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Importancia de la protección contra sobreexcitación (Volts/Hz) para los generadores síncronos Ing. Verónica Rivera Espinosa1, M.C. José de Jesús Durón Mendoza2 Resumen—En el presente trabajo, se pretende exponer la importancia de la protección de sobreexcitación aplicada a generadores síncronos. Este artículo tiene como objetivo lograr comprender la función de la protección de sobreexcitación (24) y sus características para poder diseñar e implementar un esquema de protección contra sobreexcitación con electrónica analógica de carácter educacional, para auxiliar a los estudiantes de Maestría en Ingeniería Eléctrica del Instituto Tecnológico de Ciudad Madero en familiarizarse con la función de protección de sobreexcitación (ANSI 24), por medio de la realización de pruebas prácticas con el esquema analógico en conjunto con los generadores síncronos de laboratorio de la marca LabVolt. Este equipo formará parte de la infraestructura del laboratorio de protecciones que servirá para mejor comprensión de parte de los estudiantes para las materias de protecciones eléctricas y simulación de relevadores de protección. Palabras clave—protección contra sobreexcitación, generador síncrono.

Introducción Normalmente se piensa en un sistema eléctrico de potencia en términos de sus partes más impresionantes: las grandes estaciones generadoras, los transformadores, las líneas de transmisión, etcétera. Si bien éstos son algunos de los elementos básicos, hay muchos otros componentes muy necesarios. Los relevadores de protección son unos de ellos. El papel de los relevadores de protección en el diseño y la operación del sistema eléctrico de potencia se explica mediante un breve examen de los antecedentes globales. Hay tres aspectos de un sistema de potencia que sirven para los propósitos de este examen. Estos aspectos son: funcionamiento normal, previsión de una falla eléctrica y reducción de los efectos de la falla eléctrica. El término “funcionamiento normal” supone que no haya fallas en los equipos, errores del personal, ni hechos fortuitos. Esto implica los requisitos mínimos para el suministro de la carga existente y una cierta cantidad de la carga futura anticipada. Algunas de las consideraciones son: a) la elección de la fuente de potencia como agua, vapor, etcétera, b) ubicación de las estaciones generadoras, c) la transmisión de potencia a la carga, d) estudio de las características de la carga y la planeación para crecimiento futuro, e) medición, f) regulación de voltaje y frecuencia, g) sistema de operación y h) el mantenimiento regular. Las disposiciones para el funcionamiento normal suponen el mayor gasto para el equipamiento y operación, pero un sistema diseñado de acuerdo con este aspecto por sí solo no podría cumplir con los requisitos actuales. Las fallas en los equipos eléctricos podrían causar interrupciones intolerables. Deben existir disposiciones adicionales para minimizar las interrupciones del servicio y el daño a los equipos cuando se producen fallos. La función de la protección por relevadores es originar el retiro rápido del servicio de cualquier elemento de un sistema de potencia, cuando éste sufre un cortocircuito o cuando empieza a funcionar en cualquier forma anormal que pueda originar daño o interfiera de otra manera con el funcionamiento eficaz del resto del sistema. Aunque la función principal de la protección por relevadores es reducir los efectos de los cortocircuitos, surgen otras condiciones anormales de funcionamiento que también necesitan esta protección, principalmente cuando se trata de generadores y de motores. Descripción del Método Generador síncrono Los generadores síncronos o alternadores son máquinas sincrónicas utilizadas para convertir potencia mecánica en potencia eléctrica trifásica. La fuente de potencia mecánica, el motor primario, puede ser un motor diesel, una turbina de vapor, una turbina hidráulica o un equipo similar. Cualquiera que sea la fuente, debe cumplir la propiedad básica de que su velocidad sea constante, independientemente de la demanda de potencia. Si esto no se cumple, la frecuencia resultante del sistema de potencia podría presentar fallas. Fundamentos La sobreexcitación de un generador, o de cualquier transformador conectado a las terminales del generador ocurrirá típicamente cuando la razón de voltaje y frecuencia expresada como Volts por Hertz (V/Hz) aplicados a las 1

La Ing. Verónica Rivera Espinosa es estudiante de cuarto semestre de Maestría en Ingeniería Eléctrica en el Instituto Tecnológico de Ciudad Madero, Tamaulipas. [email protected] (autor corresponsal) 2 El M.C. José de Jesús Durón Mendoza es profesor de tiempo completo en el Instituto Tecnológico de Ciudad Madero, Tamaulipas. [email protected]

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terminales del equipo excedan a los límites del diseño. Las normas ANSI/IEEE han establecido como límite para los generadores 1.05 p.u. (en base del generador). Los relés de sobreexcitación, o V/Hz, son usados para proteger a los generadores y transformadores de los niveles excesivos de densidad de flujo magnético. Los altos niveles de densidad de flujo son causados por una sobreexcitación del generador. A estos altos niveles, el hierro magnético diseñado para llevar las trayectorias del flujo normal se satura, y el flujo comienza a fluir en trayectorias de dispersión no diseñadas para transportarlo. Estos campos resultantes son proporcionales al voltaje e inversamente proporcionales a la frecuencia. Por lo tanto, los altos niveles de densidad de flujo (y la sobreexcitación) aparecerán a consecuencia de la sobretensión, de la baja frecuencia o de una combinación de ambos. La figura 1 muestra una sección transversal de un turbogenerador en la que se muestran los flujos magnéticos principales y de dispersión.

