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P rogramación 
de sistemas 
automáticos 
de fabricación 
mecánica
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P rogramación 
de sistemas 
automáticos 
de fabricación 
mecánica
Rafael Madrid Cuevas
© Rafael Madrid Cuevas
© EDITORIAL SÍNTESIS, S. A.
Vallehermoso, 34. 28015 Madrid
Teléfono 91 593 20 98
http://www.sintesis.com
ISBN: 978-84-1357-201-7
Depósito Legal: M-5.854-2023
Impreso en España - Printed in Spain
Reservados todos los derechos. Está prohibido, bajo las sanciones
penales y el resarcimiento civil previstos en las leyes, reproducir,
registrar o transmitir esta publicación, íntegra o parcialmente,
por cualquier sistema de recuperación y por cualquier medio,
sea mecánico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia
o por cualquier otro, sin la autorización previa por escrito
de Editorial Síntesis, S. A.
Índice
Índice
PRESENTACIÓN ............................................................................................................................................................. 9
1. AUTOMATIZACIÓN DE LOS SISTEMAS NEUMÁTICOS ................................................................. 11
Objetivos ................................................................................................................................................................... 11
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 12
Glosario ...................................................................................................................................................................... 12
1.1. Introducción ........................................................................................................................................... 13
1.2. Física aplicada en las instalaciones neumáticas ................................................................. 14
1.2.1. Comportamiento del aire ..................................................................................................... 16
1.2.2. Tipos de presión ..................................................................................................................... 20
1.3. Elementos de una instalación neumática .............................................................................. 22
1.3.1. El compresor ........................................................................................................................... 22
1.3.2. Dispositivos secadores y acondicionadores del aire .............................................. 24
1.3.3. Depósito o acumulador ....................................................................................................... 26
1.3.4. Tuberías ....................................................................................................................................... 28
1.4. Válvulas neumáticas. Simbología y normalización ............................................................ 30
1.4.1. Simbología neumática .......................................................................................................... 31
1.5. Actuadores neumáticos ................................................................................................................... 36
1.5.1. Cilindros ...................................................................................................................................... 36
1.5.2. Partes de un cilindro .............................................................................................................. 36
1.5.3. Tipos de cilindros ................................................................................................................... 37
1.5.4. Pinzas ........................................................................................................................................... 38
1.5.5. Actuadores de giro ................................................................................................................ 38
1.5.6. Motores neumáticos .............................................................................................................. 39
1.5.7. Ventosas ..................................................................................................................................... 40
1.6. Circuitos neumáticos .......................................................................................................................... 43
Resumen .................................................................................................................................................................... 50
6 Programación de sistemas automáticos de fabricación mecánica
Índice
Lee y debate ........................................................................................................................................................... 51
Casos prácticos ..................................................................................................................................................... 51
Caso práctico 1.1 ................................................................................................................................................. 52
Caso práctico 1.2 ................................................................................................................................................. 52
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 53
2. AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS DE FABRICACIÓN .................................................................. 55
Objetivos ................................................................................................................................................................... 55
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 56
Glosario ...................................................................................................................................................................... 56
2.1. Introducción ........................................................................................................................................... 57
2.2. La automatización como respuesta a una necesidad ................................................... 58
2.3. Tipos de sistemas automatizados ............................................................................................... 60
2.4. Sistemas de fabricación flexibles. Módulo, células y líneas de fabricación 
flexibles ....................................................................................................................................................... 61
2.5. Fabricación integrada por ordenador. CIM .......................................................................... 63
2.6. Elementos constituyentes de una automatización ......................................................... 65
Resumen .................................................................................................................................................................... 68
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 68
Lee y debate ......................................................................................................................................................... 69
Caso práctico 2.1 ................................................................................................................................................. 70
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 70
3. AUTOMATIZACIÓNEN SISTEMAS HIDRÁULICOS. ELECTRONEUMÁTICA Y 
ELECTROHIDRÁULICA ........................................................................................................................................ 73
Objetivos ................................................................................................................................................................... 73
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 74
Glosario ...................................................................................................................................................................... 74
3.1. Introducción ........................................................................................................................................... 75
3.2. Física aplicada en las instalaciones hidráulicas .................................................................. 76
3.2.1. Principio de Pascal ................................................................................................................ 77
3.2.2. Principio de continuidad de un fluido ........................................................................... 78
3.3. Densidad y viscosidad: pérdidas energéticas ................................................................... 79
3.3.1. Formas de medir la viscosidad .......................................................................................... 80
3.3.2. Influencia de la temperatura en la viscosidad ............................................................. 81
3.4. Simbología y normalización hidráulica .................................................................................... 82
3.5. Componentes de una instalación hidráulica.Grupo de presión ............................ 83
3.6. Circuitos hidráulicos ............................................................................................................................ 85
3.7. Electrohidráulica y electroneumática ...................................................................................... 87
