Sistema De Control
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Sistemas de control
Los sistemas de control seg n la Teor a Cibernética se aplican en esencia para los organismo s vivos, las máquinas y las organizaciones. Estos sistemas fueron relacionados por primera vez en 1948 por Norbert Wiener en su obra Cibern tica y Sociedad con aplicaci n en la teor a de los mecanismos de c ontrol. Un sistema de control est definido como un conjunto de componentes que pueden regul ar su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados. H oy en d a los procesos de control son s ntomas del proceso industrial que estamos viviendo. E stos sistemas se usan t picamente en sustituir un trabajador pasivo que controla una determina do sistema ( ya sea el ctrico, mec nico, etc. ) con una posibilidad nula o casi nula de error, y u n grado de eficiencia mucho m s grande que el de un trabajador. Los sistemas de control m s modernos en ingenier a automatizan procesos en base a muchos par metros y reciben el nom bre de Controladores de Automatización Programables (PAC).
Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos: 1. Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos. 2. Ser eficiente seg n un criterio preestablecido evitando comportamientos bruscos e irreales. Supervicion de procesos
Limitaciones de la visualizacion de los sistemas de adquisicion y control. Control vs Monitorizacion Control software. Cierre de lazo de control. Recoger, almacenar y visualizar informacion. Clasificaci n de los Sistemas de Control seg n su comportamiento
Definiciones Supervisi n: acto de observar el trabajo Y tareas de otro (individuo o m quina) que puede no c onocer el tema en profundidad. 1. Sistema de control de lazo abierto: Es aquel sistema en que solo act a el proceso sobre la se al de entrada y da como resultado una se al de salida independiente a la se al de entrada, p ero basada en la primera. Esto significa que no hay retroalimentaci n hacia el controlador para que ste pueda ajustar la acci n de control. Es decir, la se al de salida no se convierte en se al de entrada para el controlador. Ejemplo 1: el llenado de un tanque usando una manguera de jard n. Mientras que la llave siga abierta, el agua fluir . La altura del agua en el tanque no pue de hacer que la llave se cierre y por tanto no nos sirve para un proceso que necesite de un contr ol de contenido o concentraci n. Ejemplo 2: Al hacer una tostada, lo que hacemos es controlar e l tiempo de tostado de ella misma entrando una variable (en este caso el grado de tostado que q ueremos). En definitiva, el que nosotros introducimos como par metro es el tiempo. Estos sistemas se caracterizan por: •
Ser sencillos y de fcil concepto.
•
Nada asegura su estabilidad ante una perturbacin.
•
La salida no se compara con la entrada.
•
Ser afectado por las perturbaciones. stas pueden ser tangibles o intangibles.
•
La precisin depende de la previa calibracin del sistema.
2. Sistema de control de lazo cerrado: Son los sistemas en los que la acci n de control est en funci n de la se al de salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentaci n desde un resultado final para ajustar la acci n de control en consecuencia. El control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las siguientes circunstancias: - Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre. - Una producci n a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de ma nejar. - Vigilar un proceso es especialmente duro en algunos casos y requiere una atenci n que el ho mbre puede perder f cilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.
Sus caracter sticas son: •
Ser complejos, pero amplios en cantidad de parmetros.
•
La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema.
•
Su propiedad de retroalimentación.
•
Ser ms estable a perturbaciones y variaciones internas.
Un ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado ser a el termotanque de agua que utilizam os para ba arnos. Otro ejemplo ser a un regulador de nivel de gran sensibilidad de un dep sit o. El movimiento de la boya produce m s o menos obstrucci n en un chorro de aire o gas a baj a presi n. Esto se traduce en cambios de presi n que afectan a la membrana de la v lvula de paso, haciendo que se abra m s cuanto m s cerca se encuentre del nivel m ximo. Tipos de Sistemas de Control Los sistemas de control son agrupados en tres tipos b sicos: 1. Hechos por el hombre. Como los sistemas eléctricos o electrónicos que est n permanenteme nte capturando se ales de estado del sistema bajo su control y que al detectar una desviaci n de los par metros pre-establecidos del funcionamiento normal del sistema, act an mediante se nsores y actuadores, para llevar al sistema de vuelta a sus condiciones operacionales normales de funcionamiento. Un claro ejemplo de este ser un termostato, el cual capta consecutivament e se ales de temperatura. En el momento en que la temperatura desciende o aumenta y sale de l rango, este act a encendiendo un sistema de refrigeraci n o de calefacci n. 1.1 Por su causalidad pueden ser: causales y no causales. Un sistema es causal si exist e una relacin de causalidad entre las salidas y las entradas del sistema, ms explcita mente, entre la salida y los valores futuros de la entrada. 1.2 Segn el nmero de entradas y salidas del sistema, se denominan: 1.2.1 De una entrada y una salida o SISO (single input, single output). 1.2.2 De una entrada y mltiples salidas o SIMO (single input, multiple output). 1.2.3 De mltiples entradas y una salida o MISO (multiple input, single output). 1.2.4 De mltiples entradas y mltiples salidas o MIMO (multiple input, multiple output).
