REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD BICENTENARIA DE ARAGUA VICERRECTORADO ACADÉMICO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE ING. ELÉCTRICA SAN JOAQUÍN DE TURMERO - ESTADO ARAGUA DISEÑO DE UN EQUIPO DIDACTICO PARA EL ANALISIS EXPERIMENTAL DE RECTIFICADORES CONTROLADOS, Y SISTEMA DE CONTROL DE VELOCIDAD PARA MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA TRABAJO FINAL DE INVESTIGACION PARA OBTAR AL TITULO DE INGENIERIA ELECTRICA Autor: Guillermo E. Zambrano Gatto Cedula: 27.863.112 Tutor: xxxxxxxxx San Joaquín de Turmero, 03 de julio del 2021 CAPITULO I 1. Caracterización Desde el punto de vista teórico, el interés se centra en la indagación y comprensión de diversas teorías de aprendizaje, la clasificación de métodos de enseñanza, pedagogías y didácticas contemporáneas como las formas principales actuales de enseñanza y su respectivo estado del arte. Desde el punto de vista metodológico, la investigación presenta la selección, diseño y producción de los recursos técnicos requeridos para la implementación de las etapas del método de enseñanza aprendizaje propuesto e integrado en la plataforma de gestión de aprendizaje Moodle. De igual forma, se logra la consolidación de cada una de las fases del método de enseñanza, consiguiendo la integración de conocimientos de diferentes áreas con varios recursos del laboratorio en las Prácticas Integradoras de Conocimientos y Articulación de Recursos (PICAR) y la validación del método formulado gracias a un instrumento de consulta aplicado a grupos de estudiantes. También se evidencia que la falta de unificación de los conceptos en el laboratorio demuestra una carencia de relación entre los conocimientos del SEE en los programas de ingeniería, limitando las habilidades de los egresados (Gedra et al., 2004). Como consecuencia, y dado que la formación práctica es un complemento fundamental a la teoría vista en clase, los laboratorios deberían ser componentes integradores de conceptos. No obstante, no se ha logrado agrupar los temas que integran una red eléctrica inteligente al interior de estos, e. g. electrónica de potencia, análisis de sistemas de potencia y máquinas eléctricas (Maza-Ortega et al., 2017). 2. Objetivos Objetivo general: - Diseño de un equipo didáctico para el análisis de rectificadores y control de motores DC que será utilizado por los grupos de trabajo del LABORATORIO DE CONTROL y LABORATORIO DE ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA Objetivos específicos: - Poder controlar un motor DC con las siguientes experiencias de lazo cerrado: Corriente de armadura Voltaje y corriente de armadura Velocidad y corriente de armadura - Poder analizar el comportamiento y funcionamiento de rectificadores controlados - Diseñar un transformador para pruebas de motor DC 3. Justificación Actualmente no existen la cantidad de dispositivos necesarios para hacer las prácticas en los laboratorios de electrónica principalmente, por lo cual se desea realizar este diseño para un nuevo equipo que permita aprender y conocer más acerca del comportamiento de rectificadores en los circuitos eléctricos y además ver cómo se comporta un motor y como controlarlo por medio de su velocidad. Estos temas son cruciales y necesarios para cualquier aspirante al título de ingeniería eléctrica o electrónica, el saber cómo es el sistema para poder controlar un motor DC y como trabajar con rectificadores en circuitos, ya que estos mismos forman parte de nuestra vida diaria, por eso es necesario tener los equipos fundamentales para poder enseñar y que los estudiantes aprendan todo lo básico y no básico acerca de sus carreras, y por medio de este equipo se podrá tener un repertorio más amplio de enseñanza de manera práctica y no solo teórica, ya que la práctica es crucial para un ingeniero. Es necesario la adquisición de nuevos dispositivos para la complementación de la enseñanza teórica, la cual es la práctica, actualmente la mayoría de los egresados no saben realizar las practicas por lo cual una enseñanza de cómo controlar los dispositivos para el estudio de circuitos y sistemas eléctricos y electrónicos ayudaría a complementar su educación y tener un mayor conocimiento y así destacarse más en el ámbito laboral. CAPITULO II Rectificadores: Los rectificadores son circuitos realizados con diodos, capaces de cambiar la forma de onda de la señal que reciben en su entrada. Se utilizan sobre todo en las fuentes de alimentación de los equipos electrónicos. tipos de rectificadores: - Rectificador de media onda - Rectificador de onda completa y punto medio - Rectificador de Puente de Graetz - Rectificadores monofásicos - Rectificadores trifásicos Funcionamiento: La labor principal de los rectificadores, es la de transformar la corriente variable en corriente continua. En este caso hablamos de «Rectificar la ondulación». Para ello, primero se requiere de una etapa de rectificación en la que se utilizan diodos, y una etapa de filtrado, que sirve para eliminar las altas frecuencias. Rectificación y filtrado: En el circuito de control existen 3 fuentes de alimentación DC: +12V, -12V y +5V, desde el