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Volumen 14 | Número 1 | Enero-Febrero, 2022
UNIVERSIDAD Y SOCIEDAD | Revista Cientíca de la Universidad de Cienfuegos | ISSN: 2218-3620
Fecha de presentación: octubre, 2021
Fecha de aceptación: diciembre, 2021
Fecha de publicación: enero, 2022
47CONSTRUCTION OF MODELS FOR THE IMPROVEMENT OF THE TEACHING
PROCESS - LEARNING OF ELECTRICAL CIRCUITS
PARA EL MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE ENSEÑANZA – APREN-
DIZAJE DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS
CONSTRUCCIÓN DE MAQUETAS
Maykop Pérez Martínez1
E-mail: maykop@electrica.cujae.edu.cu
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3073-1675
Dailen García del Sol1
E-mail: dailenga@electrica.cujae.edu.cu
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1425-7371
Ernesto Díaz Alfonso1
E-mail: ediaz@electrica.cujae.edu.cu
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1837-058X
Orestes Hernández Areu1
E-mail: orestesh@electrica.cujae.edu.cu
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2672-239X
Janette Santos Baranda1
E-mail: jsantos@crea.cujae.edu.cu
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0225-5926
1 Universidad Tecnologica de La Habana “José Antonio Echevarría”. Cuba.
RESUMEN
En la actualidad, el perfeccionamiento del proceso de enseñanza – aprendizaje realizado en las universidades cubanas ha
llevado a un nuevo plan del proceso docente, en el que la esencialidad de los contenidos constituye un aspecto fundamental
para reducir el tiempo de formación, lograr mayores niveles de independencia, motivación y protagonismo del estudiante.
Este estudio tuvo como objetivo diseñar un sistema de prácticas de laboratorios para las asignaturas de Circuitos Eléctricos,
a partir de la construcción de maquetas, con fines docentes, de un generador sincrónico trifásico y un alternador de imanes
permanente. La investigación se desarrolló en la carrera de Ingeniería Eléctrica, para una muestra de 42 estudiantes, eva-
luándose sus resultados a través del cálculo de las frecuencias absolutas y relativas, concluyéndose que la realización de
las prácticas de laboratorios mediante la metodología propuesta y la utilización de las maquetas posibilita la mejora de los
resultados del aprendizaje de los estudiantes.
Palabras clave: Proceso enseñanza-aprendizaje, laboratorios, máquinas eléctricas, circuitos eléctricos, educación superior.
ABSTRACT
At present, the improvement of the teaching-learning process carried out in Cuban universities has led to a new type of tea-
ching process, in which the essentiality of the contents constitutes a fundamental aspect to reduce the training time, achieve
higher levels of independence, motivation and student’s protagonism. The objective of this study was to design a system of
laboratory practices for the subjects of Electrical Circuits, based on the construction of models, for teaching purposes, of a
three-phase synchronous generator and a permanent magnet alternator. The research was developed in the Electrical Engi-
neering career, for a sample of 42 students, evaluating its results through the calculation of absolute and relative frequencies,
concluding that the realization of the laboratory practices through the proposed methodology and the use of the mock-ups
makes possible the improvement of the students’ learning results.
Keywords: Teaching-learning process, laboratories, electrical machines, electrical circuits, higher education.
Cita sugerida (APA, séptima edición)
Pérez Martínez, M., García del Sol, D., Díaz Alfonso, E., Hernández Areu, O., & Santos Baranda, J. (2022). Construcción
de maquetas para el mejoramiento del proceso de enseñanza – aprendizaje de los circuitos eléctricos. Revista
Universidad y Sociedad, 14(1), 462-473.
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INTRODUCCIÓN
En correspondencia con lo planteado por Valera (2010),
las universidades enfrentan en la actualidad el gran reto
de ampliar su capacidad de respuesta a las exigencias
sociales, a las crecientes demandas que afrontan los pro-
fesionales en formación, que sean capaces de insertarse
plenamente en los procesos sociales, a las crecientes de-
mandas que afrontan los profesionales en formación, que
sean capaces de insertarse plenamente en los procesos
sociales, productivos y científicos en un contexto comple-
jo, caracterizado por las desiguales situaciones econó-
micas, los vertiginosos cambios tecnológicos y la amplia
diversidad sociocultural.
Además Salas (2000), afirma que los retos de la educa-
ción superior para el Siglo XXI plantean la necesidad de
un nuevo proceso educativo, fundamentado en los princi-
pios de excelencia, calidad y pertinencia. Argumentando
que uno de los retos que se han planteado en muchos
países en los últimos años representa la calidad de la
formación y superación de los recursos humanos. Este
proceso ha estado vinculado directamente a los cambios
políticos, económicos y sociales que se han generado
en los diferentes países, donde el desarrollo social, de
la ciencia, la técnica, la práctica y la investigación, han
obligado a aplicar -no en el discurso, sino en la práctica
efectiva- los conceptos de eficiencia, calidad y exigencia
en los procesos educativos que realizan las universida-
des, cada vez más comprometidas y en interacción con
la sociedad.
