Sistemas de Control: Tipos, Componentes y Aplicaciones

Un sistema de control es un conjunto de componentes diseñados para regular el comportamiento de un proceso o sistema. Estos sistemas son fundamentales en una amplia variedad de aplicaciones, desde la automatización industrial hasta los dispositivos electrónicos de consumo.

Tipos de Sistemas de Control

Existen principalmente dos tipos de sistemas de control:

Lazo Abierto

También conocido como sistema de control en bucle abierto. Son sistemas cuya salida no tiene efecto sobre la señal de control. En estos sistemas, la variable de salida puede distanciarse considerablemente de la deseada debido a las perturbaciones. Ejemplos: lavadora, lavavajillas, semáforo.

Lazo Cerrado

(Bucle cerrado). Son sistemas cuya salida tiene efecto sobre la señal de control, por ello en estos sistemas las perturbaciones tienen menos incidencia sobre la variable de salida, ya que el sistema está corrigiendo permanentemente la variable de salida en función de la especificación de entrada. Ejemplos: sistema de llenado de una cisterna, control de potencia de un generador eléctrico.

Componentes de los Sistemas de Control

Los sistemas de control están compuestos por diversos elementos que trabajan en conjunto para lograr el control deseado. Algunos de los componentes más importantes son:

Transductores y Captadores

Los transductores son elementos que transforman una magnitud física en otra que puede ser interpretada por el sistema de control. El captador es la parte del transductor que recibe la magnitud física que deseamos transformar.

Tipos de Transductores y Captadores

• De posición: Proporcionan información sobre la presencia de un objeto.
• De desplazamiento: Proporcionan información sobre la posición relativa de un objeto.
• De velocidad: Permiten medir la velocidad lineal o angular de un objeto, expresada en rpm.
• De presión: Proporcionan información sobre la presión que está ejerciendo un fluido o un sólido sobre otro.
• De temperatura: Proporcionan información sobre la temperatura ambiental o de un objeto más o menos cercano.

Ejemplos de Captadores de Posición

• Finales de carrera: Pueden clasificarse en: de palanca, de émbolo o de varilla. Funcionan de manera similar a un interruptor eléctrico todo-o-nada.
• Detectores de proximidad inductivos: Constan de una bobina eléctrica que puede crear un campo estático o no. Al acercar un objeto, se modifica la inducción de esta.
• Detectores de proximidad capacitivos: Se basan en la variación de la capacidad que experimenta un condensador cuando modificamos la separación entre las armaduras, el dieléctrico o la superficie enfrentada.
• Detectores de proximidad ópticos: Permiten detectar todo tipo de objetos. Se basan en la reflexión y detección de un haz luminoso.

Ejemplos de Captadores de Desplazamiento

• Radar: Se basa en la emisión modular de radiaciones electromagnéticas y la captación de los ecos que se producen.
• Detectores lineales de pequeñas distancias: Están basados en un potenciómetro lineal para medir distancias rectas o angular para variaciones angulares.

Ejemplos de Captadores de Presión

• Mecánicos: Desplazamiento o deformación de ciertos elementos transductores.
• Electromecánicos: Se basan en la deformación o desplazamiento de unas partes del transductor que son usadas para actuar sobre elementos eléctricos.
• Piezoeléctricos: Basados en las propiedades de ciertos materiales que al ser sometidos a presión generan una tensión eléctrica.

Ejemplos de Captadores de Temperatura

• Dilatación: Se basan en el efecto que sufren algunos materiales cuando se modifica su temperatura.
• Termorresistencias: Se basan en la variación de la resistencia eléctrica que experimentan los metales con la temperatura.
• Termistores: Se basan en la variación de la resistencia eléctrica que sufren los semiconductores como consecuencia de la temperatura.
• Termopares: Consisten en la unión de dos metales distintos que se basan en la generación de una fuerza electromotriz proporcional al calor aplicado en la unión.
• Pirómetros de radiación: Se utilizan para medir grandes temperaturas.

Elementos Actuadores

Son los elementos de un sistema de control que nos proporcionan la variable de salida.

• Electrovalvula: Es una válvula accionada eléctricamente que permite la regulación del caudal de un fluido.
• Motores eléctricos: Transforman la energía eléctrica en mecánica.
• Cilindros: Utilizados en neumática e hidráulica que proporcionan un desplazamiento lineal en función de una presión y caudal de fluido determinado.

Comparadores

Denominados detectores de error. Son elementos del sistema de control encargados de proporcionar una señal en función de la diferencia existente entre la señal de entrada y la señal realimentada.