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República Bolivariana de Venezuela
Universidad Nueva Esparta
Facultad de Ingeniería
Escuela de Electrónica
Línea de Investigación: Diseño y Desarrollo de Aplicaciones o Dispositivos
de Control de Tipo Electrónico.
Tema: Control
Título: Diseño e Implementación de una Pizarra Didáctica Clasificadora de
LEGO´s
por
Colores,
mediante
el
uso
de
Controladores
Lógicos
Programables (PLC), para niños con Síndrome de Down del Centro de
Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM).
Tutor: Ing. Rivas Manuel
Proyecto de Tesis de Grado
Presentado por:
Br: Valero S. Andrea C.
C.I 21.290.856
Para optar por el Titulo de:
Ingeniero Electrónico
Caracas – Venezuela
Julio, 2015
Diseño e Implementación de una Pizarra Didáctica Clasificadora de LEGO´s por Colores,
mediante el uso de Controladores Lógicos Programables (PLC), para niños con Síndrome de
Down del Centro de Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM) by Andrea C. Valero
Sánchez is licensed under a Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional License.
República Bolivariana de Venezuela
Universidad Nueva Esparta
Facultad de Ingeniería
Escuela de Electrónica
Línea de Investigación: Diseño y Desarrollo de Aplicaciones o Dispositivos
de Control de Tipo Electrónico.
Tema: Control
Título: Diseño e Implementación de una Pizarra Didáctica Clasificadora de
LEGO´s
por
Colores,
mediante
el
uso
de
Controladores
Lógicos
Programables (PLC), para niños con Síndrome de Down del Centro de
Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM).
JURADO 1
JURADO II
______________________
______________________
Nombre y Apellido
Nombre y Apellido
______________________
______________________
Cédula de Identidad
Cédula de Identidad
______________________
______________________
Firma
Firma
Caracas – Venezuela
Julio, 2015
DEDICATORIA
Dedico este Trabajo de Grado a mis padres que siempre han estado
conmigo en todas las decisiones que he tomado y quienes con todo su amor
incondicional han sabido tener la paciencia necesaria para lidiar con mi
terquedad y mi mal humor en momentos de stress. A ustedes les debo todo
lo que soy y seré, son mi más grande ejemplo a seguir.
A mi hermano por todo su apoyo, su amor y sus palabras de aliento
cuando más las necesitaba eres grande y sin duda alguna el mejor hermano
que nadie pueda tener.
A mi familia y amigos por siempre estar presentes durante este viaje
que emprendí con tantas ganas y que con todo mi esfuerzo he logrado llegar
a donde estoy hoy en día.
And last but not least a Dios y a la Virgen por ser mi guía y por
cuidarme siempre.
Andrea Carolina Valero Sánchez
I
AGRADECIMIENTOS
A Dios por darme la fuerza y la tenacidad necesaria para cumplir todas
mis metas y por permitirme estar hoy aquí.
A mis padres y a mi hermano quienes con su apoyo y amor
incondicional me ayudaron a realizar una de mis más grandes metas, sin
ustedes nada de esto sería posible, los amo infinito.
A todos mis amigos, quienes siempre estuvieron en el momento
correcto para darme siempre su apoyo, los adoro.
A mis compañeros de clases Roberth Borges, Angelo Márquez,
Alejandro Roche, Daniel Loianno, César García, Rafael Valles y Jonathan
Gasiba; juntos compartimos miles de momentos buenos, discutimos,
peleamos y reímos hasta no más poder con nuestras locuras y ocurrencias.
Convivir 5 años con ustedes quizás no fue suficiente, espero encontrarlos en
el camino…
A los profesores de la Universidad Nueva Esparta gracias, ustedes de
una u otra manera forman parte de lo que soy hoy en día.
A mi profesor favorito W. Mauricio Marín quien siempre me dijo: “si
deseas algo con suficiente fuerza, puedes conseguir que se haga realidad”.
Gracias por tu increíble forma de ser, por ayudarme durante el desarrollo de
este Trabajo de Grado y por tu apoyo incondicional desde siempre, eres
grande de admirar y un gran ejemplo a seguir.
II
Al profesor mas cuchi Manuel Rivas (mi otro profesor favorito) por
todo su apoyo, por su colaboración brindada, por confiar en mí y por aceptar
ser el tutor de este Trabajo de Grado.
A la profesora Rosa Goite por guiarme durante la investigación de las
distintas dificultades de aprendizaje que presentan los niños con Síndrome
de Down.
A mis compañeros y equipo de trabajo de ASEUNE quienes han
formado parte de mi trayectoria en la universidad.
Y finalmente gracias a Yalitza por permitirme trabajar con tan
maravillosos niños y por dejarme implementar esta Pizarra Didáctica en el
Centro de Inteligencias Múltiples (CDIM).
Todo este trabajo ha sido posible gracias a ustedes.
III
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE ELECTRÓNICA
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA PIZARRA DIDÁCTICA
CLASIFICADORA DE LEGO´S POR COLORES, MEDIANTE EL USO DE
CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES (PLC), PARA NIÑOS
CON SÍNDOME DE DOWN DEL CENTRO DE DESARROLLO DE
INTELIGENCIAS MULTIPLES (CDIM)
Autor: Br. Valero Sánchez, Andrea Carolina.
Tutor: Ing. Rivas, Manuel
Palabras Claves: PLC, Sensor de Color, Síndrome de de Down, CDIM.
RESUMEN
En este Trabajo de Grado se presenta el diseño e implementación de
una Pizarra Didáctica clasificadora de LEGO´s por colores para los niños con
Síndrome de Down del Centro de Desarrollo de Inteligencias Múltiples
(CDIM). El propósito de la Pizarra Didáctica será implementar un material
didáctico especial para los niños con Síndrome de Down debido a que
cuando el proceso de enseñanza es por medio de recursos didácticos el
aprendizaje se fija y se logra retener por más tiempo dadas las múltiples
IV
relaciones que se han establecido. Está demostrado que mientras más
relaciones se establecen con la estructura cognitiva de los niños con
Síndrome de Down, el aprendizaje resulta más significativo.
El estudio es considerado un Diseño Mixto de tipo Proyectivo,
enmarcado dentro de la modalidad de Proyecto Factible. Para los fines de la
presente investigación, se tomarán dos poblaciones: la primera población
serán los docentes y representantes de la Institución CDIM tomando como
muestra el 100% de la misma ya que obedece a un perfil sumamente bajo, y
la segunda población serán los docentes y representantes de INVEDIN y
donde si fue necesario calcular una muestra.
Finalmente, esta propuesta busca el uso de un programador lógico
programable (PLC) y de un sensor de color; como resultado de la practicidad
de dicha tecnología y los grandes beneficios prácticos que éstas ofrecen a
usuario.
V
BOLIVARIAN REPUBLIC OF VENEZUELA
NUEVA ESPARTA UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERING
SCHOOL OF ELECTRONICS
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A TEACHING BLACKBOARD TO
SORT LEGO´S FOR COLORS, USING PROGRAMMABLE LOGIC
CONTROLLERS (PLC) FOR CHILDREN WITH DOWN SYNDROME
DEVELOPMENT AT MULTIPLE INTELLIGENCES CENTER (CDIM)
Author: Br. Valero Sanchez, Andrea Carolina.
Tutor: Mr. Rivas, Manuel.
Keywords: PLC, Color Sensor, Down Syndrome, CDIM.
ABSTRACT
In this Work Grade design and implementation of a blackboard
teaching LEGO's color sorter for children with Down Syndrome Development
Center Multiple Intelligences (CDIM) is presented. The purpose of the
blackboard teaching will implement a special teaching materials for children
with Down Syndrome because when the teaching is through teaching
resources learning is fixed and unable to hold any longer given the multiple
relationships that have established. It is shown that the more relationships are
VI
established with the cognitive structure of children with Down syndrome,
learning is more meaningful.
The study is considered a Joint Design of projective type, framed in the
form of Feasible Project. For purposes of this investigation, two populations
were taken: the first population are teachers and representatives of the
Institution CDIM taking as sample 100% the same as it follows a very low
profile, and the second population will teachers and representatives of
INVEDIN and where if was necessary to calculate a sample.
Finally, this proposal aims to use a programmable logic controller
(PLC) and a color sensor C50; as a result of the practicality of such
technology and the great practical benefits they offer user.
VII
ÍNDICE
DEDICATORIA ................................................................................................ I
AGRADECIMIENTOS..................................................................................... II
RESUMEN ..................................................................................................... IV
ABSTRACT ................................................................................................... VI
INDICE DE FIGURAS ................................................................................. XIV
INDICE DE TABLAS ................................................................................. XVII
INDICE DE FÓRMULAS........................................................................... XVIII
INDICE DE GRÁFICOS .............................................................................. XIX
INDICE DE ANEXOS ................................................................................... XX
INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 1
CAPÍTULO I.................................................................................................... 5
MARCO PROBLEMÁTICO ............................................................................ 5
1.1. Planteamiento del Problema .............................................................. 5
1.2. Formulación del Problema ................................................................. 9
1.3. Sistematización del Problema ......................................................... 10
1.4. Objetivos ........................................................................................... 10
1.4.1. Objetivo General ......................................................................... 10
1.4.2. Objetivos Específicos ................................................................ 11
1.5. Justificación del Problema .............................................................. 11
VIII
1.6. Delimitaciones .................................................................................. 14
1.6.1. Delimitaciones Geográficas ...................................................... 14
1.6.2. Delimitaciones Temporales ....................................................... 15
1.6.3. Delimitaciones Temáticas .......................................................... 15
1.6.4. Delimitaciones Técnicas ............................................................ 16
1.7. Limitaciones ...................................................................................... 17
CAPÍTULO II................................................................................................. 18
MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 18
2.1. Antecedentes de la Investigación ................................................... 18
2.2. Bases Teóricas ................................................................................. 23
2.2.1. Síndrome de Down .......................................................................... 24
2.2.1.1. Características........................................................................... 25
2.2.1.2. Desarrollo Mental ...................................................................... 27
2.2.1.3. Características Cognitivas ......................................................... 28
2.2.1.4. Aprendizaje de Colores ............................................................. 30
2.2.2. Educación ........................................................................................ 30
2.2.2.1. Educación Especial ................................................................... 31
2.2.2.2. Recursos y Materiales Didácticos.............................................. 33
2.2.3. Pizarras Interactivas ........................................................................ 34
2.2.3.1. Tipos de Pizarras Interactivas ................................................... 35
2.2.3.1.1. Pizarras Pasivas (Táctiles) ......................................... 35
2.2.3.1.2. Pizarras Activas (Electromagnéticas) ......................... 35
2.2.3.1.3. Kit de Infrarrojos / Ultrasonido .................................... 36
IX
2.2.3.2. Beneficios Generales ................................................................ 36
2.2.3.3. Beneficios para los Niños con Síndrome de Down .................... 36
2.2.4. LEGO´s............................................................................................ 37
2.2.4.1. Historia ...................................................................................... 37
2.2.4.2. Fabricación ................................................................................ 40
2.2.5. Sistemas de Control ........................................................................ 42
2.2.5.1. Sistema de Control a Lazo Abierto ............................................ 43
2.2.5.2. Sistema de Control a Lazo Cerrado .......................................... 44
2.2.6. Controlador Lógico Programable (PLC) ........................................... 45
2.2.6.1. Historia ...................................................................................... 46
2.2.6.2. Estructura del PLC .................................................................... 47
2.2.6.2.1. Unidad Central de Procesamiento CPU ..................... 48
2.2.6.2.2. Módulos de Entrada y Salida ..................................... 48
2.2.6.2.3. Dispositivo de Programación ..................................... 49
2.2.6.3. Modo de Funcionamiento ......................................................... 50
2.2.6.4. Programación del PLC .............................................................. 51
2.2.6.5. Ventajas del PLC ....................................................................... 53
2.2.7. Cinta Transportadora ....................................................................... 53
2.2.7.1. Historia ...................................................................................... 54
2.2.7.2. Aplicación ................................................................................. 56
2.2.7.3. Tipos de Cintas Transportadoras .............................................. 56
2.2.7.3.1. Cinta con Rodillos ...................................................... 56
2.2.7.3.2. Cinta con Ruedas....................................................... 57
2.2.7.3.3. Cinta Plana ................................................................ 58
X
2.2.7.3.4. Cinta con Cadenas..................................................... 59
2.2.7.3.5. Cinta con Listones...................................................... 59
2.2.7.3.6. Cinta Aérea de Carros .............................................. 60
2.2.7.3.7. Cinta por Cable Enterrado ......................................... 61
2.2.7.3.8. Cinta de Carro sobre Raíles ....................................... 61
2.2.7.4. Ventajas .................................................................................... 62
2.2.8. Motor DC ......................................................................................... 63
2.2.8.2. Fundamento de Operación ........................................................ 63
2.2.9. Transductores y Sensores ............................................................... 65
2.2.9.1. Sensor de Luz ........................................................................... 65
2.2.9.2. Sensor de Proximidad ............................................................... 66
2.2.9.2.1. Sensor Capacitivo ...................................................... 67
2.2.9.2.2. Sensor Inductivo ........................................................ 67
2.2.9.2.3. Sensor Fin de Carrera................................................ 68
2.2.9.2.4. Sensor Infrarrojo ........................................................ 69
2.3. Bases Legales .................................................................................... 70
2.4. Definición de Términos Básicos.......................................................... 73
2.5. Cuadro de Operacionalización de Variables ....................................... 75
CAPÍTULO III................................................................................................ 83
MARCO METODOLÓGICO.......................................................................... 83
3.1. Tipo de Investigación .......................................................................... 84
3.2. Diseño de Investigación ...................................................................... 85
3.3. Población y Muestra ........................................................................... 87
XI
3.5. Validación Técnica.............................................................................. 92
3.6. Validación del Instrumento.................................................................. 92
3.7. Análisis y Resultados .......................................................................... 93
3.8. Análisis General de los Resultados .................................................. 101
CAPÍTULO IV ............................................................................................. 103
SISTEMA PROPUESTO............................................................................. 103
4.1. Dificultades de aprendizaje de los niños con Síndrome de Down. ... 104
4.2. Características de los PLC en el mercado ........................................ 108
4.2.1. Gama Alta de Controladores Lógicos Programables.................. 112
4.2.2. Gama Media de Controladores Lógicos Programables .............. 113
4.2.3. Gama Baja de Controladores Lógicos Programables................. 114
4.2.4. Controlador Lógico Programable LOGO! ................................... 117
4.3. Elección de los elementos de constituirán la Pizarra Didáctica ........ 120
4.3.1. Selección del Controlador Lógico Programable ......................... 120
4.3.2. Sensor de Color.......................................................................... 123
4.3.3. Cinta Transportadora.................................................................. 125
4.3.5. Piezas de Colores ...................................................................... 127
4.4. Diseño de los Diagramas de la Pizarra Didáctica ............................. 128
4.4.1. Diseño de los Diagramas de Bloque de la Pizarra Didáctica ...... 128
4.4.2. Diseño de la Pizarra Didáctica ................................................... 132
4.5. Construcción de la Pizarra Didáctica ................................................ 137
4.6. Pruebas del funcionamiento de la Pizarra Didáctica ......................... 147
4.7. Implementación de la Pizarra Didáctica en el Centro de Desarrollo de
Inteligencias Múltiples.............................................................................. 160
XII
4.7.1. Recursos Humanos .................................................................... 161
4.7.2. Recursos Administrativos ........................................................... 162
4.7.3. Recursos Técnicos ..................................................................... 163
CAPÍTULO V .............................................................................................. 166
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................. 166
5.1. Conclusiones .................................................................................... 166
5.2. Recomendaciones ............................................................................ 169
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 170
ANEXOS ..................................................................................................... 188
XIII
INDICE DE FIGURAS
Figura N° 1: Trisomía del Cromosoma 21 .................................................... 25
Figura N° 2: Características de las Personas con........................................ 26
Figura N° 3: Material Didáctico .................................................................... 33
Figura N° 4: Pizarra Interactiva .................................................................... 35
Figura N° 5: Primeros LEGO´s..................................................................... 38
Figura N° 6: Juego Creator .......................................................................... 39
Figura N° 7: Sistema de Control Básico....................................................... 42
Figura N° 8: Sistema de Control a Lazo Abierto .......................................... 44
Figura N° 9: Sistema de Control a Lazo Cerrado ......................................... 44
Figura N° 10: PLC Siemens S7-200 ............................................................ 46
Figura N° 11: GM Hydramatic ...................................................................... 47
Figura N° 12: Funcionamiento ..................................................................... 51
Figura N° 13: Cinta Transportadora ............................................................. 54
Figura N° 14: Cinta con Rodillos .................................................................. 57
Figura N° 15: Cinta con Ruedas .................................................................. 57
Figura N° 16: Cinta Plana ............................................................................ 58
Figura N° 17: Cinta con Cadenas ................................................................ 59
Figura N° 18: Cinta con Listones ................................................................. 60
Figura N° 19: Cinta Aérea de Carros ........................................................... 61
Figura N° 20: Cinta de Carro sobre Raíles................................................... 62
Figura N° 21: Funcionamiento del Motor de Corriente Directa..................... 64
Figura N° 22: Sensor de Luz ........................................................................ 66
Figura N° 23: Sensor Capacitivo .................................................................. 67
Figura N° 24: Sensor Inductivo .................................................................... 68
Figura N° 25: Sensor Fin de Carrera ........................................................... 69
Figura N° 26: Sensor Infrarrojo .................................................................... 69
Figura N° 27: Circuito de un Sensor Infrarrojo ............................................. 70
Figura N° 28: Memoria a corto plazo y la Memoria a largo ........................ 105
XIV
Figura N° 29: Método de Enseñanza por Medio Visual ............................. 108
Figura N° 30: Gama de Productos PLC ..................................................... 111
Figura N° 31: PLC General Electric 9030 .................................................. 112
Figura N° 32: Módulo de PLC con hasta 512 I/O OMCROM CPH1 ........... 114
Figura N° 33: PLC de Gama Baja Siemens S7-200................................... 115
Figura N° 34: Sistema de Automatización SIMATIC .................................. 117
Figura N° 35: LOGO! 230 RCE Siemens y su Módulo de Ampliación ....... 121
Figura N° 36: Entradas y Salidas del Sistema ........................................... 122
Figura N° 37: Sensor de Luz de Color ....................................................... 123
Figura N° 38: Arduino UNO........................................................................ 124
Figura N° 39: Motor para la Cinta Transportadora ..................................... 125
Figura N° 40: Pulsadores ........................................................................... 126
Figura N° 41: LEGO´s ................................................................................ 127
Figura N° 42: Diseño del Diagrama de Bloques del Sistema de Control ... 129
Figura N° 43: Etapa de Alimentación ......................................................... 130
Figura N° 44: Etapa de Identificación y Selección de los Colores.............. 131
Figura N° 45: Contenedor .......................................................................... 133
Figura N° 46: Dispensador de las piezas de LEGO´s ................................ 133
Figura N° 47: Vista de Frente de la Pizarra Didáctica ................................ 134
Figura N° 48: Vista Posterior de la Pizarra Didáctica ................................. 135
Figura N° 49: Vista Lateral de la Pizarra Didáctica .................................... 137
Figura N° 50: Trípode ................................................................................ 138
Figura N° 51: Conexión de las Borneras Eléctricas ................................... 140
Figura N° 52: Bornas de Conexión Eléctrica para Riel .............................. 141
Figura N° 53: Diagrama de Circuito Sentido de Giro del Motor.................. 141
Figura N° 54: Montaje Físico del Sentido de Giro del Motor ...................... 142
Figura N° 55: Cableado Sensor de Color – Arduino UNO ......................... 142
Figura N° 56: Diagrama de Circuito del Sensor de Color ........................... 143
Figura N° 57: Montaje Físico del Sensor de Color ..................................... 144
Figura N° 58: Ubicación de los Elementos (Vista Frente) .......................... 145
XV
Figura N° 59: Cableado Final ..................................................................... 146
Figura N° 60: Cableado Final del PLC LOGO! 230 RCE ........................... 147
Figura N° 61: Diagrama de Bloque del Funcionamiento de la Pizarra
Didáctica ..................................................................................................... 148
Figura N° 62: Rutina de Inicialización de las Marcas y las Salidas ............ 151
Figura N° 63: Inicialización de Marcas del Motor a la Derecha “ON” ......... 152
Figura N° 64: Inicialización de Marcas del Motor a la Derecha “OFF” ....... 152
Figura N° 65: Rutina de Ubicación del Contenedor ................................... 153
Figura N° 66: Rutina de Llegada del Contenedor a la Posición Inicial ....... 153
Figura N° 67: Rutina Selección de Color ................................................... 154
Figura N° 68: Rutina de Identificación de Color ......................................... 154
Figura N° 69: Rutina de Encendido Motor a la Derecha ........................... 155
Figura N° 70: Rutina de Color Correcto ..................................................... 155
Figura N° 71: Rutina Color Incorrecto ........................................................ 156
Figura N° 72: Modificaciones del Contenedor de LEGO´s ......................... 157
Figura N° 73: Prueba de Ubicación Switch Fin de Carrera ........................ 158
Figura N° 74: Ubicación Final de los Switch Fin de Carrera ...................... 158
Figura N° 75: Rango de Detección del Sensor de Color ............................ 159
XVI
INDICE DE TABLAS
Tabla N° 1: Componente del CPU................................................................ 48
Tabla N° 2: Principales Funciones de los Módulos de I/O ............................ 49
Tabla N° 3: Simbología del Lenguaje de Programación LADDER ............... 52
Tabla N° 4: Operacionalización de Variables ............................................... 76
Tabla N° 5: Validación de los Expertos ........................................................ 93
Tabla N° 6: Características Pregunta N° 1 ................................................... 94
Tabla N° 7: Características Pregunta N° 2 ................................................... 95
Tabla N° 8: Características Pregunta N° 3 ................................................... 96
Tabla N° 9: Características Pregunta N° 4 ................................................... 97
Tabla N° 10: Características Pregunta N° 5 ................................................. 98
Tabla N° 11: Características Pregunta N° 6 ................................................. 99
Tabla N° 12: Características Pregunta N° 7 ............................................... 100
Tabla N° 13: Características Pregunta N° 8 ............................................... 101
Tabla N° 14: Características Estándar de los Grandes Autómatas ............ 113
Tabla N° 15: Principales Características de los PLC de Gama Media ....... 114
Tabla N° 16: Características Estándar de los Micro PLC ........................... 115
Tabla N° 17: Comparación de los CPU´s LOGO! ....................................... 119
Tabla N° 18: Comparación de los Módulos de Ampliación de .................... 119
Tabla N° 19: Leyenda del Diseño de la Pizarra Didáctica (Vista Frente) ... 135
Tabla N° 20: Leyenda del Diseño de la Pizarra Didáctica (Vista Posterior) 136
Tabla N° 21: Entradas del Sistema LOGO! 230 RCE ................................. 148
Tabla N° 22: Entradas del Sistema Módulo de Expansión LOGO! ............. 149
Tabla N° 23: Entradas del Sistema LOGO! 230 RCE ................................. 149
Tabla N° 24: Consumo de Corriente .......................................................... 160
Tabla N° 25: Recursos Humanos ............................................................... 162
Tabla N° 26: Recursos Administrativos ...................................................... 162
Tabla N° 27: Recursos Técnicos ................................................................ 163
Tabla N° 28: Recursos Técnicos II ............................................................. 165
XVII
INDICE DE FÓRMULAS
Fórmula N° 1: Fórmula para estimar la población........................................ 89
Fórmula N° 2: Fórmula para Estimar la Población y Resultado ................... 90
XVIII
INDICE DE GRÁFICOS
Gráfico A: Frecuencia de Uso del Material Didáctico.................................. 94
Gráfico B: Material Didáctico Requerido para la Enseñanza ...................... 95
Gráfico C: Existencia de Material Didáctico en la Actualidad...................... 96
Gráfico D: Calificación del Material Didáctico Actual en el Mercado ........... 97
Gráfico E: Existencia de Materiales Didácticos Automatizados .................. 98
Gráfico F: Creación de un material didáctico automatizado........................ 99
Gráfico G: Implementación de una Pizarra Didáctica ............................... 100
Gráfico H: Uso de la Pizarra Didáctica...................................................... 101
Gráfico I: Gráfico Estadístico de Fallas de PLC ........................................ 109
XIX
INDICE DE ANEXOS
Anexo A: Modelo de Encuesta................................................................... 189
Anexo B: Validación Técnica de los Instrumentos ..................................... 192
Anexo C: Validación Metodológica de los Instrumentos ............................ 193
Anexo D: Validación Metodológica de los Instrumentos ............................ 194
Anexo E: Diagrama de Circuito General de la Pizarra Didáctica ............... 195
Anexo F: Diagrama de Conexión Eléctrica – Alimentación PLC ................ 196
Anexo G: Diagrama de Conexión Eléctrica – Entradas PLC...................... 197
Anexo H: Diagrama de Conexión Eléctrica – Salidas PLC ........................ 198
Anexo I: Manual de Uso de la Pizarra Didáctica ........................................ 199
XX
INTRODUCCIÓN
La memoria de trabajo es considerada como la capacidad de retener
información en la mente por un período corto de tiempo, siendo un sistema
de almacenamiento temporal necesario para activar una diversa gama de
tareas cognitivas.
Los niños con Síndrome de Down, muchas veces lo que corresponde
a la memoria trabajo verbal de corto plazo se ve afectada, pues se ha
demostrado la dificultad que poseen para retener información cuando se
presenta de forma verbal únicamente.
Cuando el funcionamiento del aula de clases es completamente verbal
el niño con Síndrome de Down pierde el interés fácilmente ya que le resulta
más complicado comprender lo que se le está explicando, es por eso que es
importante que el método de aprendizaje sea algo divertido y que lo motive a
adquirir los conocimientos que se les está enseñando, proporcionándole para
ello todo el material didáctico que precise y capte su atención.
La intervención en el proceso de enseñanza-aprendizaje ha de
planificarse teniendo en cuenta todos los factores que intervienen en los
niños con Síndrome de Down. La lentitud en el funcionamiento de sus
circuitos cerebrales repercute directamente en la adquisición y en el proceso
en los aprendizajes, siendo generalmente más lentos, es por eso que se
busca adaptar los objetivos y los contenidos a su estilo de aprendizaje.
1
Los niños con Síndrome de Down presentan dificultades con el
procesamiento de información, tanto en la recepción de la misma, como con
los elementos procesadores que han de dar respuesta a las demanda de la
situación correcta, les cuesta correlacionarla y elaborarla para tomar
decisiones secuenciales y lógicas. Es por eso que se busca implementar
diferentes tipos de material didáctico que los ayude y enseñe a desarrollar el
proceso lógicos de las diferentes situaciones, ya que ellos contribuyen a
maximizar la motivación de los niños con Síndrome de Down con materiales
nuevos e innovadores.
Partiendo de lo expuesto anteriormente, surge la idea que orienta el
siguiente trabajo de investigación, en el cual se plantea el “Diseño e
Implementación de una Pizarra Didáctica Clasificadora de LEGO´s por
Colores, mediante el uso de Controladores Lógicos Programables
(PLC), para niños con Síndrome de Down del Centro de Desarrollo de
Inteligencias Múltiples (CDIM)”. Este trabajo surge con la idea de
implementar un material didáctico nuevo e innovador en el Centro de
Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM)
que ayude a los niños a
desarrollar el proceso lógico de la situación que se le presente, en este caso,
la clasificación de LEGO´s por colores.
El presente trabajo de grado se organiza con la siguiente estructura:
Capítulo I
Este capítulo
lleva como título “Marco Problemático”, donde se
especificaran los diverso términos o fases del proyecto como lo son el
planteamiento del problema, la formulación del problema, objetivo: general y
2
específicos, justificación del problema, la delimitaciones: geográficas,
temporales y temáticas, así como las posibles limitaciones que se puedan
presentar en el transcurso del desarrollo del presente trabajo de grado.
Capítulo II
Este capítulo se divide en dos partes fundamentales, la primera de
ellas comprende los antecedentes de la investigación, los cuales se basan en
trabajos
y
proyectos
desarrollados
con
anterioridad
que
poseen
características similares al proyecto que se va a desarrollar. La segunda
parte abarca todo lo relacionado a las bases teóricas y bases legales, donde
se explican detalladamente todos los conocimientos necesarios y útiles para
realizar el proyecto, luego se incluye la definición de términos básicos como
complemento de las bases teóricas y el cuadro de operacionalización de las
variables que desarrolla los aspectos importantes de cada objetivo.
Capítulo III
Este capítulo titulado como marco metodológico describe el propósito
de la investigación, las distintas modalidades empleadas para el desarrollo
de dicha investigación, el diseño de la investigación a utilizar, los parámetros
para la escogencia de la población y muestra de la investigación y las
técnicas y herramientas para la recolección de datos.
3
Capítulo IV
Este Capítulo comprende las respuestas a cada uno de los objetivos
específicos planteados y la explicación de los tipos de recursos a utilizar, los
recursos administrativos indicando las herramientas usadas en la parte
teórica del proyecto, los recursos humanos vinculado a las personas que
colaboraron para realizar el proyecto y los recursos técnicos donde se
enmarcan los componentes electrónicos con su especificación, costo y
cantidad.
Capítulo V
En este capítulo se presentan las conclusiones y recomendaciones
acerca de cada uno de los objetivos planteados y del sistema propuesto en
general.
4
CAPÍTULO I
MARCO PROBLEMÁTICO
1.1.
Planteamiento del Problema
La educación es un derecho humano fundamental, esencial para
poder ejercitar todos los demás derechos. La educación promueve la libertad
y la autonomía personal y genera importantes beneficios para el desarrollo
(UNESCO, 2009). Por lo tanto la educación es considerada un proceso
multidireccional mediante el cual se transmiten conocimientos, valores,
costumbres y formas de actuar.
El proceso educativo se desenvuelve mediante una serie de
habilidades y valores que ayudan al desarrollo de las facultades físicas,
intelectuales y morales del ser humano produciendo cambios intelectuales,
emocionales y sociales en el individuo buscando excitar el proceso de
estructuración del pensamiento y de las formas de expresión, ayudando en el
proceso madurativo sensorio-motor a estimular la integración y la convivencia
grupal.
5
UNESCO (1983) define la Educación Especial como “una forma de
educación destinada a aquellos que no alcanzan o que es improbable que
alcancen, a través de las acciones educativas normales, los niveles
educativos, sociales, y otros apropiados a su edad, y que tiene por objeto
promover su progreso hacia esos niveles”, es decir, es aquella dirigida a
personas con necesidades especiales específicas, sean debidas a
superdotación intelectual o a discapacidades psíquicas, físicas o sensoriales.
Para cubrir dichas necesidades, se requiere de un plan especial que los
atienda de manera particularizada y un tipo de educación diferente el cual
sea de su agrado y puedan comprender lo que se les transmite.
Según Troncoso M., Del Cerro M. y Ruiz E. el sistema nervioso de los
niños con Síndrome de Down ha comprobado los problemas que presentan
con respecto al desarrollo de los mecanismos de atención, memoria a corto
plazo y lento aprendizaje. Es por ello que en las unidades educativas
especiales para éstos niños se emplean diferentes métodos para su
educación dedicándoles un 100% de atención.
Los niños con Síndrome de Down manifiestan un buen desarrollo de la
percepción y memoria visual, buena orientación espacial y lo que ha
aprendido a lo largo de su aprendizaje suele retenerlo, aunque es necesario
reforzarlo y consolidarlo. Sin embargo los docentes deben brindarles un ritmo
lento de enseñanza y motivarlos con objetos llamativos que sostengan su
interés para que retengan la información que se les está transmitiendo.
Los recursos y materiales didácticos son todo el conjunto de
elementos, útiles o estrategias que el educador utiliza, o puede utilizar, como
soporte, complemento o ayuda en su tarea de transmitir los conocimientos a
6
los demás (Díaz L., 1999), en este caso a los niños que presentan Síndrome
de Down. Es por eso que estos recursos sirven y facilitan el proceso de
aprendizaje ya que se benefician de un contenido especial (tanto software
como hardware) que crea un entorno de comunicación con el usuario
obteniendo la atención requerida para el proceso de enseñanza y
aprendizaje.
Los recursos didácticos cumplen una serie de funciones importantes
que ayudan a desempeñar los recursos en el proceso formativo, siendo
innovadores y motivadores controlando el contenido de aprendizaje. Los
recursos desempeñan funciones de gran influencia en los procesos
educativos, “cualquier innovación comporta inevitablemente el uso de
materiales curriculares distintos a los utilizados habitualmente.” (Fullan citado
por Marcelo, 1994) (p.6).
El Centro de Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM)
es una
asociación civil sin fines de lucro, que se encarga de mejorar la calidad de
vida de niños que presenten problemas en su desarrollo integral adquiriendo
siempre una actualización de conocimiento y estrategias para dar la mejor
enseñanza dentro de la institución. Actualmente los niños con Síndrome de
Down no cuentan con el apoyo de material didáctico de última tecnología que
les facilite el aprendizaje en el centro.
Existen
algunos inconvenientes
en
Centro
de
Desarrollo
de
Inteligencias Múltiples (CDIM) relacionados con el método de enseñanza que
se les aplica, debido al funcionamiento de sus circuitos cerebrales que
repercuten directamente en la adquisición y en el proceso de aprendizaje
siendo más lento que el de un niño normal, es por eso que los niños con
7
Síndrome de Down necesitan de una educación especializada basada en sus
necesidades, el problema es que se necesita de un gran apoyo económico
para la adquisición de materiales didácticos y educativos como apoyo para
que facilite las tareas de enseñanza a los docentes debido al gran esfuerzo y
tiempo que emplean en un grupo pequeño de niños con Síndrome de Down.
Es importarte precisar las dificultades que se generan por
la
inexistencia de recursos didácticos para la educación de niños con Síndrome
de Down:
a) Dificultades o retraso de aprendizaje con los métodos de
enseñanza que se estén empleando en los niños con Síndrome
de Down.
b) Retiro de los niños de la institución por sus representantes por
no observar ningún avance en su nivel intelectual.
c) Empleo de mayor tiempo y esfuerzo por parte del personal para
la atención necesaria que requieren los niños con Síndrome de
Down.
Los niños con Síndrome de Down tienden a tener un proceso de
aprendizaje más lento, un ejemplo de esto es el aprendizaje de los
colores. A los 2 años aproximadamente un niño normal suele estar ya
preparado para aprender los colores y empezar a saber cómo diferenciar
un color de otro, a diferencia de los niños con Síndrome de Down quienes
empiezan a diferenciarlos a partir de los 3 ó 6 años ya que su desarrollo
cerebral suele estar mucho preparado para percibir los primeros
8
conocimiento a esa edad, es por ello que el educador ha de estar
preparado para dotarlas de un contenido rico y significativo.
En la actualidad existen diversas pizarras didácticas educacionales
para distintas áreas de aprendizaje pero ninguna de ella va dirigida a los
niños con Síndrome de Down y el personal encargado de la educación de
estos niños tienen que adaptarlas a sus necesidades.
Con la situación problemática descrita anteriormente se puede afirmar
que para el aprendizaje de niños con Síndrome de Down, es necesario que
los métodos sean prácticos, útiles, aplicables en su vida cotidiana y sean
funcionales para promover su interés y motivación.
Es por ello que se desea desarrollar una Pizarra Didáctica
clasificadora de piezas por colores mediante el uso de un conjunto
tecnológico para facilitar el aprendizaje de los colores a los niños con
Síndrome de Down a través de un método más agradable y diferente que
llame su atención.
1.2.
Formulación del Problema
¿Cómo podría ayudar a los niños con Síndrome de Down del Centro
de Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM)
la implementación de la
Pizarra Didáctica clasificadora de LEGO´s por colores?
9
1.3.
Sistematización del Problema

