A lo largo de la historia de la automatización, la aparición de nuevas técnicas, procesos y máquinas fue trazando el camino para que la automatización asumiera un papel cada vez mayor en nuestra sociedad. Los principales objetivos de la evolución de la automatización en la vida cotidiana han sido mejorar la eficiencia, la productividad, la seguridad y la comodidad. En este artículo, repasaremos la historia de la automatización industrial para comprender mejor cómo las distintas etapas de su evolución han desarrollado y perfeccionado las tecnologías que usamos hoy.
Historia de la automatización en la fabricación
Desde siempre, las personas y los dueños de negocios han buscado distintas formas de mejorar la eficiencia en las tareas diarias. En la antigüedad, nuestros antepasados realizaban la mayor parte de su trabajo manualmente con la ayuda de máquinas simples, poleas, palancas, herramientas de mano y, a veces, animales de tiro. Desde el punto de vista de la fabricación, los procesos de producción suelen clasificarse como:
- Totalmente manuales
- Semiautomatizados
- Totalmente automatizados
Al reducir la intervención humana necesaria para realizar una tarea, procesos como la fabricación se vuelven mucho más eficientes gracias a la automatización. La cronología de la automatización muestra cómo la tecnología ha avanzado a través de su evolución.
Siglo I a. C.: Ruedas hidráulicas
La fecha exacta de origen de las ruedas hidráulicas es difícil de confirmar; sin embargo, su uso se volvió más común entre griegos y romanos para moler grano hasta convertirlo en harina alrededor del 1er siglo a. C. Otras máquinas más simples, mucho más antiguas, aún requerían bastante intervención humana o trabajo animal para funcionar. El uso del agua en caída de los molinos hidráulicos para accionar un proceso mecánico puede considerarse el inicio de la “semiautomatización” y las primeras etapas de la evolución de la automatización.
Primeras ruedas hidráulicas
Siglo IX: Avances en la maquinaria de molinos
Los molinos de agua y de viento son tipos de maquinaria de molino que utilizan energía renovable para impulsar un proceso mecánico. El diseño más antiguo registrado de un molino de viento de uso práctico data aproximadamente de los siglos 7-9o y fue obra de los persas. Estos molinos de viento también se empleaban para moler grano y más tarde se adaptaron a muchos otros procesos mecánicos.
Aunque los molinos de agua pueden ofrecer más potencia para su tamaño, los molinos de viento eran utilizables en regiones sin corrientes de agua disponibles. Ambas tecnologías siguieron mejorando y se adoptaron en todo el mundo para reducir el trabajo manual necesario en:
- Molinos de martillos
- Aserraderos
- Fábricas de papel
- Molinos de trituración de mineral
- Molinos para afilado de herramientas
Primeros molinos de viento
Siglos XVII y XVIII: Revolución Industrial
Originada en Europa Occidental, la revolución industrial del siglo XVII fue un punto de inflexión en la evolución de la automatización industrial. En esta época, la invención de las máquinas de vapor, los molinos de vapor y los motores de combustión interna sustituyó en gran medida la necesidad de molinos de agua y de viento. En 1785, Oliver Evans también desarrolló un molino harinero automático, considerado el primer proceso industrial completamente automatizado de la historia al permitir producción continua sin intervención humana.
Primeras fábricas
En 1867, James Clerk Maxwell publicó un artículo que sentó las bases teóricas para comprender la teoría de control. Las fábricas industrializadas siguieron adoptándose para producir en masa materiales como algodón, papel, plásticos, vidrio y metales en volúmenes mucho mayores y con mayor eficiencia. A medida que la tecnología y los procesos de la revolución industrial se extendían por todo el mundo, la economía, el transporte, la salud y los medicamentos crecían exponencialmente.
Máquinas de vapor para locomotoras
1900 a la década de 1950: electrificación y controladores industriales
Hacia la década de 1920, la evolución de la automatización industrial se aceleró rápidamente cuando las fábricas empezaron a utilizar lógica de relés y emprendieron la electrificación - el proceso de alimentar con electricidad. La expansión de las centrales eléctricas, junto con la operación de nuevas calderas de alta presión, subestaciones eléctricas y turbinas de vapor, generó una creciente demanda de instrumentación y control.
Distribución de energía eléctrica
Las plantas de fabricación empezaron a migrar a motores eléctricos y cada vez menos instalaciones continuaron con transmisión por ejes de línea y correas accionadas por máquinas de vapor. Durante esta transición, las instalaciones de fabricación experimentaron aumentos de producción de alrededor del 30%. Esto se debía a que los motores eléctricos eran mucho más eficientes que las máquinas de vapor, requerían menos mantenimiento y no sufrían las elevadas pérdidas por fricción de los ejes y correas de transmisión.