En correspondencia el Ministerio de Educación Superior
(2018), a raíz de la revisión exhaustiva de los programas
de formación de desarrollo de los profesionales cubanos,
con los nuevos escenarios y condiciones complejas que
se vislumbran para las próximas décadas del siglo XXI
plantea un conjunto de políticas para el perfeccionamien-
to del proceso de formación continua de estos profesio-
nales, entre las cuales expresa lo siguiente: “perfeccionar
la formación de pregrado en carreras de perfil amplio, re-
enfocándolas hacia la solución de los problemas genera-
les y frecuentes de la profesión en el eslabón de base”.
Esta formación básica exige la permanente actualización
del graduado a través de la superación y especialización
en el postgrado, tan necesario en un mundo donde el co-
nocimiento se transforma rápidamente, lo que garantiza
su pertinencia sobre la base de un adecuado sistema
de formación continua; y brinda mayores posibilidades
de desempeño en diferentes esferas de actuación de la
profesión.
Por su parte y en correspondencia con lo planteado an-
teriormente (Pérez, etal. (2021), afirman que actualmente
en la carrera de Ingeniería Eléctrica de la Universidad
Tecnológica de la Habana, Cujae, se ha llevado a cabo
una transformación curricular, lo cual ha conllevado al
perfeccionamiento de un nuevo currículo, plan de estudio
“E”, en el que la esencialidad de los contenidos consti-
tuye un aspecto fundamental para reducir el tiempo de
formación y lograr mayores niveles de independencia y
protagonismo del estudiante.
En las bases conceptuales para la elaboración de los pla-
nes de estudio “E” se plantea que en la disciplina debe
existir la unidad de la lógica interna de la ciencia con
la lógica del proceso de enseñanza - aprendizaje, para
garantizar una formación teórica y una aplicación de los
conocimientos en la resolución de problemas, traducién-
dose en lograr mayores niveles de esencialidad en los
contenidos de dichas disciplinas.
Como consecuencia, en el modelo del profesional del
ingeniero electricista, recogido en documento ejecutivo
para el plan de estudio “E” de la Facultad de Ingeniería
Eléctrica de la Universidad Tecnológica de la Habana
José Antonio Echeverría, se plantea que “el ingeniero
electricista es un profesional de perfil amplio que desarro-
lla sus tareas en prácticamente todas las actividades eco-
nómicas del país, pero con mayor peso en la rama eléc-
trica. Su objeto de trabajo es el conjunto de los medios
técnicos (equipos, instalaciones y sistemas) empleados
en la generación, transmisión, distribución y utilización de
la energía eléctrica. Las esferas de actuación de este pro-
fesional son: plantas generadoras de energía, las redes
eléctricas de cualquier nivel de tensión, considerando las
subestaciones eléctricas y los medios de protección de
sistemas electroenergéticos, los accionamientos eléctri-
cos de cargas mecánicas industriales y la enseñanza y
pedagogía”.
En tal sentido, las asignaturas de Circuitos Eléctricos
constituyen la base fundamental del ingeniero electricis-
ta, en las cuales se estudian las leyes y métodos genera-
les de análisis de los circuitos eléctricos, adquiriéndose
en el proceso de enseñanza - aprendizaje, todas las habi-
lidades teórico - prácticas necesarias para su utilización
en otras disciplinas y en la vida profesional, así como la
confrontación y verificación de la fundamentación teóri-
ca, lo cual forma en el estudiante un método científico de
trabajo.
Es importante destacar, como afirman Suárez, et al.
(2019), que el contenido, los medios de enseñanza, las
formas de organización y la evaluación, como compo-
nentes del proceso de enseñanza – aprendizaje, se es-
tructuran en función de las competencias a formar y del
objetivo que debe lograr el estudiante ; es decir, el énfasis
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en la proyección de las asignaturas está en lo que los
alumnos tienen que aprender, en las formas en cómo lo
hacen y en su aplicación a situaciones de la vida cotidia-
na y profesional.
Por su parte, las prácticas de laboratorios tienen como
meta que el estudiante aprenda aspectos de la teoría de
circuito eléctricos con los cuales va a enfrentarse en el
ejercicio profesional, independientemente del contexto
laboral en que se desempeñe. Es importante entender
que el ingeniero, en un ambiente productivo, se va a en-
frentar con problemas que no necesariamente serán de
su perfil profesional y precisamente por ello, deben tener
la preparación y la capacidad suficiente para resolverlos.
