Ingeniería de control para niños

Datos para niños Ingeniería de control
Ingeniería automática
Manejo del CAD eléctrico Eplan P8
Áreas del saber	Teoría de control; automatización: Teoría de sistemas; elementos sistemáticos y sistemas de control industrial
Campo de aplicación	Control industrial de maquinaria y procesos
Subárea de	Ingeniería de sistemas.

La ingeniería de control es una rama de la ingeniería que se encarga de diseñar y construir sistemas que se comportan de una manera específica. Imagina que quieres que una máquina haga algo por sí sola, sin que una persona la esté manejando todo el tiempo. ¡Eso es lo que hace la ingeniería de control!

Para lograrlo, esta ingeniería usa sensores para "sentir" lo que está pasando y actuadores para hacer cambios. Por ejemplo, un sensor puede medir la temperatura y un actuador puede encender o apagar un calentador. Así, se pueden crear sistemas que funcionan de forma automática, como los que ves en las fábricas.

Historia de la Ingeniería de Control

Los sistemas de control automático existen desde hace mucho tiempo. Hace más de 2000 años, en el Antiguo Egipto, se usaban relojes de agua que mantenían el nivel del agua constante para medir el tiempo. Esto fue uno de los primeros ejemplos de un sistema que se "auto-regulaba".

Más tarde, en los siglos XVII y XVIII, se crearon autómatas, que eran figuras mecánicas que repetían movimientos. Un invento muy importante fue el regulador de velocidad de James Watt en 1788, que controlaba la velocidad de las máquinas de vapor.

En 1868, James Clerk Maxwell usó las matemáticas para explicar cómo funcionaban estos sistemas. Esto fue un gran paso, porque permitió entender y diseñar sistemas de control mucho más complejos.

A lo largo del siglo XX, con los avances en la electrónica y las computadoras, la ingeniería de control creció muchísimo. Gracias a ella, hoy tenemos cosas como los viajes al espacio, aviones más seguros, coches más eficientes y procesos industriales más limpios.

Antes, la ingeniería de control era parte de la ingeniería mecánica o ingeniería eléctrica. Los ingenieros mecánicos usaban sistemas de aire (neumáticos) o líquidos (hidráulicos) para el control. Pero con la llegada de la electrónica, los sistemas se hicieron más rápidos y eficientes.

¿Qué es la Ingeniería Automática?

La ingeniería automática es un campo que combina varias disciplinas para crear y mejorar máquinas y procesos que funcionan de forma autónoma. Es decir, que se manejan solos.

Esta ingeniería se aplica en muchos lugares, como:

• La electrónica y la industria eléctrica.
• La domótica, que hace que tu casa sea "inteligente".
• La ingeniería mecánica, para diseñar máquinas.
• Los coches y los aviones.
• La robótica, para crear robots.
• La medicina, en equipos y dispositivos.

Dentro de la ingeniería automática, hay áreas como:

• La instrumentación automática, que se encarga de los aparatos de medición.
• La tecnología de sensores.
• La regulación automática, para mantener algo en un valor deseado.
• El control de procesos, para manejar lo que ocurre en una fábrica.
• La optimización, para hacer que los sistemas funcionen de la mejor manera.
• La mecatrónica, que combina mecánica, electrónica e informática.

Hoy en día, la electrónica es clave en casi todos los sistemas automáticos. Los microprocesadores (pequeños cerebros electrónicos) y los convertidores (que cambian señales analógicas a digitales y viceversa) son muy importantes.

Los ingenieros de control usan modelos matemáticos para entender cómo funciona un sistema. Con estos modelos, pueden diseñar sistemas inteligentes que aprenden y se adaptan, incluso detectando si algo falla. Esto es muy útil en robots, coches y muchas otras máquinas.

¿Cómo funciona el Control?

El control es una parte fundamental de la ingeniería de control. Su objetivo es que un sistema se comporte como queremos, usando el principio de la "realimentación" o "feedback".

La realimentación significa que el sistema mide su propia salida (lo que está haciendo) y usa esa información para ajustar su entrada (lo que le dice que haga). Así, puede corregir errores y mantenerse en el camino correcto.

Algunos ejemplos de control en nuestra vida diaria son:

• El piloto automático de un avión, que mantiene el avión en su ruta.
• El sistema ABS de un coche, que evita que las ruedas se bloqueen al frenar.
• Nuestro propio cuerpo, que usa la realimentación para mantener la temperatura o los niveles de azúcar estables.

Un ejemplo sencillo: el termostato

Imagina que quieres que tu habitación esté siempre a 22 grados Celsius. El termostato es un sistema de control.

1. El termostato tiene un sensor que mide la temperatura actual de la habitación. 2. Compara esa temperatura con la que tú quieres (22 grados). 3. Si la temperatura es más baja, el termostato le dice al sistema de calefacción que se encienda. 4. Cuando la temperatura llega a 22 grados, el termostato le dice al calentador que se apague.

Este proceso se repite continuamente, ajustando la calefacción para compensar si abres una ventana o si hace más frío fuera.

La ingeniería de control se relaciona mucho con la ingeniería eléctrica y la electrónica. También se usa en la industria para controlar variables como la temperatura, la presión o el flujo en las fábricas. Es un campo muy amplio que incluso se aplica en áreas como la biología o las finanzas.

Tipos de Sistemas de Control

La ingeniería de control se enfoca en crear modelos matemáticos de diferentes sistemas y diseñar "controladores" para que estos sistemas hagan lo que deseamos.

Los sistemas de control modernos usan mucho los circuitos eléctricos, los procesadores digitales y los microcontroladores. Se aplican en muchos lugares, desde los sistemas de vuelo de los aviones hasta la industria automotriz.

Control de Lazo Abierto

Imagina una lavadora antigua. Tú la enciendes y ella sigue un ciclo predeterminado (lavar, enjuagar, centrifugar) sin importar si la ropa está limpia o no. Esto es un control de lazo abierto.

Sus desventajas son:

• No sabe si el resultado es el deseado.
• No puede corregir errores o problemas inesperados.
• No se adapta a los cambios.

Control de Lazo Cerrado (Realimentación)

Este es el tipo de control más usado y avanzado. Aquí, el sistema mide lo que está haciendo (la salida) y usa esa información para ajustar lo que debe hacer (la entrada).

Un ejemplo es el control de velocidad de un coche (control de crucero). 1. El coche mide su velocidad actual con un sensor. 2. Compara esa velocidad con la velocidad que tú quieres. 3. Si el coche va más lento, el sistema le da más combustible al motor para acelerar. 4. Si va más rápido, reduce el combustible.

Así, el coche mantiene la velocidad deseada automáticamente.

Las ventajas del control de lazo cerrado son:

• Puede controlar sistemas que son inestables por sí mismos.
• Puede corregir problemas y adaptarse a los cambios.
• Funciona bien incluso si el modelo del sistema no es perfecto.

La principal desventaja es que usar sensores y sistemas de medición puede hacer que el sistema sea más costoso.

Galería de imágenes

• 

  El control de columnas de fraccionamiento es una de las aplicaciones más desafiantes.

• 

  Robots industriales KUKA usados en la producción de alimentos para panadería.

• 

  Sistemas de control en un avión.

Véase también

En inglés: Control engineering Facts for Kids