Figura 1. Sección transversal de un turbogenerador. Los campos magnéticos de dispersión son los más dañinos o los más peligrosos en las terminales del núcleo del generador donde el campo disperso puede conducir altas corrientes de Eddy en las partes de acero sólido y en las laminaciones finales del núcleo. Esto resulta en pérdidas mayores y calentamiento en estos componentes. El daño debido a una operación excesiva de sobreexcitación ocurre frecuentemente cuando la unidad está fuera de línea, antes de la sincronización. El potencial para la sobreexcitación del generador aumenta dramáticamente si los operadores preparan manualmente la unidad para sincronización, particularmente si la alarma de sobreexcitación es inadecuada. También puede presentarse por falla en el sistema de excitación que aumente el voltaje incorrectamente, y falla en el primo motor en el que se vea reducida su velocidad por falla en los sistemas de control. El daño del equipo por excesivo voltaje solo es causado principalmente por la rotura del aislamiento debido a esfuerzos dieléctricos. Los sobrevoltajes sin sobreexcitación pueden ocurrir cuando un generador experimenta sobrevelocidad debido a un rechazo de carga, una falla severa repentina o alguna otra razón. Una sobreexcitación no ocurre en estos casos debido a que el voltaje y la frecuencia incrementan en la misma proporción. Los fabricantes generalmente proporcionan las curvas de sobreexcitación en las que muestran los límites permisibles de operación. Al ajustar la protección de sobreexcitación para una unidad generadora es importante que los límites permisibles para el generador y el transformador se pongan en una base común de voltaje. La protección óptima para la protección de sobreexcitación es mediante el uso de relevadores de sobreexcitación con curvas de tiempo inverso que se adaptan mejor a las curvas de daño de sobreexcitación de los generadores y transformadores (Figura 2).

Figura 2. Protección contra sobreexcitación. Ajustes para relevador contra sobreexcitación Los generadores, así como los transformadores, no deben estar sujetos a sobreexcitaciones excepto para desviaciones cortas o transitorias.

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Con una operación normal cerca del punto de rodilla de la curva de saturación, los pequeños sobrevoltajes dan lugar a corrientes de excitación significativas en los transformadores, y densidades de flujo excesivas y patrones de flujo anormales en los generadores. Estos pueden causar daños amplios y severos. La corriente de excitación del campo, a potencia nominal, es mayor que la requerida sin carga, entonces para reducir la excitación es importante que la carga se reduzca correspondientemente. Normalmente, esto se logra mediante el sistema de regulación, pero las señales de voltaje erróneas, la pérdida de fusibles de voltaje del transformador, u otras fallas en estos sistemas, pueden dar como resultado un alto sobrevoltaje. Un período particularmente peligroso es cuando el generador es desconectado del sistema y la velocidad cambia. El voltaje del generador es proporcional a la frecuencia y al flujo magnético, por lo que la protección de sobrevoltaje debe tener una constante de pickup como una función de la relación de tensión a frecuencia, un tipo Volts / Hertz (24). La relación entre voltaje y frecuencia viene dada por la ecuación básica de los circuitos electromagnéticos cuya relación es la siguiente: (1.1) E  4.44 fN Donde: E = Voltaje aplicado f = Frecuencia N= Número de vueltas  = Flujo magnético Al despejar el flujo magnético obtenemos:

E E k (1.2) 4.44 Nf f Por lo anterior se observa que el flujo magnético en el hierro es proporcional a la relación Volts/Hertz. Como protección complementaria para el control en el generador se sugiere el uso de dos unidades de niveles Volts/ Hertz. Un ajuste de alarma debería ser de aproximadamente 110 % de la sobreexcitación nominal con un disparo posterior dentro de aproximadamente 1 minuto, el otro manteniéndose cerca del 120 % de la sobreexcitación nominal para dispararse en el orden de 6 segundos. Diseño de relevador de protección contra sobreexcitación con electrónica analógica Utilizando un diagrama de bloques como punto de partida podemos diseñar el esquema del circuito para la protección contra sobreexcitación.



Figura 3. Diagrama de bloques de función de protección contra sobreexcitación. En la figura 3, se muestra el diagrama de bloques el cual consta de un convertidor de voltaje a corriente, un comparador y un temporizador, así como el ajuste correspondiente para esta protección. El convertidor de voltaje a corriente acepta un voltaje de entrada V y produce una corriente de salida del tipo I=kV, donde k es la ganancia o sensibilidad del circuito en amperes por volts; la función del comparador consiste en comparar el voltaje vp en una de sus entradas con el voltaje VN de la otra entrada, y obtener como salida ya sea un voltaje bajo VOL o un voltaje alto VOH, de acuerdo con: vO=VOL para vpvN (1.3b) Se tiene que mientras vp y vN son variables analógicas debido a que pueden asumir un conjunto continuo de valores, vO es una variable binaria debido a que únicamente puede asumir uno de dos valores, VOL o VOH. El temporizador, en esencia, es un multivibrador astable controlado por voltaje, diseñado teniendo en mente especificaciones de desempeño para un convertidor de voltaje a frecuencia. Por lo general, el multivibrador es una

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versión estabilizada con temperatura del concepto básico del oscilador controlado por corriente. Los parámetros se eligieron, de acuerdo a la ecuación: fO 

vI 10RC

(1.4)

Esta relación es bastante precisa en un rango dinámico de al menos cuatro décadas, hasta una corriente de 1mA y una frecuencia de 100 kHz. Para este diseño, los temporizadores se calculan para dos rangos: de 0.5 a 15 segundos, y de 2 a 60 segundos, y se tiene un ajuste de 0.5 a 3. Los esquemas analógicos tienen como base los circuitos integrados analógicos (amplificadores operacionales) y digitales con tecnología CMOS. A continuación se muestra en la figura 4 el diseño para el esquema de protección Volts / Hertz.

