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Los sistemas automáticos de control permiten que una máquina o un proceso regule su propio funcionamiento sin intervención humana constante, comparando lo que ocurre con lo que se desea y corrigiendo la diferencia. En este tema se distinguen los sistemas de lazo abierto y de lazo cerrado, se identifican sus componentes (sensor, comparador, controlador y actuador), se modela el conjunto mediante el álgebra de bloques y la función de transferencia, y se estudia la estabilidad y la respuesta del sistema. Es un contenido nuclear y plenamente evaluable de la materia de modalidad Tecnología e Ingeniería en la Selectividad/PAU, donde se exige interpretar y simplificar diagramas de bloques y razonar sobre el comportamiento del sistema.
5seccionesca. 22min de lectura2competenciasNivelBásico 2 · Estándar 1 · Profundización 2Revisado · 06/2026
nivel básico
Como saber básico exigible, debes reconocer la diferencia entre lazo abierto y lazo cerrado, nombrar los cuatro componentes (sensor, comparador, controlador y actuador) y aplicar la reducción de bloques en serie, paralelo y realimentación, incluida la fórmula del lazo cerrado.
nivel avanzado
En la profundización de modalidad se espera que simplifiques diagramas de bloques con varios lazos, deduzcas la función de transferencia equivalente y razones cualitativamente sobre la estabilidad y la respuesta temporal del sistema (estable, oscilante o inestable).
Lesetiefe: En profundidad
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Diagrama de bloques de un sistema de control en lazo cerrado
Comparación de la cadena de un lazo abierto y un lazo cerrado
Señal de error
El error e(t) es la diferencia entre la consigna o referencia r(t) y la señal realimentada b(t) (la medida de la salida). El controlador actúa para que e(t) tienda a cero.
Un depósito debe mantenerse a 80 cm de nivel. Un caudalímetro mide el nivel real y una electroválvula regula la entrada de agua según la diferencia respecto a los 80 cm deseados. Indica el tipo de control, identifica consigna, salida y señal de error, y calcula el error cuando el sensor mide 74 cm.
El sistema mide la salida (nivel real) y la usa para decidir la acción sobre la electroválvula. Hay realimentación, luego es un control en lazo cerrado.
La consigna o referencia es r = 80 cm; la salida es el nivel real medido y = 74 cm; el comparador resta ambas para obtener el error.
Se sustituyen los valores: e = 80 - 74 = 6 cm. Como el error es positivo, falta nivel, así que el controlador abrirá más la electroválvula.
Resultado: Es un control en lazo cerrado; consigna r = 80 cm, salida y = 74 cm y señal de error e = 6 cm (positivo: el actuador debe aumentar la entrada de agua).
Errores frecuentes
Repaso activo
Para una caldera de calefacción doméstica, describe cómo sería su control en lazo abierto y en lazo cerrado, identificando en cada caso la consigna, el actuador y, si lo hay, el sensor y la señal de error. Indica qué ocurre en cada sistema si se abre una ventana (perturbación).
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Cadena funcional sensor – comparador – controlador – actuador – planta
Cadena de señales del lazo de control
La consigna r(t) genera, tras el comparador, el error e(t); el controlador produce la señal de control u(t); el actuador la convierte en acción sobre la planta, cuya salida y(t) se realimenta a través del sensor.
Un horno eléctrico mantiene 200 ºC. Dispone de un termopar, un termostato electrónico que enciende o apaga la resistencia, y la propia resistencia calefactora. Asigna cada elemento a su función dentro del lazo de control y di cuál actúa de comparador.
El termopar mide la temperatura real del horno y la convierte en una señal eléctrica: es el sensor o captador.
El termostato electrónico compara la temperatura medida con la consigna de 200 ºC (función de comparador) y decide encender o apagar (función de controlador, en este caso todo-nada). El comparador está integrado dentro del termostato.
La resistencia calefactora ejecuta la orden aportando calor: es el actuador. La planta es el recinto del horno, cuya temperatura es la variable controlada.
Resultado: Sensor = termopar; comparador y controlador = termostato electrónico (regulación todo-nada); actuador = resistencia calefactora; planta = horno. La temperatura medida se realimenta al termostato para generar el error frente a los 200 ºC.
Errores frecuentes
Repaso activo
Para un sistema de control de velocidad de crucero de un automóvil, enumera y nombra los cuatro componentes principales del lazo de control, indica qué dispositivo concreto desempeña cada papel y señala una posible perturbación.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos (Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob)
Las tres asociaciones básicas de bloques: serie, paralelo y lazo
Bloques en serie
Dos bloques en cascada se sustituyen por uno solo cuya función de transferencia es el producto de las individuales.