Actualmente, los laboratorios de circuitos eléctricos de la
Facultad de Ingeniería Eléctrica presentan deficiencias
constructivas y técnicas para garantizar un servicio ade-
cuado en las prácticas de laboratorio de las asignaturas
de Circuitos Eléctricos, por lo es necesario diseñar un sis-
tema de prácticas de laboratorios a partir de la construc-
ción de modelos físicos, que permitan mejorar el proceso
de enseñanza –aprendizaje, de forma tal que garantice
una adecuada apropiación de los conocimientos y habili-
dades prácticas relacionadas con estas asignaturas.
Por tal motivo, el trabajo que se presenta tiene como an-
tecedente la necesidad de incrementar las horas dedica-
das a la experimentación, por lo que el objetivo es diseñar
un sistema de prácticas de laboratorios para las asignatu-
ras de Circuitos Eléctricos, a partir de la construcción de
una maqueta, con fines docentes, de un generador sin-
crónico trifásico y un alternador de imanes permanentes
partiendo de los modelos físicos dinámicos que permiten
representar el principio de funcionamiento de las máqui-
nas eléctricas empleando los conocimientos adquiridos
en las asignaturas de Circuitos Eléctricos, lo cual no solo
ayudará a mejorar el proceso de enseñanza – aprendiza-
je sino también a la motivación de los estudiantes por la
carrera.
La investigación se desarrolló en la carrera de Ingeniería
Eléctrica, para estudiantes de segundo año, de la
Universidad Tecnológica de la Habana, y sus resultados
fueron evaluados a partir de entrevistas estructuradas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Para poder desarrollar el objetivo de la presente inves-
tigación, fue necesario la constatación de los estudios
teóricos existentes y la búsqueda de los conocimientos
científicos acumulados en torno al desarrollo, evolución
y mejoramiento del proceso de enseñanza – aprendizaje
de la ingeniería, específicamente de las asignaturas de
Circuitos Eléctricos en la carrera de Ingeniería Eléctrica
de la Universidad Tecnológica de la Habana José Antonio
Echeverría.
Para lo cual se sintetizaron estudios realizados median-
te la aplicación de métodos científicos, los cuales per-
mitieron revelar las relaciones esenciales del objeto de
estudio.
Entre los métodos del nivel teórico, se emplearon el histó-
rico – lógico, analítico – sintético, el inductivo – deductivo
y la sistematización.
Histórico – lógico: permitió conocer los referentes sobre el
desarrollo y evolución del proceso de enseñanza – apren-
dizaje de la ingeniería eléctrica en Cuba y el mundo, así
como la importancia que tiene para el ingeniero electricis-
ta el estudio de los circuitos eléctricos.
Analítico – sintético: permitió analizar las posiciones teó-
ricas en cuanto al proceso de enseñanza-aprendizaje,
determinar sus regularidades y características generales,
derivar las conclusiones pertinentes en torno a nuevas
perspectivas en la concepción del proceso de enseñanza
– aprendizaje en correspondencia con las transformacio-
nes curriculares existentes, Además la necesidad de sis-
tematización de modelos físicos dinámicos que permitan
visualizar al estudiante como se materializa el principio de
funcionamiento de las maquinas eléctricas en general y
específicamente de las maquinas rotatorias.
Inductivo – deductivo: posibilitó ordenar el conocimiento
científico, a partir del estudio de los factores que influyen
en el proceso de enseñanza - aprendizaje de los circuitos
eléctricos, determinando los elementos necesarios para
desarrollar las prácticas de laboratorio propuestas.
Sistematización: se empleó para el estudio de los referen-
tes teóricos relacionados con el proceso de enseñanza
– aprendizaje con vistas a la determinación de la posición
teórica para contrastar la importancia de los laboratorios
en las asignaturas de Circuitos Eléctricos.
Métodos del nivel empírico.
Entrevistas estructuradas: se efectuaron a los 42 estu-
diantes de 2do año del curso 2019 -2020, con el objetivo
de evaluar la utilidad del sistema de prácticas de labora-
torios que se proponen.
Métodos matemáticos-estadísticos: se utilizaron el cálcu-
lo de las frecuencias absolutas y relativas,
empleados el en procesamiento y análisis de la informa-
ción obtenida en las entrevistas realizadas.
Entre las fuentes documentales consultadas se encuen-
tran los trabajos realizados por Bermúdez (2012); Valencia
(2017); Gómez (2017); Mendoza, etal. (2018); Rumbo &
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Gómez (2018); Cruz (2019); Serrano, etal. (2019); Llamo,
etal. (2020); Fernández Oliveras, etal. (2020); Pérez, et
al. (2021); Medina (2021); Espinoza (2021), que han de-
sarrollado sus investigaciones en el mejoramiento del pro-
ceso de enseñanza – aprendizaje, pudiéndose constatar
algunos aportes, tales como: estrategias metodológicas
que integran en el proceso enseñanza – aprendizaje las
actividades experimentales, desarrollo de tutoriales que
guíen al estudiante en su proceso de formación, así como
la integración en las actividades docentes con las tecno-
logías de la información y la comunicación. No obstante,
se valora la necesidad de continuar el desarrollo de in-
vestigaciones referentes al mejoramiento del proceso de
enseñanza - aprendizaje de las asignaturas de Circuitos
Eléctricos teniendo en cuenta las exigencias de la actual
transformación curricular.
