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Madrid PAU Tech & Engineering II: Automatización y control: lazo abierto y cerrado, sensores, actuadores, PLC y robótica industrial

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Automatización y control: lazo abierto y cerrado, sensores, actuadores, PLC y robótica industrial

Este bloque evalúa si sabes describir y diseñar el bucle de control de un sistema automatizado: captar la señal, decidir y actuar. Se pregunta por tipos de sensores y actuadores, por el ciclo de funcionamiento del autómata y por conceptos básicos de robótica.

Lazo abierto frente a lazo cerrado

En lazo abierto el sistema no comprueba el resultado: la salida depende solo de la consigna (riego por temporizador). En lazo cerrado existe realimentación: un sensor mide la salida, un comparador calcula el error respecto a la consigna y el regulador actúa hasta reducirlo. El control todo-nada (on/off) tiene banda muerta y oscila; el proporcional (P) actúa proporcionalmente al error y el PID añade acción integral (elimina el error en régimen permanente) y derivativa (amortigua).

Sensores, actuadores y autómata

  • Sensores: final de carrera, inductivo (metales), capacitivo (dieléctricos), fotoeléctrico, ultrasónico, encoder, termopar, NTC, LDR, presostato.
  • Actuadores: motor de CC, motor paso a paso, servomotor, relé o contactor, electroválvula con cilindro neumático.
  • PLC: ciclo de scan repetitivo -lectura de entradas, ejecución del programa y actualización de salidas-; dispone de temporizadores, contadores y marcas internas. Programación en escalera (KOP), GRAFCET (etapas y transiciones) o diagrama de funciones.
  • Robótica: grados de libertad = número de articulaciones independientes (R rotacional, P prismática); robots cartesiano, SCARA, antropomórfico y polar; cinemática directa (de articular a cartesiano) e inversa.

Ejemplo resuelto

Encoder incremental de 500 impulsos por vuelta con lectura en cuadratura (×4) acoplado a un husillo de paso 5 mm.

  1. Cuentas por vuelta: 500 × 4 = 2 000.
  2. Resolución lineal: 5 mm / 2 000 = 0,0025 mm = 2,5 µm por cuenta.
  3. Si el proceso exige ±0,01 mm, la resolución es suficiente (cuatro veces menor que la tolerancia), pero la precisión real depende del juego del husillo y de la repetibilidad mecánica.

Errores que restan puntos

  • Llamar lazo cerrado a un sistema con temporizador y sin sensor.
  • Confundir sensor (capta) con actuador (actúa).
  • Mezclar resolución, precisión y repetibilidad.
  • Confundir etapa y transición en GRAFCET.
  • No justificar por qué un control todo-nada oscila alrededor de la consigna.