Sistemas de control

1. Reflexiones sobre la ingeniería UTN-FRBA/FRH Electrónica/Eléctrica
Ing. Amadeo M. Mariani Pág. Diciembre/2006
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Reflexiones de un Profesor de Control Automático de la UTN-
FRBA/FRH, con relación a la Ingeniería.
Resumen: En estas reflexiones trataré de analizar e instalar en los colegas
Profesores, y alumnos, aspectos relacionados con los conocimientos,
habilidades y competencias que deberían disponer y recibir los estudiantes de
ingeniería, fundamentalmente, de las carreras Electrónica y Eléctrica (no
obstante los conceptos se pueden aplicar a otras disciplina), para que puedan
afrontar con éxito la tarea de la ingeniería.
Independientemente de las ideas pedagógicas y cuestiones relacionadas con el
aprendizaje, en estas reflexiones centraré el análisis para tratar de encontrar una
respuesta (o una aproximación) a las comprobadas dificultades que tienen los
estudiantes para interpretar la realidad física, eléctrica y electrónica, integrar
conocimientos y habilidades y poder explicar los fenómenos que suceden y como
modelarlos, a los efectos de poder encarar diseños que se deben realizar en
Ingeniería Electrónica, Eléctrica y otras áreas.
El común denominador a todas las ramas de la ingeniería lo constituye la metodología
que utilizan los ingenieros para resolver sus problemas. El denominado “método de
diseño” en ingeniería (que no es único) es un punto central a tener en cuenta en el
análisis. De esta manera se puede llegar a la conclusión que se requiere un cuerpo de
conocimientos que incluyen aspectos fundamentales de la ingeniería tanto a nivel de
conocimientos como de habilidades.
Es normal relacionar la ingeniería con el dominio de la matemática, una de las
habilidades esenciales para el correcto manejo cuantitativo de los problemas que debe
resolver un ingeniero. También se debe prestar atención a las mediciones, los errores
y las cifras significativas que deben utilizarse en los cálculos que realiza un ingeniero.
Es muy importante considerar la toma de decisiones racionales en situaciones en las
que solamente se posee información parcial sobre el problema que se debe resolver.
El éxito del método de diseño radica en la habilidad del ingeniero para crear
soluciones a un determinado problema y entre ellas seleccionar “la mejor”. Esta
habilidad tiene nombre propio: creatividad. De manera que se debería considerar su
desarrollo, técnicas para mejorarla y herramientas para aplicarla entre otras
cuestiones.
Un tema importante a tener en cuenta es, que los estudiantes puedan identificar y
definir correctamente los problemas que deberán resolver. Mediante el establecimiento
de relaciones “causa-efecto”, el estudiante debería poder determinar cuáles son las
principales causas que hay detrás de un problema y plantear la correcta estrategia de
solución. Para casos en que este enfoque no es suficiente, se debería aplicar el
método científico como una forma alternativa de resolver aquellas situaciones en que
lo importante no es el cómo sino el porqué.
Un aspecto importante a tener en cuenta es “lograr que los estudiantes de ingeniería
comiencen a pensar como ingenieros”.
En la figura 1 se muestra un diagrama que ubica la Ingeniería como una
intermediación entre la ciencia y la tecnología: es decir aplica los principios científicos
en el desarrollo de nuevos procesos, instrumentos, herramientas, etc., para mejorar la
sanidad y bienestar de la sociedad. En otras palabras es la que desarrolla la
tecnología.

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A los efectos de no perder los objetivos de estas reflexiones es interesante considerar
las siguientes definiciones
1. Ingeniero: persona que tiene título de cualquiera de las ramas de la ingeniería,
y que por razón de su especial conocimiento y uso de la matemática, física y
ciencias de la ingeniería, los principios, métodos del análisis, diseño en
ingeniería adquiridos por educación y experiencia, está calificado para ejercer
la ingeniería.
2. Ingeniería: conjunto de conocimientos por los que las propiedades de la
materia y de los recursos naturales de energía se hacen útiles al ser humano
mediante máquinas, estructuras, etc. Profesión en la que un conocimiento de la
matemática y de las ciencias naturales obtenida por la experiencia, el estudio y
la práctica se aplica con criterio para desarrollar medios, a fin de usar
económicamente, los materiales y las fuerzas de la naturaleza para el beneficio
de la humanidad.
Es la profesión en la que un conocimiento de matemática avanzada y de las
ciencias naturales obtenido por medio de la educación superior, experiencia y
práctica se dedica principalmente a la creación de nueva tecnología para el
beneficio de la humanidad. La educación en ingeniería se centra en los
aspectos conceptuales y teóricos de la ciencia y la ingeniería encaminada a
preparar graduados para la práctica de esta porción del espectro tecnológico
más cercano a las funciones de investigación, desarrollo y diseño conceptual.
