El Control Automático:
Esa Tecnología Cotidiana pero Invisible


Por Mario Salgado, académico de la Universidad Técnica Federico Santa María*.


La palabra automatización y la expresión control automático traen a la imaginación sistemas de sofisticada tecnología, robots, visión, inteligencia artificial, etc.

En realidad, la automatización es en parte eso, pero, al mismo tiempo, es mucho más.

La expresión "automatización" incluye muchos aspectos de la tecnología. Y todos ellos tienen en común la realización de acciones y procesos sin la intervención de un operador humano (excepto, aunque ocasionalmente, para realizar mantencio-nes preventivas o correctivas).

Una de las expresiones de mayor espectacularidad de la automatización se en-cuentra en líneas de montaje y fabricación de automóviles, equipos electrónicos, partes y piezas, etc. Allí se usan cámaras que replican la visión humana y robots que realizan tareas en forma precisa e incansable.

Sin embargo, ese tipo de aplicación es, en general, poco familiar para el ciudada-no común. Por ello, creemos necesario enfocar nuestra atención en un aspecto específico de la automatización: el control automático, es decir, la expresión de una tecnología de presencia casi inadvertida, pero de ocurrencia creciente en la vida cotidiana.

Una persona común no suele preguntarse cómo es que en un refrigerador o en un congelador de uso doméstico la temperatura a la que se conservan los alimentos es más o menos constante en verano e invierno, estén con muchos alimentos o casi vacíos.

Tampoco, seguramente, se ha preguntado cómo se logra que las escaleras mecá-nicas en los supermercados se muevan a la misma velocidad cuando van vacías o cuando transportan a muchas personas con sus carros de compras cargados de mercadería. O, también, cómo es que el control de crucero de un automóvil es capaz de hacer que el vehículo se mueva a la velocidad prefijada por el conductor, vaya el vehículo con mucha o poca carga, en subida o en bajada.

Si uno observa a su alrededor, se pueden plantear muchas preguntas similares a éstas y que apuntan al aire acondicionado, a ese calefón y cocina modernos, a esa lavadora con temperatura programable, al nivel del agua en el estanque del WC, al voltaje y la frecuencia en la red de distribución eléctrica domiciliaria, etc.

Si uno pone mayor atención, descubrirá otros procesos y sistemas más complejos donde el control automático es crucial para obtener un buen resultado. Observe, por ejemplo, un automóvil o un avión. ¿Cómo es posible que las refinerías de pe-tróleo sean capaces de producir el combustible adecuado, de características constantes, aunque la materia prima tenga composición variable (petróleos de Ecuador, del Mar del Norte o del Golfo Pérsico)?, ¿cómo se puede lograr que el acero (u otra aleación metálica) que se utiliza para fabricar el fuselaje de ambos vehículos, sea de un espesor de extraordinaria precisión, aunque la materia prima sea de características variables y muy difíciles de medir con la misma precisión?

Todo lo anterior son las formas más visibles del control automático. En una escala de mayor complejidad y en una perspectiva temporal de mayor alcance, el control automático ha sido crucial en el desarrollo de la medicina, la electrónica digital (computadores), la industria aeroespacial, las telecomunicaciones, la industria bé-lica, la agricultura y la acuicultura moderna, etc. Así también, el control automático es clave en la disminución de la polución, en la mayor eficiencia energética, en el aumento de la calidad de productos de todo tipo, así como también en el mejor aprovechamiento de las materias primas.

La pregunta natural es: ¿qué tienen en común todos estos ejemplos tan disímiles?

En primer lugar y en términos del funcionamiento, en todos ellos se consiguen buenos resultados, aún en presencia de situaciones difíciles de prevenir y medir, es decir, son sistemas capaces de mantener ciertos objetivos, atenuando conside-rablemente el efecto de perturbaciones.

En segundo lugar, en la estructura de todos ellos se pueden reconocer cuatro elementos:
· La especificación de un comportamiento deseado (meta).
· La medición de lo que realmente ocurre (visión o sentido).
· Un procedimiento para determinar la acción correctiva que debe aplicarse si lo que ocurre no es igual a lo deseado (inteligencia).
· Un mecanismo para aplicar la acción correctiva o comando (músculo).

