LA INSTRUMENTACION VIRTUAL EN LA ENSEÑANZA DE LA INGENIERÍA ELECTRÓNICA - En: Acción Pedagógica, v.11, no.1, 2002
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LA INSTRUMENTACION VIRTUAL EN
LA ENSEÑANZA DE LA INGENIERÍA
ELECTRÓNICA
En: Acción Pedagógica, v.11, no.1, 2002
Rafael Chacón Rugeles
Obra sumistrada por la Universidad de los Andes (Venezuela)A C C I Ó N P E D A G Ó G I C A, Vol. 11, No. 1 / 2002 RAFAEL CHACÓN RUGELES
pp. 74-84 [LA INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL EN LA ENSEÑANZA DE LA INGENIERÍA ELECTRÓNICA]
Rafael Chacón Rugeles
Carrera de Ingeniería Electrónica / Universidad del Táchira (UNET-Venezuela) / rafael_chacon_itde@emfanet.com
Aceptado: Febrero de 2002
Este trabajo se inicia con una revisión del con- ción, análisis y control de señales físicas con un
cepto de instrumentación virtual, de su historia, PC por medio de instrumentos virtuales. Lab-
de las características de los instrumentos virtuales VIEW, e l p rimer software empleado para dise-
y de la programación gráfica. Luego se analizan ñar instrumentos en la PC, es un software que
las implicaciones didácticas que tiene la incor- emplea una metodología de programación grá-
poración de la instrumentación virtual en la en- fica, a diferencia de los lenguajes de programa-
señanza de la ingeniería y se hace referencia a ción tradicionales. Su código no se realiza me-
algunas experiencias, tanto en el ámbito interna- diante secuencias de texto, sino en forma gráfi-
cional como nacional. Posteriormente, se presen- ca, similar a un diagrama de flujo.
ta la situación de la instrumentación virtual en la Clark, Cockrum, Ibrahim y Smith (1994), se-
Carrera de Ingeniería Electrónica de la UNET. ñalan que LaBVIEW es un lenguaje de progra-
mación gráfica, que se ejecuta a velocidades
I. El concepto
de instrumentación virtual
La instrumentación virtual es un concepto
introducido por la compañía National Instruments
(2001). En el año de 1983, Truchard y Kodosky, En este artículo, el autor realiza algunas preci-
siones acerca de las implicaciones educativas
de National Instruments, decidieron enfrentar el
que puede tener el desarrollo de la computación
problema de crear un software que permitiera en la enseñanza de la ingeniería electrónica, es-
utilizar la computadora personal (PC) como un pecialmente de la instrumentación virtual, e in-
instrumento para realizar mediciones. Tres años forma acerca de la incorporación de ésta en la
fueron necesarios para crear la primera versión Carrera de Ingeniería Electrónica, en la Universi-
del software que permitió, de una manera gráfi- dad del Táchira (UNET, Venezuela). El trabajo se
estructura en los siguientes apartados: el con-
ca y sencilla, diseñar un instrumento en la PC.
cepto de instrumentación virtual, la instrumenta-
De esta manera surge el concepto de instrumen- ción virtual como herramienta para mejorar el pro-
to virtual (IV), definido como, "un instrumento ceso de enseñanza y aprendizaje de la ingenie-
que no es real, se ejecuta en una computadora y ría, y la instrumentación virtual en la Carrera de
tiene sus funciones definidas por software." Ingeniería Electrónica. Se concluye destacando
(National Instruments, 2001). A este software le que la incorporación de la instrumentación vir-
dieron el nombre d e Laboratory Virtual Instru- tual en el plan de estudios ha permitido elevar la
calidad de la formación de los futuros egresados.
ment Engineeri n g Workbench, más comúnmen-
te conocido por las siglas LabVIEW. A partir del
Palabras clave: enseñanza de la ingeniería, ins-
concepto de instrumento virtual, se define la ins- trumentación virtual, laboratorios virtuales
trumentación virtual como un sistema de medi- LabView.
