apuntes análisis sistémico

56 Educación Tecnológica. Arq. Jimena Díaz 57 Educación Tecnológica. Arq. Jimena Díaz.

ANÁLISIS SISTÉMICOQUÉ ES UN SISTEMA

PARA QUÉ SIRVE EL ANÁLISIS SISTÉMICO

TIPOS DE SISTEMAS

SISTEMAS DE CONTROL

1

2

3

4


1 ¿ QUÉ ES UN SISTEMA?Es un conjunto de partes que componen un objeto y se relacionan o conectan entre sí.

SISTEMAes una agrupación de elementos en

interaccióndinámica

organizados en función de un

objetivo

Elementos

Interacción

Organización

Objetivo

Pueden ser:

• SistemasEstáticos

Hay distitintos ejemplos de sistemas que ustedes ya conocen. Como por ejemplo:

• SistemasDinámicos

Los elementos de un sistema forman un todo y pueden ser conceptos, objetos o sujetos; estos elementos pueden ser vivientes, no vivientes o ambos simultáneamente, así como también ideas, sean éstas del campo del conocimiento ordinario, científico, técni co o humanístico, las que no pueden concebirse como sueltas o independientes del con texto o sistema en el que están insertas.

La interacción entre los elementos y la organización de los mismos es lo que posibilita el funcionamiento del sistema.

Los sistemas tienen una finalidad u objetivo (sirven para algo), en otras palabras cumplen una función, tanto los naturales como los diseñados por el hombre.

1 -Sistema Social

2- Sistema Solar

3- Sistema de Riego

1 2

3


Diagrama de bloques

Los sistemas se representan por medio de diagramas de bloques.Es una manera esquemática de representar las unidades o fases de un proceso (conjunto de acciones que tienden a un fin determinado).

Los sistemas pueden estar asociados o ser sustento de procesos, entendiendo por proceso un conjunto de acciones que tienden hacia un fin determinado. Estos procesos implican producción, transformación y/o transporte de materia, energía y/o información y tienen por resultado un producto (material o inmaterial).

ProducciónTransformación Transporte

deMateriaEnergíaInformación

Las flechas representan los flujos, que pueden ser de materia, de energía o de información. Para una mejor comprensión de los diagramas de bloques se suelen señalar de forma diferente las flechas correspondientes a los flujos de materia, de energía y de información.

Flujo de materia

Flujo de energía

Flujo de información

Flujo de materia

Flujo de energía

Flujo de información

Flujo de materia y energía

Caso de combustibles sólidosy líquidos (materia másquímica)

Ventaja de los diagramas de bloques

Las ventajas de representar un sistema mediante un diagrama de bloques son entre otras:

• La facilidad de representar el sistema total simplemente colocando los bloques de los elementos componentes acorde al camino de los flujos.

• La posibilidad de evaluar la contribución de cada unidad al funcionamiento global del sistema.

En general se puede ver más fácilmente el funcionamiento de un sistema anali zando el diagrama de bloques que analizando el sistema en sí.

Por lo que concluimos que un diagrama de bloques tiene la ventaja de mostrar en forma fácil (por medio de flechas que indican las entradas y las salidas de cada unidad) los flujos a través del sistema real, y permite poner en evi dencia los aspectos que interesan, con independencia de la forma en que se materialicen.

Los flujos (materia, energía e información) que llegan a cada bloque (las entradas) se indican con flechas entrantes y los flujos que salen (las salidas) se indican con flechas salientes del bloque.

Entradas Salidas


Las nubes representan una fuente de energía o materia

Las válvulas son los elementos que regulan el paso de un flujo

SIEMPRE necesitan alguien o algo que las controle, que les de información.

Supersistemas o subsistemasTodo sistema forma o puede formar parte de un sistema más grande que pode mos llamar supersistema, metasistema, etc. (es decir es, o puede ser, un subsistema) o estar compuesto de subsistemas, éstos no son otra cosa que sistemas más pequeños, los que a su vez pueden estar compuestos de otros más pequeños aún, y así podríamos se guir hasta llegar a los componentes más elementales de todo lo que existe en el univer so. El concepto de sistema es válido desde una célula hasta el universo considerado co mo un sistema de sistemas.

2 ¿ PARA QUÉ SIRVE EL ANÁLISIS SISTÉMICO?

Vimos como el funcionamiento de una bomba de agua era análoga o similar al funcionamiento de un compresor.

