Automatización Industrial y Nutrición

Sistemas de Control en la Automatización Industrial y la Nutrición

“Porque es en la simpleza, donde radica la belleza.”

– Sasha Bartel

AutomaticoEl estar trabajando en el área de la automatización industrial, me ha permitido encontrar ciertas similitudes entre los sistemas que controlan las plantas industriales y los que controlan los distintos órganos del cuerpo humano.

En este artículo quiero compartir contigo cómo se relacionan estos dos mundos aparentemente tan distintos, cuales son sus similitudes y de que manera éstas, ampliarán nuestra visión del cuerpo humano con el objetivo de erradicar la amplia simplificación que nos han enseñado una y otra vez: que la función del cuerpo no es mas que una balanza calórica, cuando de nutrición y adelgazamiento se trata.

¿Curioso por ver en que pueden relacionarse estos dos mundos tan distintos?

Automatización Industrial y Nutrición: Dos mundos no tan distantes

Cientos de computadoras y servidores forman parte de los sistemas que hacen posible la automatización industrial. Datos que fluyen de elementos mecánicos a computadoras digitales a través de cables de distinta tecnología permiten mantener a una planta industrial funcionando correctamente, manteniendo cientos de variables distintas en rangos de valores aceptables para la fabricación de algún tipo de producto final, como puede ser gas, petróleo, químicos, ropa, alimento o alguna otra cosa.

Similarmente, existen mas de una docena de glándulas en el complejo mundo interno del cuerpo humano. Desde las glándulas suprarrenales, pituitaria e hipotálamo, hasta las tiroides, páncreas, ovarios y muchas otras más. Todas estas se comunican con distintos órganos del cuerpo mediante la liberación de hormonas al torrente sanguíneo, con el propósito de mantener cientos de variables distintas en rangos de valores aceptables para controlar funciones fisiológicas del cuerpo humano como un todo.

Estas similitudes se resumen en el concepto de sistemas de control.

Sistemas de Control: Conceptos Básicos

Para comprender el concepto general de sistemas de control, tanto para la automatización industrial como para la nutrición, es necesario comprender cuatro conceptos fundamentales. Con tal motivo, antes que nada, déjame mostrarte un ejemplo que los involucre a todos.

¿Cuántas veces has utilizado el aire acondicionado? Me imagino que muchas.

Cuando hace mucho calor, tan solo te diriges al comando de control de tu aire, estableces la temperatura que te gustaría tener en tu habitación y lo enciendes. El sistema se encarga de mantener esta temperatura, independientemente de la temperatura exterior. Si la temperatura en el ambiente se encuentra por debajo de lo que has estipulado, el sistema la eleva mediante el uso de aire caliente. Si por el contrario se encuentra por encima de la temperatura estipulada, éste la reduce utilizando aire más frío.

Con esta escena en mente, pasemos a describir los siguientes tres conceptos que nos permitirán comprender este mundo:

  1. Proceso
  2. Sistema de control
  3. Punto de equilibrio

1. Proceso

Proceso

Diagrama de Proceso

Un proceso es una serie de acciones o pasos que se toman con el fin de obtener algún resultado.

Así, es posible describir el proceso de fabricación de alguna vestimenta, alimento, químicos, gas, petróleo o, como en nuestro ejemplo, de refrigeración ambiental. También es posible describir el proceso de digestión, metabolismo o formación de grasa corporal.

Un proceso puede verse como algo que recibe variables de entrada (tela, petróleo crudo o alimento), lo “procesa” y devuelve variables de salida (vestimenta, petróleo refinado o materia fecal).

2. Sistema de Control

Sistema de control simple

Diagrama Simplificado de Sistema de Control

Los sistemas de control son sistemas diseñados para controlar procesos.

En la automatización industrial, son computadoras (y redes de computadoras) que controlan automáticamente el proceso industrial, como ser extracción de petróleo, gas, químicos o fabricación de vestimenta o alimentos.

En nuestro ejemplo, el sistema de control del aire acondicionado controla el proceso de la temperatura ambiente en tu habitación. De la misma forma, el sistema de control de grasa corporal, controla la cantidad de grasa corporal que existe en tu cuerpo.

Podemos entonces decir que un sistema de control es un sistema que utiliza información del proceso para modificarlo según corresponda.

3. Punto de Equilibrio

Sistema de control punto equilibrio

Diagrama de Punto de Equilibrio

Cuando estableces la temperatura que deseas para tu habitación, estás determinando lo que se denomina punto de equilibrio.

Éste es el valor al cual el sistema de control utilizará como parámetro para determinar que tipo de decisiones debe tomar para lograr controlar el proceso adecuadamente.

Si la temperatura ambiente es distinta al punto de equilibrio, el sistema de aire acondicionado debe corregirla (subirla o bajarla), acercándola al punto de equilibrio.

Podemos decir entonces que el punto de equilibrio es el punto de referencia del sistema de control.

Homeostásis y Control de Proceso

Los sistemas de control, tanto los del área de automatización industrial como los del cuerpo humano, están compuestos de cuatro tipos de elementos básicos:

  • Sensores: miden algún tipo de valor de la variable que se desea controlar
  • Controladores: elementos que toman decisiones basadas en datos
  • Transmisores: elementos que transmiten información (datos)
  • Actuadores: elementos que realizan cierta acción
Sistema de control completo

Diagrama General de Sistema de control

No solo están compuestos de elementos que realizan funciones similares, sino que además su funcionamiento general es semejante.