módulo # 1 se alimenta la tarjeta # 1, los voltajes +A (31 Vdc) y -A(-31 Vdc) sirven para conseguir las fuentes de +12V y -12V necesarias para alimentar IQS amplificadores operacionales. Las señale +A y -A vienen filtradas desde el módulo # 1, las resistencias Rlll y R112 limitan la corriente que circular por cada Zenner de 12V en el tiempo de descarga de los capacitores C44 y C45 del módulo #l. Los capacitores C34 y C35 que se observan en esta figura forman un segundo filtro capacitivo para contrarrestar el aumento del rizado al conectar los OPAMP'S. La fuente de +5 Vdc (figura # 11) alimenta las tarjetas # 1, # 4 y # 5. La señal alterna la toma del transformador TR4 120 VoltIlS Volt, se rectifica con IC22, se filtra con C36 y C37 y regula con IC23 de tal manera de obtener un voltaje lo más estable posible para el control. Estructura del Tiristor: En términos técnicos se denomina, TIRISTOR, THYRISTOR, DIODO RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO o simplemente SCR, a un dispositivo electrónico formado por cuatro capas de material semiconductor y mediante el cual es posible, no solo rectificar una corriente alterna, sino también controlar el paso de la misma a través de él, y por tanto a través de cualquier carga conectada en serie con él. El tiristor se compone de 2 uniones P-N sucesivos, constituyendo por tanto una estructura P-N-P-N. Manteniendo la tensión anterior entre ánodo y cátodo se aplica ahora un impulso positivo al electrodo de gobierno, esto hace que los electrones fluyan a través de J3, polarizada en sentido directo, desde el cátodo hacia el electrodo de gobierno. Esto a su vez, produce un flujo de electrones a través de la unión J2 (efecto-transistor de las 3 últimas capas NPN) lo que causa que su región de agotamiento se estreche y por tanto su resistencia se reduzca. Como consecuencia de lo expuesto, la proporción de la tensión ánodo-cátodo que aparece en la unión J2, disminuye, la cual permite que aumente la tensión en las uniones J1 y J3. Al haber aumentado la polarización directa en J1 se producirá un flujo de huecos a través de ésta y por el efecto transistor de las 3 primeras capas PNP también habrá un flujo de huecos a través de la unión J2 lo que hace que su región de agotamiento se reduzca aún más, por consiguiente, también aumentará el flujo de electrones sobre J2. Este efecto acumulativo, iniciado por el impulso positivo aplicado entre electrodo de gobierno y cátodo, continúa rápidamente hasta que la unión J2 desaparece totalmente con la cual la resistencia efectiva anodo-catodo del tiristor. Control de motores DC: Las técnicas de control de motores de corriente continua son herramientas que se utilizan para controlar la velocidad, el par y el suministro de potencia de los motores de corriente continua. El control de motores puede llevarse a cabo mediante tiristores y un conocimiento básico de electrónica de potencia. Control de velocidad de un motor DC: El control de la velocidad del motor de CD se realiza por medio del voltaje de alimentación de la armadura. En la siguiente imagen se muestra el esquema del sistema de control de velocidad propuesto, donde la velocidad del motor se determina a partir de la medición continua de la corriente de armadura ia. Figura 1. Diagrama de Bloque, Lazo cerrado de Controlador. El diseño de control se basa en la técnica de linealización por retroalimentación de estado, en esta técnica el sistema original se transforma en un sistema equivalente de nuevas variables llamado forma canónica controlable, donde el sistema de nuevas variables se expresa en función de las variables de seguimiento de error (Ogata, 2010; Chen, 1999). Una característica fundamental de esta representación es que los estados del sistema son conectados por medio de la rama de realimentación a la entrada de control, donde los polos del sistema son reubicados para lograr una dinámica rápida y estable. En el diseño de control se define una función matemática llamada error de seguimiento y una ley de control, las cuales actúa para hacer que la función de error tienda a cero. La función de seguimiento de error se construye con la diferencia entre la señal de referencia y la señal controlada. Mientras que la ley de control se basa en un algoritmo de control Proporcional e Integral (PI). Que es un motor DC: El motor de corriente continua, denominado también motor de corriente directa, motor CC o motor DC es una máquina que convierte energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción de un campo magnético. Funcionamiento del motor DC: El principio de funcionamiento básico de un motor de CC se explica a partir del caso de una espira de material conductor inmersa en un campo magnético, a la cual se le aplica una diferencia de potencial (o voltaje) entre sus extremos, de forma que a través de la misma circula una corriente I. Para este caso la espira constituye el rotor del motor, y los imanes que producen el campo magnético constituyen el estátor. Entonces, dado que cuando un conductor, por el que pasa una corriente eléctrica, se encuentra inmerso en un campo magnético, éste experimenta una fuerza según