Estrategia didáctica para la enseñanza de la materia de instalaciones eléctricas en la carrera de ingeniería eléctrica por medio de un prototipo

didáctico en el ITV1Dr. Miguel Ángel Quiroz García. 2 Dr. Alejandro León Hernández

3 M.C. Vicente González Arregui. 4 Ing. Roberto Chávez Guillén

RESUMEN–Este proyecto ha sido desarrollado durante el proceso Enseñanza – Aprendizaje del semestre Agosto – Diciembre del 2014 en conjunto profesor - alumnos de la materia de Instalaciones Eléctricas, impartida en el sexto semestre, en la carrera de Ingeniería Eléctrica

Para cumplir con el reto planteado, se formaron grupos de trabajo para poder llevar a cabo este proyecto; cada grupo de trabajo se encargó de realizar una actividad en específico por medio de la técnica de lluvia de ideas para así tomar en cuenta la opinión de cada uno de los integrantes.

Cada equipo se reunió un día de la semana para analizar y trabajar en el proyecto. El proyecto consistió en realizar una instalación eléctrica residencial en un prototipo didáctico, que simula la instalación eléctrica de una casa habitación de interés social, de tal manera que se elaboraron 5 prácticas diferentes con igual número de equipos de trabajo y planos de instalación eléctrica.

Palabras clave–Prototipo didáctico, aprendizaje colaborativo, proyectos, competencias.

Introducción

Hoy en día se requiere que el tipo de aprendizaje que se promueva sea de tipo colaborativo; El aprendizaje colaborativo que es el conjunto de métodos de instrucción o entrenamiento para uso en grupos, así como de estrategias para propiciar el desarrollo de habilidades mixtas (aprendizaje y desarrollo personal y social). En el aprendizaje colaborativo cada miembro del grupo es responsable de su propio aprendizaje, así como del de los restantes miembros del grupo; esta estrategia didáctica cumple cabalmente con esta premisa.

En el presente estudio se promueven los peldaños de una competencia, principalmente el tercero (aprender a emprender) a través de la elaboración del prototipo de una instalación eléctrica tipo residencial, con la finalidad de proponerla como parte del aprendizaje significativo de la formación integral de los alumnos de nivel superior, combinando la teoría con la práctica en las diversas actividades. El trabajo consta de cuatro apartados. El primero, describe la fundamentación didáctico - pedagógica a través de la metodología, en donde el paradigma de la educación tradicional dé un vuelco significativo en cuanto al aprendizaje; es decir, de modo que los alumnos puedan desarrollar un pensamiento crítico y creativo. El segundo apartado corresponde al desarrollo en donde se describen los pasos que se llevaron a cabo para cumplir con los objetivos planteados. El tercero, trata sobre los métodos y materiales utilizados; y en el cuarto se brindan los resultados y conclusiones.

Metodología

ANTECEDENTES; Esta estrategia didáctica tiene como fin utilizar el prototipo didáctico de una instalación eléctrica, doméstica y monofásica que fue desarrollado durante el periodo escolar de Enero – Junio de 2014 en la materia de Instalaciones Eléctricas y que fue expuesta como ponencia en el Congreso Internacional Academia Journals en Chiapas 2014, proporcionando los conocimientos y habilidades requeridos para la realización de dicha instalación, respetando los términos y condiciones que otorga CFE; desde la acometida hasta cada uno de los contactos y soquets pasando por interruptores y un centro de carga.

1 Dr. Miguel Ángel Quiroz García. Es profesor de tiempo completo del departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica en el Instituto Tecnológico de Veracruz. maquirozg@hotmail.com 2 Dr. Alejandro León Hernández es Profesor Titular en el Departamento de Ingenierías Química y Bioquímica del Instituto Tecnológico de Veracruz. ale_leon2006@hotmail.com3 M.C. Vicente González Arregui. Es profesor de tiempo completo del departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica en el Instituto Tecnológico de Veracruz.4 Ing. Roberto Chávez Guillén. Es profesor de tiempo completo del departamento de Ciencias Básicas en el Instituto Tecnológico de Veracruz.

