DIAGRAMAS DE BLOQUES Y SISTEMAS FISCOS.
Cuando se analiza un sistema físico desde la perspectiva de los Sistemas de control es muy común
utilizar diagramas de bloques para representarlos.
Los sistemas de control se pueden clasificar de muchas maneras, una de ellas es dividirlos entre
sistemas de control manual y sistemas de control automático. Otra manera distinta es dividirlos
entre sistemas de lazo abierto sistemas de lazo cerrado.
A continuación se muestran dos diagramas de bloques generales (no son específicos de un sistema
concreto).
LAZO CERRADO
LAZO ABIERTO
Note que en el diagrama ha dos tipos de elementos, a continuación se muestra una tabla en los
que se resumen:
Bloques
Planta
Actuador
Representación
Gp
N/A
Controlador
Punto de suma
Sensor
Gc
N/A
H
Variables o señales
Variable controlada
Variable controladora
o acción de control
Señal de error
Variable de referencia
Señal del sensor
Variable o señal de
entrada
Variable o señal de
salida
Representación
C
U
E
R
B
X
Y
EJERCICIOS
A continuación se describen una serie de sistemas físicos, se espera que con esta información
trace diagramas de bloques específicos de cada sistema, incluyendo el nombre de los bloques y el
nombre de las variables o señales que posee. También debe indicar si el sistema es manual o
automático y además si es de lazo abierto o cerrado.
1. Sistema de control de nivel de un tanque.
En este sistema se desea mantener constante el nivel de agua que contiene el tanque. Para
determinar la altura del agua se usa un sistema de flotador que afecta a al sistema de curda y
polea para que accione la válvula y regule el flujo de agua que entra al tanque, si el nivel es el
correcto se suspende el paso de agua, pero si ocurre un disturbio (por ejemplo alguien abre un
poco la válvula el tanque) se reinicia el flujo hasta lograr la altura deseada.
2. Intercambiador de calor (Ingeniería en Automatización).
En este sistema se desea incrementar la temperatura de un líquido, esto se realiza haciendo pasar
el líquido por un tanque hermético en el que existe un elemento calefactor. También existe un
sensor que determina la temperatura del líquido a la salida. Si es la correcta apaga el calefactor,
pero si no, lo activa (lo anterior lo hace con un interruptor).
3. Control de brazo robótico (Ingeniería Mecatrónica).
En muchas líneas de producción se utilizan robots industriales para mover piezas (bloque negro)
de un lugar a otro, en esos casos se utilizan sistemas de visión artificial para guiar al robot de
manera correcta al determinar la posición del objeto desplazarlo hasta la posición deseada. Los
robots generalmente son guiados por computadoras (PC) industriales.
4. Control de vuelo de aeronave (Ingeniería Aeronáutica).
En la aeronave de los hermanos Wright el piloto opera la nave usando palancas, cuerdas y poleas
para cambiar la posición de los del timón trasero así cambiar la dirección del desplazamiento. Si se
desea ir en una dirección y ya se está en camino, pero una ráfaga de viento causa turbulencia, el
piloto puede ejecutar las maniobras adecuadas para recuperar el curso adecuado.
5. Servomecanismo de posición (Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Electrónica).
Un servomecanismo de posición es un sistema que posee un motor que acciona una carga
mecánica, a la que está acoplada generalmente con un tren de engranajes y busca controlar la
posición angular de la carga. El motor es accionado por un amplificador de potencia.
El sistema posee dos potenciómetros, el de la izquierda está conectado mecánicamente con la
carga y determina la posición la transforma en Voltaje, el otro se utiliza para fijar la posición
angular a la que se desea que la carga mecánica se ubique. La diferencia de Voltaje entre estas
señales es amplificada alimenta al motor para modificar la posición, en caso de no ser
satisfactoria.
6. Sistema biológico (Ingeniería Biomédica).
El cuerpo humano reacciona a las condiciones climáticas del ambiente, si por ejemplo estamos
en un lugar muy caliente, el cuerpo lo percibe con los detectores ubicados en la piel, el
cerebro recibe estas señales y ordena que se segregue sudor para que enfriar el cuerpo. Si se
está en un entorno muy frío, el cuerpo también lo detecta y el cerebro ordena a los músculos
tiritar para generar calor. A esto se le conoce como homeostasis.
7. Control automático de ganancia AGC (Ingeniería en Telecomunicaciones).
El AGC es un sistema que permite variar la ganancia de potencia de los amplificadores de señal de
un receptor de radio. Si el vehículo se encuentra muy lejos de la antena recibirá muy poca
potencia de ella y por tanto el nivel de volumen será bajo (hay un nivel de volumen que el usuario
define con una perilla). Pero se cuenta con un detector de potencia, que incide en el amplificador
para que incremente la ganancia así se compense el efecto de la distancia. Si el vehículo comienza
a moverse en dirección a la antena recibirá más potencia, el detector se da cuenta de esto e incide
en el amplificador para que baje la ganancia y el volumen se reduzca se compense la situación.