La Automatización, presente y futuro

Los grandes avances tecnológicos han cambiado nuestra forma de vivir en cuestiones como esenciales como la comunicación y la producción de las industrias. La automatización en México, como en muchos otros países ha hecho posible diseñar casas y edificios inteligentes, así como máquinas que diseñan, producen y ensamblan por sí solas.
De esta forma, los países desarrollados se han dado a la tarea de buscar técnicas y tecnologías que nos permitan la realización de nuestras actividades dentro de un espacio que no únicamente nos proporcione un ambiente de trabajo productivo y eficiente por medio de la optimización de sus elementos, sino que también nos haga sentir orgullosos de su estructura.

Automatización industrial
Es el uso de sistemas o elementos computarizados para controlar maquinarias y/o procesos industriales substituyendo a operadores humanos. La fabricación automatizada surgió de la íntima relación entre fuerzas económicas e innovaciones técnicas como la división del trabajo, la transferencia de energía y la mecanización de las fábricas, y el desarrollo de las máquinas de transferencia y sistemas de realimentación.

La automatización como una disciplina de la ingeniería es más amplia que un mero sistema de control, abarca la instrumentación industrial, que incluye los sensores y transmisores de campo, los sistemas de control y supervisión, los sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar y controlar las operaciones de plantas o procesos industriales.

La parte más visible de la automatización actual puede ser la robótica industrial. Algunas ventajas son repetitividad, control de calidad más estrecho, mayor eficiencia, integración con sistemas empresariales, incremento de productividad y reducción de trabajo. Algunas desventajas son requerimientos de un gran capital, decremento severo en la flexibilidad, y un incremento en la dependencia del mantenimiento y reparación.

Automatización residencial
¿Se imagina poder controlar desde cualquier teléfono ó acceso a internet, la iluminación, temperatura, encendido de cualquier aparato dentro de su oficina ó casa? Ahora imagine que viaja a su refugio en la playa, usted marca por su celular y a través de claves usted activa a la vez la caldera de la alberca, el aire acondicionado y enciende de una vez el aparato de música. Una Casa Inteligente es un hogar que le permite tener el control total de todos los dispositivos como cafetera eléctrica, iluminación, sistemas de seguridad, cámaras, persianas, sistemas de riego, motores, dispositivos de bajo voltaje, etc.

Es un espacio donde las actividades rutinarias como el encendido y apagado de las luces se realiza automáticamente ó por control remoto desde cualquier parte del mundo. Es un lugar donde todo está integrado y funciona como una sola cosa, permitiéndole realizar diversas actividades al presionar un sólo botón. Le permite vigilar su propiedad, sus hijos ó sus negocios por Internet.

Ver también: 5 aspectos de una vivienda que mejoran en las casas inteligentes

Puede seleccionar sobre una amplia gama de aplicaciones a controlar en su casa, sin embargo, existen grandes rubros que generalmente son los más comunes y cómodas:

• Iluminación: Control de apagado, prendido, disminución/incremento de intensidad gradual, tiempos, eventos, control centralizado y más.
• Energía eléctrica: Permite controlar un aparato conectado a la corriente para prenderlo y apagarlo con base a horarios o eventos en el sistema, encendido de aspersores, etc.
• Seguridad: Puertas, ventanas con sensores de apertura, sensores de rompimiento de vidrios, sensores de movimiento, sensores de humo, violación del perímetro, seguridad por áreas, tiempos y/o claves personales.

Audio y vídeo distribuido

• Interfases: Controles que permiten interactuar con el sistema.
• Motorizaciones: Control de Persianas, Elevadores de Proyectores y de Pantallas de Plasma, LCD y Convencionales.
• Sistemas independientes: Alimentadores de mascotas, cajas de limpieza, dispositivos robotizados, electrodomésticos y mucho más.
  
  
  

Un edificio inteligente es aquel que proporciona un ambiente de trabajo productivo y eficiente a través de la optimización de sus cuatro elementos básicos: estructura, sistemas, servicios y administración, con las interrelaciones entre ellos. Los edificios inteligentes ayudan a los propietarios, operadores y ocupantes, a realizar sus propósitos en términos de costo, confort, comodidad, seguridad, flexibilidad y comercialización.
El desarrollo e implantación de la inteligencia de un edificio tiene como objetivo primordial el confort y la seguridad de las personas que habitan ó trabajan en él; protege física y psicológicamente el entorno humano, donde se utilizan todos los recursos posibles para el cometido final: Ayudar a los propietarios, operadores y ocupantes a realizar sus propósitos en términos que el inmueble satisfaga sus necesidades presentes y futuras.
Esto permite una operación funcional del inmueble y que además esté preparado para cualquier adecuación a las necesidades del avance tecnológico ó de la dinámica de las organizaciones que ahí habitan.

¿Qué hace?

• Reduce los altos costos de operación.
• Disminuye costos de mantenimiento.
• Evita desperdicios.
• Elimina posibles fallas operativas.
• Activa alarma contra intrusos.
• Protege en caso de siniestro natural.
• Coadyuva a la seguridad.
• Controla el clima.
• Mantiene la iluminación idónea.

En un entorno en el que la globalización hace tiempo dejó de ser una frase publicitaria, el cambio es la única constante y estamos sujetos a eventos que involucran la evolución y creación de tecnologías que tienen como propósito final hacer más fácil la vida de sus usuarios.

El Sello FIDE

Desde 1995, el FIDE en armonía con la CFE, distingue a los productos ahorradores de energía eléctrica, a los que después de comprobar su alto nivel de eficiencia energética, se les coloca una etiqueta denominada Sello FIDE.
El Sello FIDE surge como respuesta a la necesidad de identificar, entre la gran variedad de productos existentes en el mercado, los más eficientes y por lo tanto de menor consumo de energía eléctrica. Con dicho Sello, se apoya al consumidor para realizar la mejor selección de los productos que desea adquirir.

Beneficios para los consumidores
El Sello FIDE orienta a los consumidores en la compra, facilitando la identificación de los mejores productos ahorradores de energía eléctrica. De esta forma los consumidores pagaran menos por el uso de la energía eléctrica, mejorando así su economía y recuperando la inversión inicial en un tiempo razonable.
Los consumidores podrán recibir financiamientos para comprar productos eficientes identificados con el Sello FIDE.
El Sello FIDE Incrementa la confianza en los consumidores al adquirir productos de la mejor calidad del mercado.
La variedad de productos con Sello FIDE satisfacen las necesidades de calidad y ahorro demandadas por los consumidores.

Ver también: 7 formas en que el FIDE nos ayuda al ahorro de energía

Beneficios para el país
Con el Sello FIDE se promueve la cultura energética en la compra y uso de productos ahorradores de energía eléctrica. Asimismo, al utilizar estos productos se reduce la emisión de gases contaminantes al ambiente, como consecuencia de un menor consumo de combustible por las plantas generadoras de energía eléctrica.
Además se fomenta la competitividad tecnológica y comercial entre las empresas incorporando al mercado productos de mejor calidad y precio.

Conclusiones
El Sello FIDE se convierte así, en un instrumento para mejorar la calidad y prestigio de los productos nacionales, facilita la identificación de los productos importados de buena calidad y es un signo de seguridad y de resultados positivos para los consumidores.
El Sello FIDE, es un recurso confiable para consumidores potenciales, lo cual permite constituirse en sinónimo de distinción y coloca a México en condiciones similares a los Estados Unidos de Norte
América, Canadá y países de la Comunidad Económica Europea, en materia de distinguir con un Sello a los mejores productos ahorradores.

Requisitos de las Instalaciones Eléctricas según el Art. 110 de la NOM-001-SEDE-2012 (cuarta parte)

Para finalizar con el tema de los requisitos para las instalaciones eléctricas, en esta última parte veremos la protección e iluminación alrededor de equipos eléctricos como tableros de distribución, paneles de control, entre otros; y la distancia entre conductores.

Espacio de trabajo
El espacio de trabajo libre mínimo en dirección del acceso a las partes vivas de una instalación eléctrica, tales como tableros de distribución, paneles de control, medios de desconexión, interruptores automáticos, controladores de motores, relevadores y equipo similar, debe ser como mínimo el especificado en la Tabla 2, a no ser que se especifique otra cosa en la norma. Las distancias deben medirse desde las partes vivas, si están expuestas o desde el frente o abertura de la envolvente si están encerradas.
Excepción: No se requiere espacio de trabajo en la parte posterior de conjuntos tales como tableros de distribución de frente muerto o centros de control de motores en los que no haya partes intercambiables o ajustables tales como fusibles o conmutadores en su parte posterior, y donde todas las conexiones estén accesibles desde lugares que no sean la parte posterior. Cuando se requiera acceso posterior para trabajar en partes no energizadas de la parte posterior del equipo encerrado, debe existir un espacio mínimo de trabajo de 0,8 m en horizontal.

