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La neumática (del griego πνεῦμα [ pneuma], 'aire') es la rama de la mecánica, y esta a su vez de la física, que estudia el equilibrio y movimiento de flujos gaseosos,​ además es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un fluido gaseoso y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión y devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse, según dicta la ley de los gases ideales.

Los mandos neumáticos están constituidos por elementos de señalización, elementos de mando y un aporte de trabajo. Los elementos de señalización y mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y se denominan válvulas. Los sistemas neumáticos e hidráulicos están constituidos por señales:

Elementos de información.

Elementos de trabajo.

Elementos artísticos.

Para el tratamiento de la información de mando es preciso emplear aparatos que controlen y dirijan el fluido de forma preestablecida, lo que obliga a disponer de una serie de elementos que efectúen las funciones deseadas relativas al control y dirección del flujo del aire comprimido.

En los principios de la automatización, los elementos rediseñados se mandan manual o mecánicamente. Cuando por necesidades de trabajo se precisaba efectuar el mando a distancia, se utilizan elementos de comando por símbolo neumático (cuervo).

Actualmente, además de los mandos manuales para la actuación de estos elementos, se emplean para el comando de procedimientos servo-neumáticos, electro-neumáticos y automáticos que efectúan en su totalidad el tratamiento de la información y de la amplificación de señales.

La gran evolución de la neumática​ y la hidráulica han hecho, a su vez, evolucionar los procesos para el tratamiento y amplificación de señales, y por tanto, hoy en día se dispone de una gama muy extensa de válvulas y distribuidores que nos permiten elegir el sistema que mejor se adapte a las necesidades.

Hay veces que el comando se realiza manualmente, y otras nos obliga a recurrir a la electricidad (para automatizar) por razones diversas, sobre todo cuando las distancias son importantes y no existen circunstancias adversas.

Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones:

Distribuir el fluido

Regular caudal

Regular presión

Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por el compresor o almacenado en un depósito. Ésta es la definición de la norma DIN/ISO 1219 conforme a una recomendación del CETOP (Comité Européen des Transmissions Oléohydrauliques et Pneumatiques).

Según su función las válvulas se subdividen en cinco grupos:

1. Válvulas de vías o distribuidoras

2. Válvulas de bloqueo

3. Válvulas de presión

4. Válvulas de caudal

5. Válvulas de cierre

Tanto la lógica neumática como la realización de acciones con neumática tiene ventajas y desventajas sobre otros métodos (hidráulica, eléctrica, electrónica). Algunos criterios a seguir para tomar una elección son: malos

El medio ambiente. Si el medio es inflamable no se recomienda el empleo de equipos eléctricos y tanto la neumática como la hidráulica son una buena opción.

La precisión requerida. La lógica neumática es de todo o nada, por lo que el control es limitado. Si la aplicación requiere gran precisión son mejores otras alternativas electrónicas.

Por otro lado, hay que considerar algunos aspectos particulares de la neumática:

Requiere una fuente de aire comprimido, por lo que se ha de emplear un compresor.

Es una aplicación que no contamina por sí misma al medio ambiente (caso hidráulica).

Al ser un fluido compresible absorbe parte de la energía, mucha más que la hidráulica.

La energía neumática se puede almacenar, pudiendo emplearse en caso de fallo eléctrico.

1. Circuito de anillo cerrado: Aquel cuyo final de circuito vuelve al origen evitando brincos por fluctuaciones y ofrecen mayor velocidad de recuperación ante las fugas, ya que el flujo llega por dos lados.

2. Circuito de anillo abierto: Aquel cuya distribución se forma por ramificaciones las cuales no retornan al origen, es más económica esta instalación pero hace trabajar más a los compresores cuando hay mucha demanda o fugas en el sistema.

Estos circuitos a su vez se pueden dividir en cuatro tipos de sub-sistemas neumáticos:

1. Sistema manual.

2. Sistemas semiautomáticos.

3. Sistemas automáticos.

4. Sistemas lógicos.

5. Sistemas Incomunicados

El método paso a paso es una técnica para diseño de circuitos neumáticos, el cual está basado en que para activar un grupo es necesario desactivar el grupo anterior, generando así una secuencia. Este método es más utilizado que el método de cascada, ya que cuando hay más de dos válvulas en cascada, surgen pérdidas de presión. Dichas pérdidas de presión se corrigen con el método paso a paso. Se necesita que haya tres o más grupos para que funcione, aunque se puede realizar el método con dos grupos pero se debe de agregar un grupo adicional para poder seguir con la secuencia.

Los siguientes pasos llevan a diseñar un circuito neumático de paso a paso:

1. Establecer la secuencia o sucesión de movimientos a realizar.

2. Separar la secuencia en grupos.

3. Designar cada grupo con siglas romanas.

4. Hacer la esquematización del circuito, colocando los actuadores en la posición inicial deseada.

5. Cada actuador estará controlado por una válvula 4/2 o 5/2 de accionamiento neumático biestable.

6. Debajo de las válvulas de distribución, se ponen tantas líneas de presión como grupos tenga el sistema, enumerándolas con números romanos

7. Debajo de las líneas de presión se ponen memorias (válvulas 3/2), tantas como grupos tenga el sistema. Todas las memorias comenzarán normalmente cerradas, a excepción de la válvula colocada hasta la derecha que estará normalmente abierta.

8. Las memorias van conectándose a las salidas de presión, tomando la salida única de la primera memoria y se conecta a la línea de presión I, la segunda memoria a la línea a presión II y así sucesivamente. La última memoria que es la normalmente abierta, se conectara a la última línea de presión.

9. Cada memoria (excepto la de la derecha), será pilotada por la izquierda por la línea de presión o grupo anterior al que está conectada su salida.

10. Cada memoria (excepto la de la derecha), será pilotada por la derecha por la línea de presión o grupo que debe de desactivarla.

11. La válvula de la derecha será pilotada al revés, esto quiere decir que para pilotarla por la izquierda, se debe de conectar el grupo o línea que la desactiva y para pilotarla por la derecha, se conecta el grupo o línea anterior al que esté conectada su salida.

12. Cada válvula distribuidora (4/2 o 5/2) estará pilotada por la línea de presión correspondiente a su grupo.

13. El primer grupo sólo necesita estar conectado a su línea de presión correspondiente, pero los demás grupos además de ser conectados a su línea de presión correspondiente, deben de ser conectados a la señal del grupo anterior para indicar que el movimiento del grupo anterior ha finalizado.

14. El primer movimiento de la secuencia se alimentará de la primera línea de presión y tendrá en serie el pulsador de marcha.

15. Si se repite un movimiento en la secuencia, deberá utilizarse válvulas de simultaneidad (AND) antes de la distribuidora correspondiente.

