Sistemas de control en lazo cerrado

Son aquellos en los que la señal de salida tiene efecto directo sobre la acción de control, esto es, los sistemas de control de lazo cerrado son sistemas de control retroalimentados.

A diferencia del control de lazo abierto, en el de lazo cerrado sí se mide la salida del proceso para verificar si está dentro del valor deseado al compararlo con éste. Un ejemplo lo constituye el control del sistema térmico.

Aquí actúa un ser humano como controlador, su intención es mantener la temperatura del agua caliente a un valor determinado. El termómetro instalado a la salida de agua caliente mide la temperatura (esta temperatura es la salida del sistema). Si el operador observa el termómetro y descubre que la temperatura es superior a la deseada, reduce la entrada de vapor. Es posible que la acción correctiva no sea la requerida y ahora la temperatura quede abajo del valor deseado por lo que tendrá que hacer la operación contraria, y así sucesivamente, con correcciones cada vez más pequeñas, hasta obtener el valor deseado de temperatura.

La acción de control descrita está basada en la operación de lazo cerrado, sólo que manual, ya que el operador es el que realiza las acciones: a) de retroalimentación de la salida (temperatura del agua), por medio de la vista, b) de comparación con la referencia (temperatura deseada), por medio del cerebro, y c) de corrección de la posición de la válvula de admisión de vapor, por la acción de sus manos.

Si regresamos a los ejemplos de sistemas de control de lazo abierto, podemos ver que se pueden convertir a sistemas de control de lazo cerrado. En el caso de la lavadora, si se verifica visualmente, durante el lavado, el grado de limpieza que tiene la ropa, se puede aumentar el tiempo del mismo, si aún está sucia, o disminuirlo si ya está limpia. En el caso del semáforo para control de tráfico, si continuamente se mide la capacidad de automóviles en espera de cada señal del semáforo en un área congestionada y esa información se lleva a un agente de tránsito o a una computadora central que controle las señales, el sistema de lazo abierto se convierte en uno de lazo cerrado. En este último caso pudimos ver que el sistema se puede controlar manualmente (agente de tránsito) o automáticamente (computadora).

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Sistemas de control de lazo abierto

Son sistemas de control en los que la salida o resultado del proceso no tiene ningún efecto sobre la acción de control, es decir, en un sistema de control de lazo abierto la salida no se mide (no se retroalimenta) para comparar con lo que deseamos obtener y así verificar qué tanto nos estamos desviando de ello.

Un ejemplo práctico lo constituye la lavadora. El remojo, lavado y enjuague se cumplen sobre una base de tiempos: la máquina no mide la señal de salida que, en este caso, es la limpieza de la ropa, es decir, que si la ropa después de un tiempo de lavado ya se encuentra limpia, la máquina no parará, e igualmente, si terminando el tiempo de limpieza de la ropa, ésta continúa sucia, la máquina no continuará funcionando.

En general, aquellos sistemas que funcionan sobre una base de tiempo son de lazo abierto, aunque esto no quiere decir que todos los controles de lazo abierto son en base a tiempo, como puede ser un tostador de pan, cuyo control puede basarse en alcanzar cierta temperatura para calentar o expulsar el pan, pero la variable a controlar que sería la calidad de tostado, no interviene en el control.

Las ventajas de los sistemas de control de lazo abierto son:

• Montaje simple y facilidad de mantenimiento.
• Más económico que un sistema de lazo cerrado equivalente.
• No hay problemas de estabilidad.
• Es conveniente cuando es difícil económicamente medir la salida.

Las desventajas que tienen dichos sistemas son:

• Las perturbaciones y las modificaciones en la calibración introducen errores y la salida puede diferir de la deseada.
• Para mantener la calidad necesaria a la salida, puede ser necesario efectuar periódicamente una re-calibración.

Ejemplos de este tipo de sistemas en una central térmica lo son: el control de barrido de gases explosivos de un generador de vapor, el control de limpieza con vapor de un quemador de combustible, la limpieza exterior de tubos del generador de vapor por medio de sopladores de hollín, etc.