¿Cómo Funcionan los Sistemas de Control en la Empresa?

Los Sistemas de Control, son especialmente utilizados por las grandes y pequeñas industrias, empresas, entre otros, con el propósito de lograr establecer el control de otros tipos de sistemas como lo son maquinarias y equipos. Si no sabe como es un Sistema de Control, aquí se lo describimos.

Sistemas-de-Control-1

Los Sistemas de Control

Dentro de la rama de la Ingeniería de Sistemas, estos consisten en un grupo de dispositivos que son los responsables de organizar, orientar, administrar o incluso de regular lo que es la manera de comportarse de los demás sistemas, con el propósito de minimizar las probabilidades de que haya un fallo y así lograr obtener los resultados que tanto se desean. Hay 2 tipos comunes de los Sistemas de Control, que son:

  1. Sistemas de Control de Lazo Abierto
  2. Sistemas de Control de Lazo Cerrado

En el caso del primero, la salida no va a intervenir en lo que es la acción del control; en el caso del segundo que en el cerrado, en este si se va a necesitar que se conozca la salida para así poder ejercer el tipo de control del sistema. Este 2do tipo de sistema de lazo cerrado es igualmente conocido como Sistemas de Control con Realimentación.

Generalmente, se utilizan los sistemas de control industriales para todos aquellos procesos de producción de las industrias con el fin de poder establecer un control de todos los equipos o de las maquinarias de la misma.

Para todo esto es muy importante, que usted conozca todo sobre los Tipos de Conductores Eléctricos, los cuáles son de gran importancia para este procedimiento de los Sistemas de Control. 

Introducción

Todo lo que se encuentra a su alrededor se encuentra vinculado con el control, incluso todas aquellas actividades diarias, debido a que en todo momento se deben de cubrir las necesidades de la vida de una persona. Como, por ejemplo, para lograr manejar un vehículo, se necesita de dirigir la velocidad del motor, debido a que, si no fuese así, existirían una gran cantidad de accidentes vehiculares y no podría ser un medio de transporte viable.

Por otro lado, todas las personas forman parte de un sistema determinado. Como, por ejemplo, en el caso de la naturaleza, del universo entero y hasta el propio ser humano. Un sistema se encuentra establecido como una especie de elementos que están interrelacionados entre ellos mismos para de esa forma lograr cumplir un objetivo común.

Objetivos

Los principales objetivos que deben de lograr los Sistemas de Control son los siguientes:

  • Deben de ser estables y al mismo tiempo fuertes frente a las grandes perturbaciones y los errores en los modelos.
  • Los mismos debe de ser eficiente de acuerdo a un criterio que ha sido preestablecido evitando los diferentes comportamientos violentos y los irreales.

Sistemas-de-Control-2

Clasificación 

En los Sistemas de control encontramos dos categorías de sistemas, los cuales se mencionaron anteriormente y que se encuentran estructurados en que la acción de los controles llegue a ser independientes o no de la salida del Sistema que se quiere controlar.

Sistema de Control de Lazo Abierto

Los Sistemas de Control de Lazo Abierto, son todos aquellos sistemas en el que la salida no llega a poseer un efecto sobre dicho sistema de control, lo que quiere decir que no existe una especie de realimentación de esta salida hacia el aparato controlador para que el mismo pueda lograr ajustar la propia acción de controlar.

Un buen ejemplo, podría ser: Una lavadora que es “Automática” común, ya que la misma suele realizar unos ciclos de lavado en cuanto a la función de una base de tiempo, pero que la misma no llega a medir el grado de la limpieza de las vestimentas, que llegaría a ser la salida a tener en cuenta. Estos tipos de sistemas se caracterizan por:

  • Ser muy fáciles y muy sencillos de realizar un mantenimiento.
  • Ser muy complicados y de un dificultoso mantenimiento.
  • La salida no se llega a comparar con la entrada.
  • Ser afectado por las diversas perturbaciones. Las mismas pueden llegar a ser tangibles o incluso intangibles.

Sistema de Control de Lazo Cerrado

Los Sistemas de Control de Lazo Cerrado, son todos aquellos sistemas en los que la acción del control se encuentra en función de una señal de salida; esto significa, que en los sistemas de control de lazo cerrado o también conocidos como los Sistemas de Control con Realimentación, la salida que la persona quiere manejar se realimenta para de esa forma lograr compararla con la entrada que se trata del valor agregado.