Hacer el método paso a paso con dos grupos genera un problema de entrampamiento. Ya que un grupo tendría que ser activado y desactivado por sí mismo, lo cual no es posible. Para solucionar el problema se dan dos opciones:

Utilizar el método de cascada.

Crear un grupo que no realice nada, para tener los tres grupos necesarios para que funcione el método.

Grupo I: es generado por el grupo III sin final de carrera y será desactivado por el grupo II.

Grupo II: es generado por el grupo I y será desactivado por el grupo III.

Grupo III: es generado por el grupo II y desactivado por el grupo I.

Nota: Al seguir este cambio ya se puede trabajar normalmente con los pasos dados para la realización del método paso a paso por tres grupos o más.

Referencias

Moreno, M. "Primero". Introducción a la Neumatica. pp. 7-15.

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Neumática - Wikipedia, la enciclopedia libre

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La neumática (del griego πνεῦμα [ pneuma], 'aire') es la rama de la mecánica, y esta a su vez de la física, que estudia el equilibrio y movimiento de flujos gaseosos,​ además es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.

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La hidráulica es la rama de la física que estudia el comportamiento de los líquidos en función de sus propiedades específicas. Es decir, estudia las propiedades mecánicas de los líquidos dependiendo de las fuerzas a las que son sometidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y a las condiciones a las que esté sometido el fluido, relacionadas con la viscosidad de este.

La palabra "hidráulica" proviene del griego ὑδϱαυλικός ( hydraulikós) que, a su vez, viene de "tubo de agua", palabra compuesta por ὕδωϱ ("agua") y αὐλός ("tubo").

Egipto y Grecia

Las civilizaciones más antiguas se desarrollaron a lo largo de los ríos más importantes de la Tierra. La experiencia y la intuición guiaron a estas comunidades en la solución de los problemas relacionados con las numerosas obras hidráulicas necesarias para la defensa ribereña, el drenaje de zonas pantanosas, el uso de los recursos hídricos, la navegación.

En las civilizaciones de la antigüedad, estos conocimientos se convirtieron en privilegio de una casta sacerdotal. En el antiguo Egipto los sacerdotes se transmitían, de generación en generación, las observaciones y registros, mantenidos en secreto, respecto a las inundaciones del río, y estaban en condiciones, con base en estos, de hacer previsiones que podrían ser interpretadas fácilmente como revelaciones transmitidas por los dioses. Fue en Egipto donde nació la más antigua de las ciencias exactas, la geometría que, según el historiador griego Heródoto, surgió a raíz de exigencias catastrales relacionadas con las inundaciones del río Nilo.

Con los griegos la ciencia y la técnica pasan por un proceso de desacralización, a pesar de que algunas veces se relegan al terreno de la mitología.

Tales de Mileto, de padre griego y madre fenicia, atribuyó al agua el origen de todas las cosas. La teoría de Tales de Mileto, al igual que la teoría de los filósofos griegos subsecuentes del período jónico, encontrarían una sistematización de sus principios en la física de Aristóteles. Física que, como se sabe, está basada en los cuatro elementos naturales, sobre su ubicación, sobre el movimiento natural, es decir hacia sus respectivas esferas, diferenciado del movimiento violento. La física antigua se basa en el sentido común, es capaz de dar una descripción cualitativa de los principales fenómenos, pero es absolutamente inadecuada para la descripción cuantitativa de los mismos.

Las primeras bases del conocimiento científico cuantitativo se establecieron en el siglo III a. C. en los territorios en los que fue dividido el imperio de Alejandro Magno, y fue Alejandría el epicentro del saber científico. Euclides recogió, en los Elementos, el conocimiento precedente acerca de la geometría. Se trata de una obra única en la que, a partir de pocas definiciones y axiomas, se deducen una infinidad de teoremas. Los Elementos de Euclides constituirán, por más de dos mil años, un modelo de ciencia deductiva de un insuperable rigor lógico. Arquímedes de Siracusa estuvo en contacto epistolar con los científicos de Alejandría.

Arquímedes realizó una gran cantidad de descubrimientos excepcionales. Uno de ellos empezó cuando Hierón II reinaba en Siracusa. Quiso ofrecer a un santuario una corona de oro, en agradecimiento por los éxitos alcanzados. Contrató a un artista con el que pactó el precio de la obra y además le entregó la cantidad de oro requerida para la obra. La corona terminada fue entregada al rey, con la plena satisfacción de este, y el peso también coincidía con el peso de oro entregado. Un tiempo después, sin embargo, Hierón II tuvo motivos para desconfiar de que el artista lo había engañado sustituyendo una parte del oro con plomo, manteniendo el mismo peso. Indignado por el engaño, pero no encontrando la forma de demostrarlo, solicitó a Arquímedes que estudiara la cuestión. Absorto por la solución de este problema, Arquímedes observó un día, mientras tomaba un baño en una tina, que cuando él se sumergía en el agua, ésta se derramaba hacia el suelo. Esta observación le dio la solución del problema. Saltó fuera de la tina y, emocionado, corrió desnudo a su casa, gritando: "Eureka! Eureka!" (que, en griego, significa: "¡Lo encontré, lo encontré!").

Arquímedes fue el fundador de la hidrostática, y también el precursor del cálculo diferencial: recuérdese su célebre demostración del volumen de la esfera, y en conjunto con los científicos de Alejandría no desdeñó las aplicaciones a la ingeniería de los descubrimientos científicos, tentando disminuir la brecha entre ciencia y tecnología, típica de la sociedad de la antigüedad clásica, sociedad que, como es bien sabido, estaba basada en la esclavitud.

En el campo de la hidráulica él fue el inventor de la espiral sin fin, la que, al hacerla girar al interior de un cilindro, es usada aún hoy para elevar líquidos.

La primera central hidroeléctrica moderna se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad. En todo el mundo, este tipo de energía representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad, y su importancia sigue en aumento. Los países en los que constituye fuente de electricidad más importante son Noruega (99 %), Zaire (97 %) y Paraguay (96 %). La central de Itaipú, en el río Paraná, está situada entre Brasil y Paraguay, se inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo. Como referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6500 MW y es una de las más grandes.

En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo están utilizando este sistema con buenos resultados.

Antigua Roma

Los antiguos romanos, que difundieron en todo el Mediterráneo su propio modelo de vida urbana, basaron el bienestar y el buen vivir especialmente en la disponibilidad de abundante cantidad de agua. Se considera que los acueductos suministraban más de un millón de m³ de agua al día a la Roma Imperial, la mayor parte distribuida a viviendas privadas por medio de tubos de plomo. Llegaban a Roma por lo menos una docena de acueductos unidos a una vasta red subterránea.

Para construir el acueducto Claudio se requirieron, por 14 años consecutivos, más de 40 mil carros de tufo por año.