¿Cuáles son las dificultades de aprendizaje que presentan los niños
con Síndrome de Down?

¿Qué avances tecnológicos existen en el mercado para apoyar el
aprendizaje de niños con Síndrome de Down?

¿Qué elementos constituirían este conjunto necesario para apoyar el
aprendizaje de niños con Síndrome de Down?

¿Cómo se podría controlar el correcto funcionamiento del PLC y del
Sensor de color para que estos cumplan las funciones requeridas?

¿De qué manera se ayudaría a la enseñanza de los colores a los
niños con Síndrome de Down?

¿Cómo se probaría el correcto funcionamiento de la Pizarra Didáctica
clasificadora de piezas de colores para los niños con Síndrome de
Down?
1.4.
Objetivos
1.4.1. Objetivo General
Diseñar e Implementar una Pizarra Didáctica Clasificadora de LEGO´s
por Colores, mediante el uso de Controladores Lógicos Programables
(PLC), para niños con Síndrome de Down en el Centro de Desarrollo de
Inteligencias Múltiples (CDIM).
10
1.4.2. Objetivos Específicos

Estudiar las dificultades de aprendizaje de los niños con Síndrome
de Down.

Estudiar las diferentes características de los PLC disponibles en el
mercado.

Elegir los elementos que constituirán la Pizarra Didáctica.

Realizar el diseño de la Pizarra Didáctica.

Construir la Pizarra Didáctica.

Probar el funcionamiento de la Pizarra Didáctica.

Implementar la Pizarra Didáctica en el Centro de Desarrollo de
Inteligencias Múltiples.
1.5.
Justificación del Problema
El Instituto Centro de Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM) se
encarga de velar por el bienestar de los niños que presentan problemas en
su desarrollo integral mejorando su calidad de vida.
El propósito de este trabajo de grado es, diseñar una herramienta de
mayor eficiencia que permita a los niños con Síndrome de Down un rápido
aprendizaje de los colores a través de la implementación de un material
didáctico moderno y eficaz.
11
Es por eso que esta propuesta busca el desarrollo de una Pizarra
Didáctica para el Centro de Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM),
específicamente los niños con Síndrome de Down, que contribuya al
aprendizaje de los colores mediante el uso de LEGO´s, que no solo usarán
como técnica de distracción, sino que ellos mismos aprenderán a separarlos
e introducirlos en la Pizarra Didáctica que los llevará, por medio de una cinta
transportadora, al dispensador correspondiente de cada color.
Al implementar tal instrumento, el aprendizaje de los niños será
motivado con objetos llamativos despertando en ellos el interés de querer
explorar y aprender de una manera diferente los colores.
Tecnológicamente
esta
propuesta
busca
el
desarrollo
e
implementación de un conjunto tecnológico que ofrezcan grandes beneficios
a los usuarios. En específico esta aplicación, busca facilitar el aprendizaje de
los colores a los niños con Síndrome de Down que se encuentran en el
Centro de Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM).
El desarrollo de este trabajo de grado traerá grandes beneficios tanto
a nivel educativo como a la institución, los usuarios y a los padres y
familiares. Entre los cuales se destacan:
1) El empleo de materiales didácticos les permitirá desarrollar una serie
de procesos cognitivos como la observación, la seriación, la
secuenciación, la organización, entre otras, que se activan mediante
diferentes actividades significativas.
12
2) Mediante el uso de este recurso didáctico los usuarios lograran retener
la información con más eficacia y con menor esfuerzo. Su uso
favorece el establecer con facilidad conexiones entre la información
nueva y los saberes previos de los usuarios, es decir, los niños con
Síndrome de Down. Por otra parte, es importante resaltar que los
aprendizajes obtenidos con el empleo de recursos didácticos se fijan o
retienen información por más tiempo, y se actualizan con menos
esfuerzo, dadas las múltiples relaciones que se han establecido. Está
demostrado que mientras más relaciones se establecen con la
estructura cognitiva de los niños con Síndrome de Down, el
aprendizaje resulta más significativo.
3) La implementación de este recurso didáctico dará como beneficio a la
institución una herramienta de enseñanza mucho más eficaz ya que
no tendrán que adaptar ningún recurso o material hecho para niños
normales para el uso de los niños con Síndrome de Down.
4) Los padres garantizaran a sus hijos un mejor y más rápido aprendizaje
mediante el cual capturarán más rápido la información que se envía a
través de la Pizarra Didáctica instalada en la institución CDIM.
La sociedad actual está acostumbrada a las innovaciones constantes.
Incluso, se podría decir que es la misma sociedad quien se ha creado la
necesidad de estarse innovando en todos los aspectos. En este caso se
hablaría de la innovación en el ámbito educativo: el uso de una Pizarra
Didáctica como herramienta en la enseñanza y el aprendizaje. La misma
sociedad demanda que el proceso de enseñanza sea innovador, el uso de
material didáctico permite a los docentes ofrecer de manera novedosa y
13
atractiva el contenido a aprender, todas las personas aprenden de manera
distinta es por eso que uso de este material permite abarcar diferentes estilos
de aprendizaje, en este caso a los niños con Síndrome de Down del Centro
de Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM).
El desarrollo de esta Pizarra Didáctica permitirá al investigador aplicar
los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera de Ingeniería
Electrónica en la Universidad Nueva Esparta, sede Los Naranjos; empleando
todas y cada una de las herramientas necesarias para cumplir con los
requerimientos especiales de los niños con Síndrome de Down.
1.6.
Delimitaciones
1.6.1. Delimitaciones Geográficas
El diseño e implementación del sistema de control mediante el
uso de controlador lógico programable (PLC) para el desarrollo de la
Pizarra Didáctica se llevará a cabo en el Centro de Desarrollo de
Inteligencias Múltiples (CDIM), ubicado en la calle Orinoco, Las
Mercedes. Frente a Bahías. Edificio “Cabrini”, piso 3. Municipio Baruta.
Caracas, Venezuela. En esta ubicación se realizarán los estudios
correspondientes y la implementación de la Pizarra Didáctica, donde
se tomarán las medidas y se hará el análisis del proyecto. Por otra
parte, en la Universidad Nueva Esparta, localizada en la Av. Sur 7,
Urbanización Los Naranjos. Municipio el Hatillo. Caracas, se realizarán
las investigaciones teóricas correspondientes al presente trabajo de
grado y la construcción de la Pizarra Didáctica se realizará en el
14
laboratorio de control de la Universidad Simón Bolívar ubicada en
Sartejenas. Caracas, Venezuela.
Se tomarán en cuenta las investigaciones realizadas en el
domicilio de la autora del presente trabajo de grado, a los diferentes
estudios del material documental sustraído de las dos instituciones
expuestas anteriormente, haciendo reseña de las búsquedas de
referencias
web,
trabajos
o
publicaciones
que
ayudaron
al
complemento de este trabajo de grado.
1.6.2. Delimitaciones Temporales
El tiempo para la realización e implementación del presente
trabajo de grado transcurre al inicio del mes de Noviembre del año dos
mil catorce (2014), culminando para la fecha correspondiente del mes
de Julio del año dos mil quince (2015), para un total de 8 meses.
1.6.3. Delimitaciones Temáticas
La presente investigación está situada dentro del área de la
electrónica, desarrollándose específicamente en el área de Sistema de
Control bajo el concepto de controladores lógicos programables y
automatización.
15
1.6.4. Delimitaciones Técnicas
Por medio de la implementación de este dispositivo electrónico
los usuarios podrán disponer de un material didáctico que ayude a la
enseñanza de los colores a los niños con Síndrome de Down cuyas
edades están comprendidas entre 6 a 10 años,
El diseño de la Pizarra Didáctica clasificadora de piezas por
colores se desarrollo bajo las siguientes características:

Un PLC que será programado por medio del programa LOGO!
Soft. Trabajará con una fuente de alimentación de corriente de
línea de 120 V AC.

Una cinta
arrastre conformado por un motor DC, una polea y
una guaya. En esta cinta estará acoplado un contenedor, cuya
función será transportar las piezas LEGO a la posición indicada
según el programa y se moverá en dos (2) direcciones
(izquierda o derecha). El largo del recorrido será de 0.90 m.

