Control de movimiento y automatización

Sistemas de control

Autor: Gabriela Torres

nov 05, 2021

El control automático (característico de la automatización industrial) está basado en la teoría de los sistemas lineales, la cual supone una relación causa-efecto en sus componentes. Dicha relación está concretada en las dos características claves de un sistema lineal: proporcionalidad y superposición de las fuerzas entrantes y salientes de un dispositivo. A su vez, tales características permiten modelar matemáticamente los controladores de diversos sistemas y fenómenos físicos de la ingeniería, tales como circuitos o motores eléctricos de corriente continua.

Con base en el análisis de vibraciones de los sistemas lineales, es posible distinguir si el comportamiento de una máquina es saludable, pues las máquinas que desarrollan fallas tendrán un espectro de vibración más armónico. Los principios de un sistema lineal, por tanto, dan paso a la predictibilidad de fallas a partir de cálculos matemáticos.

En términos muy generales, el espectro obtenido en una máquina saludable es relativamente simple comparado con el de una máquina que presenta fallas. Las imágenes presentadas a continuación sirven como ejemplos para interpretar lo siguiente: cuando una máquina no tiene holguras mecánicas y muestra buena salud, su espectro es más constante y uniforme.


Espectro es más constante y uniforme
Espectro es más constante y uniforme.


Si la máquina, por otro lado, manifiesta algún problema (en este caso, de soltura), entonces sus picos serán más numerosos y de mayor amplitud.


Picos numerosos y de mayor amplitud
Picos numerosos y de mayor amplitud.


Ahora bien, los sistemas de control están basados en los principios de los sistemas lineales; por lo tanto, sus características son la estabilidad y la eficiencia. Los sistemas de control son capaces de administrar y dar instrucciones precisas para el funcionamiento de otros sistemas y, con ello, pueden sustituir algunas actividades humanas de manera eficiente, óptima y con la garantía de minimizar errores en los procesos, así como mejorar resultados.

Comprender las necesidades de tu industria desde sus conceptos claves, es imprescindible para entender, a su vez, los requerimientos que la pueden optimizar, así como los mecanismos y las piezas que mejor convienen para tus propósitos de productividad y calidad. URANY es experto en control de movimiento, no solo por el capital intelectual de su personal, sino por su larga trayectoria como proveedor de marcas internacionales. Estos aspectos nos respaldan sólidamente y nos permiten compartir la información acerca de los tipos de sistemas de control que existen.


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Sistema de control de lazo abierto

La principal característica de estos sistemas es que no requieren variables para retroalimentar su funcionamiento y responder con base en ello. Solamente utilizan un regulador o actuador de control para obtener la respuesta de movimiento deseado. Su programación está basada en una entrada de referencia a la que le corresponde una condición operativa fija; de esta forma, únicamente existen dos señales, la de entrada y la de salida, las cuales están interrelacionadas, pero sin haber una retroalimentación de por medio que compare los datos de ambas señales.

Las lavadoras y los tostadores de pan son un par de ejemplos que utilizan un sistema de lazo abierto.

Ejemplo lazo abierto
Ejemplo de sistema de lazo abierto.


Las ventajas de utilizar un sistema de lazo abierto son:


● Simple construcción y fácil mantenimiento.

● Menos costoso que un sistema de lazo cerrado.

● No presenta problema de estabilidad.

● Conviene cuando las salidas son duras o difíciles de medir.


Sistema de control de lazo cerrado

La principal función de estos sistemas es comparar un valor que se desea contra el que se obtiene al final del proceso. Para ello, se utilizan diferentes variables de los datos de salida y se analizan mediante un control de retroalimentación. El funcionamiento de estos sistemas consiste en alimentar un controlador con la señal del movimiento esperado. Así, este sistema utiliza una medida de la salida real y la compara con la señal del movimiento que se desea. La lectura de salida es la retroalimentación.


Lazo cerrado
Sistema de lazo cerrado.



Las ventajas de los sistemas de lazo cerrado son las siguientes:


● Requieren un diseño y programación más complejos.

● Son más exactos en la igualación de valores reales y requeridos por la variable.

● Son menos sensibles a las perturbaciones y a los cambios en las características de los componentes.

● Ofrecen mayor velocidad de respuesta y ancho de banda.

● Son sistemas robustos y estables debido a la comparación de datos, pues, gracias a ello, responden bien a las diferentes variaciones de los procesos.


Finalmente, te compartimos que el algoritmo de conmutación de voltaje en el servomotor es un ejemplo claro que funciona con sistema de lazo cerrado.


Te invitamos a conocer más acerca de este y otros temas para tu industria en nuestro blog.

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