3.7.1. Simbología y normalización de los esquemas electro-hidráulicos/ 
neumáticos ................................................................................................................................ 87
Resumen .................................................................................................................................................................... 94
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 95
Lee y debate ........................................................................................................................................................... 97
Caso práctico 3.1 ............................................................................................................................................... 97
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 99
7Programación de sistemas automáticos de fabricación mecánica
Índice
4. SISTEMAS AUTOMÁTICOS PROGRAMABLES ..................................................................................... 101
Objetivos ................................................................................................................................................................... 101
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 102
Glosario ...................................................................................................................................................................... 102
4.1. Introducción ........................................................................................................................................... 103
4.2. Lógica binaria. Origen ........................................................................................................................ 104
4.3. Operaciones binarias y álgebra de Boole ........................................................................... 107
4.3.1. Operaciones binarias ............................................................................................................ 108
4.3.2. Álgebra de Boole .................................................................................................................. 109
4.4. Tablas de verdad, puertas lógicas y esquemas de contactos .................................. 111
4.5. Funciones canónicas. Simplificaciones y lenguajes ......................................................... 112
4.5.1. Funciones canónicas .............................................................................................................. 112
4.5.2. Lenguajes de programación para PLC ............................................................................. 113
4.6. Autómatas programables o PLC .................................................................................................. 115
4.7. Robots, tipologías y lenguajes ...................................................................................................... 118
Resumen .................................................................................................................................................................... 121
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 122
Lee y debate ........................................................................................................................................................... 123
Caso práctico 4.1 ................................................................................................................................................. 123
Caso práctico 4.2 ................................................................................................................................................. 125
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 127
5. CONTROL Y SUPERVISIÓN DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS ........................................................ 129
Objetivos ................................................................................................................................................................... 129
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 130
Glosario ...................................................................................................................................................................... 130
5.1. Introducción ........................................................................................................................................... 131
5.2. Qué es un Scada y cuáles son sus ventajas ......................................................................... 132
5.3. Elementos que intervienen en la implementación de un Scada .......................... 133
5.3.1. HMI: Interface hombre-máquina ....................................................................................... 135
5.3.2. Unidad central ........................................................................................................................ 135
5.3.3. Unidades remotas ................................................................................................................... 136
5.3.4. Seguridad ...................................................................................................................................137
5.4. Normalización y prevención en la visualizaciónde pantallas ................................... 137
5.4.1. Comodidad visual .................................................................................................................. 138
5.4.2. Comodidad postural y del entorno ................................................................................. 139
5.4.3. Efectos sobre la salud mental ............................................................................................ 140
5.4.4. Normativa sobre prevención de riesgo ......................................................................... 142
5.5. Diseño gráfico de un Scada. Monitorización y control ................................................ 143
5.6. Pasos para realizar un Scada ......................................................................................................... 144
5.6.1. Problema para automatizar y programación del PLC ................................................ 144
5.6.2. Generación del Scada ........................................................................................................... 146
Resumen .................................................................................................................................................................... 149
Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 150
Lee y debate ........................................................................................................................................................... 151
Caso práctico 5.1 ................................................................................................................................................. 151
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 153
8 Programación de sistemas automáticos de fabricación mecánica
Índice
RECURSOS DIGITALES
Recurso electrónico 1.1. Desarrollo práctico de la apertura de las puertas 
de un tren.
Recurso electrónico 1.2. Desarrollo práctico del proceso de galvanización 
de piezas metálicas por inmersión en una 
canasta.
Recurso electrónico 2.1. Desarrollo práctico de un sistema automático de 
ventilación.
Recurso electrónico 3.1. Aparamenta asociada al circuito eléctrico de 
fuerza.
Recurso electrónico 3.2. Aparamenta asociada al circuito eléctrico de 
mando.
Recurso electrónico 3.3. Aparamenta asociada al circuito eléctrico-
neumático.
Recurso electrónico 3.4. Desarrollo práctico de la automatización por 
lógica cableada: resolución de un problema 
secuencial.
Recurso electrónico 4.1. Determinación de ecuaciones canónicas.
Recurso electrónico 4.2. Automatización de la puerta de acceso a una 
empresa por lógica programada con un PLC.
Recurso electrónico 4.3. Programación textual de un ROBOT manipulador 
para realizar una tarea en una célula flexible.
Recurso electrónico 5.1. Realización de un Scada para el control remoto 
de un tren de llenado de botellas, así como del 
depósito que lo alimenta.
2
3	 Identificar las distintas tipologías de automatización de procesos mediante 
las características de su funcionamiento.
3	 Familiarizarse con las tendencias tecnológicas en automatización industrial, 
así como conocer sus ventajas e inconvenientes.
3	 Identificar los sensores y actuadores más utilizados, así como sus parámetros 
de configuración.
3	 Aprender a resolver un problema de automatización, desde el planteamiento 
del problema, hasta su montaje.
3	 Poner en práctica y conocer la estructura básica de un programa en C++, así 
como sus instrucciones y funciones básicas. 
3	 Familiarizarse con el uso de simuladores de sistemas automatizados, como 
Tinkercad de Auto-desk.
3	 Conocer cuáles son los protocolos más utilizados para la comunicación den-
tro del ámbito de la automatización industrial y sus características diferen-
ciadoras.
Objetivos
Automatización 
de procesos 
de fabricación
56 PROGRamacIÓN de sIsTemas auTOmáTIcOs de FabRIcacIÓN mecáNIca
caPÍTuLO 2
Mapa conceptual
Autómata. Dispositivo electrónico programable, capaz de realizar tareas que imitan o 
sustituyen a un ser animado. Cuando tienen forma humana se denominan androide 
(como el famoso y simpático C-3PO). 
