Sistema de control: guía completa

Seguramente algunos no comprenden el funcionamiento de un Sistema de Control, por ese motivo vamos a explicar su importancia y el valor real que tiene para almacenar y administrar todo tipo de información que pueda alojarse en un computador e incluso en el cuerpo humano.

Sistema de control

Sistema de control: guía completa

Cuando escuchamos el término sistema de control, estamos ante un rama de la ingeniería y la informática, ¿por qué razón? pues porque es la metamorfosis de ambos.

Tanto la ingeniería como la informática crearon un sistema capaz de administrar por sí sola algunas tareas rudimentarias, incluso podría decirse que son capaces de mandar a otros sistemas para que todo marche bien.

Y la lógica de esto se encuentra en su creación, ya que son máquinas creadas para aligerar otras responsabilidades diarias, aumentando de esa forma la eficiencia y efectividad.

Ahora bien, existen básicamente 2 tipos de sistemas de control, la primera es la principal llamada de lazo cerrado y la otra de lazo abierto.

El sistema abierto no requiere de los datos de salida, lo que significa que no perjudica su desempeño o funcionamiento diario. Totalmente diferente a un sistema cerrado, ya que sin canal de salida ella no puede trabajar de la forma en la que fue diseñada.

No todos los sistemas se componen de ambos, de hecho o tiene del uno o del otro, y esto depende del tipo de industria que lo adquiera.

¿Qué es un sistema de control?

Brevemente explicamos lo que es un sistema de control, pero como tal aún no hemos definido su función real. En primera instancia, se le considera una red que dirige y controla a otros circuitos parecidos a él, con la diferencia de que estos realizan tareas menores.

Además, los sistemas funcionan como una red neuronal, ya que se componen de varios programas con distintas tareas que deben cumplir. Su principal beneficio es que ellas disminuyen los errores humanos cometidos durante las prácticas laborales, esto gracias a su programación.

¿En la actualidad dónde se encuentran estos sistemas?

Aunque mucha gente no lo crea, los sistemas de control son bien utilizados en las industrias, ya que ellas incrementan la productividad, disminuyendo los errores potenciales a su paso. Ahora bien, ¿qué industrias podrían ser estas? bueno desde una fábrica simple de empacadora a una gran ensambladora automotriz.

De igual forma aquí dejamos un vídeo interactivo, que explica d5ee manera dinámica el comportamiento de un sistema de control y sus partes:




Objetivos

Básicamente el objetivo o la funcionalidad de un sistema depende de su programación, ya que eso dictamina lo que puede o no hacer. Si es más complejo obviamente la capacidad aumenta y por lo tanto las tareas asignadas y su efectividad.

Pero de manera globalizada un sistema de control se resume con 2 objetivos principales, y son los que estamos por mencionar a continuación:

      • Estables e incorruptibles: Es como la muralla de seguridad, sin una buena programación el sistema podría verse comprometido y por ende dejaría de funcionar.
      • Eficientes: Como hablamos de suplantar mano de obra humana por máquina, estamos ante un escenario de mejoras. ¿Por qué razón? pues al disminuir los factores sentimentales y emocionales, se logra disminuir errores que pueden imposibilitar la salida de trabajo.

Clasificación

En resumen existen 2 tipos de sistemas de control, que anteriormente mencionamos brevemente, los de lazo abierto y cerrado. Ambas difieren en la programación que tengan y su funcionalidad, aunque teóricamente siempre se crean con el mismo propósito. Sin embargo, vamos a explicar la diferencia de su clasificación y más a continuación:

De lazo abierto

Son sistemas que no se ven afectados de ninguna forma por los canales de salida y por tanto no requiere de una realimentación para seguir trabajando y el sistema continúa en total funcionamiento. Para entender esta definición vamos a explicarlo con el siguiente ejemplo:

Un horno de microondas es un perfecto ejemplo de un lazo abierto, ya que no necesita de un sensor de temperatura para seguir cumpliendo sus funciones, que es cocinar o calentar. La idea es que el artefacto cuente con un sistema de lazo abierto que funciona de manera independiente, a través de ondas de calor.

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Dicho sistema se fija más en el tiempo, ya que así fue realizado su programación, que en la cocción como tal del planillo. Otro ejemplo serían las lavadoras, ya que ellas trabajan mediante ciclos que son temporizados por un sistema de control.