la Ley de Lorentz. Donde dicha fuerza, denominada Fuerza de Lorentz, es perpendicular al plano formado por el campo magnético y la corriente. Lazo cerrado: Un sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la señal de salida tiene efecto directo sobre la acción de control. Esto es, los sistemas de control de lazo cerrado son sistemas de control realimentados. Corriente de armadura: Se entiende por armadura, la parte de la máquina (motor o generador) que incluye los devanados principales portadores de corriente. Se denomina reacción de la armadura a un fenómeno magnético presente en alternadores trifásicos, y que consiste en la modificación del campo magnético existente entre el rotor y el estator de dicho alternador, dependiendo de cómo sea la carga que tiene que mantener dicha máquina eléctrica. Armadura en motores DC: Cuando se trata de una dinamo y de motores de corriente continua se da el nombre de armadura tanto al paquete de chapas que sostiene el bobinado inducido, como al conjunto de los conductores que constituyen el bobinado. voltaje de trabajo de un motor: Se conecta un polímetro, empleado como voltímetro en la escala de 20 V de corriente continua, para medir la tensión en los terminales del motor. Se conecta uno de los terminales del porta-pilas a un terminal del motor (doblando los cables entre sí). Transformador: El transformador eléctrico es un dispositivo que permite elevar o disminuir el voltaje en un circuito por medio de un campo magnético, manteniendo una misma potencia, también se puede usar para aislar eléctricamente un circuito. Funcionamiento de un transformador: El funcionamiento de un transformador se basa en el principio de inducción electromagnética. El transformador se compone de dos bobinas, con distintas cantidades de vueltas. Ambas bobinas están unidas por un material ferromagnético para disminuir las pérdidas del transformador. Se aplica un voltaje de corriente alterna al devanado primario, lo que genera en este un campo magnético, que se traslada a través del material ferromagnético al devanado secundario. Al ser un campo magnético variable (debido a la corriente alterna) genera en el devanado secundario una fem (fuerza electromotriz). Transformador de tensión es un equipo que se utiliza para convertir, cambiar o ajustar los voltajes con los que se alimenta en su devanado primario a otros valores más bajos de voltaje de salida en su devanado secundario. Gracias a su alta precisión y exactitud, estos transformadores cumplen con una función muy importante en el momento de la monitorización de parámetros, en circuitos inestables. Hay dos tipos de transformadores: de medida y protección. Según sus aplicaciones: Pueden ser transformadores de baja tensión, que se usan para reducir la tensión de las fuentes de alimentación o para funciones de seguridad. Transformadores de medida y protección, usados para reducir los niveles de tensión o corriente para poder medirlos con voltímetros y amperímetros convencionales o para proteger contra excesos de corriente o tensión. Diseño de un transformador trifásico: El transformador puede considerarse como un dispositivo acoplador de impedancia o como aparato capaz de variar la tensión o intensidad de una corriente alterna, sin pérdida teórica de potencia. Los transformadores de alimentación están formados por 2 o más bobinas, devanadas sobre un núcleo de hierro para hacer más fuerte su acoplamiento y mejorar su inducción mutua. A una de las bobinas se le aplica el suministro de corriente alterna, y el flujo magnético producido en el núcleo de hierro hace aparecer corrientes Diseño y Construcción del Transformador Trifásico. El transformador puede considerarse como un dispositivo acoplador de impedancia o como aparato capaz de variar la tensión o intensidad de una corriente alterna, sin pérdida teórica de potencia. Los transformadores de alimentación están formados por 2 o más bobinas, devanadas sobre un núcleo de hierro para hacer más fuerte su acoplamiento y mejorar su inducción mutua. A una de las bobinas se le aplica el suministro de corriente alterna, y el flujo magnético producido en el núcleo de hierro hace aparecer corrientes inducidas en el segundo juego de bobinas; las tensiones desarrolladas en este último pueden ser más altas o m& bajas que la tensión aplicada al primer devanado. La bobina a la cual se aplica el suministro de C.A. se llama primaria, y la restante, de la que se toma potencia, se llama secundaria. Las dimensiones de cada devanado están íntimamente relacionadas con la potencia que sea capaz de tomar o suministrar, puesto que el número de espiras controla la tensión y la resistencia, función del diámetro del hilo, controla la corriente. El número de espiras varía en forma inversamente proporcional a la sección del núcleo. El núcleo está formado por chapas de hierro, de formas distintas, debidamente apiladas y apretadas. Naturalmente, la rápida variación del flujo magnético inducirá corrientes en el núcleo, al igual que en los secundarios, y si aquel fuera una masa continua de hierro con resistencia muy baja, la corriente así inducida podría llegar a ser