Origen de la automática, diagrama de bloques y estructura del robot
Cada mañana, el semáforo de la avenida del Prado en La Paz cambia de verde a rojo sin que ningún policía mueva una palanca. Nadie lo opera en cada cambio y, sin embargo, funciona todo el día. ¿Cómo logra hacerlo solo? ¿Y cómo podemos dibujar su funcionamiento para explicárselo a otra persona? Eso es lo que vas a aprender aquí.
Qué es un sistema automático
Un sistema es un conjunto de partes que trabajan juntas para cumplir una función. Un sistema automático es el que realiza su tarea sin que una persona lo opere en cada uso: una persona lo diseña, lo programa y lo enciende, y luego él trabaja solo.
La ciencia y la técnica que estudian cómo lograr esto se llaman automática.
Compara dos situaciones:
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Un portón de garaje que abres empujándolo con las manos: lo opera una persona cada vez.
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Un portón eléctrico con sensor de movimiento: se abre solo cuando detecta un auto.
Ejemplos de la vida diaria: el semáforo programado, el ascensor de un edificio, el timbre automático del colegio, la lavadora, el termo eléctrico que se apaga al llegar a la temperatura, el riego por goteo con temporizador.
Explica con tus propias palabras qué es un sistema automático. Luego escribe un ejemplo de un sistema automático que puedas encontrar en una casa o en un colegio de tu…
Explica con tus propias palabras qué es un sistema automático. Luego escribe un ejemplo de un sistema automático que puedas encontrar en una casa o en un colegio de tu ciudad.
Observa esta lista de aparatos: un reloj de arena, un portón eléctrico con sensor de movimiento, una lámpara de aceite y un semáforo programado. Clasifica cada aparato…
Observa esta lista de aparatos: un reloj de arena, un portón eléctrico con sensor de movimiento, una lámpara de aceite y un semáforo programado. Clasifica cada aparato en «funciona de forma automática» o «necesita que una persona lo opere en cada uso». Justifica tu clasificación en una frase por cada aparato.
Origen de la automática
Las personas siempre quisieron que las máquinas trabajaran por ellas. La automática tiene una historia larga:
| Época | Invento | Idea clave |
|---|---|---|
| Antigüedad | Relojes de agua (clepsidras) | Medir el tiempo sin que alguien lo cuente |
| Edad Media | Molinos de agua y de viento | Aprovechar la naturaleza para mover máquinas |
| Siglo XVIII | Regulador de bolas de la máquina de vapor (James Watt) | La máquina corrige su propia velocidad |
| Siglo XIX | Telar con tarjetas perforadas (Jacquard) | Un «programa» guardado en tarjetas decide el dibujo de la tela |
| Siglo XX | Computadoras y controladores programables | El programa se puede cambiar fácilmente |
| Hoy | Robots, sensores, celulares | Sistemas pequeños, baratos y en todas partes |
Fíjate en el telar de Jacquard: el programa no está en la mente del tejedor, sino en las tarjetas. Ese es el gran paso hacia la automatización. En nuestra región, los telares andinos guardaban los diseños en la memoria de las tejedoras; la automática lleva esa idea a las máquinas.
Explica con tus propias palabras qué es un sistema automático. Luego escribe un ejemplo de un sistema automático que puedas encontrar en una casa o en un colegio de tu…
Explica con tus propias palabras qué es un sistema automático. Luego escribe un ejemplo de un sistema automático que puedas encontrar en una casa o en un colegio de tu ciudad.
El diagrama de bloques: entrada, proceso y salida
Para explicar cómo funciona un sistema sin dibujar cada tornillo, usamos un diagrama de bloques. Cada bloque es una caja que cumple una función, y las flechas muestran hacia dónde va la información o la energía.
Todo sistema de control tiene tres elementos básicos:
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Entrada: lo que el sistema recibe (una señal, una orden, una medida).
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Proceso: lo que el sistema hace con esa entrada (decide, transforma, calcula).
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Salida: el resultado o la acción que entrega.
¿Por qué se usan bloques? Porque permiten ver el sistema completo de un vistazo sin entrar en los detalles de cada pieza, y porque se puede cambiar un bloque (por ejemplo, un motor por otro) sin rehacer todo el dibujo.
Un sistema de control tiene tres elementos básicos: entrada, proceso y salida. Escribe qué función cumple cada uno de ellos y explica en una frase por qué se dibujan…
Un sistema de control tiene tres elementos básicos: entrada, proceso y salida. Escribe qué función cumple cada uno de ellos y explica en una frase por qué se dibujan como bloques en un diagrama.
En una panadería de El Alto se instala una amasadora que se detiene sola cuando la masa llega al tiempo de amasado programado. Dibuja o describe un diagrama de bloques…
En una panadería de El Alto se instala una amasadora que se detiene sola cuando la masa llega al tiempo de amasado programado. Dibuja o describe un diagrama de bloques de este sistema, indicando cuál es la entrada, cuál es el proceso y cuál es la salida. Explica brevemente qué hace cada bloque.
Tipos de sistemas y bloques con sensor
Hay dos grandes tipos de sistemas automáticos:
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Lazo abierto: actúa según el programa, sin comprobar el resultado. Ejemplo: el temporizador del riego que abre el agua 10 minutos cada día, llueva o no.