En las provincias romanas los acueductos atravesaron con frecuencia profundos valles, como en Nîmes, donde el Pont du Gard de 175 m de longitud tiene una altura máxima de 49 m, y en Segovia, en España, donde el puente-acueducto de 805 m de longitud todavía funciona.

Los romanos excavaron también canales para mejorar el drenaje de los ríos en toda Europa y, menos frecuentemente para la navegación, como es el caso del canal Rin-Mosa de 37 km de longitud. Pero sin duda en este campo la obra prima de la ingeniería del Imperio romano es el drenaje del lago Fucino, a través de una galería de 5,5 km por debajo de la montaña. Esta galería solo fue superada en el 1870 con la galería ferroviaria del Moncenisio. El "Portus Romanus, completamente artificial, se construyó después del de Ostia, en el tiempo de los primeros emperadores romanos. Su bahía interna, hexagonal, tenía una profundidad de 4 a 5 m, un ancho de 800 m, muelle de ladrillo y mortero, y un fondo de bloques de piedra para facilitar su dragado.

La principal fuente de energía de la antigüedad fue el llamado "molino" griego, constituido por un eje de madera vertical, en cuya parte inferior había una serie de paletas sumergidas en el agua. Este tipo de molino fue usado principalmente para moler los granos, el eje pasaba a través de la máquina inferior y hacía girar la máquina superior, a la cual estaba unido. Molinos de este tipo requerían una corriente veloz, y seguramente se originaron en las regiones colinares del Medio Oriente, a pesar de que Plinio el Viejo atribuye la creación de los molinos de agua para moler granos al norte de Italia. Estos molinos generalmente eran pequeños y más bien lentos, la piedra de moler giraba a la misma velocidad que la rueda, tenían por lo tanto una pequeña capacidad de molienda, y su uso era puramente local. Sin embargo pueden ser considerados los precursores de la rueda hidráulica, y su uso se extendió por más de tres mil años.

El tipo de molino hidráulico con eje horizontal y rueda vertical se comenzó a construir en el siglo I a. C. por el ingeniero militar Marco Vitruvio Polión. Su inspiración puede haber sido la rueda persa o "saqíya", un dispositivo para elevar el agua, que estaba formado por una serie de recipientes dispuestos en la circunferencia de la rueda que se hace girar con fuerza humana o animal. Esta rueda fue usada en Egipto (Siglo IV a. C.). La rueda hidráulica vitruviana, o rueda de tazas, es básicamente una rueda que funciona en el sentido contrario. Diseñada para moler grano, las ruedas estaban conectadas a la máquina móvil por medio de engranajes de madera que daban una reducción de aproximadamente 5:1. Los primeros molinos de este tipo eran del tipo en los que el agua pasa por debajo.

Más tarde se observó que una rueda alimentada desde arriba era más eficiente, al aprovechar también la diferencia de peso entre las tazas llenas y las vacías. Este tipo de rueda, significativamente más eficiente requieren una instalación adicional considerable para asegurar el suministro de agua: generalmente se represaba un curso de agua, de manera a formar un embalse, desde el cual un canal llevaba un flujo regularizado de agua a la rueda.

Este tipo de molino fue una fuente de energía mayor a la que se disponía anteriormente, y no solo revolucionó la molienda de granos, sino que abrió el camino a la mecanización de muchas otras operaciones industriales. Un molino de la época romana del tipo alimentado por debajo, en Venafro, con una rueda de 2 m de diámetro podía moler aproximadamente 180 kg de granos en una hora, lo que corresponde aproximadamente a 3 caballos vapor, en comparación, un molino movido por un asno, o por dos hombres podía apenas moler 4,5 kg de grano por hora.

Desde el siglo IV d. C. en el Imperio romano se instalaron molinos de notables dimensiones. En Barbegal, en las proximidades de Arlés, en el 310, se usaron para moler granos 16 ruedas alimentadas desde arriba, que tenían un diámetro de hasta 2,7 m cada una. Cada una de ellas accionaba, mediante engranajes de madera dos máquinas: La capacidad llegaba a tres toneladas por hora, suficientes para abastecer la demanda de una población de 80 mil habitantes, la población de Arlés en aquella época no sobrepasaba las 10 mil personas, es por lo tanto claro que abastecía a una vasta zona.

El molino de Vitruvio no se extendió en el Imperio romano hasta el tercero o cuarto siglo, quizá por la disponibilidad de esclavos. Se atribuye al emperador Vespasiano (69 - 79 d. C.) la oposición al uso de la energía hidráulica porque esta habría provocado la desocupación.[cita requerida]

En la Edad Media, la rueda hidráulica fue ampliamente utilizada en Europa para una gran variedad de usos industriales El Domesday Book, el catastro inglés elaborado en el 1086, por ejemplo reporta 5624 molinos de agua, todos del tipo vitruviano. Estos molinos fueron usados para accionar aserraderos, molinos de cereales y para minerales, molinos con martillos para trabajar el metal o para batanes, para accionar fuelles de fundiciones y para una variedad de otras aplicaciones. De este modo tuvieron también un papel importante en la redistribución territorial de la actividad industrial.

Más de dos docenas de ruedas hidráulicas construidas por los españoles en Larmahue están todavía en uso para abastecer canales de riego agrícolas, y constituyen el mayor grupo de molinos de agua todavía en uso en todo el mundo. Las ruedas hidráulicas, que operan a lo largo de un tramo de cuatro km de un canal de riego de posible origen prehispánico, dan testimonio de la contribución colonial española a la agricultura en la región.

Una rueda hidráulica similar en diseño a los de Larmahue se ha reconstruido cerca de Córdoba, España, y se han encontrado evidencias de varios molinos de agua que datan de la Edad Media en las proximidades de Toledo, también en España.

Las ruedas hidráulicas están en vías de desaparecer, muchas son sustituidas por bombas mecánicas o simplemente por negligencia se van deteriorando y desaparecen. En 1988, se censaron unas 80 en Chile, de las cuales a la fecha (2016) sólo sobreviven aproximadamente dos docenas en uso.

Otra forma de energía desarrollada en la Edad Media fue el molino de viento. Desarrollado originalmente en Persia en el siglo VII, parece que tuvo su origen en las antiguas ruedas de oraciones accionadas por el viento utilizadas en Asia central. Otra hipótesis plausible pero no demostrada, es la de que el molino de viento se derivaría de las velas de los navíos. Durante el siglo X estos molinos eólicos fueron ampliamente utilizados en Persia, para bombear agua. Los molinos persas estaban constituidos por edificios de dos pisos, en el piso inferior se encontraba una rueda horizontal accionada por 10 a 12 alas adaptadas para captar el viento, conectadas a un eje vertical que transmitía el movimiento a la máquina situada en el piso superior, con una disposición que recuerda los molinos de agua griegos. Los molinos de viento de ejes horizontales se desarrollaron en Europa del norte alrededor del siglo XIII.