Ahora bien, ambos son sistemas de lazo abierto porque no requieren de datos de salida, que en palabras simples sería la tarea en sí, que sería limpiar la ropa o cocinar los platos.

Características

Un sistema de lazo abierto generalmente son más simples de usar y de hecho más intuitivos que otros tipos de programación.

Además, al ser independiente son muchos más rápidos que un sistema cerrado, ya que solo cumplen una tarea sin realmente comprobar el resultado de la misma. Pero a pesar de lo malo que suene, realmente no lo es porque se optimiza el proceso y los datos de salida casi siempre son positivos.

Los lazos abiertos son programados de acuerdo a parámetros que fueron probados previamente, por eso cuando se ajusta un sistema de control de este tipo no fallan en sus resultados.

Sin embargo, a pesar de esto último una de sus problemas habituales es que son propensos a las fallas, ya que no miden los datos reales del sistema sino que basan sus resultados en información tabulada.

Pero a pesar de este pequeño desperfecto, el nivel de éxito es bastante alto, aunque esto depende de la programación que tenga. Obviamente si fue realizada de buena manera el sistema no debería fallar, pero si su estructura es débil entonces es inminente malos resultados.

De lazo cerrado

Este sistema es todo lo contrario al anterior, ya que basa los resultados en una comparación de datos, es decir analiza la información obtenida con los valores ideales de dicha asignación.




Además, ellas no solo obtienen resultados, también son programadas para actuar de acuerdo a los distintos escenarios que se puedan presentar. De esa forma se disminuye las fallas, obteniendo datos precisos y confiables. Ahora bien, al igual que el caso anterior vamos a presentar un ejemplo sobre este tipo de sistemas:

Para eso supongamos que tenemos un calentador, para mantener una temperatura ideal del agua. Este sistema para poder cumplir su función necesita de algo adicional, y a esto se le llama lazo cerrado, una programación que orienta al equipo si debe disminuir el calor del líquido o en tal caso, aumentarlo. Ahora bien, este sistema posee las siguientes características:

Obviamente estamos ante un sistema de mucha complejidad, ya que está programado para distintos tipos de resultados y acciones, aunque esto las hace difíciles en su funcionamiento.

Es mucho más confiable, ya que mide los datos de salida con la información de entrada, si esto no sucede entonces el sistema se paraliza. Sin embargo esto rara vez sucede, ya que son diseñadas para evitar perturbaciones que afecten su rutina.

Historia de los sistemas de control

Los sistemas de control tienen más tiempo de lo que muchos creen, ya que su creación se remontan desde los inicios de la civilización, más específicamente Grecia.

Allí se hizo un hallazgo de un mecanismo regulador para controlar el flujo de agua, así como un reloj basado en un sistema automatizado llamado “Ktesibius”.

Ahora bien, yéndonos a una época un poco más actual, en el siglo XV y XVI se descubrió a un hombre llamado “Cornelis Drebbel”, un inventor de muchos sistemas de lazo cerrado, como por ejemplo una incubadora capaz de mantener la temperatura.

Pero como obviamente en ese tiempo la tecnología no estaba desarrollado como lo está en la actualidad, y más aún que no se tiene el conocimiento de ahora, Cornelis y la sociedad de ese entonces desconocía la importancia de su creación y desestimaron su sistema.

Unos años más tarde Cornelis lo intentó nuevamente, aproximadamente en el año 1620, y capturó la atención de las personas con su submarino de sistema cerrado.

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Época moderna

Cuando se empezó a dar el surgimiento de la era moderna, un hombre llamado Denis Papin inventó el primer regulador de presión, un aparato que mide cuánta presión entra y sale de otro sistema.

Para ello Denis inició el estudio en las calderas, las analizó y creó distintos prototipos que ayudarían a regular la presión del vapor acumulado dentro de dicho dispositivo.

Por su parte también tenemos a James Watt, un inventor que creó en el año 1769 un regulador centrífugo, el primero de su clase.

Luego tenemos a Polzunov, un hombre que inventó un sistema para regular los niveles de agua, obviamente mucho mejor que el de Grecia.