Primeros motores eléctricos
Desde las salas de control se utilizaban luces codificadas por color para enviar señales a los operarios con el fin de que realizaran cambios manuales, como abrir o cerrar válvulas y encender o apagar interruptores. Este es un tipo de control de procesos conocido como “encendido/apagado”. En la década de 1930 se introdujeron en la industria los controladores para permitir cambios calculados como respuesta a perturbaciones respecto al punto de consigna. En 1958, los sistemas de control industrial empezaron a adoptar módulos de lógica digital de estado sólido para controladores de lógica programada cableados, destinados al control de procesos y la automatización. Predecesores de los controladores lógicos programables (PLC) usados hoy, sustituyeron gradualmente la mayoría de nuestras necesidades de lógica de relés electromecánicos.
Primeras estaciones de control
Siglos XX y XXI: computadoras y robótica
En 1971, la invención de los microprocesadores provocó fuertes caídas de precio en el hardware informático y permitió el rápido crecimiento de los controles digitales en la industria manufacturera. Nuestros constantes avances en tecnología informática hasta hoy siguen impulsando la evolución de la automatización industrial. Con computadoras digitales, las plantas de fabricación pudieron contar con controladores capaces de realizar tareas más complejas a mayor velocidad y con mayor eficiencia.
Introducción de las computadoras
A medida que la tecnología seguía avanzando, la evolución de la automatización robótica de procesos cobró mayor protagonismo en las plantas. Victor Scheinman, pionero estadounidense en robótica, inventó el “Stanford arm” en 1969. Estaba diseñado como un robot articulado totalmente eléctrico de 6 ejes para aportar una solución de brazo. Esto abrió el camino para que los robots pudieran realizar tareas más complejas como soldadura y ensamblaje. En 1973, Europa lograba enormes avances en robótica industrial llevando robots al mercado a través de ABB Robotics y KUKA Robotics.
Los robots en las fábricas actuales se utilizan ya en casi todos los procesos de ensamblaje y fabricación. Además de retirar a las personas de entornos peligrosos, ayudan a reducir costos para que las empresas sigan siendo competitivas al aumentar la eficiencia energética, la productividad, la exactitud y la precisión para una mejor calidad de producción. Hoy vemos la evolución de la automatización robótica de procesos en operaciones como:
- Fabricación de vidrio
- Plantas de pulpa y papel
- Procesamiento de alimentos y bebidas
- Ensamblaje automotriz
- Separación de gas natural
- Generación de energía eléctrica
- Fabricación de electrónica
- Enlatado y embotellado
Robótica en fábricas
Evolución de la domótica
La evolución de la automatización en la vida cotidiana se percibe sobre todo cuando la experimentamos a diario en nuestros hogares. A medida que la electrificación empezó a crecer en el 19o siglo, se ha estimado que alrededor del 70% de los hogares de EE. UU. estaban electrificados hacia 1930. La distribución de energía eléctrica abrió la posibilidad de que los propietarios contaran con una fuente para alimentar los primeros electrodomésticos, como:
- Calentadores de agua
- Secadoras de ropa
- Lavavajillas
- Refrigeradores
- Aspiradoras
- Lavadoras
- Máquinas de coser
Calefacción de agua doméstica
Aunque muchos de estos electrodomésticos comenzaron siendo demasiado costosos para la mayoría de los hogares, su introducción gradual en el mercado, junto con la mejora de las tecnologías, acabó haciéndolos más asequibles.
En la década de 1970, la fuerte caída de precios del hardware informático hizo que el precio de la electrónica descendiera significativamente. Esto permitió que los electrodomésticos fueran más accesibles para el uso en el hogar. En las décadas de 1990 y 2000, la tecnología de Internet se desarrolló de forma notable. Esto hizo que los hogares inteligentes fueran más asequibles, lo que incrementó la popularidad de la domótica. La domótica se encuentra fácilmente en los hogares modernos de hoy con tecnologías inteligentes como luces automáticas, controles de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), sistemas de seguridad y protección, elevadores de TV y controles de entretenimiento. Todas estas tecnologías inteligentes son ahora algo a lo que podemos acceder cómodamente desde un teléfono inteligente con las apps compatibles para el hogar inteligente. Con el trabajo desde casa convirtiéndose en una práctica más común, también hemos visto un aumento en la demanda de escritorios de pie eléctricos.
Hogar inteligente: luces y controles de entretenimiento
En resumen
La evolución de la automatización en la vida cotidiana ha estado presente a lo largo de la historia y seguirá avanzando en las generaciones futuras. A medida que la tecnología continúe progresando, podemos esperar que la automatización robótica de procesos tenga un impacto aún mayor en nuestra industria.
Esperamos que te haya resultado tan informativo e interesante como a nosotros, especialmente si te interesa la historia de la automatización industrial. Si tienes alguna consulta o deseas hablar más sobre nuestros productos, ¡no dudes en ponerte en contacto con nosotros! Somos expertos en lo que hacemos y estaremos encantados de ayudarte en todo lo que podamos.
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