1.3 Segn la ecuacin que define el sistema, se denomina: 1.3.1 Lineal, si la ecuacin diferencial que lo define es lineal. 1.3.2 No lineal, si la ecuacin diferencial que lo define es no lineal. 1.4 Las seales o variables de los sistema dinmicos son funcin del tiempo. Y de acuer do con ello estos sistemas son: 1.4.1 De tiempo continuo, si el modelo del sistema es una ecuacin diferencial, y por tant o el tiempo se considera infinitamente divisible. Las variables de tiempo continuo se den ominan tambin analgicas. 1.4.2 De tiempo discreto, si el sistema est definido por una ecuacin por diferencias. El tiempo se considera dividido en perodos de valor constante. Los valores de las variable s son digitales (sistemas binario, hexadecimal, etc), y su valor solo se conoce en cada p erodo. 1.4.3 De eventos discretos, si el sistema evoluciona de acuerdo con variables cuyo valor se conoce al producirse un determinado evento. 1.5 Segn la relacin entre las variables de los sistemas, diremos que: 1.5.1 Dos sistemas estn acoplados, cuando las variables de uno de ellos estn relacion adas con las del otro sistema. 1.5.2 Dos sistemas estn desacoplados, si las variables de ambos sistemas no tienen ni nguna relacin. 1.6 En funcin de la evolucin de las variables de un sistema en el tiempo y el espacio, pueden ser: 1.6.1 Estacionarios, cuando sus variables son constantes en el tiempo y en el espacio. 1.6.2 No estacionarios, cuando sus variables no son constantes en el tiempo o en el esp acio. 1.7 Segn sea la respuesta del sistema (valor de la salida) respecto a la variacin de la entrada del sistema:
1.7.1 El sistema se considera estable cuando ante una variacin muy rpida de la entrad a se produce una respuesta acotada de la salida. 1.7.2 El sistema se considera inestable cuando ante una entrada igual a la anteriormente se produce una respuesta no acotada de la salida. 1.8 Si se comparan o no, la entrada y la salida de un sistema, para controlar esta ltima, el sistema se denomina: 1.8.1 Sistema en lazo abierto, cuando la salida para ser controlada, no se compara con e l valor de la seal de entrada o seal de referencia. 1.8.2 Sistema en lazo cerrado, cuando la salida para ser controlada, se compara con la s eal de referencia. La seal de salida que es llevada junto a la seal de entrada, para se r comparada, se denomina seal de feedback o de retroalimentacin. 1.9 Segn la posibilidad de predecir el comportamiento de un sistema, es decir su respu esta, se clasifican en: 1.9.1 Sistema determinista, cuando su comportamiento futuro es predecible dentro de un os lmites de tolerancia. 1.9.2 Sistema estocstico, si es imposible predecir el comportamiento futuro. Las variabl es del sistema se denominan aleatorias. 2. Naturales, incluyendo sistemas biol gicos. Por ejemplo, los movimientos corporales humanos como el acto de indicar un objeto que incluye como componentes del sistema de control biol gi co los ojos, el brazo, la mano, el dedo y el cerebro del hombre. En la entrada se procesa el movi miento y la salida es la direcci n hacia la cual se hace referencia. 3. Cuyos componentes est n unos hechos por el hombre y los otros son naturales. Se encuentr a el sistema de control de un hombre que conduce su veh culo.
ste sistema est
compuesto
por los ojos, las manos, el cerebro y el veh culo. La entrada se manifiesta en el rumbo que el co nductor debe seguir sobre la v a y la salida es la direcci n actual del autom vil. Otro ejemplo puede ser las decisiones que toma un pol tico antes de unas elecciones.
ste sistema est
co
mpuesto por ojos, cerebro, o dos, boca. La entrada se manifiesta en las promesas que anuncia el pol tico y la salida es el grado de aceptaci n de la propuesta por parte de la poblaci n.
4. Un sistema de control puede ser neum tico, el ctrico, mec nico o de cualquier tipo, su funci n es recibir entradas y coordinar una o varias respuestas seg n su lazo de control (para lo qu e est
programado).
5. Control Predictivo, son los sistemas de control que trabajan con un sistema predictivo, y no act ivo como el tradicional ( ejecutan la soluci n al problema antes de que empiece a afectar al proc eso). De esta manera, mejora la eficiencia del proceso contrarestando r pidamente los efectos. Caracter sticas de un Sistema de Control 1. Seal de Corriente de Entrada: Considerada como estmulo aplicado a un sistema desd e una fuente de energa externa con el propsito de que el sistema produzca una respu esta especfica. 2. Seal de Corriente de Salida: Respuesta obtenida por el sistema que puede o no relacio narse con la respuesta que implicaba la entrada. 3. Variable Manipulada: Es el elemento al cual se le modifica su magnitud, para lograr la re spuesta deseada. Es decir, se manipula la entrada del proceso. 4. Variable Controlada: Es el elemento que se desea controlar. Se puede decir que es la sa lida del proceso. 5. Conversin: Mediante receptores se generan las variaciones o cambios que se producen en la variable. 6. Variaciones Externas: Son los factores que influyen en la accin de producir un cambio d e orden correctivo. 7. Fuente de Energa: Es la que entrega la energa necesaria para generar cualquier tipo de actividad dentro del sistema. 8. Retroalimentacin: La retroalimentacin es una caracterstica importante de los sistema s de control de lazo cerrado. Es una relacin secuencial de causas y efectos entre las va riables
del
sistema. Dependiendo de la accin correctiva que tome el sistema, este puede apoyar o no una decisin, cuando en el sistema se produce un retorno se dice que hay una retroal imentacin negativa; si el sistema apoya la decisin inicial se dice que hay una retroalim entacin positiva. La Ingenier a en los Sistemas de Control Los problemas considerados en la ingenier a de los sistemas de control, b sicamente se tratan mediante dos pasos fundamentales como son: 1. El anlisis.