En la Edad Media el islam contribuyó en forma importante al desarrollo de la hidráulica. En el área geográfica donde se ubica el primer desarrollo de la civilización islámica se realizaron importantes obras hidráulicas, como por ejemplo canales para la distribución de agua, con un uso frecuente de sifones, casi desconocidos anteriormente, pero lo que tiene más significado, el islam aseguró la continuidad del conocimiento con las civilizaciones antiguas, particularmente con la alejandrina. Cuando en el Renacimiento se redescubrió la civilización clásica y su ciencia, en realidad se disponía de técnicas mucho más evolucionadas que en la antigüedad y de instrumentos matemáticos mucho más versátiles, como la numeración árabe y el álgebra, también de origen árabe.

Entre los numerosos "arquitectos" que actuaban en el Renacimiento, el más significativo fue Leonardo Da Vinci (1452-1519). A Leonardo se debe la primera versión de la conservación de la masa en un curso de agua, en el cual el producto entre la velocidad media del agua en una sección y el área de la misma sección es constante, mientras que, siempre Leonardo observa, la velocidad del agua es máxima en el centro del río y mínima sobre los bordes. En tiempos recientes se ha reconducido el estudio de la turbulencia al de los sistemas dinámicos que conducen al caos. Actualmente la verdadera naturaleza del movimiento turbulento no está del todo clara, y el enfoque probabilístico parecería no ser el simple reflejo de nuestra ignorancia, sino que reflejaría la esencia misma del fenómeno, como en otras ramas de la física.

Se puede concluir que "es más fácil estudiar el movimiento de cuerpos celestes infinitamente lejanos que el de un arroyito que corre a nuestros pies" (Galileo Galilei): "Discurso sobre dos ciencias nuevas"

Se relacionan íntimamente con la hidráulica las siguientes ramas de la ciencias de la tierra:

El funcionamiento básico consiste en aprovechar la energía cinética del agua almacenada, de modo que accione las turbinas hidráulicas.

Para aprovechar mejor el agua llevada por los ríos, se construyen presas para regular el caudal en función de la época del año. La presa sirve también para aumentar el salto y así mejorar su aprovechamiento.

Disponibilidad: El ciclo del agua lo convierte en un recurso inagotable.

Energía limpia: No emite gases "invernadero", ni provoca lluvia ácida, ni produce emisiones tóxicas.

Energía barata: Sus costes de explotación son bajos, y su mejora tecnológica hace que se aproveche de manera eficiente los recursos hidráulicos disponibles.

Trabaja a temperatura ambiente: No son necesarios sistemas de refrigeración o calderas, que consumen energía y, en muchos casos, contaminan.

El almacenamiento de agua permite el suministro para regadíos o la realización de actividades de recreo.

La regulación del caudal controla el riesgo de inundaciones y desates de agua.

Inconvenientes

Su construcción y accionamiento en marcha requiere inversiones importantes. y los emplazamientos en donde se pueden construir centrales hidroeléctricas en buenas condiciones económicas son limitados.

Las presas se convierten en obstáculos insalvables para especies como los salmones, que tienen que remontar los ríos para desovar. Por su parte, los embalses afectan a los cauces, provocan erosión, e inciden en general sobre el ecosistema del lugar.

Empobrecimiento del agua: El agua embalsada no tiene las condiciones de salinidad, gases disueltos, temperatura, nutrientes, y demás propiedades del agua que fluye por el río. Los sedimentos se acumulan en el embalse, por lo que el resto del río hasta la desembocadura acaba empobreciéndose de nutrientes. Asimismo, puede dejar sin caudal mínimo el tramo final de los ríos, especialmente en épocas de sequía.

Los emplazamientos hidráulicos suelen estar lejos de las grandes poblaciones, por lo que es necesario transportar la energía eléctrica producida a través de costosas redes.

Notas y referencias

Enlaces externos

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La hidráulica es la rama de la física que estudia el comportamiento de los líquidos en función de sus propiedades específicas. Es decir, estudia las propiedades mecánicas de los líquidos dependiendo de las fuerzas a las que son sometidos.

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Los Autómatas Programables o PLCs son equipos electrónicos que dan solución al control de circuitos complejos de Automatización.

Se suele llamar PLC (Programmable Logic Controller) Controlador Lógico Programable o Autómata Programable, porque los controles de las salidas se realiza a través de un programa previamente introducido en el LOGO.

El Programa,previamente introducido por el técnico, trabaja en base a la información recibida por los Sensores o Entradas actuando sobre las Salidas.

Pero antes de seguir, déjame recomendarte el mejor libro para aprender los automatismos eléctricos: Libro Automatismos Eléctricos

Autómata Vs Instalación Cableada

Como ya dijimos, en función de las Señales recibidas de Entrada, el programa creado e introducido en LOGO, mandará unas señales a las Salidas para controlar su activación.

Entrada ==> Programa ==> Salidas

Fíjate en la siguiente imagen donde podemos comparar una instalación eléctrica clásica cableada y una con el autómata LOGO.

En la instalación fija, S1 enciende L1, S2 enciende L2 .....

Si por ejemplo queremos cambiar y que S1 encienda L3 tenemos que cambiar el cableado de la instalación.

Con el autómata LOGO el cableado sería el mismo, solo cambiamos el programa

Mediante los autómatas o PLCs se solucionan muchas instalaciones eléctricas en edificios (p.ej. alumbrado de escaleras, luz exterior, toldos, persianas, alumbrado de escaparates, etc.), así como en la construcción de armarios de distribución, de máquinas y de aparatos (p.ej. controles de puertas, instalaciones de ventilación, bombas de aguas residuales, automatismos, etc.).

A continuación puedes ver un automatismos cableado y cómo sería el mismo automatismo con un PLC o Autómata.

Los automatismo clásicos se llaman " Automatismos Cableados" y los automatismos mediante PLCs o Autómatas se llaman "Automatismos Programados"

El PLC más utilizado en la industria es el LOGO de SIEMENS, que se define como un Módulo Lógico Inteligente que permite el control de varias Salidas Mediante la Programación de Varias Entradas.

- Salidas pueden ser bombillas, bobinas de contactores o relés, en definitiva cualquier receptor eléctrico.

- Entradas pueden ser interruptores, pulsadores, temporizadores, sensores, en definitiva cualquier elemento de control de un esquema eléctrico.

Lo primero que llama la atención del LOGO! es su pequeño tamaño.

Cualquiera de sus modelos, largo o corto, permiten ser alojados en cualquier armario o caja con raíl DIN normalizado.

Hay otros PLC muy utilizados a parte del LOGO, por ejemplo el Zelio PLC de Schneider.