excesivamente grande. Es necesario, por tanto, aumentar la resistencia del núcleo; esto se consigue construyéndose de chapas finas, cada una de ellas aisladas de las demás. Las corrientes de Foucault se hacen así mucho menores, con lo cual las pérdidas en el núcleo llegan a tener valores perfectamente tolerables. Las láminas se hacen aislantes de distintas formas; por 'oxidación, barnizándolas, o cubriéndolas de un fino papel sementado; normalmente para cada núcleo se emplean- chapas de 2 formas distintas formando juego; siendo los más corrientes los tipos en E y en 1 6 en T y U formando un perfil completo. Cuando se apilan las laminaciones para formar el núcleo hay que tener la precaución de hacerlo de forma que queden alternadas; es decir, si el primer perfil se forma con una E y una 1 a su derecha, encima deber5 colocarse una E con una 1 a su izquierda. De esta forma las chapas quedan en estrecho contacto, pero sin dejar entre hierro. En nuestro caso queremos diseñar un transformador monof5sico de las siguientes características 1000 VA; 220 voltios en el primario y 105 voltios en el secundario. Por tanto, aplicando la fórmula 2.1, obtenemos: En nuestro caso queremos diseñar un transformador monof5sico de las siguientes características 1000 VA; 220 voltios en el primario y 105 voltios en el secundario. Por tanto, aplicando la fórmula 2.1, obtenemos: Que sería la sección del núcleo requerido para el diseño. La fórmula que relaciona el número de espiras de un devanado con la tensión, sección del núcleo, frecuencia y densidad del flujo es: A= 1.16 * 31.62 = 36.7 cm^2 En la que E es la tensión en voltios, f es la frecuencia en Hertz, H la densidad de flujo en Línea/cm 2, A es la sección del núcleo en centímetros cuadrados y N el número de espiras. Generalmente no se conoce las características del hierro, en tales condiciones lo mejor es llegar a un compromiso; tomando para H una densidad de flujo de unas 9000 líneas por centímetro cuadrado, valor normal en la mayoría de los transformadores corrientes. El orden general de los devanados es el siguiente: el primero es el más próximo a la rama central, encima el o los secundarios de mayor a menor tensión. Es muy importante la capacidad de la regulación del transformador, entendiendo por tal la propiedad de que grandes variaciones de corriente provoquen pequeñas variaciones de tensión en los secundarios, que depende, en gran parte de la calidad y cantidad del hierro, de la forma del núcleo y de la cantidad de ventana ocupada por los devanados no debiendo quedar casi ningún espacio libre entre la parte más exterior de los devanados y las ramas laterales. El núcleo debe calcularse generosamente y el diámetro de los hilos ser el apropiado para la intensidad de la corriente que debe circular por ellos. El orden general de los devanados es el siguiente: el primero es el más próximo a la rama central, encima el o los secundarios de mayor a menor tensión. Es muy importante la capacidad de la regulación del transformador, entendiendo por tal la propiedad de que grandes variaciones de corriente provoquen pequeñas variaciones de tensión en los secundarios, que depende, en gran parte de la calidad y cantidad del hierro, de la forma del núcleo y de la cantidad de ventana ocupada por los devanados no debiendo quedar casi ningún espacio libre entre la parte más exterior de los devanados y las ramas laterales. Las pérdidas más importantes en un transformador son las llamadas "pérdidas en el hierro y "pérdidas en el cobren o sea los vatios perdidos debido a corrientes de Foucault y el propio efecto magnetizante, y los vatios perdidos al circular la corriente por las resistencias de los hilos. Estas pérdidas se disipan en forma de calor, hasta el punto de que, si un transformador en trabajo se calienta más al de un grado razonable, puede calificarse de poco eficaz y antieconómico, se está desperdiciando potencia, la regulación será pobre y seguramente se estarán desviando gravemente los aislamientos. Un buen transformador debe poder trabajar durante muchas horas calentándose, pero no más de lo que pueda tocarse con la mano. Se diseñó 3 transformadores monofásicos de las mismas características (uno de ellos tiene un TAP central para efecto de una de las prácticas de laboratorio) que dan cono conjunto un transformador trifásico de 3 KVA. 220 V/105 V configuración delta-estrella. Normas nacionales e internacionales a seguir para la elaboración del proyecto: 1. NORMA TECNICA ECUATORIANA NTE INEN 2111:98: Esta norma describe los métodos de pruebas eléctricas a los que deben someterse los transformadores de potencia y distribución. 2. . En relación a las tolerancias permitidas por la norma IEEE C57.12- 2015 Cuadro 1 Relación de Tolerancia Permitida (Norma IEEE C57.12-2015) Cantidad medida La precisión del sistema de ensayo Pérdidas +-3.0% voltaje +-0.5% resistencia +-0.5% corriente +-0.5% temperatura +-1.0 C 3. Covenin 536:1994: establece los requisitos mínimos que deben cumplir los transformadores de potencia, así como los métodos de ensayos para verificarlos. 