De tal modo se generará una especie de error que admite el controlador para tomar la decisión de qué tipo de acción es la que va a llevarse a cabo en cuanto al proceso, con el propósito de minimizar este error y así, llevar la salida del sistema justamente al valor requerido. Las características de este tipo de Sistemas de Control Cerrado son:

  • Ser complejos y también extensos en cuanto a la cantidad de parámetros.
  • La salida se llega a comparar con la entrada y de tal manera para lograr realizar el control del sistema.
  • Ser mucho más estable a las perturbaciones y de la misma forma a las variaciones internas.

Tipos 

Los sistemas de control tienden a ser agrupados en unos 3 tipos básicos que son:

Primero: Los que son Hechos por el Hombre

Como los sistemas eléctricos o los electrónicos que se encuentran permanentemente atrapando señales del estado del sistema bajo el control y que al momento de detectar una especie de desviación de los parámetros predeterminados del funcionamiento de manera normal del sistema, son los que actúan por medio de los actuadores y los sensores, para lograr llevar al sistema de regreso a las condiciones operacionales de su funcionamiento habitual.

Un ejemplo muy claro de este mismo es el denominado Termostato, que llega a captar de manera consecutiva las señales que son emitidas por la temperatura. En el momento en que esta se llega a elevar o se baja y se dispara fuera de su rango, el mismo ha de actuar prendiendo una especie de sistema de refrigeración o incluso de calefacción.

Segundo: Naturales, Incluyendo los Sistemas Biológicos

Un buen ejemplo de estos, son los movimientos físicos de las personas como es el acto de lograr indicar un objeto que envuelve los componentes del sistema de control biológicos como lo son:

  • Los Ojos
  • El Brazo
  • La Mano
  • El Dedo
  • El Cerebro del Ser Humano.

Tercero: Los Mixtos: Cuyos Componentes están Hechos por el Hombre y otros son Naturales

Es en donde se ubica el Sistema de Control de una persona que va manejando su vehículo. Este tipo de sistema se encuentra conformado por los siguientes:

  • Los Ojos
  • Las Manos
  • El Cerebro
  • El Automóvil

La entrada se llega a manifestar en dirección que el conductor debe de seguir sobre un camino y la salida suele ser la dirección en la que va el automóvil. Otro buen ejemplo de esto puede llegar a ser las decisiones que se toma una persona política antes de que ocurran las elecciones.

Características 

Las características principales de los Sistemas de Control son los siguientes:

  • Control

La selección de las entradas de un Sistema de Control de forma que los estados o las salidas de los mismos cambian según la forma requerida. Los elementos principales de estos son que en todo momento existen con el fin de poder verificar el logro de los propósitos que son establecidos en la planeación.

Sistemas-de-Control-5

  • Medición

Esto con el fin de poder controlar, lo que para poder hacer esto es importante el medir y a la vez cuantificar todos los resultados.

  • Detectar las Desviaciones

Esta ha de ser una de las principales funciones al control, lo cual consiste en el descubrir las distintas variaciones que se presentan entre la planeación y la ejecución.

  • El Establecer las Medidas Correctivas

El propósito principal del control es el que consiste en prever y el corregir todos los errores necesarios.

  • Los Factores de Control

Entre estos factores podemos mencionar: El tiempo, la cantidad, la calidad, el costo, que es el controlador = electrónica. Se trata de un tipo de dispositivo electrónico que emula la gran capacidad de las personas para lograr ejercer el control.  

  • La Señal de Corriente de Entrada

Esta es considerada como una especie de estímulo que es aplicado a un sistema desde una fuente de energía de afuera con el fin de que dicho sistema logre producir una determinada respuesta.

  • La Señal de Corriente de Salida

Se trata de la respuesta que se obtiene por el sistema que logra o no asociarse con la respuesta que implica la entrada.

  • La Variable Manipulada

Se trata del elemento al que se le ha de modificar la magnitud, con el fin de poder lograr la respuesta que se desea. Esto quiere decir, que se manipula la entrada de dicho proceso.

  • La Variable Controlada

Consiste en el elemento que se quiere manejar o controlar. Se puede destacar que se trata de la salida del proceso.

  • La Conversión

Por medio de los receptores se llegan a generar los cambios o las variaciones que son producidas en la variable.

  • Las Variaciones Externas

Estas son los factores que llegan a influir en la acción de producir un tipo de cambio de orden correctivo.