También para la elaboración de las maquetas se toma-
ron como referentes teóricos los trabajos presentados por
Fonseca (2017); Morán (2017).
Además, se realizaron diferentes reuniones de departa-
mento, metodológicas y de colectivos de año, se revisa-
ron los planes de trabajo metodológicos de la disciplina
de Circuitos Eléctricos y los resultados docentes de las
asignaturas de Circuitos Eléctricos durante el período
comprendido entre el año 2012 hasta el año 2019.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La disciplina Circuitos Eléctricos forma parte del currículo
base del plan de estudios “E” de la carrera de Ingeniería
Eléctrica de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la
Universidad Tecnológica de la Habana y constituye la
base teórica que necesitan los estudiantes para poder
estudiar, en esencia, el comportamiento de los sistemas
eléctricos entiéndase, las computadoras y los sistemas
digitales, los sistemas eléctricos de generación, transmi-
sión y distribución de energía, los sistemas de comuni-
cación y otros muchos sistemas que actualmente son in-
dispensables en la esfera productiva o social, los cuales
forman parte de los contenidos de diferentes disciplinas
que conforman el currículo de dicha carrera.
Las asignaturas Circuitos Eléctricos es la primera disci-
plina básica específica que cursan los estudiantes, en
ella se estudian los conceptos básicos, elementos, leyes,
métodos generales de análisis y teoremas fundamentales
vinculados al análisis de los circuitos eléctricos, estimula-
dos tanto con corriente directa, como con corriente alter-
na monofásica y trifásica, lo cual constituye una formación
básica teórica y práctica, necesaria para su utilización en
el sector eléctrico, adquiriéndose en el proceso de en-
señanza - aprendizaje, todas las habilidades prácticas
necesarias para su utilización en la vida laboral y en otras
disciplinas, así como la confrontación y verificación de la
fundamentación teórica, lo cual forma en los estudiantes
un método científico de trabajo; por tanto, en la disciplina
se hace énfasis en crear formas del pensamiento lógico
y hábitos de conducta generales para el enfoque de los
problemas, necesarios para el trabajo profesional. La dis-
ciplina tiene como precedentes los contenidos que se en-
señan en las disciplinas de Matemática y Física.
El objeto de estudio de la disciplina se centra en los teore-
mas fundamentales y métodos generales de análisis para
la solución y diseño de circuitos eléctricos, así como en la
interpretación física de los resultados obtenidos.
La disciplina, para el plan de estudios “E” está organiza-
da fundamentalmente en dos asignaturas denominadas:
Circuitos Eléctricos I y Circuitos Eléctricos II.
Dentro de los temas fundamentales que conforman la
asignatura de Circuitos Eléctricos I se encuentran los cir-
cuitos con inductancia mutua, el cual será el centro de
análisis de la presente investigación, ya que en este se
explican el comportamiento de los circuitos que trabajan
mediante el principio de inducción electromagnética, pro-
ceso mediante el cual se genera una corriente eléctrica
en un circuito como resultado de la variación de un cam-
po magnético.
Este tema está estrechamente relacionado con la dis-
ciplina de Máquinas Eléctricas, y está conformado de
acuerdo con el programa analítico de las asignaturas de
Circuitos Eléctricos para el plan de estudios “E” apro-
bado por el Departamento Docente de la Facultad de
Ingeniería Eléctrica de la Universidad Tecnológica de La
Habana, Cujae, por una conferencia, una clase práctica
y un sistema de prácticas de laboratorios, como las que
aquí se proponen, aplicando el método de aprendizaje
basado en problema en el que se utilizan problemas com-
plejos de la profesión vinculados a otras disciplinas como
vehículo para promover el aprendizaje de conceptos,
principios, el desarrollo del pensamiento crítico, el trabajo
en grupo, la capacidad de resolución de problemas y la
motivación por la práctica de la ingeniería; convirtiéndose
entonces, los estudiantes en protagonistas de su proceso
de enseñanza – aprendizaje.