Compilar. Traducir un programa de un lenguaje de programación al de lenguaje máquina.
Globalización. En el ámbito económico, se puede entender como un proceso de inter-
nalización de los mercados desvinculándose de la acción local, que depende muy 
directamente de las tecnologías de la comunicación.
Internet de las cosas. Hace referencia a internet, concretamente a su posibilidad de inter-
conectar objetos tecnológicos o lugares (site) como medios de información o de control.
Protocolo de comunicación. Conjunto de reglas que permiten la circulación de datos en 
una red de comunicación.
Red de comunicación. Es la estructura por la discurre la información entre puntos deman-
dantes la misma y los puntos que la contienen total o parcialmente y que sigue unas 
reglas de circulación denominadas protocolo.
Robot industrial. Autómata programable. Todo robot consta de un sistema programable, 
así como sensores, actuadores y mecanismos que constituyen propiamente el robot. 
Su diseño puede ser antropomórfico (brazo, androide) o ajustarse a la actividad
Glosario
AUTOMATIZACIÓN 
DE PROCESOS 
DE FABRICACIÓN
¿Por qué la 
automatización?
Tipos de 
automatización
Según el proceso
Sistemas 
flexibles
Fabricación 
integrada por 
ordenador
Elementos de una 
automatización
Según el flujo 
de información
Atendiendo a su 
flexibilidad
Lógica 
cableada
Lógica no 
cableada
Procesos 
fijos
Procesos 
programados
Procesos 
flexibles
Lazo 
abierto
Lazo 
cerrado
57auTOmaTIZacIÓN de PROcesOs de FabRIcacIÓN
caPÍTuLO 2
2.1. Introducción 
En este capítulo, realizaremos una somera inmersión en la historia de la evolución humana, 
manifestada de manera práctica en una continua evolución tecnológica. 
También estudiaremos los diferentes modelos de automatización atendiendo a las variables 
que los caracterizan, como puede ser la necesidad de fiabilidad del proceso o la capacidad de 
flexibilizar los medios de producción, de modo que faciliten rápidas adaptaciones del sistema 
productivo a cambios, entre otros aspectos.
España ocupa el décimo lugar en relación a la digitalización de sus empresas, estando 
por encima de la media y de países tradicionalmente punteros como Alemania o Francia.
sabÍas Que...
Integración de tecnología digital, 2019
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80
70
60
50
40
30
20
10
0
Digitalización empresarial Comercio electrónico
Figura 2.1
Índice de digitalización por países (Comisión Europea, 2019).
a desempeñar. Suelen realizar tareas repetitivas, tediosas y peligrosas. Funciones 
características: manipuladores, productivas (soldaduras, mecanizado, conformado) o 
de transporte (vehículos, cintas transportadoras, clasificadores, etc.).
Site. Lugar cibernético en el que se encuentra almacenada información (páginas webs) 
perteneciente a un dominio gestionada habitualmente en un servidor.
Wearables. Denominación de dispositivos electrónicos “vestibles”, como relojes inteli-
gentes (smartwatchs), o microcontroladores Lilypad Arduino que pueden ser pegados 
o cosidos a tejidos.
58 Programación de sistemas automáticos de fabricación mecánica
caPítulo 2
Para que una industria sea verdaderamente flexible, es necesaria la coordinación de todas las 
áreas de la misma,y por tanto, la interconexión entre ellas, por lo que veremos el concepto de 
fabricación integrada por ordenador, es decir, las industrias CIM.
Por último, estudiaremos los elementos necesarios para automatizar un proceso, haciéndose 
hincapié en los tipos y medios de comunicación de datos.
Durante el tema se relaciona la teoría aprendida con aspectos prácticos mediante conti-
nuas referencias al caso práctico presentado. En él se pretende resolver un problema típico de 
automatización (controlar la temperatura de un proceso), propiciando la familiarización con 
los sensores y detectores más comunes, así como con los actuadores típicos, y la programa-
ción en C++ de un microcontrolador diseñado especialmente para el prototipado, como es 
Arduino.
2.2. La automatización como respuesta a una necesidad
Sin duda, desde el origen de la humanidad, nuestra capacidad creadora no ha cesado de 
trabajar para simplificar aquellas tareas que nos han resultado más peligrosas o simplemente 
más laboriosas. Los avances tecnológicos (inventos) han pretendido precisamente esta me-
jora en las tareas a realizar o simplificación de estas. Un ejemplo entre un millón puede ser 
la noria, inventada allá por el 200 a.C. en Mesopotamia o Alejandría. Con ella, se sustituyó 
el esfuerzo animal para realizar trabajos duros pero necesarios, por la fuerza motriz provo-
cada por una corriente de agua que, sin la acción animal ya, “automáticamente”, con un 
mecanismo apropiado, muele grano, golpea metales en una fragua o distribuye el agua por 
canalizaciones elevadas con las que regar un cultivo o proveer de agua a una población, por 
ejemplo.