En lo dicho precedentemente, “la experiencia” es un aspecto importante en las artes
prácticas, como podría catalogarse a la ingeniería. La experiencia proporciona esas
reglas de oro que formalmente se conoce como heurística (que carece el ingeniero
que no tiene experiencia en ingeniería), a través de las cuales el ingeniero se acerca a
la solución de los problemas por caminos que acortan espacios, que acercan a la
solución rápidamente, aunque nunca garantizan que por esos atajos siempre se llegue
a la solución buscada. Sin experiencia el novel ingeniero deberá discurrir por los
caminos trazados en los libros, y debe llegar, necesariamente al final feliz estipulado
en los procedimientos estándares. Después de practicar varios años la ingeniería, se
dará cuenta que algunos de esos pasos pueden obviarse, en ciertas circunstancias, y
los resultados se encuentran a la vista mucho más rápidamente.
El continuo cambio en las tecnologías, la sucesión de paradigmas requeridos para
explicar la aparición continua de fenómenos no explicados con las teorías en uso, la
puesta a punto de dispositivos basados en descubrimientos científicos recientes, hace
necesario que el ingeniero se prepare para este cambiante escenario científico. Si bien
hay conocimientos que cambian con alguna frecuencia, también es cierto que lo
relativamente inmutable está constituido por las bases científicas de nuestro mundo
tecnológico. Especialmente en las ciencias exactas como la matemática y la física hay
desarrollos que aún no han sido explotados tecnológicamente. Con esto se quiere
decir que pasarán varios años antes que los conocimientos de estas áreas sean útiles.
En realidad un gran porcentaje de estas disciplinas se podría considerar inmutable.
Pero la gran cantidad de conocimiento que abarcan las mismas es tan grande que
tratar de abarcarlo todo es casi imposible. Por eso es necesario decidir qué partes de
este conjunto serán seleccionadas como soporte científico para los ingenieros del
mañana: identificar las bases científicas de las tecnologías que están emergiendo o
que se encuentren a prueba en los laboratorios de investigación.
Las innumerables aplicaciones del rayo láser, el uso de nuevos materiales, como las
cerámicas, la fibra óptica, nuevas memorias de altísima densidad indispensable para
los robots del mañana, baterías eléctricas basadas en esquemas y elementos
diferentes a los actuales, etc., son ejemplos de retos científicos que deberá afrontar el
ingeniero del futuro y al que le debemos preparar para cuando llegue la ocasión. Por lo
tanto, es indispensable evaluar que partes de la física deben darse con mayor

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profundidad, o que metodologías utilizar para esos principios físicos entren a formar
parte del bagaje científico de los futuros ingenieros.
Un aspecto que debe tenerse presente es el relacionado con las “habilidades en la
ingeniería”.Las habilidades son perdurables los conocimientos no. Esta frase resume
lo que muchos expertos educadores opinan sobre la formación de los ingenieros, en
especial. Es relativamente sencillo definir los conocimientos que debe adquirir un
ingeniero para desempeñarse exitosamente. Pero no es lo mismo definir las
habilidades. Algunas de ellas son las siguientes:
• Creatividad. Capacidad de ser original, innovador, descubridor, inventor.” Si
alguien crea algo que es nuevo para él, se dice que es creativo. Si ese algo es
nuevo para muchos es, además, innovador. Y si es nuevo para todos es
inventor. Ojalá que todos los estudiantes sean creativos; sería estupendo que
resultaran unos cuantos innovadores, y magnífico si apareciera un inventor.
• Capacidad de pensamiento convergente. Permite la integración focalizada de
los datos y el establecimiento de prioridades en las elecciones. Mediante ésta,
el ingeniero selecciona de un gran conjunto de datos aquellos que están
relacionados con un determinado problema, y desecha los demás. Igualmente,
con el desarrollo de esta capacidad el ingeniero, en una determinada situación,
puede establecer prioridades a la hora de tomar una decisión.
• Capacidad de procesamiento divergente. Es la capacidad de descubrir más de
una respuesta correcta a una pregunta determinada. En principio, todos los
problemas de ingeniería admiten más de una solución. Muchas personas
quedan satisfechas cuando encuentran una de ellas y no son capaces de
hallar otras. Al desarrollar esta habilidad, el ingeniero puede fácilmente
proponer otras soluciones, además de la inicial.
