Trabajo de investigación sobre el tema Evolución del control a lo largo de la historia

1. UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO MONAGAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS
CURSOS ESPECIALES DE GRADO
ESTRATEGIAS PARA LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
EVOLUCIÓN DEL CONTROL EN LA INDUSTRIA A LO LARGO DE LA
HISTORIA
PROFESORA: PARTICIPANTES:
JUDITH DEVIA EQUIPO HMI
GONZÁLEZ Q. JUAN M.
C.I. 18325757
MARTÍNEZ CARLOS
C.I. 19232194
SEPTIEMBRE DE 2014

2. INDICE
INTRODUCCIÓN ------------------------------------------------------------------------------------------ 1
MARCO TEÓRICO---------------------------------------------------------------------------------------- 2
DISCUSIÓN ------------------------------------------------------------------------------------------------- 6
CONCLUSIÓNES ----------------------------------------------------------------------------------------- 8
BIBLIOGRAFÍA--------------------------------------------------------------------------------------------- 9

3. 1
INTRODUCCIÓN
A lo largo de la historia el hombre ha intentado comprender cada uno de los
fenómenos que lo rodean y ha buscado la forma de controlar y sacar beneficios de
estos eventos. Para ello se ha visto en la necesidad de hacer uso de cualquier
herramienta disponible existente, o de ingeniárselas para crear algo novedoso que
le permita aprovechar los recursos que le brinda su entorno y mejorar su calidad de
vida.
La búsqueda de ese control le ha dado la motivación al hombre para realizar
descubrimientos y diseñar sistemas, a veces muy simples y otras veces con un
grado de complejidad considerable, que le han permitido incluso sobrevivir en
diversas épocas de la historia de la humanidad.
En la actualidad ésta situación no ha cambiado y los seres humanos todavía
tienen la necesidad de desarrollar mecanismos de control para la ejecución de sus
actividades cotidianas. Mecanismos de control que han tenido una evolución y unos
avances extraordinarios y que han ido de la mano con la aparición de nuevos
problemas y fenómenos que afectan la vida de las personas.
El control y los mecanismos que ayudan a mantenerlo se encuentran en
prácticamente cada una de las actividades que realizamos en nuestro día a día. Por
esto es importante conocer el significado y la importancia que tienen estos, los
ámbitos en los que son utilizados, los tipos que existen, así como una reseña de la
evolución que los sistemas de control han tenido desde su aparición.

4. 2
MARCO TEÓRICO
Control:
Balcells y Romeral plantean que “Podríamos definir el control como la
manipulación indirecta de las magnitudes de un sistema denominado planta a través
de otro sistema llamado sistema de control.” (p. 4)
Todo sistema que se encuentre operando requiere que su funcionamiento sea
regulado para de esta manera cumplir con los objetivos que el mismo se
propone. La regulación consiste en medir el desempeño del sistema para efectuar
las correcciones necesarias que permitan el logro de las metas y objetivos
propuestos. El conjunto de acciones, procedimientos, normas o técnicas que
aseguran la regulación de un sistema es lo que se denomina Control.
Sistema de Control:
Los autores Ñeco, Reinoso, García y Aracil dicen de los sistemas de control
que “podríamos considerar en un sentido lo más amplio posible un sistema de
control como aquel sistema que ante unos objetivos determinados responde con
una serie de actuaciones” (p. 4)
Un sistema de control está definido como un conjunto de componentes que
pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un
funcionamiento predeterminado. Un sistema de control controla la salida del sistema
a un valor o secuencia de valores determinados
Clasificación de los Sistemas de Control
 Sistema de control de lazo abierto: de acuerdo con Ñeco, Reinoso,
García y Aracil un sistema de control de lazo abierto “es aquel en el
que la señal de salida no influye sobre la acción de control. De esta
forma el controlador o regulador no tiene en cuenta el valor de la
señal de salida, ni se compara ésta con la señal de referencia para
decidir la actuación en todo instante sobre el sistema”. (p. 6)