Figura 4. Diseño de esquema de protección contra sobreexcitación. Comentarios Finales Conclusiones Los generadores deben operar exitosamente a kVA nominales para niveles de tensión y frecuencia dentro de límites especificados según las normas ANSI/IEEE. Las desviaciones en frecuencia y tensión fuera de estos límites pueden causar esfuerzos térmicos y dieléctricos que pueden causar daño en segundos. Al ocurrir la desviación de sobreexcitación se necesitan proporcionar esquemas de monitoreo y protección. Los relevadores de sobreexcitación son aplicados en plantas generadoras para alarma y disparo. Es muy importante determinar el ajuste adecuado para esta protección. Los factores a considerar incluyen cuestiones tales como capacidades de los generadores, respuesta del sistema de excitación, respuesta del gobernador, tipo del impulsor, y si la unidad está en línea o fuera de línea para la acción adecuada de disparo. El daño a los aparatos por sobreexcitación puede ser severo, por lo que esta protección debe ser instalada y aplicada propiamente. Al comprender las particularidades e importancia de la función de protección contra sobreexcitación, se ha logrado diseñar un esquema de protección 24 para generador síncrono, el cual ha sido implementado con circuitos integrados analógicos, entre otros componentes. Resultados Como resultado se comprendió la importancia que tiene la función de protección para los generadores síncronos, y con el circuito implementado es posible observar el funcionamiento a detalle con la ayuda de un osciloscopio de este esquema, lo cual permite a los alumnos comprender fácilmente la función del ya mencionado y verificar su correcta operación simulando la sobreexcitación en un generador síncrono de LabVolt.

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Referencias Chapman, Stephen J. “Máquinas Eléctricas”, Ed. McGraw-Hill, Tercera Edición, 2000. Durón M. J.J. “Curso de protecciones de generadores”, Centro de capacitación de Occidente. Franco Sergio. “Diseño con amplificadores operacionales y circuitos integrados analógicos”, Ed. McGraw-Hill, Tercera Edición, 2005. Lewis Blackburn J and Domin Thomas J. “Protective Relaying Principles and Applications”, Third Edition, 2006. Mozina Charles J. and Gardell Jonathan D. “IEEE tutorial on the protection of synchronous generators”, Fundamentals, Special Publication of the IEEE Power System Relaying Committee, Second Edition, 2011. Russell Mason C. “The art and science of protective relaying”, http://www.gedigitalenergy.com/Multilin/notes/artsci/index.htm, consultado el 10 de Septiembre de 2014.

Notas Biográficas La Ing. Verónica Rivera Espinosa nació en Ciudad Madero, Tamaulipas, México. Egresó de Ingeniería en Electrónica del Instituto Tecnológico de Ciudad Madero en 2010. Actualmente realiza sus estudios de maestría para obtener el grado de M. en Ingeniería Eléctrica. El M.C. José de Jesús Durón Mendoza egresó del Instituto Tecnológico de Cuidad Madero en 1979 como Ing. Electricista. Tiene Maestría en Ingeniería Eléctrica, obtuvo el grado en el 2005. De 1980 al 2013, laboró en la Comisión Federal de Electricidad como supervisor de construcción, jefe de oficina de Protección y Medición, Jefe de departamento de Protección y Medición en la Zona de Transmisión Tampico. Trabaja como Profesor de tiempo completo en el I.T.C.M. Área de interés: Protecciones Eléctricas, Simulación Digital de Esquemas de Protección y Transitorios Electromagnéticos.

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La tecnología y las matemáticas M.A. Guadalupe Esmeralda Rivera García1, M.A. Juan Carlos Ramírez Vázquez 2 e Ing. Fortino Vázquez Elorza3. Resumen—Hoy en día deben de formularse en el mundo en general, estrategias que permitan contribuir el aprendizaje de las matemáticas en los alumnos de todos los niveles educativos. Los docentes, deben llevar a cabo una ardua búsqueda de métodos, prácticas y dinámicas innovadoras para lograr en los alumnos el aprendizaje significativo en todas las disciplinas de estudio, pero principalmente en el área de las matemáticas, un área que representa complejidad en los alumnos de todos los niveles educativos. Es importante señalar que ante tantos distractores informáticos como el uso de redes sociales y juegos, los alumnos sienten una atracción hacia el manejo de las computadoras, es por ello importante tomar esta herramienta tecnológica como medio para implementar estrategias didácticas. El entendimiento de las matemáticas, está dada por el poder de las nuevas tecnologías (TICs). En matemáticas, los computadores han generado campos enteramente nuevos. En esta investigación sugerimos la elaboración de un software educativo de cálculo diferencial que motive, que sea atractivo y que permita entender de una mejor manera la materia de matemáticas. Palabras clave—matemáticas, aprendizaje significativo.

