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Sistemas de control

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El hombre ha usado herramientas para satisfacer sus necesidades. Por ejemplo, descubrió, quizás por casualidad, cómo conseguir fuego para calentar y cocinar su comida. Lo hizo frotando vigorosamente dos pedazos de cierta piedra (pedernal).

La piedra era su herramienta. Hoy en día, los encendedores pequeños y económicos están disponibles para su uso inmediato. Si los miras con atención, verás que tienen una pequeña piedra, que al ser tocada por la medita de metal que giramos, emite chispas que encienden el gas.

Precisamente, el material del que está hecha esta pequeña piedra es, en esencia, el mismo que utilizaban nuestros antepasados cavernícolas. Hoy lo encontramos, junto con un depósito de gas, una válvula que regula su salida, una entrada de oxígeno e incluso otra válvula de llenado que forma parte de un sistema: el encendedor. Cada componente, por sí mismo, no puede proporcionar fuego, sino la lata entera.

Sistemas de control de lazo abierto 

Ya hemos considerado una de las peculiaridades de los sistemas de control, que nos ha permitido diferenciar entre manual y automático.

Los sistemas de control también se pueden caracterizar por lo que se denominan lazos de control.

Por ejemplo:

Supongamos que tenemos que hervir el agua fría que llena una cacerola en una cocina de gas.

  • La primera posibilidad es que encendamos la estufa en la cocina, regulemos la llama del fuego, coloquemos la olla en la estufa y nos retiremos para otras actividades, entonces ¿qué pasa? El agua comienza a calentarse, aumentando su temperatura, hasta que empieza a hervir; cuando alcanza la temperatura de ebullición y la llama de la estufa sigue encendida y el agua puede desbordarse de la olla, con el riesgo de que la llama de la estufa se apague y siga gaseando.
  • La segunda posibilidad es que encendamos la estufa de gas, regulemos la llama del fuego, coloquemos la olla sobre la estufa y nos paremos frente a la estufa mirando el agua en la olla. El agua comienza a calentarse, aumentando su temperatura, hasta que comienza a hervir; cuando llega a este punto, actuamos sobre el grifo del quemador, reduciendo gradualmente la llama de gas, hasta que -cuando llega el punto de ebullición del agua- cerramos completamente el flujo de gas, extinguiendo así la llama del quemador.

Podemos detectar que, en la primera situación, el hecho de que el agua esté hirviendo (salida del sistema) no tiene acción sobre la llama del quemador (entrada del sistema).

Por otra parte, en la segunda posibilidad observamos que, cuando comienza el proceso de ebullición (salida del sistema), la persona presente comienza a actuar sobre el grifo de gas del quemador, reduciendo la llama (entrada del sistema) hasta que se apague.

En el primer caso, se trata de un sistema de control de bucle abierto; en el segundo, de un sistema de control de bucle cerrado.

Sistemas de control ejemplos 

Una cocina como “sistema integral de cocina casera”.

¿Cómo controlamos la temperatura del horno para hornear un pastel?

Primero, encendemos el horno, y luego, giramos la perilla que lo identifica. Con esta operación se modifica la apertura de la válvula que regula la cantidad de gas que llega al quemador del horno, y por tanto su temperatura final.

Esta operación permitirá que el sistema de control de temperatura del horno sea operado manualmente. Lo haremos teniendo en cuenta nuestra experiencia previa o las indicaciones de la receta que leamos en un libro, para que el resultado sea el esperado. Hemos controlado el proceso.

Sin embargo, a medida que el hombre y las técnicas que desarrollaba evolucionaron, las máquinas dejaron de ser herramientas que realizaban una sola operación para ejecutar varias consecutiva y simultáneamente. Esto hizo que los procesos fueran más complejos, más costosos y más lentos. Por lo tanto, no era posible controlar el sistema manualmente, pero era necesario utilizar varios mecanismos.

Por ejemplo:

Considere una pequeña planta embotelladora de vino. Hace unos años, para que una máquina colocara el corcho bajo presión, un empleado tenía que sostener la botella ya llena a mano. Hoy en día, una máquina llena la botella vacía, la tapa e incluso le pone la etiqueta en unos segundos. Y lo que es más, todo esto se hace simultáneamente con varios contenedores. En otras palabras, con el tiempo, no se realizan más transacciones individuales y se llevan a cabo procesos o conjuntos de transacciones relacionadas.

¿Qué hace que nuestra máquina embotelladora funcione correctamente, tomar sólo una botella a la vez, no pegar tres etiquetas en cada envase, o dejar de trabajar si el líquido que está llenando se ha agotado?

Sistema de control manual 

Para obtener una respuesta del sistema, el hombre interviene en el elemento de control.

La acción del hombre es, pues, la que siempre actúa sobre el sistema (cerrar o abrir, presionar un interruptor, presionar el freno…), para producir cambios en la operación.

Los sistemas de control manual se encuentran, por ejemplo, en:

  • El frenado de un coche.
  • El encendido y apagado de las luces de una habitación.
  • El funcionamiento de una estufa de gas en una cocina.
  • El control del agua de un grifo.

Sistemas de control automático

El sistema responde sin que nadie intervenga directamente sobre él, excepto en la introducción de condiciones iniciales o de setpoint.

El sistema “funciona por sí solo”, realizando los cambios necesarios durante la operación. De esta manera, el operador humano es reemplazado por los dispositivos tecnológicos que operan en el sistema (relés, válvulas motorizadas, electroválvulas, actuadores, interruptores, motores, etc.).

Encontramos sistemas de control automático en, por ejemplo:

  • Refrigeradores.
  • Termotanques.
  • Alumbrado público.
  • Piloto automático de un avión.
  • Equipos de aire acondicionado.

Clasificación de los sistemas de control

Los sistemas de control se clasifican en sistemas de circuito abierto y de circuito cerrado. La distinción viene determinada por la acción de control, que es la que activa el sistema para producir el mensaje.

Un sistema de control de lazo abierto es aquel en el que la acción de control es independiente de la salida. Los sistemas de control de lazo abierto tienen dos características sobresalientes..:

  • Su capacidad para realizar una acción con precisión está determinada por su calibración…. Calibración significa establecer o restaurar una relación entre la entrada y la salida para obtener la precisión deseada del sistema.
  • Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad, que está presente en los sistemas de circuito cerrado.

Imágenes de sistemas de control

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Vídeos de sistemas de control

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