• Capacidad analítica. Es la que más identifica a todo ingeniero. Es quizás una
de las habilidades que más utiliza en su vida profesional. Por esta habilidad
prefieren a los ingenieros sobre profesionales de otras disciplinas para realizar
tareas en las que aquellos están más entrenados, pero no poseen una
habilidad analítica similar. Descomponer un todo en sus partes, establecer las
relaciones entre ellas, extraer las variables principales del sistema, relacionar
síntomas con causas, etc., son actividades que desarrollan en grado extremo
esta habilidad analítica.
• Capacidad de trabajar en grupo. Habilidad muy importante en el mundo
moderno en el que los problemas son tan complejos que no es posible
imaginar equipos de una sola persona. Aunque no pareciera tan difícil trabajar
en equipo, culturalmente somos individualistas exagerados y nos cuesta mucho
trabajo poder formar equipos productivos. Por eso hay que hacer énfasis en
potenciar esta habilidad
• Interdisciplinariedad. Es la capacidad de trabajar en grupos con individuos de
diferentes disciplinas. Los problemas que se presentan hoy en ingeniería son
tan complejos que no es posible resolverlos con el enfoque de una sola
disciplina.
• Serendipia Es la capacidad de encontrar una cosa mientras se busca otra.
Desarrollar una capacidad indagatoria para aprovechar los hallazgos brindados

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por el azar, aunque no responda a lo que nosotros buscamos. Esta facultad se
encuentra altamente desarrollada entre los descubridores e inventores.
• Diseño conceptual. Es opuesto al diseño detallado. Se busca que el ingeniero
se dedique más a las especificaciones de un producto que a los detalles
mínimos del mismo. El ingeniero debe definir a grandes rasgos lo que se
desea, para que otros transformen sus ideas en realidades.
• Capacidad de comunicación. Indispensable en el mundo moderno en el que la
información está confirmándose como el activo más importante de las
empresas y en el que poder comunicarse con los demás de una forma eficiente
es un requisito para poder trabajar en grupos interdisciplinarios. Esta
comunicación debe poder realizarse de varias formas: escrita, habilidosos en la
generación de informe técnico; oral, aprendiendo retórica. Saber convencer a
los demás mediante la palabra es muy importante; la defensa de un proyecto
hecha por una persona convencida y con capacidad de convencimiento, es
mucho más sencilla que llevada a cabo por una persona sin dotes de
comunicador; gráfica, ágil en el uso de ayudas audiovisuales, computadora,
multimedia, etc. Se ha dicho múltiples veces que una imagen vale por mil
palabras.
• Dominio de un idioma técnico. Valga decir el inglés. Por lo menos debe
exigírseles a los ingenieros que comprendan literatura técnica; seria deseable
que además comprendan el inglés hablado para poder asistir a tele
conferencias, congresos, cursos, etc.
La lista de habilidades que debería poseer un ingeniero podría ampliarse, pero la
idea es transmitir la importancia de las habilidades.
Sobre la base de lo mencionado anteriormente, podría decirse que se requiere un
ingeniero con las siguientes características:
Con un alto contenido científico, capaz de comprender los principios de las
tecnologías del futuro.
Con un desarrollo de habilidades y destrezas mucho mayor que el actual.
Con unos conocimientos básicos de las ciencias de la ingeniería.
Capaz de encontrar la información requerida para la solución de un
problema planteado.
Con excelentes habilidades de comunicación, incluyendo un idioma técnico
universal.
Capaz de trabajar en grupos multidisciplinarios.
Con una permanente disposición descubridora, creativa e innovadora.
Con una formación cultural y humanística que le permita trascender los
límites de la tecnología y comprender los aspectos sociales de los
problemas de la ingeniería.
Con una sobresaliente habilidad para resolver problemas y no crearlos.
El Plan de estudios.
Cada programa de estudios está definido por su currículo, que es la fusión de los
contenidos de las asignaturas, la metodología empleada y otras actividades
complementarias que buscan la formación de los estudiantes de modo tal que al salir
graduados tengan el perfil definido por la institución. Por eso los programas de
ingeniería, como los de otras profesiones, se distinguen entre sí no solamente por lo
que se estudia, sino por como se estudia. Las instituciones marcan con su sello
distintivo a los profesionales que forman.

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Por lo general las asignaturas de un plan de estudios se pueden agrupar en las
siguientes categorías:
Asignaturas de ciencias básicas: matemática, física, química, biología, etc.
Asignaturas de ciencias de la ingeniería: termodinámica, resistencia de
materiales, circuitos eléctricos, procesos, ingeniería económica, ingeniería de
software.
Asignaturas socio-humanísticas: economía, humanidades, idiomas,
epistemología, historia de la ciencia.