A continuación, se expone, brevemente la metodología
seguida para la confección y puesta en marcha de las
maquetas propuestas:
1-. Alternador de imanes permanentes, la cual está com-
puesta por:
•Bobina: Se dispuso la confección de la bobina con
conductor de cobre con una sección transversal de
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0,258 mm, con una capa aislante de barniz y 0,180
mm sin su capa aislante, que cuenta con 900 vueltas,
enrolladas manualmente en un núcleo de madera, por
tanto, se considera núcleo de aire, debido a que la
madera, por ser un material amagnético, tiene prácti-
camente la misma permeabilidad magnética del aire
y el vacío. Se diseñó un soporte de aluminio sobre el
cual descansa y gira esta bobina, la cual se encuentra
interceptada por una varilla de aluminio haciendo la
función de eje del rotor. En uno de sus extremos se
encuentran dos aros de cobre ejerciendo la función
de anillas, en las cuales se encuentran conectados
los terminales de la bobina. Para hacer girar la bobina
se diseñó y se montó un juego de polea - correa que
accionado manualmente produce el movimiento del
rotor. La figura 1 muestra la bobina utilizada.
Figura 1. Bobina utilizada en la confección de la maqueta.
•Imán: previamente no se contaba con información de
las características del imán que se utilizó, solamente
se tenía el valor de la tensión generada por el alter-
nador a través de mediciones obtenidas. Entonces
partiendo de este dato y tomando como referente los
trabajos antes mencionados se obtuvieron las caracte-
rísticas del imán permanente utilizado el cual se mues-
tra en la figura 2. Resultando que el material con que
está fabricado el imán es Alnico, lo que corresponde a
una aleación de hierro, aluminio, níquel y cobalto.
Figura 2. Imán permanente utilizado en la confección de la
maqueta.
•Polea: Una polea es un dispositivo mecánico de trac-
ción, que sirve para transmitir una fuerza. En este caso
consiste en una rueda de madera con un canal en su
periferia, por el cual pasa una banda elástica. La rue-
da gira sobre un eje central. Como se muestra en la
figura 3 se tienen dos poleas, que ayudan en la veloci-
dad de giro de la bobina.
Figura 3. Poleas utilizadas en la confección de las maquetas.
•Base para la bobina: La base es el soporte en el cual
queda fijada la bobina para poder girar, como se
muestra en la figura 4, en la construcción de la base
se usó como material el aluminio.
Figura 4. Base utilizada.
Finalmente, de esta manera quedó confeccionado el al-
ternador de imanes permanentes como se puede obser-
var en la figura 5.
Figura 5. Maqueta del alternador de imanes permanentes.
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2-. Generador sincrónico trifásico, la cual está compuesta
por:
•Rotor: el tipo de rotor que se construyó fue de polos
salientes, de acuerdo con la bibliografía utilizada el
tipo de devanado que se acostumbra para el rotor de
polos salientes es el devanado concentrado, la figura
6 muestra el rotor del generador sincrónico trifásico.
Figura 6. Rotor del generador sincrónico trifásico.
•Estator: Está compuesto por un núcleo de chapas de
material ferromagnético, sujetas, formando un paque-
te, mediante una serie de pernos o de chavetas en
forma de cola de mileno. En la figura 7 se muestra el
estator del generador.
Figura 7. Estator del generador sincrónico trifásico.
•Carcasa: Es la parte externa de la máquina que en-
vuelve al estator y comprende a la cubierta, la base
y los apoyos. En la cubierta se encuentran los con-
ductos y orificios para la ventilación y en los apoyos
se aseguran los portaescobillas para el inductor. En la
figura 8 se muestra la carcasa de este generador. La
base está formada por el mismo metal, que tiene las
dimensiones adecuadas para absorber las vibracio-
nes que produce el movimiento de la máquina.
Figura 8. Carcasa del generador sincrónico trifásico.
•Excitatriz: La excitatriz es la parte del generador que
alimenta con corriente directa al rotor. En el caso en
el que se trabaja la excitatriz es una fuente de excita-
ción independiente, por lo que después de un grupo
ensayos se determinó utilizar tres pilas secas de 9 V
en paralelo.
De esta manera quedó confeccionado el generador sin-
crónico trifásico como se muestra en la figura 9 y sus da-
tos nominales se muestran la tabla 1.
Figura 9. Maqueta del generador sincrónico trifásico.
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Tabla 1. Datos nominales del generador sincrónico trifási-
co construido.
Tensión Nominal 4/7 V
Corriente Nominal 0,4/0,7 A
Velocidad Nominal 730 rpm
Teniendo en cuenta como ya se mencionó la relación
que existe entre la disciplina de Circuitos Eléctricos y
Máquinas Eléctricas, y que en el estudio de las máquinas
sincrónicas resulta de gran importancia analizar y calcu-
lar los parámetros que definen su comportamiento en un
sistema eléctrico de potencia, o sea, el índice de sus ca-
racterísticas de trabajo y diseño, se proponen desarrollar
con las maquetas confeccionadas el siguiente sistema de
prácticas de laboratorios:
1-. Prueba de vacío.
2-. Prueba de cortocircuito.
3-. Prueba de deslizamiento.
4-. Medición de resistencia con el puente de Wheastone.
5-. Funcionamiento ante cargas reales de los modelos fí-
sicos construidos.