Puedes aprender a manejarlo en el enlace anterior.

¿Qué Puede Hacer LOGO!?

LOGO! ofrece soluciones para aplicaciones domésticas y de la ingeniería de instalación como por ejemplo, alumbrado de escaleras, iluminación exterior, toldos, persianas, alumbrado de escaparates, etc.

También puede ofrecer soluciones para ingeniería de armarios de distribución, así como para ingeniería mecánica y construcción de máquinas y aparatos como por ejemplo, sistemas de control de puertas, sistemas de climatización, bombas para agua pluvial, etc.

LOGO! también se utiliza para implementar sistemas de control especiales en invernaderos, para el procesamiento de señales de control y, mediante la conexión de un módulo de comunicaciones (p. ej. AS-i), para el control distribuido local de máquinas y procesos.

Para aplicaciones de producción en serie de máquinas pequeñas, aparatos y armarios eléctricos (automatismos).

Algunos ejemplos más concretos pueden ser:

- Puede encender una lámpara en intervalos regulares, o bien subir y bajar las persianas mientras está de vacaciones.

- Calefacción central: LOGO! hace que la bomba de circulación funcione sólo si se necesitan realmente agua o calor.

- Sistemas de refrigeración: LOGO! puede descongelar sistemas de refrigeración en intervalos regulares para ahorrar costes de energía.

- Es posible alumbrar cualquier habitáculo en función del tiempo, incluso alumbrado externo según luminosidad.

- El control de cualquier automatismo ahorrando mucho cableado.

Y muchas más cosas, pero además todo esto es capaz de hacerlo utilizando interruptores y pulsadores corrientes en el mercado, lo que simplifica la instalación de un sistema doméstico.

También se puede conectar LOGO! directamente a una instalación doméstica a 230V, gracias a la fuente de alimentación integrada.

Hay otros autómatas programables como el Zelio PLC de Schneider que puedes aprender su funcionamiento en el enlace.

Toda la programación se realiza de una forma bastante sencilla con las 6 teclas que están situadas en su panel frontal y desde las que podemos introducir el programa.

La visualización del programa, estado de entradas y salidas, parámetros, etc., se realiza en una pequeña pantalla LCD de forma gráfica.

Otra forma de trabajo es creando el programa en un ordenador externo mediante el software especial que es gratuito de SIEMENS y posteriormente introducir el programa en el LOGO, conectando la ordenador con LOGO, mediante un cable que distribuye la propia SIEMENS.

Incluso se puede simular el programa en el ordenador antes de introducirlo en el LOGO.

Hoy en día también existen PLCs de LOGO programables sin cables por redes inalámbricas conectadas a internet, de forma que con un movil y una aplicación podemos programar o reprogramar nuestro autómata desde cualquier lugar del mundo.

A continuación puedes ver las partes del LOGO de Siemens:

El funcionamiento es muy sencillo.

Lo primero es dibujar en papel el esquema eléctrico que queremos que LOGO nos desarrolle y a continuación:

- Se alimenta el PLC a 230V ( hay módulos a 24V en continua).

- Se conectan las entradas (pulsadores, interruptores, sensores, etc.) en los correspondientes bornes de entradas. Tenemos 8 entradas posibles I1, I2....hasta I8.

Si necesitásemos más se pueden comprar módulos de ampliación.

- Se conectan las diferentes salidas (bombillas, relés, bobinas de contactores, etc.) en los 4 bornes de salida disponibles Q1, Q2, Q3 y Q4.

En el estado conectado (Q = 1) puede circular como máximo una corriente de 8A para 230 V c.a. en caso de cargas resistivas, y como máximo 3 amperios para cargas inductivas.

De todas formas, para saber concretamente las intensidades y tensiones, ver las características del modelo que vayamos a utilizar ya que hay varios modelos diferentes.

Si tenemos el LOGO 12/24VRCE cuidado ya que necesitamos una fuente de alimentación o convertidor de alterna a 240V en contínua a 12V o 24V.

Las salidas para este LOGO pueden ser en alterna a 240V y máximo 10A y/o en contínua a 12V o 24V,pero las entradas (pulsadores, sensores, etc) deben ser a 12V o 24V.

Fíjate en el esquema de conexión:

- Ahora es el momento de introducir en el LOGO las instrucciones del programa que queremos que realice.

Esto se puede hacer directamente sobre el LOGO con los botones de dirección, OK y Esc o crear el programa en el ordenador y posteriormente transferirlo al LOGO.

Solo se recomienda introducir el programa de forma manual cuando son programas muy pequeños.

Este punto es el que estudiaremos a continuación, programar el LOGO.

Programar el LOGO de Siemens

El software de programación para PC es el LOGO!Soft Comfort.

Pero primero veamos como podemos programar de forma muy sencilla directamente en el PLC.

Para la programación directa o manual se utilizan las puertas lógicas, por lo que es imprescindible conocerlas.

Las puertas lógicas son componentes electrónicos representados por un símbolo con una, dos, tres o cuatro entradas y una sola salida que realizan una función (ecuación con variables binarias, ceros y unos), y que toman unos valores de salida en función de los que tenga en los de entrada.

La decisión tomada por una puerta lógica es la de situar su salida en valor cero (0) o en valor uno (1) dependiendo del estado lógico de sus entradas y de la función (ecuación) lógica por la cual ha sido diseñada y que tiene que cumplir.

Estado 0 = sin activar si es una entrada, sin funcionar si es una salida.

Ojo un pulsador cerrado en estado 0 está cerrado y 1 abierto.

Estado 1 = activada si es una entrada, funcionando si es una salida.

Las puertas lógicas también representan un circuito eléctrico y tienen cada una su propia tabla de la verdad, en la que vienen representados todos los posibles valores de entrada que puede tener y los que les corresponden de salida según su función.

Para saber más te recomendamos el siguiente enlace: Electrónica Digital.

Todas las puertas lógicas están dentro de las llamadas " Funciones Generales" de LOGO cuya abreviatura en la programación es GF.

En un mismo programa podemos tener varias puertas lógicas, incluso iguales, por eso Logo las diferencia llamándolas "bloques" y las asigna un número nada más introducirlas en el programa: B1, B2, B3 etc.

¡Ojo! Un bloque puede ser también otro elemento dentro de la programación que no sea una puerta lógica, por ejemplo un temporizador, un relé, etc son también bloques, como luego veremos.

Nota: El Logo también se puede programar mediante el llamado lenguaje de contactos o ladder, que aqui no lo vamos a ver, pero en el enlace anterior puedes aprenderlo si te interesa.

Veamos las puertas lógicas más utilizadas:

La salida estará en estado 1 siempre que estén en estado 1 todas las entradas.

Si alguna entrada está en estado 0, la salida también estará en estado 0.