5. 3
 Sistema de control de lazo cerrado: con respecto a estos los autores
plantean “en los sistemas de control en bucle cerrado existe una
realimentación de la señal de salida o variable a controlar. En este
tipo de sistemas se compara la variable a controlar con la señal de
referencia de forma que en función de esta diferencia entre una y
otra, el controlador modifica la acción de control” (p. 6).
Elementos de un Sistema de Control
 Proceso a controlar: Es como su nombre lo indica el proceso que
se quiere controlar o regular.
 Variable controlada: Es aquella que se mantiene en una condición
específica deseada, es la que se quiere controlar.
 Variable manipulada: Es la señal sobre la cual se actúa o se
modifica con el fin de mantener la variable controlada en su valor.
Esta cambia continuamente para hacer que la variable controlada
vuelva al valor deseado.
 Señal de referencia (set point): Es el valor en el cual se quiere
mantener la variable controlada.
 Error o señal actuadora: Es la diferencia entre la señal de
referencia y la variable controlada.
 Perturbación: es una agente indeseable que tiende a afectar
adversamente el valor de la variable controlada.
 Elemento de medición: Es el encargado de determinar el valor de
la variable controlada.
 Controlador: Es el encargado de determinar el error y determinar
qué tipo de acción tomar.
 Elemento final de control: Es el encargado de realizar la acción
de control modificando la variable manipulada.
 Entrada: Es el estímulo que se aplica a un sistema desde una
fuente de energía externa, generalmente con el fin de producir, de
parte del sistema, una respuesta específica.
 Salida: Es la respuesta obtenida de parte del sistema.

6. 4
Evolución del control a través de la historia
El considerado primer sistema de control en la historia de la humanidad es el
llamado Reloj de Ktesibios, el cual fue construido en la antigua Grecia alrededor
del 250 A.C., y que consistía en un mecanismo cuyo objetivo era que el nivel de un
depósito de agua subiera con una velocidad constante, para lo cual se utiliza un
flotador que regulaba la entrada de agua a un depósito auxiliar de manera que el
nivel de este se mantenía constante y por lo tanto su caudal de salida al depósito
principal también.
Reloj de Agua de Ktesibios
En el siglo I antes de Cristo, Herón de Alejandría escribe una Enciclopedia
Técnica entre cuyos libros se encuentra "Pneumática" y "Autómata". En el primero
describe varios sistemas realimentados y en el segundo presenta complicados
aparatos que ejecutan un programa fijo. Uno de los primeros sistemas
realimentados de la historia son los dispensadores de vino cuyo funcionamiento se
describe en los libros de Herón.
En la Edad Media se desarrollan importantes mejoras técnicas, pero en el
campo de los ingenios dotados con realimentación existen pocos desarrollos,
solamente cabría resaltar la realización de un sistema de control de un molino de
harina realizado por H.U. Lansperg hacia el 1200, de forma que la cantidad de grano
suministrada al molino dependía de la fuerza del viento y la dureza del propio grano,
permitiendo que el sistema funcionará en condiciones óptimas, no se pretendía
moler a velocidad constante.
La llegada de la Revolución Industrial en Europa ocasionó la invención de
molinos de viento, calderas y hornos avanzados, así como de la máquina de vapor.
Estos dispositivos no podían regularse a mano de manera adecuada, por lo que
surgió la necesidad de introducir en ellos un control automático. Se inventaron,
igualmente, una gran variedad de reguladores flotantes, reguladores de
temperatura, reguladores de presión y dispositivos para el control de la velocidad.