Un sensor de color que trabajará con una alimentación de 3.3 V
DC dada por el Arduino UNO y su rango de detección es de 1 a
2 mm.

Panel de selección de 3 colores (azul, verde y rojo).

Dispondrá de un conjunto de señales lumínicas para indicar
que la tarea se realizó de forma correcta o incorrecta.

No se contarán las piezas que se ingresen en el contenedor
para ser llevadas al dispensador del color indicado.
16

La psicopedagoga o profesora en conjunto con los niños
deberán separar las piezas iguales antes de proceder a
ingresarlas en el contenedor.

Las piezas a ingresar deberán colocarse en el contenedor de
piezas de colores y al llegar a su destino el niño debe soltarlas
él mismo moviendo la tapa inferior del contenedor.
Esta Pizarra Didáctica está destinada específicamente para ser
utilizada por niños con Síndrome de Down, ya que se encuentra
construida y diseñada pensando en todas sus necesidades.
1.7.
Limitaciones
La principal limitación que se presentó para el desarrollo de este
proyecto fue la disponibilidad de los componentes ya que actualmente en el
mercado nacional es complicado adquirir los dispositivos o materiales
necesarios para el desarrollo del mismo, así como también los altos costos
que se presentaban al momento de ser adquiridos.
Se quiso acudir al mercado extranjero para la adquisición de algunos
componentes pero la situación actual del país no lo permitió ya que no
llegarían a tiempo para proceder a realizar al montaje físico de la Pizarra
Didáctica, es por eso que finalmente los componentes se adquirieron aquí en
Venezuela.
17
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1
Antecedentes de la Investigación
Según Fidias Arias (2006) “Los antecedentes reflejan los avances y el
estado actual del conocimiento en un área determinada y sirven de modelo o
ejemplo para futuras investigaciones”. Se refiere a todos los trabajos de
investigación que anteceden al nuestro, es decir, aquellos trabajos donde se
hayan manejado las mismas variables o se hallan propuestos objetivos
similares.
Los siguientes trabajos de grado utilizados como antecedentes para la
presente investigación serán utilizados como aportes para el diseño del
sistema de automatización propuesto anteriormente.
Meza L., Puig C. (2011) en la Facultad de Ingeniería de la Universidad
Nueva Esparta, Caracas, para optar por el título de Ingeniero Electrónico
presentaron un trabajo de grado titulado “Diseño e Implementación de un
Sistema Automatizado para una Banda Transportadora de la C.A.
18
Sucesora de José Puig & CIA mediante la Aplicación de Controladores
Lógicos Programables (PLC)”.
Su trabajo se basa fundamentalmente en la automatización de una
cinta transportadora mediante el uso de dispositivos lógicos programables
(PLC), para la línea de producción VICARS, presente en la C.A. Sucesora de
José Puig & CIA cuyos objetivos son reducir el costo de funcionamiento de la
máquina, conseguir mayor eficiencia en la velocidad de producción y mayor
seguridad para el personal.
La implementación de esta automatización en la compañía trajo
consigo una mejora considerable en la velocidad de producción, ahorro de
energía eléctrica, mantenimiento del sistema (eliminación de la lubricación de
partes móviles y la sustitución de las mismas por desgaste), disminución de
ruido y el abaratamiento de los costos por la considerable disminución de
partes y componentes móviles del mecanismo a implementar.
En este trabajo de grado se pudo tomar como referencia los principios
de operación de un programador lógico programable PLC y las diversas
indicaciones técnicas, en las instalaciones eléctricas del dispositivo,
periféricos, montaje mecánico y en el conocimiento requerido para
estructurar la disposición del sistema, tanto externo como interno del PLC.
Acosta F., Mattey D. (2012) en la Facultad de Ingeniería de la
Universidad Nueva Esparta, Caracas, para optar por el título de Ingeniero
Electrónico presentaron el trabajo de grado “Diseño e Implementación de
un Sistema de Control para la Automatización de una Máquina
Envasadora en la Compañía de Alimentos Linomega C.A.”.
19
Se fundamenta principalmente en la automatización mediante el uso
de dispositivos lógicos programables (PLC), para la Compañía de Alimentos
Linomega C.A. cuyos objetivos principales son diseñar un nuevo tablero de
control para la maquina Alfa para mejorar el funcionamiento de la misma con
un sistema de control eficaz y así implementarlo en la compañía.
La implementación de este proceso de automatización trajo consigo
una mejora significativa en el proceso de producción de las gelatinas
“Gelamor”, logrando una producción diaria de 2400 envases, superando las
cifras anteriores de manufactura de 400 a 600 recipientes aproximadamente,
lo que demuestra que dicha implementación aporto grandes beneficios a la
compañía gracias a que el sistema fue eficiente; generando gran producción
en masa; seguridad al personal que opera la máquina, los equipos e
instalaciones de la compañía; reducción de paradas por fallas y
mantenimientos correctivos debido a las protecciones implementadas de
seguridad de la máquina.
De dicho trabajo de grado se pudo tomar como aporte que el control
de procesos industriales mediante el uso de RLC cuyo elemento de control
de procesos es moldeable a cualquier situación de automatización, siendo
sumamente útil ya que permite ser programado a las necesidades de cada
usuario para satisfacer la necesidad concreta de control, también se tomó
como aporte la descripción del funcionamiento de las bandas transportadoras
y parte del montaje mecánico y en el conocimiento requerido para estructurar
la disposición del sistema.
Blanco M. (2012) en la Universidad de Valladolid, España; para optar
por un Máster en Profesor de Educación Secundaria Obligatoria y
20
Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas presento el
trabajo especial de grado “Recursos Didácticos para Fortalecer la
Enseñanza-Aprendizaje de la Economía”.
Este trabajo especial de grado está basado en la implementación de
diversos materiales didácticos y recursos para mejorar la calidad de la
enseñanza, tratando que las clases sean más receptivas, prácticas y
amenas. Su objetivo es utilizar los recursos didácticos que hay al alcance,
aplicarlos adecuadamente y buscar que su integración con el resto de
elementos del proceso educativo sea congruente y esté justificada.
El desarrollo de este trabajo dio como conclusión que, la eficacia en el
uso de los distintos tipos de materiales didácticos estará condicionada tanto
por la situación educativa en la que se plantee como del uso que se le dé. La
implementación de distintos materiales didácticos se irá incrementando con
el desarrollo de la sociedad, de la tecnología, etc.
Este trabajo plasma aportes muy importantes para ésta investigación
ya que el objetivo principal planteado fue el desarrollo de una Pizarra
Didáctica para clasificación de LEGO´s por colores como material didáctico
para los niños con Síndrome de Down.
Fernández S. (2012) en el Instituto Tecnológico Superior de Misantla,
México, para optar por el título de Ingeniero en Sistemas Computacionales
presento el trabajo de grado “Metodología para el Desarrollo Motriz Fino y
Cognitivo en Niños con Síndrome de Down basada en TIC”.
21
Se fundamenta principalmente en el diseño de una metodología de
educación para el desarrollo motriz fino y cognitivo en niños con Síndrome de
Down, con esto el niño generará avances significativos en cuanto al
desarrollo de sus habilidades motrices, y cognoscitivas ayudando a mejorar
su desempeño y desarrollo al niño con Síndrome de Down. Su objetivo
principal fue diseñar una metodología de aprendizaje para niños de
educación especial a través de tecnologías informáticas para la aplicación de
una nueva metodología de aprendizaje.
El desarrollo del estudio realizado obtuvo como conclusión que el uso
de
las
tecnologías
facilita
el
proceso
de
enseñanza
al
realizar
representaciones mediante escenarios con entornos familiares, colores
llamativos y sonidos agradables permitiendo que el niño con Síndrome de
Down resuelva las actividades.
Este trabajo de grado dio un gran a aporte a este trabajo ya que se
describen los mejores métodos que se puedan emplear al momento del
desarrollo de la Pizarra Didáctica que nos permita captar la atención de los
niños con Síndrome de Down sin que se torne de manera tediosa el método
de aprendizaje que se les esté aplicando.
Guillén D., Moreno G. (2007) en la Facultad de Humanidades y
Educación en la Universidad de los Andes, Mérida, para optar por el título de
Educadoras de Preescolar presentaron el trabajo de grado “Juegos con
Materiales no Convencionales para el Desarrollo Motor del niño y la
niña con Síndrome de Down en Edad Preescolar”.
22
Su trabajo se basa fundamentalmente en brindar al personal docente
de Educación Preescolar una propuesta didáctica que se basa en juegos
realizados con material no convencional, es decir, de desecho, para
beneficiar el desarrollo motor de los niños con Síndrome de Down.
La implementación de este tipo de juegos no convencionales
incentivarán a los niños con Síndrome de Down a alcanzar un desarrollo
motor óptimo a través de los diferentes juegos, convirtiéndose en un
elemento primordial para mantener una interacción con el entorno social y
para la construcción y desarrollo de la personalidad de los niños.
En este trabajo de grado plasma aportes muy importantes para ésta
investigación ya se plantea que el juego es una gran estrategia que se debe
utilizar y emplear con herramienta principal para estimular el desarrollo
integral de los niños con Síndrome de Down. La Pizarra Didáctica los
estimularía de gran manera haciendo que se eleve el grado de motivación
ayudándolos a favorecer su desarrollo motor de una forma divertida y amena,
es por eso que su implementación y puesta en práctica es indispensable por
parte de los docentes encargados de este tipo de niños.
2.2
Bases Teóricas
En los marcos del fundamento a lo que se refiere a bases teóricas que
se orientan en el desarrollo de esta investigación, se describe a continuación:
23
2.2.1. Síndrome de Down
El Síndrome de Down es un desorden congénito donde una persona
nace con tres copias del cromosoma 21. El número normal de cromosomas
en el ser humano es de 46, distribuidos en 23 parejas (Ramos R., 2005).
Estos cromosomas constituyen la información genética del ser humano. El
óvulo fecundado recibe un cromosoma de la madre y un cromosoma del
padre para conformar cada una de las 23 parejas de cromosomas pero, a
veces, ocurre una anomalía que consiste en la aparición de un cromosoma
extra en el par número 21, lo que se conoce como trisomía del cromosoma
21. En la Figura N° 12 se muestra un ejemplo de la trisomía del cromosoma
21.
La trisomía del cromosoma 21 es la anomalía cromosómica más
frecuente que afecta a 1 de cada 700 niños nacidos vivos en todas las razas,
sin distinción de ambiente geográfico ni de clase social. La trisomía 21
produce el síndrome de Down o retraso mental, descrito por el doctor John
Langdon Down en 1866. En el 95% de los pacientes con este síndrome hay
una trisomía del cromosoma 21, es decir, que hay tres cromosomas número
21 cuando lo normal es que sean solo dos, y el 5% restante presenta una
translocación cromosómica (un cambio de fragmentos de genes entre
distintos cromosomas).
24
Figura N° 1: Trisomía del Cromosoma 21
Fuente: Organización Sembrando Esperanza (2012) (En Línea)
Los aspectos clínicos incluyen retraso desde leve hasta severo, ojos
achinados, cráneo pequeño y abierto, manos anchas y dedos cortos. Los
niños con Síndrome de Down tienen principalmente una lesión a lo largo del
cerebro medio y de las áreas corticales del cerebro, este afecta el lenguaje,
el entendimiento, la visión y el desarrollo de las funciones manuales.
2.2.1.1. Características
Las personas con Síndrome de Down presentan distintas
anomalías que abarcan varios órganos, los signos y síntomas más
importantes se presentan a continuación:

Hipotonía Muscular: falta de fuerza en los músculos.

Retraso Mental.

Fisonomía Característica: los ojos tienen una inclinación
hacia arriba y hacia fuera, tipo oriental, con un pliegue en
25
el ángulo interno del ojo. Y su nariz es pequeña y chata;
el tabique nasal es ancho y ligeramente reprimido.

Hipoplasia Maxilar y del Paladar: determina la protrusión
de la lengua, es decir, su tono muscular esta disminuido
y en estado de reposo lo que hace que la lengua tienda a
salirse.

Anomalías Internas: principalmente del corazón y del
sistema digestivo y defectos del tabique ventricular.

Dedos Cortos: falta de desarrollo de la falange media del
meñique.

Dermatoglifos: huella dactilar alterada con un pliegue en
la palma de la mano de forma transversal.
En la Figura N° 2 se muestran algunas de las características
previamente mencionadas.
Figura N° 2: Características de las Personas con
Síndrome de Down
Fuente: TAFAD y Cursos (2012) (En Línea)
26
2.2.1.2. Desarrollo Mental
Mediante el análisis del sistema nervioso de personas con
Síndrome de Down de distintas edades se ha comprobado que, en
mayor o menor grado, presentan problemas relacionado con el
desarrollo de los siguientes procesos:

Mecanismos de atención.

Su conducta, su sociabilidad y la expresión de su
temperamento.

Proceso de su memoria a corto y largo plazo.

Proceso de lenguaje expresivo.

Su forma de aprendizaje es lento.

Es importante ir paso a paso en el proceso de
aprendizaje para que puedan captar toda la información
posible.

Es necesario enseñarles muchos cosas que los niños sin
deficiencia mental las aprenden por sí solos.
El coeficiente intelectual puede llegar a disminuir con el
transcurso del tiempo, especialmente a partir de los 10 años, la
utilización
de
la
edad
mental
ayuda
a
entender
mejor
el
enriquecimiento intelectual de las personas con Síndrome de Down ya
que dicha edad mental sigue creciendo, a pesar de que crece a un
ritmo más lento que la edad cronológica.
27
Muchos aprendizajes nuevos y experiencia adquiridas a lo largo
de la vida, no son medibles con los instrumentos clásicos, se sabe que
los nuevos programas educativos consiguen mantener el coeficiente
intelectual durante períodos más largos de su vida.
2.2.1.3. Características Cognitivas
Los niños con Síndrome de Down presentan lentitud para
procesar y codificar la información que se les está transmitiendo y
dificultad
para
interpretarla,
elaborarla
y
responder
a
sus
requerimientos tomando las decisiones adecuadas. También les
cuesta planificar estrategias para resolver problemas y atender a
diferentes variables a la vez. Otros aspectos cognitivos afectados son
la orientación espacial y temporal y los problemas con el cálculo
aritmético.
Por eso es importante tener en cuenta los problemas que más
se observan en niños con Síndrome de Down. En primer lugar es
necesario considerar el estado general de salud, funcionalidad de sus
órganos y de los sentidos, muy en particular la visión y la audición. Los
problemas de visión y de audición son muy frecuentes y, sobre todo,
corregibles; es evidente que su mal funcionamiento ha de repercutir
muy negativamente en los procesos de entrada de la información y en
su posterior procesamiento cerebral.
Todo cerebro necesita información para favorecer su propio
desarrollo, es por eso que si la información es más estructurada, más
completo será el desarrollo del cerebro. Las palabras acompañadas
28
de imágenes vivas y familiares, supone someter al cerebro a una
vivencia en la que se conjuga la inteligencia con el interés afectivo.
Estas dos cualidades de extraordinario valor para fomentar el
aprendizaje.
Por eso es importante que los niños con Síndrome de Down:

Tengan un buen desarrollo de la percepción y de la
memoria visual.

Buena orientación espacial.

Buena compresión lingüística y que siempre se le hable
claro con frases cortas.

Refuerzo y consolidación del aprendizaje.
Por otra parte, se presentan una serie de puntos débiles o
dificultades que con frecuencia presentan:

Tiene dificultades para trabajar solo, sin tener atención
directa e individual de otra persona.

Presenta problemas de percepción auditiva ya que no
captan bien todos los sonidos y procesan peor la
información de forma auditiva.

Poca memoria auditiva secuencial, lo que le impide
grabar y retener varias órdenes a la vez, por tanto, es
preciso darlas de una en una y asegurarse de que han
sido bien captadas.
29

Su concentración dura tiempos cortos, a veces se puede
notar en la mirada superficial. El problema no es siempre
de pérdida de concentración sino de cansancio.
2.2.1.4. Aprendizaje de Colores
Un aprendizaje es útil cuando está consolidado, no se olvida y
puede hacerse uso de él en otros contextos diferentes al de la
situación de enseñanza (Fundación Iberoamericana Down 21, 2012).
La dificultad para transferir y generalizar conocimientos a
contextos diferentes es común en las personas con dificultades de
aprendizaje por capacidad intelectual disminuida. Este es el caso de
los niños con Síndrome de Down. Por ello, si se tiene en cuenta
siempre, se procurará darles oportunidades variadas para practicar lo
aprendido en otros momentos y lugares. El niño con Síndrome de
Down es bastante hábil para captar visualmente y darse cuenta de lo
que ve, aunque no pueda expresarlo. Sus capacidades visuoperceptivas son suficientemente buenas como para darse cuenta de
muchos detalles que localiza y que puede encontrar y señalar.
2.2.2. Educación
La educación es el proceso multidireccional mediante el cual
transmiten conocimientos, valores, costumbres y formas de actuar. El
proceso educativo se desenvuelve mediante una serie de habilidades y
valores que ayudan al desarrollo de las facultades físicas, intelectuales y
morales del ser humano produciendo cambios intelectuales, emocionales y
30
sociales en el individuo (Sierra, 2004), por lo tanto la educación busca excitar
el proceso de estructuración del pensamiento y de las formas de expresión,
ayudando en el proceso madurativo sensorio-motor a estimular la integración
y la convivencia grupal.
2.2.2.1. Educación Especial
La educación especial puede definirse como:
“Conjunto de acciones educativas, insertas
dentro de un sistema educativo general,
que tienden a la atención y sostén de las
personas que presentan una dificultad para
alcanzar con éxito, conductas básicas exigidas
por el grupo social y cultural al que
pertenecen, una educación ya no centrada en
el niño exclusivamente, sino también en el
entorno, en las carencias de éste y en las
posibilidades y aptitudes de los docentes para
satisfaces las necesidades de todos los
niños” (Pinto, 2008)
Dentro de las corrientes pedagógicas actuales se citan cuatro
principios básicos sobre los cuales se basa la Educación Especial, los
cuales son:

La normalización: señala que debemos tomar la
discapacidad como algo natural, no se trata de negar
las necesidades y dificultades del niño, sino más bien
tener en cuenta el apoyo y la ayuda que este necesitará
pero sin que esto suponga un forma de discriminación o
rechace a los alumnos con discapacidad en centro
específicos. Una persona con discapacidad tiene los
31
mismos derechos y obligaciones que el resto de la
sociedad, para el desarrollo de sus capacidades
individuales.

La individualización: se refiere a la necesidad de
adecuar la enseñanza a cada alumno y a sus
necesidades, respondiendo a criterios particulares en
cuanto a la intervención profesional y terapéutica.

La
sectorización:
responde
a
que
los
servicios
educativos especiales sean brindados en el lugar donde
el alumno con discapacidad vive y se desarrolla. Es
decir instrumentar los medios para que se preste
servicio aún cuando no existan en el lugar instituciones
específicas.

La
integración:
se
desprende
del
principio
de
normalización, en cuanto a que en la utilización de los
dispositivos de la técnica y de la organización de los
servicios sociales, procurará que los alumnos con
discapacidad reciban la asistencia necesaria en el seno
de los grupos normales y no de forma segregada.
La educación especial juega un papel fundamental en la
sociedad venezolana ya que a través de los distintos medios
educativos que se han implementado en las instituciones se puede
dar a los niños, niñas, adolescentes, jóvenes y adultos con cualquier
discapacidad psíquica, física y motora las herramientas con las que
adquirirán los conocimientos necesarios, obteniendo de la misma
manera una educación integral y de calidad donde no existe la
inclusión ni discriminación alguna.
32
2.2.2.2. Recursos y Materiales Didácticos
Los materiales didácticos son aquellos medios o herramientas
de las que se vale un docente para facilitar el proceso de enseñanzaaprendizaje tomando en cuenta el contexto en el que se desempeñe
cada uno, el tipo de alumnos con el que esté trabajando y la institución
en que labora. Todos esos factores son de suma importancia ya que
ellos son los que ayudaran al docente a decidir correctamente que tipo
de herramientas empleara para poder transmitir a sus alumnos una
enseñanza significativa.
Los recursos didácticos abarcan una amplia variedad de
técnicas, estrategias, instrumentos, materiales, entre otras, que van
desde la pizarra, la computadora, videos, uso del internet y material
físico que los alumnos puedan manejar. En la Figura N° 3 se puede
observar un ejemplo de material didáctico.
Figura N° 3: Material Didáctico
Fuente: Educreativos (2013) (En Línea)
33
La educación de los niños con Síndrome de Down es similar a
la educación del resto de los niños, solo que hay que emplear más
dedicación a ellos ya que su retención es más lenta que la de un niño
normal. Es por eso, que para captar su atención hay que tener un
material didáctico mucho más detallado y llamativo para que ellos
interactúen con ellos y así obtener al 100% su atención.
Para que el material resulte didáctico debe:
 Ser comunicativo, es decir, de fácil comprensión para el público
al cual se dirige.

Tener estructura, es decir, ser coherente en sus partes y en su
desarrollo.
 Ser pragmática, para ofrecer los recursos suficientes que
permitan al alumno verificar y ejercitar los conocimientos
adquiridos.
2.2.3. Pizarras Interactivas
Moreno A., Lopera A. (2008) definen las pizarras interactivas como un
“sistema tecnológico formado por un ordenador, un video proyector, un
puntero o una superficie táctil y un software que permite el manejo del
ordenador a través de la imagen proyectada, convirtiéndose en un potente
recurso para el proceso de enseñanza – aprendizaje”. En la Figura N° 4
podemos observar un ejemplo de pizarra interactiva.
34
Figura N° 4: Pizarra Interactiva
Fuente: Eclectic (2014) (En Línea)
2.2.3.1. Tipos de Pizarras Interactivas
2.2.3.1.1. Pizarras Pasivas (Táctiles)
Están constituidas por una membrana sensible al
tacto. Estas superficies perciben la presión en la pizarra de
cualquier objeto desde un rotulador estándar a un dedo.
2.2.3.1.2. Pizarras Activas (Electromagnéticas)
Utilizan
la
tecnología
de
digitalización,
que
proporcionan una alta resolución y permiten gran calidad de
anotación y gran velocidad de transmisión.
Este tipo de pizarra tiene la desventaja de necesitar
siempre un proyector para dibujar la imagen en la pizarra ya
35
que los bolígrafos no marcan físicamente la superficie. Tiene
la ventaja de ser una tecnología más robusta que la anterior.
2.2.3.1.3. Kit de Infrarrojos / Ultrasonido
Utilizan una tecnología basada en ultrasonidos y
trasmisores de infrarrojos. Mediante esta combinación se
registra la escritura y las anotaciones. Esta pizarra interactiva
es más económica pero no son tan robustos ni flexibles.
2.2.3.2. Beneficios Generales

Aumento de la eficacia en el proceso de enseñanza.