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comparables con programas compilados en C; los convierten en una herramienta didáctica muy
igualmente mencionan que un instrumento vir- importante para aplicarse en el aprendizaje de
tual es un módulo de software, realizado gráfi- los estudiantes de las ciencias naturales y de in-
camente para que parezca un instrumento físico; geniería.
tiene un panel frontal que sirve como interface E n Venezuela conocemos de varias experien-
interactiva para entradas y salidas, un diagrama cias de aplicación de la instrumentación virtual
de bloque que determina la funcionalidad del IV. para la enseñanza de la ingeniería: en la Univer-
Resaltan estos autores, como característica muy sidad Simón Bolívar (Mora, 2000) la utilizan en
importante del LabVIEW que, por ser concep- sus Laboratorios de Electrónica; en la Universi-
tualmente simple, los estudiantes se pueden con- dad de Los Andes existe también una línea de
centrar en el contenido básico del experimento, investigación en instrumentación virtual y hay
no perdiendo tiempo en actividades menos im- una página web dentro del sitio web de National
portantes, como la recolección de datos. Instruments (Calderón, 2000). Igualmente, en
Un instrumento tradicional, señala House universidades como la Universidad Nueva
(1995), se caracteriza por realizar una o varias Esparta y la Universidad Centra l d e Venezuela,
funciones específicas que no pueden ser modifi- entre otras, se ha venido incorporando de mane-
cadas. Un IV es una combinación de elementos ra progresiva la instrumentación virtual como
de hardware y software usados en una PC, que uno de los contenidos del plan de estudios de las
cumple las mismas funciones que un instrumen- carreras de ingeniería.
to tradicional. A diferencia de un instrumento
convencional, un IV es altamente flexible y pue-
de ser diseñado por el usuario de acuerdo con II. La instrumentación virtual
sus necesidades y sus funciones pueden ser cam- como herramienta para mejorar
biadas a voluntad modificando el programa. Es- el proceso de enseñanza
tas características de los instrumentos virtuales y aprendizaje de la ingeniería
La vinculación de la educación con la tecno-
logía ha ampliado las oportunidades para trans-
formar y mejorar los procesos enseñanza y
aprendizaje. En la enseñanza de la ingeniería,
especialmente en el área de laboratorios, el pro-
VIRTUAL INSTRUMENTATION OF TEACHING blema de la rapidez del cambio tecnológico ad-
IN ELECTRONIC ENGINEERING
quiereespecialrelevanciayserefierealosiguien-
In this paper, Chacón states some specific te: ¿cómo suministrar a los estudiantes experien-
concepts about educational implications that cias significativas, actualizadas con recursos li-
computurized development of the learning of mitados? El alto costo de los equipos sigue sien-
Electronic Engineering can have. He refers speci- do una limitación, especialmente en los países
fically to Virtual Instrumentation and finally he subdesarrollados. Una solución a este problema
reports on the incorporation of it in the study plan es emplear en los laboratorios técnicas de ense-
design of the career of Electronic Engineering at ñanza y aprendizaje basadas en computadoras
UNET, Venezuela. The paper has a triple aspect personales, en los cuales se reemplacen equipos
report: it develops the concept of Virtual Ins- convencionales por computadoras, instrumentos
trumentation, it works on the tool in order to im-
virtuales y sistemas de adquisición de datos, que
prove the teaching-Learning process of Engi-
permitan a los estudiantes hacer adquisición, pro-
neering and it elaborates on Virtual Instrumen-
cesamiento y control de señales físicas en tiem-
tation into the study plan which has allowed him
to improve the quality of the training of future po real a costos menore s . Adicionalmente, l o s
graduates. experimentos diseñados bajo este esquema pue-
Key words: Teaching of Engineering, Virtual den estar disponibles no sólo localmente sino a
Instrumentation, Lab-View Virtual Laboratories. distancia a través de Internet.
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Desde el punto de vista pedagógico, la utili-
zación de la instrumentación virtual, al igual que
«La vinculación de la educación
los otros sistemas de aprendizaje asistidos por con las nuevas tecnologías
computadora, se apoyan en las teorías contem-
poráneas del aprendizaje y en los múltiples mé- ha ampliado notablemente las
todos de enseñanza que de ellos se derivan. Ertu-
oportunidades para transformar
grul (2000, p. 5) afirma que, de acuerdo a las
experiencias de enseñanza-aprendizaje que se y mejorar los procesos
tienen actualmente en tecnología usando compu-
tadoras, éstas se clasifican en cuatro grupos: en- de enseñanza y aprendizaje».
trenamiento basado en computadoras, aprendi-
zaje asistido por computadoras, instrucción asis-
tida por computadoras y experimentación asisti- inmediatamente puede ver el comportamiento
da por computadora. Schär y Krueger (2000) del sistema de control. Consideran que estos mó-
definen el aprendizaje asistido por computadora dulos tienen un alto valor pedagógico, que cons-
como, "diferentes formas de métodos de ense- tituyen un complemento de los libros y de los
ñanzapor computadoraen los cualesel estudiante laboratorios. La opinión del 88% de los estudian-
tiene a la computadora como un profesor vir- tes que tomaron el curso a finales de 1997, fue que
tual" (p. 40). estas herramientas de simulación eran un buen
Aunque la instrumentación virtual, por su complemento de la enseñanza convencional.
mismo concepto, se aplica al diseño de labora- Definitivamente, las mejores posibilidades
torios soportados en computadoras, desde el pun- para aprovechar las ventajas que ofrece la ins-
to de vista de aplicaciones de software se desa- trumentación virtual se encuentran en la imple-
rrollan programas para simular procesos o expe- mentación de laboratorios. Como se ha señala-
rimentos, en los cuales el estudiante se encuen- do, ella permite la realización de sistemas de
tra en contacto solo con una computadora en un medición basados en la PC, que hacen posible a
proceso de aprendizaje. Schär y Krueger (2000) los ingenieros, p rofesores, i nvestigadores y es-
mencionan igualmente que la simulación inter- tudiantes resolver problemas de ingeniería o de
activa puede demostrar las situaciones que ocu- las ciencias naturales. Así como una hoja de cál-
rren en el mundo real; es una herramienta flexi- culo le permite a un administrador solucionar
ble, y desde el punto de vista pedagógico, apo- problemas de administración, la instrumentación
ya la concepción del aprendizaje constructivista virtual es también una solución a los problemas
por cuanto está centrada en el alumno como su- de costos y obsolescencia de los equipos en los
jeto de su propio aprendizaje, y por lo tanto pro- laboratorios. Reemplazar los instrumentos tradi-
tagonista de su propia construcción. Señalan tam- cionales por instrumentos virtuales que se eje-
bién que tal método coloca la iniciativa y el con- cutan en computadoras, permite que las funcio-
trol en las manos de los estudiantes. Coincidien- nes de los mismos vayan a la par del desarrollo
do con esta propuesta, Johanson, Gäfvert y Äs- de las nuevas tecnologías de las computadoras,
tröm (1998) por un lado, y Wittenmark, H aglund cuyos costos siguen una tendencia decreciente.
y Johanson (1998) por otro, han desarrollado Los laboratorios son un elemento clave en la
módulos de enseñanza en el campo de la teoría formación integral y actualizada de un ingenie-
de los sistemas de control y el control de proce- ro. No se puede concebir un ingeniero que no
sos por computadora respectivamente, utilizan- haya realizado prácticas de laboratorio en su tra-
do varios softwares, entre ellos Matriz X y Mat- yectoria de formación inicial. Los avances tec-
lab. Los autores han afirmado que estos módu- nológicos de los últimos años han abierto posi-
los permiten a los estudiantes estudiar los distin- bilidades para cambiar la estructura rígida de los
tos aspectos de un tema de la teoría de control o laboratorios tradicionales, por una estructura
del control de procesos por computadora. El es- flexible que se apoya en las computadoras, cir-
tudiante selecciona el tema usando el ratón, e cuitos de acondicionamiento, hardware de ad-
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quisición de datos y software. Constituyen to- quienes valoraron positivamente la experiencia:
dos estos elementos la plataforma sobre la cual manifestaron que asimilaron rápidamente las
se desarrolla la instrumentación virtual. Se pue- nuevas herramientas, aunque mostraron preocu-
de afirmar que, cada año, aumenta el número de pación por cuanto algunos profesores no tenían
universidades que se acogen a esta propuesta de un completo conocimiento de las nuevas herra-
laboratorios virtuales. Ertugrul (2000) reporta mientas. Otros mostraron preocupación acerca
más de 50 aplicaciones de laboratorios basados d e n o aprender a manejar los equipos conven-
en la instrumentación virtual en ingeniería eléc- cionales.
trica y electrónica, mecánica, biomédica, con- Afirman Consonni y Seabra (2001) que estas
trol e instrumentación, química, medio ambien- opiniones de los estudiantes han sido muy útiles
te, instrumentación y control a través de Internet, para mejorar la propuesta. En ese sentido, ac-
lo cual garantiza que las universidades formen tualmente los profesores se encuentran mejor
profesionales con competencias para los nuevos preparados y en los puestos de trabajo de los la-
desafíos. boratorios se han incorporados instrumentos con-
Como ejemplo de esta nueva propuesta de vencionales. Un aspecto que no ha sido posible
laboratorios apoyados en computadoras perso- superar es el de la evaluación, que se continúa
nales, se puede mencionar el trabajo de Consonni haciendo mediante reportes de laboratorio, prue-
y Seabra (2001), quienes informan de la moder- bas rápidas de prelaboratorio y exámenes indi-
nizacióndeloslaboratoriosdeelectricidadyelec- viduales escritos. Los estudiantes han expresado
trónica en la Escuela Politécnica de la Universi- no estar de acuerdo con este sistema de evalua-
dad de São Paulo, Brasil. Destacan estos autores ción, el cual debería hacerse mediante el desarro-
que la modernización de los laboratorios y de llo de experimentos, pero esto no ha sido posible
los contenidos que se abordan en ellos ha tenido por el alto número de estudiantes. Este laborato-
los siguientes objetivos: favorecer la motivación rio se encuentra ahora disponible para todos los
para la práctica de la electricidad y la electrónica estudiantes de ingeniería eléctrica. Las últimas
básicas; permitir la verificación de las leyes y evaluaciones realizadas han mostrado resultados
conceptos fundamentales; dar oportunidades altamente positivos: los estudiantes se encuentran
para la inmediata correlación de resultados teó- a gusto realizando sus propios diseños y por tener
ricos y experimentales; y estimular los grupos la posibilidad d e aprender haciendo.
de trabajo y su interacción durante las sesiones En la Universidad del Táchira se ha venido
de laboratorio, desde el montaje de los circuitos desarrollando un trabajo en el curso de Labora-
hasta la elaboración de los reportes técnicos. torio de Instrumentación Electrónica (Chacón,
Los laboratorios han sido equipados con ins- 2001). Para el diseño de las prácticas, lo único
trumentos con interfaces General Purpose Inter- que requieren los estudiantes es una PC con tar-
face Bus (GPIB) (Consonni y Seabra, 2001), jeta de adquisición de datos. Los estudiantes rea-
computadoras, otros periféricos, software para lizan el instrumento virtual en sus casas y vie-
simulación y control de instrumentos. Mencio- nen al laboratorio a verificar el funcionamiento
nan, entre los logros alcanzados, la flexibilidad del mismo. El estudiante no sólo se limita a en-
para el proceso de enseñanza y la posibilidad de samblar un circuito e ir a un laboratorio a tomar
poder explorar otros tópicos en cada materia. medidas: según esta nueva propuesta, debe di-
Igualmente afirman que se ha conseguido apro- señar el instrumento virtual (software) que le per-
vechar mejor el tiempo, por la automatización mita obtener las mediciones que realizará en el
de algunos procedimientos puesto que los estu- circuito. Ello le permite ampliar su proceso de
diantes pueden analizar sus datos experimenta- elaboración del conocimiento, comprensión,
les en tiempo real, y rápidamente repetir los pa- aplicación y evaluación de sus aprendizajes.
sos si es necesario, y en muchos casos generar De las experiencias citadas, resulta evidente
un reporte completo al final de la clase. Se reco- que esta propuesta de laboratorio virtual implica
gió, a través de un cuestionario, la opinión de un cambios en los métodos de enseñanza y apren-
grupo estudiantes, del curso en el año 1997, dizaje. La naturaleza de un laboratorio basado
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en experimentos que se diseñan por software en
una computadora, debe ser aprovechada para
«Reemplazar los instrumentos
crear experiencias en las cuales el estudiante ten- tradicionales por instrumentos
ga una participación activa en el diseño de las
mismas, permitiendo desarrollar un proceso de virtuales, permite que las
enseñanza-aprendizaje centrado en el estudian-
funciones de los mismos vayan
te. Igualmente, este nuevo enfoque obliga a re-
visar los métodos de evaluación, pensar en una a la par del desarrollo
evaluación más centrada en los procesos que se
generan en el aprendizaje, y por lo tanto, en una de las nuevas tecnologías».
evaluación más dinámica, continua y formativa.
Para ampliar lo anterior, resulta pertinente
destacar lo que afirma Buckman (2000) sobre la cuales confirman las propiedades pronos-
organización de los cursos de laboratorios de ticadas por el análisis en el curso de teoría.
electrónica en las universidades, en cuanto a que
los cursos de laboratorios en electrónica tienden Relacionando lo planteado por Buckman
a ser organizados en una de las dos formas si- (2000) con las teorías psicológicas del aprendi-
guientes: zaje, se podría pensar que la primera forma de
realizar laboratorios está sustentada en un enfo-
a. Énfasis en destrezas de medición. En estos que conductista, pues mediante la realización de
cursos, el objetivo principal es aprender a unas pruebas definidas por el profesor se persi-
hacer ciertas mediciones, tales como res- gue que el estudiante adquiera un conjunto de
puesta a una función escalón, impedancia destrezas en lo relacionado a mediciones eléctri-
o admitancia, función de transferencia vs. cas. La segunda forma de hacer laboratorios po-
frecuencia, etc. Los circuitos en los cuales dría asociarse más a un enfoque cognoscitivo, dado
estas mediciones son realizadas son fre- que el estudiante comprueba por sí mismo los con-
cuentemente muy simples; por ejemplo, ceptos vistos en teoría, y a partir de sus conoci-
ellos pueden consistir de componentes li- mientos previos realiza pruebas en el laboratorio
neales, pasivos. La simplicidad de los cir- para adquirir nuevos conocimientos en función de
cuitos puede ser un factor desmotivante aprendizajes duraderos y significativos.
para el estudiante, ya que frecuentemente
tales circuitos no realizan ninguna función Desdelaperspectivadelainstrumentaciónvir-
interesante tales como amplificación, osci- tual, en el primer caso, el estudiante se encuen-
lación, etc. tra ante instrumentos virtuales previamente di-
señados por el profesor, los cuales manipula con
b. Énfasis en un contenido fundamental de la finalidad de aprender a realizar determinadas
electrónica relacionados con cursos. E s - mediciones. Este tipo de aplicación se correspon-
tos cursos de laboratorio están frecuente- de con el uso de la instrumentación virtual en
mente asociados con ciertas materias de los laboratorios desde un enfoque conductista,
teoría en el currículo. El objetivo principal el cual ha sido muy utilizado en los laboratorios
es una comprensión mayor del comporta- con instrumentos convencionales, en donde el
miento de ciertos circuitos; por ejemplo, la trabajo está más centrado en el manejo de apara-
unión de amplificadores con transistor tos y recolección de datos para ser posteriormente
bipolar de etapa simple, mediante la obser- analizados. En el segundo caso, la propuesta se
vación de las propiedades del circuito en corresponde más con las teorías cognoscitivas y
el laboratorio. Las necesarias destrezas en constructivistas del aprendizaje, puesto que el es-
medición son introducidas justo en el mo- tudiante trabaja en el diseño de los experimen-
mento de realizar una medición, tales como tos que le permitan demostrar las leyes y con-
la ganancia, y fase versus frecuencia, las ceptos estudiados; lo cual es posible hacer ahora
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gracias a la existencia de los laboratorios una excelente evaluación por parte de los estu-
virtuales. diantes: en sus comentarios manifiestan que ellos
Existen experiencias en laboratorios basados fueron capaces de aprender los aspectos de
en instrumentación virtual, donde se aprecia efec- LabVIEW sin que les faltara tiempo. Esta expe-
tividad de algunos de estos métodos de instruc- riencia ha demostrado la posibilidad de enseñar
ción en la enseñanza de la ingeniería. Por ejem- LabVIEW a partir del estudio de casos que son
plo, Buckman (2000, a), ha implementado cur- del interés de los estudiantes. Entre las debilida-
sos de laboratorios virtuales usando un método des del método expresa que su éxito parece de-
de instrucción orientado hacia la adquisición de pender de la selección de los temas hecha los
destrezas en la realización de mediciones eléc- primeros días de clase: pudiera ser difícil para
tricas en un laboratorio básico de ingeniería eléc- un grupo, con diferentes bases e intereses, con-
trica, y un curso electivo de instrumentación ba- seguir un conjunto de casos que contengan los
sado en computadora para el aprendizaje de necesarios componentes de LabVIEW.
LabVIEW mediante estudio de casos, en la Uni- Uno de los problemas presentes en la educa-
versidad de Texas. ción está en el poco interés que demuestran los
En el primer curso, los estudiantes interac- estudiantes en general por el estudio de las ca-
túan con instrumentos virtuales listos para ope- rreras de ciencias naturales, matemáticas e inge-
rar desde la PC llamados Virtual Benchs, o uti- niería. Según investigaciones como las de Andre
lizando aplicaciones que trae el software (1997) y Derry (1996), esta falta de interés pare-
LabVIEW, las cuales se pueden adaptar para ce estar asociada a los ambientes y estrategias
realizar funciones similares a un instrumento de enseñanza empleados y no exclusivamente
convencional. De acuerd o c o n l a experiencia en la insuficiencia de capacidades de los estu-
obtenida por los profesores que trabajan en el diantes, como suele explicarse con frecuencia.
curso, señala Buckman, el mismo puede ser La Universidad de Colorado en Boulder está
ajustado a una variedad de opciones, según el desarrollando un programa de cambio de la edu-
énfasis en el contenido que se quiera dar, s e - cación en ingeniería denominado Integrated
gún la cantidad de programación en LabVIEW Teaching and Learning (ITL) (Schwartz y Dun-
que se quiera impartir y según la selección de kin, 2000), orientado en un modelo pedagógico
circuitos de laboratori o a t rabajar. cognoscitivo, constructivista y social, comple-
En el segundo curso de laboratorio, el proce- mentado con laboratorios virtuales, en los cua-
so de enseñanza y aprendizaje es más complejo. les los estudiantes realizan experiencias de ma-
El objetivo del curso es aprender el software nera activa en grupos interdisciplinarios, resol-
LabVIEW, n o e n l a forma tradicional como se viendo problemas de ingeniería. Manifiestan es-
estudia un paquete de computación a través de tos investigadores que el programa busca esti-
un manual o trabajando en ejemplos muy sim- mular el aprendizaje de los estudiantes creando
ples o no relacionados con el trabajo que el usua- un ambiente de trabajo en el cual los estudiantes
rio desea realizar. E l p rofesor, e n u n a p rimera y profesores puedan compartir diferentes expe-
etapa, discute con los estudiantes los proyectos riencias de aprendizaje. Este programa ITL, de
a realizar. El trabajo del instructor en esta fase es aprender haciendo (hands-on), pone el énfasis
lograr unos proyectos que sean del interés de los en la enseñanza de la ingeniería a través de ex-
estudiantes, que se puedan concluir en el tiempo perimentos que usan sistemas de adquisición de
establecido y que incluya los conceptos funda- datos con computadoras, e incorporan los más
mentales de programación de LabVIEW. L u e - recientes sensores y equipos de prueba, con el
go, durante el desarrollo del curso, con la ayuda objeto de demostrar los conceptos de ingeniería
del profesor como mediador o asesor, los estu- en el contexto del mundo real. Los experimen-
diantes van resolviendo cada uno de los casos tos son compartidos por varios departamentos y
planteados, lo cual los obliga a ir estudiando los se usan en diferentes niveles. Entre los experi-
conceptos del lenguaje de programación. Seña- mentos que se realizan se puede citar la aplica-
la Buckman (2000, b) que el curso ha recibido ción de estrategias de adquisición de datos para
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realizar simples mediciones de voltaje, y proce- los contenidos en distintas asignaturas del plan
samiento digital de señales de audio. La evalua- de estudios, de la siguiente manera:
ción formal del programa está en proceso, pero
existe ya suficiente retroalimentación anecdótica 3.1.1. Asignatura Computación III
de los estudiantes en la cual manifiestan la efec- Ubicada en el tercer semestre. En esta asig-
tividad del programa aprender haciendo, para natura los estudiantes conocen el software
alcanzar una mejor comprensión de la teoría y LabView y d e s a rrollan aplicaciones sencillas
proporcionar experiencias de ingeniería del mun- como simulaciones de circuitos digitales a tra-
do real. Finalmente, Schwartz y Dunkin seña- vés del PC, como sumadores, contadores, codi-
lan, que habiendo terminado los primeros cur- ficadores, decodificadores. Para este curso los
sos en pregrado y postgrado, se ha podido com- requerimientos han sido la adquisición de la li-
probar una sustancial mejora en la educación de cencia del software y el uso de los laboratorios
la ingeniería como resultado de las experiencias de computación, dotados con computadoras
de aprendizaje en la práctica. Pentium III, de 900 MHz.
3.1.2. Laboratorio de Control Discreto
III. La instrumentación virtual Se cursa en el octavo semestre. El contenido
en la Carrera está centrado en los algoritmos de control. Los
de Ingeniería Electrónica (UNET) estudiantes desarrollan proyectos de imple-
mentación de algoritmos de control digital en el
La presencia de la instrumentación virtual en la PC, utilizando el software LabView. Se han ge-
carrera de Ingeniería Electrónica de la UNET data nerado propuestas de control proporcional in-
de 1995 y está asociada con el programa de Maes- tegral para variables como temperatura, nivel,
tría en Ingeniería Electrónica, que se desarrolló a flujos, movimientos de motores, etc.
partir de un convenioentre la UNET y la Universi-
dad Nacional Experimental Politécnica Antonio 3.1.3. Laboratorio de Control de Procesos
José de Sucre (UNEXPO). Este programa se pone Se halla en el décimo semestre de la carrera.
en marcha en función de la actualización de los El contenido está centrado en los métodos de
profesores de la carrera. Es de destacar aquí el pa- control de procesos a través del computador per-
pel jugado por el Dr. Fernando Mora, de la Uni- sonal (PC), como control de razón, control en
versidad Simón Bolívar, como agente orientador y cascada. La herramienta computacional que se
motivador de la incorporación de la instrumenta- utiliza en esta asignatura e s e l L abView.
ción virtual, y más específicamente del software
LabView en el plan de estudios de esta carrera. 3.1.4. Instrumentación Electrónica
A continuación se expone la presencia de la Ubicada en el décimo semestre. Esta asigna-
instrumentación virtual en el plan de estudios de tura se orienta a la formación del futuro ingenie-
la carrera, el desarrollo de las líneas de investi- ro en el diseño de sistemas de medición por me-
gación en torno a este tema y el impacto que el dios electrónicos. Como una de las asignaciones
mismo ha tenido en los trabajos de grado que principales, los estudiantes deben desarrollar un
realizan los alumnos como uno de los requisitos proyecto en el cual seleccionan el sensor, dise-
para obtener el título de ingenieros. ñan su circuito de acondicionamiento, el
hardware de adquisición de datos y la aplicación
en la computadora, utilizando el software
3.1La instrumentación virtual LabView para realizar la medición y análisis de
en el plan de estudios la señal física, como temperatura, velocidad, pre-
sión, nivel, flujo, desplazamiento.
Durante estos últimos años, a partir de 1995,
de una manera progresiva se ha incorporado el 3.1.5. Laboratorio de Instrumentación electrónica
tema de la instrumentación virtual como uno de Se cursa en el décimo semestre. Aquí los es-
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tudiantes diseñan instrumentos vir-tuales en el PC, como primera etapa para la creación del la-
computador utilizando el software LabView, para boratorio a distancia; crear el laboratorio a dis-
desarrollar experiencias con circuitos electróni- tancia del Laboratorio de Máquinas Eléctricas;
cos en el laboratorio. Entre ellas se destacan la investigar sobre los diferentes aspectos involu-
medición de señales analógicas usando las dife- crados en la medición y control de señales físi-
rentes técnicas de adquisición de datos, genera- cas a distancia a través de Internet; investigar
ción de señales analógicas a través del computa- sobre las diferentes herramientas tecnológicas
dor, determinación de las constantes de tiempo existentes para la medición y control a distancia
en un circuito RC, determinación de las curvas a t rav é s d e l a Web; hacer un estudio sobre los
características de transistores, etc. En este labo- requerimientos para automatizar los laboratorios
ratorio, a lo largo de estos años, se han diseñado de la UNET, no sólo de la Carrera de Ingeniería
en estas prácticas voltímetros, amperímetros, Electrónica sino también de las otras carreras.
osciloscopios.
3.3Impacto de la instrumentación virtual
3.2Desarrollo de la línea en los trabajos de grado
de investigación
Las experiencias de instrumentación virtual
La instrumentación virtual se ha constituido que se les han brindado a los alumnos se han
en una línea de investigación adscrita al Deca- constituido en una referencia importante a la hora
nato de Investigación. Dentro de esta línea se han de seleccionar el tema del trabajo de grado final
inscrito distintos proyectos como: que realizan como uno de los requisitos para
optar al título de ingenieros. Algunos de los te-
3.2.1. Desarrollo de un laboratorio mas han sido propuestos por los mismos alum-
de instrumentación industrial virtual nos y tutores, y otros han surgido de demandas
Este proyecto se constituyó en el trabajo de de las empresas en las cuales han realizado sus
grado para alcanzar el título de Magíster en In- pasantías. A continuación presentamos la refe-
geniería Electrónica del autor del presente traba- rencia de algunos de ellos:
jo (Chacón, 1997). En él se presenta una pro-
puesta de laboratorio para la medición y control 3.3.1. Monitoreo y control de procesos
de señales físicas a través de la PC. Las prácti- a través de la Web
cas propuestas permiten medir y controlar va- (Pulido, Serrano y Chacón, 2001)
rios procesos existentes en el Laboratorio de Ins- Con este trabajo se consiguió realizar la me-
trumentación y Control de la UNET, usando ins- dición y control de los procesos del Laborato-
trumentos virtuales desarrollados en LabVIEW. rio de Instrumentación y Control de la UNET a
Su ejecución permitió la adquisición de la licen- travé s de una pá gi n a Web. E l modelo imple-
cia del software LabVIEW, las tarjetas de adqui- mentado consistió en un servidor Web conec-
sición de datos y computadoras personales para tado a los procesos y estaciones clientes que
dotar el laboratorio, que posteriormente se han conectadas en red local, podían monitorear y
utilizado para el desarrollo de las asignaturas y controlar los procesos.
laboratorios descritos anteriormente.
3.3.2. Automatización de un torno de control
3.2.2. Laboratorios virtuales a distancia numérico con LabVIEW
En estos momentos está en desarrollo este (Chacón, Mora y Hernández, 2000)
proyecto de investigación. Se plantean como Esta experiencia desarrolló la automatización
objetivos los siguientes: crear el primer prototi- de un torno de control numérico del Laboratorio
po de laboratorio a distancia en el Laboratorio de Máquinas y Herramientas de la UNET, usan-
de Instrumentación y Control de la UNET; auto- do la PC. Para ello se diseñó el hardware y el
matizar el Laboratorio Máquinas Eléctricas con software en LabVIEW, lo que permite a los estu-
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[LA INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL EN LA ENSEÑANZA DE LA INGENIERÍA ELECTRÓNICA]
diantes realizar las prácticas de torneado en la elevar la calidad del proceso de enseñanza y
PC mediante una interfaz de usuario, de una aprendizaje, por las siguientes razones:
manera gráfica y no escribiendo instrucciones
en el lenguaje poco amigable del torno de con- a. Permite la creación de ambientes de apren-
trol numérico. dizaje en los cuales los estudiantes están
en contacto con problemas de ingeniería
3.3.3. Automatización del Laboratorio del mundo real. Esto contribuye a una
de Instrumentación y Control con LabVIEW mejor comprensión de los conceptos es-
(Medina, 2001) tudiados y a mejorar su preparación pro-
Este aporte se centra en la automatización fesional con miras a las demandas del
de las prácticas del laboratorio de la asignatu- mundo del trabajo, ya que estas tecnolo-
ra Instrumentación y Control, de la UNET, c o n gías cada vez son más empleadas en las
la PC. Para ello se diseñaron los circuitos de industrias o empresas.
interface para llevar las señales físicas a la PC
y se desarrollaron los instrumentos virtuales b. Permite disminuir los costos de los labora-
en Lab-VIEW de las distintas prácticas del la- torios al reemplazar equipos costosos por
boratorio. instrumentos virtuales que se ejecutan en
una PC. Se resuelve así el problema de la
3.3.4. Otros trabajos de grado obsolescencia de los equipos existentes y
que se han desarrollado utilizando el LabView: posibilita mantener al día a los laboratorios
Diseño y construcción de una estación me- con los avances de las nuevas tecnologías.
teorológica con sistema de telemetría para su-
pervisión remota, por Cáceres y Román (1999); c. Proporciona flexibilidad a los profesores
Diseño y construcción de un módulo de control para diseñar experimentos que se ajusten
para el Compact 5 CNC con fines didácticos, a los contenidos de aprendizaje, permitien-
por Mora y Hernández (1999); Sistema de do el desarrollo de estrategias de enseñan-
automatización de los cromatógrafos líquidos za basadas en habilidades y destrezas, so-
Perkin-Gimer serie LC-/5, por Rubio (2000); lución de problemas, estudio de casos,
Diseño e implementación de un sistema de aprendizaje colaborativo, etc.
monitoreo remoto para el nivel del embalse La
Honda, p o r Arellano (2000); Telemetría y tele- d. La sencillez conceptual de la programa-
control de nivel en tanque de agua potable, por ción gráfica facilita su comprensión por
Contreras (2000); Diseño e implementación de parte de los estudiantes, permitiéndoles
un sistema de medición de potencia basado en concentrarse en los conceptos y no perder
una computadora personal, por Díaz y Hendricks tiempo en arduas tareas de programación,
(2001); Sistema de instrumentación y control recolección de datos, etc.
virtual para banco de pruebas de turbina Francis,
por Paolini (2001); Laboratorio virtual para la Resulta pertinente destacar en estas conclu-
supervisión y control de procesos a través de siones la integración, que se ha dado en esta ex-
Internet, por Casallas y Ricardo (2001). periencia, de la formación del profesor con el
impulso de las líneas de investigación y con el
desarrollo de los programas de pregrado. Esta
integración ha permitido actualizar y mejorar los
Conclusiones procesos de formación profesional que se brin-
dan en la Universidad en la Carrera de Ingenie-
La incorporación de la instrumentación virtual ría Electrónica. Igualmente, la instrumentación
alplandeestudiosdelacarreradeIngenieríaElec- virtual se nos presenta como un campo fecundo
trónica nos permite corroborar lo encontrado en para la investigación aplicada, con objeto de dar
la revisión bibliográfica, en cuanto a que permite respuestas a las demandas de las empresas.
88 E X P E R I E N C I A S Y P R O P U E S T A S D I D Á C T I C A SRAFAEL CHACÓN RUGELES A C C I Ó N P E D A G Ó G I C A, Vol. 11, No. 1 / 2002
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