Hay tecnología que utilizamos en nuestra vida cotidiana sin darnos cuenta de su implicación a nivel diseño e implementación
Jorge Aurelio Brizuela Mendoza
El avance de la ciencia y la tecnología se manifiesta a diario en nuestra vida cotidiana. Lo utilizamos día a día de manera automática sin darnos cuenta de su implicación a nivel diseño e implementación. Entre las distintas áreas del conocimiento con avances diarios encontramos como uso común las relacionadas con la ingeniería, percibidas a través de desarrollos tecnológicos. En este escrito abordaré reflexiones en torno al uso y aplicación de la disciplina del control automático en nuestra vida cotidiana.
El control automático, como rama de la ingeniería electrónica, consiste en un conjunto de implementaciones que utilizamos todos los días sin notarlo, encontrando su aplicación en algo tan simple como las puertas automáticas de los supermercados, los controladores automáticos de velocidad y temperatura en los automóviles convencionales y, aun nivel más alto de complejidad, en aplicaciones industriales y aeroespaciales, entre otras.
El control automático basa su funcionamiento en algoritmos matemáticos que, en conjunto con la electrónica y la mecánica, permiten manipular selectivamente y a voluntad, variables involucradas en un sistema dinámico. Un sistema dinámico se considera todo aquel fenómeno físico que puede ser representado, entre muchas formas, en ecuaciones diferenciales. Las ecuaciones diferenciales aproximan el comportamiento de las variables involucradas en dicho sistema, permitiendo, a partir de su medición, diseñar un algoritmo de control para mantenerlas o llevarlas a valores deseados.
A manera de ejemplo, consideremos una versión simplificada del control de temperatura del interior de la cabina de un vehículo. Al momento en el que nosotros ingresamos al coche, después de que éste se mantuvo detenido bajo el sol durante un tiempo, inmediatamente pensamos en encender el aire acondicionado. En vehículos actuales encontramos un botón relacionado con el aire acondicionado con nombre general “Auto” el cual, al momento en el que lo presionamos después de haber definido mediante una perilla un valor deseado de temperatura (pensemos 24° centígrados), permite percibir un flujo de aire frío con magnitud alta. Aquí la clave: el flujo del aire decrece con respecto al tiempo sin que nos demos cuenta. ¿Por qué sucede esto? ¿Cómo es que se da esto?
Es aquí donde entra la disciplina de control automático. El sistema de control automático se encarga de medir constantemente la temperatura actual del interior de la cabina del vehículo, con el objetivo de compararla con el valor deseado que definimos al inicio del proceso. Tan pronto ingresamos al vehículo percibimos la temperatura alta e intuitivamente pensamos que la diferencia entre el valor deseado y el valor actual de la temperatura es muy grande, razón por la cual percibimos flujo de aire con magnitud alta. Conforme el tiempo transcurre, la diferencia entre la temperatura actual y el valor deseado decrece gracias al flujo de aire inyectado al interior de la cabina, cuya magnitud depende del algoritmo de control automático. Este algoritmo de control, denominado ley de control, no es más que una ecuación matemática función del error, entendiendo el error como la diferencia entre el valor deseado y el valor actual de la variable manipulada: la temperatura del interior de la cabina del vehículo. Con esto, el objetivo de control se convierte en asegurar la diferencia entre el valor deseado para la variable y el valor real igual a cero: si el error es cero, entonces la variable real tiene el mismo valor que la deseada. Con esto tendremos, finalmente y al paso del tiempo, 24° centígrados en el interior de nuestro vehículo.
El control automático forma parte de nuestra vida diaria, sin notarlo, percibirlo, o reflexionarlo. Quienes realizan actividades de investigación en esta rama de la electrónica son los que se encargan de diseñar estos algoritmos de control que permiten hacer eficiente este tipo de procesos.
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