La enseñanza resulta más atractiva y vistosa por la posibilidad
del uso de recursos más dinámicos y variados.

Optimizan el tiempo de los docentes para la enseñanza ya que
permite utilizar nuevas fuentes de recursos educativos.
2.2.3.3. Beneficios para los Niños con Síndrome de Down

Aumento del aprendizaje y de la autoestima.

Incremento de la motivación y del interés de los niños con
Síndrome de Down al poder disfrutar de tiempos de formación
mucho más llamativos.

Fomenta y facilita un aprendizaje más significativo y acorde con
la sociedad actual.
36

Facilita la comprensión.

Mejora la coordinación motriz y psicomotriz, debido a que las
dificultades motrices se trabajan a través de ejercicios que
implican el contacto directo con las pizarras interactivas.

Promueve la comunicación, la interacción y el desarrollo de los
niños con Síndrome de Down.

Potencia
el
aprendizaje
multicanal
para
el
adecuado
procesamiento de la información.
2.2.4. LEGO´s
Es una empresa de juguetes danesa reconocida principalmente por
sus bloques de plástico interconectables. El nombre LEGO fue adoptado por
la compañía en 1934, formado por la frase del danés “leg godt”, que significa
“juega bien”.
2.2.4.1. Historia
El nombre LEGO es la abreviatura de dos palabras danesas:
“leg godt” (cuyo significado es “jugar bien”). LEGO Group fue fundada
en 1932 por Ole Kirk Kristiansen.
Su innovador negocio familiar crecería hasta convertirse en
una de las compañías de juguetes más respetadas del mundo, siendo
dirigida actualmente por Kjeld Kirk Kristiansen, nieto del fundador.
LEGO no fue siempre el sistema de bloques plásticos que es hoy. En
37
la Figura N° 5 se pueden observar los primeros LEGO´s que se
lanzaron al mercado.
Figura N° 5: Primeros LEGO´s
Fuente: Arte y Decoración (En Línea) (2013)
Cuando el plástico alcanzó un uso masivo, Christian se adaptó
a los cambios y comenzó a producir juguetes de plástico. Uno de los
primeros juguetes modulares producidos por LEGO fue un camión que
podía ser desarmado y re-ensamblado. No fue hasta 1949 que los
bloques de plástico que se pueden conectar con mucha facilidad, los
cuales llevaron a la compañía a la fama, fueron desarrollados. Estos
"bloques de construcción automáticos", fabricados de acetato de
celulosa, fueron desarrollados al estilo de los bloques de madera
tradicionales, los cuales podían ser apilados unos sobre otros; el
concepto revolucionario, sin embargo, fue el hecho de que los bloques
de plástico podían ser "trabados" entre sí. Cada bloque poseía varios
botones planos en su cara superior y un fondo ahuecado rectangular.
Conectando las caras superior e inferior de dos bloques era posible
mantenerlos unidos. En 1953, estos bloques obtuvieron un nuevo
nombre: LEGO Mursten o "bloques LEGO".
38
Desde el comienzo de la producción de ladrillos de plástico,
LEGO ha lanzado varios miles de juegos con distintos motivos,
incluyendo el espacio, Bionicle, Exo-Force, vikingos, piratas, castillos
medievales, dinosaurios, ciudades, suburbios, destinos vacacionales,
el salvaje oeste, el ártico, barcos, automóviles de carrera, trenes, Star
Wars, Harry Potter, agentes secretos,Indiana Jones, Speed Racer y
otros. En la Figura N° 6 se observan uno de los juegos lanzado por la
compañía. Nuevas piezas son lanzadas constantemente, aumentando
cada vez la versatilidad de los juguetes LEGO.
Figura N° 6: Juego Creator
Fuente: LEGO (2014) (En Línea)
Existen motores, engranajes, luces, cajas de sonido y cámaras
disponibles para ser usados con otros componentes LEGO, incluso
piezas que pueden ser programadas con un ordenador personal para
desempeñar procedimientos complejos.
Entre los años 2001 y 2004 la compañía tuvo pérdidas y sólo
el 2005 pudo revertir la tendencia a la baja tras hacer ajustes en su
39
estrategia, lo que la llevó a despedir a más de dos mil personas, cerrar
sus fábricas de Suiza, Corea y trasladarlas a República Checa y
Hungría y vender los cuatro parques temáticos "Legolands" que
poseía en Estados Unidos, Alemania, Reino Unido y Dinamarca a
Merlin
Entertainments
Group
en US$500
millones. La fuerte
competencia de otros fabricantes como Mattel, Hasbro, Bandai y las
nuevas formas de entretenimiento, como los videojuegos, han forzado
a la compañía a adaptarse.
Actualmente las principales fábricas de Lego internamente son
las de Dinamarca, Hungría, República Checa y México donde se
hacen las muy conocidas piezas. Las fábricas de Lego por medio de
un proveedor externo son: China (donde se hacen piezas robóticas y
electrónicas) y Austria.
Según las cifras publicadas por la propia compañía en el año
2009 en danés, obtuvo 295 millones de euros (2,2 millones de
coronas) de beneficios a pesar del escenario mundial de crisis.
Además aumentó su cuota de mercado mundial hasta el 4,8%. Parte
de este éxito fue debido a sus juguetes sobre ciudades y La Guerra de
las Galaxias.
2.2.4.2. Fabricación
El diseño de los ladrillos LEGO puede ser sencillo. La amplia
gama de piezas en el sistema de juego LEGO parece no requerir
explicación; ya que son hechos para niños y son diseñados de tal
forma que requieran instrucciones de uso mínimas o incluso nulas.
40
Para alcanzar tal simplicidad, sin embargo, es necesaria una
considerable cantidad de ingeniería y fabricación de precisión para
cada pieza del universo LEGO.
Una de las características esenciales de los ladrillos LEGO a
través de su historia ha sido que cada una es, ante todo, parte de
un sistema. Cada nueva serie y juego que es lanzado es
absolutamente compatible con el resto de las piezas LEGO, sin
importar su tamaño, forma o función, encajan con todas las demás
piezas LEGO de alguna manera.
Los mecanismos de engranajes y motores introducidos en los
juegos Technic avanzados, diseñados para adolescentes, pueden ser
acoplados a los ladrillos DUPLO diseñados para niños de 3 años de
edad sin esfuerzo alguno. Estas características permiten que el
sistema LEGO crezca y se adapte según las necesidades de las
personas.
La fabricación de piezas LEGO es realizada en un número de
ubicaciones alrededor del mundo. Hacia el 2003 las piezas son
moldeadas en una de dos plantas en Dinamarca y Suiza. La
decoración de ladrillos y empaquetado puede ser hecho en plantas en
Dinamarca, Suiza, los Estados Unidos, Corea del Sur y la República
Checa.
La
producción
anual
de
ladrillos
LEGO
ronda
aproximadamente los 20.000 millones anuales, o cerca de 2,3 millones
por hora.
41
2.2.5. Sistemas de Control
Un sistema de control es un conjunto de elementos interrelacionados
capaces de realizar una operación dada o de cumplir una función deseada.
Los sistemas de control se han implementado para controlar procesos o
máquinas a modo de reducir posibles fallas y errores que presente el sistema
y para obtener los resultados deseados.
Dorf, Richard (1986) en su libro “Sistemas Modernos de Control”
señala
que
“una
interconexión
de
componentes
que
forman
una
configuración del sistema que proporcionara una respuesta deseada del
sistema. La base para el análisis de un sistema es el fundamento
proporcionado por la teoría de los sistemas lineales, la cual supone una
relación de la causa-efecto para los componentes de un sistema”.
En la Figura N° 7 se muestra un sistema de control básico.
Figura N° 7: Sistema de Control Básico
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Corripio y Smith (1995) señalan en su libro “Control Automático de
Procesos” (pág. 19), que los sistemas de control poseen cuatro componentes
básicos:
42

Sensor, se conoce como el elemento primario.

Transmisor, elemento secundario.

Controlador, es el cerebro del sistema de control.

Elemento final de control, con frecuencia se trata de una válvula
de control, pero no siempre.
La importancia de los componentes mencionados anteriormente se
basa en tres operaciones básicas que deben estar presentes en todo sistema
de control:

Medición: la medición de la variable que se controla se hace
generalmente mediante la combinación de sensor transmisor.

Decisión: con base en la medición, el controlador decide que
hacer para mantener la variable en el valor que se desea.

Acción: como resultado de la decisión del controlador se debe
efectuar una acción en el sistema, casi siempre está realizada
por el elemento final de control.
2.2.5.1. Sistema de Control a Lazo Abierto
Un sistema de control a lazo abierto es aquel en el que la
señal de salida no influye sobre la señal de entrada. La exactitud de
este tipo de sistema depende de su calibración, de manera que al
calibrar se establece una relación entre la entrada y la salida con el fin
de obtener la exactitud deseada del sistema. En la Figura N° 8 se
muestra un sistema de control a lazo abierto.
43
Figura N° 8: Sistema de Control a Lazo Abierto
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
2.2.5.2. Sistema de Control a Lazo Cerrado
Un sistema de control de lazo cerrado es aquél en el que la
acción de control es dependiente de la salida, es decir, la señal de
salida influye en la señal de entrada, como se muestra en la Figura N°
9. Para esto es necesario que la entrada sea modificada en cada
instante en función de la salida. Esto se consigue por medio de lo que
llamamos realimentación o retroalimentación.
Figura N° 9: Sistema de Control a Lazo Cerrado
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
La realimentación es la propiedad de un sistema en lazo
cerrado por la cual la salida (o cualquier otra variable del sistema que
44
esté controlada) se compara con la entrada del sistema. A veces
también se le llama a la realimentación transductor de la señal de
salida, ya que mide en cada instante el valor de la señal de salida y
proporciona un valor proporcional a dicha señal. Por lo tanto se puede
definir también los sistemas de control en lazo cerrado como aquellos
sistemas en los que existe una realimentación de la señal de salida,
de manera que ésta ejerce un efecto sobre la acción de control.
2.2.6. Controlador Lógico Programable (PLC)
Peña, Caro, Saldes y García (2003) definen un controlador lógico
programable como “toda máquina electrónica diseñada para controlar en
tiempo real y en entornos industriales procesos de naturaleza combinacional
y secuencial. Su manejo en el ámbito de instalación y programación puede
ser realizado por personal técnico carente de un gran nivel informativo”.
Por otro lado Pérez López, Omar (1997) los define como “dispositivos
de estado sólido que tienen la capacidad de almacenar instrucciones para
implementar funciones de control, tales como: control de eventos
secuenciales, control temporizado, funciones de contador, funciones
aritméticas, manipulación de datos y comunicación”.
Los PLC están diseñados para ser capaces de adquirir información de
una variedad de diferentes sensores y utilizarla para el control de las
diferentes máquinas de las industrias siendo capaces de controlar con
precisión un proceso en tiempo real. En la Figura N° 10 se puede observar
un PLC S7-200 de la marca Siemens.
45
Figura N° 10: PLC Siemens S7-200
Fuente: Siemens (2014) (En Línea)
2.2.6.1. Historia
Los Controladores Lógicos Programables (PLC) se introdujeron
por primera vez en la industria aproximadamente en 1960 en busca de
implantar nuevas tecnologías electrónicas más eficientes para sustituir
los sistemas de control basados en circuitos electrónicos con relés,
interruptores y otros componentes utilizados para el control de los
sistemas (Observatorio Tecnológico, 2007).
El 1968 la división de transmisores automáticos de General
Motors (GM Hydramatic) emitió una solicitud de propuesta para
reemplazar los sistemas cableados de relés, en la Figura N° 11 se
muestra el dispositivo. La propuesta ganadora fue la expuesta por
Bedford Associates siendo así, el primer Controlador Lógico
Programable en la industria. Este PLC fue diseñado como un sistema
de control con un computador dedicado para controlar una parte de la
cadena de producción y sustituir los sistemas de cableado que usaban
y resultaban difíciles de modificar cada vez que se requerían cambios
en la producción.
46
Figura N° 11: GM Hydramatic
Fuente: Observatorio Tecnológico (2007) (En Línea)
Se desarrolló una nueva empresa dedicada principalmente al
desarrollo, fabricación, venta y mantenimiento de este nuevo producto
llamada Modicon (Modular Digital Controler) propuesta por Bedford
Associates. La marca Modicon fue vendida a Gould Electronics en
1977, adquirida posteriormente por la compañía alemana AEG y
finalmente obtenida por la empresa francesa Schneider Electric, quien
es el actual propietario.
Hoy en día los PLC´s no solo controlan la lógica de
funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que
también realizan operaciones aritméticas, manejar señales analógicas
para realizar estrategias de control.
2.2.6.2. Estructura del PLC
Según Pérez López, Omar (1997) la estructura básica de un
PLC es:
47
2.2.6.2.1. Unidad Central de Procesamiento CPU
Es el que se encarga de procesar los datos de
acuerdo a una lógica preestablecida y ejerce todo el control
sobre el flujo de la información. En la Tabla N° 1 se muestra
una tabla donde se explican las funciones de cada uno de los
componentes del CPU.
Tabla N° 1: Componente del CPU
Fuente: Pérez López, O. (1997)
2.2.6.2.2. Módulos de Entrada y Salida
Son las interfaces de comunicación entre el CPU y
los dispositivos exteriores. La función principal es convertir las
48
señales de los dispositivos exteriores en lenguaje entendible
para el CPU y convierte la señal proveniente del CPU para los
dispositivos exteriores. En la Tabla N° 2 se describen las
principales funciones de los módulos de entrada y salida de un
PLC:
Tabla N° 2: Principales Funciones de los Módulos de I/O
Fuente: Pérez López, O. (1997)
2.2.6.2.3. Dispositivo de Programación
Es la interfaz que se utiliza para programar al
dispositivo. Es el medio de comunicación entre el hombre y la
máquina.
49
2.2.6.3. Modo de Funcionamiento
Los Controladores Lógicos Programables son
maquinas
secuenciales que elaboran las instrucción indicadas en el programa
que realiza el usuario y se encuentra almacenado en su memoria,
generando ordenes o señales de mando a partir de las señales de
entrada leídas, si se detectan cambios en las señales, el dispositivo
reacciona según el programa le indique hasta obtener las ordenes
necesarias de salida. Los PLC´s operan de manera secuencial y
cíclica, es decir, una vez finalizado el recorrido completo de un
programa, se comienza a ejecutar de nuevo desde su primera
instrucción. En la Figura N° 12 se puede observar de mejor manera su
modo de funcionamiento.
Con la finalidad de optimizar el tiempo, la lectura y escritura de
las señales se realizan a la vez para todas las entradas y salidas.
Entonces las entradas leídas de los módulos de entrada se guardan
en una memoria temporal llamada “imagen entradas”. A esta acude la
CPU en la ejecución del programa, y según se va obteniendo las
salidas, se guardan en otra memoria temporal conocida como “imagen
de salida”. Una vez ejecutado el programa completo, estas imágenes
de salida se transfieren todas a la vez al módulo de salida.
50
Figura N° 12: Funcionamiento
Fuente: Observatorio Tecnológico (2014) (En Línea)
La secuencia básica de operación de un PLC se divide en tres
fases principales:

Lectura de señales desde la interfaz de entrada.

Proceso del programa para obtención de las señales de
control.

Escritura de señales en la interfaz de salidas.
2.2.6.4. Programación del PLC
Los PLC utilizan diagramas de contacto y bobinas para su
programación. Entre los programas más utilizados por su eficiencia es
el LADDER (Henriques E., 2011).
51
Este lenguaje de programación es comúnmente conocido
como lenguaje escalera y permite representar gráficamente el circuito
de control de un proceso dado mediante el uso simbólico de contactos
NA y NC, temporizadores, registros de desplazamiento, relés, bobinas,
etc. Este tipo de lenguaje debe su nombre a su similitud con los
diagramas eléctricos de escalera.
El PLC lee el programa de forma secuencial por medio de un
scan o barrido, siguiendo el orden en que los renglones fueron
escritos, comenzando por el renglón superior y terminando con el
inferior.
En la Tabla N° 3 se muestra la simbología del lenguaje de
programación LADDER.
Tabla N° 3: Simbología del Lenguaje de Programación LADDER
Fuente: Electrogust (2009) (En Línea)
52
2.2.6.5. Ventajas del PLC

Realiza un mejor monitoreo de los procesos, lo que hace que la
detección de fallas se realice rápida y efectivamente.

Su capacidad a nivel computacional permite diseñar controles
mucho más complejos.

Ahorra tiempo en la elaboración de proyectos, permitiendo
realizar modificaciones sin costos adicionales.

Ocupan poco espacio, su instalación es sencilla y tiene gran
posibilidad de manejar múltiples equipos de manera simultánea
gracias a la automatización.

Reducción de costo de mano de obra.
2.2.7. Cinta Transportadora
Una cinta transportadora es un sistema de transporte continuo
formado básicamente por una banda continua que se mueve entre dos
tambores. Se utilizan como componentes en la distribución y almacenaje
automatizados, su combinación con equipos informatizados permite obtener
una mejor distribución y manufacturación a las empresas, permitiendo así, un
ahorro de costo a las mismas (Ferromaq, 2012). Se puede observar en la
Figura N° 13 un ejemplo de cintra transportadora.
53
Figura N° 13: Cinta Transportadora
Fuente: Bibliocad (2013) (En Línea)
2.2.7.1. Historia
Las primeras cintas transportadoras nacen aproximadamente
desde el año 1975 siendo empleadas para el transporte de carbón y
materiales de la industria minera (Edured, 2013). El primer sistema
disponible era muy primitivo y consistía en una cinta de cuero, lona, o
cinta de goma que se deslizaba por una tabla de madera plana o
cóncava, proporciono un incentivo a los ingenieros para considerar las
cintas transportadoras como un rápido y económico método para
movilizar materiales de un lugar a otro.
En los años 20, las instalaciones de la compañía H. C. Frick,
demostraron que los transportadores de cinta podían trabajar sin
ningún problema a largas distancias. Estas instalaciones se realizaron
bajo tierra, desde una mina recorriendo casi 8 kilómetros. La cinta
transportadora consistía de múltiples pliegues de algodón de pato
recubierta de goma natural, que eran los únicos materiales utilizados
en esos tiempos para su fabricación.
54
Para 1913, Henry Ford introdujo la cadena de montaje basada
en cintas transportadoras en las fábricas de producción de la Ford
Motor Company.
Durante la Segunda Guerra Mundial, los componentes naturales
de los transportadores se volvieron muy escasos, permitiendo que la
industria de goma se volcara en crear materiales sintéticos que
reemplazaran a los naturales. Desde entonces se han desarrollado
muchos materiales para aplicaciones muy específicas dentro de la
industria, como las bandas con aditivos antimicrobianos para la
industria de la alimentación o las bandas con características
resistentes para altas temperaturas.
Actualmente el procesamiento de un producto industrial,
agroindustrial, agrícola o minera está sujeto a diferentes movimientos,
ya sean en sentido vertical, horizontal o inclinado. Este tipo de equipo
desempeña un rol importante en los diferentes procesos industriales
los cuales se pueden mencionar:

Fácil adaptación a cualquier tipo de terreno.

Posibilidad de transporte de cualquier tipo de material u
objeto (minerales, vegetales, combustibles, fertilizantes,
materiales de la construcción…)

Gran capacidad de transporte y distancias que se puede
desarrollar.
55
2.2.7.2. Aplicación
Las cintas transportadoras son comúnmente utilizadas para el
transporte de objetos y son componentes de distribución automatizada
y de almacenamiento. Su combinación con equipos computarizados
permiten que se realice con mejor eficiencia el almacenamiento,
manufactura y distribución de materiales en las industrias. Su uso esta
aplicado especialmente al procesamiento de productos industriales,
agroindustriales,
mineros,
agrícolas,
automotrices,
navales
o
farmacéuticos.
2.2.7.3. Tipos de Cintas Transportadoras
2.2.7.3.1. Cinta con Rodillos
Consiste en una serie de tubos o rodillos de forma
perpendicular dirigidos a la dirección de avance, como se
muestra en la Figura N° 14. Este tipo de cinta suele ser
impulsadas mecánicamente o gravitatorias, el sistema tipo
gravitatorio se dispone de un modo que el camino desciende
una pendiente suficiente para así poder superar la fricción de
los rodillos. Suelen ser utilizadas para operaciones de
procesado, el reparto hacia y desde el lugar de almacenamiento
y aplicaciones de distribución.
56
Figura N° 14: Cinta con Rodillos
Fuente: Dexve (2013) (En Línea)
2.2.7.3.2. Cinta con Ruedas
Opera similarmente a la cinta de rodillos, sin embargo
en lugar de rodillos utiliza ruedas pequeñas parecidas a la de
los patines montadas sobre ejes rotatorios. En la Figura N° 15
se puede observar un ejemplo de cinta con ruedas, Las cargas
que transporta este tipo de cinta deben ser en general más
ligeras ya que los contactos entre la carga y la cinta son más
concentrados.
Figura N° 15: Cinta con Ruedas
Fuente: Alibaba (2014) (En Línea)
57
2.2.7.3.3. Cinta Plana
Este tipo de cinta está disponible en dos formatos
comunes:

Cintas planas para pallets, piezas o incluso
ciertos tipos de materiales en masa.

