Resumen: El siguiente trabajo es una identificación de diversos procesos de control y la identificación de los componentes del sistema.

Introducción

En el siguiente trabajo se describen ciertos procesos de control que son tangibles en nuestra sociedad, haciendo una caracterización de cada sistema. Con el objetivo de identificar cada uno de sus componentes y de esa forma entender su funcionamiento desde la teoría de control.

Sistemas de control

Los sistemas de control se reflejan en muchas de las actividades cotidianas que realizamos, ya sean procesos industriales, toma de decisiones para nuestra vida y cualquier proceso sistemático para cumplir un objetivo determinado. Todos los sistemas de control son regulados por un comando de decisión el cual es una variable de referencia que luego pasa por el sistema de control finalizando en la acciones de control y si es un sistema de lazo cerrado, existe una realimentación de ese proceso que como cualquier proceso real es inherente a que existan ciertas perturbaciones.

Diagrama de bloques descriptivo de un lazo de control:

1. Control de la cantidad de azúcar presente en la mermelada durante la cocción.

Descripción del proceso: Para la elaboración de mermelada es necesario tener un balance adecuado entre azucares, acidez y concentración de pectina (sustancia natural gelificante). El proceso de cocción inicia después de haber seleccionado, pesado, lavado y pulpeado la fruta, luego se comienza a cocinar la fruta entre 60°C y 70°C. Cuando está reduce su volumen a 1/3 se agrega el azúcar y el ácido cítrico especificados y continua la cocción. Durante la cocción el agua de la fruta se evapora así que la proporción de azúcar aumenta, es por eso que se toman muestras y se analizan con un refractómetro hasta alcanzar los 65° Brix (65% de azúcar en peso), y en ese punto termina la cocción; el cual es el punto que da la consistencia necesaria para la mermelada. (Hanna Instruments).

Proceso de control: El objetivo es controlar la proporción de azúcar presente en la mermelada durante la cocción, el cual se logra cocinando hasta que el agua presente en la fruta se evapore para lograr la proporción adecuada.

Objetivo del proceso: Obtener una mermelada con 65° Brix Variable Controlada: Cantidad de azúcar

Sensor/ transductor: Refractómetro. Señal de realimentación: Grados Brix Comparador: Persona encargada de la cocción ( Operario) Señal de referencia: Punto de consistencia adecuado (65° Brix) Señal de error: Diferencia entre Grados Brix necesarios y Grados Brix de la muestra de

mermelada. Amplificador y Controlador: Criterio del operario (Tiempo restante de cocción) Actuador: Operario ( define el momento en que apaga la estufa) Variable manipulada: Tiempo de cocción. Perturbaciones: Agregar más o menos azúcar de la requerida al inicio de la cocción.

2. Regulación de frecuencia y voltaje en una central hidroeléctrica.

Descripción del proceso: La frecuencia y el voltaje que entrega una central hidroeléctrica puede verse afectada por la demanda de consumidores, que se encuentra variando dependiendo de las necesidades de cada cliente y de los momentos picos de consumo de energía. Es por eso que con el objetivo de mantener constante la potencia entregada por la central hidroeléctrica y que así se mantenga también constante la frecuencia y el voltaje para los usuarios, se usa un regulador electrónico o regulador de carga fantasma, el cual usa un banco de resistencias para disipar energía, en caso que la potencia consumida por los usuarios sea menor que la que entrega la central hidroeléctrica (según su diseño). Este control se realiza verificando que la frecuencia del generador de la turbina se mantenga en los valores establecidos; si la frecuencia sube quiere decir que la potencia consumida por los usuarios disminuyo y el regulador desvía parte de la energía al banco de resistencia, y si la frecuencia baja quiere decir que la potencia consumida por los usuarios aumenta y el regulador desvía menos energía al banco de resistencias. (Díaz)

Proceso de control: El regulador electrónico se encarga de controlar la frecuencia entregada por el generador de la central hidroeléctrica, manipulando la energía disipada en el banco de resistencias.

Objetivo del proceso: Mantener la frecuencia en los valores establecidos por la central hidroeléctrica.

Variable Controlada: Frecuencia entregada por el generador. Sensor/transductor: Conversor de frecuencia del generador en voltaje Señal de realimentación: voltaje del generador. Comparador: Circuito comparador de voltajes. Señal de referencia: Voltaje que representa la frecuencia requerida para ese

generador.

Señal de error: Diferencia entre voltaje de referencia y voltaje actual del generador. Amplificador y Controlador: circuito del regulador electrónico. Actuador: Triac (interruptor electrónico). Variable manipulada: Potencia disipada. Perturbaciones: aumento o disminución del consumo de energía por parte de los

usuarios.