7. 5
En 1769, James Watt inventó una máquina de vapor controlada
automáticamente y adecuada para funcionar en entornos industriales, marcando
esta fecha el comienzo de la Revolución Industrial. Sin embargo, como ya se
mencionó anteriormente, las verdaderas raíces de esta revolución se hicieron notar
mucho antes, sobre el año 1600, con el desarrollo de los molinos de viento y los
hornos.
Máquina de Vapor con regulador de Watt
El nacimiento de la Teoría de Control. Hasta la fecha de la Revolución
Industrial, el diseño de sistemas de control realimentados se realizaba mediante lo
que se denominó el método de “prueba y error”. La intuición era una de las
herramientas más importantes con las que se contaba. Sin embargo, a mediados
del año 1800 comenzaron a emplearse las matemáticas para el análisis de la
estabilidad de estos sistemas, llegando a convertirse, posteriormente, en el lenguaje
de la teoría de control automático.
Durante las guerras mundiales el desarrollo de los sistemas de control
realimentados se transformó en una forma de supervivencia. Se exigió el desarrollo
de una serie de nuevos componentes de control y de una teoría de control
completamente nueva, necesaria por los complejos sistemas propuestos. Algunos
de los desarrollos más importantes durante el período de las guerras fueron los
sistemas de control de barcos y aviones, el desarrollo de armas y sistemas de
control de puntería para cañones, entre muchos otros avances.
Desde 1955 a la fecha, la ingeniería de control ha experimentado un
desarrollo sin precedentes. Los computadores analógicos y digitales han alcanzado
grandes niveles de perfeccionamiento y su disponibilidad es prácticamente
universal. La mayoría de las universidades del mundo han desarrollado excelentes
programas de ingeniería de control y ésta es una de las más populares áreas de
investigación. Se han generado nuevas formas de control y se tiende a la
optimización de los sistemas.

8. 6
DISCUSIÓN
La definición de control puede resultar ambigua dependiendo de la rama de
la ciencia en la que se le haga referencia, aunque de manera general podemos decir
que se refiere al conjunto de acciones y métodos que utiliza un sistema para regular
su funcionamiento, buscando disminuir los riesgos de errores, aplicando las
acciones correctivas correspondientes, en pos de la consecución de uno o varios
objetivos determinados.
Partiendo de esto, se puede decir que un sistema de control es un conjunto
de mecanismos que interactúan entre sí y que pueden monitorear las actividades
de otro sistema, o de ellos mismos, para aplicar las medidas de control que sean
necesarias, mediante la consideración de diversos elementos, tales como las
variables de salida y entrada, los niveles óptimos de medición, los agentes
perturbadores, entre otros.
Los sistemas de control han sido diseñados y desarrollados desde épocas
muy lejanas con la finalidad de facilitar procesos cotidianos y recolectar información
y datos de interés para las actividades diarias de los seres humanos. Siempre han
existido fenómenos que han tenido incidencia en la vida de las personas, y éstas se
han visto en la necesidad de utilizar su ingenio para diseñar mecanismos que le
permitan controlar y aprovechar dichos acontecimientos.
Hemos visto la manera en que los sistemas de control han ido evolucionando
desde mecanismos muy rudimentarios, que en su época fueron avances
extraordinarios y que sentaron las bases de muchos artefactos que aún en la
actualidad son utilizados, hasta los aparatos de última generación de los que
hacemos uso todos los días y sin los cuales quizás no podríamos realizar nuestras
actividades cotidianas.
El desarrollo de los sistemas de control a lo largo de la historia ha surgido de
inquietudes tan básicas como querer llevar un registro del paso del tiempo o de la
producción de alimentos, hasta necesidades un poco más complejas como la
disminución de los costes y tiempos de producción en determinada industria. Es por
ello que se puede inferir que la época histórica tiene gran repercusión en la
naturaleza de los mecanismos de control que son desarrollados.
A medida que fueron avanzando las épocas los sistemas de control se fueron
volviendo cada vez más complejos, aunado a la aparición de nuevas necesidades
y nuevos campos en los que se necesitaba la implementación de mecanismos de