Cintas huecas para materiales en masa.
Los materiales son situados en la superficie de la cinta
y viajan a lo largo del recorrido de la misma. La cinta forma un
lazo continuo de manera que una mitad de su longitud puede
emplearse para el reparto del material y la otra mitad para el
retorno, el cual por lo general es vacío. En la Figura N° 16 se
muestra un ejemplo de cinta plana.
Figura N° 16: Cinta Plana
Fuente: Dymco (2014) (En Línea)
58
2.2.7.3.4. Cinta con Cadenas
Este tipo de cinta está formada por lazos de cadena
sin fin. Las cadenas viajan a lo largo de canales que
proporcionan un soporte para las secciones flexibles de la
cadena. En la Figura N° 17 se podrá observar una cinta con
cadenas. Las cadenas se desplazan por el canal o usan rodillos
para montarse al canal.
Figura N° 17: Cinta con Cadenas
Fuente: Allbiz (2013) (En Línea)
2.2.7.3.5. Cinta con Listones
Este sistema es empleado a través de plataformas
individuales, llamadas listones o tablillas que se encuentran
conectadas a una cadena continua en movimiento, como se
muestra en la Figura N° 18. A pesar de que el mecanismo
impulsor es la cadena, funciona en gran medida como una cinta
plana. Las cargas se sitúan sobre la superficie plana de las
tablillas
y
se
desplazan
59
con
ellas.
Los
caminos
son
generalmente en línea recta, pero al ser movidas por cadenas y
la posibilidad de introducir curvas en el camino mediante ruedas
dentadas, las cintas con listones pueden tener giros en su lazo
continuo.
Figura N° 18: Cinta con Listones
Fuente: Ferromaq (2012) (En Línea)
2.2.7.3.6. Cinta Aérea de Carros
Una cinta con carritos es una serie de múltiples carros
igualmente espaciados a lo largo de los raíles mediante una
cadena sin fin o cable, la cadena o cable está unida a una
rueda que proporciona energía al sistema. El camino está
determinado por el sistema de raíles; tiene giros y cambios en
elevación formando un lazo sin fin. Los sistemas de carros
aéreos se emplean a menudo en fábricas para mover piezas y
conjuntos de ensamblaje entre los principales departamentos
de producción. Pueden emplearse tanto para reparto como para
almacenamiento. En la Figura N° 19 se muestra un ejemplo de
cinta aérea.
60
Figura N° 19: Cinta Aérea de Carros
Fuente: Alibaba (2012) (En Línea)
2.2.7.3.7. Cinta por Cable Enterrado
Este tipo de sistema emplea vehículos con ruedas
impulsados por medio de cadenas o cables en movimiento
situados en zanjas en el suelo. Las rutas están definidas por las
zanjas y cables. Los carros emplean clavijas reforzadas de
acero para acoplarse a la cadena. Dichas clavijas se pueden
extraer de la zanja para liberar al carro del avance de la cadena
y realizar las operaciones de carga/descarga.
2.2.7.3.8. Cinta de Carro sobre Raíles
Este tipo de cinta es empleada mediante carros
individuales montados en una pista de dos raíles en una
estructura que sitúa la cinta unos decímetros sobre el suelo,
como se muestra en la Figura N° 20. Los carros no son
impulsados individualmente; en su lugar, avanzan mediante un
tubo rotatorio entre los dos raíles. Debido a ello también se
llaman cintas de tubo rotatorio. La velocidad del carro es
61
controlada regulando el ángulo de contacto entre la rueda
motriz y el tubo.
Figura N° 20: Cinta de Carro sobre Raíles
Fuente: OCS (2014) (En Línea)
Una de las ventajas de este sistema con respecto a
los vistos es que con él se logra bastante precisión en el
posicionamiento. Esto los permite usar para posicionar piezas
para el procesado. Las aplicaciones para este sistema incluyen
las líneas de soldadura robótica y sistemas de ensamblaje
automático.
2.2.7.4. Ventajas
 Permiten el transporte de materiales a gran distancia.
 Tienen una gran capacidad de transporte.
 Permiten transportar una gran variedad de materiales.
62
 Es posible la carga y la descarga en cualquier punto del
recorrido.
 No altera el producto transportado.
 Aumenta la cantidad de producción.
 Ausencia de articulaciones de rápido desgaste.
2.2.8. Motor DC
Un motor de corriente continua es aquella maquina que transforma la
energía electica en energía mecánica induciendo un movimiento rotatorio
debido a la acción del campo magnético (Castro A., 2013)
2.2.8.2. Fundamento de Operación
El motor eléctrico opera bajo dos principios. El primero es el
descubierto por Michael Faradau en 1831 conocido como principio de
inducción, el cual señala que si un conductor se mueve a por medio de
un campo magnético o se encuentra situado cerca de otro conductor
por el que circula una corriente donde su intensidad varia se induce
una corriente eléctrica en el primer conductor. Y el segundo principio
establece que si una corriente pasa a través de un conductor situado
en el interior de un campo magnético, éste ejercerá una fuerza
electromotriz o fuerza mecánica sobre el conductor; este principio fue
descubierto por André Ampére en 1820 (García A. José Antonio,
2012)
63
Los motores eléctricos de corriente directa se basan en la
repulsión que ejercen los polos magnéticos de un imán permanente
cuando interactúan con los polos magnéticos de un electroimán que
se encuentra montado en un eje. Este electroimán se denomina “rotor”
y su eje le permite girar libremente entre los polos magnéticos norte y
sur del imán permanente situado dentro de la carcasa o cuerpo del
motor. El la Figura N° 21 se puede observar el funcionamiento de un
motor.
Figura N° 21: Funcionamiento del Motor de Corriente Directa
Fuente: Universidad de Castilla - La Mancha (2012) (En Línea)
Cuando la corriente eléctrica circula por la bobina de este
electroimán giratorio, el campo electromagnético que se genera
interactúa con el campo magnético del imán permanente. Si los polos
del imán permanente y del electroimán giratorio coinciden, se produce
un rechazo y un torque magnético o par de fuerza que haciendo que el
rotor rompa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo
sentido de las manecillas del reloj en unos casos, o en sentido
contrario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al
circuito la pila o la batería.
64
2.2.9. Transductores y Sensores
Un transductor es un dispositivo que transforma un tipo de variable
física (por ejemplo: fuerza, presión, velocidad, temperatura, entre otros) en
otra variable, se deduce que un sensor es en sí un transductor, es decir, un
dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas en
valores medibles de dicha magnitud.
El Profesor Molina (2011) define los sensores como “…dispositivos
capaces de detectar magnitudes de tipo físicas o químicas del medio
exterior, y son transformadas por éstos en magnitudes eléctricas las cuales
podemos cuantificar y verificar”.
Cualquier sensor o transductor requiere de una calibración para ser
útil como dispositivo de medida, es por eso se define la calibración como el
procedimiento mediante el cual se establece una relación entre la variable
medida y la señal de salida convertida.
2.2.9.1. Sensor de Luz
El sensor de luz es un dispositivo que trabaja según los
cambios de intensidad de la luz, ellos requieren de un emisor que
genere luz y que el receptor que perciba la luz que fue generada por el
emisor.
65
Su diseño esta especialmente realizado para la detección,
clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores
y diferencias de superficie.
Estos sensores se usan para detectar el nivel de luz recibida y
producir una señal de salida representativa respecto a la cantidad de luz
detectada.
Figura N° 22: Sensor de Luz
Fuente: Electrónica Magnabit (2015) (En Línea)
2.2.9.2. Sensor de Proximidad
El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos
o señales que se encuentran cerca del elemento sensor, es por eso
que Argañaraz (2002) afirma que “…el transductor ha sido aplicado a
dispositivos, o combinaciones de dispositivos, que convierten señales
o energía de una forma física o otra forma”. Existen varios tipos de
sensores de proximidad según el principio físico que utilizan, entre los
que se encuentran:
66
2.2.9.2.1. Sensor Capacitivo
La función del detector capacitivo consiste en señalar un
cambio de estado, basado en la variación del estímulo de un campo
eléctrico. Los sensores capacitivos detectan objetos metálicos, o no
metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual depende de
la constante dieléctrica del material a detectar, su masa, tamaño, y
distancia hasta la superficie sensible del detector. En la Figura N° 23
se puede observar un ejemplo de sensor capacitivo.
Figura N° 23: Sensor Capacitivo
Fuente: INCON (2012) (En Línea)
2.2.9.2.2. Sensor Inductivo
Los sensores inductivos hacen uso de las propiedades
magnéticas de diversos materiales y de las variaciones de diferentes
parámetros asociados a los circuitos magnéticos para alterar la
inductancia de las bobinas normalmente fijas. Han sido diseñados
para trabajar generando un campo magnético y detectando las
pérdidas de corriente de dicho campo generadas al introducirse en él
67
los objetos de detección férricos y no férricos. En la Figura N° 24 se
muestra un ejemplo de sensor inductivo.
Figura N° 24: Sensor Inductivo
Fuente: Zensotec (2013) (En Línea)
Su funcionamiento es similar al capacitivo; la bobina detecta
el objeto cuando se produce un cambio en el campo electromagnético
y envía la señal al oscilador, luego se activa el disparador y finalmente
al circuito de salida hace la transición entre abierto o cerrado.
2.2.9.2.3. Sensor Fin de Carrera
Son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados
al final del recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta
transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar
el estado de un circuito. En la Figura N° 25 se muestra un ejemplo de
sensor fin de carrera. Internamente pueden contener interruptores
normalmente
abiertos
(NA),
cerrados
(NC)
o
conmutadores
dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados.
68
Figura N° 25: Sensor Fin de Carrera
Fuente: C-Lin (2013) (En Línea)
2.2.9.2.4. Sensor Infrarrojo
Este tipo de sensor suele ser un fototransistor o un fotodiodo.
En la Figura N° 26 se puede observar un ejemplo de sensor infrarrojo.
Figura N° 26: Sensor Infrarrojo
Fuente: 5Hertz Electrónica (2014) (En Línea)
El circuito de salida utiliza la señal del receptor para
amplificarla y adaptarla a una salida que el sistema pueda entender.
La señal enviada por el emisor puede ser codificada para distinguirla
de otra y así identificar varios sensores a la vez. En la Figura N° 27 se
69
muestra un circuito de un sensor infrarrojo. Este tipo de sensor es muy
utilizado en la robótica.
Figura N° 27: Circuito de un Sensor Infrarrojo
Fuente: Circuitos Electrónicos (2011) (En Línea)
2.3.
Bases Legales
La integración de niños con necesidades educativas especiales es un
proceso científicamente sustentado en los últimos adelantos de diferentes
áreas como: la psicopedagogía, la orientación, la pedagogía, y la medicina.
Jurídicamente está fundamentado y amparado en la normativa legal
venezolana, en diferentes manifiestos y resoluciones.
En el marco del Sistema Educativo Venezolano, la integración escolar
y social de la población con necesidades especiales tiene sus bases legales
que se inscriben en los derechos fundamentales del hombre, de la igualdad y
su condición como persona.
70
El artículo 8 de la Ley Orgánica de la Educación garantiza la igualdad
de condiciones y oportunidades para que niños, niñas, adolescentes, hombre
y mujeres ejerzan el derecho libre a una educación de calidad.
“El Estado en concordancia con la perspectiva de
igualdad de género, prevista en la Constitución de
la República, garantiza la igualdad de condiciones
y oportunidades para que niños, niñas,
adolescentes, hombres y mujeres, ejerzan el
derecho a una educación integral y de calidad”.
Estas bases apoyan a la diversidad e integración como principios que
involucran a todos los alumnos. La constitución de la República Bolivariana
de Venezuela, (CRBV, 2000) en el artículo 81, garantiza los derechos de las
personas con necesidades especiales, al respecto argumenta.
“Toda persona con discapacidad o necesidades
especiales tiene derecho al ejercicio pleno y
autónomo de sus capacidades y a su integración
familiar y comunitaria. El Estado, con la
participación solidaria de las familias y la
sociedad, le garantizará el respeto a su dignidad
humana, la equiparación de oportunidades,
condiciones laborales satisfactorias, y promoverá
su formación, capacitación y acceso al empleo
acorde con sus condiciones, de conformidad con
la ley. Se les reconoce a las personas sordas o
mudas el derecho a expresarse y comunicarse a
través de la lengua de señas venezolana”.
La constitución plantea que toda persona con algún tipo de necesidad
especial tiene derecho de desarrollar sus capacidades y a la integración
familiar y social, y el Estado le garantizara el respeto a su dignidad humana y
las mismas oportunidades que el resto de las personas conforme a la ley.
71
También en el Art 103, la Constitución de la República Bolivariana de
Venezuela, garantiza igual atención a las personas con necesidades
especiales o con discapacidad, es decir que al igual que todos los
ciudadanos tiene derecho a una educación integral, de calidad, permanente y
en igualdad de condiciones y oportunidades, sin más limitaciones que las
derivadas de sus aptitudes, vocación y aspiraciones.
“Toda persona tiene derecho a una educación
integral de calidad, permanente, en igualdad de
condiciones y oportunidades, sin más limitaciones
que las derivadas de sus aptitudes, vocación y
aspiraciones. La educación es obligatoria en
todos sus niveles, desde el maternal hasta el nivel
medio diversificado. La impartida en las
instituciones del Estado es gratuita hasta el
pregrado universitario. A tal fin, el Estado realizará
una inversión prioritaria de conformidad con las
recomendaciones de la Organización de las
Naciones Unidas. El Estado creará y sostendrá
instituciones y servicios suficientemente dotados
para asegurar el acceso, permanencia y
culminación en el sistema educativo. La ley
garantizará igual atención a las personas con
necesidades especiales o con discapacidad y a
quienes se encuentren privados o privadas de su
libertad o carezcan de condiciones básicas para
su incorporación y permanencia en el sistema
educativo”.
Por otra parte, la Ley Orgánica de Protección del Niño y Adolescente
(LOPNA) en el artículo 61. Que expresa lo siguiente:
“Educación de Niños y Adolescentes con
Necesidades Especiales. El Estado debe
garantizar modalidades, regímenes, planes y
programas de educación específicos para los
niños y adolescentes con necesidades especiales.
72
Asimismo, debe asegurar, con la actividad
participación de la sociedad, el disfrute efectivo y
pleno del derecho a la educación y el acceso a los
servicios de educación dónde estos niños y
adolescentes. El Estado debe asegurar recursos
financieros suficientes que permitan cumplir esta
obligación".
2.4.
Definición de Términos Básicos
A
Automatización: la Real Academia Española define automatización como la
acción y efecto de automatizar por medio de componentes y desarrollos
electrónicos todo tipo de procesos.
C
Calibración: según la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, la
calibración es "una operación que, bajo condiciones específicas, establece
en una primera etapa una relación entre los valores y las incertidumbres de
medida provistas por estándares e indicaciones correspondientes con las
incertidumbres de medida asociadas y, en un segundo paso, usa esta
información para establecer una relación para obtener un resultado de la
medida a partir de una indicación"
CDIM: Centro de Desarrollo e Inteligencias Múltiples.
73
D
DC: Corriente Continua
Diagrama Escalera: Según la página web de Unicrom lo define como un
lenguaje de programación que permite representar gráficamente el circuito
de control de un proceso dado mediante el uso simbólico de contactos NA y
NC, temporizadores, contadores, registros de desplazamiento, relés, etc.
Este tipo de lenguaje debe su nombre a su similitud con los diagramas
eléctricos de escalera.
H
Hardware: todas aquellas partes físicas y tangibles de una computadora,
componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos.
L
LEGO´s: LEGO
es una empresa
de juguetes danesa
principalmente por sus bloques de plástico interconectables.
N
NA: Normalmente Abierto.
NC: Normalmente Cerrado.
74
reconocida
S
Sensor: Es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes
físicas, en valores medibles de dicha magnitud. (Quiroga, 2005).
T
Transductores: son aquellos que convierten una señal física en una señal
eléctrica.
2.5.
Cuadro de Operacionalización de Variables
Briones (1987) define una variable como una propiedad, característica
o atributo que puede darse en ciertos sujetos o pueden darse en grados o
modalidades diferentes; son conceptos clasificatorios que permiten ubicar a
los individuos en categorías o clases y sus susceptibles de identificación y
medición.
75
Tabla N° 4: Operacionalización de Variables
Objetivos
Específicos
Variables
Dimensiones
Indicadores
SubIndicadores
Técnicas y
Fuente
Recolección de
Datos
Internet
Documental
Libros
Investigaciones
Discapacidad de los
Estudiar las
dificultades de
Dificultades de
aprendizaje de los
aprendizaje de los
niños con
Síndrome de
Down
niños con Síndrome
Tiempo de
niños con
Síndrome de Down
Memoria
de Down
Encuesta a personas
Meses
con niños con
aprendizaje
Dificultades de
Síndrome de Down
Campo
Encuesta a los
aprendizaje
docentes encargados
en CDIM
76
Objetivos
Específicos
Variables
Dimensiones
Indicadores
Tipo de
Calidad de la
Tecnología
procesador
Número de Puertos
Cantidad
SubIndicadores
Técnicas y
Fuente
Recolección de
Datos
-
Analógica
Tipos de Puertos
Estudiar las
diferentes
Características de
características de
los PLC en el
los PLC en el
mercado
Tecnología
Digital
Internet
Documental
On/Off
Memoria
Capacidad
Procesamiento
Velocidad
Bites
mercado
Bit/Seg
Hz
BsF.
Costo
$
77
Manuales
Catálogos del producto
Objetivos
Específicos
Variables
Dimensiones
Indicadores
elementos que
constituirán la
constituirán la
Pizarra Didáctica.
Software PLC
Tipo
Alimentación
Voltios
Rango de
detección
mm
Alimentación
Voltios
Mecanismo
-
Motor
DC - AC
Sensor de
Posición
Tipo
Cinta Transportadora
Pizarra Didáctica.
Técnicas y
Fuente
Datos
Internet
Documental
Manuales
Catálogos del producto
Proveedores de los
dispositivos
NA
electrónicos.
Tipo
Pulsadores
Recolección de
Digitales
Tipo relé
Sensor de Color
Elementos que
Indicadores
Entradas y
Salidas
PLC
Elegir los
Sub-
NC
Campo
Tiendas
Tamaño
cm
especializadas en
Fabricante
-
dispositivos
Pequeños
electrónicos
Piezas de Colores
Tamaño
Medianos
Grandes
78
Objetivos
Específicos
Variables
Dimensiones
Indicadores
SubIndicadores
Técnicas y
Fuente
Recolección de
Datos
Madera
Tipo de Estructura
Plástico
Acrílico
Realizar el diseño
de la Pizarra
Didáctica
Internet
Pizarra Didáctica
Tamaño
Parámetros de
diseño de la
Ubicación de los
Pizarra Didáctica
elementos
m
Manuales
Documental
m
Diagramas
Autocad
Durabilidad
Cinta Transportadora
Años
Efectividad
Tamaño
79
m
Objetivos
Específicos
Variables
Dimensiones
Indicadores
Alimentación
Voltaje
SubIndicadores
Técnicas y
Fuente
Recolección de
Datos
Voltios
PLC
Cinta
Transportadora
Ubicación de los
Construir la
Pizarra Didáctica
Etapas de
elementos
Pulsadores
m
Switch Final de
Carrera
construcción de la
Pizarra Didáctica
Laboratorio
Dispensadores de
piezas de colores
Pulsadores - PLC
PLC-Motor Cinta
Cableado de los
Transportadora
dispositivos
Sensor – PLC
-
Switch Final de
Carrera - PLC
80
Observación
Campo
Objetivos
Específicos
Variables
Dimensiones
Indicadores
Programación del
PLC
Probar el
Tipos de pruebas
Desplazamiento de la
cinta transportadora
funcionamiento
del funcionamiento
de la Pizarra
de la Pizarra
Reconocimiento de
Didáctica
Didáctica
los colores
SubIndicadores
Programa
-
Ubicación
Coordenadas
Técnicas y
Fuente
Recolección de
Datos
Observación
Efectividad
-
Precisión
-
Ubicarse en el
dispensador
respectivo al color
ingresado
81
Campo
Laboratorio
Objetivos
Específicos
Variables
Dimensiones
Indicadores
SubIndicadores
Técnicas y
Fuente
Recolección de
Datos
ISO
Tipo de Leyes
Implementar la
Pizarra Didáctica
Parámetros para
en el Cetro de
Implementar la
Desarrollo de
Pizarra Didáctica
Inteligencias
CDIM
Múltiples
NORVEN
Manual de uso
-
Documental
Internet
BsF.
Costo
$
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
82
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
De acuerdo al “Manual para la elaboración, desarrollo e inscripción de
proyectos de investigación y Trabajo de grado” (2011) de la Universidad
Nueva Esparta, el marco metodológico se refiera a “…el plan que se sigue
para realizar la investigación. Abarca el tipo y diseño de la investigación, la
población y la muestra, las técnicas e instrumentos de recolección de los
datos, así como el procedimiento que se utilizara. También incluye la
validación y confiabilidad de los instrumentos”.
El marco metodológico expondrá la forma precisa el tipo de datos que
se requieren para el logro de los objetivos de la investigación, los pasos de
cómo realizarlo y su método.
El enfoque metodológico, que orientó el desarrollo de esta
investigación se centró en los siguientes aspectos:
83
3.1.
Tipo de Investigación
El Manual de Trabajos de Grado de Especialización y Maestría y Tesis
Doctorales define el proyecto factible es como:
“…la investigación, elaboración y desarrollo
de una propuesta de un modelo operativo
viable
para
solucionar
problemas,
requerimientos
o
necesidades
de
organizaciones o grupos sociales; puede
referirse a la formulación de políticas,
programas,
tecnologías,
métodos
o
procesos. El Proyecto debe tener apoyo en
una investigación documental, de campo o
un diseño que incluya ambas modalidades”
(UPEL, 2003).
También, Hurtado de Barrera (2008), considera que el proyecto
factible
se
ubica
una
"Investigación
Proyectiva",
la
cual:
“Propone soluciones a una situación
determinada a partir de un proceso de
indagación. Implica explorar, describir,
explicar y proponer alternativas de cambio,
mas no necesariamente ejecutar la
propuesta” (p. 114).
La realización de este trabajo de grado tiene como finalidad
implementar un material didáctico en el Centro Desarrollo e Inteligencias
Múltiples (CDIM) para los niños con Síndrome de Down buscando mejorar
sus técnicas de aprendizaje de una forma diferente y didáctica. Lo planteado
se encuentra dentro del campo de recursos tecnológicos, por lo cual reúne
todos los aspectos y características que posee un proyecto factible según lo
antes mencionado.
84
La propuesta presentada de la implementación de una Pizarra
Didáctica clasificadora de LEGO´s por colores para niños con Síndrome de
Down dará como beneficio a la institución una herramienta de enseñanza
mucho más eficaz ya que no tendrán que adaptar ningún recurso o material
hecho para niños normales para el uso de los niños con Síndrome de Down
y así, garantizaran un mejor aprendizaje mediante el cual capturarán más
rápido la información que se envía a través de la Pizarra Didáctica instalada
en la institución CDIM.
3.2.
Diseño de Investigación
Stracuzzi y Pestana (2003), señalan que:
El diseño de investigación se refiere a la estrategia que adopta el
investigador para responder al problema, dificultad o inconveniente planteado
en el estudio. Para fines didácticos, se clasifican en diseño experimental,
diseño no experimental y diseño bibliográfico.
Asimismo, Arias (2006) define el diseño de la investigación como “la
estrategia general que adopta el investigador para responder al problema
planteado”. De la misma forma Hernández (2009) también lo define como “la
estrategia que los investigadores asumen para el desarrollo de su proyecto”.
Para la realización de este trabajo de grado se selección una
estrategia que consiste en un sistema cronológico de cumplimiento de los
distintos objetivos específicos, el cual iniciara con el estudio documental y de
campo en donde se realizará la selección de los diversos tipos de
85
componentes a utilizar, y se buscara toda la información disponible en los
trabajos de grado referentes a la investigación, seguido por el diseño y la
construcción de la Pizarra Didáctica. Por último se realizaran las pruebas de
control necesarias para comprobar el funcionamiento de la Pizarra Didáctica
para así proceder con la implementación de la misma.
Por lo tanto, esta investigación se desarrolla por medio de un estudio
de modalidad mixta. Hernández (2009) define este tipo de investigación
como “la meta de la investigación mixta no es reemplazar la investigación
cuantitativa ni a la cualitativa, sino utilizar las fortalezas de ambos tipos de
indagación combinándolas y tratando de minimizar sus debilidades
potenciales”. Asimismo se incluye un diseño de investigación documental y
de campo.
Se considera que los objetivos de “Construcción,
prueba e
implementación de la Pizarra Didáctica” son del tipo campo, puesto que se
trabaja con software y se realizan pruebas de laboratorio para la corrección
de algún elemento en físico.
La investigación de campo es definida por la Universidad Pedagógica
Experimental (UPEL) (2004), la cual expresa que:
“Se entiende por investigación de campo el
análisis sistemático de problemas en la realidad,
con el propósito bien sea para describirlos,
interpretarlos, entender su naturaleza y factores
constituyentes, explicar sus causas y efectos, o
predecir su ocurrencia, haciendo uso de métodos
característicos de cualquiera de los paradigmas o
enfoques de investigación conocidos o en
86
desarrollo. Los datos de interés son recogidos en
forma directa de la realidad; en este sentido se
trata de investigaciones a partir de datos
originales o primarios. Sin embargo, se aceptan
también estudios sobre datos censales siempre y
cuando se utilicen los registros originales con los
datos no agregados” (p-14).
La investigación documental según Arias (2006) se define como “el
proceso
basado
en la
búsqueda,
recuperación,
análisis,
critica
e
interpretación de datos obtenidos por otros investigadores”. Donde la
sección de investigación documental se basa en la recopilación de
información de fuentes reales, tales como los sistemas existentes en el
mercado para establecer las bases en la cuales se desarrolla el diseño de la
Pizarra Didáctica.
3.3.
Población y Muestra
Fidias A. (2006) define la población como “el conjunto de personas,
instituciones o cosas a los cuales se refiere la investigación y para las que
serán validadas las conclusiones que se obtengan una vez finalizado el
estudio.
De la misma manera Balestrini (2001) la define como “cualquier
conjunto de elementos de los que se quiere conocer o investigar alguna o
algunas de sus características”.
La población para este trabajo de grado estará conformada por 2
poblaciones, las cuales especificamos a continuación:
87

Población 1: Docentes encargados en el Centro de Desarrollo de
Inteligencias Múltiples (CDIM) y a los padres y representantes de los
niños con Síndrome de Down que serán beneficiados con esta
implementación, cuyas edades van comprendidas de 6 a 10 años. A
ambos se les aplicara una encuesta, la población será finita ya cuenta
con solo 4 docentes y 10 padres y representantes.

Población 2: Docentes y padres de instituciones INVEDIN de Caracas.
Se les aplicara una encuesta y la población será finita ya que ambas
instituciones cuentan con un total de 35 personas entre docentes y
padres.
El criterio de selección de la segunda población se baso en buscar
instituciones que atiendan el aprendizaje y la enseñanza de los niños con
Síndrome de Down cuyas edades estén comprendidas 6 a 10 años puesto
que a ellos va enfocado este material didáctico para la enseñanza de los
colores, y fueron seleccionadas puesto que estas instituciones presentan los
mismos inconvenientes que el Centro de Desarrollo e Inteligencia Múltiples
(CDIM).
Méndez C. (2001) define a la muestra como “el muestreo que permite
al investigador, por un lado, seleccionar a las unidades de la población a las
que se les requerirá información, y por el otro, interpretar los resultados con
el fin de estimar los parámetros de la población sobre la que se determina la
muestra…”
La muestra de este trabajo de grado es probabilística y de tipo azar.
Hernández, Fernández y Baptista (2003) establecen que las muestras
88
probabilísticas
“son
esenciales
en
los
diseños
de
investigación
transeccionales cuantitativos (por encuesta), donde se pretende hacer
estimaciones de variables en la población; se miden con instrumentos de
medición y se analizan con pruebas estadísticas para el análisis de los datos,
donde se presupone que la muestra es probabilística y todos los elementos
de la población tienen una misma probabilidad de ser elegidos”.
Para la primera población se tomara el 100% de muestra ya que es
posible la recolección de información con el número de personas que se
plantea originalmente.
Para la segunda población será necesario calcular el valor de la
muestra ya que en las instituciones seleccionadas INVEDIN y la Fundación
FUNDADOWN hay un total de 65 personas entre docentes y padres.
Para el cálculo de la muestra se utilizó la siguiente fórmula:
Fórmula N° 1: Fórmula para estimar la población
Fuente: Arias, F. (2006)
Donde:
N= Tamaño de la Población.
Y= Valor de la Variable (por lo general es igual a 1).
Z= Varianza Tipificada (típica 95%).
89
S= Desviación Estándar (típica 0,015 para 15%).
e= Error Muestral (típico 5%).
p= Proporción de elementos que presentan la característica
(típico 50%).
q= Proporción de elementos que no presentan la característica
(típico 50%)
n= Tamaño de la muestra
Calculo de la Población
Datos:
N= 35 niños con Síndrome de Down cuyas edades van de 6 a
10 años en las Instituciones INVEDIN y la Fundación
FUNDADOWN.
Y= 1 estudiante.
n: ?
Fórmula N° 2: Fórmula para Estimar la Población y Resultado
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Los resultados obtenidos anteriormente indican que la muestra para la
segunda población será de 13 personas.
90
3.4.
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
Arias (2006), menciona que “las técnicas de recolección de datos son
las distintas formas de obtener información”.
Según Selltiz y Jahoda (1976) “…el propósito del análisis es resumir
las observaciones llevadas a cabo de forma tal que proporcionen respuestas
a las interrogantes de investigación”.
Asimismo Amador (2009) define las técnicas de recolección de datos
como el uso de técnicas e instrumentos para recopilar información acerca de
un determinado tema que es objeto de investigación.
Las técnicas de recolección de datos que se utilizaran en el presente
trabajo de grado serán la entrevista directa a expertos y la encuesta. Por las
características particulares de la población, se seleccionaron las técnicas de
recolección mencionadas anteriormente para ser aplicadas de formar oral y
escrita. En el Anexos A se muestran el instrumento a utilizar.
Tamayo y Tamayo (2001), definen la encuesta como instrumento de
observación formado por una serie de preguntas formuladas y cuyas
respuestas son anotadas por el empadronador.
Por otro lado Arias (2006) define la encuesta como “una técnica que
pretende obtener información que suministra un grupo o muestra de sujetos
acerca de si mismos, o en relación a un tema en particular”.
91
3.5.
Validación Técnica
Para la recolección de datos técnicos se procederá a utilizar diversos
dispositivos de medición electrónicos, digitales o analógicos con los cuales
se tomaran los valores de diferentes variables y comprueben la veracidad de
las respuestas del Controlador Lógico Programable (PLC), la cinta
transportadora y el sensor de color . Para la realización del presente trabajo
de grado son: un multímetro digital, osciloscopio digital, fuente de
alimentación, batería y el programador LOGO! Soft.
3.6.
Validación del Instrumento
Según Hernández, Fernández y Baptista (2003), “toda medición o
instrumento de recolección de datos debe reunir dos requisitos esenciales:
Confiabilidad y Validez”.
Asimismo El Autor mencionados anteriormente definen la validez
como “el grado en que un instrumento realmente mide la variable que
pretende medir”. Ella permite determinar el grado en el cual el instrumento
mide el propósito de la investigación.
A continuación se presenta una tabla con los datos de los expertos
encargados de la validación de los instrumentos de recolección de datos.
También se encuentra la validación de cada experto en los Anexos B, C y D,
correspondientes al orden presentado en la Tabla N° 5.
92
Tabla N° 5: Validación de los Expertos
Nombre y
Universidad
Apellido
Universidad
Alberto Paz
Nueva Esparta
Inmaculada Carpi
Universidad
Nueva Esparta
María Elena
Universidad
Sánchez
Nueva Esparta
Años de
Tipo de
Experiencia
Validación
37
Técnica
10
Metodológica
20
Metodológica
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
3.7. Análisis y Resultados
1) ¿Con qué frecuencia utilizan el material didáctico para la enseñanza de
un tema en específico para los niños con Síndrome de Down de la
institución?
Diariamente ___
Eventualmente ___
93
Gráfico A: Frecuencia de Uso del Material Didáctico
Pregunta N° 1
Eventualmente
7%
Diariamente
93%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Tabla N° 6: Características Pregunta N° 1
Opciones
Cantidad (Personas)
Porcentaje
Diariamente
25
93%
Eventualmente
2
7%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Análisis: Mediante los resultados obtenidos se observó que 93% de la
población está al tanto del uso diario de material didáctico para la enseñanza
de los niños con Síndrome de Down de un tema en específico. El otro 7%
considera que sólo se utiliza eventualmente.
2) ¿Considera usted que las instituciones cuentan con los mejores
materiales didácticos requeridos para la enseñanza de un tema en
específico para los niños con Síndrome de Down?
Sí ___
94
No ___
Gráfico B: Material Didáctico Requerido para la Enseñanza
Sí
0%
Pregunta N° 2
No
100%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Tabla N° 7: Características Pregunta N° 2
Opciones
Cantidad (Personas)
Porcentaje
Sí
0
0%
No
27
100%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Análisis: Por medio de los resultados obtenidos se observó que el 100% de
la población considera que las instituciones no cuentan con el material
didáctico necesario para la enseñanza de un tema en específico para los
niños con Síndrome de Down.
3) ¿Considera usted que actualmente existen materiales didácticos dirigidos
a los niños con Síndrome de Down?
Si ___
95
No ___
Gráfico C: Existencia de Material Didáctico en la Actualidad
Pregunta N° 3
Sí
No
19%
81%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Tabla N° 8: Características Pregunta N° 3
Opciones
Cantidad (Personas)
Porcentaje
Sí
5
19%
No
22
81%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Análisis: Por medio de la gráfica mostrada anteriormente se observo que un
81% de la población considera que actualmente no existen materiales
didácticos dirigidos a los niños con Síndrome de Down, mientras que el resto
de la población considera que sí.
4) ¿Cómo califica usted el material didáctico que existe actualmente en el
mercado para los niños con Síndrome de Down?
Muy útil ___
Útil ___
96
Inútil ___
Gráfico D: Calificación del Material Didáctico Actual en el Mercado
Pregunta N° 4
Muy Útil
Útil
Inútil
11%
52%
37%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Tabla N° 9: Características Pregunta N° 4
Opciones
Cantidad (Personas)
Porcentaje
Muy Útil
3
11%
Útil
10
37%
Inútil
14
52%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Análisis: En la gráfica mostrada anteriormente se pudo observar la opinión
de la población hacia la utilidad de los recursos didácticos existentes en el
mercado. El 52% de la población lo considera inútil, mientras que un 37% lo
considera útil y por último un 11% lo considera inútil.
5) ¿Considera
usted
que
deberían
existir
materiales
didácticos
automatizados especiales para los niños con Síndrome de Down?
Si ___
97
No ___
Gráfico E: Existencia de Materiales Didácticos Automatizados
Pregunta N° 5
No
0%
Sí
100%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Tabla N° 10: Características Pregunta N° 5
Opciones
Cantidad (Personas)
Porcentaje
Sí
27
100%
No
0
0%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Análisis: Con los resultados obtenidos anteriormente son de gran relevancia
ya que el 100% de la población considera que actualmente deberían existir
materiales didácticos automatizados especiales para los niños con Síndrome
de Down.
6) ¿Considera
usted
que
se
debería
crear
un
material
didáctico
automatizado para la enseñanza de los colores para los niños con
Síndrome de Down?
Si ___
98
No ___
Gráfico F: Creación de un material didáctico automatizado
Pregunta N° 6
No
0%
Sí
100%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Tabla N° 11: Características Pregunta N° 6
Opciones
Cantidad (Personas)
Porcentaje
Sí
27
100%
No
0
0%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Análisis: Según los resultados obtenidos se observó que el 100% de la
población considera que se debería crear un material didáctico automatizado
para la enseñanza de los colores para los niños con Síndrome de Down.
7) ¿Considera usted que la implementación de un sistema automatizado
para la enseñanza de los colores sería beneficioso para promover el
aprendizaje de los niños con Síndrome de Down?
Si ___
99
No ___
Gráfico G: Implementación de una Pizarra Didáctica
Pregunta N° 7
No
0%
Sí
100%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Tabla N° 12: Características Pregunta N° 7
Opciones
Cantidad (Personas)
Porcentaje
Sí
27
100%
No
0
0%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Análisis: Según el gráfico mostrado anteriormente se observó que el 100%
de la población considera que la implementación de un sistema automatizado
para la enseñanza de los colores sería beneficioso para promover el
aprendizaje de los niños con Síndrome de Down.
8) ¿Estaría usted de acuerdo en que los niños con Síndrome de Down
utilicen la Pizarra Didáctica para la enseñanza de los colores?
Si ___
No ___
100
Gráfico H: Uso de la Pizarra Didáctica
Pregunta N° 8
No
0%
Sí
100%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Tabla N° 13: Características Pregunta N° 8
Opciones
Cantidad (Personas)
Porcentaje
Sí
27
100%
No
0
0%
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
Análisis: Con respecto a los resultados obtenidos anteriormente se observó
que el 100% de la población se encuentra de acuerdo en que los niños con
Síndrome de Down de las distintas instituciones utilicen la Pizarra Didáctica
para la enseñanza de los colores
3.8. Análisis General de los Resultados
Con respecto a los resultados obtenidos en las encuestas se puede
observar que los objetivos del presente trabajo de grado son satisfactorios,
101
ya que sustentan y respaldan el proyecto de investigación dejando en claro la
aceptación de la propuesta, siendo respaldada por el 100% de la población
de docentes y de padres de los niños con Síndrome de Down en las
instituciones encuestadas.
Estos resultados proporcionan una fuente de conocimiento fidedigna
de las necesidades que presentan los niños con Síndrome de Down con
respecto a los materiales didácticos, dejando claro que es preciso el diseño e
implementación de
una Pizarra Didáctica clasificadora de LEGO´s por
colores para facilitar el aprendizaje de los mismos.
102
CAPÍTULO IV
SISTEMA PROPUESTO
En el presente Capítulo se presentaran aquellas actividades
metódicas ejecutas en el transcurso del desarrollo de la Pizarra Didáctica,
con la finalidad de lograr los objetivos anteriormente proyectados, los cuales
proporcionaron los pasos para alcanzar el propósito de este
trabajo de
grado, diseñar e implementar una Pizarra Didáctica clasificadora de LEGO´s
por colores, mediante el uso de Controladores Lógicos Programables (PLC),
para niños con Síndrome de Down en el Centro de Desarrollo de
Inteligencias Múltiples (CDIM); mostrando los procedimientos, mecanismos y
técnicas efectuadas en el estudio, medición, selección, diseño, construcción
e implementación del sistema con respecto al funcionamiento previsto.
Para lograr el propósito de este trabajo de grado se dio respuesta a
cada uno de los objetivos específicos planteados. Estos proporcionaron los
pasos a seguir durante el desarrollo des presente proyecto factible.
103
4.1.
Dificultades de aprendizaje de los niños con Síndrome de Down.
Por medio de la técnica de recolección de datos y la observación, se
determinaron las principales limitaciones de aprendizaje de los niños con
Síndrome de Down.
La lentitud en el funcionamiento de sus circuitos cerebrales repercute
directamente en la adquisición y en el progreso en los aprendizajes, que
serán generalmente más lentos. El proceso de fortalecimiento tarda más
tiempo, ya que aprenden más despacio, de manera diferente a las personas
sin discapacidad. Eso conlleva que, necesiten más tiempo para conseguir los
conocimientos.
Los niños con Síndrome de Down presentan dificultades con el
procesamiento de la información, tanto en la recepción, como con el proceso
de adquisición de la misma ya que les cuesta correlacionarla y ponerla en
práctica para tomar decisiones secuenciales y lógicas. Eso implica,
problemas para manejar diversas informaciones, especialmente si se les
presenta de forma simultánea.
Sus dificultades cognitivas implican dificultades serias de abstracción y
de conceptualización, lo que se convierte en un obstáculo importante para
acceder a conocimientos complejos. Las limitaciones cognitivas son más
destacadas en la memoria explicita que en la implícita. La primera es
intencional, consciente y requiere esfuerzo, mientras que la implícita se
desarrolla a temprana edad, es muy robusta y almacena información sin
conciencia de ello.
104
La memoria a corto plazo en los niños con síndrome de Down no
aumenta con la edad a la velocidad con que lo hace el resto de la población.
En los niños normales, la capacidad de la memoria a corto plazo aumenta
rápidamente en la infancia. A los 3 años retienen tres dígitos como media, y a
los 16 retienen siete u ocho dígitos; en los niños con síndrome de Down esta
adquisición es mucho más lenta y pueden no llegar a alcanzar el máximo.
En la Figura N° 28 se muestra un diagrama explicativo de la memoria a
corto plazo y la memoria a largo plazo: la información sensorial puede
conservarse temporalmente en la memoria a corto plazo, pero el
almacenamiento permanente de la memoria a largo plazo requiere una
consolidación.
Figura N° 28: Memoria a corto plazo y la Memoria a largo
Fuente: Neurociencia: Explorando el Cerebro (1998)
En los niños con Síndrome de Down existen problemas de
consolidación de la memoria. Unos pueden ser secundarios a la falta de
atención o de motivación. Otros pueden deberse a carencias intrínsecas en
las conexiones interneuronales y a las deficiencias en ciertos núcleos y áreas
105
del cerebro (por ejemplo, el hipocampo). Esto causa que la retención de la
información a corto plazo deba ser asegurada por diversos métodos, tales
como:

Repetición.

Favorecer la motivación y la atención.