2. El diseo. En el an lisis se investiga las caracter sticas de un sistema existente. Mientras que en el dise o se escogen los componentes para crear un sistema de control que posteriormente ejecute un a tarea particular. Existen dos m todos de dise o: 1. Diseo por anlisis. 2. Diseo por sntesis. El dise o por an lisis modifica las caracter sticas de un sistema existente o de un modelo est ndar del sistema y el dise o por s ntesis en el cual se define la forma del sistema a partir de sus especificaciones. La representaci n de los problemas en los sistemas de control se lleva a cabo mediante tres rep resentaciones b sicas o modelos: 1. Ecuaciones diferenciales, integrales, derivadas y otras relaciones matemticas. 2. Diagramas en bloque. 3. Grficas en flujo de anlisis. Los diagramas en bloque y las gr ficas de flujo son representaciones gr ficas que pretenden el acortamiento del proceso correctivo del sistema, sin importar si est
caracterizado de manera e
squem tica o mediante ecuaciones matem ticas. Las ecuaciones diferenciales y otras relacion es matem ticas, se emplean cuando se requieren relaciones detalladas del sistema. Cada siste ma de control se puede representar te ricamente por sus ecuaciones matem ticas. El uso de o peraciones matem ticas es patente en todos los controladores de tipo P, PI y PID, que debido a la combinaci n y superposici n de c lculos matem ticos ayuda a controlar circuitos, montaje s y sistemas industriales para as
ayudar en el perfeccionamiento de los mismos. que nota
3. T cnicas De Control T cnica: Conjunto de procedimientos propios de un arte, ciencia u oficio. Habilidad con que se utilizan esos procedimientos. Método habilidad, t ctica Tomando en cuenta la definici n de la palabra t cnica, se puede definir a las t cnicas del co ntrol como todos los procedimientos o métodos usados un una organizaciónpara controlar o sup ervisar un proceso automatizado o actividad humana. Existen diferentes t cnicas de planeaci n-control que usa un ejecutivo. Por ejemplo, las norm as administrativas que son un tipo de planeaci
n importante, tambi n se usa para prop
sitos
de control. En forma similar los presupuestos son planes, y su uso, adecuadamente llamado for mulaci n de presupuestos, es esencialmente una funci n de control, as como los estudios
de evaluaci n de personal est
n realizados de acuerdo con el proceso de control.
A continuaci n se muestra algunas t
cnicas de control mas com nmente usadas:
Presupuesto: Un mecanismo ampliamente usado para el control administrativo es el presupuesto. Por tanto se ha supuesto, a veces, que la presupuestaci
n es
el mecanismo para llevar a cabo el control. La presupuestaci n es la formulaci n de planes para un determinado periodo futuro en t
rmi
nos num ricos. Como tales los presupuestos son estados de resultados anticipados, en t rmi nos financieros como en los de ingreso y capital- o en aspectos no financieros como en el c aso de horas de mano de obra directa, materiales, volumen f ducción -. Se dice que los presupuestos es la monetizaci Los presupuestos obligan a la planeaci
sico de ventas o unidades de pro
n de los planes.
n y permiten que la autoridad sea delegada sin perdida
de control. Es decir, la reducci n de los planes a n meros definitivos obliga a usar una clase d e método que permite al administrador ver claramente qu capital ser necesario, para qui n, d nde y qu costo, ingreso o unidades de insumo o producto f sico incluir n sus planes. Una vez hallado esto, puede delegar mas libremente la autoridad para efectuar el plan dentro de los l mites dl presupuesto. 4. Balance Son especialmente
General Comparativo tiles en el control del funcionamiento general de la empresa. En el puede o
bservarse los cambios que se efect
an y analizarse los desarrollos generales.
Un resumen de las partidas del balance general que abarquen un per odo relativamente largo, muestra importantes tendencias y permit e que el gerente obtenga una apreciaci
n amplia de la actuaci n general y de lo que pudiera
ameritar algunas modificaciones. Estado De Ganancias Y Perdidas: Muestran en forma breve el monto del ingreso, las deducciones y el ingreso neto. Estados de ga nancias y perdidas comparativos permite al gerente localizar dificultades y ponerles remedio. Se pueden crear Estados de Ganancias y Perdidas tentativos, utiliz
ndolos como metas hacia l
as cuales tender. La actuaci n se mide con referencia a esas metas, que equivalen a normas p ara fines de control. Este tipo de instrumento se aplica mas com
nmente a una empresa completa o, en el caso de
una corporaci n, a sus subsidiarias. Cualquiera sea la unidad el gerente, deber nte autoridad para manejarlo, porque de otra manera, este no revelar dades sobre las cuales pueda ol.
l ejercer control, y por lo tanto no ser
tener suficie
ntegramente las activi un buen medio de contr
Auditoria Financiera: La auditoría financiera es la inspecci
n peri dica de los registros contables, para verificar que
estos hayan sido adecuadamente preparados y est n correctos, adem s ayuda al control gen eral de la empresa. Se realiza para hacer comprobaciones de la exactitud de los registros, y al mismo tiempo revisa y eval a los proyectos, actividades y procedimientos de la empresa. Permite hacer comparaciones entre lo que se esperaba lograr (est
ndar) y lo que en realidad e
st logrando. Pone en evidencia cualquier desviaci n y se ofrecen sugerencias de acciones c orrectivas. Este tipo de auditoria de registros contables y reportes de la misma r una firma externa de contadores p
rea, debe ser realizada po
blicos.
Saber que los registros son precisos, ciertos y de acuerdo con las pr cticas contables aprobada s forma una base confiable para los prop
sitos de un buen control general.