Sistemas-de-Control-6

  • La Fuente de Energía

Esta es la entrega de la energía requerida para poder producir cualquier clase de actividad dentro de un sistema. Todo esto ayuda en una parte a los que es el Desarrollo Sustentable y Sostenible en el mundo entero.

  • La Retroalimentación

La retroalimentación ha de ser una de las características de mayor importancia de los sistemas de control de lazo cerrado. Se trata de una relación secuencial de causas y de efectos entre cada una de las variables de un estado.

  • Las Variables de Fase

Estas son las variables que dan como resultado de la transformación del sistema originario a la manera canónica controlable.

La Ingeniería en los Sistemas de Control

La importancia de los sistemas de control en la ingeniería es la siguiente:

  • Los Problemas

Los problemas son todos aquellos considerados en la ingeniería de los sistemas de control, fundamentalmente se tratan por medio de unos 2 pasos esenciales como lo son:

  1. El Análisis
  2. El Diseño

En el análisis se llega a investigar cada una de las características de un sistema activo. En el caso del diseño se seleccionan todos los componentes con el fin de crear un tipo de sistema de control que después realice una tarea determinada.

 

  • Los Métodos de Diseño

Hay 2 clases de métodos de diseño que son los siguientes:

  1. Diseño por Análisis
  2. Diseño por Síntesis

La Representación

La representación de los problemas dentro de los sistemas de control es llevada a cabo por medio de unas 3 representaciones básicas o también por unos 3 modelos que son:

  1. Las Ecuaciones diferenciales, al igual que integrales, las derivadas y las otras relaciones matemáticas.
  2. Los Diagramas en Bloque
  3. Las Gráficas en Flujo de Análisis

Componentes de los sistemas

Dentro de la industria se ha tomado una gran relevancia lo que es la aplicación del control de forma automático de los procesos debido a que este le ha permitido el mantener todo controlado en cuanto a las variables como lo es:

  • La Humedad
  • La Temperatura
  • La Presión
  • La Viscosidad, entre muchas otras.

 

El mantener dichas variables ha de ser el principal objetivo del sistema de control de los cuáles cuyos elementos básicos son estos:

  • Transductor (Sensor / Transmisor)
  • Controlador
  • Actuador

La gran importancia de dichos componentes es aquel que radica en que cada uno de ellos ejecutan unas 3 operaciones básicas que tienen que estar siempre presentes en todo el sistema de control; dichas operaciones, son respectivamente:

  • La Medición:

La medición de la variable que se llega a controlar, se hace por lo general por medio de la mezcla del sensor y también del transmisor.

  • La Decisión:

Con un fundamento en la medición, el controlador toma la decisión de qué hacer para lograr mantener la variable en el denominado valor que se requiere.

  • La Acción:

Como una especie de resultado de la decisión tomada por el controlador se debe de efectuar una acción en el sistema, por lo general se encuentra ejecutada por el elemento final de control.

Sistemas-de-Control-10

Cada una de estas 3 operaciones son precisas para todos y cada uno de los sistemas de control. La toma de la decisión puede ejecutarse con la ayuda de un sistema de control de lazo abierto o incluso de un lazo cerrado.

Actuador

El actuador se trata de un tipo de dispositivo que llega a transformar la Energía Hidráulica, la Energía Neumática o la Energía Eléctrica para lograr ejecutar una función que llegue a generar un tipo de efecto sobre el proceso a realizar. El actuador es aquel que recibe la señal que es enviada desde un controlador y de acuerdo a la función de ella se activa un elemento final del control, como es el caso de una válvula.

Principalmente existen diversos tipos de actuadores, que van de acuerdo al tipo de señal de control que son empleados, entre ellos se encuentran:

  • Los Actuadores Eléctricos

En este tipo de actuador, la señal principal de control tiende a ser la Energía Eléctrica.

  • Los Actuadores Neumáticos

La señal de tipo de control para actuar es el aire.

  • Los Actuadores Hidráulicos

Ahora la señal de control es un tipo de fluido, generalmente cierto tipo de aceite mineral.

  • Los Actuadores Electrónicos

En el caso de la electrónica de potencia es aquella que permite el poder controlar la alimentación de los demás equipos, al igual que la velocidad y el funcionamiento de todas aquellas máquinas eléctricas, con el uso de los dispositivos electrónicos, entre ellos tales como los semiconductores.