3. Regulación del pH en la sangre.

Descripción del proceso: Para el correcto funcionamiento de las reacciones químicas vitales es necesario que el pH de los líquidos corporales se mantenga entre sus límites; en el caso de la sangre entre 7.35 y 7.45 (equilibrio entre ácidos y bases). A diario se producen ácidos y bases por el metabolismo, predominando la producción de los ácidos. El valor del pH está regulado por el pH intracelular ya que las proteínas intracelulares como enzimas y canales de membrana son muy sensibles al pH. Uno de los mecanismos que usa el cuerpo para regular el pH es regulando la concentración de iones H+ de forma directa en la sangre, es efectuado por el riñón, al excretar o reabsorber iones H+. (Universidad de Cantabria)

Proceso de control: El cuerpo humano se encarga de mantener los niveles de pH en la sangre, en un rango de 7,35 a 7,45 (los cuales son valores compatibles con la vida). Los receptores periféricos ubicados en los cuerpos carotídeos, son los encargados de detectar los cambios de pH y así enviar señales al cerebro que controla la función del riñón, de excretar o reabsorber iones H+.

Objetivo del proceso: Mantener los niveles de pH en un rango de 7,35 a 7,45 Variable Controlada: pH en la sangre. Sensor/transductor: receptores periféricos. Señal de realimentación: señal química y eléctrica. Comparador: Comparador químico Señal de referencia: pH intracelular requerido para el correcto funcionamiento de las

funciones vitales. Señal de error: Diferencia entre el pH de la sangre y el pH intracelular. Amplificador y Controlador: Cerebro. Actuador: Riñón. Variable manipulada: iones H+. Perturbaciones: consumo de alimentos con mayor acidez que afecten el equilibrio

ácido-base.

4. Control de humedad en un frigorífico.

Descripción del proceso: En un frigorífico se almacenan carnes, verduras, vegetales, etc y todos estos alimentos requieren una humedad que varía del 75% al 95%, si se logra mantener estos

valores, los alimentos mantendrán su peso, su frescura y calidad. Pero al enfriarse el aire de una cámara frigorífica, este pierde humedad debido a la condensación del agua que contiene el aire. Esto genera que los alimentos y carnes que se encuentran con una mayor concentración de humedad cedan esta humedad al aire para mantenerse en equilibrio. Por eso se implementan sistemas de humidificación y control de humedad, dentro de las cámaras frigoríficas, para que los alimentos no pierdan humedad. (Condair)

Proceso de control: Dentro de la cámara frigorífica se deben mantener niveles de humedad entre el 75% y el 95% (según los alimentos almacenados), para eso la humedad se mide con un higrómetro y según la humedad dentro de la cámara frigorífica actúa el humidificador.

Objetivo del proceso: Mantener la humedad dentro del frigorífico según los alimentos almacenados.

Variable Controlada: Humedad del aire. Sensor/transductor: higrómetro. Señal de realimentación: voltaje del higrómetro. Comparador: circuito comparador de voltajes. Señal de referencia: Voltaje que representa la humedad escogida. Señal de error: Diferencia entre el voltaje del higrómetro y el voltaje de referencia. Amplificador y Controlador: circuito del control de humedad. Actuador: humidificador. Variable manipulada: tiempo de activación del humidificador. Perturbaciones: condiciones del ambiente exterior y salida y entrada de alimentos a la

cámara frigorífica.

5. Regulación de velocidad de un atleta profesional durante una competencia.

Descripción del proceso: En una carrera atlética, se encuentra a ciertas distancias avisos que indican la distancia recorrida hasta ese punto, este recurso lo usan los atletas para controlar su rendimiento según el entrenamiento previo.

Proceso de control: el atleta sabe cuánto tiempo gasta en recorrer cierta distancia, es por eso que en una carrera puede darse cuenta si lleva el rendimiento esperado o no, y así tomar decisiones de acelerar el paso o mantenerse en el mismo.

Objetivo del proceso: mantener el rendimiento físico. Variable Controlada: velocidad (ritmo de trote). Sensor/transductor: ojos y mente del atleta. Señal de realimentación: tiempo actual gastado para cierta distancia. Comparador: mente del atleta. Señal de referencia: tiempo de referencia gastado para cierta distancia en

entrenamientos anteriores. Señal de error: Diferencia entre el tiempo de referencia y el tiempo actual.

Amplificador y Controlador: mente del atleta. Actuador: sistema motor del cuerpo. Variable manipulada: velocidad de las piernas al trotar. Perturbaciones: desconcentración del atleta, cansancio inesperado y condiciones

ambientales y del terreno diferentes a las del entrenamiento.

Condair. (s.f.). Condair. Obtenido de http://www.condair.co/aplicaciones/alimentos-y-Bebidas/humidificadores-control-humedad-para-frigorificos

Díaz, N. L. (s.f.). Cubasolar. Obtenido de http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Energia/Energia54/HTML/Articulo04.htm

Hanna Instruments. (s.f.). Hanna Instruments. Obtenido de http://www.boletines.hannainst.com.mx/images/generales/descargas//2013/julio/boletin-alimentos-julio.pdf

Universidad de Cantabria. (s.f.). Universidad de Cantabria. Obtenido de http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/fisiologia-humana-2011-g367/material-de-clase/bloque-tematico-4.-fisiologia-del-rinon-y-liquidos/tema-5.-regulacion-del-equilibrio-acido-base/regulacion_del_equilibrio_acido_base.pdf