Auditoria Administrativa: Es la confrontaci n peri dica de la planeaci n, organización, ejecuci n y control administrativo de una compa a. Revisa el pasado, presente y futuro de empresa. Adem s, chequea las diferentes
reas de la compa
a con el fin de verificar si est
n logrando el m
ximo resultado de sus esfuerzos. Solo se puede realizar una auditoria administrativa a una organizaci n que tenga suficientemen te tiempo funcionando. Esto ayuda a establecer un patr n de su comportamiento. Los beneficios de este tipo de auditoria son: a) Revisi n de las nuevas pol ticas y pr cticas, tanto respecto a su conveniencia como a su cumplimiento, b) Identificaci n de
reas d
biles
dentro de la organización, que requieren mayor apoyo, c) Mejor comunicación, esto permite informar a los e mpleados del estado de la compa a, d) Mide el grado de efectividad de los controles adminis trativos actuales, e) La auditoria administrativa se ocupa del punto de vista general, no eval a e l funcionamiento personal. Los resultados de la auditoria administrativa son reflejados en un reporte de auditoria que esta es crito desde un punto de vista y con un estilo que presente resultados y recomendaciones objetiva s, haci ndolos tan impersonales como sea posible. El trabajo del auditor es practicar la auditoría; la implantaci n de sus recomendaciones es potesta d del gerente que tenga la autoridad suficiente sobre el rea o la actividad de que se trate. En o tras palabras, si un funcionario puede hacer el cambio deseado, un reporte de auditoria debe ir di rigido a el. La auditoria en s certifica: a)Lo que la organizaci n ha hecho por s misma y lo que ha hec ho para sus clientes o receptores de los productos o servicios que proporciona, para esto debe e valuar ciertos factores tales como: atributos de estabilidad financiera, eficiencia de la producci
n, efectividad en las ventas, desarrollo del personal, aumento de utilidades, relaciones públicas y responsabilidad c Reportes
vica, etc.
Informes:
Son todos aquellos que facilitan el proceso de control, ejemplo reportes de producci n, informe s de embarque, reportes financieros etc. El estudio de los datos que ellos arrojan y su comparaci n con otros reportes similares, ayudan al gerente a la toma decisiones y a un mayor conocimiento del estado de la empresa. 5. Análisis Estad
de
stico
Es muy importante para un buen control los an lisis estad sticos de los innumerables aspecto s de la operaci n de un negocio o empresa, as como la presentaci n clara de estos, ya sea n hist ricos o de pron stico. La mayor parte de los administradores comprenden mejor los datos estad presenta en forma gr fica, all
sticos cuando se le
se representan mejor tendencias y relaciones.
Los datos deben ser presentados en forma tal que puedan realizarse comparaciones con ciertos est ndares. Ejemplo: Qu significa un aumento del 3 al 10%, o una reducci n en las vent as o los costos?, Qu era lo que se esperaba? es la desviaci n? Qui n es el responsable?.
Cu
l era el est
ndar?
Qu
tan seria
Puesto que ning n administrador puede hacer nada con respecto al pasado, es esencial que lo s reportes estad
sticos muestren tendencias para que las personas que los observan puedan e
xtrapolar y estimar el rumbo, o tendencia. Esto significa que la mayor parte de los datos, cuando se presentan en gr ficas, deben estar disponibles en promedios de tiempos para eliminar las va riaciones debidas a per odos contables, factores estacionales, ajustes contables y otras variaci ones asociados con tiempos determinados. Gr fica De Punto
De
Equilibrio:
La gr fica de punto de equilibrio es un interesante m todo de control, ella ilustra la relaci ntre las ventas y los gastos de manera que indica qu
ne
volumen de ingresos cubre en forma exa
cta los gastos. Un volumen inferior de las ventas con respecto al punto
de
equilibrio ocasionar an perdidas y uno superior trae mayor utilidad. El punto de equilibrio tambi n puede venir expresado en unidades de art en t rminos similares. Con frecuencia se confunde el an
culos vendidos, porcentaje usado de la planta o
lisis de punto de equilibrio con presupuesto variable. Aunque
ambas herramientas utilizan en gran medida la misma clase de datos b esupuesto variable tiene como prop
sicos de entrada, el pr
sito el control de los costos, en tanto que la gr
fica de pu
nto de equilibrio pretende pronosticar las utilidades, lo cual significa que debe incluir datos de ing resos. Adem s, dado que se les utiliza para el control presupuestal, el presupuesto variable pu ede reflejar unidades de organizaci
n, en tanto que la gr fica se utiliza por lo general para con
ocer la redituabilidad de determinado curso de acci
n, comparado con otras alternativas.
Este an
lisis es especialmente
til en la planeaci n y el control debido a que hace hincapi
en el impacto de los costos fijos sobre las utilidades de ventas o costos adicionales La gr fica de gantt: Aunque el concepto es simple, esta gr fica, que muestra las relaciones de tiempo entre los eve ntos de un programa de producci n, se ha considerado como la innovación revolucionaria de la administración. Lo que Gantt identific fue que las metas totales del programa deben consider arse como una serie de planes derivados (eventos) interrelacionados, que las personas pueden c omprender y seguir. Los progresos m s importantes de este tipo de control reflejan este principi o simple y tambi n principios b sicos de control como la elecci n de elementos estrat gico s o cr ticos de un plan para verificarlos en forma cuidadosa. Pert (T cnica De Revisi n Y Evaluaci n De Programas): La t cnica del PERT se utiliza se utiliza en forma amplia en muchas operaciones y en particular en proyectos de construcción. Esta t r n problemas en hora mismo.
cnica capacita a los administradores para saber que tend
reas como costos o entregas a tiempo, a menos que tomen una acci n a
El Pert obliga a los administradores a planear debido a que es imposible hacer un an lisis del ti empo y eventos sin planeaci n y sin observar como encajan entre s los elementos. Adem s, impone la planeaci n en toda l nea de autoridad, debido a que cada administrador subordi nado debe planear el evento del que es responsable. Concentra la atención en elementos cr ticos que pueden requerir correcci n y hace posible u na clase de control con alimentación hacia delante, una demora afectar a a los eventos subsec uentes y posiblemente a todo el proyecto, a menos que el administrador pueda de alguna maner a recuperar el tiempo reduciendo el de alguna otra actividad en el futuro. El sistema de red con sus subsistemas hace posible dirigir reportes y presiones para emprender acciones al lugar apropiado y al nivel adecuado de organizaci n, en el momento oportuno. PERT no es una panacea. No lleva a cabo la planeaci n, aunque la impone. No hace que el co ntrol sea autom tico, aunque establece un medio ambiente en el que es posible apreciar y utilizar principios s
lidos de control.