Se ha tomado como base para la maqueta la tabla de perfocel, que fue divida en secciones iguales que limitan las áreas de una casa - habitación típica de interés social y marcadas previamente con una cinta, tomando en cuenta el diagrama unifilar que se realizó para esta práctica.

Basándonos en las normas oficiales mexicanas NOM 001 SEDE 2012, se calculó el calibre del cable, el diámetro del tubo conduit y el centro de carga para dicha instalación, considerando que la instalación es monofásica, se calcula la carga instalada para poder tener una buena eficiencia en el sistema eléctrico y adecuar el centro de carga. Así mismo, este sistema eléctrico debe tener un sistema de protección por cualquier causa de sobrecarga en dicha instalación, el tipo de acometida que se decidió instalar es de tipo aérea lo cual significa que la alimentación será igual de tipo aérea. Se instaló una mufa con una base soquet en la cual se podrá y deberá instalarse un medidor de consumo eléctrico, este material requerido, se enlista en la fig 1

Materiales Cantidad

Lámparas 6

Contactos 6

Apagadores 6

Chalupas 6

Cajas de registro 6

Cable calibre 12 8 metros

Cable calibre 14 3 metros

Centro de carga 1

Tubería 8 metros

Cinta de aislar 1

Pinzas de punta 1

Pinzas de electricista 1

Desarmador 1

Exacto 1

Base socket 6

Figura 1. Listado de materiales requeridos por el equipo de trabajo 1

Desarrollo

Con el prototipo didáctico que se realizó en el período Enero- Junio 2014 y que se donó al Laboratorio de Ingeniería Eléctrica (como se muestra en la figura 2), la estrategia ha consistido en utilizar el prototipo didáctico durante el período Agosto – Diciembre del 2014; es decir en el período anterior todo el grupo se dividió en equipos para diseñar y elaborar el prototipo, consiguiendo inclusive el material requerido.

Al ser las dimensiones del prototipo de 1.22m X 2.44m se pidió a los alumnos que por equipo elaboraran un plano en escala, simulando en el prototipo, una casa habitación en un terreno de 12m X 24m; se formaron 5 equipos

Figura 2.- Tabla de material perfocel de 1.22 m X 2.44 m con material donado el semestre anterior

de 4 alumnos cada uno para que cada equipo desarrollara un plano de instalación eléctrica residencial real que debía ser una instalación eléctrica de la casa – habitación de uno de los integrantes de cada equipo; en la figura 3 se muestra el plano de instalación eléctrica que desarrollo el equipo 1 y que una vez revisado y aprobado procedieron a elaborarlo en la maqueta desde la acometida de CFE hasta tener totalmente probada la instalación; es decir que hubiera corriente en los contactos y que encendieran las lámparas.

Figura 5.- Cronograma para la elaboración de las prácticas de instalaciones eléctricas por equipos de trabajo

Figura 3: Bosquejo de Diagrama de una instalación eléctrica, elaborado por el equipo de trabajo 1

Figura 4: Bosquejo de Diagrama de una instalación eléctrica, elaborado por el equipo de trabajo 2

OBSERVACIONES:

En la figura 4 se observa el diagrama que elaboró el equipo 2 que de acuerdo con el un cronograma que se muestra en la figura 5, cada equipo realizó la práctica de la instalación eléctrica. El cronograma fue desarrollado en una clase con la participación de maestro y alumnos por medio de la técnica de lluvia de ideas para aprender a cumplir en tiempo y forma con los proyectos que le sean encomendados a los ingenieros eléctricos que actualmente están en formación y que cuando se encuentren en una empresa, este conocimiento será “el pan de cada día”.

Simultáneamente durante el semestre se hicieron en forma paralela prácticas de 2 horas cada semana, ya que la materia considera 2 horas por semana para prácticas en el Laboratorio de Ingeniería Eléctrica.

