Tema 3.2 Diagramas de Bloques

Los Diagramas de Bloques son representaciones que permiten desarrollar esquemas para comprender más fácilmente las operaciones de control en el sistema, representando pictóricamente la función de cada elemento físico de dicho sistema.

Ejemplo de un diagrama de bloques simple.

Elementos de un diagrama de bloques

Como pudo ser observado en el diagrama de bloque anterior, existen diferentes elementos que cumplen una determinada función dentro de un diagrama en bloques, por lo tanto inicialmente vamos a aprender a diferenciar cada uno de esos elementos de un diagrama bloques.

Del diagrama anterior podemos ampliar un poco las definiciones de cada uno de los elementos:

• Señales: Son todas las flechas que componen el diagrama, en este caso tenemos la señal X (Señal de Entrada), señal Y (Señal de Salida) y señal E (señal de error). Se puede apreciar que cada señal únicamente posee una sola dirección y que por lo general tiene su comienzo en un elemento y termina en otro elemento.
• Bloques: Representan una función de transferencia de algún componente dentro de la estructura de control como por ejemplo una válvula, un motor, un sensor, el proceso, un controlador, etc. En este caso tenemos dos bloques: bloque G y bloque H.
• Punto de Suma: es representado como un circulo (muchas veces con una cruz en el medio) que indica una operación de suma o resta. En este caso se está restando la señal X con la señal de salida que produce el bloque H.
• Bifurcación: En un punto desde el cual la señal proveniente de algún bloque puede tomar paralelamente diferentes caminos para llegar a otros bloques. En este caso la bifurcación está representando la señal de salida del bloque G (que es la propia señal Y) que puede ir directamente como salida y que a la vez esta yendo para la entrada del bloque H.

Un sistema de control puede estar compuesto por numerosos mecanismos eléctricos (resistencias, inductancias, capacitores), electrónicos (amplificadores, controladores), electromecánicos (motores, generadores). Para representar todos estos componentes y la manera como fluye la información entre ellos, los ingenieros de control se valen de Los Diagramas de Bloques.

Esta representación permite desarrollar esquemas para comprender más fácilmente las operaciones de control en el sistema, representando pictóricamente la función de cada elemento físico de dicho sistema.

Diagrama de bloques en sistemas mecatrónicos:

En el diseño de sistemas mecatrónicos, uno de los pasos incluidos es crear un modelo del sistema. Tales modelos implican dibujar diagramas de bloques para representar dichos sistemas. Un sistema puede ser considerado como una caja o diagrama de bloques que tiene una entrada o una salida, en donde lo importante no es lo que sucede dentro de la caja sino sólo la relación entre la entrada y la salida de la caja. Así, un resorte puede considerarse como un sistema  cuya entrada es una fuerza F y cuya salida es una extensión x. la ecuación utilizada para modelar la relación entre la entrada y la salida es F=kx, donde k es la constante del resorte. Otros sistemas que se pueden modelar de la misma forma son un motor y un termómetro:

Por supuesto, los sistemas por lo general están compuestos por la conexión de múltiples subsistemas. Las Figuras b y c muestran un esquema para la “Antenna azimuth position control system”, y la Figura d muestra su Diagrama de Bloques Funcional:

Cada bloque del diagrama, denominado Bloque Funcional, consiste en un rectángulo que en su centro muestra la operación matemática aplicada a la señal de entrada (etiquetada con una flecha que entra al bloque) y que produce la señal de salida (etiquetada con una flecha que sale del bloque).

Para reforzar el subtema, les dejaremos a su disposición un par de vídeos donde se explican la teoría y las simplificaciones de un diagrama de bloques: 

Bibliografia:

Sergio A. Castañeda. (2018). Diagrama de Bloques en Sistemas de Control. 16 de noviembre del 2021., de control y educación. Sitio web: https://controlautomaticoeducacion.com/control-realimentado/diagrama-de-bloques/

carakenio47. (2018). Diagrama de Bloques – Ingeniería de Control. 19 de noviembre del 2021., de dademuch Sitio web: https://dademuch.com/2018/02/10/diagrama-de-bloques-ingenieria-de-control/