Los sistemas de control seg n la Teor a Cibernética se aplican en esencia para los organismo s vivos, las máquinas y las organizaciones. Estos sistemas fueron relacionados por primera vez en 1948 por Norbert Wiener en su obra Cibern tica y Sociedad con aplicaci n en la teor a de los mecanismos de c ontrol. Un sistema de control est definido como un conjunto de componentes que pueden regul ar su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados. H oy en d a los procesos de control son s ntomas del proceso industrial que estamos viviendo. E stos sistemas se usan t picamente en sustituir un trabajador pasivo que controla una determina do sistema ( ya sea el ctrico, mec nico, etc. ) con una posibilidad nula o casi nula de error, y u n grado de eficiencia mucho m s grande que el de un trabajador. Los sistemas de control m s modernos en ingenier a automatizan procesos en base a muchos par metros y reciben el nom bre de Controladores de Automatización Programables (PAC).
Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos: 1. Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos. 2. Ser eficiente seg n un criterio preestablecido evitando comportamientos bruscos e irreales. Supervicion de procesos
Limitaciones de la visualizacion de los sistemas de adquisicion y control. Control vs Monitorizacion Control software. Cierre de lazo de control. Recoger, almacenar y visualizar informacion. Clasificaci n de los Sistemas de Control seg n su comportamiento
Definiciones Supervisi n: acto de observar el trabajo Y tareas de otro (individuo o m quina) que puede no c onocer el tema en profundidad. 1. Sistema de control de lazo abierto: Es aquel sistema en que solo act a el proceso sobre la se al de entrada y da como resultado una se al de salida independiente a la se al de entrada, p ero basada en la primera. Esto significa que no hay retroalimentaci n hacia el controlador para que ste pueda ajustar la acci n de control. Es decir, la se al de salida no se convierte en se al de entrada para el controlador. Ejemplo 1: el llenado de un tanque usando una manguera de jard n. Mientras que la llave siga abierta, el agua fluir . La altura del agua en el tanque no pue de hacer que la llave se cierre y por tanto no nos sirve para un proceso que necesite de un contr ol de contenido o concentraci n. Ejemplo 2: Al hacer una tostada, lo que hacemos es controlar e l tiempo de tostado de ella misma entrando una variable (en este caso el grado de tostado que q ueremos). En definitiva, el que nosotros introducimos como par metro es el tiempo. Estos sistemas se caracterizan por: •
Ser sencillos y de fcil concepto.
•
Nada asegura su estabilidad ante una perturbacin.
•
La salida no se compara con la entrada.
•
Ser afectado por las perturbaciones. stas pueden ser tangibles o intangibles.
•
La precisin depende de la previa calibracin del sistema.
2. Sistema de control de lazo cerrado: Son los sistemas en los que la acci n de control est en funci n de la se al de salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentaci n desde un resultado final para ajustar la acci n de control en consecuencia. El control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las siguientes circunstancias: - Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre. - Una producci n a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de ma nejar. - Vigilar un proceso es especialmente duro en algunos casos y requiere una atenci n que el ho mbre puede perder f cilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.
Sus caracter sticas son: •
Ser complejos, pero amplios en cantidad de parmetros.
•
La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema.
•
Su propiedad de retroalimentación.
•
Ser ms estable a perturbaciones y variaciones internas.
Un ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado ser a el termotanque de agua que utilizam os para ba arnos. Otro ejemplo ser a un regulador de nivel de gran sensibilidad de un dep sit o. El movimiento de la boya produce m s o menos obstrucci n en un chorro de aire o gas a baj a presi n. Esto se traduce en cambios de presi n que afectan a la membrana de la v lvula de paso, haciendo que se abra m s cuanto m s cerca se encuentre del nivel m ximo. Tipos de Sistemas de Control Los sistemas de control son agrupados en tres tipos b sicos: 1. Hechos por el hombre. Como los sistemas eléctricos o electrónicos que est n permanenteme nte capturando se ales de estado del sistema bajo su control y que al detectar una desviaci n de los par metros pre-establecidos del funcionamiento normal del sistema, act an mediante se nsores y actuadores, para llevar al sistema de vuelta a sus condiciones operacionales normales de funcionamiento. Un claro ejemplo de este ser un termostato, el cual capta consecutivament e se ales de temperatura. En el momento en que la temperatura desciende o aumenta y sale de l rango, este act a encendiendo un sistema de refrigeraci n o de calefacci n. 1.1 Por su causalidad pueden ser: causales y no causales. Un sistema es causal si exist e una relacin de causalidad entre las salidas y las entradas del sistema, ms explcita mente, entre la salida y los valores futuros de la entrada. 1.2 Segn el nmero de entradas y salidas del sistema, se denominan: 1.2.1 De una entrada y una salida o SISO (single input, single output). 1.2.2 De una entrada y mltiples salidas o SIMO (single input, multiple output). 1.2.3 De mltiples entradas y una salida o MISO (multiple input, single output). 1.2.4 De mltiples entradas y mltiples salidas o MIMO (multiple input, multiple output).