Ofrecer el paquete informativo de modo diverso y atractivo,
utilizando diversos materiales didácticos.
Dado que tienen una buena percepción visual, los niños con Síndrome
de Down aprenden con mayor facilidad si el aprendizaje se apoya en signos,
señales, imágenes, dibujos, gráficos o cualquier otro tipo de clave visual. La
percepción visual y la retención de la información a través de la vista se
consideran puntos fuertes en el aprendizaje de los niños con Síndrome de
Down.
Según lo mencionado anteriormente, Ruiz E. (2012) señala que:
“…es evidente que los alumnos con Síndrome de
Down tienen necesidades educativas especiales
muy significativas y permanentes, derivadas de la
discapacidad intelectual. Pero son precisamente
estas peculiaridades de su estilo de aprendizaje
las que nos han de orientar sobre cuáles son esas
necesidades. Ello nos permitirá, a su vez tomar
las medidas oportunas para dar respuesta a estas
necesidades, con grandes probabilidades de
éxito”.
106
El proceso de consolidación de lo que han de aprender es más lento ya
que adquieren los conocimientos más despacio y de distinto modo. Ellos
necesitan que los aprendizajes sean prácticos, útiles, funcionales, aplicables
de manera inmediata o cercana en su vida cotidiana, es decir, que promuevan
la motivación.
Se podría decir, pues, que es uno de los primeros problemas que el
docente debe afrontar de manera sistemática y rigurosa, pero al mismo
tiempo, se puede afirmar que los ejercicios de intervención aplicados de
manera sistemática, inteligente, ajustada y constante consiguen mejorarlos.
Si no se trabaja en ellos para mejorar la memoria a corto plazo, el retraso
cognitivo crece y contribuye a que el grado de deficiencia mental persista en
los niveles bajos. No en vano, la memoria a corto plazo es el primer escalón
que se debe superar para entrar en el ámbito del conocimiento y del
aprendizaje, especialmente el relacionado con la memoria de tipo declarativo
o explícito.
Las pizarras didácticas que existen en la actualidad no son hechas ni
pensadas en las necesidades cognitivas que presentan los niños con
Síndrome de Down, lo que implica dificultades de abstracción y de
conceptualización convirtiéndose en un obstáculo importante para acceder a
conocimientos complejos.
Lógicamente, si los niños con Síndrome de Down perciben y procesan
mejor la información por la vía visual, durante el proceso de aprendizaje se
deben presentar imágenes, dibujos e incluso objetos para manipular, lo que
les ayudará a mejorar su retención. En la Figura N° 29 se puede observar un
107
método de enseñanza por medio visual para los niños con Síndrome de
Down.
Figura N° 29: Método de Enseñanza por Medio Visual
Fuente: Psicopedagogía (2014) (En Línea)
Es por eso que se buscó la implementación de la Pizarra Didáctica
dirigida especialmente para niños con Síndrome de Down para que la forma
de aprendizaje fuera práctica, útil y funcional. Para el desarrollo de este
recurso didáctico se realizaron una serie de estudios teóricos y de campo
que ayudaron a seleccionar un conjunto de dispositivos electrónicos que se
ajustarán a las necesidades de la Pizarra Didáctica.
4.2.
Características de los PLC en el mercado
Para el desarrollo de la Pizarra Didáctica se decidió trabajar con
Controladores Lógicos Programables debido a varios factores que se
presentan a continuación:

Se ajustan a la cantidad de entradas y salidas que son
necesarias para el desarrollo de la Pizarra Didáctica.
108

Es importante que sea de tecnología robusta ya que va a estar
sometido a un ambiente rodeado de niños con Síndrome de
Down y será utilizado una gran parte del día sin descanso.
A continuación en el Gráfico I se presenta estadísticamente el tipo de
fallas que presentaría este tipo de tecnología.
Gráfico I: Gráfico Estadístico de Fallas de PLC
Gráfico Estadístico del PLC
Problemas de la Planta
Problemas Cableado en I/O
Problemas del mismo PLC
5%
10%
85%
Fuente: Programmable Controllers. Theory and Implementation (1997)
Hoy en día los Controladores Lógicos Programables disponibles
comercialmente suelen de clasificarse de distintas formas, las cuales
dependen del fabricante. Esta clasificación suele ser flexible y rigurosa ya
que depende de múltiples factores tales como la potencia de su CPU, la
cantidad de entradas y salidas, y la disponibilidad de módulos de ampliación
(Domingo Peña, J., Gámiz J., Grau i Saldes A. y Martínez H., 2003).
109
Bryan L.A. y Bryan E.A. (1997) también afirman que los Controladores
Lógicos Programables están disponibles en diferentes formas y tamaños,
que cubren un amplio espectro de capacidades.
Según Domingo Peña, J., Gámiz J., Grau i Saldes A. y Martínez H.
(2003), se debe tomar en cuenta el número de entradas y salidas que
dispone un PLC y su tipo de procesador, se clasifican en tres grupos:
1) Autómatas de Gama Baja:

Hasta un máximo de 120 entradas/salidas.

La memoria de usuario disponible es de hasta 4
kinstrucciones.
2) Autómatas de Gama Media:

Entre 128 y 512 entradas/salidas.

Memoria de usuario disponible alcanza hasta unas 16
kinstrucciones.
3) Autómatas de Gama Alta:

Más de 512 entradas/salidas.

Memoria de usuario disponible es superior a las 16
kinstrucciones, e incluso en algunos casos puede llegar a
superar las 100 kinstrucciones.
La selección de un controlador lógico programable en específico
afecta muchos factores, por lo que se debe determinar qué características
son deseables en el sistema de control y que el controlador se ajuste mejor
al presente y las necesidades futuras de la aplicación.
110
En la Figura N° 30 se puede observar una gráfica acerca de la gama
de productos del PLC donde se compara la cantidad de entradas y salidas de
un módulo con respecto al costo según la gama donde este se encuentre. La
base para esta segmentación producto es el número de posibles entradas y
salidas el sistema puede acomodar (recuento de I/O), la cantidad de memoria
disponible para el programa de aplicación, y el hardware y software en
general del sistema estructura. Como las I/O aumentan según la complejidad
el coste del sistema también aumentará. Del mismo modo, como la
complejidad del sistema aumenta, la memoria de capacidad, variedad de
módulos de I/O, y las capacidades del conjunto de instrucciones aumentaran
también.
Figura N° 30: Gama de Productos PLC
Fuente: Programmable Controllers. Theory and Implementation (1997)
111
4.2.1. Gama Alta de Controladores Lógicos Programables
Bryan L.A. y Bryan E.A (1997) expresan que los controladores
de gama alta se utilizan para tareas más complejas de control, que
requieren una amplia manipulación de datos, adquisición de datos y
presentación de informes. Otras mejoras de software permiten a estos
productos para llevar a cabo cálculos numéricos complejos. En la
Figura N° 31 se puede observar un módulo de gama alta y en la Tabla
N° 14 se encuentran resumidas las características estándar de los
grandes autómatas.
Figura N° 31: PLC General Electric 9030
Fuente: Tsolarmex (2014) (En Línea)
112
Tabla N° 14: Características Estándar de los Grandes Autómatas
Fuente: Programmable Controllers. Theory and Implementation (1997)
4.2.2. Gama Media de Controladores Lógicos Programables
Bryan L.A. y Bryan E.A (1997) afirman que los PLC de gama
media se utilizan en aplicaciones que requieren más de 128 I/O, así
como el control analógico, la manipulación de datos, y la capacidad de
realizar operaciones aritméticas. En la Figura N° 32 se presenta un
ejemplo de módulo de gama media y en la Tabla N° 15 se enumeran
sus principales características.
113
Figura N° 32: Módulo de PLC con hasta 512 I/O OMCROM CPH1
Fuente: Industrial OMRON (2014) (En Línea)
Tabla N° 15: Principales Características de los PLC de Gama Media
Fuente: Programmable Controllers. Theory and Implementation (1997)
4.2.3. Gama Baja de Controladores Lógicos Programables
Bryan L.A. y Bryan E.A (1997) indican que los PLC de gama
baja se utilizan en aplicaciones que requieren el control de unas pocas
114
I/O de los dispositivos, como los pequeños controles del transportador.
Algunos pueden
realizar
funciones de
monitorización
de
I/O
analógicas limitada (por ejemplo, la vigilancia de un ajuste de la
temperatura apuntar o activar una salida). La Figura N° 33 muestra un
microcontrolador típico, mientras que la Tabla N° 16 enumera las
características estándar de los micro PLC.
Figura N° 33: PLC de Gama Baja Siemens S7-200
Fuente: Siemens (2013) (En Línea)
Tabla N° 16: Características Estándar de los Micro PLC
Fuente: Programmable Controllers. Theory and Implementation (1997)
115
Por medio de la investigación documental realizada, se pudo conocer
las diferentes características y las distintas gamas de PLC que existen.
En el mercado venezolano las marcas más conocidas y adquiridas de
PLC son: Siemens, Allen Bradley – Rockwell y el costo de los mismos varían
entre BsF. 30.000 hasta BsF. 194.000 y más. Pero debido a la situación
actual del país la marca que más encuentra a nuestra disposición es
Siemens por ser un más fácil de adquirir y más económico que otros módulos
de PLC en el mercado.
Los módulos de PLC Siemens se componen de tres gamas de
automatización que se distinguen por sus prestaciones.

SIMATIC S7-200: es un Micro PLC compacto de gama inferior.
Dispone de un paquete de software propio.

SIMATIC S7-300: es el miniautómata modular de gama baja.

SIMATIC S7-400: cubre la gama media, alta y superior.
A continuación en la Figura N° 34 se muestra el sistema de
automatización SIMATIC que tiene Siemens para ofrecer.
116
Figura N° 34: Sistema de Automatización SIMATIC
Fuente: Siemens (2006) (En Línea)
Después de realizar el estudio necesario para la escogencia de un
módulo de PLC Siemens se llegó a la conclusión de que para el desarrollo de
la Pizarra Didáctica se utilizaría uno de gama baja debido a que no es
necesario hacer uso de una gran cantidad de entradas y salidas para nuestro
sistema. Se seleccionó la rama PLC LOGO! de Siemens y a continuación se
presenta el estudio que se realizó para seleccionar un módulo en especifico
que se ajuste con las exigencias del sistema.
4.2.4. Controlador Lógico Programable LOGO!
LOGO! es el módulo lógico universal de Siemens. Esta serie
lleva integrados de:

Control.
117

Unidad de mando y visualización con retroiluminación.

Fuente de alimentación.

Interfaz para módulos de ampliación.

Interfaz para módulo de programación (Card) y cable
para PC.

Funciones básicas habituales preprogramadas, p.ej. para
conexión retardada, desconexión retardada, relés de
corriente, e interruptor de software.

Temporizador.

Marcas digitales y analógicas.

Entradas y salidas en función del modelo.
A continuación en las Tablas N°17 y N°18 se muestran las
especificaciones de los distintos modelos que ofrece la serie LOGO!
de Siemens:
118
Tabla N° 17: Comparación de los CPU´s LOGO!
.
Fuente: Siemens (2003) (En Línea)
Tabla N° 18: Comparación de los Módulos de Ampliación de
LOGO! Siemens
Fuente: Siemens (2003) (En Línea)
119
4.3. Elección de los elementos de constituirán la Pizarra Didáctica
4.3.1. Selección del Controlador Lógico Programable
Después de realizar el estudio necesario de los distintos PLC
LOGO! de Siemens que se encuentran en el mercado Venezolano se
seleccionó uno que cumpliera todos los fines para el desarrollo de la
Pizarra Didáctica y que cumpliera con la cantidad de entradas y salidas
requeridas por el sistema.
Finalmente se escogió el LOGO! 230 RCE Siemens junto con el
módulo de ampliación LOGO DM8 230R ya que cumplen con lo
necesario para el desarrollo de la Pizarra Didáctica. Estos dispositivos
juntos poseen ocho (12) entradas digitales y cuatro (8) salidas tipo
relés. Los módulos trabajan con:

Una tensión de alimentación de 115/240 V AC.

Una intensidad permanente de 3 A con carga inductiva.

Una intensidad permanente de 10 A con carga óhmica y 3
A con carga inductiva.

Y con un cable de programación Ethernet.
En la Figura N° 35 se pueden observan los dispositivos de
control seleccionados.
120
Figura N° 35: LOGO! 230 RCE Siemens y su Módulo de Ampliación
Fuente: Siemens (2014) (En Línea)
La programación del Controlador Lógico Programable LOGO! 230
RCE será realizada mediante el software LOGO! Soft y se le trasmitirá vía
Ethernet.
En la Figura N° 36 se especifican gráficamente las entradas y
salidas del sistema.
121
Figura N° 36: Entradas y Salidas del Sistema
Fuente: Autor de Presente Trabajo de Grado (2015)
122
4.3.2. Sensor de Color
Actualmente la adquisición de componentes en el mercado
Venezolano cada vez se ha vuelto más complicado sea por los altos
costos de los mismos o por la disponibilidad.
Es por eso que se escogió trabajar con el sensor de luz de color
RGB SEN-0819 que para este Trabajo de Grado es ideal. En la Figura
N° 37 se puede ver una imagen del sensor con sus dimensiones.
Figura N° 37: Sensor de Luz de Color
Tamaño de 2,2 x 2,2 x 0,76 mm
Fuente: Electrónica Magnabit (2015) (En Línea)
Este sensor de luz de color consta de 4 canales del sensor de
salida digital (RGB + CLEAR). Es un CMOS IC con filtros RGB
integrados. Este dispositivo está diseñado para atender a todo el
rango dinámico del nivel de iluminación y es ideal para aplicaciones
como dispositivos portátiles o móviles, que exigen la integración
superior, menor tamaño y bajo consumo de energía. La sensibilidad
123
de control se realiza mediante la interfaz serie y se puede optimizar
individualmente para el canal de color diferente.
Sus principales características son:

RGB totalmente integrado + sensor digital en color claro.

Resolución de 10 bits por canal de salida.

Baja tensión de alimentación (VDD) 2.5 V.

I/O digitales.

Sensibilidad
ajustable
para
diferentes
niveles
de
iluminación.

Modo de baja energía (modo de espera).

0 ° C a 70 ° C de temperatura de funcionamiento.
El sensor de luz de color será controlado mediante la
programación realizada con el dispositivo Arduino UNO que se
muestra en la Figura N° 38.
Figura N° 38: Arduino UNO
Fuente: Arduino Store (2014) (En Línea)
124
4.3.3. Cinta Transportadora
Para el diseño de la cinta transportadora se decidió trabajar con
un sistema de vidrios automáticos conformado por:

Una polea de 3.5 cm de diámetro.

Una guaya de 0.90 m de largo ya que será el recorrido
del contenedor de las piezas de colores.

Y un motor que trabaja con 12 V DC y 2 A.
En la Figura N° 39 se puede observar el motor seleccionado.
Figura N° 39: Motor para la Cinta Transportadora
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
4.3.4. Pulsadores
ABC (2008) define a los pulsadores como “un operador eléctrico
que, cuando se oprime, permite el paso de la corriente eléctrica y,
cuando se deja de oprimir, lo interrumpe”.
125
Existen pulsadores NC y NA, es decir normalmente abiertos y
normalmente cerrados, cuando pulsas uno de tipo NC, no permite el
paso de la corriente, y en un NA, cuando lo presionas permites el paso
de corriente, es decir lo contrario, generalmente se usa para enviar
pulsos o para activar algo.
Para el desarrollo de la Pizarra Didáctica se eligió trabajar con
pulsadores NA (normalmente abiertos), al ser presionados por el
usuario, éste mandará una señal al PLC que le indicará a que
dispensador de piezas de colores deberá moverse.
Los pulsadores a seleccionar debían ser robustos, de colores
llamativos y de un material resistente ya que
se debía tomar en
cuenta que la Pizarra Didáctica sería utilizada por niños, es por eso
que se decidió trabajar con pulsadores especiales para video juegos
ya que cumplían con los requerimientos antes mencionados. En la
Figura N° 40 se puede observar los pulsadores a utilizar.
Figura N° 40: Pulsadores
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
126
4.3.5. Piezas de Colores
Se seleccionó trabajar con piezas de colores LEGO´s ya que
éstas ofrecen grandes beneficios a aquellos que los usan con
regularidad, entre los cuales podemos mencionar:

Ayudan a fomentar el racionamiento espacial y la
conciencia de las proporciones y los patrones.

Desarrollo de la motricidad fina, las habilidades motoras
finas son las que requieren movimientos de los músculos
pequeños. Cuando un niño manipula las piezas de Lego,
está desarrollando la coordinación de los músculos
pequeños de los dedos y las manos.

Capacidad de seguir instrucciones.
En la Figura N° 41 se puede observar una imagen de las piezas
de colores seleccionas para el desarrollo de la Pizarra Didáctica.
Figura N° 41: LEGO´s
Fuente: LEGO (2014) (En Línea)
127
Las piezas de LEGO
que se usaron fueron de tamaño
pequeñas y mediana ya que las grandes no se ajustaban al diseño de
la Pizarra Didáctica ni de los dispensadores creados para éstas piezas
de colores.
La implementación de la Pizarra Didáctica no solo buscó que el
niño
lograra
desarrollar
todas
las
habilidades
mencionadas
anteriormente si no que también aprendiera los colores de una forma
dinámica y diferente.
4.4. Diseño de los Diagramas de la Pizarra Didáctica
4.4.1. Diseño de los Diagramas de Bloque de la Pizarra Didáctica
Chiveato (1993) afirma que un diagrama de bloques “es la
representación gráfica del funcionamiento interno de un sistema, que se
hace mediante bloques y sus relaciones que definen la organización de
todo el proceso interno, sus entradas y sus salidas”.
Gómez Rondón, Rondón (1995) asegura que:
“Los diagramas de flujo son importantes para el
diseñador, porque le ayudan en la definición,
formulación, análisis y solución del problema. El
diagrama de flujo ayuda al analista a comprender
el sistema de información de acuerdo con las
operaciones de procedimientos incluidos, le
ayudara a analizar esas etapas con el fin, tanto de
128
mejorarlas como de incrementar la existencia del
sistema de información para a la administración”.
Un sistema de control puede tener varios componentes donde
cada uno de ellos cumple diferentes funciones dentro del mismo. Debido
a que se puede tener numerosos subsistemas es deseable representar
el funcionamiento y respuesta del sistema. En las Figuras N° 42 N° 43 y
N° 44 se presentan los diagramas de bloque del sistema de control que
se encargará del funcionamiento de la Pizarra Didáctica.
Figura N° 42: Diseño del Diagrama de Bloques del Sistema de Control
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
En el diseño presentado en la Figura N° 42 se muestra el
diagrama de bloques del sistema de control de este trabajo de grado.
Se indica que las etapas de: panel de selección de color, sensor de
129
color y switch fin de carrera serán las entradas del Controlador Lógico
Programable (PLC). El usuario deberá ingresar las piezas de LEGO al
contenedor y escoger en el panel de selección el pulsador del color de
la pieza de LEGO que este ingresando y las mismas pasaran a la etapa
de detección de color por medio del sensor de color, éste le indica al
PLC la información que se le está ingresando y automáticamente activa
la salida de cinta transportadora indicándole que debe moverse al
dispensador del color ingresado o si se dirige al dispensador vacío por
no ser el color indicado el que se esté seleccionado en el panel.
Figura N° 43: Etapa de Alimentación
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
En la Figura N° 43 se muestra el bloque que contiene todo lo
correspondiente al diseño de la alimentación y corrección de voltajes
para el correcto funcionamiento del circuito.
130
Se utilizará una alimentación de 120 V AC para la alimentación
del controlador lógico programable LOGO! 230RCE, módulos de
entrada, pulsadores del panel de selección de color y switch fin de
carrera. Y se realizó una fuente de alimentación con voltajes entre 5 V
– 12 V DC para alimentación el motor de la cinta transportadora, el
sensor de color, módulos de salida y para las señales lumínicas que
integran el sistema.
Figura N° 44: Etapa de Identificación y Selección de los Colores
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
131
En la Figura N° 44 se muestra la etapa identificación de los
colores la cual se realizará por medio del sensor de color el cual
identificará la pieza de LEGO y le comunicará al controlador lógico
programable cual es el color que se está ingresando. Si el niño ingresa
el color “verde” y el sensor de color detecta que el color es “azul” el
contenedor se dirigirá al dispensador vacío, pero si el color ingresado
es igual al color detectado la cinta transportadora se moverá hasta el
lugar donde se encuentren todas las piezas de ese color.
4.4.2. Diseño de la Pizarra Didáctica
Los niños con Síndrome de Down, como se viene hablando a lo
largo de este Trabajo de Grado, presentan una condición neurológica
especial. Es por eso, que el diseño de la Pizarra Didáctica se realizó
bajo las recomendaciones de una psicopedagoga especializa en
personas con discapacidad.
A continuación, en la Figura N° 45 se presenta el diseño del
contenedor que está conectado a la cinta transportadora y en la Figura
N° 46 el diseño de los dispensadores de LEGO´s por colores, ambos
realizados a través del programa de diseño AutoCAD.
132
Figura N° 45: Contenedor
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Figura N° 46: Dispensador de las piezas de LEGO´s
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
En la Figura N° 47 se presenta el diseño vista de frente de la
Pizarra Didáctica con la distribución de todos los elementos que la
133
componen y en la Figura N° 48 se puede observar el diseño vista
posterior de la Pizarra Didáctica. Ambos diseños se encuentran
realizados a través del programa de diseño AutoCAD.
Figura N° 47: Vista de Frente de la Pizarra Didáctica
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
En la Tabla N° 19 se presenta la leyenda de la Figura N° 47.
134
Tabla N° 19: Leyenda del Diseño de la Pizarra Didáctica (Vista Frente)
Leyenda
1
Sensor de Color
2
Cinta Transportadora
3
Contenedor de LEGO´s
4
Panel de selección de colores
5
Dispensador de LEGO´s
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Figura N° 48: Vista Posterior de la Pizarra Didáctica
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
135
En la Tabla N° 20 se presenta la leyenda de la Figura N° 48.
Tabla N° 20: Leyenda del Diseño de la Pizarra Didáctica (Vista Posterior)
Leyenda
1
Arduino - Sensor de color
2
Swicth Fin de Carrera
3
Motor
4
Guaya
5
Polea
6
Conexión de los Pulsadores
7
PLC LOGO! Siemens y su
módulo de ampliación
8
Bornas eléctricas para riel
9
Fuente de Alimentación
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
En la Figura N° 49 se presenta el diseño vista de lateral de la
Pizarra Didáctica.
136
Figura N° 49: Vista Lateral de la Pizarra Didáctica
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
4.5. Construcción de la Pizarra Didáctica
La construcción de la Pizarra Didáctica se realizó a partir del diseño
realizado mediante el Software de diseño AutoCAD ya que a través de él se
contaba con las dimensiones reales y la distribución de los dispositivos. Se
decidió trabajar con madera para realizar el montaje del prototipo ya que era
el material que más se ajustaba a los requerimientos del diseño y porque
sería más resistente que cualquier otro.
137
La Pizarra Didáctica se debió pintar con un fondo de color blanco ya
que para los niños es un tono “neutro” y no les causaría ninguna
perturbación, en cambio si se trabajaba con otro color los niños no prestarían
la atención requerida para el manejo de la misma.
Se procedió a cortar una tabla de madera de pino con las medidas de
1.30 m de ancho y 0.80 m de largo con un espesor de 1 cm. La Pizarra
Didáctica se mantendrá de pie mediante un trípode diseñado para facilitar su
traslado y para que fuera más práctico para los docentes del Centro de
Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM) ubicarlo dentro de la institución
(ver Figura N° 50). Sus medidas finales dependerán de la estatura de los
niños que la vayan a utilizar (por lo general 1,30 m o 1,45 m), es por eso que
el alto se podrá modificar a través del trípode.
Figura N° 50: Trípode
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
138
Una vez realizado el corte y la instalación del sistema que sostendrá la
Pizarra Didáctica se procedió a distribuir todos los instrumentos que forman
parte de ella según el diseño realizado en AutoCAD.
Luego de finalizar la instalación física de los elementos que integran la
Pizarra Didáctica tales como el sensor de color, el PLC, la cinta
transportadora, la fuente de alimentación, los switch de final de carrera y el
panel de selección de color se procedió a realizar las conexiones eléctricas
de los dispositivos.
Según el Código Eléctrico Nacional (2004) los colores de los cables
eléctricos para instalaciones deben ser:

Verde, verde con una línea helicoidal o recta amarilla para
identificar el conductor de tierra.