Representa pulsadores abiertos en serie.

Para representar las puertas lógicas coexisten 2 simbologías diferentes en la industria: la tradicional, que sería el simbolo electronico que ves arriba, y una más moderna y cada vez más aceptada por la industria llamada ANSI, donde se representan la puerta lógica mediante rectángulos con una símbolo dentro.

Esta última es la que utiliza logo.

Fíjate que el símbolo de la puerta AND en LOGO tiene 4 entradas.

Para esa puerta lógica la tabla de la verdad sería:

Si alguna de las 4 entradas no la necesitamos tendremos que ponerla como X en la programación.

Esto es lo mismo para todas las puertas lógicas en LOGO.

La salida tomará el estado 1 cuando alguna de las entradas tome el estado 1.

Con que solo una entrada esté en estado 1 ya la salida estará en estado 1.

Representa pulsadores abiertos en paralelo.

Invierte el estado de la entrada. Si la entrada es 0 la salida es 1 y si la entrada es 1 la salida es 0.

Es como un pulsador cerrado.

Es como la puerta AND invertida con NOT, es decir, si todas las entradas tienen el valor de 1 la salida vale 0, para todos los demás casos la salida vale 1.

Son pulsadores cerrados en paralelo.

Es la OR negada, es decir la salida solo tiene estado 1 si todas las entradas tienen valor 0.

Son pulsadores cerrados en serie.

La salida de la función XOR (O-exclusiva) adopta el estado 1 si las entradas tienen diferentes estados.

Es como un conmutador.

Todas estas puertas o funciones son las llamadas por logo Funciones Generales y que en LOGO las verás dentro del apartado GF.

Aqui tienes un resúmen:

Ahora veamos las Funciones Especiales, llamadas en LOGO como SF.

Por ejemplo los temporizadores están dentro de este tipo de funciones.

FUNCIONES ESPECIALES SF

Se encuentran en SF

Temporizador con Retardo a la Conexión

La salida se activa después de un tiempo después de activarse la entrada.

Al entrar en "Par" (parámetros) se cambia el tiempo para que se active la salida.

En trigger se pone la entrada que activará el temporizador.

En funciones especiales existe la posibilidad de retener los estados de conexión y los valores de contaje de forma remanente.

Esto significa que p.ej., en caso de cortarse la alimentación eléctrica, los datos actuales permanecen guardados de modo que al volver la alimentación, la función continúa en el punto en que se interrumpió.

Un tiempo p.ej. no se inicializa, sino que continúa hasta completar el tiempo restante.

Pero para ello la remanencia debe estar activada en las funciones correspondientes.

Son posibles dos ajustes:

R: los datos actuales permanecen guardados.
/: los datos actuales no permanecen guardados

Temporizador con Retardo a la Desconexión

Nada más activar el temporizador se activa la salida. Al cabo de un tiempo se desactiva.

Temporizador con Retardo a la Conexión/Desconexión

En el retardo a la conexión/desconexión, la salida se activa un vez transcurrido un tiempo parametrizable y se pone a cero una vez transcurrido también un tiempo parametrizable.

También tenemos temporizadores para programar tareas semanales y anuales:

Dependiendo de los parámetros puestos, un impulso de entrada incrementa o reduce un valor interno.

La salida se activa o desactiva cuando se alcanza un umbral (el valor) configurado.

El sentido de contaje puede cambiarse con una señal en la entrada Dir.

Entrada R: Una señal en la entrada R pone a cero el valor de contaje interno.

Entrada Cnt: La función cuenta los cambios de estado de 0 a 1 en la entrada que pongamos en Cnt.

OJO Los cambios de 1 a 0 no se cuentan.

Puede utilizar como entrada I3, I4, I5 e I6 para contajes rápidos.

Entrada Dir: El sentido de contaje se ajusta mediante la entrada Dir:

Dir = 0: contaje adelante
Dir = 1: contaje atrás

Programar Más de 1 Salida

En este caso deberemos de programar de forma independiente la salida Q2 en otra linea.

Fíjate en el video siguiente para ver cómo se hace y además podrás ver cómo se programa todos los bloques esudiados hasta ahora.

El video solo lo puedes ver en el enlace siguiente: Comandos en Manual

La activación y la puesta a cero de la salida se realizan mediante un breve impulso en la entrada.

Es similar al funcionamiento del telerruptor.

La forma de impulso de la salida puede modificarse a través de la relación parametrizable impulso/pausa.

Los parámetros TH (Time High) y TL (Time Low) permiten ajustar la duración de impulso y de pausa.

La entrada Inv permite una inversión de la salida.

La entrada Inv origina sólo una negación de la salida si está activado el bloque a través de En.

Si la remanencia no está activada, al producirse un corte de alimentación la entrada Q y el tiempo ya transcurrido se reseten.

Se activa el relé y se queda enclavado (activado) cuando le llega una señal a S.

Cuando le llega una señal a R se resetea, o lo que es lo mismo se desenclava el relé.

Este relé es muy importante en los automatismos, ya que hace las funciones del enclavamiento eléctrico o realimentación, una bobina de un relé o contactor activa su propio contacto abierto cerrándolo para que no se desactive el relé.

Para este relé te dejamos un video donde es más fácil entenderlo con un práctica y además puedes ver cómo se programa de forma manual el LOGO:

Visualización del texto de aviso configurado en modo Run.

Con estos elementos podemos crear casi cualquier instalación eléctrico y/o automatismo.

Aqui te dejamos un resúmen de todos los bloques que puedes utilizar con logo:

Introducir Programas Manualmente Mediante el Display

Para poner estos elementos mediante comandos en el Autómata LOGO de siemens de forma manual (no con el software), debemos siempre empezar por dibujar el esquema en papel y posteriormente ir metiendo los símbolos de los bloques que necesitemos, según el esquema dibujado, empezando siempre por la salida (Q).

Es decir, se introduce el esquema en el autómata de atrás adelante, desde la salida hasta la entrada o entradas.

Aqui tienes un esquema resumen:

Reglas Para la Programación Manual de LOGO

El programa se elabora en el modo de operación Programación.

Tras conectar la alimentación y aparecer "No Program / Press ESC (Sin programa/Presione ESC)" en la pantalla, debe pulsar la tecla ESC para acceder al modo de operación Programación.

La modificación de los valores de tiempo y de parámetros en un programa ya existente puede realizarse en los modos de operación Parametrización y Programación.

Durante la parametrización, LOGO! está en el modo RUN, es decir, el programa continua procesándose.

Para programar debe finalizar el procesamiento del programa con el comando "Stop".

Para acceder al modo RUN, debe ejecutar el comando de menú 'Start (Inicio)' del menú principal.

En el modo RUN, para regresar al modo de operación Parametrización, deberá pulsar la tecla ESC.