Introducción La presente investigación asume que los alumnos muestran dificultades para comprender las matemáticas, dada la capacidad de abstracción y lógica que exige dicha tarea, esto se ha podido observar a través de las generaciones, se considera que el principal factor es la falta de un razonamiento lógico. Esto representa una problemática para el docente y para el alumno mismo, en virtud de que por una parte para el docente es difícil cumplir con un programa académico y a la vez encontrar estrategias para que el alumno aprenda y por otra parte el alumno se enfrenta a una materia que presenta para el cierto grado de dificultad. Todo esto ocasiona que la materia presente considerables índices de reprobación. Los problemas matemáticos son muy difíciles de comprender, utilizando únicamente un pizarrón y unos gises, se requiere que los estudiantes experimenten con imágenes de objetos matemáticos y observen cómo responden. Algunas requieren representaciones visuales (gráficas, diagramas, figuras geométricas, imágenes en movimiento) para responder a los interrogantes, órdenes o respuestas de los estudiantes. Una de las tendencias más fuertes en el crecimiento y evolución de las matemáticas y su enseñanza, está dada por el poder de las nuevas tecnologías (TICs). En educación han resaltado la importancia de algunas ideas, posibilitado el acceso a ciertos tópicos y problemas y ofrecido nuevas maneras de representar y manipular información matemática. Dentro de esos nuevos modelos o alternativas para la innovación esta el desarrollo de Software Educativos (SE), definidos como “todo programa para computadora que se desarrolla con la finalidad específica de ser utilizado como recurso didáctico” y que tienen como base el poder desarrollar herramientas que soporten efectivamente el proceso enseñanza aprendizaje, por lo tanto las aplicaciones móviles desarrolladas con este propósito, son considerados como software educativo. El SE constituye una muestra del impacto de la Tecnología en la Educación, herramienta didáctica útil para estudiantes y profesores, su asimilación dentro de las instituciones educativas ha crecido a nivel excepcional, como muestra de las facilidades que ofrece y la aceptación que ha alcanzado, sobre todo cuando la concepción del mismo ha sido bien definida y surge como producto de una necesidad o del diagnóstico de una realidad. En los grados de Básica primaria, elementos físicos manipulables con frecuencia ofrecen a los niños este apoyo visual y experimental. Sirven como soportes temporales de ideas matemáticas, objetos que los niños pueden ver y manipular con sus propios ojos y manos, mientras aprenden a ver y manipular mentalmente ideas matemáticas. En los grados superiores muchas ideas matemáticas no cuentan con esos modelos físicos. Los computadores, pueden ofrecer "manipulables virtuales" interactivos, cuando los elementos físicos no existen. Como siempre, el valor de una herramienta depende del uso que se le dé. Si los manipulables físicos o electrónicos están bien diseñados y se utilizan adecuadamente, pueden incrementar la cantidad de problemas que pueden pensar y resolver los estudiantes. 1

M.A. Guadalupe Esmeralda Rivera García es Profesora de las carreras de Ingeniería en Informática, Ingeniería Industrial, Ingeniería en Gestión Empresarial e Ingeniería en Sistemas Computacionales, del Instituto Tecnológico Superior de Pánuco, Veracruz, México, [email protected] (autor corresponsal). 2 M.A. Juan Carlos Ramírez Vázquez es Profesor de las carreras de Ingeniería en Electrónica, Ingeniería en Informática, Ingeniería Industrial e Ingeniería en Sistemas computacionales del Instituto Tecnológico Superior de Pánuco, Veracruz, México, [email protected] 3 Ing. Fortino Vázquez Elorza, es Profesor de la carrera de Ingeniería Electrónica, del Instituto Tecnológico Superior de Pánuco, Veracruz, México, [email protected]

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Por otra parte la tecnología móvil ha evolucionando a pasos agigantados y su uso resulta cada día más útil para la población en general. En las instituciones educativas el uso del celular representa un potente distractor y fuerte amenaza de seguridad; sin embargo, expertos en educación y en las nuevas tecnologías consideran que se deberían aprovechar los beneficios que estos dispositivos ofrecen al proceso de enseñanza-aprendizaje. Por otra parte, el cálculo diferencial constituye una materia obligada, en todas las carreras de licenciatura e ingeniería a nivel superior. Esta es una de las materias que más preocupa a la comunidad estudiantil. Tradicionalmente los resultados de aprobación que se obtienen en el curso de cálculo diferencial son muy bajos, esto es palpable en las carreras de ingeniería en México, donde en este curso se tienen porcentajes de reprobación de más del 70 % (Steen, 1987) (Cuevas, 1996); (Baker B., 2001). En este artículo se presenta una propuesta de una aplicación móvil de la materia de cálculo diferencial que sirva como apoyo en las materias de cálculo y que puedan contribuir a reducir los índices de reprobación y deserción de los alumnos a nivel superior. Metodología. Las metodologías convencionales de ingeniería de software generalmente abarcan actividades para la obtención de los requisitos, el diseño del sistema, la construcción, las pruebas, la instalación y el mantenimiento del producto de software, todas enfocadas a atender los aspectos técnicos del producto y no se ocupan de los aspectos de la calidad didáctica, por lo que es necesario adaptarlos para que incluyan actividades orientadas a atender las características didácticas. En consecuencia, Abud (2009) propone una metodología para la construcción de aplicaciones de software educativo, incorporando las mejores prácticas de la ingeniería de software y del diseño instruccional. Se busca ofrecer una guía metodológica que asegure un producto de software educativo de calidad que cumpla con las características de funcionalidad, usabilidad y fiabilidad, características deseables y necesarias para un material educativo interactivo, por ejemplo el software de cálculo diferencia que se ha desarrollado, ver Figura1. Como docentes tenemos el compromiso moral y ético de innovar constantemente en nuestro quehacer diario, no sólo en el aspecto instruccional, sino en la incorporación de Tecnologías de la Información, con el propósito de mantener la atención de nuestros estudiantes y sembrarles la idea de que no sólo sean usuarios de la tecnología que en este momento está a su alcance, sino que sean partícipes en la generación de herramientas para una necesidad académica o social.

Figura 1.-Pantallas de la Aplicación móvil de cálculo diferencial, realizada por los alumnos de la carrera de Ingeniería en Informática del Instituto Tecnológico Superior de Pánuco.