Del siglo XX hasta la actualidad

Con el avance de la tecnología los sistemas de control dieron un gran salto en el siglo XX, de hecho se crearon laboratorios para mejorar a cada uno de ellos. Uno de ellos fue el científico J.C Maxwell, que gracias a sus conocimientos en matemática pudo fusionar ambos campos mediante su ecuación diferencial.

Sin embargo, sus resultados no se vieron sino hasta inicios del año 1868, cuando por fin pudo publicar sus hallazgos a la comunidad científica:

    • Concepto de estabilidad
    • Modelos matemáticos simples
    • Importancia de la acción integral
    • Linealización
    • Estabilidad como problema algebraico
    • Criterios de estabilidad

Por último pero no menos importante tenemos al inventor Nyquist, quien en el año 1932 diseñó los sistemas telefónicos, un avance gigante para este campo.

Tipos de sistemas de control

Como mencionamos antes, hasta los momentos solo se ha creado dos tipos de sistemas de control, sin embargo puede que en un futuro cercano se vean muchos más. Pero como esto aún no surge, vamos a explicar los que tenemos y que todo el mundo conoce:

Hechos por el hombre

Los sistemas de control basan su estructura en elementos electrónicos, ellos se encuentran alerta para capturar cualquier señal que el dispositivo lance durante su funcionamiento.

Sin embargo, cuando el dispositivo recibe una lectura inconclusa o imposible de determinar, entonces el sistema usa sensores para retomar el control de los componentes.

Para entender esto supongamos el siguiente ejemplo: Un termostato, un sistema que fue diseñado para percibir las mínimas señales de temperatura.

Cuando esta se sale de los parámetros normales, entonces el termostato reinicia sus funciones mediante un ciclo nuevo de refrigeración o calefacción, esto depende de a dónde se incline la desviación. Ahora bien, los sistemas que fueron diseñados por el hombre se dividen en las siguientes áreas:

Causalidad

Dependiendo de cómo se diseñó un sistema de control, estos pueden arrojar dos resultados, que pueden ser causales o no causales, que en términos sencillos es ver si los datos de salida y de entrada tienen relación a futuro.

Por comportamiento

Dependiendo de cómo es la conducta de los resultados, los mismos pueden clasificarse de dos manera: los lineales o no lineales. Pero para determinar esto se debe hacer uso de la ecuación diferencial, que es la que define al sistema en sí.

De tiempo

Este se divide en tiempo continuo o discreto, el primero usa las ecuaciones diferenciales y el último solo puede calcularse mediante períodos de valor constante y divisible.

Variables

En un sistema siempre se originan interacciones, que son las llamadas variables, que dependiendo de sus características pueden ser acopladas o de sistema ajeno.

Las acopladas son sistemas que tienen por lo menos una variable que interactúa con otro sistema, pero en este caso externo. Los de sistema ajeno, son aquellos que no tienen relación alguna, incluso los propios.

Evolutivos

Aquí ubicamos a los estacionarios, que son variables constantes y que no cambian con el pasar del tiempo. Caso contrario a los atemporales, que si transmutan por verse sometidos a modificaciones en el sistema.

Sistemas de control automático

Existen todo tipo de sistemas de control, automáticos y de gestión manual. Sin embargo, los primeros mencionamos administran los procesos como una máquina bien aceitada, y esto se debe a su cuidadosa programación.

Estos super sistemas trabajan de una forma rápida, eficiente y totalmente independiente, agilizando de esta forma los niveles de producción en grandes fábricas e industrias.

Y es que mientras mejor sean los sistemas mejores resultados se obtendrán, aunque esto dependerá de los operarios que analizan esos datos ya que por lo general se trata de lazos cerrados.

Que como dijimos antes, son sistemas complejos de manejar, aunque el proceso es totalmente independiente y por eso no requiere de mano de obra humana.

Sistemas de control eléctrico

Como indica su nombre, estos sistemas se basan en redes que tienen la finalizar de administrar las entradas eléctricas de todo el sistema.

Según la respuesta

Incluso las respuestas de un sistema de control se separa, tanto en estables como inestables. La primera genera señales acotadas, que son valores inferiores al valor generado por una señal.

En cambio los inestables generan respuestas no acotadas, que todo lo contrario a lo definido anteriormente, es decir que no se obtiene valores mayores a la señal.

Obviamente a simple vista esto no se percibe, porque estamos ante un sistema que se analiza numéricamente, y aún más los que fueron creados de manera natural.