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Lazo cerrado: mide lo que pasa y ajusta su acción. Ejemplo: un riego que abre el agua solo si la tierra está seca.
Para medir, el lazo cerrado añade tres bloques típicos:
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Sensor: detecta una magnitud (humedad, luz, temperatura, movimiento) y la convierte en señal.
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Controlador: recibe la señal, la compara con lo deseado y decide.
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Actuador: ejecuta la orden (motor, electroválvula, resistencia, foco).
En las empresas y fábricas se usan sistemas programables: controladores cuyo programa se puede cambiar sin cambiar las máquinas. Así la misma línea de producción de una embotelladora puede llenar botellas de distinto tamaño.
Una cooperativa de Cochabamba quiere automatizar el riego de un terreno de cultivo. El sistema debe regar solo cuando la tierra está seca. Elabora un diagrama de bloques…
Una cooperativa de Cochabamba quiere automatizar el riego de un terreno de cultivo. El sistema debe regar solo cuando la tierra está seca. Elabora un diagrama de bloques que incluya, al menos, un sensor, un controlador y un actuador (por ejemplo, una electroválvula). Indica qué señal recibe y qué señal entrega cada bloque, y explica qué ocurriría si el sensor dejara de funcionar.
La estructura del robot
Un robot es una máquina automática, programable, que realiza tareas con movimiento. Se puede entender como un conjunto de cuatro sistemas que trabajan juntos:
| Sistema | Función | Ejemplos |
|---|---|---|
| Mecánico | Da forma y movimiento | Estructura, brazo, pinzas, ruedas, engranajes |
| Eléctrico | Entrega energía | Batería, fuente, cables, motores |
| De control | Decide qué hacer | Computadora, microcontrolador, programa |
| Sensorial | Percibe el entorno | Cámara, sensor de luz, de distancia, de contacto |
Se parecen a un cuerpo humano: el esqueleto y los músculos (mecánico), el corazón que reparte energía (eléctrico), el cerebro (control) y los sentidos (sensorial).
Un robot está formado por cuatro sistemas: mecánico, eléctrico, de control y sensorial. Copia estos cuatro nombres y, junto a cada uno, escribe una pieza o componente…
Un robot está formado por cuatro sistemas: mecánico, eléctrico, de control y sensorial. Copia estos cuatro nombres y, junto a cada uno, escribe una pieza o componente que le corresponda (por ejemplo, un brazo, una batería, una computadora o un sensor de luz). Usa un componente distinto para cada sistema.
Un brazo robótico de una fábrica de Santa Cruz de la Sierra levanta cajas de soya y las coloca en una cinta. Relaciona cada parte con el sistema del robot al que…
Un brazo robótico de una fábrica de Santa Cruz de la Sierra levanta cajas de soya y las coloca en una cinta. Relaciona cada parte con el sistema del robot al que pertenece (mecánico, eléctrico, de control o sensorial):
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los motores que mueven las articulaciones del brazo;
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la cámara que detecta si hay una caja cerca;
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el programa que decide cuándo debe bajar el brazo;
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la estructura metálica y las pinzas;
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la fuente que le entrega energía a los motores.
Explica en una frase por qué elegiste cada relación.
Automatizar: ventajas y límites
Automatizar un proceso significa pasar de hacerlo a mano a que lo haga un sistema. Tiene ventajas y también costos:
| Ventajas | Inconvenientes |
|---|---|
| Más rapidez y regularidad | Costo de comprar e instalar |
| Evita trabajos peligrosos o repetitivos | Puede reducir empleos si no se piensa en las personas |
| Menos desperdicio | Necesita energía y mantenimiento |
Una empresa que procesa castaña amazónica en Riberalta puede dudar entre seleccionar las almendras a mano o comprar una clasificadora automática. La máquina clasifica rápido y de forma pareja, y las personas dejan de hacer una tarea monótona; pero la comunidad puede perder empleos. Una buena decisión pondera ambas cosas, por ejemplo capacitando a las trabajadoras para operar y reparar la máquina.
Para clasificar almendras, la máquina necesitaría un sistema sensorial (cámara que ve tamaño y defectos), uno de control (programa que decide cuál sirve), uno mecánico (cinta y compuertas que separan) y uno eléctrico (motores y fuente de energía).
Una empresa que procesa castaña amazónica en Riberalta duda entre seguir seleccionando las almendras a mano o comprar una máquina clasificadora automática. Compara ambas…
Una empresa que procesa castaña amazónica en Riberalta duda entre seguir seleccionando las almendras a mano o comprar una máquina clasificadora automática. Compara ambas opciones considerando la rapidez, la regularidad del trabajo, el cuidado de las personas y el empleo de la comunidad. Luego escribe tu postura sobre cuál conviene más y defiéndela con al menos dos argumentos, mencionando qué sistemas del robot o de la máquina (mecánico, eléctrico, de control o sensorial) serían necesarios para clasificar las almendras.
Vuelve al principio: el semáforo de la avenida del Prado funciona solo porque un controlador programado cuenta el tiempo (proceso) y cambia las luces (salida) según un programa que las personas definieron. Su diagrama de bloques lo explica en tres cajas.