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Figura 2.-Entorno de desarrollo para el desarrollo de la aplicación móvil. Aprovechando el dominio natural y el interés que los estudiantes tienen sobre estos dispositivos, se ha desarrollado una aplicación móvil en la carrera de Ingeniería en Informática en el Instituto Tecnológico Superior de Pánuco. De esta manera, se amplía el espacio destinado a la adquisición de conocimientos y desarrollo de habilidades. Las aplicaciones que se desarrollaron están enfocadas para utilizarse en los teléfonos Smartphones y las tabletas, ya que gran parte de la población estudiantil cuenta con alguno de estos dispositivos. Las aplicaciones móviles desarrolladas innovan en cuanto a los recursos actuales “tradicionales” disponibles, que sirven como apoyo para que los estudiantes hagan uso de ellos para cómputo. Actualmente existen propuestas de metodologías para la elaboración de software educativo como las de (Hinostroza, 1996), (Peláez G. y López, 2006) y (Cataldi, 2006), que guían su proceso de diseño, desarrollo y evaluación; sin embargo la mayoría se centran en la parte del diseño pedagógico y desatienden los aspectos computacionales. Para la realización del software educativo, se propone la Metodología de Ingeniería de Software Educativo MeISE, (Abud, 2009), la cual está dividida en dos etapas. En la primera etapa se contempla la definición de requisitos y el análisis y diseño preliminar, durante los cuales se determinan en forma global las características que se pretende alcanzar con el producto, los requisitos pedagógicos, de comunicación y la arquitectura sobre la cual se construirá el software, y se termina con un plan de iteraciones las cuales se programan teniendo cuidado de que el producto que se libera al término de cada una está didácticamente completo, es decir que cubre completamente algunos de los objetivos didácticos del software. Una vez establecidos estos lineamientos, inicia la segunda etapa, en la cual se procede a desarrollar el producto, de modo que el equipo toma cada iteración, la diseña, la construye, la prueba y la implementa, evaluando al final la conveniencia de proseguir con subsecuentes iteraciones hasta obtener un producto completo. Las fases propuestas para la etapa de definición son: la fase conceptual, la fase de análisis y diseño inicial y la fase de plan de iteraciones. En la etapa de desarrollo se tienen: la fase de diseño computacional, la fase de desarrollo y la fase de despliegue. Figura 3.

Figura 3.- Ciclo de vida de la Metodología de desarrollo de un Software Educativo MeISE

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Descripción de Fases Etapa conceptual Esta etapa inicia con una investigación sobre los requerimientos que se cubrirán con el producto a desarrollar, delimitando su alcance. Se desarrolla el plan del proyecto, se evalúan riesgos y se establecen los criterios de éxito. Análisis y Diseño Inicial En la fase de análisis y diseño inicial se analiza el dominio del problema y se establece la arquitectura del sistema. En este punto se describen a detalle los requisitos del software y las características educativas y de comunicación que el producto debe contemplar. Plan de iteraciones Una vez identificados los requisitos a cubrir con el software se procede a analizar cuántos subproductos funcionales pueden producirse de modo que se puedan liberar partes operativas del sistema final, con el objetivo de llevar un mejor control en el desarrollo. Una vez identificados los incrementos se priorizan y se colocan con mayor prioridad aquellos que cubren los conocimientos base. Diseño Computacional Para cada iteración se debe elaborar el diseño computacional detallado, de modo que sirva de base para el desarrollo. Desarrollo Se desarrolla en esta fase el producto, implementando la arquitectura de manera que se obtiene una versión del software lista para que sea utilizada por los usuarios finales. Fase de Despliegue En la fase de despliegue se realiza la transición del producto a los usuarios. Aquí se culmina con una versión ejecutable del producto. Al finalizar esta etapa se evalúa la conveniencia de continuar los desarrollos, y en su caso regresar a la etapa de diseño computacional para continuar con el siguiente incremento. Sin embargo, el contar con una excelente metodología de desarrollo de software educativo no es suficiente, se requiere diseñar un contenido temático eficiente que permita alcanzar los resultados académicos esperados. Hoy en día la enseñanza del cálculo diferencial, se caracteriza por ser abstracta, consiste en aprender de manera mecánica a resolver funciones algebraicas, trascendentes y la obtención de sus derivadas, el contexto real influía poco en la resolución de problemas. Ahora con este nuevo enfoque tecnológico, se pretende que el alumno comience a construir sus propios conocimientos, dando soluciones a problemas reales como financieros, económicos, químicos, ecológicos, físicos y geométricos. Para desarrollar el software de cálculo diferencial, los alumnos están utilizando Android, un sistema operativo basado en Linux, desarrollado para dispositivos móviles como smartphones y tablets, además usaron la plataforma Eclipse. La estructura didáctica de la aplicación móvil estará conformada por los siguientes temas: polinómicas, racionales y radicales. Se planteó iniciar con funciones polinómicas, para que se les facilite a los alumnos el análisis de las funciones racionales y radicales.

Conclusiones El software de matemáticas, con una metodología didáctica bien estructurada puede apoyar eficientemente la labor del profesor en el proceso de enseñanza, contribuir a disminuir los índices de reprobación, deserción y motivar a los alumnos a que sigan estudiando esta materia. Si bien es cierto, que la herramienta fue diseñada para alumnos de nivel superior del Instituto Tecnológico Superior de Pánuco, es importante aclarar que puede utilizarla cualquier persona. El software educativo, tienen como propósito específico: apoyar la labor del profesor en el proceso de aprendizaje de los estudiantes, por ello es importante considerar la oportuna selección de la metodología de desarrollo del software, que contemple tanto aspectos técnicos como didácticos para que el objetivo por el cual fue desarrollado se cumpla, por lo cual se pensó en la metodología MeISE. Dentro de los beneficios esperados tenemos con la realización del SE son: Realizar procesos de aprendizaje con la finalidad de descubrir sus capacidades intelectuales. Interactuar entre el usuario y el computador con la finalidad de lograr mejores aprendizajes. Generar procesos de actualización dentro de la educación. Favorecer este software con la finalidad de que las clases sean más creativas, dinámicas, didácticas proporcionando una mejor concentración por parte de los estudiantes. Con este proyecto de software educativo de la materia de matemáticas, se pretende disminuir los índices de reprobación y deserción de estudiantes.