Estos esfuerzos intelectuales, simplificadores de tareas humanas, constituían en la mayoría 
de los casos verdaderas automatizaciones. Interpretando la figura. 2.2, se puede analizar qué 
hitos tecnológicos han provocado el avance en la industrialización. En la Primera Revolución 
Industrial, que arranca a finales del siglo xviii, serán ya las máquinas hidráulicas y la acción del 
vapor las encargadas de provocar la fuerza motriz que proporcione la energía con la que realizar 
el trabajo productivo. Más tarde, en la Segunda Revolución Industrial, que inicia a principios 
del xx, la presión de Pascal cede protagonismo industrial al electromagnetismo de Faraday, Maxwell 
o Tesla, entre otros. 
Con la Tercera Revolución Industrial, a principios de los setenta, la electrónica y la infor-
mática centran la atención del avance tecnológico para el control productivo. 
Actualmente, nos encontramos en el inicio de la Cuarta Revolución Industrial la cual 
se estima que comienza sobre el año 2010. Es ahora cuando se acentúa con más fuerza que 
nunca, de la mano de las tecnologías de la información y comunicación, el concepto de glo-
balización de los mercados. En un mercado globalizado y conectado, cualquier producto está 
a un “click” de distancia del consumidor. ¿Qué factores serán los que haga a una industria 
más competitiva que otra? Efectivamente, no estamos hablando de empresas que se encuentran 
en una misma región o país. La competitividad es global también y por supuesto, no hay un 
único factor, serán varios: precio, tiempo de recepción, calidad del producto, medio ambiente, 
obsolescencia…
59auTOmaTIZacIÓN de PROcesOs de FabRIcacIÓN
caPÍTuLO 2
No ser competitivos implica que otras empresas obtienen valores de productividad mejores 
que los nuestros. Los factores que influyen directamente en la productividad de una empresa 
son la mano de obra, el consumo de materias primas o los consumos energéticos, entre otros. 
En consecuencia, podemos intuir, como veremos a continuación, que la automatización de una 
empresa influye decisivamente sobre dichos factores al suponer la diferencia entre los costes de 
producción de unas industrias respecto de otras más automatizadas, en las que incluso se consi-
guen mejores estándares de seguridad, calidad y medioambientales. 
1 2 3 4
MECANIZACIÓN:
Energía hidráulica y
máquinas de vapor
ELECTRIFICACIÓN:
Producción en masa y
ensamblaje en línea
INFORMÁTICA:
Automatización y
Tecnologías de la
Información y
Comunicación (TIC)
FABRICACIÓN
INTEGRADA POR
ORDENADOR (CIM):
Internet de las cosas
Figura 2.2
Evolución tecnológica de las revoluciones industriales. 
Fuente: Christoph Roser. 
Disminuir la fatiga en el trabajo y aumentar la seguiridad laboral
Aumentar la eficiencia de los sistemas productivos
Aumentar la competitividad, respecto de otras empresas que fabrican 
lo mismo
Aumentar la productividad (disminuyen los costes de producción)
Facilitar el control instantáneo y a distancia de las producciones 
(Scada, véase capítulo 5)
Disminuir los errores aleatorios debidos a la acción humana
Mejorar las características técnicas de los productos 
(materiales, dimensionales, etc.)
Aumentar el control sobre los residuos y desechos 
(cuidado del medio ambiente)
Figura 2.3
Objetivos de la 
automatización.
60 PROGRamacIÓN de sIsTemas auTOmáTIcOs de FabRIcacIÓN mecáNIca
caPÍTuLO 2
3	 Tras la información estudiada hasta el momento, ¿pensáis que la automatiza-
ción ataca a la conservación y creación de puestos de trabajo en la indus-
tria actual y futura? Para fundamentar vuestra reflexión, leed, mediante el 
QR adjunto, la reseña de Wikipedia acerca del movimiento inglés ludista.
2.3. Tipos de sistemas automatizados
Los sistemas automatizados se van a clasificar atendiendo a tres criterios: por un lado, la lógica 
utilizada para realizar el proceso productivo, por otro, la facilidad o no para introducir modifica-
ciones en el proceso y como último criterio utilizaremos la dirección del flujo de información 
entre el control y el proceso a realizar. 
En la figura 2.4 podemos diferenciar dos tipologías de sistemas automatizados atendiendo 
a la lógica utilizada, así como sus características más relevantes:
Por otra parte, en la figura 2.5 se puede observar que, según la facilidad del sistema produc-
tivo a admitir modificaciones, diferenciemos entre sistemas fijos, programados o flexibles, cada 
uno con las particularidades siguientes:
PaRa debaTIR
Sistemas automatizados
Atendiendo a la lógica empleada
Lógica cableada Lógica programada
Figura 2.4
Clasifi cación 
de los sistemas 
automatizados 
atendiendo a la lógica 
utilizada.
• Control realizado por contactores, 
válvulas pilotadas, relés, 
temporizadores...
• Poca flexibilidad a los cambios de 
producción.
• Tecnología para grandes lotes de 
producción. 
• Fiabilidad.
• Control realizado por PLC, relés 
programables, Pc, ...
• Toda la flexibilidad a los cambios de 
producción.
• Tecnología apropiada para pequeños 
lotes de producción (lote 1). 
Automatización fija: aplica la lógica cableada, por lo que está enfocada a grandes producciones, con poca 
flexibilidad y medios de producción muy especializados. Un cambio de producto implicará una modificación en 
la mayoría de los medios de producción y control. Ejemplo: línea de montaje, en la que se transforma el producto 
secuencialmente como los procesos secuenciales en cascada o paso a paso, que estudiaremos en el capítulo 3.
Automatización programada: como es razonable, aplica la lógica programada, enfocada a produciones 
pequeñas, en las que la capacida de adaptación a nuevos productos o mejoras productivas, es muy alta. 
El elemento de producción más representativo es el Robot manipulador o la máquinas de CNC.
Automatización flexible: Como estudiaremos a continuación, es un tipo de automatización enfocada a producciones 
medias y pequeñas, que incorporan elementos de la automatización FIJA y PROGRAMADA con médios productivos 
interconcectados entre sí mediante sistemas auxilidares de almacenamiento, manipulación y transferencia. Adaptable a 
cambios de producción y capaz de realizar simultáneamente productos diferentes en los mismos médios de producción.
Figura 2.5
Clasifi cación de los sistemas automatizados atendiendo a su fl exibilidad.
61auTOmaTIZacIÓN de PROcesOs de FabRIcacIÓN
caPÍTuLO 2
Comose puede interpretar de las figuras 2.4 y 2.5, la elección de la lógica a utilizar influye 
directamente en el tipo de producción que se vaya a implementar.
Por último, en la figura 2.6 se diferencia entre los procesos automatizados en los que influye 
los resultados obtenidos durante el proceso productivo, o en los que no influye dichos resultados 
y por tanto, se realiza la secuencia siempre de la misma forma:
La automatización flexible, según podemos deducir de lo estudiado en este apartado, 
constituye el sistema productivo más completo ya que está compuesta tanto por elementos 
con lógica programada como cableada y en consecuencia, automatización fija y programada, 
pero además, la información generada durante el proceso productivo influye continuamente 
en el sistema de control (PLC y computadoras) que adapta automáticamente los procesos sin 
la necesidad de la intervención humana. Por este motivo, a continuación, profundizaremos en 
el estudio de la automatización flexible necesaria para establecer Industrias Integradas me-
diante computadoras, paradigma de la moderna industrialización o como ya se ha indicado, 
de la Industria 4.0.
2.4. Sistemas de fabricación flexibles. Módulo, células y líneas 
de fabricación flexibles
Los sistemas automáticos de fabricación flexible (SFF o sus siglas inglesas FMS) como ya se ha 
estudiado, son sistemas productivos cuyos medios de producción están completamente automa-
tizado e interconectados entre sí, destinados a producciones de mediano a pequeño tamaño, con 
la posibilidad de realizar modificaciones tanto del tamaño de los lotes como de las geometrías o 
materiales de los objetos a fabricar. De hecho, como consecuencia de la diversidad y personali-
zación de los productos exigido por el mercado actual, la industria flexible 4.0 se marca como 
objetivo de producción el “lote unidad”. 
• La información durante el proceso 
fluye en una solo direcciónno, por lo 
que el control no se ve influienciado 
por el proceso.
• Ejemplo de automat. de lazo 
abierto: un semáforo. El control 
independientemente de si hay 
coches o peatonoes cruzando, sigue 
su secuencia de colores. 
Sistemas automatizados
Atendiendo a la retroalimentación de la información
Lazo abierto Lazo cerrado
• La información fluye 
bidireccioanlmente entre el proceso 
y el control.
• Ejemplo de automat. de lazo 
cerrado: sistema de climatización, 
donde la temperatura ambiente es 
comunicada al control para decidir 
si enfría o calienta el recinto.
Figura 2.6
Tipos de automatización atendiendo a la retroalimentación de información.
62 Programación de sistemas automáticos de fabricación mecánica
caPítulo 2
Jerárquicamente, un sistema flexible parte inicialmente de un módulo flexible, que a con-
tinuación definiremos. La unión de varios módulos flexibles constituye una célula cuya agru-
pación con otras, forma a su vez, líneas o incluso en el caso de una generalización de sistemas 
flexibles, una planta o taller flexible (véase la figura 2.7). 
Se denomina módulo flexible a cada máquina o centro productivo totalmente automatiza-
do, que trabaja de forma autónoma incluyendo sistemas de abastecimiento y almacenamiento 
de material e intercambio de herramientas, siguiendo las instrucciones de un programa de 
CNC (computer numerical control). 
El agrupamiento, mediante algún tipo de interconexión entre los módulos flexibles, como 
robots manipuladores o cintras transportadoras automatizadas, constituirá una célula flexible en 
la que se incluirá además sistemas de control de calidad. Dispondrán de zonas de almacenamien-
to intermedias como estanterías, que garanticen la eliminación de posibles cuellos de botella 
o módulos ociosos por falta de producto o material (conceptos estudiados en el módulo de 
Programación de la Producción).
Para que las ventajas de la fabricación con sistemas flexibles, reflejadas en la figura 2.8, se 
puedan alcanzar en su mayor parte, es necesario que la intervención humana sea mínima.
No cabe duda de que uno de los inconvenientes destacables al implantar un sistema de fa-
bricación flexible será la inversión inicial, la cual no está al alcance de cualquier empresa. Dicha 
inversión no recae únicamente en la renovación o adquisición de medios automatizados sino 
también, y esta es una buena noticia para el alumno que estudia esta materia, en mano de obra 
cualificada. Estos técnicos necesitan conocer no sólo los procesos de fabricación sino también 
los de automatización convirtiéndose así en técnicos polivalentes para una industria cada vez 
menos analógica. Dicho perfil técnico de la industria 4.0 requerirá actualización permanente 
y por tanto una formación continua que se adecue a los avances tecnológicos incesantes. Otro 
de los inconvenientes está relacionado con la eliminación de mano de obra y tareas de baja 
cualificación, que necesitará una ineludible reconversión.
Figura 2.7 
Sistema de fabricación flexible. Se observan módulos flexibles, 
células y sistemas manipuladores y de abastecimiento automáticos.
Fuente: automatizaciónindustrial.com
63auTOmaTIZacIÓN de PROcesOs de FabRIcacIÓN
caPÍTuLO 2
Actividad propuesta 2.1
Ve a la página web de Síntesis. Lee los apartados 3 y 4 del caso práctico expuesto en el recurso 
electrónico 2.1, analiza el problema planteado a continuación y elabora el algoritmo que cumpla 
con estas necesidades:
Sistema automático FLEXIBLE, destinado a clasifi car cajas por tamaño, cuya descripción es la si-
guiente: 3 sensores de infrarrojos (tipo CNY70) están situados a sendas alturas. Su misión es detectar 
3 alturas distintas de paquetería en un extremo de la cinta que transporta las cajas. Cuando algún 
sensor detecta una caja, para la cinta. En ese lugar y en ese momento, cuando pare la cinta al detec-
tarse una caja, un brazo robótico la manipula posicionándola en un lugar concreto según el tamaño 
de la caja. En el momento que la caja es retirada por el brazo y por tanto, deja de ser detectada por 
los detectores de presencia, vuelve a ponerse en marcha la cinta acercando una nueva caja. 
2.5. Fabricación integrada por ordenador. CIM
Ya sabemos que hoy en día, una industria que quiera ser competitiva debe disponer de un siste-
ma productivo flexible en mayor o menor medida. Así se podrían alcanzar algunos de los objetivos 
de la automatización, destacados en la anterior figura 2.2, si bien, una industria es mucho más 
que el sistema productivo.
Debido a la calidad 
de la maquinaria 
totalmente 
automatizada, 
con sistemas 
internos de 
calibración, etc.
Posibilitando tanto 
los cambios 
geométrios y 
materiales como los 
relacionados con las 
cantidades por lote, 
procesos, secuencias, 
etc.
Debido a la 
inspección 
automatizada, 
así como a la 
exactitud de los 
deplazamientos 
y operaciones y 
los sistemas de 
autocorrección.
Tanto el transporte 
como los cambios 
de herramientas 
y piezas, etc.
Se minimiza 
la intervención 
humana, tiempos 
muertos, averías, 
parones 
productivos, etc.
CONFIABILIDAD
FLEXIBILIDAD
LOS PRODUCTOS CUMPLEN ESPECIFICACIONES
SISTEMAS AUTOMATIZADOS
PRODUCTIVIDAD
Figura 2.8
Ventajas de los sistemas de fabricación fl exible. 
64 Programación de sistemas automáticos de fabricación mecánica
caPítulo 2
Fue en 1973 cuando el Dr. Joseph Harrington publicó el libro Computer Integraded Manufac-
turing (CIM) en donde propuso utilizar las computadoras para mejorar los sistemas productivos 
apoyándose en su capacidad de cálculo, de procesamiento y análisis de datos, fomentando así el 
cambio tecnológico que condujo a la 3ª Revolución Industrial. 
Se dice que una empresa está trabajando bajo un sistema de fabricación integrada por ordena-
dor cuando ha sido capaz de integrar las infraestructuras de las tecnologías de la información y 
comunicación (TIC) en su actividad económica, de modo que su nivel de automatización es 
tal que propicia que la industria funcione como una unidad, completamente coordinada para 
poder transformar los input en los output quese pretenden producir. Para ello, es fundamental 
utilizar programas informáticos que conecten los distintos subsistemas constituyentes de una 
industria, tanto del área económica (contabilidad, inversiones, compras, ventas, pedidos, etc.), del 
área productiva (ingeniería, distribución en planta, mantenimiento, fabricación, etc.) o del área 
mercadotécnica (distribución, almacenes, postventa, comercial, logística, etc.). 
Dicho software, conocido como ERP, “Enterprise Resource Planning” o Planificacion de 
Recursos de la Empresa, que como se estudiará en Programación de la Producción, es una evo-
lución de sistema MRP el cual realizaba una simple Planificación de Recursos de Materiales 
para responder a las demandas de la empresa, si bien, por falta de interconexión entre los dis-
tintos subsistemas, podría ocurrir que no se pueda dar respuesta a dicha demanda. Por ejemplo, 
por haberse roto el Inventario en los almacenes de la empresa. De ahí la necesidad de un sistema 
computerizado que integre al conjunto de los sistemas y subsistemas de la planta o incluso a 
todas las plantas pertenecientes a la compañía. 
En la figura 2.9 se expresa cómo la fabricación integrada por ordenador determina la uti-
lización de computadoras para el diseño, la fabricación y todas las ayudas a la producción que 
supone la utilización del software ERP. Para la interconexión tanto internamente como hacia 
el exterior, se utilizarán las TIC (Tecnologías de Información y Comunicación) encargadas del 
traslado de datos (bigdata) a través de las redes de comunicación:
Así, una industria 4.0, cuya fabricación está integrada por ordenador, puede en cualquier 
momento introducir modificaciones en sus diseños (cambios de dimensiones, materiales, calida-
des, etc.) o en las cantidades a producir, secuencias de montaje, cambios de productos completos 
o personalizarlos, etc., trasladándose en minutos dichos cambios tanto al sistema productivo, 
como en todos los subsistemas de la industria, pudiendo controlarse incluso sistemas producti-
vos propios o ajenos, de forma remota (“internet de las cosas”).
Figura 2.9 
Industria 4.0. 
Fuente: cic.es
65auTOmaTIZacIÓN de PROcesOs de FabRIcacIÓN
caPÍTuLO 2
Por último, se pretende manifestar la estrecha relación entre la robótica, claro referente de 
la evolución tecnológica desde la 3ª Revolución Industrial, y las industrias con sistemas CIM. 
El robot, que será tratado en el capítulo 4, considerado como un medio productivo, se ha ido 
incorporando progresivamente desde 1970 a la industria, inicialmente trabajando de forma 
aislada (automatización fija), ejecutando los programas que le son introducidos en su propio 
sistema de control. Hoy en día, con la implantación de los sistemas flexibles, se generan nuevas 
interrelaciones (propiciadas por la inteligencia artificial) que abren una nueva dimensión en 
la utilización de los medíos productivos, llegando a establecerse acciones colaborativas entre 
robots y operarios. 
Recurso web
Utilizando el QR adjunto, lee el interesante artícu-
lo titulado “Industria 4.0, la cuarta revolución in-
dustrial y la inteligencia operacional”.
En el siguiente enlace podemos observar cómo se 
puede interactuar con un brazo robótico e incluso 
el operario de forma gestual, le puede dar órdenes 
al robot:
2.6. Elementos constituyentes de una automatización
En el caso de automatizaciones por lógica programada, desde el punto de vista operativo, un 
sistema automatizado estará constituido por elementos (tales como detectores o sensores) que 
capturan la información del entorno físico del proceso a automatizar. Esta información será en-
viada al elemento de control (controlador lógico, generalmente un PLC, aunque también un 
CAM
CIM
CAD
ERP Figura 2.10
CIM=CAD+CAM+ERP.
www
66 Programación de sistemas automáticos de fabricación mecánica
caPítulo 2
PC, HMI con SCADA o un microcontrolador como una placa Arduino). Allí será procesada 
la. información según el programa establecido, para seguidamente, enviar las correspondientes 
órdenes hacia los actuadores que realizarán el trabajo esperado. Se pueden utilizar actuadores tales 
como electroválvulas, emisores de sonido, motores, relés, emisores de luz visible o no, de señales 
wifi, de calor, etc…
En el caso de automatizaciones por lógica cableada, la información será igualmente captada 
por sensores como: finales de carreta, detectores de presencia, termostatos, presostato, válvulas 
secuenciales, etc. El control del sistema en este caso no está centralizado en un controlador 
electrónico que podamos programar, sino en elementos independientes de control sensibles a 
las señales físicas que les llegue (eléctricas, de presión neumática o hidráulica, mecánica etc.). 
Estos elementos de control pueden ser válvulas pilotas, contactores, relés, temporizadores, etc., 
los cuales desencadenarán una acción que propiciará que el actuador realice el correspondiente 
trabajo. En el tema 3 profundizaremos en el conocimiento de estos elementos dentro del ám-
bito de la electro-neumática o electro-hidráulica.
Automatización 
por lógica 
 programada
Actuadores
Controlador 
lógico (PLC, 
scada, PC, 
arduino...)
RED
Sensores 
o detectores
Figura 2.11 
Elementos de una automatización 
programada.
Existe un cuarto factor sin el cual los sensores no podrían enviar información a los ele-
mentos de control ni estos hacia los actuadores. Nos referimos los canales de información, es 
decir, el medio analógico, digital, físico o inalámbrico, por el que se transmiten las señales o 
los datos.
Tal y como se ha indicado más arriba, resumimos en la figura 2.11, los elementos operativos 
que constituyen una automatización por lógica programada, ocupándonos en este caso, de esas 
“flechas” que relacionan los elementos entre sí, o incluso entre distintos controladores lógicos. 
Esto ocurre por ejemplo, cuando nos encontramos en un área interconectada como puede ser 
un taller flexible. Por “flechas” nos estamos refiriendo a las comunicaciones.