Prácticas que se realizaron en el Laboratorio de Ingeniería Eléctrica

1.- Herramientas en general y equipos de medición

2.- Tipos de amarres y empalmes

3.- Instalación de acometidas

4.- Soldadura con estaño y cautín

5.- Timbre accionado por un boton desde dos distintos puntos

6.- Instalación de lámparas incandescentes

7.- Protección de los circuitos eléctricos

8.- Montaje y puesta en operación de lámparas fluorescentes de 75 w tipo slim line

9.- Conexión de dos lámparas fluorescentes con balastro de 2×40 w controladas con apagadores de escalera

10.- Instalación Eléctrica de una casa - habitación

En la figura 6, se muestra el avance del equipo 1 durante la práctica en el prototipo didáctico que de acuerdo con el cronograma cada equipo utilizó 5 horas el laboratorio en lo que respecta a la instalación eléctrica cuando ya se cuenta con el plano, los materiales y la herramienta necesaria.

Actividades realizadas por cada equipo

1.- Presentación del proyecto 8.- Completar materiales

2.- Formación de equipos 9.- Distribuir el trabajo

3.- Investigación de información 10.- Planear práctica

4.- Bosquejar plano 11.- Revisión de plano

5.- Listar Normas SEDE NOM 12.- Elaborar práctica

6.- Elaborar partes de plano 13.- Revisión de trabajo final

7.- Conseguir costos

Figura 6.- Equipo 1 que está elaborando una Instalación Eléctrica Residencial

Figura 7.- Instalación Eléctrica Residencial Elaborado

por el Equipo 1

Conclusiones

La utilización de un prototipo didáctico de instalaciones eléctricas residenciales se ha presentado por el grupo de la materia Instalaciones Eléctricas y elaborado con materiales normalizados, como lo son: tubos conduit de PVC, chalupas, interruptores termo magnéticos, enchufes, conductores calibre 10 con recubrimiento THW, una mufa, etc.

El prototipo se utilizó para elaborar 5 prácticas con 5 planos diferentes, presentando un funcionamiento óptimo y se encuentra en buen estado, listo para instalarse y ponerse en funcionamiento en el momento que sea requerido.

Así mismo, se cumplió con las actividades requeridas en la materia de Instalaciones Eléctricas ya que se utilizaron los materiales adecuados y de calidad, garantizando la ejecución de un prototipo de una instalación eléctrica con base a las normas oficiales mexicanas NOM-001-SEDE 2012 instalaciones eléctricas; esto fue complementado con la realización de 5 presentaciones en Power point, con la consabida intervención del profesor, es decir 1 unidad por cada equipo más las 9 prácticas listadas en la página 4 de este reporte.

De manera sencilla y rápida, se simula una instalación residencial monofásica alimentada de forma aérea, guiándonos de las hojas de especificaciones para servicio monofásico de CFE se conecta la base soquet de esta instalación básica, se aplicaron los conocimientos de instalaciones eléctricas, el cual tomando nota de la carga que se conectaría a la instalación del medidor se obtuvo mediante cálculos el valor del interruptor termomagnético que se utilizó, para no rebasar la capacidad de amperaje que soporta con una ligera tolerancia y el calibre del cable, que por lo general en instalaciones eléctricas se utiliza por norma (NOM) calibre 12 para la fase y neutro, calibre 14 para retorno de los apagadores y calibre 8 para el medidor conectado hacia los cables de alimentación, así mismo guiándonos de las Normas NOM se utiliza diferentes colores del cable para identificarlos.

Recomendaciones

Toda vez que se donó el prototipo de la instalación eléctrica al laboratorio de ingeniería eléctrica dentro del Instituto Tecnológico de Veracruz con el fin de contribuir al aprendizaje de la zona estudiantil del plantel (se documentó en el libro de actas de la reunión de Academia de Ingeniería Eléctrica el viernes 26 de septiembre en las fojas 68) se sugerirá utilizar el proyecto elaborado dentro de las áreas de ingeniería electrónica, mecánica, mecatrónica entre otras para obtener conocimientos del área eléctrica en cuanto a las instalaciones eléctricas.