Si está en el modo de operación Parametrización y desea regresar al modo Programación, elija el comando "Stop" del menú de parametrización y responda con "Yes (Sí)" a "Stop Prg (Parar progr)", colocando el cursor sobre "Yes (Sí)" y pulsando la tecla OK (Aceptar).

Es posible enlazar una salida con varias entradas, pero no conectar varias salidas a una entrada

Todos las Funciones las tienes explicadas en el Manual de LOGO en este enlace: Manual de LOGO.

Para introducir el esquema creándolo con el ordenador se necesita el software de Siemens LOGO!Soft, En el enlace lo puedes descargar, y el cable de unión del LOGO con el ordenador.

Aquí un video donde puedes ver como se hace un semáforo con el software de Siemens pero en lenguaje de contactos o ladder, llamado KOP en el software.

El lenguaje de contactos es el otro tipo de forma de programar los diagramas para ejecutar con LOGO:

Aqui os dejamos un PLC de LOGO bastante económico de venta en Amazon por si os interesa.

Tiene 8 Entradas Digitale y 4 Salidas Digitales.

EJERCICIOS CON LOGO DE SIEMENS

Te proponemos una serie de ejercicios para practicas con el Autómata LOGO.

1. Realizar un programa en el LOGO que cuando los interruptores I1, I2 e I3 estén activados, Q1 se active (activarse = 1).

2. Realizar un programa en el LOGO que cuando alguno de los interruptores I1, I2 e I3 estén activados, Q1 se active (activarse = 1).

3. Si I1 e I2 son diferentes entonces Q1=1

4. Si I1 e I2 son iguales entonces Q1=1

5. Si I1=1 I2=1 e I3 =0 o I1=0 I2=1 e I3 =0 entonces Q1=1 será 0 en otro caso Si I1=1 I2=0 e I3 =0 entonces Q2=1 será 0 en otro caso.

6.Cuando se active I1 e I2, que se encienda la lámpara Q1 tardando 10 segundos en desconectarse.

7. Realizar un programa con el LOGO que sirva como temporizador de una luz de escalera, es decir si se pulsa la entrada I1, entonces Q1 se encuentra encendido digamos 40 seg.

8. Si observamos cómo se enciende un teléfono móvil, podemos ver que es un interruptor de pulsación prolongada, es decir, que hay que hacer una pulsación larga en la tecla correspondiente y entonces se conecta el móvil.

Realizar un programa con el LOGO de manera que con una pulsación prolongada en I1 de 6 segundos entonces la máquina conectada en Q1 se active.

9. En una habitación con dos interruptores y una luz, para que desde cualquier interruptor se pueda encender y apagar la luz hace falta, un interruptor de cruce, pero en el caso de más de 2 la solución es muy tediosa, por ejemplo una gran nave.

Realizar un programa en LOGO que solucione este problema, donde hay cientos de pulsadores (en vez de interruptores) que cada uno de ellos pueden encender o apagar la luz conectada en Q1.

10. Supongamos una puerta eléctrica, que con un pulsador o célula fotoeléctrica se abre la puerta.

Realizar un programa que con un pulso en I1 se active Q1

¿Cuándo se desactivará?

Para ello tiene que existir un fin de carrera, I2, es decir, un pulsador que indique cuando la puerta llego hasta el final, estos pulsadores son NC (normalmente cerrados) como seguridad.

Para simplificar el problema supondremos que no es NC (normalmente cerrado) sino NA (normalmente abierto).

11. Realizar un programa que simule un semáforo.

Q1=Rojo
Q2=Amarillo
Q3=Verde

De tal manera que este 8 seg. en Rojo, 2 seg. en Amarillo y 10 seg. en verde.

Se comenzará con un pulso en I1.

12. En una serrería, tenemos una cortadora de tablones de manera que si se acciona I1

La cuchilla baja (Q1) hasta el final de carrera I3 NC y entonces se pone a girar la cuchilla (Q3) y el tablón se mueve hacia él (Q4) hasta el fin de carrera I4 NC entonces la cuchilla se para y sube (Q2) hasta el final de carrera I2 NC.

Existe un interruptor NC I5 de seguridad para parar todo el sistema.

Q4 sólo funciona si además está activo un interruptor de mover tablón I6.

13. En una panificadora se cuenta con una cámara de fermentación que de forma automática se conecta y desconecta.

Con lo que sabes del logo programa la siguiente propuesta:

La cámara problema debe estar conectada de lunes a viernes de 9:00 a 14:00 y de 16:00 a 20:00, y los sábados y domingos debe estar de 10:00 a 13:00 y de 20:00 a 22:00.

14. Hacer una intermitencia cuando se pulse I1 e I2, la intermitencia que sea de 1 segundo cada periodo (0.5 segundos encendido y 0.5, segundos apagado), siendo I1 e I2 interruptores.

15. Hacer una intermitencia cuando se pulsa I1, y que esa intermitencia se apague cuando se vuelva a pulsar.

La intermitencia que sea de 1 segundo de periodo.

16. Realiza el programa para la automatización del llenado de un depósito de agua.

Para acabar, déjame recomendarte el mejor libro para aprender los automatismos:

Libro Automatismos Eléctricos
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#1 💻 Introducción a LOGO! Soft Comfort de Siemens | MARCHA-PARO | ⚡️TUTORIAL* ✅

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Mano robótica de Shadow Robot Company

La robótica es una ciencia que aglutina varias ramas tecnológicas: la rama de la ingeniería mecánica, de la ingeniería electrónica y de las ciencias de la computación, ocupándose del diseño, construcción, operación, estructura, manufactura y aplicación de los robots.​​

La robótica combina diversas disciplinas como la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial, la ingeniería de control y la física.​ Otras áreas importantes en robótica son el álgebra, los autómatas programables, la animatrónica y las máquinas de estados, y se usa también como ayuda para la enseñanza.​

El término robot se popularizó con el éxito de la obra R.U.R. (Robots Universales Rossum), escrita por Karel Čapek en 1920. En la traducción al inglés de dicha obra la palabra checa robota, que significa trabajos forzados o trabajador, fue traducida al inglés como robot.​

Los avances de la robótica han demostrado que hay aparatos robotizados que pueden moverse e interactuar con su entorno basándose en la enorme disponibilidad de sensores precisos y de motores de alto rendimiento, y el desarrollo de complejos algoritmos que permiten cartografiar, localizar, planificar desplazamientos y orientarse mediante coordenadas.​

La robótica va unida a la construcción de "artefactos" que trataban de materializar el deseo humano de crear seres a su semejanza y que al mismo tiempo lo descargasen de trabajos tediosos o peligrosos. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (que construyó el primer mando a distancia para su automóvil mediante telegrafía, el ajedrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos ingenios), acuñó el término " automática " en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas.