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Referencias Abud, M. (2009). MEISE: Metodología de Ingeniería de Software Educativo". Academia-Journals , Volumen 2, No.1. Baker B., H. C. (2001). On transformation of functions. . Proc. 23th Conf. of the Int. Group for the Psychology of Mathematics Education, Utah, PME, , (págs. p. 18-21.). Cataldi, Z. (2006). Metodología extendida para la creación de software educativo desde una visión integradora. Revista Latinoamericana de Tecnología Educativa , Vol.2, No.1. Cuevas, A. (1996). Sistemas Tutoriales Inteligentes. Investigaciones en Matemática Educativa. México: Grupo Editorial Iberoamérica. Hinostroza, E. H. (1996). Un método de desarrollo de software educativo . Revista de Informática Educativa , Vol 9, No. 1, pp. 9 –32. Peláez G. y López, B. (2006). “Metodología para el desarrollo de software educativo, DESED”. Revista UPIICSA , Vol XIV y XV. Steen, L. A. (1987). Calculus for a new century: A pump, not a filter. Mathematical Association of América.

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El síndrome de burnout en el talento humano de docentes investigadores de una institución de educación superior MA. Leonardo Rivera Oropeza1 Dr. Cuauhtémoc C. Campos Rangel2 Dr. Edgar Martínez Torres3 Resumen En esta investigación se plantea un análisis del concepto de talento humano en el futuro de las organizaciones y los cambios en el transcurso de la historia, el cambio de enfoque de Recursos Humanos a Gestión del Talento Humano y como las organizaciones podrían modificar sus prácticas administrativas, así mismo se describe como el concepto de talento humano conduce al de capital humano y las características que debe poseer la persona para considerarle como talento. Se realizó el análisis del síndrome de burnout y su relación con el talento humano en docentes investigadores que trabajan con personas y por consecuencia pueden sufrir de un agotamiento emocional por una implicación excesiva en su trabajo hasta llegar a ser ineficaces para el desempeño actividades laborales. Se aplicó el instrumento para la evaluación del síndrome de quemarse por el trabajo CESQT-PE, para profesionales de la educación de Gil-Monte (2005) y se llevó a cabo el análisis de factores del síndrome de burnout mediante el método de componentes principales y rotación varimax, en lo que se refiere a la determinación de la confiabilidad del instrumento mediante el coeficiente Aplha de Cronbach y se realizaron las correlaciones mediante el Coeficiente de Correlación de Pearson para el síndrome de burnout y las variables sociodemográficas y de trayectoria académica. Palabras clave Síndrome de burnout, administración de recursos humanos, gestión del talento humano, administración de asociados y capital humano.

Conforme a las investigaciones de Chiavenatoi, en la historia de la humanidad siempre han habido cambios, pero nunca del tamaño, la velocidad y el efecto de los que ocurren en la actualidad, y son diversos los factores que contribuyen a tales cambios como son los económicos, tecnológicos, sociales, culturales, legales, políticos, demográficos y ecológicos. En este sentido el área de recursos humanos (RH) de las organizaciones es la que tiene más cambios y como ejemplo lo han sustituido por el de Gestión del Talento Humano entre otros conceptos. Según refiere Chiavenato las personas se convierten en el elemento básico del éxito de la empresa, actualmente se habla de estrategia de recursos humanos para expresar la utilización deliberada de las personas con el propósito de que ayuden a la organización a ganar o mantener una ventaja sostenible frente a los competidores Así las organizaciones están constituidas por personas y dependen de ellas para alcanzar sus objetivos y cumplir su misión, cualquier proceso productivo sólo es posible con la participación conjunta de diversos grupos de interés dentro de los cuales se encuentran los empleados quienes aportan conocimientos, capacidades, habilidades, toman decisiones a cambio de un contar con sueldos, salarios y prestaciones, proponiéndose que a las personas se les debe concebir como asociadas de las organizaciones y no como recursos como se puede observar en la figura uno. Figura 1 Las personas como recursos o asociados de la organización Personas como recursos Personas como asociadas Empleados aislados en los puestos Colaboradores agrupados en equipos Horario establecido rígido Metas negociadas y compartidas Preocupación por normas y reglas Preocupación por los resultados Subordinación al jefe Atención y satisfacción del cliente Fidelidad a la organización Vinculación con la misión y la visión Dependencia de la jefatura Interdependencia con colegas y equipos Alineación con la organización Participación y compartir Importancia en la especialización Importancia de la ética y la responsabilidad Ejecutores de tareas Proveedores de actividad Importancia en las destrezas manuales Importancia del conocimiento Mano de obra Inteligencia y talento Fuente: Chiavenato (2009) Gestión del Talento Humano.

1

M.A. Leonardo Rivera Oropeza. Profesor Investigador en el Instituto de Ciencias Económico Administrativas de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. e-mail [email protected] [email protected] 2 Dr. Cuauhtémoc C. Campos Rangel. Coordinador de Investigación y Posgrado de la Universidad Autónoma de Tlaxcala. e-mail [email protected] [email protected] 3 Dr. Edgar Martínez Torres. Profesor Investigador en el Instituto de Ciencias Económico Administrativas de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. e-mail [email protected]

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Según las investigaciones de Rodríguezii , existe un elemento que es común en las organizaciones, y es el Talento Humano como el factor decisivo en el proceso innovador que garantice la supervivencia y prosperidad de las organizaciones. Administrar el talento humano según Chiavenato, se convierte cada día en algo indispensable para el éxito de las organizaciones, así tener personas no significa tener talentos, lo que nos lleva a diferenciar a personas de talentos. Es sustancial comprender según Rodríguez, la importancia que reviste la Gestión del Talento Humano en el proceso de Innovación Tecnológica y la Adaptabilidad al Cambio en las Organizaciones. Si las organizaciones quieren alcanzar altos niveles de competitividad, podrán hacerlo con base en el modelo propuesto en la figura dos. Figura 2 Organización Competitiva

Fuente: Rodríguez (2009)

Según Contrerasiii la innovación tecnológica es un proceso en donde el conocimiento se aplica de manera organizada para generar valor. Este último componente puede abrirse en dos corrientes. Una primera concepción de “generación de valor” se encuentra en la “innovación empresarial” con nuevos modelos de negocio, nuevos procesos (de producción, logísticos, de manejo de información entre otros) y en nuevos productos o servicios ya sea creando unos que no existan en el mercado o mejorando los atributos de los que actualmente existen. Una segunda opción alrededor de la “generación de valor” se encuentra en el concepto “innovación social” que surge del concepto de “nuevas ideas que funcionan”. Asimismo, el Talento Humano juega un rol protagónico en el desarrollo actual y futuro de las organizaciones, pues es el activo más flexible y el que le otorga mayor vitalidad a la organización ya que a través de él se pueden diseñar, alcanzar, implementar, reacomodar adaptar y hacer factibles cualquier adelanto tecnológico, concepto teórico o aplicación práctica, incluso es el que le abre las puertas a la Innovación Tecnológica. Méndeziv, considera el talento humano como aquellas personas capaces de producir, realizar, elaborar y generar trabajo en menos tiempo con el mayor esfuerzo y mejor calidad posible. Según las investigaciones de Piedrahtav, el talento humano representa la actividad humana quedando comprendidos en este grupo, otros factores que dan diversas modalidades a esa actividad como: conocimientos, experiencias, motivación, intereses vocacionales, aptitudes, actitudes, habilidades, potencialidades, salud entre otras. Como refiere Lópezvi, en el ámbito de las empresas y las organizaciones, el talento humano (TH) es fundamental en su desarrollo. El TH es un constructo que se gesta en el trabajo grupal a partir de los aprendizajes conocimientos, experiencias, habilidades y actitudes propias de cada individuo, de su socialización, adaptación a las necesidades y entorno propios de cada empresa, y al talento o aptitud con que cada individuo sepa desarrollar dicho constructo en pro de la organización. Por lo tanto el TH no se basa en la cantidad de conocimientos y su aplicación práctica, sino en otras competencias que incluyen otras perspectivas como gustos, intereses que pueden ajustarse o no a la organización. Así en el ámbito de las organizaciones no hay una definición universal de lo que es una persona sobresaliente, puesto que lo que se requiere varia en cierta medida de una empresa a otra; cada una tiene que concebir el perfil específico del talento que necesita. De esta forma, el talento es una capacidad integral gracias al cual la sumatoria de competencias y habilidades potenciadas desde el "ser" son aprovechadas para la innovación. Hablar de talento humano supone hablar de competencias, de creatividad, capacidades, innovación, astucia, adaptación, estrategias y habilidades de pensamiento para asumir retos, pero también supone autoconocimiento. En opinión de Chiavenato la concepción de talento humano conduce a la de capital humano, patrimonio invaluable que una organización puede reunir para alcanzar la competitividad y el éxito y el capital humano se compone de dos aspectos principales, talentos y contexto

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Para ser talento en opinión de Chiavenato, la persona debe poseer algún diferencial competitivo que lo valore y hoy el talento incluye los siguientes cuatro aspectos esenciales para la competencia individual, Conocimiento, Habilidad, Juicio y Actitud. Según refiere Rodríguez, la Gestión del Talento Humano es un enfoque estratégico de dirección cuyo objetivo es obtener la máxima creación de valor para la organización, a través de un conjunto de acciones dirigidas a disponer en todo momento del nivel de conocimientos capacidades y habilidades en la obtención de los resultados necesarios para ser competitivo en el entorno actual y futuro. EL SÍNDROME DE BURNOUT Recientemente el síndrome de burnout (SQT) ha recibido mayor atención por numerosos investigadores debido a la frecuencia con que se presenta así como a sus consecuencias. El síndrome de Burnout es una situación que se experimenta en el talento humano de algunos profesionales de instituciones que trabajan con personas, y que se caracteriza por un agotamiento emocional debido a una implicación excesiva en su trabajo, llegando a ser ineficaces para el desempeño adecuado de su trabajo. Afecta especialmente al talento humano de aquellas profesiones caracterizadas por una relación constante y directa con personas, más concretamente en aquellas profesiones que mantienen una relación de ayuda: como médicos, enfermeros, maestros, policías y frecuentemente, en aquellas profesiones que suponen una relación cercana intensa con los beneficiarios del trabajo. En la tabla uno se presenta algunas definiciones del síndrome de burnout en orden cronológico.

Tabla 1 Algunas definiciones del síndrome de burnout. Autor Herbert Freudenberger (1974) Maslach y Jackson (1986)

Pines y (1988)

Aronson

Gil-Monte (2005)

Definición Un estado de fatiga o de frustración que se produce por la dedicación a una causa, forma de vida o de relación que no produce el esperado refuerzo. Es un síndrome de agotamiento emocional, despersonalización y baja realización personal, que ocurre entre individuos que trabajan con personas. Agotamiento emocional se refiere a la disminución y pérdida de recursos emocionales. Despersonalización o deshumanización consiste en el desarrollo de actitudes negativas, de insensibilidad y cinismo hacia los receptores del servicio prestado. Por último, la falta de realización personal es la tendencia a evaluar el propio trabajo de forma negativa: los afectados se reprochan no haber alcanzado los objetivos propuestos, con vivencias de insuficiencia personal y baja autoestima profesional. Proponen una definición más amplia, no restringida a las profesiones de ayuda: "Es el estado de agotamiento mental, físico y emocional, producido por la involucración crónica en el trabajo en situaciones emocionalmente demandantes." El agotamiento físico se caracteriza por baja energía, fatiga crónica, debilidad general y una amplia variedad de manifestaciones psicosomáticas. El agotamiento emocional incluye sentimientos de incapacidad, desesperanza y de alienación con el trabajo.. El desarrollo de Burnout puede llevar a dejar el trabajo o cambiar de profesión para evitar el contacto con personas. Por último, agotamiento emocional se refiere al desarrollo de actitudes negativas hacia uno mismo, hacia el trabajo y a la vida misma. Un síndrome de agotamiento emocional, despersonalización y falta de realización personal en el trabajo que puede desarrollarse en aquellas personas cuyo objeto de trabajo son personas en cualquier tipo de actividad.