Bomba de agua

Tanquedepósito

Bomba Válvulas Actuadores

Tanquedepósito

Secadory filtro

Válvulas ActuadoresCompresor

Compresor


Sistema de transmisiónde la energía

Sistema de control

Sistema de dirección Sistema de frenado

Rueda Manubrio Palancade freno

Cable de freno

Plato manivela

Pedal Cadena Piñón

Bicicleta

El ANALISISSISTÉMICO nos sirve para analizar objetos que tienen soportes técnicos diferentes y no tienen nada en común y nos dan soluciones a otros productos tecnológicos.

Analizar y conocer sistemas nos sirve para poder realizar innovaciones en los diseños de otros sistemas.

Otro ejemplo de flujo de energía e información en un medio de transporte como la bicicleta es el siguiente:

3 TIPOS DE SISTEMASDesde el punto de vista de su vinculación con el entorno podemos clasificar a los sistemas en abiertos y cerrados.

Poseen unafrontera o límite definido

Sistema

DatosEnergíaMateriaLa frontera permite

intercambiar datos, energía y/o información

con el ambiente

Ambiente

Los sistemas abiertos son los que están en relación con su entorno (con su me dio), con el que mantienen un permanente intercambio, este intercambio puede ser tan to de energía, de materia, de información, etc., como de residuos, de contaminación, de desorden, etc. En sistemas abiertos podemos hablar de entradas y de salidas.

Sistema

Entrada SalidaBicicleta

Suelo

Energía Cinética

Energía muscular y mecánica

Energía mecánica

Energía térmica

Energía Térmica

Usuario

Enfoque sistémico de la bicicleta


Un sistema cerrado es aquél que está totalmente aislado del mundo exterior, con en consecuencia, no tiene ningún tipo de intercambio.Un sistema cerrado es sistema que no tiene medio externo. Ahora bien, un sistema cerrado es una abstracción que no tiene vigencia en la vida real, pero que debido a la simplificación que significa manejarse con datos que están limitados dentro del sistema ha permitido establecer leyes generales de la ciencia.

Sistema

• rana• árbol• célula

Sistemanatural

• pc• televisor• programa

Sistemaartificial

• empresa• estado

Sistemasocial

Clasificación genernal de sistemas

Los sistemas, conjunto de elementos en interacción organizados en función de un objetivo, pueden ser naturales (una célula, el cuerpo humano, etc.) o hechos por el hombre. Los hechos por el hombre, con fines utilitarios, podemos denominarlos SISTEMAS TÉCNICOS.

Este nombre abarca un espectro muy amplio de sistemas; en nuestro aná lisis nos centraremos en algunos, nominándolos en función de la técnica o de la energía vinculada a los mismos. Tenemos así:

Sistemas Técnicos

• Sistemas neumáticos

• Sistemas mecánicos • Sistemas eléctricos

• Sistemas hidraúlicos

El funcionamiento de estos sistemas depende de sus componentes y de las causas que producen cambios en ellos:

1. La presión2. La fuerza3. La tensión

La presión

En los sistemas hidraúlicos y neumáticos.

Es la magnitud física que expresa la fuerza ejercida por un líquido o gas en la tubería que lo contiene.


La fuerza

En los sistemas mecánicos.

Entendemos por fuerza cualquier causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo.

La tensión

En los sistemas eléctricos.

El VOLTAJE (fuerza eléctrica) con el que se realiza un transmisión de energía eléctrica.

En estos cuatro sistemas hay flujos o desplazamientos de características diferentes.

• En los SISTEMAS HIDRAÚLICOS Y NEUMÁTICOS hay flujo de líquidos y gas.

• En los SISTEMAS MECÁNICOS hay desplazamiento de elementos sólidos.

• En los SISTEMAS ELÉCTRICOS hay circulación de corriente.

En los sistemas técnicos están presentes diversas técnicas. Ejemplo del sistema automóvil:

Sistema automóvil

Sistema mecánico Sistema hidraúlico Sistema eléctrico

Sistema motor

Sistema transmisión

Sistema de dirección

Sistema de frenado

Sistema de suspensión

Sistema de refrigeración

Sistema de encendido

Sistema de arranque

Sistema de luces


3 SISTEMAS DE CONTROLVeamos los siguientes sistemas: un encendedor, una bicicleta y un auto.

El hombre y las técnicas por él desarrolladas evolucionaron, las máquinas dejaron de ser herramientas que realizaban una sola operación para ejecutar varias de manera consecutiva y simultánea.

Entonces, los procesos resultaron más complejos, más costosos y de mayor duración. Por lo que no fue posible controlar el sistema manualmente, sino que se hizo necesario el empleo de diversos mecanismos.

Por ejemplo:Consideremos una pequeña planta embotelladora de vino.

Hace algunos años, para que una máquina colocara el corcho a presión, una empleada debía sostener la botella ya llena en forma manual. Hoy en día, una máquina llena la botella vacía, la tapa y hasta le coloca la etiqueta en pocos segundos. Y, aun más, todo esto lo hace simultáneamente con varios

Son sistemas que funcionan sólo si cuentan con todos sus componentes y éstos desarrollan sus funciones en forma simultánea.

• Un sistema es un conjunto de elementos o dispositivos que interactúan para cumplir una función determinada.

• Se comportan en conjunto como una unidad y no como un montón de piezas sueltas.

• El comportamiento de un sistema cambia cuando se modifica o reemplaza uno de sus componentes.

• También, si uno o varios de esos componentes no cumplen la función para la cual fueron diseñados.

• Resulta necesario controlar cada elemento en forma independiente, o el resultado final de todo el sistema.

Se puede controlar de un auto:

presión de los neumáticos

temperatura del agua de refrigeración

presión de aceite

batería

Además es posible controlar la velocidad del auto, que es el resultado del funcionamiento en su conjunto.


envases. Es decir que, con el tiempo, se no se hacen más operacio nes individuales, y se pasa a realizar procesos o conjuntos de operaciones vinculadas entre sí.¿Qué hace que nuestra máquina embotelladora funcione adecuadamente, tome sólo una botella por vez, no pegue tres etiquetas en cada envase, o deje de funcionar si el líquido que envasa se ha terminado? Pues de esto se ocupa el CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS.

Los controles automáticos se han generalizado por completo en el mundo de la industria. Las industrias requieren menos operarios “manuales” y más personal especializado. Como técnicos electricistas, electrónicos e informáticos, capaces de montar, controlar, corregir y reparar los sistemas implementados.

Tipos de control

El control de un sistema se efectúa mediante un conjunto de componentes mecánicos, hidráulicos, eléctricos y/o electrónicos que, interconectados, recogen información acerca del funcionamiento, comparan este funcionamiento con datos previos y, si es necesario, modifican el proceso para alcanzar el resultado deseado. Este conjunto de elementos constituye, por lo tanto, un sistema en sí mismo y se denomina sistema de control.

Sistema de control automático El sistema da respuesta sin que nadie intervenga de manera directa sobre él, excepto en la introducción de condiciones iniciales o de consigna.

El sistema “opera por sí solo”, efectuando los cambios necesarios durante su funcionamiento. Así, se reemplaza el operador humano por dispositivos tecnológicos que operan sobre el sistema (relés, válvulas motorizadas, válvulas solenoides, actuadores, interruptores, motores, etc.).

Encontramos sistemas automáticos de control en: • Heladeras.• Termotanques.• Alumbrado público.• Piloto automático de un avión.• Equipos de aire acondicionado.

Sistema de control automático de lazo abierto

Son los sistemas en los cuales la salida no afecta la acción de control, es decir que la variable de salida no influye sobre la variable de entrada. En un sistema de control de lazo abierto no se mide la salida ni se realimenta para compararla con la entrada.

En un sistema de control automático, se reemplaza a la persona por un dispositivo controlado, el cual realiza la tarea de éste. Un ejemplo clásico de control en lazo abierto es una lavadora de ropa (lavarropas) ya que ésta funciona durante un ciclo predeterminado sin hacer uso de sensores.

Sistema de control automático de lazo cerrado

Los sistemas de control realimentados se denominan también sistemas de control de lazo cerrado. En la práctica, los términos control realimentado y control en lazo cerrado se usan indistintamente.

En un sistema de control en lazo cerrado, se realimenta al controlador con el valor de la variable de salida, a fin de que éste determine si hay diferencia entre el valor actual de la salida y el valor deseado (valor de referencia), a fin de reducir el error y llevar la salida del sistema al valor deseado.

En estos sistemas de control, la variable de salida influye en la entrada. Esto se consigue mediante un proceso de realimentación (feedback).


Sistema de control manual Para obtener una respuesta del sistema, interviene el hombre sobre el elemento de control.

La acción del hombre es, entonces, la que actúa siempre sobre el sistema (cierra o abre, acciona un interruptor, aprieta el freno...), para producir cambios en el funcionamiento.

Encontramos sistemas de control manuales en: • El frenado de un auto.• El encendido y el apagado de las luces en una habitación.• La operación de la hornalla de gas de una cocina.• El control del agua de una canilla. BIBLIOGRAFÍA

• TECNOLOGÍA8,AZ Editora• RAE,Real Academia Española• ApuntesdeSistemasTecnológicosdel Profesor

Néstor Horacio Castiñeira• Repasosobresistemasdecontroldel Profesor

O. Gómez

apuntes análisis sistémico

Education