4. COVENIN 536:2003: Transformadores de Potencia. Generalidades 5. CADAFE 375-98: Transformadores Monofásicos de Distribución 6. ANSI/IEEE C57.12.80: Terminología para transformadores de potencia y distribución. CAPITULO III MARCO METODOLÓGICO La metodología de la investigación proporciona tanto al estudiante como a los profesionales una serie de herramientas teórico-prácticas para la solución de problemas mediante el método científico. Estos conocimientos representan una actividad de racionalización del entorno académico y profesional fomentando el desarrollo intelectual a través de la investigación sistemática de la realidad. Visto de esta forma el marco metodológico se plantea como conjunto de acciones destinadas a describir y analizar el fondo del problema planteado, a través de procedimientos específicos que incluye las técnicas de observación y recolección de datos, determinando el “cómo” se realizará el estudio. Tamayo & Tamayo (2003) define en “El Proceso de la Investigación Científica” al marco metodológico como “Un proceso que, mediante el método científico, procura obtener información relevante para entender, verificar, corregir o aplicar el conocimiento”, dicho conocimiento se adquiere para relacionarlo con las hipótesis presentadas ante los problemas planteados. (p.37). En este contexto, todo el trabajo de investigación debe considerar una diversidad de aspectos comunes que llegan a caracterizar el fenómeno a estudiar, es decir el tipo de estudio que va ser empleado. Para ello se sigue una metodología o procedimiento ordenado, con la finalidad de establecer lo significativo de los hechos a estudiar los cuales van dirigidos por un interés. La metodología de proyecto incluye el tipo o tipos de investigación, técnicas y procedimientos que serán utilizados para llevar a cabo la indagación. Es el cómo se realizará el estudio para responder al problema planteado, los criterios empleados en esta investigación para establecer los diferentes tipos, son el nivel de investigación y el diseño de investigación. Tipo y Diseño de la Investigación. En este trabajo se implementó el método cuantitativo y la investigación de proyecto factible, ya que en este trabajo tiene la finalidad de diseñar un sistema de un dispositivo que ayudara a tener mayor capacidad de trabajo y enseñanza en los laboratorios de la universidad, es decir, con este sistema se podrá tener el dispositivo necesario para hacer prácticas de laboratorio más avanzada y así dar solución a esta necesidad planteada. Balestrini (2002) que “los proyectos factibles son aquellos proyectos o investigaciones que proponen la formulación de modelos, sistemas entre otros, que dan soluciones a una realidad o problemática real planteada, la cual fue sometida con anterioridad o estudios de las necesidades a satisfacer.” (p. 9). Tamayo (2007) define que “esta basada en las teorías ya existentes a partir de una serie de hipótesis surgidas de la misma, siendo necesario obtener una muestra, ya sea en forma aleatoria o discriminada, pero representativa de una población o fenómeno objeto de estudio’’. Se conoce como “diseño” de una investigación, a una búsqueda empírica y sistemática en el que, el empleador del método científico manipula o no las variables independientes. Su propósito es proporcionar un modelo de verificación que permitan contrastar hechos con teorías, y su forma es la de una estrategia o plan general que determina las operaciones necesarias para hacerlo. Opina Sabino (2006) que “el diseño es una estrategia general de trabajo que el investigador determina una vez que ya ha alcanzado suficiente claridad respecto a su problema y te oriente esclarece las etapas que habrán de acometerse posteriormente.” (p.63). Ésta, refiere al punto en el que el investigador ha abordado todos los conocimientos adyacentes en el problema o caso a investigar, para, así; lograr un suficiente dominio para las etapas que serán llevadas a cabo posteriormente. En la investigación actual el diseño es no experimental ya que no se manipulan las variables o asignar aleatoriamente a los sujetos o a las condiciones que se encuentran dentro del estudio, si no que se observan fenómenos tal y como se dan en su contexto natural, para después analizarlos, de hecho, no hay condiciones o estímulos a los cuales se expongan los sujetos del estudio, a diferencia de la experimentación donde el investigador construye deliberadamente una situación a la que son expuestos varios individuos. En cuanto este tipo de diseño de investigación, Hernández (2003) argumenta que es: “La que se realiza sin manipular deliberadamente variables. Es decir, se trata de investigación donde no hacemos variar intencionadamente las variables independientes. Lo que hacemos en la investigación no experimental es observar fenómenos tal y como se dan en su contexto natural, para después analizarlos”. (p. 184). La opinión de este autor, reafirma lo ya expuesto anteriormente, donde estipulamos que se estudian los fenómenos tal y como son. No contiene ningún tipo de manipulación, por lo que no se permutan o modifican las variables independientes. En relación a los tipos de investigación, existen varios modelos y diversas clasificaciones; sin