Por ejemplo, en el caso de un refrigerador doméstico, es el usuario quien especifi-ca el comportamiento deseado usando una perilla que gradúa la temperatura des-de un valor mínimo hasta un valor máximo. La temperatura del refrigerador es permanentemente medida por un sensor de temperatura y esta medición se com-para con el valor ajustado por el usuario, cuando la diferencia excede un valor predeterminado (fijado al momento de fabricar el equipo), se da una orden para encender el compresor (motor del refrigerador) o para detenerlo, dependiendo de si la temperatura está muy por encima o muy por debajo del valor deseado.

El progreso del control automático se basa en una relación simbiótica de tres ele-mentos: el marco conceptual, el desarrollo teórico y la tecnología.

En lo conceptual, el punto central es el mecanismo de retroalimentación, es decir, los efectos de una acción correctiva son medidos y esa medición determina las acciones correctivas siguientes. Aquí reside la eficacia del control automático, ya que si algo inesperado ocurre y el sistema no se comporta como se espera, esa desviación es inmediatamente detectada por el medidor y se determina un cambio en el comando.

Lo interesante es que este mecanismo fundamental de realimentación no es in-vención del ser humano, sino que es un mecanismo usual en los seres vivos y en los sistemas naturales.

Para ilustrar este punto, se puede considerar como ejemplo una acción del ser humano: tocar un objeto que está sobre una mesa. Aquí la meta es que la posición de la mano y la del objeto coincidan. La vista actúa como sensor que mide conti-nuamente la posición de la mano respecto del objeto y la velocidad de acerca-miento. El cerebro calcula el comando que debe enviar a los músculos para que sigan la trayectoria deseada y la velocidad del movimiento (note que la mano debe llegar con suavidad al objeto). Sin embargo, si otra persona mueve el objeto antes que la mano lo haya alcanzado, la visión detectará la desviación y enviará coman-dos corregidos al sistema muscular.

Otros ejemplos del mecanismo de realimentación en la naturaleza incluyen la mantención de la temperatura en el cuerpo de los mamíferos, la mantención del equilibrio en lo seres humanos, el balance de especies en un ecosistema, el mo-vimiento del girasol, etc. Aún más, los conceptos nuevos en el control automático han tratado de replicar aquellos rasgos extraordinariamente sofisticados en los mecanismos de control en los organismos vivos, tales como la adaptabilidad, el aprendizaje, las estructuras neuronales y el enfoque difuso. El desarrollo de estos conceptos y su aplicación requiere de otros dos elementos: la teoría y la tecnología.

Las nuevas teorías se desarrollan en universidades, institutos de investigación y la industria, sin embargo, muchos de los desarrollos teóricos han sido aplicados sólo gracias al desarrollo de la tecnología. Más específicamente, el enorme salto en la calidad del control automático ha sido posible por el desarrollo vertiginoso de la electrónica digital (microprocesadores, microcontroladores, sistemas de codifi-cación y transmisión de datos, etc.).

Esa relación encubre una paradoja: ninguno de los notables avances de la elec-trónica digital hubiese sido posible sin la automatización, ya que el desarrollo de la primera requiere procesos de fabricación de una precisión casi sin paralelo en el mundo de la tecnología, los que sólo pueden ser desarrollados con la automatiza-ción.

El progreso de la automatización ha sido un proceso continuo, a veces gradual y en otras a través de grandes saltos. Los progresos en sensores, electrónica digital y telecomunicaciones facilitan la aplicación de teorías nuevas y abren nuevas áreas de enorme potencial, como el control automático a través de Internet.


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*Mario Salgado, ingeniero civil electrónico de la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM), Master of Science en Sistemas de Control del Colegio Im-perial de Londres, Inglaterra, y Philosophy Doctor en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Newcastle, Australia, es profesor de la UTFSM desde 1970.
Especialista en Control Automático, con actividades de docencia en pregrado y postgrado, es coautor del libro de circulación internacional "Control System De-sign" y ha escrito más de cincuenta publicaciones para revistas y conferencias na-cionales e internacionales. Además, ha sido profesor invitado en diversas univer-sidades, tanto en Chile como en Australia, Brasil y España.

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