1.3 Segn la ecuacin que define el sistema, se denomina: 1.3.1 Lineal, si la ecuacin diferencial que lo define es lineal. 1.3.2 No lineal, si la ecuacin diferencial que lo define es no lineal. 1.4 Las seales o variables de los sistema dinmicos son funcin del tiempo. Y de acuer do con ello estos sistemas son: 1.4.1 De tiempo continuo, si el modelo del sistema es una ecuacin diferencial, y por tant o el tiempo se considera infinitamente divisible. Las variables de tiempo continuo se den ominan tambin analgicas. 1.4.2 De tiempo discreto, si el sistema est definido por una ecuacin por diferencias. El tiempo se considera dividido en perodos de valor constante. Los valores de las variable s son digitales (sistemas binario, hexadecimal, etc), y su valor solo se conoce en cada p erodo. 1.4.3 De eventos discretos, si el sistema evoluciona de acuerdo con variables cuyo valor se conoce al producirse un determinado evento. 1.5 Segn la relacin entre las variables de los sistemas, diremos que: 1.5.1 Dos sistemas estn acoplados, cuando las variables de uno de ellos estn relacion adas con las del otro sistema. 1.5.2 Dos sistemas estn desacoplados, si las variables de ambos sistemas no tienen ni nguna relacin. 1.6 En funcin de la evolucin de las variables de un sistema en el tiempo y el espacio, pueden ser: 1.6.1 Estacionarios, cuando sus variables son constantes en el tiempo y en el espacio. 1.6.2 No estacionarios, cuando sus variables no son constantes en el tiempo o en el esp acio. 1.7 Segn sea la respuesta del sistema (valor de la salida) respecto a la variacin de la entrada del sistema:
1.7.1 El sistema se considera estable cuando ante una variacin muy rpida de la entrad a se produce una respuesta acotada de la salida. 1.7.2 El sistema se considera inestable cuando ante una entrada igual a la anteriormente se produce una respuesta no acotada de la salida. 1.8 Si se comparan o no, la entrada y la salida de un sistema, para controlar esta ltima, el sistema se denomina: 1.8.1 Sistema en lazo abierto, cuando la salida para ser controlada, no se compara con e l valor de la seal de entrada o seal de referencia. 1.8.2 Sistema en lazo cerrado, cuando la salida para ser controlada, se compara con la s eal de referencia. La seal de salida que es llevada junto a la seal de entrada, para se r comparada, se denomina seal de feedback o de retroalimentacin. 1.9 Segn la posibilidad de predecir el comportamiento de un sistema, es decir su respu esta, se clasifican en: 1.9.1 Sistema determinista, cuando su comportamiento futuro es predecible dentro de un os lmites de tolerancia. 1.9.2 Sistema estocstico, si es imposible predecir el comportamiento futuro. Las variabl es del sistema se denominan aleatorias. 2. Naturales, incluyendo sistemas biol gicos. Por ejemplo, los movimientos corporales humanos como el acto de indicar un objeto que incluye como componentes del sistema de control biol gi co los ojos, el brazo, la mano, el dedo y el cerebro del hombre. En la entrada se procesa el movi miento y la salida es la direcci n hacia la cual se hace referencia. 3. Cuyos componentes est n unos hechos por el hombre y los otros son naturales. Se encuentr a el sistema de control de un hombre que conduce su veh culo.
ste sistema est
compuesto
por los ojos, las manos, el cerebro y el veh culo. La entrada se manifiesta en el rumbo que el co nductor debe seguir sobre la v a y la salida es la direcci n actual del autom vil. Otro ejemplo puede ser las decisiones que toma un pol tico antes de unas elecciones.
ste sistema est
co
mpuesto por ojos, cerebro, o dos, boca. La entrada se manifiesta en las promesas que anuncia el pol tico y la salida es el grado de aceptaci n de la propuesta por parte de la poblaci n.
4. Un sistema de control puede ser neum tico, el ctrico, mec nico o de cualquier tipo, su funci n es recibir entradas y coordinar una o varias respuestas seg n su lazo de control (para lo qu e est
programado).
5. Control Predictivo, son los sistemas de control que trabajan con un sistema predictivo, y no act ivo como el tradicional ( ejecutan la soluci n al problema antes de que empiece a afectar al proc eso). De esta manera, mejora la eficiencia del proceso contrarestando r pidamente los efectos. Caracter sticas de un Sistema de Control 1. Seal de Corriente de Entrada: Considerada como estmulo aplicado a un sistema desd e una fuente de energa externa con el propsito de que el sistema produzca una respu esta especfica. 2. Seal de Corriente de Salida: Respuesta obtenida por el sistema que puede o no relacio narse con la respuesta que implicaba la entrada. 3. Variable Manipulada: Es el elemento al cual se le modifica su magnitud, para lograr la re spuesta deseada. Es decir, se manipula la entrada del proceso. 4. Variable Controlada: Es el elemento que se desea controlar. Se puede decir que es la sa lida del proceso. 5. Conversin: Mediante receptores se generan las variaciones o cambios que se producen en la variable. 6. Variaciones Externas: Son los factores que influyen en la accin de producir un cambio d e orden correctivo. 7. Fuente de Energa: Es la que entrega la energa necesaria para generar cualquier tipo de actividad dentro del sistema. 8. Retroalimentacin: La retroalimentacin es una caracterstica importante de los sistema s de control de lazo cerrado. Es una relacin secuencial de causas y efectos entre las va riables
del
sistema. Dependiendo de la accin correctiva que tome el sistema, este puede apoyar o no una decisin, cuando en el sistema se produce un retorno se dice que hay una retroal imentacin negativa; si el sistema apoya la decisin inicial se dice que hay una retroalim entacin positiva. La Ingenier a en los Sistemas de Control Los problemas considerados en la ingenier a de los sistemas de control, b sicamente se tratan mediante dos pasos fundamentales como son: 1. El anlisis.