embargo, lo importante precisar los criterios de clasificación. Se refiere a la clase de estudio que se va a realizar. Orienta sobre la finalidad general del estudio y sobre la manera de recoger las informaciones o datos necesarios. Como se ha visto es necesario conocer aspectos tecnológicos, contextuales (demográficos, situacionales, etc.), normativos, geográficos, institucionales, de opinión pública, entre otros, relacionados con nuestro tema de investigación. Según Arias (2006), “Se refiere al medio utilizado para llegar al fin con que se aborda un fenómeno u objeto de estudio”. (p.23). En el caso de esta investigación, el medio empleado para recolectar la información son los “documentos” producidos por la sociedad para estudiar un fenómeno, por lo que se considera del tipo documental o basada en fuentes secundarias. En otras palabras, esta investigación se basa en indagar sobre un tema en documentos escritos y orales. Cabe destacar que, Cazares (2000) opina define: “La investigación documental depende fundamentalmente de la información que se recoge o consulta en documentos, entendiéndose este término, en sentido amplio, como todo material de índole permanente, es decir, al que se puede acudir como fuente o referencia en cualquier momento o lugar. La investigación documental se caracteriza por el empleo predominante de registros gráficos y sonoros como fuentes de información. Generalmente se le identifica con el manejo de mensajes registrados en la forma de manuscritos e impresos, por lo que se le asocia normalmente con la investigación archivística y bibliográfica. El concepto de documento, sin embargo, es más amplio. Cubre, por ejemplo: películas, diapositivas, planos y discos” (p.18). La definición de Cazares concluye la idea sobre la investigación documental; donde, ésta es todo tipo de información recolectada para su posterior consulta mediante documentos; entendiéndose todo tipo de fuente que represente importancia en la investigación. Método de Investigación Los métodos empleados en la investigación son las herramientas que los investigadores utilizan para obtener y analizar los datos. Estas incluyen el muestreo, los cuestionarios, las entrevistas, los estudios de casos, el método experimental, los ensayos, grupos de enfoque, etc. La elección del método de investigación es predeterminada por el problema a resolver y por los datos que se pueden obtener. Así, tenemos métodos de investigación cuantitativos, cualitativos o mixtos. Por lo tanto, la metodología de investigación, es definido como la planificación o estrategia que escoge el investigador para responder un problema planteado u objeto de interés de estudio. De acuerdo a Hernández y Col. (2006) la metodología de una investigación hace referencia a: “Los pasos, etapas y estrategias que se aplican para el logro de los objetivos planteados, este consiste en el planteamiento de una serie de actividades sucesivas, organizadas, adaptadas a los particulares de cada móvil de investigación, para indicar los pasos o pruebas a efectuar, así como las técnicas para recolectar y analizar datos”. (p. 158) En consecuencia, es importante tener idea de la metodología de la investigación, dominarla y practicarla para poder acercarse de una manera más ordenada y segura hacia el nuevo conocimiento producto de cualquier investigación. El diseño de investigación se clasifica en dos tipos: Investigación de proyecto factible e Investigación Cuantitativa. Debido a como se desarrolla el contexto de este proyecto y como se evalúan los sujetos y fenómenos involucrados, se sabe que la siguiente investigación emplea una metodología cuantitativa. Esta se define como aquella que consiste en recolectar y analizar datos numéricos. Este método es ideal para esta investigación, debido a que es útil al momento de identificar tendencias y promedios, realizar predicciones, comprobar relaciones y obtener resultados generales de poblaciones grandes. Según Fernández, P. y Díaz, P. (2002): “la investigación cuantitativa trata de determinar la fuerza de asociación o correlación entre variables, la generalización y objetivación de los resultados a través de una muestra para hacer inferencia a una población de la cual toda muestra procede”. Para este proyecto el usuario podrá implementar diferentes configuraciones para analizar los rectificadores de voltaje, llevando un control con respecto a una onda completa o media onda, dando como consecuencia un acceso al circuito de fuerza para el estudio del comportamiento de una configuración cualquiera por medio de diferentes puntos de prueba colocadas estratégicamente en el tablero principal. Hay que considerar que se toma como enfoque principal, el sistema de control, ya que ayuda a distinguir las acciones o el fenómeno actuado, por otra parte, el sistema de potencia es la esencia donde se llevara a cabo el estudio de la velocidad controlada, evitando de esta manera estrés en los devanados y daños futuros de la maquina eléctrica en Dc, siendo un punto bastante importante en la industria. Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos Las técnicas para la recolección de información consisten en el uso de diferentes procedimientos o formas de estudios que utilice el investigador, para así lograr reunir y obtener los datos necesarios para continuar con la investigación respectiva. Hernández, Fernández y Baptista (Ob. Cit.) define el instrumento como “aquel que registra datos observables que representan verdaderamente a los conceptos o variables que el investigador tiene en mente” (p. 242). Los instrumentos son considerados los materiales u recursos que utilice el investigador para lograr aplicar las respectivas técnicas propuestas, así también con el objetivo de extraer la información o datos ya sea de parámetros ambientales, poblaciones, entre otros. Además, nos referimos de materiales como por ejemplo el uso de instrumentos de medidas, papeles para la aplicación de formularios u encuestas, aparatos electrónicos para la recolección de datos, entre otros bienes usados para llevar a cabo la investigación, es por ello que se requiere el uso de recursos o del presupuesto destinado a la investigación. Con respecto a las técnicas e instrumentos de recolección de información, Tejada (1997) expresa “es unas de las fases más transcendentales en el proceso de investigación científica” (p. 95). Con esto anteriormente dicho, vemos que las técnicas e instrumentos para la recolección de información, conforma en sí un paso importante para una investigación de un objeto de estudio dado, debido a que el investigador toma una serie de decisiones de como este querrá obtener y utilizar la información que logre conseguir, además con cada decisión que el tomaría en su trayectoria de su investigación, conllevaría consecuencias o acontecimientos que el mismo investigador debiera espera. En la investigación actual, se utilizaron los siguientes instrumentos y técnicas de investigación: 1. Observación: Es una técnica que consiste en observar atentamente el fenómeno, hecho o caso, tomar información y registrarla para su posterior análisis. La observación es un elemento fundamental de todo proceso de investigación ya que tiene la capacidad de describir y explicar el comportamiento, al haber obtenido datos adecuados y fiables correspondientes a conductas, eventos y /o situaciones. Para Zapata (2006) las técnicas de observación “son procedimientos que utiliza el investigador para presenciar directamente el fenómeno que estudia, sin manipular, modificar o realizar operaciones que alteren los resultados”. En la presente investigación, ninguna de las variables involucradas es alteradas y la observación es del tipo no participativa, ya que es realizada de forma virtual debido a la pandemia del COVID-19. 2. Recopilación Documental: La técnica de la recopilación documental es referido como la selección y revisión de documentos que no son producidos por el investigador, es decir, es material de trabajos de otros investigadores y el cual son seleccionados para luego reflexionar sus aportes producidos y examinarlo de forma de como ayudaría en la investigación. Para Hernández (2015) la recopilación documental es “detectar, obtener y consultar la biografía y otros materiales que parten de otros conocimientos y/o informaciones recogidas moderadamente de cualquier realidad, de manera selectiva, de modo que puedan ser útiles para los propósitos del estudio”. Con el fin de desarrollar este trabajo de grado, se consultaron otros proyectos universitarios, artículos periodísticos y publicaciones científicas alusivas al tema principal con el fin de obtener datos estadísticos y teóricos. Fases de la Investigación Para este trabajo especial de grado, basado en la investigación por medio del método científico, se plantearon una serie de objetivos de entre los cuales se encontraba el diseño de un equipo didáctico para el análisis experimental de rectificadores controlados y sistema de control de velocidad para motores de corriente continua. Esto fue posible por el propósito de darle al estudiante un vínculo entre lo que ha aprendido en sus años de estudios y la práctica de la electrónica de potencia con la que va a encontrase en la industria. Para ello son realizadas experiencias relacionadas con el manejo de potencia mayores empleado sistemas de control de voltaje bajo y amperaje. El equipo ha sido diseñado y construido con el propósito de poder tener acceso solamente a tal parte de fuerza, mediante terminales colocados en el tablero frontal de conexiones del mismo. La disposición de estos terminales ha sido hecha de la misma forma que en el equipo original (MAWDLEY'S) para así facilitar la explicación de las conexiones que habrán de efectuarse en las practicas del laboratorio, referentes a sistemas rectificadores monofásicos y trifásicos, así como el control de velocidad del motor DC. Hay dos secciones de conexión en el frente del equipo: a) La superior, en la que se hallan los terminales de los diodos y tiristores. Existen 6 diodos nombrados desde D1 a D6 y 6 tiristores desde TH1 hasta TH6. En serie con cada uno de ellos se encuentra una resistencia de alambre de 0.075 ohmios, 10 vatios, que sirve para observar la forma de onda de la intensidad de corriente que pasa a través de