Sistemas de control y automatización
Automatización es el bloque donde más se nota la práctica: exige leer esquemas, calcular fuerzas en cilindros y describir secuencias. La prueba combina teoría (lazo abierto y cerrado, sensores) con un problema de neumática o la interpretación de un GRAFCET.
Control y sensores
- Lazo abierto: la salida no se mide y la precisión depende de la calibración (un temporizador de riego). Lazo cerrado: se compara consigna y medida, y el error corrige la acción (un termostato).
- Cadena de control: consigna → comparador → regulador → actuador → proceso → sensor → realimentación.
- PID: la acción proporcional responde al error actual, la integral elimina el error en régimen permanente y la derivativa frena la tendencia. Un exceso de K_p provoca oscilación y puede desestabilizar el sistema.
- Sensores: final de carrera, inductivo (solo metales), capacitivo (casi cualquier material), óptico, presostato, termopar y encoder (resolución = 360°/n).
Neumática e hidráulica
- Fuerza: F = p·A. Avance: A = π·D²/4. Retroceso: A' = π·(D² − d²)/4, restando el área del vástago.
- Válvulas: 3/2 significa tres vías y dos posiciones; la 5/2 es la habitual en cilindros de doble efecto porque permite escapes independientes.
- Regulación de velocidad con regulador unidireccional, estrangulando preferentemente el escape.
- Métodos sistemáticos paso a paso y cascada para secuencias con señales repetidas.
- PLC: ciclo de scan (leer entradas, ejecutar programa, actualizar salidas); programación en ladder o GRAFCET.
Ejemplo resuelto
Cilindro de doble efecto con D = 50 mm, vástago d = 20 mm y p = 6 bar = 0,6 MPa. Avance: A = π·25² = 1963 mm² → F = 0,6 · 1963 = 1178 N. Retroceso: A' = π·(625 − 100) = 1649 mm² → F = 0,6 · 1649 = 989 N. Con η = 0,85 resultan 1001 N y 841 N. Si la carrera es de 200 mm, el volumen de avance es A·c = 392 700 mm³ ≈ 0,39 L de aire medido a presión atmosférica.
Errores que cuestan puntos
- Usar el diámetro como radio, o introducir la presión en bar en la fórmula (hay que emplear Pa o N/mm²).
- Olvidar restar el área del vástago en el retroceso.
- Confundir 3/2 con 5/2 o colocar mal el escape en la simbología.
- GRAFCET con transiciones sin condición, etapas sin acción o dos etapas activas simultáneas sin divergencia.