Introducción a la teoría de control

INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DE CONTROL

Proceso
En el mundo moderno, estamos rodeados de aplicaciones industriales en las que ocurren muchos procesos. Un proceso es una serie encadenada de acciones y reacciones, que se combinan para producir un resultado final. Un proceso de fabricación consiste en una serie de acciones consecutivas, que conjuntamente resultan en un producto terminado. Porejemplo, en un proceso de fabricación de muebles, se corta la madera a medida, se construyen las piezas de acuerdo con un patrón determinado, y se pinta el producto terminado. Al final de este proceso, se obtienen muebles.
Otros tipos de procesos incluyen (sin limitación) los procesos químicos, eléctricos y termodinámicos. Estos procesos deben ser controlados cuidadosamente para funcionarcorrectamente y producir los resultados deseados. Control de procesos es el medio por el cual se controla el comportamiento de un proceso. Por ejemplo, se usa el control de procesos para mantener la presión de aire a un nivel predeterminado en la cabina de un avión.
Variables
Cada proceso incluye uno o más factores físicos controlables, o variables. Por ejemplo, en una reacción química, las variablespueden incluir la temperatura y el volumen de un producto químico. El control de procesos permite controlar estos factores físicos. Controlando las variables, se puede controlar todo el proceso, y por lo tanto el producto final.
Por ejemplo, controlando la cantidad de leche (variable) que se agrega a un tanque de mezclado (proceso) en una fábrica de chocolate, se puede controlar el sabor delchocolate (producto final).
Un grupo de procesos que requiere un alto grado de control es el que involucra presión. El control de la presión de líquido y gas es esencial para el funcionamiento de muchas industrias, como también para la seguridad humana.
Por ejemplo, es necesario controlar la presión de aire en un avión para permitir que los pasajeros respiren cuando el avión se encuentra a granaltitud. Se usa el control de procesos para controlar la presión en la cabina del avión.
Muchas aplicaciones industriales utilizan presión de vapor. Si la presión del vapor en un tanque es demasiado baja, las máquinas que utilizan la presión no trabajarán a su máxima capacidad. Si la presión en un tanque es demasiado alta, el tanque puede llegar a explotar, causando heridas a los trabajadores de lafábrica. Por lo tanto la presión en el tanque se debe controlar estrictamente. Se usa el control de procesos para asegurar que la presión en el tanque se mantenga al nivel requerido.
Mecanismos de control
El control de procesos trabaja controlando una o más de las variables involucradas en un proceso. El sistema - o mecanismo - que controla una variable dentro de un proceso se llama mecanismo decontrol.
Por ejemplo, la cantidad de luz en un refrigerador se controla por un mecanismo de control muy simple que consiste de una lamparita, un interruptor y cables de conexión. Al abrir la puerta del refrigerador, se cierra un interruptor cerca de la bisagra de la puerta, y se enciende la luz. A pesar de que el mecanismo de control es simple, controla exitosamente una variable física (la corrienteque se envía a la lamparita) para asegurar que la luz en el refrigerador esté encendida mientras la puerta esté abierta, y apagada cuando la puerta esté apagada.
Se utiliza un mecanismo de control más complejo para controlar la temperatura de un cuerpo humano. Este mecanismo de control incluye sensores de temperatura y glándulas sudoríparas, las que se encuentran en la piel.
Cuando los sensoresdetectan que la temperatura del aire es alta, se envía un mensaje a las glándulas sudoríparas para que produzcan mucha excreción (transpiren). Luego la piel se enfría como resultado de la evaporación de la transpiración. Si los sensores detectan una caída en la temperatura del aire - o si detectan que la evaporación de la transpiración ha tenido el efecto de enfriamiento deseado - se envía un...