Karel Čapek, un escritor checo, acuñó en 1920 el término "robot" en su obra dramática Rossum's Universal Robots / R.U.R., a partir de la palabra checa robota, que significa servidumbre o trabajo forzado. El término robótica es acuñado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los robots. Asimov creó también las tres leyes de la robótica. En la ciencia ficción se ha imaginado a los robots visitando nuevos mundos, haciéndose con el poder o, simplemente, aliviando de las labores caseras. Los robots se utilizan ampliamente en la fabricación, ensamblaje, empaque y embalaje, minería, transporte, exploración espacial, cirugía,​ armamento, investigación de laboratorio, seguridad y la producción en masa de consumidor y bienes industriales.​

Una de las primeras descripciones de autómatas aparece en el texto , atribuido a Lie Yukou ( ), en el que describe el encuentro, ocurrido varios siglos antes, entre el rey Mu de Zhou (1023-957 a. C.) y un "artífice" conocido como Yan Shi. En este encuentro Shi presenta al rey una supuesta obra mecánica: una figura humana de tamaño natural.

Yan Shi

Descripciones de más de 100 máquinas y autómatas, incluyendo un artefacto con fuego, un órgano de viento, una máquina operada mediante una moneda, una máquina de vapor, en Pneumática y Autómata de Herón de Alejandría.

Autómata

Ctesibio de Alejandría, Filón de Bizancio, Herón de Alexandria, y otros

Un pájaro de madera a vapor que fue capaz de volar.

Arquitas de Tarento

Primeros autómatas humanoides creados, banda de autómata programable.

Banda de robots, autómata de lavado de manos, pavos reales automáticos

Juguetes mecánicos japoneses que sirven té, disparan flechas y pintan.

Juguetes Karakuri

Hisashige Tanaka

1921

Aparece el primer autómata de ficción llamado "robot" en R.U.R.

Rossum's Universal Robots

Karel Čapek

Se exhibe un robot humanoide en la Exposición Universal entre los años 1939 y 1940.

Westinghouse Electric Corporation

1942

La revista Astounding Science Fiction publica "Círculo Vicioso" ( Runaround en inglés), una historia de ciencia ficción donde se da a conocer las tres leyes de la robótica.

SPD-13 (apodado "Speedy")

Isaac Asimov

1956

Primer robot comercial, de la compañía Unimation fundada por George Devol y Joseph Engelberger, basada en una patente de Devol.​

George Devol

1964

Primer robot paletizador de la compañía japonesa Okura Yusoki.​

Okura Yusoki

1971

El primer robot soviético que aterriza exitosamente en la superficie de Marte pero se perdió el contacto pocos segundos después.

Mars 3, dentro del programa Mars

Unión Soviética

1973

Primer robot con seis ejes electromecánicos.

Famulus

KUKA Robot Group

1982

El robot completo ( The Complete Robot en inglés). Una colección de cuentos de ciencia ficción de Isaac Asimov, escritos entre 1940 y 1976, previamente publicados en el libro y en otras antologías, volviendo a explicar las tres leyes de la robótica con más ahínco y complejidad moral. Incluso llega a plantear la muerte de un ser humano por la mano de un robot con las tres leyes programadas, por lo que decide incluir una cuarta ley: la ley cero.

Robbie, SPD-13 (Speedy), QT1 (Cutie), DV-5 (Dave), RB-34 (Herbie), NS-2 (Néstor), NDR (Andrew), Daneel Olivaw

Isaac Asimov

2002

Robot humanoide capaz de desplazarse de forma bípeda e interactuar con las personas.

Honda Motor Co. Ltd

2015

Robot humanoide ginoide capaz de reconocer, recordar caras y simular expresiones.

Hanson Robotics Co. Ltd

Una pierna robótica potenciada por músculos de aire artificiales.

Según su cronología

La que a continuación se presenta es la clasificación más común:

Primera generación: Robots manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable.

Segunda generación: Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano. El modo de hacerlo es a través de un dispositivo mecánico. El operador realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza.

Tercera generación: Robots con control sensorizado. El controlador es un ordenador que ejecuta las órdenes de un programa y las envía al manipulador o robot para que realice los movimientos necesarios.

Según su estructura

Robot androide

La estructura es definida por el tipo de configuración general del robot, puede ser metamórfica. El concepto de metamorfismo, de reciente aparición, se ha introducido para incrementar la flexibilidad funcional de un robot a través del cambio de su configuración por el propio robot. El metamorfismo admite diversos niveles, desde los más elementales (cambio de herramienta o de efecto terminal), hasta los más complejos como el cambio o alteración de algunos de sus elementos o subsistemas estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la denominación genérica del robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difícil establecer una clasificación coherente de los mismos que resista un análisis crítico y riguroso. La subdivisión de los robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos: poliarticulados, móviles, androides, zoomórficos e híbridos.

Poliarticulados:​ En este grupo se encuentran los robots de muy diversa forma y configuración, cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas, y con un número limitado de grados de libertad. En este grupo se encuentran los robots manipuladores, los robots industriales y los robots cartesianos, que se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o reducir el espacio ocupado en el suelo.

: Son robots con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores. Estos robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.

: Son los tipos de robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemático del ser humano. Actualmente, los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación. Uno de los aspectos más complejos de estos robots, y sobre el que se centra la mayoría de los trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del robot. Vulgarmente se los suele llamar "marionetas" cuando se les ven los cables que permiten ver cómo realiza sus procesos.

Zoomórficos: Los robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfológica de sus posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los robots zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los robots zoomórficos no caminadores está muy poco evolucionado. Los experimentos efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación. Los robots zoomórficos caminadores multípedos son muy numerosos y están siendo objeto de experimentos en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, pilotados o autónomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos robots serán interesantes en el campo de la exploración espacial y en el estudio de los volcanes.

Híbridos: Estos robots corresponden a aquellos de difícil clasificación, cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas es, al mismo tiempo, uno de los atributos de los robots móviles y de los robots zoomórficos.

Referencias

Enlaces externos

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Robótica - Wikipedia, la enciclopedia libre

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La robótica es una ciencia que aglutina varias ramas tecnológicas: la rama de la ingeniería mecánica, de la ingeniería electrónica y de las ciencias de la computación, ocupándose del diseño, construcción, operación, estructura, manufactura y aplicación de los robots.​​ La robótica combina diversas disciplinas como la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial, la ingeniería de control y la física.​ Otras áreas importantes en robótica son el álgebra, los autómatas programables, la animatrónica y las máquinas de estados, y se usa también como ayuda para la enseñanza.​ El término robot se popularizó con el éxito de la obra R.U.R.

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Que es la Mecatronica? | Por que estudiarla?