2. El diseo. En el an lisis se investiga las caracter sticas de un sistema existente. Mientras que en el dise o se escogen los componentes para crear un sistema de control que posteriormente ejecute un a tarea particular. Existen dos m todos de dise o: 1. Diseo por anlisis. 2. Diseo por sntesis. El dise o por an lisis modifica las caracter sticas de un sistema existente o de un modelo est ndar del sistema y el dise o por s ntesis en el cual se define la forma del sistema a partir de sus especificaciones. La representaci n de los problemas en los sistemas de control se lleva a cabo mediante tres rep resentaciones b sicas o modelos: 1. Ecuaciones diferenciales, integrales, derivadas y otras relaciones matemticas. 2. Diagramas en bloque. 3. Grficas en flujo de anlisis. Los diagramas en bloque y las gr ficas de flujo son representaciones gr ficas que pretenden el acortamiento del proceso correctivo del sistema, sin importar si est
caracterizado de manera e
squem tica o mediante ecuaciones matem ticas. Las ecuaciones diferenciales y otras relacion es matem ticas, se emplean cuando se requieren relaciones detalladas del sistema. Cada siste ma de control se puede representar te ricamente por sus ecuaciones matem ticas. El uso de o peraciones matem ticas es patente en todos los controladores de tipo P, PI y PID, que debido a la combinaci n y superposici n de c lculos matem ticos ayuda a controlar circuitos, montaje s y sistemas industriales para as
ayudar en el perfeccionamiento de los mismos. que nota
3. T cnicas De Control T cnica: Conjunto de procedimientos propios de un arte, ciencia u oficio. Habilidad con que se utilizan esos procedimientos. Método habilidad, t ctica Tomando en cuenta la definici n de la palabra t cnica, se puede definir a las t cnicas del co ntrol como todos los procedimientos o métodos usados un una organizaciónpara controlar o sup ervisar un proceso automatizado o actividad humana. Existen diferentes t cnicas de planeaci n-control que usa un ejecutivo. Por ejemplo, las norm as administrativas que son un tipo de planeaci
n importante, tambi n se usa para prop
sitos
de control. En forma similar los presupuestos son planes, y su uso, adecuadamente llamado for mulaci n de presupuestos, es esencialmente una funci n de control, as como los estudios
de evaluaci n de personal est
n realizados de acuerdo con el proceso de control.
A continuaci n se muestra algunas t
cnicas de control mas com nmente usadas:
Presupuesto: Un mecanismo ampliamente usado para el control administrativo es el presupuesto. Por tanto se ha supuesto, a veces, que la presupuestaci
n es
el mecanismo para llevar a cabo el control. La presupuestaci n es la formulaci n de planes para un determinado periodo futuro en t
rmi
nos num ricos. Como tales los presupuestos son estados de resultados anticipados, en t rmi nos financieros como en los de ingreso y capital- o en aspectos no financieros como en el c aso de horas de mano de obra directa, materiales, volumen f ducción -. Se dice que los presupuestos es la monetizaci Los presupuestos obligan a la planeaci
sico de ventas o unidades de pro
n de los planes.
n y permiten que la autoridad sea delegada sin perdida
de control. Es decir, la reducci n de los planes a n meros definitivos obliga a usar una clase d e método que permite al administrador ver claramente qu capital ser necesario, para qui n, d nde y qu costo, ingreso o unidades de insumo o producto f sico incluir n sus planes. Una vez hallado esto, puede delegar mas libremente la autoridad para efectuar el plan dentro de los l mites dl presupuesto. 4. Balance Son especialmente
General Comparativo tiles en el control del funcionamiento general de la empresa. En el puede o
bservarse los cambios que se efect
an y analizarse los desarrollos generales.
Un resumen de las partidas del balance general que abarquen un per odo relativamente largo, muestra importantes tendencias y permit e que el gerente obtenga una apreciaci
n amplia de la actuaci n general y de lo que pudiera
ameritar algunas modificaciones. Estado De Ganancias Y Perdidas: Muestran en forma breve el monto del ingreso, las deducciones y el ingreso neto. Estados de ga nancias y perdidas comparativos permite al gerente localizar dificultades y ponerles remedio. Se pueden crear Estados de Ganancias y Perdidas tentativos, utiliz
ndolos como metas hacia l
as cuales tender. La actuaci n se mide con referencia a esas metas, que equivalen a normas p ara fines de control. Este tipo de instrumento se aplica mas com
nmente a una empresa completa o, en el caso de
una corporaci n, a sus subsidiarias. Cualquiera sea la unidad el gerente, deber nte autoridad para manejarlo, porque de otra manera, este no revelar dades sobre las cuales pueda ol.
l ejercer control, y por lo tanto no ser
tener suficie
ntegramente las activi un buen medio de contr
Auditoria Financiera: La auditoría financiera es la inspecci
n peri dica de los registros contables, para verificar que
estos hayan sido adecuadamente preparados y est n correctos, adem s ayuda al control gen eral de la empresa. Se realiza para hacer comprobaciones de la exactitud de los registros, y al mismo tiempo revisa y eval a los proyectos, actividades y procedimientos de la empresa. Permite hacer comparaciones entre lo que se esperaba lograr (est
ndar) y lo que en realidad e
st logrando. Pone en evidencia cualquier desviaci n y se ofrecen sugerencias de acciones c orrectivas. Este tipo de auditoria de registros contables y reportes de la misma r una firma externa de contadores p
rea, debe ser realizada po
blicos.
Saber que los registros son precisos, ciertos y de acuerdo con las pr cticas contables aprobada s forma una base confiable para los prop
sitos de un buen control general.
