El documento describe los componentes y definiciones de un diagrama de bloques, incluyendo bloques que representan procesos, reguladores, sensores y otras partes de un sistema. Explica que los diagramas de bloques pueden representar sistemas de lazo abierto o cerrado, y que los sistemas complejos pueden dividirse en subsistemas más pequeños conectados en serie, paralelo o con retroalimentación. También resume algunas reglas básicas para simplificar diagramas de bloques, como mover puntos de bifurcación o comparadores.

1. DIAGRAMAS DE BLOQUES Prof. Paolo Castillo Rubio

2. COMPONENTES Y DEFINICIONES DE UN DIAGRAMA DE BLOQUES Para la ingeniería de control, la forma descriptiva de ver un sistema es con base en diagramas de bloques, donde las variables controlables y no controlables, se representan con flechas ; en tanto que los bloques o cajas representan el proceso, el mecanismo de regulación, de medición y demás dispositivos del sistema.

3. COMPONENTES Y DEFINICIONES DE UN DIAGRAMA DE BLOQUES En el diagrama de bloques se puede apreciar directamente si el sistema es de lazo abierto (sin regulador automático) o de lazo cerrado (con regulador automático), así también, se puede saber el tipo de proceso, de regulador en cada caso dado, la señal de regulación y los otros componentes del sistema.

4. Componentes de un lazo de control Un lazo de control tiene como componentes básicos los ilustrados en la figura:

5. Componentes de un lazo de control Comparador . En este tipo de componentes las señales deseadas son “comparadas” dando como resultado la diferencia o la adición de señales. También es conocido como punto de suma o diferencia.

6. Componentes de un lazo de control Bloque . En los bloques se representan las partes del sistema sin entrar en detalles. Además, de estos componentes, se tienen las señales que indican el tipo de variable de que se trata y dentro de los bloques se informa el tipo de componente del sistema que se tiene.

7. SEÑALES Valor de referencia Error También conocida como valor de ajuste o valor guía , entrega al sistema de control el valor deseado de la variable regulada. También conocida como variación en la regulación , entrega al regulador la diferencia entre el valor real y el valor deseado de la variable controlada.

8. Señal de regulación Entrada Perturbación Salida Es la señal que manda el regulador sobre el dispositivo que ejecuta la acción de control. Señal que efectúa el cambio en el proceso. Son señales no controladas, que provocan cambios en la señal de salida. También conocida como señal regulada o valor real , indica el valor actual que tiene la señal que se está controlando.

9. BLOQUES Regulador Unidad de regulación Dispositivo mecánico, electrónico o computacional que después de recibir la señal de comparación aumenta o disminuye la señal de regulación. Dispositivo que ejecuta la acción de regulación. Se le llama actuador .

10. Proceso Unidad de medición También conocido como objeto a regular, recibe modificaciones adecuadas entre las señales de entrada y salida. Sensa la variable a medir y adecúa la señal de salida. Se trata de los sensores, los transductores, el acondicionamiento de señales y la presentación de datos.

11. Ejemplo . Si en un tanque de agua, es deseado un cierto nivel de agua, la unidad de regulación sería una válvula, el dispositivo de medición sería un flotador y la señal de entrada sería el flujo de agua. El diagrama de bloques quedaría como:

12. MODELOS MATEMÁTICOS En la realidad un proceso de identificación de sistemas es tan complicado que trae consigo muchos problemas. Normalmente, el proceso se divide en pequeños procesos, los cuales se pueden manejar de manera matemática y luego se unen, dando como resultado el modelo del proceso completo. En este caso el diagrama de bloques es una excelente ayuda, ya que las conexiones en serie, paralelo y de retroalimentación son manejables y con ello se puede obtener el modelo resultante de un proceso complicado.

13. DIAGRAMAS DE BLOQUES Como ya se dijo, un sistema de control de lazo abierto o de lazo cerrado se puede representar de manera gráfica con la ayuda de los diagramas de bloques . Asimismo, un sistema complejo puede ser representado como la unión gráfica de pequeños subsistemas en un diagrama de bloques. Al tener conexiones, por ejemplo, en serie, paralelo y de retroalimentación, éstas se pueden simplificar siguiendo pequeñas reglas algebraicas . Se debe tomar en cuenta que al usar estas reglas, los diagramas se vuelven más complejos, y en algunos casos, es mejor sustituirlos por variables para resumirlos.

14. REDUCCIÓN DE DIAGRAMAS DE BLOQUES Al realizar un análisis de las reglas algebraicas, se puede observar que la reducción de diagramas de bloques es, por decirlo, sencilla. Existen bastantes reglas que van desde las más básicas a las más complejas. Un resumen de las más básicas son las siguientes:

15. 1. Conexión serie

16. 2. Conexión paralelo

17. 3. Retroalimentación (negativa y positiva)

18. 4. Mover el punto de bifurcación después de un bloque

19. 5. Mover el punto de bifurcación antes de un bloque

20. 6. Mover el comparador después de un bloque

21. 7. Mover el comparador antes de un bloque

22. 8. Cambiar el orden de comparadores