9. 7
control de procesos, por lo que se necesitaba de fórmulas que permitieran diseños
más precisos y que pudieran prever un funcionamiento adecuado, de acuerdo a los
parámetros de control requeridos. Esto llevó al surgimiento de fórmulas
matemáticas que fueron implementadas en el diseño de los nuevos sistemas y que
dieron origen a la teoría de control, lo cual permitió desarrollar mecanismos en base
a planteamientos teóricos y matemáticos más sólidos que no dependían de la
intuición científica ni del método del “ensayo y error” que para la época ya no era
tan rentable utilizarlo.
El avance de las tecnologías en la época moderna y el surgimiento de nuevos
mecanismos tales como microprocesadores, PLC´s, circuitos integrados, entre
otros, ha permitido que los sistemas de control lleguen a niveles de desarrollo e
implementación impensados en otros tiempos. Temas como la carrera espacial y el
lanzamiento de grandes estructuras como satélites artificiales, han ido de la mano
con el avance en los sistemas de control. La robótica, la globalización de la
información, los medios de transporte son otras de las áreas en las que el control
ha tenido un aporte indispensable.
La tecnología ha permitido la implementación de los sistemas de control en
prácticamente todos los ámbitos de la vida humana. Podemos decir que hoy en día
no existen ramas en las que no se implemente un mecanismo de control o
regulación. Los sistemas de control han sido utilizados en áreas como la economía,
la seguridad, la salud, entre otras, lo que ha permitido mejorar la calidad de vida de
las personas de una manera que era impensado en otras épocas.
Viendo el recorrido y la evolución que ha tenido el control desde los primeros
sistemas rudimentarios implementados por el hombre en la antigua Grecia, hasta
los complejos artefactos utilizados por cada uno de nosotros en nuestros días, sólo
nos queda preguntarnos cuál será el límite del desarrollo de estos sistemas y qué
nuevo rumbo tomarán sus actualizaciones, un límite que va de la mano del ingenio
de los seres humanos para buscar cada vez nuevas formas de mejorar lo existente
y de crear nuevas tecnologías.

10. 8
CONCLUSIÓNES
Todos los sistemas diseñados por el hombre deben tener mecanismos de
control que le permitan monitorear su funcionamiento, así como aplicar las medidas
correctivas necesarias en caso de presentar errores de funcionamiento.
Los sistemas de control buscan mantener una variable llamada controlada
cercana a un nivel óptimo de medición llamado set-point.
Los sistemas de control han evolucionado desde sistemas mecánicos
rudimentarios, hasta los complejos sistemas digitales utilizados hoy en día en
muchas ramas de la ciencia.
La naturaleza de los sistemas de control se ha visto influenciado en gran
medida por la época en la que han sido desarrollados, por ejemplo durante las
guerras mundiales los sistemas desarrollados estuvieron dirigidos en su mayoría al
campo militar.

11. 9
BIBLIOGRAFÍA
 Ñeco, R.; Reinoso, O.; García, N; Aracil, R. (2002) Apuntes de
Sistemas de Control. Editorial ECU
 Balcells, J; Romera, J. (2005) Autómatas Programables. Serie Mundo
Electrónico
 http://fccea.unicauca.edu.co/old/tgarf/tgarfse80.html(consulta en línea
el 26 de septiembre de 2014)
 Cosco Jorge (2008). Definiciones básicas de Control
http://es.scribd.com/doc/2634841/DEFINICIONES-BASICAS-DE-
CONTROL (consulta en línea el 26 de septiembre de 2014)
 Sistemas de Control http://es.slideshare.net/andresnoble/sistema-de-
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 http://automata.cps.unizar.es/Historia/Webs/primeros_ejemplos_histo
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 Torres, Maikel. Breve Historia de la Teoría de Control
http://renia.cujae.edu.cu/index.php/revistacientifica/article/viewFile/10
7/pdf_35 (consulta en línea el 26 de septiembre de 2014)