Prácticas de laboratorios propuestas
Para la realización de las prácticas de laboratorio, los es-
tudiantes tendrán a su disposición diferentes equipos de
medición, como son:
1- Fuente de corriente directa.
2- Amperímetro. Clase de precisión: 2. Escala utilizada:
1A.
3- Voltímetro digital. Modelo: MX 570.
4- Osciloscopio digital. Modelo: Rigol DS 1022C.
5- Autotransformador trifásico variable (0…110V)
Laboratorio # 1.
Título: “Prueba de vacío de una maquina sincrónica”
Objetivo: Determinar las características y comportamien-
to de una maquina sincrónica en ausencia de carga.
Orientaciones metodológicas a seguir para la realización
de la práctica.
1- Se conecta al inductor una fuente de corriente directa,
en este caso es el movimiento manual de la polea.
2- Se conecta un amperímetro en serie con la fuente y el
inductor para saber el
valor de la corriente de excitación.
3- Se dejan los terminales del estator abierto.
4- Se conecta un voltímetro a una de las fases.
5- Se comienza a aumentar partiendo de 0 – 8 V gradual-
mente la tensión de excitación.
La tensión que se obtiene en el voltímetro para cada uno
de los valores de corriente de excitación, representa la
fuerza magneto motriz (F.E.M), la cual el estudiante irá
anotando en la tabla 2, para luego construir la curva ca-
racterística de vacío de la máquina sincrónica, tiendo en
cuenta que se conforma con la corriente de excitación en
el eje (x) y la F.E.M en el eje (y).
Tabla 2. Mediciones de la prueba de vacío.
Tensión de
excitación (V)
Corriente de
excitación (A)
F.E.M (V) Frecuencia
(Hz)
0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
Laboratorio # 2.
Título: “Prueba de cortocircuito de una maquina
sincrónica”
Objetivo: Determinar la característica de cortocircui-
to el valor de la razón de cortocircuito que presenta la
máquina.
Orientaciones metodológicas a seguir para la realización
de la práctica.
1- Se conecta un amperímetro en los terminales del rotor.
2- Se conecta un amperímetro en cada una de las fases
del estator.
3- Se conecta un voltímetro en cada una de las fases del
estator.
4- Se cortocircuita el estator.
5- Se conecta una fuente de corriente directa en los termi-
nales del rotor que se variará de 0 – 7 V
6- Se comienza a girar la polea hasta tratar de alcanzar la
velocidad de sincronismo.
En la medida que se va realizando la prueba el estudiante
anotará los datos en la tabla 3, para después construir la
característica de cortocircuito de la máquina sincrónica,
tiendo en cuenta que se conforma con la corriente de ex-
citación en el eje (x) y la corriente de cortocircuito en el
eje (y).
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Tabla 3. Mediciones de la prueba de cortocircuito.
Tensión de
excitación (V)
Corriente de
Excitación (A)
Corriente de
cortocircuito (A)
0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
Laboratorio # 3.
Título: “Prueba de deslizamiento de una maquina
sincrónica”
Objetivo: Determinar los valores de la reactancia sincró-
nica de una máquina de polos salientes.
Orientaciones metodológicas a seguir para la realización
de la práctica.
1- Se alimenta el estator con un autotransformador varia-
ble trifásico.
2- Se conecta un voltímetro en una de las fases del estator.
3- Se conecta un amperímetro en una de las fases del
estator.
4- Se conecta un osciloscopio en los terminales del
estator.
5- Se gira la polea a muy baja velocidad.
Para el cálculo de las reactancias sincrónicas, los estu-
diantes llenar la tabla 4 y aplicar las fórmulas mostradas
en las ecuaciones 1 y 2.
Tabla 4. Mediciones de la prueba de deslizamiento.
Tensión de alimentación (V)
Tensión máxima (V)
Tensión mínima (V)
Corriente máxima (V)
Corriente mínima (V)
Nota: (“Elaboración propia”)
Tensión mínima
Corriente mínima
q
X=
(Ecuación 1)
Tensión máxima
Corriente máxima
d
X=
(Ecuación 2)
Donde:
q
X
: reactancia sincrónica de eje en cuadratura.
d
X
: reactancia sincrónica de eje directo.
Laboratorio # 4.
Título: “Medición de resistencia con el puente de
Wheastone”
Objetivo: Determinar los valores de las resistencias del
rotor y el estator de una máquina sincrónica.
Orientaciones metodológicas a seguir para la realización
de la práctica.
Para determinar la resistencia del rotor y del estator se
utiliza un puente de Wheastone. Para medir la resistencia
en cada una de las fases del estator se conecta el puente
en los terminales de cada una de las fases. Igual proce-
dimiento se debe seguir para medir la resistencia en el
rotor, colocando el puente en los terminales de este.
Los estudiantes deben tabular los resultados medidos en
la tabla 5 y 6, obteniendo así las resistencias en cada una
de las fases.