Bloques en paralelo
Dos bloques con la misma entrada cuyas salidas se suman se sustituyen por uno cuya función es la suma (o la resta, si el nudo lleva signos opuestos).
Lazo de realimentación
G es la cadena directa y H la de realimentación. El signo «+» corresponde a realimentación negativa (la habitual) y el «−» a realimentación positiva. Con H = 1 queda G/(1+G).
Una cadena directa está formada por dos bloques en serie de ganancias G1 = 4 y G2 = 3, y se realimenta negativamente mediante un sensor de ganancia H = 0,5. Obtén la ganancia directa G y la función de transferencia equivalente del lazo cerrado.
Los dos bloques de la cadena directa están en serie, así que se multiplican: G = G1 · G2 = 4 · 3 = 12.
Al ser realimentación negativa, el denominador lleva «1 + G·H». Se sustituye G = 12 y H = 0,5.
Se calcula el producto de lazo G·H = 12 · 0,5 = 6 y se obtiene la ganancia equivalente.
Resultado: La ganancia directa es G = 12 y la función de transferencia equivalente del lazo cerrado es Geq = 12/7 ≈ 1,71.
Errores frecuentes
Repaso activo
Un sistema tiene en su cadena directa dos bloques en serie de ganancias G1 = 4 y G2 = 3, y se cierra con realimentación negativa a través de un sensor de ganancia H = 0,5. Dibuja el diagrama, halla la ganancia directa total G y obtén la función de transferencia equivalente del lazo cerrado.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Reducción por pasos de un diagrama con lazo interno
Lazo interno equivalente
Primero se reduce el lazo interior a un bloque equivalente, que luego se trata como un bloque más de la cadena directa exterior.
Un lazo interno de realimentación negativa tiene cadena directa G2 = 10 y realimentación H2 = 0,2. Su salida pasa por un bloque G1 = 2 en serie. El conjunto se cierra con realimentación negativa unitaria (H = 1). Halla la función de transferencia equivalente.
Se aplica la fórmula del lazo al bloque interior, con realimentación negativa: Gint = G2/(1 + G2·H2) = 10/(1 + 10·0,2) = 10/3 ≈ 3,33.
El equivalente interno va en serie con G1 = 2, así que se multiplican: Gd = Gint · G1 = (10/3) · 2 = 20/3 ≈ 6,67.
Con realimentación negativa unitaria (H = 1): Geq = Gd/(1 + Gd) = (20/3)/(1 + 20/3) = (20/3)/(23/3) = 20/23 ≈ 0,87.
Resultado: La función de transferencia equivalente del sistema es Geq = 20/23 ≈ 0,87 (lazo interno 10/3, cadena directa 20/3, cierre unitario).
Errores frecuentes
Repaso activo
Un sistema tiene un lazo interno de realimentación negativa con cadena directa G2 = 10 y realimentación H2 = 0,2; la salida de ese lazo entra en serie con un bloque G1 = 2. Todo el conjunto se cierra con realimentación negativa unitaria (H = 1). Simplifica el diagrama de dentro hacia fuera y obtén la función de transferencia equivalente.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Error en régimen permanente
Es la diferencia que persiste entre la consigna r(t) y la salida y(t) una vez transcurrido el transitorio (cuando el tiempo tiende a infinito). Cuanto menor sea, más preciso es el control.
Un sistema de control de posición recibe un escalón de consigna de valor 1. Su salida llega hasta 1,3, baja a 0,9, sube a 1,05 y finalmente se estabiliza en 1,0. Indica si el sistema es estable, di qué tipo de respuesta presenta y calcula la sobreoscilación y el error en régimen permanente.
La salida oscila pero las desviaciones respecto a 1 se van reduciendo (0,3 → 0,1 → 0,05) y acaba asentándose en un valor finito y constante. Luego el sistema es estable.
Como oscila con amplitud decreciente antes de estabilizarse, la respuesta es estable subamortiguada (con sobreoscilación).
El primer pico es 1,3 sobre un valor final de 1,0. La sobreoscilación es el exceso relativo: (1,3 − 1,0)/1,0 = 0,3 = 30 %.
El valor final es 1,0 y la consigna también es 1,0, así que el error permanente es nulo.
Resultado: El sistema es estable, con respuesta subamortiguada: sobreoscilación del 30 % y error en régimen permanente nulo (la salida final coincide con la consigna).
Errores frecuentes
Repaso activo
Se aplica un escalón de consigna a tres sistemas de control. En el primero la salida sube y se estabiliza en el valor deseado; en el segundo oscila con amplitud creciente; en el tercero oscila con amplitud cada vez menor hasta asentarse. Clasifica cada uno como estable, inestable o estable subamortiguado y justifica tu respuesta.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 534/2024 — Prueba de Acceso a la Universidad (PAU) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Referencias y fuentes
Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE)
Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob