Sistemas de control: ¿Qué son? (Ejemplos de sistemas de control de bucle abierto y de bucle cerrado)

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Ultima edición el 21 septiembre, 2023

Los sistemas de control son herramientas esenciales en el mundo de la ingeniería y la automatización. Estos sistemas se utilizan para regular y mantener el funcionamiento de una variedad de procesos y sistemas, desde la producción de alimentos hasta la fabricación de productos electrónicos. En este artículo, exploraremos los conceptos básicos de los sistemas de control y examinaremos dos tipos de sistemas de control: de bucle abierto y de bucle cerrado. A través de ejemplos concretos, podremos entender cómo estos sistemas funcionan y cómo se aplican en la vida cotidiana.

¿Qué es un sistema de control?

Un sistema de control es un conjunto de elementos que se utilizan para mantener una variable en un valor deseado o para llevarla a un valor deseado.

Bucle Abierto

En un sistema de control de bucle abierto, la salida del sistema no se utiliza para controlar la entrada. En otras palabras, el sistema no tiene en cuenta la salida para ajustar la entrada.

Un ejemplo de un sistema de control de bucle abierto es un reloj. El reloj tiene una entrada (el tiempo actual) y una salida (la posición de las manecillas del reloj). Sin embargo, la salida del reloj no afecta la entrada (el tiempo actual) porque el reloj no se ajusta automáticamente en función de la posición de las manecillas.

Bucle Cerrado

En un sistema de control de bucle cerrado, la salida del sistema se utiliza para controlar la entrada. En otras palabras, el sistema tiene en cuenta la salida para ajustar la entrada.

Un ejemplo de un sistema de control de bucle cerrado es un termostato. El termostato tiene una entrada (la temperatura actual) y una salida (encender o apagar un sistema de calefacción o de refrigeración). Si la temperatura es demasiado baja, el termostato envía una señal para encender el sistema de calefacción. Una vez que la temperatura alcanza el valor deseado, el termostato envía una señal para apagar el sistema de calefacción.

Otro ejemplo de un sistema de control de bucle cerrado es un controlador de velocidad de un motor. El controlador de velocidad tiene una entrada (la velocidad actual del motor) y una salida (ajustar la velocidad del motor). Si la velocidad del motor es demasiado baja, el controlador de velocidad envía una señal para aumentar la velocidad del motor. Si la velocidad del motor es demasiado alta, el controlador de velocidad envía una señal para disminuir la velocidad del motor.

Puede ser de bucle abierto o de bucle cerrado, dependiendo de si la salida del sistema se utiliza para controlar la entrada.

Características de los sistemas de control

Los sistemas de control son herramientas que permiten monitorear y regular el comportamiento de un proceso o sistema. Pueden ser de dos tipos: de bucle abierto o de bucle cerrado.

Sistemas de control de bucle abierto

En este tipo de sistemas, la salida no se mide ni se compara con la entrada. En otras palabras, no hay retroalimentación. En cambio, la entrada se envía directamente al proceso y se espera una salida específica. Este tipo de sistema es utilizado en procesos simples y en los que no es crítico el resultado, como en un horno para cocinar pizza.

Sistemas de control de bucle cerrado

Este tipo de sistemas sí tienen retroalimentación. La salida es medida y comparada con la entrada para asegurar que el proceso se está comportando adecuadamente. Si la salida no coincide con la entrada, se hacen ajustes para corregir el proceso y volver a obtener la salida deseada. Este tipo de sistema es utilizado en procesos críticos en los que es importante mantener un control preciso, como en un sistema de refrigeración para un reactor nuclear.

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Las características de los sistemas de control son:

  • Objetivo: Su objetivo es mantener un proceso o sistema bajo control para asegurar que la salida sea la deseada.
  • Retroalimentación: Los sistemas de control de bucle cerrado utilizan retroalimentación para comparar la salida con la entrada y hacer ajustes si es necesario.
  • Estabilidad: Los sistemas de control deben ser estables para evitar que la salida se desvíe demasiado de la entrada y cause daños al proceso o sistema.
  • Respuesta rápida: Los sistemas de control deben ser capaces de responder rápidamente a los cambios en la entrada para mantener la salida bajo control.
  • Precisión: Los sistemas de control deben ser precisos para mantener la salida dentro de los límites establecidos.

Un buen sistema de control es aquel que es capaz de ajustarse y adaptarse a los cambios en el proceso o sistema que está controlando.

Los sistemas de bucle cerrado son los más utilizados en procesos críticos en los que se requiere un control preciso y constante. Sus características principales son la retroalimentación, la estabilidad, la respuesta rápida y la precisión.

Ejemplos de sistemas de control de bucle abierto

Los sistemas de control son herramientas que permiten regular el comportamiento de un proceso o sistema para que se ajuste a ciertas especificaciones. Existen dos tipos de sistemas de control: de bucle abierto y de bucle cerrado.

Sistemas de control de bucle abierto

Los sistemas de control de bucle abierto no tienen en cuenta la salida del proceso para ajustar la entrada. En otras palabras, no hay retroalimentación entre la salida y la entrada. Por lo tanto, estos sistemas no pueden corregir errores en la salida y no son adecuados para procesos que requieren un alto grado de precisión.