Tabla 5. Medición de resistencia en el estator.
Resistencia (Ω) Fase
A (rojo)
B (amarillo)
C (verde)
Tabla 6. Medición de resistencia en el rotor.
Resistencia (Ω)
Laboratorio # 5.
Título: “Funcionamiento ante cargas reales de los gene-
radores construidos”
Objetivo: Determinar el comportamiento de los genera-
dores construidos ente cargas reales conectadas en del-
ta y en estrella.
Orientaciones metodológicas a seguir para la realización
de la práctica.
En esta práctica se utilizan cuatro variantes de conexio-
nes entre el generador sincrónico trifásico y la carga que
son:
•Variante No.1: conexión estrella-estrella.
•Variante No.2: conexión estrella-delta.
•Variante No.3: conexión delta-estrella.
•Variante No.4: conexión delta-delta.
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Para la carga se construyó un bloque que se puede observar en la figura 10. Como se evidencia se tienen 3 bombillos,
esta selección se hace porque el generador es trifásico.
Para todas las variantes el estudiante debe conectar los instrumentos de medición y llenar los datos de la tabla 7.
Figura 10. Carga utilizada con el generador sincrónico trifásico.
Tabla 7. Mediciones del comportamiento del generador trifásico ante una carga.
Generador Carga
Tensión (V) Corriente (A) Tensión (V) Corriente (A)
Línea Fase Línea Fase Línea Fase Línea Fase
La ejecución de estas prácticas de laboratorios desarrolla en el alumno habilidades y competencias en su trabajo
como futuro ingeniero específicamente en las actividades desarrolladas en: plantas generadoras de energía, tanto
convencionales como renovables, redes eléctricas de cualquier nivel de tensión, considerando las subestaciones
eléctricas y los medios de protección y sistemas electromecánicos industriales y de servicio.
Las prácticas de laboratorios se componen por equipos de hasta seis estudiantes. Cada equipo debe entregar un
informe por cada práctica laboratorio, el cual tiene las siguientes características como afirma Llamo & Santos (2021):
•Carátula con nombre de la asignatura, número y título del laboratorio, los nombres de los estudiantes, el número de
la lista, el grupo y la fecha.
•Resumen.
•Introducción.
•Problema científico.
•Objeto de trabajo.
•Objeto de Investigación.
•Objetivos generales.
•Objetivos específicos.
•Hipótesis.
•Desarrollo con las tablas de datos y de resultados, las figuras, etcétera.
•Conclusiones.
•Bibliografía consultada para realizar el informe.
•Anexos, si se consideran necesarios.
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Para analizar los resultados de la aplicación de las prác-
ticas de laboratorios propuestas en el proceso de en-
señanza - aprendizaje, se tomó como muestra para las
entrevistas realizadas a los estudiantes de 2do año que
cursaron las asignaturas de Circuitos Eléctricos en el pe-
ríodo 2019 -2020, de la carrera de ingeniería eléctrica en
la Universidad Tecnológica de la Habana, Cujae, los da-
tos se muestran en la tabla 8.
Tabla 8. Identificación del sexo de los entrevistados.
Sexo Frecuencia %
Masculino 40 95,24
Femenino 2 4,76
Total 42 100
Se observa que la mayoría de los entrevistados, son del
sexo masculino, quienes representan el 95,24 % del total
de 42 estudiantes tomados como muestra para el estudio,
mientras que el 4,76 % representa al género femenino,
lo cual significa que en la carrera de Ingeniería Eléctrica
para ese curso la mayoría de los estudiantes son del gé-
nero masculino, determinándose entonces que no se ten-
drá en cuenta esta variable en los análisis posteriores.
Los objetivos perseguidos con la entrevista fueron deter-
minar si con la aplicación de las prácticas de laboratorios
propuestas los estudiantes logran vincular los conoci-
mientos teóricos con los prácticos, así como la motiva-
ción por la carrera después de cursar las asignaturas de
Circuitos Eléctricos.
Para guiar la entrevista se realizó un formulario estructura-
do de la siguiente forma:
Pregunta No. 1. A su criterio, ¿considera que la realiza-
ción de los laboratorios propuestos con las maquetas lo
ayudaron a comprender los contenidos teóricos imparti-
dos en las conferencias?
Las respuestas de esta pregunta se muestran en la tabla
9.
Tabla 9. Resultados de la Pregunta No 1.
Frecuencia %
Si 38 90,5
No 4 9,5
Total 42 100
Se observa que la mayoría de los estudiantes, el 90,5 %
consideran que las prácticas de laboratorios propuestas
los ayudó a comprender los contenidos teóricos impar-
tidos en las conferencias, lo que evidencia una buena
relación entre la teoría y la práctica en la propuesta, me-
jorándose el proceso de enseñanza – aprendizaje de las
asignaturas de Circuitos Eléctricos.