Otro aspecto que se recomienda es que el siguiente semestre los grupos que lleven el tema de instalaciones eléctricas tal como la carrera de Ing. eléctrica y las arriba señaladas, continúen elaborando otros prototipos similares ya que se ha demostrado que un grupo de 20 alumnos puede elaborar y conseguir los materiales requeridos para el prototipo en cuestión. Se espera que el próximo semestre se elaboren 3 prototipos didácticos similares.

Figura 8.- Probando contacto de instalación elaborada por el equipo 1

Referencias bibliográficas

Becerril L. Diego Onésimo, “Instalaciones Eléctricas Practicas”, Manual Editado por ESIME en México D.F., Año de edición 2002, 12ª Edición

Bratu y Campero, “Instalaciones Eléctricas; conceptos básicos y diseño” 2a ed. Edit. Alfaomega, 2005 México, D.F.

Botero L. F. “Análisis de rendimientos y consumos de mano de obra en actividades de la construcción”. Medellín, Colombia, 2002.

Enriquez Harper. Manual de instalaciones eléctricas residenciales e industriales, 2a ed. Edit. LIMUSA

Instituto Navarro de Salud Laboral. Guía Técnica para la Evaluación y Prevención de Riesgo Eléctrico.

Muth, K. Denise [comp.] (1990), El texto expositivo. Estrategias para su comprensión, 2ª ed.,

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Palacios Jesús. La educación en el siglo XX. La tradición renovadora Rosseau, Ferriére, Piaget, Freinet. Editorial Laboratorio Educativo. Perrenoud, P. (2004) Diez nuevas competencias para enseñar, Biblioteca para la Actualización del Maestro. SEP. Venezuela, 1997.

Quiroz G. Miguel., Palomeque L, Escalante W. R., Hernández R. Instalación eléctrica residencial como práctica de laboratorio de ingeniería eléctrica: proyecto de un prototipo didáctico cumpliendo con las normas oficiales nom-001-sede-2012 Congreso Internacional de Investigación Academia Journals 2014

www.noriega.com.mx/shop/item.asp?itemid=8068

www.llibreriaha.com/cas/manual-de-instalaciones-electricas-residenciales-e-industriales_isbn9681851951.html.

www.bibliotecas.uvmnet.edu/home/menu/bibliografias/ing_mecanica.html

http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Normativa/GuiasTecnicas/Ficheros/g_electr.pdf 2a Edición

http://www.coitiab.es/reglamentos/electricidad/reglamentos/itc_bt/itc-bt-08.htm

Notas Bibliográficas

1 Dr. Miguel Ángel Quiroz García. Obtuvo el grado científico de Doctor en Ciencias Pedagógicas por la Universidad de La Habana, Cuba en el 2006, Realizó la especialidad en Competencias Docentes en la Universidad Pedagógica Nacional en el 2010Realizó Diplomado Docencia basada en Competencias en el Instituto Politécnico Nacional en el 2012, Es profesor de tiempo completo del departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica en el Instituto Tecnológico de Veracruz. maquirozg@hotmail.com 2 Dr. Alejandro León Hernández Ha sido Jefe del Laboratorio de Ingeniería Química, Profesor Titular en el Departamento de Ingenierías Química y Bioquímica. Diplomado para la Formación y Desarrollo de Competencias Docentes, Actualmente es

Secretario de Academia de Ingría. Química del Instituto Tecnológico de Veracruz. ale_leon2006@hotmail.com3 M.C. Vicente González Arregui. Es profesor de tiempo completo del departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica en el Instituto Tecnológico de Veracruz, obtuvo el grado de maestría en el 2001, actualmente Presidente de la Academia de Ingeniería Eléctrica.4 Ing. Roberto Chávez Guillén. Es profesor de tiempo completo del departamento de Ciencias Básicas en el Instituto Tecnológico de Veracruz.