SISTEMAS

Un sistema es un conjunto de partes o elementos organizadas y relacionadas que interactúan entre sí para lograr un objetivo. Los sistemas reciben entrada(datos, energía o materia del ambiente) y proveen salida ( información, energía o materia).

Qué significa entre salida y entrada de un sistema

Los sistemas reciben (entrada) datos, energía o materia del ambiente y proveen (salida) de información, energía o materia.

El ambiente es el medio en externo que envuelve física o conceptualmente a un sistema. El sistema tiene interacción con el ambiente, del cual recibe entradas y al cual se le devuelven salidas.

Los sistemas clasificados como "abiertos" son los que tienen entradas y salidas, en tanto los sistemas clasificados como "cerrados", no tienen entradas ni salidas.

Por  ejemplo, un árbol es un sistema abierto, que tiene como entrada: luz solar, agua, dióxido de carbono, etc., como salida tiene savia, hojas, oxígeno, etc.

Componente, parte o elemento de un sistema

Todo sistema está constituido por partes que pueden o no ser sistemas (subsistemas). Los elementos o componentes de un sistema deben relacionarse entre sí, de lo contrario, no es un sistema .
Por ejemplo, una computadora, desde el punto de vista de sistema, está constituida por múltiples partes. Algunas de esas partes son subsistemas como discos rígidos, placa madre, unidad de CD, etc. y partes simples que no son sistemas como tornillos, remaches, etc.


 

SISTEMAS DE CONTROL

SISTEMA DE CONTROL DE BUCLE ABIERTO

Supongan que se levantan como todas las mañanas y deciden hacer dos tostadas en una tostadora eléctrica. Colocan el pan en el soporte y ponen a funcionar el aparato durante dos minutos, que es el tiempo habitual  necesario para tostar el pan. Sin  embargo, hoy el pan está más blando y sale de la tostadora quemado, ¿por qué?

En este caso el sistema funciono de esta manera:

Señal de mando: indicación que por lo general da el usuario y hace funcionar el sistema, independientemente de la salida.

Unidad de control: tiene un componente principal, llamado trasductor, capaz de “traducir”  o interpretar la señal de mando y establecer el valor de la señal de referencia. Se calibra según el valor deseado en la salida del sistema, es decir, según el efecto que se desee obtener.

Señal de referencia (entrada). Señal producida  por el transductor que es interpretada por el sistema y lo hace funcionar.

Unidad operativa o dinámica es la parte del sistema que lleva a cabo el proceso.

Salida: respuesta del sistema que se considera la” variable gobernada”: todo sistema está calibrado para obtener determinado efecto, es decir, la salida deseada.

Observen que el sistema respondió a la señal  de mando pero no a la variable “consistencia del pan”. Este tipo de sistemas, donde la salida no influye en la entrada, se denomina  sistema de control de bucle abierto. El cambio  de consistencia del pan (recuerden que antes se mencionó que ese día el pan era más blando) puede considerarse una perturbación externa al sistema que éste no pudo controlar.

Los sistemas de bucle abierto son útiles cuando:

      Sus componentes están muy bien calibrados.

      Hay pocas perturbaciones que inciden en el sistema.

En una estufa común sucede algo parecido:  si ustedes la ponen a funcionar en mínimo, ésta no registrará los cambios  externos de temperatura: es un sistema de bucle abierto.

¿Qué habría  sucedido en nuestra tostadora si, en vez de hacerla funcionar durante dos minutos, el sistema hubiera  contado con un sensor de temperatura del pan que interrumpiera el proceso cuando  la tostadora  estuviera lista? Seguramente hubiéramos evitado que el pan se queme.

Cómo funciona una tostadora por dentro

SISTEMA DE CONTROL DE BUCLE CERRADO

Como vieron anteriormente, la tostadora eléctrica moderna cuenta con un sistema de regulación automática de la temperatura y del tostado, los sistemas de control capaces de modificar la señal de referencia  en función de la señal de salida se denomina sistema de control de bucle cerrado, y puede esquematizar de la siguiente manera.

En este circuito se incorpora una  unidad de realimentación (representada, en el caso de la tostadora, por la lámina bimetálica o termostato), llamada también captador. Este elemento puede recoger la información de salida y, en función de la, proporcionar una señal  al sistema. Luego, la señal de referencia  y la señal realimentada pasan por un elemento comparador, que determina cuál es la diferencia  entre ambas y emite una señal activa, que es la que va a regular el proceso.

Varios aparatos que ustedes conocen funcionan de esta manera: el lavarropas automático; el horno de microondas (cuando se utilizan  las programaciones que, mediante un sensor de temperatura, calculan el tiempo y el nivel de cocción); el mecanismo de llenado de un tanque de agua o cisterna; las estufas con termostato, la heladera.

Más allá del mecanismo de control que utilicen, los sistemas necesitan, además de una señal de mando, un aporte o entrada para comenzar a funcionar; cumplen una función específica y producen un efecto determinado, (salida).

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU FUNCIÓN

 El estudio de  las distintas partes que componen un sistema se realiza teniendo en cuenta la función que desempeña. En la actualidad, cualquier sistema consta de:

      Una unidad operativa o dinámica (corresponde al mecanismo físico que realiza un trabajo o acción),

      Una unidad de control (genera las órdenes para que este trabajo se realice o no).

             La posibilidad que tiene un sistema de responder a una señal (entrada) y producir el efecto deseado (salida) se conoce con el nombre de CONTROL AUTOMATICO. Automático: significa que funciona por sí mismo, sin intervención del ser humano.

Las máquinas generalmente son controladas por una sola persona o mediante diferentes dispositivos, tales como teclas, botones, palancas, pedales, etc.

            Existen muchos sistemas en la naturaleza, pero los sistemas de control son artificiales, es decir, creados por el hombre. Algunos funcionan automáticamente una vez definidos las condiciones de funcionamiento; otros requieren para funcionar de la presencia y supervisión humana.

            Por ejemplo, un fax con contestador automático permite recibir mensajes, grabarlos o imprimirlos sin la necesidad de la presencia humana, se trata, entonces, de un sistema de control automático. Un automóvil, en cambio, requiere de la presencia de un conductor. Y, en general todos los sistemas de transporte requieren la presencia humana. La excepciones son los aviones y vehículos espaciales los cuales son controlados por un piloto automático.

            Los sistemas de control automático resultan siempre muchos más costosos, porque son muy complejos y requieren de mayor cantidad de piezas.

            El control automático es esencial en los procesos industriales, en los que debe mantenerse estables algunos parámetros (la presión, la temperatura y humedad) y también en el manejo y armado de piezas de fabricación. (Control: procedimiento por el cual se fijan o modifican a voluntad las condiciones de funcionamiento de un aparato.)