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Lazos de realimentación

 

En los sistemas de control pueden existir dos tipos de lazos de realimentación (Gay, A.; Ferreras, M. Op.cit.):

 

Lazo de realimentación positiva (aumento de la divergencia)

Lazo de realimentación negativa (convergencia hacia un fin)

 

Realimentación positiva

 

Para comprender este concepto consideremos, inicialmente, el caso de las poblaciones

Y de la basura que en ellas se produce:

Es éste un caso de realimentación positiva –en el lenguaje común se suele conocer como efecto “bola de nieve”–.

Esto ocurre cuando un aumento de la señal de realimentación produce un aumento en la salida del sistema: la situación final cada vez tiene más divergencia con respecto a la situación inicial.

La representación esquemática en un diagrama en bloques sería:

Lo señalado para el aumento también es válido para la disminución. En cualquiera de los casos, el sistema tiende al desequilibrio (destrucción o bloqueo, respectivamente).

Es decir, el sistema tiende al colapso.

Por este motivo, los sistemas de realimentación positiva no tienen campo de aplicación en los sistemas de control automático que se utilizan en los procesos, plantas o equipos, ya que ahí lo que se trata de lograr es el equilibrio de los sistemas.

 

Realimentación negativa

 

El sistema de realimentación negativa es el utilizado en los sistemas de control automático, ya que –en general– se desea que el sistema tienda al equilibrio.

 

Esto sucede con:

El control de la temperatura de una plancha,

El ajuste a la ruta de un avión cuando éste está conducido por un piloto automático,

El número de r.p.m. en un motor si aumenta o disminuye la carga,

La regulación de la salida de agua de un dique si aumenta o disminuye el aporte de agua al embalse, etc.

 

La representación esquemática de un sistema de realimentación negativa mediante un diagrama en bloques es ésta:

Señales de control

 

Los sistemas de control operan, en general, con magnitudes de baja potencia, llamadas genéricamente señales de control o, simplemente, señales.

Las señales de control gobiernan los accionamientos de potencia (motores, contactores, válvulas de cierre y apertura o regulación, distintos componentes eléctricos y, o mecánicos, etc.) que actúan sobre equipos, plantas o procesos, y que son los que realmente –en forma directa o indirecta– llevan a cabo el aporte energético sobre el sistema.

Las señales que gobiernan los accionamientos de un sistema –señales de control– son producidas a partir de las señales de referencia y de realimentación que llegan al dispositivo de comparación, el cual emite una señal de desviación que actúa sobre el elemento de control y éste sobre el proceso.

Las señales de realimentación son producidas por sensores (denominados también detectores o captadores) que intervienen en el proceso, equipo, planta o sistema.

Éstos convierten información física real –como temperatura, presión, nivel de iluminación, velocidad, tiempo, intensidad de la corriente eléctrica, tensión, peso, caudal, cantidad de piezas, etc. –, en una señal de realimentación que, una vez procesada, es utilizada para supervisar y controlar el sistema.

 

Actúan como sensores:

 

El termostato de la heladera, plancha o el del equipo de aire acondicionado,

El dispositivo de encendido de la luz de emergencia, en pasillos de edificios,

El dispositivo que no habilita el funcionamiento de ascensores, trenes y subterráneos por puerta abierta,

El presostato que controla la presión de un tanque de aire comprimido, etc.

A los sensores se los suelen denominar, frecuentemente, transductores, cuando convierten una señal de una naturaleza en una señal de otra naturaleza. Pero, en aplicaciones industriales se utiliza, en general, la palabra transductor, cuando se quiere señalar una conversión de una señal de cualquier naturaleza en una señal eléctrica.

 

Son ejemplos de transductores:

 

Un micrófono, que transforma energía sonora en una señal eléctrica.

El parlante de un baffle, que actúa de modo inverso al micrófono, ya que transforma una señal eléctrica de audio en energía sonora.

Una termocupla, que transforma una señal de temperatura en una señal eléctrica (estufa a gas, calefón, termotanque, etc.).

Un detector de llama, que transforma una señal luminosa (energía radiante) en una señal eléctrica.

Una dínamo tacométrica, que transforma la velocidad angular del volante del motor de un auto, en una tensión eléctrica que se lee en el taquímetro (voltímetro calibrado en r.p.m.) del tablero del auto como r.p.m.

Las señales producidas por sensores pueden ser analógicas o digitales binarias. (Binaria significa con dos estados: dos dígitos; alto, bajo; high – low; 1 – 0)

Sensores o captadores

 

Habitualmente los sistemas automáticos se ponen en marcha según los datos que reciben del entorno mediante unos dispositivos llamados sensores. Los sensores miden o detectan los cambios que se producen en el entorno respecto a ciertas magnitudes: temperatura, posición, velocidad, presión, etc. 

Las puertas que se abren automáticamente en presencia de una persona, tienen un sensor óptico. Los sensores son dispositivos que captan información del medio y son capaces de traducir y transmitir esa información a un elemento controlado:

De acuerdo con el tipo de señal que emi­tan, los sensores se pueden clasificar en digita­les y analógicos. En los sensores digitales, la señal de salida sólo tiene dos posibles estados: "bajo" y "alto". La salida cambia de un estado a otro cuando el estímulo de entrada supera un umbral predeterminado. En cambio, en los sensores analógicos, la seña! de salida se modifica proporciona (mente a la señal de entrada. Por ejemplo, un termómetro digital emitirá una señal eléctrica si la temperatura excede, por ejemplo, los 70 °C, y una baja si ésta es menor de 70 °C. Por su parte, el termómetro analógico emitirá una corriente eléctrica tanto más intensa cuanto mayor sea la temperatura. De acuerdo con la señal que reciben, los sensores se pueden clasificar en ópticos y de posición (de fin de carrera y de distancia), entre otros.

 

Los sensores ópticos son dispositivos sen­sibles a la cantidad de luz que incide sobre ellos. Contienen una célula fotoeléctrica, capaz de conducir más corriente eléctrica cuanta más energía luminosa recibe. Son muy utilizados como sensores de proximidad, es decir, reaccionan a la presencia de una persona u objeto. Están compuestos por un emisor de luz infrarroja y un receptor del mismo tipo de luz. Ambos mi­ran en la misma dirección, y cuando un objeto se sitúa frente a ellos, la luz emitida por el emisor es reflejada en el objeto hacia el receptor, el cual se activa. El emisor y el receptor también pueden montarse a cierta distancia uno del otro, a fin de construir una barrera luminosa. Cuando un objeto se interpone, el receptor deja de recibir la luz emitida por el emisor.

Los Sensores de Posición permiten conocer la posición relativa de un objeto en un sistema. Pueden percibir la presencia del objeto en el extremo de un recorrido, como los sensores de fin de carrera, o la distancia a la que se encuentra el objeto del sensor, como los sensores de distancia.

Los Sensores de Contacto (fin de carrera) son, básicamente, interruptores que se accionan cuando un elemento móvil alcanza determinado punto de su recorrido, que no se desea sobrepasar. También se usan como elementos de seguridad: todos los ascensores tienen estos sensores en los pisos más bajos y más altos, que desconectan y bloquean el sistema de movimiento ante cualquier desperfecto. Son excelentes ejemplos de sensores digitales. Mientras el objeto no llegue al final del recorrido, la salida se encuentra, por ejemplo, en "bajo". Cuando el objeto acciona el sensor, la salida cambia inmediatamente a "alto".

Los Sensores de Temperatura 

 

El sensor de temperatura (que muchas veces es mal llamado también termostato) es un sensor graduado con un rango de operación.