Pregunta No. 2. ¿El sistema de prácticas de laboratorio lo
ayudó a interesarse por la carrera de ingeniería eléctrica?
Las respuestas de esta pregunta se muestran en la tabla
10.
Tabla 10. Resultados de la Pregunta No 2.
Frecuencia %
Si 42 100
No 0 0
Total 42 100
Se observa que el 100 % de los estudiantes, los 42 entre-
vistados, manifiestan que la realización de las prácticas
de laboratorio los ayudó a interesarse por la carrera, lo
cual es un resultado satisfactorio. También en la entre-
vista comentaron que Circuitos Eléctricos es la primera
asignatura de la especialidad y realizar prácticas de este
tipo los acerca a la realidad de la profesión.
Pregunta No. 3. A su criterio, ¿con el sistema de prácti-
cas de laboratorio propuesto se logran adquirir habilida-
des prácticas en la medición de las variables de un cir-
cuito eléctrico (corriente, tensión, potencia) ayudándolo a
mejorar el entendimiento en las asignaturas de Circuitos
Eléctricos?
Las respuestas de esta pregunta se muestran en la tabla
11.
Tabla 11. Resultados de la Pregunta No 3.
Frecuencia %
Si 42 100
No 0 0
Total 42 100
Se observa que a criterio de los estudiantes, el sistema
de prácticas de laboratorios propuestos los ha ayudado
a mejorar el proceso de enseñanza – aprendizaje de las
asignaturas de Circuitos Eléctricos así como a adquirir
habilidades prácticas en las mediciones de los circuitos,
ya que el 100 % de los entrevistado manifestaron que es
la primera vez en la carrera que realizan mediciones eléc-
tricas de este tipo lo cual los ha ayudado a comprender
las leyes y teoremas explicados en clase y a como co-
nectar voltímetros y amperímetro en un circuito eléctrico
real, siendo este beneficioso para elevar el interés por la
carrera, lo cual es un resultado satisfactorio y tiene ade-
más relación con las preguntas anteriores.
Del análisis de los resultados de la entrevista realizada,
después de poner en práctica los laboratorios aquí ex-
puestos, se confirma que estos ayudan a comprender
cómo se integran los contenidos teóricos con los prácticos,
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es decir, se logró un vínculo teoría – práctica, lo cual ayu-
dó a mejorar el proceso de enseñanza – aprendizaje.
Además de todo lo anteriormente planteado, se logró con
la implementación de las maquetas el desarrollo de cinco
prácticas de laboratorios con instrumentos reales, a partir
de la construcción con piezas que ya se encontraban en
desuso.
Para contrastar los resultados que se han obtenido en el
desarrollo del proceso enseñanza – aprendizaje de las
asignaturas de Circuitos Eléctricos, se valoraron, como
afirma (Llamo & Santos, 2021) cuatro aspectos funda-
mentales: la calidad de la docencia, el desarrollo de las
actividades en los laboratorios y en los talleres, la sa-
tisfacción de los estudiantes con la calidad del trabajo
docente educativo y la evaluación integral en la encues-
ta que se realiza todos los años para medir el grado de
satisfacción de los estudiantes con respecto al proceso
docente-educativo, como muestra la figura 11.
Figura 11. Resultado de la encuesta de satisfacción del desarro-
llo del proceso enseñanza – aprendizaje.
Fuente: Llamo & Santos (2021).
Obteniéndose como resultado que las asignaturas con
mayor calificación en cuanto a la calidad de la docencia
es Circuitos Eléctricos con 4,9 puntos, y en relación a la
impartición de los laboratorios 4,76 puntos, de un total
de 5 puntos, por lo que se muestra que los estudiantes
valoran de manera positiva el trabajo realizado en los la-
boratorios de las asignaturas.
CONCLUSIONES
La realización de las prácticas de laboratorios mediante
la metodología propuesta y la utilización de las maquetas
posibilita la mejora de los resultados del aprendizaje de
los estudiantes en las asignaturas de Circuitos Eléctricas
ya que posibilita mayor vínculo entre teoría y práctica; sin
embargo, es necesario precisar su impacto en la forma-
ción de habilidades para el buen ejercicio de la profesión.
En consecuencia, para que la universidad actual cumpla
con las demandas de formación de hoy en día, se reite-
ra la importancia de que los profesores adopten nuevos
enfoques en el proceso de enseñanza – aprendizaje y en
la formación profesional, especialmente en lo relacionado
con el aprendizaje basado en problemas debido a la im-
portancia que tiene en la formación del futuro ingeniero
electricista, que refleja la naturaleza de la propia inge-
niería, dado que es bajo este escenario en que el fututo
ingeniero puede adquirir los conocimientos y métodos de
carácter científico que lo habilitarán y que le podrán ga-
rantizar el éxito profesional.
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