquina o proceso, y a la salida se obtiene la
señal controlada. En este tipo de sistemas, la
señal de salida no tiene efecto sobre la acción de
control. En un sistema de lazo cerrado, las señales de
salida y de entrada están relacionadas mediante un
conexión de realimentación, a través del
cual la señal de salida influye sobre la de entrada,
tendiendo la señal de salida un efecto sobre la
acción de control. El sistema que usa un control
adaptativo es capaz de modificar su comportamiento como respuesta
a cambios en el sistema o a perturbaciones externas. Esto puede
ser la retroalimentación. El mecanismo de
adaptación presenta una solución en tiempo real al
problema de diseño para sistemas con parámetros
conocidos. La teoría de control robusto es una rama de que
incorpora la incertidumbre a su análisis y diseño.
Estos tipos de sistemas están diseñados para
funcionar mientras cierta variable incierta se encuentra dentro
de un rango predeterminado. El objetivo de este tipo de control
es lograr un sistema estable. A diferencia del control
adaptativo, el control robusto es estático; en lugar de
adaptar el sistema a cierto parámetro que cambia, el
controlador está diseñado para trabajar asumiendo
que ciertos parámetros cambiaran o serán
desconocidos, pero estarán dentro de cierto rango. El
control aplicado en la industria se conoce como control de
procesos y se ocupa del control de variables como temperatura,
presión, caudal, etc; en un proceso químico de una
planta [8].

Análisis
de SC en Mexicali

En las PI instaladas en la ciudad de Mexicali, existe
una gran infinidad de operaciones donde se utilizan los SC y en
otras donde se pueden desarrollar sistemas que controlen la mayor
parte de las operaciones para ahorro de energía, agua y
otros factores que apoyen a mejorar la eficiencia productiva en
las empresas. En este estudio, se tuvo la oportunidad de evaluar
SC en diversas operaciones de manufactura, y con el apoyo del
personal operativo y especializado se observaron las principales
características que conducían a la
implementación de SC y analizar su rendimiento operativo y
tiempo de vida. Esto nos ayudo a comprender del porque en
ocasiones los SCCO, se pueden seguir utilizando para evitar
grandes costos en estas áreas, para que los gastos sean
aplicados a otros departamentos o en ocasiones en bonos
económicos para los trabajadores [9]. Para la
recopilación de información estadística de
opiniones del uso de SCCO y SC nuevos, se tomaron datos que las
empresas aportaron del conocimiento por parte de personal
especializado y operativo. El objetivo de la
investigación, era conocer los periodos de longevidad de
los SC iniciando con datos de 0 a 5, 6 a 10, 11 a 15, 16 a 20 y
mas de 20 anos, para comprender de porque los índices de
productividad podrían variar desde niveles de
satisfacción y cumplimiento en calidad y cantidad diaria,
hasta en ocasiones obtener un poco mas del 50% de la
productividad (Tabla 1).

Tabla 1. Eficiencia operativa (%) de SC
en PI de Mexicali en 2010 (Promedio 5 maquinas).

Monografias.com

La tabla anterior muestra los niveles de eficiencia
productiva de las tres empresas evaluadas, siendo las tres del
ramo electrónico y la segunda con una mejor capacidad
productiva. De los datos recopilados, el 58% de los SC tiene
menos de 10 años, 33% entre 10 y 20 años y 8 %
más de años. El promedio de antigüedad en los
sistemas de las empresas es menor a 20 años, incluso, la
mayoría de los sistemas son menores de 10 años. Los
principales factores de eficiencia operativa, eran las
limitaciones que presentaban los sistemas que utilizaban, siendo
67% eficiente, 25% era problema de soporte del fabricante y 8% de
la inexperiencia de operación de los SC. Las PI consideran
como principal problema en la tecnologías mas antiguas la
eficiencia productiva, algunos mencionan que comienzan a dejar de
cumplir con los objetivos por que son muy lentas para trabajar o
el producto final ya no presenta una calidad óptima. Se
observo también que en muchas ocasiones es difícil
conseguir que se reparen estas máquinas ya que el
fabricante no cuenta con partes de reemplazo. El 91% de las
áreas evaluadas, consideraba importante mantener esta
tecnología de soporte, a pesar de que las
tecnologías antiguas tienen ciertas limitaciones, no dejan
de ser, finalmente, producción, lo cual se traduce en
dinero para la empresa, y mientras dicha máquina siga
funcionando, esa máquina se queda en la PI. Los datos
muestran que las empresas piensan que mantener sistemas viejos en
las compañías tiene beneficios, entre ellos los
bajos costos y la producción extra que estas pueden
realizar para la empresa. Aunque las empresas están
conscientes de que los sistemas antiguos tienen limitaciones, los
beneficios de seguirlos utilizando son mayores que las
limitaciones. Los resultados obtenidos el concluir la
investigación apuntan a que una empresa en concreto no
tiene una edad específica para considerar a un sistema
como obsoleto, más bien se basan puramente en la necesidad
de la empresa; mientras el sistema cumpla con los requerimientos
que le exige la empresa, la empresa no tiene razón para
cambiarlo por un más nuevo.

Conclusiones

Al analizar los resultados del estudio, se observa un
factor muy significativo: la tecnología usada por las
empresas de productos electrónicos en Mexicali, B.C. es de
buen nivel. La tecnología usada por las PI de esta ciudad,
es en su mayoría relativamente nueva, teniendo buenas
expectativas de crecimiento industrial. La mayoría de las
empresas utilizan maquinaría bastante especializada de
distintos proveedores internacionales lo cual nos dio
información acerca de las tecnologías con las que
contamos en Mexicali. Otro aspecto de importancia observado fue
conocer los criterios o tendencias que las empresas siguen para
remodelar sus sistemas. Para terminar con los objetivos
cumplidos, cabe mencionar que se logró desmentir que el
utilizar tecnología nueva, no equivalente a tener
éxito en una empresa, y un mejor mayor rendimiento
comparado con tecnologías de 20 años de
antigüedad. El factor costo-beneficio tiene un rol muy
importante en este aspecto. Otro factor evaluado fue el de
conocer el grado de agresividad de la corrosión en los
conectores y conexiones de SC electrónicos, por
contaminación del aire o variaciones
climáticas.

Referencias
bibliográficas

1. Asociación de Maquiladoras en Mexicali (AMAQ),
Anuario estadístico, 2010.

2. George A., Hendrickson T.; Industrial process
effectively; McGraw Hill Ed., 2003.

3. Gómez U., Urrutia A.; La efectividad
industrial como una herramienta de alta productividad; Ed.
Trillas, 2005.

4. Torres A., Rodríguez J. Yánez J.; Los
procesos de manufactura industrial; Ed. Oceánica;
2005.

5. Thomson R., Lirony A.; A brief history of control
Systems; Mc Graw Hill Ed., 2006.

6. Gutiérrez E., Espíndola R.; La historia
en el uso de los sistemas de control en plantas industriales; Ed.
Trillas, 2006.

7. Albertson T.; Use of control Systems in the
industrial plants; Smith Ed., 2002.

8. Loza Venegas, A. L., Talamantes Gomez, D. P. (2009).
Automatización y Control Para la Manufactura, Ed.
Oceánica.

9. Smith K., Durant R.; Comparative analysis of manual
and automatic operations in industrial plants; Mc Graw Hill Ed.,
2003.

 

 

Autor:

José M. González
Clayton1,

Diego A. Millán
Arce1,

Ángel R. Vega
Matus1

Asesorados por

Dr. Gustavo López
Badilla2

1 Alumnos de la carrera de
Ingeniería Cibernética.

2 Maestro de la carrera de
Ingeniería Cibernética.

Enviado por:

Gustavo López
Badilla

 

Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

Categorias
Newsletter