A continuación, se presentan algunos ejemplos de sistemas de control de bucle abierto:

  • Sistema de riego por gravedad: Este sistema se utiliza en la agricultura para regar cultivos. Consiste en una serie de canales y tuberías que llevan agua a los campos. La cantidad de agua que se utiliza depende de la cantidad de agua que se introduce en el sistema, no de la cantidad de agua que se necesita en el campo.
  • Sistema de ventilación natural: Este sistema se utiliza en edificios para controlar la temperatura y la calidad del aire. Consiste en ventanas y aberturas que permiten la entrada y salida de aire. La cantidad de aire que entra depende de la posición de las ventanas, no de la temperatura o la calidad del aire en el interior del edificio.
  • Sistema de calefacción eléctrica: Este sistema se utiliza para calentar espacios mediante la utilización de resistencias eléctricas. La cantidad de calor que se genera depende de la cantidad de electricidad que se utiliza, no de la temperatura en el interior del espacio.

Sin embargo, no son adecuados para procesos que requieren una corrección continua de errores en la salida.

Ejemplos de sistemas de control de bucle cerrado

Los sistemas de control de bucle cerrado son aquellos en los que el controlador recibe una señal de retroalimentación que le permite ajustar el proceso en tiempo real y mantenerlo dentro de los límites deseados. Algunos ejemplos de sistemas de control de bucle cerrado son:

Sistema de control de temperatura de una casa

Imaginemos que queremos mantener la temperatura de nuestra casa en 22 grados Celsius. Para ello, podemos utilizar un sistema de control de bucle cerrado que consta de:

  • Sensor de temperatura: mide la temperatura actual de la casa.
  • Controlador: compara la temperatura medida con la temperatura deseada y envía una señal para ajustar el sistema de calefacción o aire acondicionado.
  • Actuador: modifica el sistema de calefacción o aire acondicionado para mantener la temperatura deseada.

Sistema de control de velocidad de un motor

Imaginemos que queremos mantener la velocidad de un motor en 1000 RPM. Para ello, podemos utilizar un sistema de control de bucle cerrado que consta de:

  • Sensor de velocidad: mide la velocidad actual del motor.
  • Controlador: compara la velocidad medida con la velocidad deseada y envía una señal para ajustar la entrada de combustible o la carga del motor.
  • Actuador: modifica la entrada de combustible o la carga del motor para mantener la velocidad deseada.

Sistema de control de nivel de un tanque

Imaginemos que queremos mantener el nivel de líquido en un tanque en un 50%. Para ello, podemos utilizar un sistema de control de bucle cerrado que consta de:

  • Sensor de nivel: mide el nivel actual del líquido en el tanque.
  • Controlador: compara el nivel medido con el nivel deseado y envía una señal para ajustar la entrada o salida de líquido del tanque.
  • Actuador: modifica la entrada o salida de líquido del tanque para mantener el nivel deseado.
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Algunos ejemplos comunes son el control de temperatura, velocidad y nivel, pero también se pueden aplicar en muchos otros campos, como la automatización industrial o la robótica.

Ventajas y desventajas del control de bucle abierto y de bucle cerrado

¿Qué son los sistemas de control?

Los sistemas de control son aquellos que permiten regular y mantener una variable o conjunto de variables en un valor específico. Se utilizan en múltiples ámbitos, desde la industria hasta la domótica, y en su funcionamiento se utilizan dos tipos de control: el de bucle abierto y el de bucle cerrado.

Control de bucle abierto

El control de bucle abierto es aquel en el que el sistema no recibe información sobre el resultado de su acción. Es decir, se realiza una acción determinada sin tener en cuenta si se está obteniendo el resultado deseado. Algunos ejemplos de sistemas de bucle abierto son:

  • La apertura de una puerta con una llave.
  • La puesta en marcha de una lavadora con un programa preestablecido.
  • La activación de una alarma a una hora determinada.

Ventajas

– Son más simples y económicos.
– Son más rápidos, ya que no necesitan procesar información.
– No necesitan dispositivos de retroalimentación.

Desventajas

– No ofrecen información sobre el resultado de la acción.
– No se pueden corregir errores.
– No son precisos.

Control de bucle cerrado

El control de bucle cerrado es aquel en el que el sistema recibe información sobre el resultado de su acción y puede corregir errores para obtener el resultado deseado. Algunos ejemplos de sistemas de bucle cerrado son:

  • Un termostato que regula la temperatura de una habitación.
  • Un control de crucero en un automóvil.
  • Un sistema de filtrado de agua.

Ventajas

– Son más precisos.
– Ofrecen información sobre el resultado de la acción.
– Pueden corregir errores.

Desventajas

– Son más complejos y costosos.
– Son más lentos, ya que necesitan procesar información.
– Necesitan dispositivos de retroalimentación.

En cualquier caso, la elección del tipo de control adecuado dependerá de las necesidades y objetivos de cada sistema.