Fuente: Elaboración propia con base en las diferentes definiciones del síndrome de burnout.

Como se mencionó anteriormente el síndrome de burnout está presente en el talento humano de muchas profesiones que están en contacto con el cliente o usuario de un servicio, su presencia es mucho más alta en profesiones que suponen servicios humanos, aquellas profesiones que deben mantener una relación continua de ayuda hacia el destinatario del servicio: psicólogos, profesores, médicos enfermeras entre otros, según investigaciones de Arquero et. al.vii Por su parte el síndrome de burnout en las investigaciones de Gil-Monteviii desde una perspectiva psicosocial considera al SQT, como un proceso que se desarrolla debido a la interacción entre las características del entorno laboral y las características personales. Para efecto de las investigaciones de Gil-Monte sobre la existencia del burnout en profesionales de la educación considera un instrumento compuesto por las siguientes dimensiones, Ilusión por el trabajo, Desgaste psíquico, Indolencia, Culpa y Desencanto profesional. MÉTODO En el presente trabajo, según las investigaciones de Riveraix se analizó el síndrome de burnout en el talento humano de docentes investigadores de una institución de educación superior en donde se planteó la siguiente hipótesis: Ho El síndrome de burnout no tiene relación con las variables socio-demográficas y de trayectoria académica del talento humano de docentes investigadores de una institución de educación superior pública. Ha El síndrome de burnout tiene relación con las variables socio-demográficas y de trayectoria académica del talento humano de docentes investigadores de una institución de educación superior pública.

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En la investigación se aplicó el instrumento para la evaluación del síndrome de quemarse por el trabajo CESQT-PE, para profesionales de la educación de Gil-Montex en una muestra de 155 docentes investigadores, el cual está constituido por cinco dimensiones e incluye 28 ítems en una escala tipo likert de cinco puntos. Se llevó a cabo la validez del instrumento y el resultado obtenido en el análisis de factores realizado con el método de componentes principales y rotación varimax arrojó la confirmación del constructo en donde únicamente el reactivo 20 presentó valores altos (cargas del factor) en los factores de culpa e indolencia. De esta forma, se confirmó la validez de constructo como se aprecia en la tabla dos. Tabla 2 Resultados del análisis de factores del constructo síndrome de quemarse por el trabajo, burnout de (Gil-Monte, 2005) con el método de componentes principales y rotación varimax. Reactivos F1. Ilusión por el trabajo .775 .698 .828 .825 .396

F2. Desgaste psíquico

Factores F3. F4. Culpa Indolencia

Comunalidad F5. Desencanto Profesional

Reactivo 1 Reactivo 2 Reactivo 3 Reactivo 4 Reactivo 5 .662 Reactivo 6 .737 Reactivo 7 .730 Reactivo 8 .708 Reactivo 9 .575 Reactivo 10 .659 Reactivo 11 .512 Reactivo 12 .736 Reactivo 13 .526 Reactivo 14 .596 Reactivo 15 .745 Reactivo 16 .213 Reactivo 17 .367 Reactivo 18 .601 Reactivo 19 .282 .639 Reactivo 20 Reactivo 21 Reactivo 22 Reactivo 23 Reactivo 24 Reactivo 25 Reactivo 26 Reactivo 27 Reactivo 28 Porcentaje de 31.4% 13.9% 7.2% 5.8% varianza explicada Porcentaje de 31.4% 45.3% 52.4% 58.2% varianza explicada acumulada Fuente: Elaboración propia con base en los resultados estadístico.

.694 .572 .766 .800 .346 .678 .605 .680 .744 .529 .554 .426 .600 .476 .518 .609 .566 .666 .715 .571 .594 .751 .730 .524 .745 .690 .630 .701

.507 .756 .782 .623 .785 .765 .652 .712 4.2% 62.4%

En el resultado de la confiabilidad del instrumento síndrome de burnout de Gil-Monte, la puntuación para las cinco dimensiones fue de la siguiente manera: en la dimensión de Ilusión por el trabajo un alfa de 0.80, para la dimensión de indolencia alfa de 0.72, para el desgaste psíquico alfa de 0.84, para la dimensión de culpa alfa de 0.70, para la de desencanto profesional un alfa de 0.91, y una confiabilidad global de alfa de 0.90 como se observa en la tabla tres. Tabla 3 Coeficiente Alfa de Cronbach de las dimensiones del burnout Factores del Síndrome de quemarse por el trabajo F1. Ilusión por el trabajo F2. Indolencia F3. Desgaste psíquico F4. Culpa F5. Desencanto profesional Confiabilidad global Fuente: Elaboración propia con base en los resultados estadístico.

alfa de Cronbach .80 .72 .84 .70 .91 .90

Número de reactivos 5 6 4 5 8 28

Factores

5

RESULTADOS Y CONCLUSIONES La hipótesis planteada en la presente investigación fue probada mediante el coeficiente de correlación de Pearson. Los resultados obtenidos se presentan en la tabla cuatro. Se identificaron correlaciones negativas estadísticamente significativas entre el desgaste psíquico y el número de dependientes económicos (r= -0.283; p