Asignaturas Profesionales: gerencia de proyectos, finanzas, diseño de
sistemas de comunicación, diseño de sistemas de control, tecnología de la
información.
Cada uno de estos grupos de asignaturas está representado porcentualmente en el
plan de estudios; por ejemplo, (para un plan balanceado) el grupo básico tiene el 18%,
el segundo el 30%; 25% para humanidades y 27% para el grupo profesional.
Si se desea un programa con un alto contenido científico, se reforzará el porcentaje de
asignaturas del área científica; disminuyendo la parte del área profesional. Pero, si el
deseo del programa es formar un ingeniero que sea altamente productivo desde el
primer día como profesional, se aumentará el porcentaje de signaturas en el área de
las profesionales, disminuyendo la contribución de los demás grupos.
El peligro con este profesional (muy exitoso el primer día de su ejercicio) es que le
tomará mucho esfuerzo y tiempo poner al día sus conocimientos, a medida que las
tecnologías vayan cambiando. La falta adecuada de soporte científico complicará su
aprendizaje de las nuevas tecnologías, basadas en su mayor parte en conocimientos
científicos que no estaban presentes en el programa que estudió.
Algunos Comentarios sobre el plan 95 y sus modificaciones para la carrera de
Electrónica en la UTN.
I. En la curricula se aprecia una sensible falta de preparación para resolver
problemas de ingeniería. Dentro de las debilidades se puede mencionar :
*Escasa preparación en dinámica de sistemas y modelado.
*Escasa preparación en cálculo.
*Escasa preparación en física (luz, calor, sonido, termodinámica, etc.).
*Falta de decisión y resolución para utilizar un software de cálculo, simulación y
diseño durante toda la carrera, y utilizable para la mayoría de las asignaturas.
Una posibilidad viable es el MATLAB y sus TOOLBOXES (aprox. 150).
II. En la curricula se aprecia que muchos conocimientos y conceptos matemáticos
se introducen a través de aplicaciones (Ej. Transformadas, variable compleja,
ecuaciones diferenciales, discretización de algoritmos y otros) lo cuál crea en
los estudiantes la sensación de que son aplicaciones prácticas (Ej. muchos
estudiantes vinculan la transformada de Laplace, solo con el circuito RC) y no
conocimientos y conceptos matemáticos generales y que además se pueden
aplicar en la ingeniería y la física.
III. Escasa formación y preparación para desarrollar e incrementar la creatividad y
las habilidades de los estudiantes.

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IV. Mínima formación en Comunicaciones: diseño y construcción de sistemas de
comunicación, circuitos de fibra óptica, telefonía celular, radares, satélites de
comunicaciones, antenas, radio y televisión.
V. Mínima formación en Automática: diseño y construcción de sistemas para el
control de aparatos y procesos: sistemas autoguiados, control de refinerías,
plantas de papel, plantas industriales y edificios.
VI. Mínima formación en Instrumentación: medición de variables que intervienen
en los procesos industriales (temperatura, viscosidad, pH, humedad, caudal,
presión conductividad, salinidad, velocidad, aceleración, fuerza, torque,
relación aire –combustible, variables eléctricas en 50 Hz y 400Hz, etc.) así
como su almacenamiento, procesamiento y transmisión.
VII. Mínimo conocimiento y formación en máquinas y equipos, como ser conceptos
de turbinas, motor de combustión interna, generadores eléctricos, calderas,
bombas, máquinas enfriadoras, ciclos frigoríficos, etc.
VIII. Débil preparación para discernir entre conocimiento e información y que
diferencias existen entre ambos.
IX. Escasa preparación en análisis y diseño de microsistemas dinámicos.
Se podría aumentar la lista con otras carencias y debilidades, pero la idea es mostrar
algunas que sirvan de ejemplo a lo que está proponiéndose. En cualquiera de estos
casos no hay soluciones definidas; es más, se ve claramente que falta un elemento
clave para el logro del éxito: la mayor parte del personal docente no está capacitado
para llevar adelante los planes descriptos. Es necesario el concurso de especialistas
en diversas áreas (y no “iluminados”) para determinar cuál es el mejor mecanismo
para incorporar a los currículos de ingeniería unos objetivos distintos a los
tradicionales. Sin embargo, y a pesar de esta dificultad conceptual, la solución no está
en quedarse esperando a alguien que aparezca con la solución buscada ;cada uno de
nosotros , con su experiencia y sentido común, debe empezar a trabajar en esta
dirección, con mecanismos, procedimientos, técnicas que prometan resultados
esperanzadores en este cambio de estrategia.
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