Sistemas de Lazo Abierto y Lazo Cerrado

Apunte teórico de Sistemas de Lazo abierto y Lazo cerrado. Cortesía de la Prof. Cecilia Mendez

1. SISTEMAS DE CONTROL SIMPLE, O “LAZO ABIERTO”

Llamamos sistema de control simple o de “lazo abierto”, cuando el operador de
control (persona o dispositivo), opera sobre el actuador o sistema, en forma
directa. Es el caso de un interruptor con una lamparita, un caño, con una canilla,
una llave de paso o una hornalla de gas, etc.
En nuestro entorno cotidiano, estamos frente a sistemas de tipo técnico, que
aunque simples, nos dan la posibilidad de vivir con mayor comodidad, y facilitan
las tareas y las acciones. Ya sea con la electricidad, el agua o el gas, todos estos
“fluidos” circulan por su medio de flujo correspondiente (cables, caños,
mangueras, en estos casos). Por lo tanto sobre todos estos flujos se puede
operar, tanto en el “paso o no paso”, en el sentido de paso, o sea
unidireccionalmente, o en el control por variación progresiva de un flujo, según
cual sea el tipo de sistema a controlar.
Para un sistema de tipo eléctrico simple, como el de una lámpara, el operador que
utilizamos para controlar el paso del fluido eléctrico (de electrones), es un simple
interruptor, (que separa o une dos partes metálicas conductoras interpuestas en
un cable), y quien acciona ese operador, es generalmente una persona. La
persona que interviene en un sistema de tipo técnico, ejerce a la vez tres tipos de
acción: sensa una variable (a partir de una necesidad, como ser falta de luz, sed,
frío, etc.) por medio de los sentidos; procesa esa información comparándola con
una referencia mental del nivel deseado y decide una acción de control para lograr
el efecto del sistema.


El esquema que integra a la persona con el sistema sería el siguiente en este
ejemplo:

2. En un sistema donde el flujo es el agua o el gas, en lugar de un interruptor,
tenemos un dispositivo análogo, es decir, uno que cumple una función muy similar
al interruptor pero con otro fluido distinto del de la electricidad, como ser una llave
de paso, una canilla o una válvula, como se detalla en el esquema:

3. En un sistema de tipo automático, donde l a persona ya no interviene
directamente, esa triple acción es reemplazada por dispositivos técnicos acordes,
que cumplen la función específica tanto de: sensores, procesadores o actuadores
de control.

SISTEMAS DE CONTROL POR REALIMENTACIÓN, O “LAZO CERRADO”
Si volvemos a los sistemas de lazo abierto y consideramos a la acción de la
persona como parte del sistema, donde ésta sensa el estado de una variable que
es resultado de la acción de algún dispositivo del sistema (como por ejemplo la luz
ambiente), y en base a un valor deseado opera sobre la acción del mismo
dispositivo (encender una bombilla), estamos ante la presencia de un sistema
realimentado(con la persona incluida como parte). Es decir, el sistema
completo, incluida la persona que lo controla, ya no es del tipo de lazo abierto,
sino de “lazo cerrado”, porque la información “vuelve” por medio de una acción
sobre el sistema. En el esquema siguiente se representa este caso mediante
un diagrama de bloques:

Si aplicamos este nuevo esquema al ejemplo anterior del gas o del agua, y si se
tratara de una estufa, el usuario sensa que el ambiente está frío (respecto a una
idea de temperatura deseada). Seguidamente abre la llave y enciende el
fuego. Después de un tiempo, la temperatura sube y cambia el estado del
ambiente que inicialmente se sensó; si la temperatura llega a ser excesiva, el
usuario volverá a operar sobre el control para bajar la temperatura.
En los casos anteriores, hay un retorno de información desde el ambiente,
sensado por la persona, y una modificación del estado del ambiente por parte del
mismo sistema que la persona controla. Es lo que se llama, una realimentación. El
sistema interviene en el medio y el medio modifica al sistema a través de la
persona que controla, en una ida y vuelta. Por eso lo llamamos sistema de “lazo
cerrado” (si consideramos a la persona o usuario como parte del sistema, aunque
sea momentáneamente).

4. Pero, el lugar de una persona, puede ser suplantado por un dispositivo controlador
automático, formado, como vimos antes, por un sensor, un procesador y un
actuador de control, que actuará sobre el dispositivo de control del sistema, como
por ejemplo una válvula de paso de gas. En consecuencia, el conjunto del
sistema, ya sin la presencia de una persona que lo controla, será de lazo cerrado,
es decir, realimentado, autorregulado.





Utilizando como herramienta gráfica un diagrama de flujo, podemos representar un
modelo que dé cuenta de los distintos casos posibles de sistemas en los que hay
algún tipo de sensor, ya sean en modo de lazo cerrado (autorregulado), o de lazo
abierto.

5. En base al diagrama, si tomamos como ejemplos un sistem a de aire
acondicionado, una plancha, una heladera, corresponden todos ellos al caso 4,
porque, en estos casos, el sensor de temperatura sensa el efecto producido por el
mismo sistema, activándolo o desactivándolo automáticamente, para mantener
una temperatura constante. Y puede ser temperatura o cualquier otra variable
física.
Cuando se da la condición de tener sensores, pero ese sensor o sensores no
modifican ningún parámetro de funcionamiento del sistema, (caso 3), sólo tienen
sentido de ser si sirven para algún registro, visible o no, a los efectos de medición
y control por parte de personas. Puede ser el ejemplo de un automóvil, donde
vemos las indicaciones de temperatura del agua, del nivel de llenado del tanque
de nafta, velocidad, etc., pero que sólo son modificadas por el usuario, según su
decisión.















Cuándo el sensor sí actúa en el sistema, pero no sensa un efecto del mismo, sino
externo, (caso 2), estamos ante el ejemplo de una lámpara que es accionada por
una célula fotoeléctrica, que activa la luz cuando oscurece. También es el caso de
las que son activadas por un sensor de movimiento. O cualquier actuador,
eléctrico, mecánico, fluídico, etc., que se activa por cualquier tipo de evento
externo al sistema.
Finalmente, en el caso 1, estamos en presencia de cualquier sistema que es
controlado por algo o por alguien, pero que no tiene sensores. En este caso la
función de sensor y la actuación de control sobre el sistema son ejercidas por una
persona que lo controla. También puede ser el caso de un sistema controlado
automáticamente, sin sensor pero sí por algún tipo de programa de ejecución,
como por ejemplo, las luces de un comercio que se apagan solas a medianoche, o
cualquier otro dispositivo que funcione con un temporizador, o por algún control de
tiempos computarizado, como ser un semáforo o la secuencia programada en un
lavarropas automático o microondas.