2.4 Modelado de sistemas básicos

2.4 Modelado de sistemas básicos

Al igual que muchas palabras cuyo significado deducimos en forma intuitiva, "sistema" es difícil de definir en forma precisa. Un sistema es un conjunto de componentes interrelacionados que poseen un límite y funcionan como una unidad. Un sistema es cualquier conjunto de materiales y procesos que se comunican para realizar una serie de funciones. Un sistema es un conjunto de procesos interconectados caracterizado por muchas
vías recíprocas de causa y efecto.
Claramente, cualquier conjunto de objetos que interactúan puede ser considerado un
sistema. El principal atributo de un sistema es que podemos entenderlo sólo al considerarlo como un todo. Otro atributo importante de un sistema, o más estrictamente hablando,
de nuestro concepto de sistema, es que se define de acuerdo con un propósito particular;
Un sistema determinado del mundo real se puede visualizar de diferentes formas, dependiendo de nuestro interés particular.


Todo el mundo emplea instintivamente modelos
cuando toma decisiones sobre determinados aspectos
de la realidad.
En el proceso de toma de decisión se elige una entre
varias acciones posibles, teniendo en cuenta el efecto
que cada acción vaya a producir.
La relación que liga las posibles acciones con sus
efectos es el modelo del sistema. Por lo tanto, en el
proceso de toma de decisiones se está empleando un
modelo del sistema.
   

Modelado mecánicos:

Los bloques funcionales que se utilizan para representar sistemas mecánicos

Son los resortes, amortiguadores y las masas.

Los resortes representan la rigidez del sistema; los amortiguadores, las fuerzas que se oponen al movimiento, es decir, los efectos de fricción o amortiguamiento, y las masas, la inercia o resistencia a la aceleración.

La rigidez de un resorte se describe por la relación entre la fuerza F que se usa para tensar o comprimir el resorte, y la tensión o compresión a x resultante.

1.- Sistemas rotacionales:

El resorte , el amortiguador y la masa son los bloques funcionales de los sistemas mecánicos donde se representan fuerzas y el desplazamiento en linea recta sin rotación.

En el amortiguador rotacional un disco gira dentro de un fluido y el par resistivo T es proporcional a la velocidad angular.

2.- Analogías eléctricas y mecánicas:

Los bloques funcionales de los sistemas eléctricos y mecánicos presentan muchas similitudes.
La analogía mecánica del resistor es el amortiguador. Tampoco almacena energía, la disipa y la fuerza F está relacionada con la velocidad v por F = cv, donde c es la constante y la potencia P disipada es P= cv^2.

Bloques funcionales en sistemas de fluidos.

En este sistema de flujo de fluidos existen 3 bloques funcionales, los cuales se pueden considerar equivalentes de la resistencia, la inductancia y la capacitancia. Para estos sistemas la entrada, el equivalente de la corriente eléctrica, es la razón de flujo volumétrico (q), y la salida, el equivalente de la diferencia de potencial eléctrico, es la diferencia de presiones, (P1-P2).Los sistemas de fluidos se pueden considerar en dos categorías.
* Hidráulicos: Son aquellos en los que los fluidos son líquidos que se consideran incompresibles.
* Neumáticos: Son los que su fluido es un gas que puede ser compresible y presenta cambios de densidad

Bloques funcionales de los sistemas térmicos.

Los bloques funcionales de los sistemas térmicos son dos: resistencia y capacitancia.
Existen un flujo neto de calor entre dos puntos si entre ellos hay una diferencia de temperaturas. Una relación similar puede usarse para definir la resistencia térmica R.

La capacitancia térmica es la medida de almacenamiento de energía interna en un sistema.