Cuartos o envolventes cerrados
Las entradas a todos los edificios, cuartos o envolventes que contengan partes vivas expuestas o conductores expuestos que operen a más de 600 V nominales, deben mantenerse cerradas con llave, a menos que dichas entradas estén en todo momento bajo la supervisión de una persona calificada.
Cuando la tensión eléctrica supere 600 V nominales, debe haber señales preventivas permanentes y visibles en las que se indique lo siguiente:
“PELIGRO - ALTA TENSION ELECTRICA - PROHIBIDA LA ENTRADA”

Separación de instalaciones de baja tensión
Cuando haya instalados desconectadores, cortacircuitos u otro equipo que funcione a 600 V nominales ó menos, en un cuarto o resguardo donde haya expuestas partes vivas o cables expuestos a más de 600 V nominales, la instalación de alta tensión debe separarse eficazmente del espacio ocupado por los equipos de baja tensión mediante un muro de tabique, cerca o pantalla adecuados.
Excepción: Está permitido instalar desconectadores u otros equipos que funcionen a 600 V nominales ó menos y que pertenezcan sólo a equipo dentro del cuarto, bóveda ó envolvente de alta tensión si sólo es accesible a personas calificadas.

Iluminación
Debe haber iluminación apropiada en todos los espacios de trabajo alrededor del equipo eléctrico. Las cajas de salida para iluminación deben estar dispuestas de manera que las personas que cambien las lámparas o hagan reparaciones en el sistema de iluminación, no corran peligro por las partes vivas u otros equipos activos. En los cuartos de equipo eléctrico en donde estén instalados equipos de más de 600 V nominales, la iluminación debe ser apropiada aun cuando se interrumpa el suministro de alumbrado normal, es decir, deben contar con alumbrado de emergencia.
Los interruptores de control deben estar situados de modo que no sea probable que las personas entren en contacto con ninguna parte viva o móvil del equipo al accionarlos.

Ver también: Requisitos de las Instalaciones Eléctricas según el Art. 110 de la NOM-001-SEDE-2012 (tercera parte)

Altura de las partes vivas sin proteger
Las partes vivas sin proteger por encima del espacio de trabajo deben mantenerse a una altura no inferior a la indicada en la Tabla 3.

Cuando se utilicen aisladores como soportes para alambres, cables monoconductores ó barras, así como sus accesorios de soporte y sujeción, deben soportar, sin sufrir daño, la fuerza magnética máxima que pueda surgir en el caso de que dos ó más conductores de un circuito estén sometidos a corriente eléctrica de corto circuito.

Conductores de Circuitos
Los conductores de circuito como cable con cubierta metálica, como cables desnudos, cable y barras colectoras, ó como cables tipo MV ó conductores colocados en el interior de tubos metálicos ó no metálico; pueden instalarse en canalizaciones, en soportes tipo charola para cables. Los conductores desnudos energizados, deben cumplir la separación mínima de aire indicada en la tabla 4.

Las instalaciones expuestas de alambres y cables aislados, que tengan cubierta de plomo, desnuda ó con malla trenzada exterior, deben instalarse soportados de forma que se evite daño físico a la cubierta ó a la malla. Los soportes para cables con cubierta de plomo deben estar diseñados de forma que no produzcan corrosión electrolítica de la cubierta.

Límite de temperatura en las terminales
Se permite que la capacidad de conducción de corriente de los conductores sea calculada de acuerdo con lo indicado en las Tablas 310-67 a 310-86 de la norma, tomando como base que terminan en dispositivos clasificados a 90°C, a menos que otra cosa se especifique.

Polímeros conductores

En cuanto a materiales se refiere y con el enfoque que nos interesa, que es la electricidad, podemos decir que estos se dividen en conductores, semiconductores y aislantes. En esta sección hemos hablado ya de ellos y en esta ocasión, para conocer más, hablaremos de un tipo de materiales que a pesar de sus propiedades de aislante, se pueden volver conductores al aplicarles un tratamiento especial a nivel químico: Los polímeros conductores.
Para iniciar debemos saber que materiales naturales como la madera, el algodón, el cuero ó la seda son polímeros naturales y como polímeros artificiales podemos mencionar el poliéster, el PVC, el nylon, el plexiglas ó el teflón. La versatilidad de estos materiales favorece que se desarrollen aplicaciones en campos tan diversos como el sector textil, automovilístico, farmacéutico ó informático. Debido a ello los científicos sueñan con innumerables desarrollos que mejorarán la calidad de vida de las personas.
El diccionario de la Real Academia define el polímero como un compuesto químico, natural ó sintético, que consiste esencialmente en unidades estructurales repetidas. El término viene del griego “poli”, muchos, y “meros”, parte o segmento.

En las últimas décadas, la investigación científica ha desarrollado numerosos polímeros artificiales a partir de pequeñas moléculas orgánicas. La frecuencia cada vez mayor con que son utilizados estos materiales se debe a que tienen un conjunto atractivo de propiedades, entre las que destacan su resistencia a la corrosión y al ataque químico, su baja densidad y conductividad eléctrica y térmica, una elevada resistencia específica y, sobre todo, su versatilidad.
Los primeros polímeros sintéticos se desarrollaron mediante transformaciones de polímeros naturales. En 1870, el inventor norteamericano John Wesley Hyatt ganó un concurso, en que se buscaba un material que sustituyese al marfil de las bolas de billar, gracias al celuloide, un polímero basado en la celulosa, el material básico de las paredes celulares de las plantas. Este descubrimiento marcó el inicio de la industria de los polímeros.
Por otra parte, el primer polímero totalmente artificial se obtuvo en 1909, cuando el químico belga Leo Hendrik Baekeland fabricaba a partir de los compuestos formaldehído y fenol la baquelita, un material duro, inmune a las sustancias químicas fuertes, aislante eléctrico y resistente al calor, de gran utilidad en la fabricación de innumerables productos para el hogar y piezas eléctricas.
Otros polímeros importantes se sinterizaron en años siguientes, como el poliestireno (PS) en 1911 y el policloruro de vinilo (PVC) en 1912, revolucionaron a las industrias de aislamientos, embalajes, productos del hogar, revestimientos y textiles. El químico norteamericano Wallace Hume Carothers, trabajando en la empresa DuPont desde 1928, desarrolló un gran número de nuevos polímeros que revolucionaron la industrial textil, como el poliéster, el neopreno, la poliamida o el nylon. La necesidad de nuevos materiales en la Segunda Guerra Mundial contribuyó al avance de los polímeros, obteniéndose por ejemplo caucho sintético, fundamental para elevar la producción de neumáticos.

Como la gran mayoría de estos polímeros son maleables al calentarse, se les llama “plásticos”, palabra de origen griego que significa “capaz de ser moldeable”. Hoy en día podemos decir que cualquier persona utiliza una gran cantidad de polímeros sintéticos a diario, desde un simple envase hasta complejos materiales de alta tecnología que pueden utilizarse en prótesis de cadera o en antenas de comunicación.
Así es como se ha dado el gran impulso a la segunda mitad del siglo XX a las investigaciones, que ha propiciado la creación de todo tipo de nuevos materiales poliméricos con propiedades y características especiales, es el año 2000 cuando la Academia Sueca les otorgó el Premio Nobel de Química a Alan Heeger, Alan MacDiarmid (ambos norteamericanos) y al japonés Hideki Shirakawa por su contribución al conocimiento y desarrollo de la ciencia de los polímeros orgánicos conductores de la electricidad, también conocidos como “metales sintéticos” donde después de ciertas modificaciones, un plástico puede convertirse en conductor de electricidad.

Los materiales conocidos como polímeros conductores combinan las propiedades eléctricas de los conductores metálicos con las múltiples ventajas de los plásticos.
Un polímero está formado por moléculas que repiten su estructura en forma periódica, dando como resultado una cadena muy larga. Los principales componentes de dichas moléculas son átomos de carbono e hidrógeno, además de otros elementos como el nitrógeno, el azufre y el oxígeno. Ninguno de estos elementos se destaca como buen conductor de la electricidad.

Ver también: Plásticos eléctricos, una nueva realidad

Los polímeros conductores se elaboran mediante un procedimiento que fue el resultado de una afortunada equivocación.
La historia se cuenta más o menos así: En 1967 Shirakawa ocupaba la plaza de investigador asociado en el laboratorio de Química del Instituto Tecnológico de Tokio. Un científico visitante estaba sintetizando un polímero conocido como poliacetileno a partir del acetileno. En lugar de obtener el polímero original, que tiene una apariencia de polvo oscuro y opaco, el visitante obtuvo una película lustrosa, similar al aluminio pero, al mismo tiempo, plegadiza como el plástico que se utiliza en las envolturas de productos comerciales. Dicho producto presentaba, además, una conductividad inusualmente elevada. Al investigar el origen de estos sorprendentes cambios, Shirakawa descubrió que tal sustancia había sido originada por un error. Durante el proceso de polimerización, el visitante había agregado una cantidad mil veces superior del catalizador requerido en el protocolo de la síntesis. Aunque la función del catalizador es favorecer la reacción de polimerización, una cantidad excesiva de este reactivo provocó importantes cambios en la estructura del polímero.
Por casualidad, esta brillante película plateada llamó la atención del profesor Alan G. MacDiarmid, quien invitó a Shirakawa a trabajar con él en los Estados Unidos. En septiembre de 1976 se unió a la investigación el profesor Alan J. Heeger, de la Universidad de Pensilvania.
La introducción del catalizador en la sustancia produce una perturbación en la misma, ya sea removiendo electrones (una oxidación) o agregándolos (reducción). Este proceso se denomina dopaje. Tal y como ocurre con los materiales semiconductores, los polímeros pueden ser dopados mediante la adición de pequeñas cantidades de ciertos átomos que modifican sus propiedades físicas. Al dopar el poliacetileno con vapor de yodo, se logró aumentar la conductividad del plástico en mil millones de veces
Desde este afortunado descubrimiento se ha podido emplear el dopaje en diversos polímeros, como las polianilinas, logrando nuevamente un aumento considerable de la conductividad. En términos de conductividad, medida en Siemens (S), la diferencia entre buenos aislantes y buenos conductores es gigantesca.
Como comparación, podemos mencionar que buenos aislantes como el teflón ó el poliestireno poseen conductividades muy cercanas a los 0 S por centímetro, mientras que los buenos conductores como el cobre y la plata tienen conductividades de casi 1.000.000 S por centímetro.

Algunos productos comerciales, derivados de una forma muy pura del poliacetileno, pueden llegar a tener una conductividad de hasta 200.000 S por centímetro. Aquí entra en juego un factor muy importante: la densidad de los materiales en cuestión. Tanto el cobre como la plata son mucho más densos que el poliacetileno; por lo tanto, si la comparación es realizada a masas iguales, la conductividad del polímero duplica a la del cobre. Esta propiedad es de especial importancia en aplicaciones donde el peso resulta crítico, como es el caso de los transportes aéreos y espaciales.
Los polímeros conductores son materiales con enormes posibilidades de aplicación: ser sustitutos del cobre y otros metales, para generar pantallas de teléfonos celulares y de computadoras portátiles, dado que estos materiales pueden almacenar una cantidad importante de energía por unidad de peso ó volumen se podrán construir baterías recargables ó podrán ser utilizados como nervios artificiales, que serían prácticamente inertes dentro del cuerpo humano.

Actualmente sigue avanzando la línea de investigación en esta rama de los polímeros la cual cada vez encuentra nuevas aplicaciones y mejores desarrollos.

6 factores que determinan el daño en los accidentes eléctricos

Los accidentes eléctricos se producen por el contacto de una persona con partes activas en tensión y pueden ser de dos tipos: Daños directos y daños indirectos.

En esta ocasión hablaremos de los Daños directos.
Los daños directos son aquellos daños que inciden directamente en la persona, es decir, debido al contacto de la persona con partes eléctricas en tensión.
Dos accidentes iguales en diferentes personas, pueden provocar consecuencias muy diferentes, dependiendo de los siguientes factores factores:

1. La intensidad de la corriente eléctrica.
2. La resistencia óhmica del organismo.
3. La duración del paso de la corriente: Cuanto menos dure el paso de la corriente por el cuerpo, menos grave será la lesión; y también influye el estado de la piel en los puntos de contacto eléctrico.
4. La frecuencia.
5. El recorrido que realiza la corriente por el cuerpo. El camino que siga la corriente por el cuerpo condicionará la gravedad del accidente.
6. Condiciones de la persona: Sudor, estar mojado, la tasa de alcohol en sangre, etc.

Al contrario del la creencia popular, no es la tensión la que provoca los accidentes eléctricos de forma directa, si no que es la intensidad el factor principal y más peligroso. De hecho, de los factores citados los tres principales que determinan la gravedad de las lesiones en las personas son la intensidad de corriente, la duración de paso de la intensidad de corriente por el cuerpo y la resistencia óhmica del cuerpo humano.

Ver también: 7 indicaciones para evitar accidentes eléctricos

La siguiente tabla muestra para cada valor de corriente el efecto que tiene sobre la persona:

Los daños directos pueden ser provocados por dos tipos de contacto entre la persona y la instalación eléctrica:

1. Contacto directo:
   Cuando la persona toca directamente una parte de la instalación que siempre está en tensión (también se conoce como parte activa de la instalación).
   Por ejemplo: Cables pelados, cajas de
   derivación sin tapa, entre otros.
   
2. Contacto indirecto:
   Cuando la persona toca algo metálico que por un fallo de algún aislamiento o fuga a tierra, está en tensión, cuando no debería.
   Por ejemplo: Electrodomésticos, portalámparas, entre otros.