Para entender todo esto, vamos a poner de ejemplo el funcionamiento del cuerpo humano, que aunque muchos no crean es un sistema de control altamente complejo de entender.

¿Por qué razón? porque el cuerpo se mueve mediante un sistema biológico que se ubica alrededor de todo el cuerpo humano, y que está controlado por las funciones del cerebro, que en este caso sería el sistema del que estamos hablando.

Conjuntos

Es la unión de un sistema natural y un instrumento externo, como sería el caso de un individuo manejando un vehículo. Y la razón se debe a que la persona usa su mente, que como dijimos es un tipo de sistema, que en conjunto con sus ojos y manos hacen uso de un instrumento que sería el auto.

Esta misma analogía funciona con otro tipos de ejemplos, no necesariamente humanos, de hecho los animales pueden considerarse un sistema natural con la capacidad de realizar funciones motoras básicas que entran en esta definición.

Psicológicos

A pesar de que parezca extraño, existen sistemas de control que tienen tendencia a un aspecto más psicológico, sin intervención alguna del hombre.

Los pensamientos sería un ejemplo de este tipo de sistema, aunque en esta oportunidad las acciones serían las salidas. Es decir, si una persona habla con otra entonces entra en funcionamiento dicho sistema, y si en algún punto hace un gesto o algo similar, estamos hablando de la salida.

Ahora bien, ¿de qué se diferencia este sistema del anterior? pues que los psicológicos son mucho más complejos debido a los múltiples elementos que la componen.

Características de un sistema de control

Ya sabemos la funcionalidad de un sistema de control, sin embargo aún no hemos aclaró las características que tiene de manera generalizada, y por eso vamos a mencionarlas a continuación:

Control

Se podría decir que es la parte más importante de un sistema, ya que ella controla la gestión como un todo, que en términos sencillos se le llamaría administrador o líder.

Obviamente como estamos ante el cerebro de toda la operación, sus tareas se dividen en gestionar y controlar, todo al mismo tiempo.

Planificación

Los sistemas de control por lo general están programados con una planificación, y en ellos vemos toda la información competente con su diseño, como por ejemplo los objetivos y lineamiento que tiene que lograr.

Miden las opciones

Sin importar el tipo de sistema, ya sea cerrado o abierto, sus diseños fueron creados tanto para analizar y procesar lotes de variables, que dependiendo de ellos se obtendrá un resultado óptimo.

Tener planes de respaldo

Siempre existe la posibilidad de un error, por ese motivo los sistemas de control fueron creados para tener un respaldo en caso de no poder resolver y corregir el problema. Obviamente esto depende de la calidad del sistema, ya que algunos son mejores que otros, sin embargo todos cuentan por igual con este tipo de seguridad.

Tratar de evitar errores

Como mencionamos antes, existen sistemas mucho más sofisticados que otros, sin embargo teóricamente todos fueron creados para enmendar problemas con el fin de culminar sus tareas asignadas.

Señales de la corriente de entrada

Los sistemas vienen con algún tipo de alarma, ya sea para avisar por algún problema o en este caso, para detectar energía de origen externo.

La energía la tienen todos los sistemas, sin embargo los de lazo cerrado pueden de alguna forma morderla para generar algún tipo de respuesta.

Variable manipulable

Dependiendo del sistema, los valores pueden ser manejados de diferentes maneras, al igual que las respuestas generadas por el mismo.

Si son sistemas de lazo cerrado, significa entonces que los valores se arrojan de manera automática, caso contrario a su contraparte, que para ello debe hacer uso de un agente externo como sería una persona.

Recordemos que un sistema de lazo abierto requiere de alguna especie de intervención, ya que son sistemas que están programados de manera simple propensas a cualquier error. Eso significa que si algo se sale de los lineamientos pautados, el propio dispositivo no sabrá como responder y deberá tener ayuda de algún tipo.

Caso contrario a los sistemas cerrados, que están tan bien diseñados que el porcentaje de error es casi nulo y por ende pueden manejarse bajo casi cualquier escenario.

Ahora bien, con esto podemos dar por terminado el tema de sistemas de control, hasta aquí deberíamos saber todo sobre lo que trata y su funcionalidad. En el caso que te interese otro tipo de artículos te recomendamos visitar los siguientes enlaces:

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