Auditoria Administrativa: Es la confrontaci n peri dica de la planeaci n, organización, ejecuci n y control administrativo de una compa a. Revisa el pasado, presente y futuro de empresa. Adem s, chequea las diferentes
reas de la compa
a con el fin de verificar si est
n logrando el m
ximo resultado de sus esfuerzos. Solo se puede realizar una auditoria administrativa a una organizaci n que tenga suficientemen te tiempo funcionando. Esto ayuda a establecer un patr n de su comportamiento. Los beneficios de este tipo de auditoria son: a) Revisi n de las nuevas pol ticas y pr cticas, tanto respecto a su conveniencia como a su cumplimiento, b) Identificaci n de
reas d
biles
dentro de la organización, que requieren mayor apoyo, c) Mejor comunicación, esto permite informar a los e mpleados del estado de la compa a, d) Mide el grado de efectividad de los controles adminis trativos actuales, e) La auditoria administrativa se ocupa del punto de vista general, no eval a e l funcionamiento personal. Los resultados de la auditoria administrativa son reflejados en un reporte de auditoria que esta es crito desde un punto de vista y con un estilo que presente resultados y recomendaciones objetiva s, haci ndolos tan impersonales como sea posible. El trabajo del auditor es practicar la auditoría; la implantaci n de sus recomendaciones es potesta d del gerente que tenga la autoridad suficiente sobre el rea o la actividad de que se trate. En o tras palabras, si un funcionario puede hacer el cambio deseado, un reporte de auditoria debe ir di rigido a el. La auditoria en s certifica: a)Lo que la organizaci n ha hecho por s misma y lo que ha hec ho para sus clientes o receptores de los productos o servicios que proporciona, para esto debe e valuar ciertos factores tales como: atributos de estabilidad financiera, eficiencia de la producci
n, efectividad en las ventas, desarrollo del personal, aumento de utilidades, relaciones públicas y responsabilidad c Reportes
vica, etc.
Informes:
Son todos aquellos que facilitan el proceso de control, ejemplo reportes de producci n, informe s de embarque, reportes financieros etc. El estudio de los datos que ellos arrojan y su comparaci n con otros reportes similares, ayudan al gerente a la toma decisiones y a un mayor conocimiento del estado de la empresa. 5. Análisis Estad
de
stico
Es muy importante para un buen control los an lisis estad sticos de los innumerables aspecto s de la operaci n de un negocio o empresa, as como la presentaci n clara de estos, ya sea n hist ricos o de pron stico. La mayor parte de los administradores comprenden mejor los datos estad presenta en forma gr fica, all
sticos cuando se le
se representan mejor tendencias y relaciones.
Los datos deben ser presentados en forma tal que puedan realizarse comparaciones con ciertos est ndares. Ejemplo: Qu significa un aumento del 3 al 10%, o una reducci n en las vent as o los costos?, Qu era lo que se esperaba? es la desviaci n? Qui n es el responsable?.
Cu
l era el est
ndar?
Qu
tan seria
Puesto que ning n administrador puede hacer nada con respecto al pasado, es esencial que lo s reportes estad
sticos muestren tendencias para que las personas que los observan puedan e
xtrapolar y estimar el rumbo, o tendencia. Esto significa que la mayor parte de los datos, cuando se presentan en gr ficas, deben estar disponibles en promedios de tiempos para eliminar las va riaciones debidas a per odos contables, factores estacionales, ajustes contables y otras variaci ones asociados con tiempos determinados. Gr fica De Punto
De
Equilibrio:
La gr fica de punto de equilibrio es un interesante m todo de control, ella ilustra la relaci ntre las ventas y los gastos de manera que indica qu
ne
volumen de ingresos cubre en forma exa
cta los gastos. Un volumen inferior de las ventas con respecto al punto
de
equilibrio ocasionar an perdidas y uno superior trae mayor utilidad. El punto de equilibrio tambi n puede venir expresado en unidades de art en t rminos similares. Con frecuencia se confunde el an
culos vendidos, porcentaje usado de la planta o
lisis de punto de equilibrio con presupuesto variable. Aunque
ambas herramientas utilizan en gran medida la misma clase de datos b esupuesto variable tiene como prop
sicos de entrada, el pr
sito el control de los costos, en tanto que la gr
fica de pu
nto de equilibrio pretende pronosticar las utilidades, lo cual significa que debe incluir datos de ing resos. Adem s, dado que se les utiliza para el control presupuestal, el presupuesto variable pu ede reflejar unidades de organizaci
n, en tanto que la gr fica se utiliza por lo general para con
ocer la redituabilidad de determinado curso de acci
n, comparado con otras alternativas.
Este an
lisis es especialmente
til en la planeaci n y el control debido a que hace hincapi
en el impacto de los costos fijos sobre las utilidades de ventas o costos adicionales La gr fica de gantt: Aunque el concepto es simple, esta gr fica, que muestra las relaciones de tiempo entre los eve ntos de un programa de producci n, se ha considerado como la innovación revolucionaria de la administración. Lo que Gantt identific fue que las metas totales del programa deben consider arse como una serie de planes derivados (eventos) interrelacionados, que las personas pueden c omprender y seguir. Los progresos m s importantes de este tipo de control reflejan este principi o simple y tambi n principios b sicos de control como la elecci n de elementos estrat gico s o cr ticos de un plan para verificarlos en forma cuidadosa. Pert (T cnica De Revisi n Y Evaluaci n De Programas): La t cnica del PERT se utiliza se utiliza en forma amplia en muchas operaciones y en particular en proyectos de construcción. Esta t r n problemas en hora mismo.
cnica capacita a los administradores para saber que tend
reas como costos o entregas a tiempo, a menos que tomen una acci n a
El Pert obliga a los administradores a planear debido a que es imposible hacer un an lisis del ti empo y eventos sin planeaci n y sin observar como encajan entre s los elementos. Adem s, impone la planeaci n en toda l nea de autoridad, debido a que cada administrador subordi nado debe planear el evento del que es responsable. Concentra la atención en elementos cr ticos que pueden requerir correcci n y hace posible u na clase de control con alimentación hacia delante, una demora afectar a a los eventos subsec uentes y posiblemente a todo el proyecto, a menos que el administrador pueda de alguna maner a recuperar el tiempo reduciendo el de alguna otra actividad en el futuro. El sistema de red con sus subsistemas hace posible dirigir reportes y presiones para emprender acciones al lugar apropiado y al nivel adecuado de organizaci n, en el momento oportuno. PERT no es una panacea. No lleva a cabo la planeaci n, aunque la impone. No hace que el co ntrol sea autom tico, aunque establece un medio ambiente en el que es posible apreciar y utilizar principios s
lidos de control.
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