Nuestro ejemplo del aire acondicionado, el cual, en principio, es idéntico al de control de hornos industriales, hace uso de los siguientes elementos para su correcto funcionamiento:

  • Sensores: termómetros
  • Controlador: computadora (CPU)
  • Transmisores: transmisores y cables
  • Actuadores: ventiladores calientes y frios
Aire acondicionado

Diagrama de Sistema de Control de Aire Acondicionado

Suponiendo que cuando encendemos el aire acondicionado seleccionamos una temperatura de 24-26 grados (nuestro punto de equilibrio), siguiendo el diagrama de la figura, podemos seguir el funcionamiento un poco más detallado del mismo:

  1. Los termómetros miden la temperatura dentro de la casa
  2. Los transmisores envían los datos hacia el controlador
  3. El controlador compara los datos recibidos con el punto de equilibrio
    • Si se encuentran por debajo del mismo, envía una instrucción (a través de otros transmisores y cables) a los ventiladores calientes para incrementar su funcionamiento
    • Si se encuentra por arriba del rango, envía la instrucción a los ventiladores de aire frío
  4. Los ventiladores reciben las instrucciones y actúan según se les ordene

De esta manera, el sistema de aire acondicionado mantiene el ambiente a una misma temperatura, automáticamente.

Interesantemente, el funcionamiento de los cientos de sistemas de control que pueden encontrarse en nuestro cuerpo es similar. Desde el sistema que controla los niveles de sodio y potasio, pasando por el sistema que controla los niveles de glucosa en sangre, hasta el sistema que controla la cantidad de grasa corporal que llevas en tu cuerpo, todos estos son sistemas de control que se comportan de la manera en que venimos describiendo.

Éstos están diseñados para mantener al cuerpo en un estado de homeostásis, o sea, de equilibrio.

Lipostato: El Sistema de Control de Grasa Corporal

El diseño fundamental del sistema que controla el nivel de grasa corporal se basa en los siguientes elementos:

  • Sensores: estómago
  • Controlador: cerebro (hipotálamo)
  • Transmisores: nervios, hormonas y venas
  • Actuadores: boca
Lipostato

Diagrama de Lipostato, el sistema de control de grasa corporal

Al igual que cualquier otro sistema de control, éste también posee un punto de equilibrio, el cual determina cuanta energía necesitamos para vivir, y se encuentra ya establecido en el cerebro. Este valor viene determinado en nuestra genética (lo cual no significa que puede modificarse según el estilo de vida que llevemos).

Veamos su funcionamiento:

  1. El estómago detecta la cantidad de comida disponible en el mismo
  2. Ciertas hormonas le comunican al cerebro el estado del estómago
    • Si éste se encuentra vacío, hormonas como la grelina son secretadas al torrente sanguíneo
    • Si en cambio se encuentra lleno, se secretan las hormonas de saciedad de corto y largo plazo
  3. El cerebro determina si es que el cuerpo necesita mas energía o no, comparando la información enviada por el estómago con su punto de equilibrio
    • Si el cuerpo requiere de más energía, el cerebro produce sensación de hambre, estimulando el consumo de comida
    • Si por el contrario, el cuerpo no requiere de energía extra, se produce sensación de saciedad, evitando así el consumo de comida extra
  4. La boca y demás “actuadores” (como ser olfato, vista y demás sentidos), actúan según las indicaciones dadas por el cerebro

Esta es la manera en que el cuerpo controla el nivel de grasa corporal. Así es, la cantidad de grasa que tienes alrededor de tu cintura está controlada automáticamente por tu cuerpo, y es esta la razón por la cual el contar calorías es absurdo 🙂

Grasa Corporal: Más que una resta

Es importante comprender que el cuerpo humano posee cientos de sistemas de control distintos, que funcionan de manera similar, todos diseñados para mantener al cuerpo en homeostásis (equilibrio). Este hecho nos libra del gran mito de que podemos controlar “manualmente” (racionalmente) cuantas calorías consumimos, cuantas utiliza nuestro cuerpo, y cuantas no.

El equilibrio y balance calórico está controlado automáticamente, mediante un sistema mucho mas complejo e inteligente que lo pueden llegar a ser una suma o una resta. La próxima vez que alguien te diga que el adelgazar es sólo cuestión de sumar y restar, ya sabes que no es así. 🙂

Hablando de retroalimentación, ¿qué opinas tu? ¿Te ha gustado el artículo? ¿Has aprendido algo nuevo?

Luciano Gutierrez

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Luciano

¡Hola! Me llamo Luciano, nací en Argentina, vivo en Australia y hago lo que me gusta; ingeniería. Soy un apacionado de la nutrición y estoy convencido que es posible adelgazar para siempre mediante el uso de comida REAL. Más acerca de mí.

  • Avatar Sebastián dice:

    Bien ingenieril el punto de vista, bien claro y conciso. En este artículo se vio la esencia de la “Ingeniería” en la nutrición.
    Exitos!!

  • Avatar Ruth Gutierrez dice:

    Muy bueno el articulo Luciano!!! . Coincido plenamente con la comparación presentada. Felicitaciones !!

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