La información o datos viaja por las redes en formato digital o analógico mediante cables de 
cobre, coaxiales, fibra óptica o de forma inalámbrica. Las redes de comunicación domésticas, de 
oficinas, centros de enseñanza etc., utilizan el protocolo estándar Ethernet TCP/IP. Sin embar-
go, en las comunicaciones para la automatización industrial se recurre a protocolos más seguros, 
en los que la integridad de la señal, así como la transmisión y recepción de la información en 
tiempo real son prioritarias. 
En la figura 2.12 observamos la estructura y protocolos de comunicación más generalizados 
en un entorno industrial automatizado según el nivel de información requerido. Distinguimos 
tres niveles: nivel de campo o de dispositivo, nivel de control y en la cúspide, nivel de información. 
67AutomAtizAción de procesos de fAbricAción
cApítulo 2
En el nivel de campo, se encuentran los sensores 
y los actuadores que cumplen las órdenes devol-
viendo o no información al nivel de control. Dicho 
nivel de control lo forman PLC (autómatas progra-
mables), sistemas informáticos (PC), HMI (Human 
Machine Intercafe) y unidades de control distri-
buidas. Por último, en el nivel de información, se 
recibe gran cantidad de datos del nivel de control. 
Sistemas informáticos con aplicaciones tipo Scada, 
se encargan de almacenar y gestionar dicha infor-
mación, sin que el tiempo suponga una variable 
crítica, como ocurre en los dos niveles inferiores, 
especialmente, en el nivel de control (tiempo de 
reacción: 100 ms).
Dentro de la gran variedad de posibles protoco-
los en las comunicaciones industriales, parece que 
existe una tendencia clara hacia la estandarización 
como queda definida en el modelo internacional 
“OSI” (Interconexión de Sistemas Abiertos), toma-
do como referencia para protocolos de red, siendo 
Ethernet Industrial y Profibus los protocolos más uti-
lizados. 
Actividades propuestas
2.2. Pide un PLC a tu profesor. Aprende a encenderlo, y conecta tu 
portátilo PC al PLC mediante Ethernet. ¿Cuál es la dirección IP del 
PLC?, ¿para qué sirve esta dirección?
¿Qué diferencia encuentras en la conexión del PC con el mi-
crocontrolador Arduino?
2.3. Considerando lo estudiado en este apartado y con relación al caso 
práctico, responde a las siguientes cuestiones:
a) ¿A qué lógica responde la automatización del sistema de ven-
tilación propuesto, lógica cableada o programada? Justifica la 
respuesta.
b) Si tenemos en cuenta ahora el criterio de flexibilización del pro-
ceso, nuestro sistema automático, ¿responde a una automatiza-
ción fija, programada o flexible? Justifica la respuesta.
c) ¿Es nuestro caso práctico un sistema automático de lazo abierto 
o cerrado? Argumenta la respuesta que realices.
Figura 2.12 
Niveles y protocolos de comunicación.
Fuente: Aula 21.
68 Programación de sistemas automáticos de fabricación mecánica
caPítulo 2
Resumen
■	 La evolución humana ha ido propiciando los avances tecnológicos, los cuales han 
ayudado ha simplificar las dificultades encontradas en el día a día, siendo la automa-
tización de tareas, un claro ejemplo. 
■	 Las distintas revoluciones industriales se han caracterizado por la utilización genera-
lizada de un tipo de tecnología. La cuarta revolución industrial provoca la aparición 
de la Industria 4.0 siendo la flexibilización y su interconexión global, la característica 
más relevante.
■	 La automatización se propone unos fines que manifiestan su interés por mejorar las 
condiciones de bien estar y seguridad en el trabajo, además de buscar mejoras pro-
ductivas y de calidad en los productos.
■	 Los sistemas automatizados se pueden clasificar atendiendo a tres criterios: Por un 
lado, a la lógica utilizada en proceso, por otro, a la facilidad que presente un proceso 
a ser modificado, y por último a la influencia de los resultados de un proceso en su 
desarrollo.
■	 Los sistemas flexibles son completamente automáticos (mínima intervención huma-
na) y sus elementos están interconectados para ser controlados por autómatas y/o 
sistemas informáticos. Responden a la necesidad de realizar producciones en lotes 
pequeños de productos distintos.
■	 Cuando las distintas áreas de una industria se encuentran conectadas entre sí, de 
modo que toda ella funciona como una unida coordinada mediante apropiados pro-
gramas informáticos, se dice que la industria está integrada por ordenador (industria 
digitalizada).
■	 El robot es un medio productivo no solo capaz de adaptar su ritmo de trabajo y funcio-
nes a las necesidades cambiantes del sistema productivo, sino que también es capaz 
es establecer relaciones colaborativas con el operario.
■	 En un sistema productivo automatizado, podemos distinguir cuatro elementos fun-
damentales: sensores-detectores, actuadores, elementos de control y elementos de 
interconexión (física o inalámbrica) que responderán a protocolos estandarizados de 
comunicación.
Ejercicios propuestos
 1. Explica brevemente cuál crees que ha sido el motivo principal que ha propiciado la 
evolución tecnológica a la automatización.
 2. ¿Cuántas revoluciones industriales ha habido y qué tecnologías han propiciado su 
desarrollos? 
 3. Si atendemos a la lógica utilizada en el proceso productivo, ¿qué tipos de automatiza-
ción diferenciaremos? Indica algún ejemplo.