Sistemas-de-Control-11

Transductor

El transductor consiste en un tipo de dispositivo que llega a transformar el efecto de una causa que es física, como lo llega a ser la presión, la dilatación, la temperatura, la humedad, entre muchos otros, en otra clase de señal. Esto significa, que dicho dispositivo llega a tomar una variable de entrada y ocasiona una salida de otra especie de naturaleza. Los Transductores son clasificados por 2 funciones distintas que son:

Primero: En Función de sus Características Estructurales

Estos son de forma directos e indirectos.

  • Directos

Los Directos son colocados de forma directa en contacto con un punto de la cual su variable va a ser medida.

  • Indirectos

Los Indirectos, se llegan a ubicar lejos el punto de medición, sin embargo, se comunican con el mismo por medio de una línea de transmisión con una terminal ubicada en el espacio de la cual cuya variable desea medir.

Segundo: En Función de su Comportamiento

El segundo es de acuerdo a su comportamiento que pueden ser activos y pasivos.

  • Activos

Los traductores activos son todos aquellos tipos de transductores que no necesitan de un suministro de energía para poder operar.

  • Pasivos

Los traductores pasivos son todos aquellos transductores que si necesitan de un tipo de suministro de energía para poder operar.

Sistemas-de-Control-12

Controlador

Dentro de la industria se llegan a usar los controladores de las cuáles cuyas funciones es el de comparar la variable de un proceso medida de una clase de especie de causa física con un valor de referencia de entrada, para poder determinar la desviación y así producir una especie de señal de control que logre reducir un error a un valor muy cercano a cero “0”. Este tipo de Sistemas de Control incluso forma parte de los diferentes Tipos de Refrigeración.

La forma en la cual el controlador llegue a ejecutar la señal de control se llaman acción de control. El controlador es aquel que logra detectar la señal emitida por el error, por lo general dada a un nivel de potencia muy escaso, y la intensifica a un tipo de nivel lo más elevado. La salida de un controlador es aquella que alimenta un actuador. Se pueden clasificar de acuerdo a como sea su acción de control:

  • De 2 Posiciones o Acción de Encendido – Apagado

De esta clase control en un lazo cerrado la acción de control puede llegar a agarrar una de las 2 posiciones en cuanto al error, ya sea abierto o cerrado, con una elevada impedancia.

  • Acción Proporcional

El sistema de control proporcional es aquel que se basa en el lograr establecer una especie de relación lineal seguida entre el valor de la variable que es controlada y la posición del elemento final de un control.

  • Acción Integral

El controlador integral es el que se basa en su funcionamiento en el accionar uno de los elementos de control a una velocidad frecuente, hasta que logre alcanzar la eliminación de la desviación. La velocidad de accionamiento va a ser proporcional al error del sistema que hay.

  • Acción Proporcional – Integral

El Control Proporcional Integral decrementa lo que es el tiempo de subida, que aumenta el sobre impulso y también el tiempo de la estabilización, y posee un efecto de eliminar el error de estado estable, sin embargo, va a empeorar la respuesta transigente.

  • Acción Proporcional – Derivativa

En la regulación derivada, la acción del control va a ser proporcional a la velocidad del cambio de la variable que es controlada. De esta manera el elemento final del control va a sufrir una mayor o incluso un menor recorrido que va a depender de la velocidad del cambio del error del sistema.

  • Acción proporcional – Integral – Derivativo

Se trata de un tipo de mecanismo de control por la realimentación que llega a usar la suma de todas las acciones de control de manera equivalente, al igual que integral y derivativo, por esta misma razón es el más usado dentro de un control de procesos industriales.

Conclusiones

La gran diferencia que hay entre un sistema de control del lazo abierto con el de lazo cerrado es que, en el abierto la salida no va a afectar la acción del control, entre tanto que en el cerrado la misma se realimenta con la entrada, con esto se permite el cerrado del lazo del control.

En un llamado lazo de control cerrado es en el que se puede hallar los elementos básicos del transductor, el controlador y el actuador, que son los que ejecutan las funciones de decisión, de acción y de medición de manera respectiva. Esto es lo que le va a brindar una clase de idea mucho más extensa sobre la clase de control necesario de acuerdo a la necesidad del control y así lograr ayudar a que se comprenda la gran importancia sobre el manejo de los sistemas de lazo cerrado.

Deja un comentario