ellos. Se observan además unos terminales azules que están destinados a servir como puntos de observación de señales en el osciloscopio. Figura 2. Tablero Principal. Figura 3. Tablero de Energía Las líneas nombradas desde B1 a B3 se conectan a los secundarios de los transformadores de fuerza a través de 1 interruptor de 3 polos y 15 Amp., mas no así la línea B4 que es directa y corresponde al neutro del transformador. Así mismo existen aquí resistencias de 0.075 ohmios para cumplir igual objetivo que el explicado anteriormente. Cabe destacar que no siempre la corriente que pasa a través de una línea es igual a la que pasa por un diodo ó un tiristor, dependiendo esto del tipo de configuración que se tenga. Los terminales nombrados desde P1 a P6 son puntos de salida desde el circuito de control que tienen presente en ellos los pulsos de disparo desfasados 60'. Estos pulsos deben ser ingresados nuevamente a través de los terminales nombrados desde G 1 hasta G6 según los requerimientos del rectificador a construirse en la práctica del laboratorio. Cabe señalar que estos terminales "G" no son las puertas físicas de los tiristores, por lo que estos no pueden ser ocupados independientemente para gatillarse con un circuito externo. En la esquina inferior derecha está la representación de los circuitos de realimentación de voltaje de armadura (terminal T3), de velocidad (tacómetro-terminal T4) y el de corriente de armadura que es directamente a través de una resistencia de 0.1 ohmio en serie con la carga. El medidor digital del ángulo de disparo que se encuentra incorporado en el tablero de conexiones (parte superior izquierda), está conectado de tal forma de permitir esta medición solo para la fase B. El potenciómetro llamado "REFERENCIA” sirve para la variación del ángulo de disparo al variar un voltaje de control presentado en el terminal T1, y mediante el cual se produce un pulso de disparo el mismo que anteriormente se dijo estaba presente en un terminal "P" correspondiente. El voltaje de control puede ser positivo o negativo, lo cual es escogido en el tablero de conexiones con el selector llamado "POLARIDAD". Debe ser positivo cuando se utiliza un control de lazo abierto, o el lazo cerrado de corriente y velocidad o voltaje. Deberá ser negativo cuando sea tan solo lazo cerrado de corriente. Por último, se tienen 2 interruptores, el trifásico de 15 Amp (parte, inferior izquierda del tablero principal) que 'conecta los terminales SI, S2 y S3 a Bl, 82 y B3; el terminal S0 esta conectado en forma directa a B4. El otro es un interruptor monofásico de 10 Amp y conecta la línea llamada M en la parte superior del equipo con el terminal # 1 de la carga (parte derecha). b) La inferior (Figura 3.) consta de los terminales de salida de los transformadores de fuerza existentes en el equipo y que son 3 transformadores monofásicos que constituyen un trifásico, llamado TR1. La luz piloto se enciende en el momento de energizar el equipo. En el interior del equipo puede observarse la presencia de 4 transformadores principales: 1. TR1, trifásico de 3 KVA (de fuerza). 2. TR2, trifásico de 120 VA (de sincronismo) 3. TR3, monofásico de 200 VA (Campo del motor DC). 4. TR4 monofásico de 30 VA (fuente de 5 voltios) También puede observarse en la parte media del equipo las tarjetas: # 1, (izquierda), que contiene las fuentes de +12 voltios, -12 voltios y +5 voltios, así como la circuitería para la realimentación y control de velocidad del motor DC, las tarjetas # 2 y # 3 contienen los circuitos para generar el disparo individual para cada uno de los SCR'S y luego la tarjeta # 4 que contiene una interfase analógicadigital para modular los pulsos de disparo, así como la parte de acople para que el pulso pueda llegar a la puerta física de los tiristores. Figura 4. Visita Interna del equipo “ESPOL”. La tarjeta # 5 (parte superior derecha) es la encargada de medir digitalmente el ángulo de disparo, y a la izquierda de ella se encuentra el tablero de fuerza del equipo que lo constituye el conjunto de 6 SCR'S y 6 diodos de potencia, montados sobre sendos disipadores de calor. En la parte posterior del equipo (superior izquierda) se aprecia también el tablero de fusibles, adaptado de esta forma para permitir el fácil acceso a él, en caso de alguna falla en el cableado de la práctica. También se advierte la presencia del voltaje para el campo del motor e1 que está incluido en el módulo # 2; esto es una fuente de 145 Vdc, 2 Amp de carga. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Amador (2016): Guía Metodológica para Diseños de Investigación. Documento en Línea recuperado de: http://manuelgalan.blogspot.com/p/guia- metodologica-para-investigacion.html BUXBAUN, A y SCHIERAU, (1976) Cálculo de circuitos de regulación, telefunken paraninfo, Madrid. CODELECTRA, COMITÉ DE ELECTRICIDAD VENEZOLANA (1994) TRANSFORMADORES ELECTRICOS. Claros (2021): ¿Qué es la investigación documental según varios autores? Documento en Línea recuperado de: https://investigacioncientifica.org/investigacion-documental-segun-autores/ DORF, RICHARD C., (1977). 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