Aplicaciones prácticas de sistemas de control

Los sistemas de control son herramientas que permiten regular y supervisar procesos en distintas áreas. A continuación, se mostrarán algunas de las aplicaciones prácticas más comunes:

Control de temperatura

Este tipo de control es muy utilizado en la industria alimentaria, farmacéutica y química. Se puede aplicar tanto en procesos de fabricación como en almacenamiento. Un ejemplo de sistema de control de temperatura es el termostato de un horno.

Control de nivel

Este sistema se utiliza para mantener un nivel constante de líquido en un tanque o recipiente. Por ejemplo, en la industria petrolera, se emplea para controlar el nivel de los tanques de almacenamiento de petróleo.

Control de presión

Este tipo de control se utiliza en procesos que requieren una presión constante. Por ejemplo, en la industria automotriz, se utiliza para controlar la presión de los neumáticos de un vehículo.

Control de velocidades

Este sistema se utiliza para controlar la velocidad de motores eléctricos. Por ejemplo, en la industria textil, se utiliza para controlar la velocidad de los motores que mueven las máquinas de coser.

Control de iluminación

Este sistema se utiliza para controlar la iluminación en edificios y espacios públicos. Por ejemplo, en un edificio de oficinas, se puede emplear para regular la intensidad de la luz en función de la hora del día.

Control de tráfico

Este sistema se utiliza para regular el tráfico en las calles y carreteras. Por ejemplo, en algunas ciudades se utilizan semáforos con sistemas de control para regular el tráfico en función de la densidad de vehículos.

Control de calidad

Este sistema se utiliza para supervisar la calidad de los productos en la industria manufacturera. Por ejemplo, en la producción de alimentos, se puede utilizar para garantizar que el producto cumpla con los estándares de calidad requeridos.

¿Qué son los sistemas de control?

Los sistemas de control son herramientas que permiten regular y supervisar procesos en distintas áreas. Estos sistemas se pueden clasificar en dos tipos: sistemas de control de bucle abierto y sistemas de control de bucle cerrado.

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Sistemas de control de bucle abierto

Este tipo de sistema no utiliza una señal de retroalimentación para corregir la acción de control. Es decir, el sistema no tiene en cuenta el resultado de la acción de control para ajustar la entrada. Un ejemplo de sistema de control de bucle abierto es un temporizador.

Sistemas de control de bucle cerrado

Este tipo de sistema utiliza una señal de retroalimentación para corregir la acción de control. Es decir, el sistema tiene en cuenta el resultado de la acción de control para ajustar la entrada. Un ejemplo de sistema de control de bucle cerrado es un termostato de un horno.

Además, la clasificación de los sistemas de control de bucle abierto y de bucle cerrado permite entender cómo funcionan estos sistemas y cómo se aplican en la práctica.

En conclusión, los sistemas de control son un componente esencial en la mayoría de los procesos industriales modernos. Desde la fabricación de productos hasta la automatización de procesos de producción, los sistemas de control de bucle abierto y cerrado permiten a las empresas optimizar su eficiencia y calidad de producción. Aunque los sistemas de control pueden ser complejos, su importancia es indiscutible y su aplicación se extiende a una gran variedad de sectores industriales y tecnológicos. La implementación de sistemas de control adecuados puede llevar a una gran mejora en la producción y la reducción de costos, lo que lo convierte en una inversión valiosa para cualquier empresa.

En conclusión, los sistemas de control son un componente esencial en la mayoría de los procesos industriales modernos. Desde la fabricación de productos hasta la automatización de procesos de producción, los sistemas de control de bucle abierto y cerrado permiten a las empresas optimizar su eficiencia y calidad de producción. Aunque los sistemas de control pueden ser complejos, su importancia es indiscutible y su aplicación se extiende a una gran variedad de sectores industriales y tecnológicos. La implementación de sistemas de control adecuados puede llevar a una gran mejora en la producción y la reducción de costos, lo que lo convierte en una inversión valiosa para cualquier empresa.

En resumen, los sistemas de control son aquellos que permiten regular y mantener variables en valores específicos mediante la aplicación de técnicas y herramientas de control. Estos sistemas se dividen en dos tipos principales: los de bucle abierto y los de bucle cerrado.

Los sistemas de bucle abierto son aquellos que no cuentan con retroalimentación, es decir, que no toman en cuenta la información sobre el resultado de la acción tomada para corregir la variable controlada. Un ejemplo de este tipo de sistema podría ser una lavadora que se programa para realizar un ciclo completo sin considerar si el agua está a la temperatura adecuada o si la ropa está limpia.

Por otro lado, los sistemas de bucle cerrado son aquellos que sí cuentan con retroalimentación, lo que les permite ajustar la acción tomada para mantener la variable controlada en el valor deseado. Un ejemplo de este tipo de sistema podría ser un termostato que ajusta la temperatura de una habitación en función de la información que recibe sobre la temperatura actual.

En conclusión, los sistemas de control son herramientas fundamentales en la automatización de procesos y en la regulación de variables en distintos ámbitos. La elección del tipo de sistema más adecuado dependerá de las necesidades y requerimientos específicos de cada situación.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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