Blanco o azul claro para conductor neutro.

Negro, rojo o azul oscuro para el conductor fase.
El cableado de la Pizarra Didáctica se realizó con unos conductores
eléctricos de calibre 15 AWG y 18 AWG por la flexibilidad que éstos ofrecen y
porque los dispositivos que se utilizaron demandaban poca corriente.
El color negro se utilizó para identificar voltaje de línea “L1” del enchufe
y el PLC, el color blanco para neutro “N”, el color azul para la alimentación, la
conexión de los pulsadores y para las entradas del sistema; y finalmente el
color marrón para las salidas del mismo.
139
Se sabe que el cable de color verde es utilizado para identificar la
conexión a tierra y el blanco para conductor neutro, pero debido a la falta de
material existente en el mercado los switch fin de carrera y la salida de las
borneras hacia el motor se cableó con esos colores.
Antes de empezar el cableado del Controlador Lógico Programable con
el sensor, los pulsadores y los switch fin de carrera se realizó la conexión de
la alimentación a través de las borneras eléctricas como se puede observar
en la Figura N° 51.
Figura N° 51: Conexión de las Borneras Eléctricas
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Las demás conexiones realizadas del Controlador Lógico Programable
hacia el resto de los dispositivos se realizaron a través de las borneras
eléctricas para riel de entrada y salida las cuales se pueden observar en la
Figura N° 52.
140
Figura N° 52: Bornas de Conexión Eléctrica para Riel
Fuente: Comercio Internacional (2015) (En Línea)
Los pulsadores fueron alimentados con 120 VAC y están conectados a
las entradas I1, I2 e I3 del módulo de ampliación del Controlador Lógico
Programable LOGO! DM8 230R.
Las salidas Q1 y Q2 del Controlador Lógico Programable LOGO!
Siemens 230 RCE fueron conectadas a la entrada de borneras con fusibles
de 5 A para protección, la cuales se encuentran conectadas a un arreglo de
relays de doble contacto que controlan el sentido de giro del motor y activan
la dirección a la cual debe moverse, izquierda o derecha. En la Figura N° 53
se puede observar el diagrama de circuitos de lo mencionado anteriormente.
Figura N° 53: Diagrama de Circuito Sentido de Giro del Motor
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
141
A continuación en la Figura N° 54 se presenta el montaje físico del
diagrama presentado anteriormente.
Figura N° 54: Montaje Físico del Sentido de Giro del Motor
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
El cableado realizado del sensor de color al Arduino UNO se muestra
en la Figura N° 55.
Figura N° 55: Cableado Sensor de Color – Arduino UNO
Fuente: Electronica Magnabit (2015) (En Línea)
142
Para realizar la conexión entre el sensor de color y el Controlador
Lógico Programable primero se procedió a conectar las salidas del Arduino
UNO a un relay 5 V DC - 120 V AC ya que la alimentación del PLC es 120 V
AC, al finalizar estas conexiones se procedió a conectar las salidas de los
relé a la entrada de las borneras y la salida de las mismas se encuentran
cableadas a las entradas I6, I7
e I8 del LOGO! Siemens 230 RCE. El
diagrama de puede observar en la Figura N° 56 y su montaje físico en la
Figura N° 57.
Figura N° 56: Diagrama de Circuito del Sensor de Color
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
143
Figura N° 57: Montaje Físico del Sensor de Color
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Así mismo se continuó con las conexiones de la Pizarra Didáctica para
realizar la comunicación entre los dispositivos que la integran.
Finalmente se procedió a realizar el cableado de los switch final de
carrera hacia las borneras cuyas salidas van a las entradas I1, I2, I3, I4 e I5
del Controlador Lógico Programable LOGO! Siemens 230 RCE.
Con esas conexiones se finalizó el cableado total entre los dispositivos
que integran la Pizarra Didáctica clasificadora de LEGO´s por colores. En la
Figura N° 58 se muestra una imagen de la ubicación de los dispensadores, el
contenedor de piezas colores y el panel de selección de color; en la Figura
N° 59 se puede observar una imagen del cableado final de la pizarra y en la
Figura
N°
60
el
cableado
final
144
del
PLC
LOGO!
230
RCE.
Figura N° 58: Ubicación de los Elementos (Vista Frente)
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
145
Figura N° 59: Cableado Final
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
146
Figura N° 60: Cableado Final del PLC LOGO! 230 RCE
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
En el Anexo E se presenta el diagrama de circuito general de la
Pizarra Didáctica. Por otro lado en los Anexos F, G y H se pueden apreciar
los diagramas de conexiones eléctricas de lo anteriormente mencionado.
4.6. Pruebas del funcionamiento de la Pizarra Didáctica
Para realizar las pruebas de funcionamiento de la Pizarra Didáctica fue
necesario tener presente los diferentes estímulos sensoriales que el
Controlador Lógico Programable va a percibir, es decir, entradas al sistema,
y así facilitar la lógica de funcionamiento que debe poseer el programa del
controlador. De acuerdo a los estímulos que los módulos reciban, se
ejecutarán diversas tareas y darán respuestas óptimas para el correcto
funcionamiento del sistema.
147
En la Figura N° 61 se presenta el diagrama de bloques general del
funcionamiento de la Pizarra Didáctica que identifica las etapas del proceso
para realizar una mejor visualización de las mismas. También en las Tablas
N° 21, N° 22 y N° 23 se muestra en detalle la función de cada entrada y
salida del sistema.
Figura N° 61: Diagrama de Bloque del Funcionamiento de la Pizarra
Didáctica
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Tabla N° 21: Entradas del Sistema LOGO! 230 RCE
Entradas
Descripción
Tipo
Tensión
I1
Switch Fin de Carrera. Posición Inicial
Digital
120 V
AC
I2
Switch Fin de Carrera. Posición Azul
Digital
120 V
AC
148
I3
Switch Fin de Carrera. Posición Verde
Digital
120 V
AC
I4
Switch Fin de Carrera. Posición Rojo
Digital
120 V
AC
I5
Switch Fin de Carrera. Posición Final
Digital
120 V
AC
I6
Sensor de Color Azul
Digital
120 V
AC
I7
Sensor de Color Verde
Digital
120 V
AC
I8
Sensor de Color Rojo
Digital
120 V
AC
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Tabla N° 22: Entradas del Sistema Módulo de Expansión LOGO!
Entradas
Descripción
Tipo
Tensión
I1
Pulsador de Color Azul
Digital
120 V
AC
I2
Pulsador de Color Verde
Digital
120 V
AC
I3
Pulsador de Color Rojo
Digital
120 V
AC
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Tabla N° 23: Entradas del Sistema LOGO! 230 RCE
Entradas
Descripción
Tipo
Tensión
Q1
Motor Derecha
Relé
12 V DC
Q2
Motor Izquierda
Relé
12 V DC
149
Q3
Señal Luminosa “OK”
Relé
12 V DC
Q4
Señal Luminosa “ERROR”
Relé
12 V DC
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
A
continuación
se
explica
detalladamente
cada
bloque
de
funcionamiento:

Contenedor en Posición Inicial: en esta etapa el sistema
identifica la ubicación del contenedor de LEGO´s, esto quiere decir
que si no se encuentra en su posición inicial éste automáticamente
se regresará y esperara las próximas instrucciones.

Detección de Color: en esta fase el sensor de color detecta las
piezas de LEGO´s ingresadas en el contenedor e identifica el color
que se esté ingresando y le envía la señal al PLC del color que
identificó.

Panel de Selección de Color: el niño selecciona el pulsador del
color que él cree estar ingresando.

Cinta Transportadora: se enciende el motor de la cinta
transportadora hacia la derecha y se detendrá cuando llegue a su
posición mediante el switch fin de carrera, todo esto indicado por
medio del PLC.

Color Ingresado Correctamente: si el color de LEGO que el niño
ingreso es correcto el contenedor se moverá hasta el dispensador
del color detectado y se detendrá al pasar el switch de fin de
carrera ubicado en esa posición, mientras que si el color ingresado
no coincide con el pulsador seleccionado el contenedor irá
directamente al dispensador que se encuentra vacío y se detendrá
al pasar el switch de fin de carrera ubicado en la última posición.
150

Cinta Transportadora: se enciende el motor de la cinta
transportadora hacia la izquierda y se detendrá hasta llegar a la
posición inicial, es decir, al primer switch fin de carrera.
Después de identificar las etapas de funcionamiento del dispositivo se
procedió a programar el Controlador Lógico Programable LOGO! Siemens
230 RCE.
El software utilizado para su programación fue el LOGO! Soft V7 el cual
permitió crear un proyecto, visualizar el esquema de contacto, la simulación
del programa la comunicación entre los equipos y la PC vía Ethernet.
El programa realizado para la Pizarra Didáctica se encuentra explicado
por segmento a continuación:

Primer Segmento: en la Figura N° 62 se muestra la primera línea
de programación donde se inicializan las marcas y salidas.
Figura N° 62: Rutina de Inicialización de las Marcas y las Salidas
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
151

Segundo Segmento: en este segmento se inicializan las marcas
que encenderán el motor con sentido a la derecha (ver Figura N°
63).
Figura N° 63: Inicialización de Marcas del Motor a la Derecha “ON”
Fuente: Autor del Presente 7Trabajo de Grado (2015)

Tercer Segmento: en este segmento se inicializan las marcas que
apagarán el motor con sentido a la derecha cuando lleguen a su
destino (ver Figura N° 64).
Figura N° 64: Inicialización de Marcas del Motor a la Derecha “OFF”
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
152

Cuarto y Quinto Segmento: aquí se verifica si el contenedor de
piezas de colores se encuentra en su posición inicial, de ser
correcto el programa no hace nada pero si el contenedor se
encuentra en otra posición se enciende el motor con sentido a la
izquierda (ver Figura N° 65). Es posible conocer su posición
mediante los switch fin de carrera ubicados en el recorrido.
Figura N° 65: Rutina de Ubicación del Contenedor
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)

Sexto Segmento: cuando el contenedor de piezas por colores
llega a la posición inicial se apaga el motor y las marcas se ponen
en “reset” (ver Figura N° 66).
Figura N° 66: Rutina de Llegada del Contenedor a la Posición Inicial
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
153

Séptimo Segmento: en este segmento se inicializa la rutina del
color, en este caso el azul, si el niño selecciona el pulsador azul el
programa enciende la marca del color elegido (ver Figura N° 67).
Figura N° 67: Rutina Selección de Color
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)

Octavo Segmento: sí el contenedor está en la posición inicial, la
marca M0.4 está encendida y el sensor de color detecta que la
pieza ingresada es azul, activa marca M0.2. Pero sí el sensor
detecta el color rojo o verde activa marca M0.3 (ver Figura N° 68).
Figura N° 68: Rutina de Identificación de Color
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)

Noveno Segmento: sí la posición inicial es “OK” y las marcas
M0.2 y M0.3 se activan, se enciende el motor con sentido a la
derecha (ver Figura N° 69).
154
Figura N° 69: Rutina de Encendido Motor a la Derecha
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)

Décimo Segmento: sí la posición inicial es “OK” y la marca M0.2
se activa quiere decir que el color ingresado por el niño es igual al
detectado por el sensor de color, por lo tanto se enciende el motor
con sentido a la derecha y se detendrá al pasar por el switch fin de
carrera ubicado en la posición #2 (donde se encuentra el
dispensador de LEGO´s azules) y se encenderá una señal
luminosa “verde” utilizando una marca especial SM0.5 de 1 Hz
para indicar que se ha realizado la tarea satisfactoriamente (ver
Figura N° 70).
Figura N° 70: Rutina de Color Correcto
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)

Décimo Primer Segmento: sí la posición inicial es “OK” y la
marca M0.3 se activa quiere decir que el color ingresado por el
niño no y es igual al detectado por el sensor de color y quiere
155
decir que es incorrecto, por lo tanto se enciende el motor con
sentido a la derecha y se detendrá al pasar por el switch fin de
carrera ubicado en la posición #5 (donde se encuentra un
dispensador vacío) y se encenderá una señal luminosa “roja”
utilizando una marca especial SM0.5 de 1 Hz para indicar que la
tarea no se realizó de forma correcta y debe intentar nuevamente
(ver Figura N° 71).
Figura N° 71: Rutina Color Incorrecto
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Las rutinas detalladas anteriormente se repiten para los colores verde y
rojo a partir del séptimo segmento, sólo que la ubicación del contenedor
cambiará según el dispensador al que se requiere llegar.
Durante las pruebas físicas del correcto funcionamiento de la cinta
transportadora se presentaron algunos inconvenientes ya que el carrete del
motor no almacenaba suficiente cantidad de guaya para realizar el recorrido
completo y se tuvo que acortar el recorrido del contenedor hacia los
dispensadores.
El contenedor de LEGO´s ubicado en la cinta transportadora no realizaba
el recorrido de forma correcta, se atascaba y se iba hacia adelante. Para
156
perfeccionar su recorrido se anexó un riel y unas ruedas a los lados del
contenedor para que se deslizara de forma correcta y así evitar fallas durante
el recorrido, en la Figura N° 72 se puede apreciar las modificaciones
realizadas.
Figura N° 72: Modificaciones del Contenedor de LEGO´s
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Antes de fijar los switch fin de carrera ubicados en la parte posterior de la
Pizarra Didáctica se hicieron unas pruebas con un riel de aluminio y una
rolinera en donde se determinaba la posición exacta (ángulo) en cómo irían
colocados los switch, en la Figura N° 73 se muestra una imagen de la prueba
realizada.
157
Figura N° 73: Prueba de Ubicación Switch Fin de Carrera
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Después de realizar la prueba anterior y verificar la posición adecuada
del switch fin de carrera se fijaron en la parte posterior de la Pizarra
Didácticas y en la Figura N° 74 se muestra su ubicación final.
Figura N° 74: Ubicación Final de los Switch Fin de Carrera
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Para comprobar que el sensor de color funcionaría de forma correcta se
realizaron varias pruebas en donde este dispositivo se entrenó para que
reconociera los tres (3) colores “RGB”. El sensor no reconocía el verde
oscuro de forma efectiva ya que lo tendía a confundir con el color azul o el
158
amarillo, es por eso que se tuvo que trabajar con piezas de color verde no
tan oscuras ni tan claras, tenían que ser neutras.
Durante el proceso de entrenamiento del sensor se conoció que el rango
de detección del color no era muy amplio (ver Figura N° 75), es por eso que
las piezas de colores deben estar a una distancia de milímetros con el
sensor.
Figura N° 75: Rango de Detección del Sensor de Color
Fuente: Electrónica Magnabit (2015) (En Línea)
Finalmente se realizaron unas últimas pruebas las cuales determinaron el
valor del color que el sensor leía para luego establecer una comparación de
valores en la programación realizada con el dispositivo Arduino UNO, donde
él reconoce el color que se están ingresando en el contenedor y mediante
sus salidas le envía una señal a las entradas del Controlador Lógico
Programable encendiendo la del color reconocido.
Para garantizar el correcto funcionamiento del sensor y que realice la
lectura de los colores se debe hacer “clear” al encender el sistema ubicando
una cartulina de color blanco encima del sensor durante unos segundos y
después retirarla para continuar con el proceso
Pizarra Didáctica.
159
de funcionamiento de la
Posteriormente se realizaron las pruebas de consumo de corriente total
de los dispositivos, las cuales se pueden observar en la Tabla N° 24 que se
presenta a continuación:
Tabla N° 24: Consumo de Corriente
Dispositivo
Consumo de Corriente
LOGO! 230 RCE
0.04 A
LOGO! DM8 230R
0.04 A
Sensor Color
0.05 A
Motor DC
2A
Señales Luminosas (LED´s)
1.05 A
Total de Consumo
3.18 A
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado
En último lugar se hicieron las pruebas finales del funcionamiento del
sistema y de que el contenedor llegará a la posición indicada a través de la
programación realizada en LOGO! Soft y de los switch de fin de carrera
ubicados en el recorrido de la cinta transportadora.
4.7. Implementación de la Pizarra Didáctica en el Centro de Desarrollo
de Inteligencias Múltiples
Para proceder a realizar la implementación de la Pizarra Didáctica
primero se debe registrar bajo la normativa para productos venezolanos
NORVEN, quienes garantizarán que el producto fue fabricado conforme a las
160
normas venezolanas COVENIN y bajo los sistemas de control de calidad.
Finalmente la Pizarra Didáctica se encontrará implementada en el
Centro de Desarrollo de Inteligencias Múltiples (CDIM) ubicado en la calle
Orinoco, Las Mercedes. Frente a Bahías. Edificio “Cabrini”, piso 3. Municipio
Baruta. Caracas, Venezuela; a partir del mes de Septiembre del año en curso
para que entre en el uso durante el año escolar 2015-2016.
Su implementación ayudará a los niños con Síndrome de Down, cuyas
edades estén comprendidas entre 6 y 10 años, durante el aprendizaje de los
colores mediante un recurso didáctico.
A continuación se presentan los aspectos administrativos que
expresan los recursos y el tiempo que se invirtió durante el desarrollo y
ejecución de la Pizarra Didáctica.
4.7.1. Recursos Humanos
Nos referimos a recursos humanos a las horas de tutoría, tanto
metodológicas como técnicas, que fueron dedicadas al desarrollo de la
Pizarra Didáctica. Se puede observar en la Tabla N° 25.
161
Tabla N° 25: Recursos Humanos
Recurso
Valero Sánchez,
Andrea C.
Descripción
Horas
BsF.
Tesista
800
0
350
0
150
0
Total
0
Ing. Electrónico
Marín, W. Mauricio
(Asesor Técnico y Metodológico)
Ing. Electrónico
Rivas, Manuel
(Tutor)
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
4.7.2. Recursos Administrativos
En la Tabla N° 26 se presentan los recursos administrativos que
son aquellos gastos que se realizaron en equipos de programación y
materiales de oficina requeridos para el desarrollo de este Trabajo de
Grado.
Tabla N° 26: Recursos Administrativos
Recurso
Papelería
Descripción
Hojas, impresiones,
encuadernación, entre otras.
162
BsF.
8.750,00
Software de programación
LOGO! Soft
0
del PLC LOGO!
Step 7
Software de programación y
MicroWIN
simulador
0
Software de diseño gráfico
AutoCAD
para el diseño de la Pizarra
200,00
Didáctica
AutoCAD
Software de diseño para
Electrical
conexiones eléctricas
Total
380,00
9.300,00
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
4.7.3. Recursos Técnicos
Los recursos técnicos son aquellos que corresponden a los
gastos realizados en materiales y herramientas para la construcción
de la Pizarra Didáctica. En las Tablas N° 27 y N° 28 se muestra en
detalles los recursos utilizados y su costo.
Tabla N° 27: Recursos Técnicos
Componente
LOGO! Siemens
230RCE
Descripción
PLC
Precio Unitario
Costo
(BsF.)
(BsF.)
39.200,00
39.200,00
Cantidad
1
163
LOGO! DM8
Módulo de
230R
Expansión
Pulsadores para
Videojuegos
Bornes
NA
26.800,00
26.800,00
4
330,00
1.320,00
4
225,00
900,00
Portafusibles
Eléctricos para
Riel
1
Marca: Cabur
Dispensadores
MDF- Acrílico
4
3.075,00
12.300,00
Contenedor
Acrílico
1
350,00 +590
350,00
2
750,00
1.500,00
1
300,00
Panel de
Placa en Acrílico
Selección de
Color
Conexión
Baquelitas
Sensor
600,00
Conexión Motor
1
300,00
Estaño
-
1
220,00
220,00
Tabla de Madera
1.30m x 0.80m
1
1.500
1.500
Base de la
Trípode
Pizarra Didáctica
Ajustable
1
0,00
0,00
30
38,20
Remaches
10
125,00
Terminales
25
45,00
15
20,00
Tornillos tira
fondo
Ferretería
3.821,00
Terminales tipo
“U”
164
Ferretería
Imanes
6
70,00
Pintura Blanca
1
575,00
Pega Loca
8
120,00
Perritos
2
90,00
Rodamiento
1
380,00
Spray Plateado
1
1.500,00
Fusibles
4
105,00
17 x 11 x 7 cm
1
525,00
Cajas Metálicas
4.225,00
1.645,00
13 x 7 x 5 cm
2
1.120,00
Total
103.124,90
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
Tabla N° 28: Recursos Técnicos II
Componente
Descripción
Precio Unitario
Costo
($)
($)
42,79
42,79
Total
42,79
Cantidad
Bloques de
Caja de LEGO´s
tamaños
1
variados
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
165
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. Conclusiones
En Venezuela la adquisición de recursos didácticos diseñados
especialmente para niños con Síndrome de Down es difícil ya que no los
crean dirigidos a sus deficiencias ni a sus necesidades y los profesores,
psicopedagogos y padres deben adaptarlos a lo que los niños necesitan.
En la actualidad se vive constantemente el desarrollo tecnológico que
ha logrado obtener grandes avances en todas las áreas del conocimiento, el
cual permite la comprensión de diferentes situaciones que ocurren a nuestro
alrededor y lo que lleva a la creación de soluciones que ayuden en la mejora
de la calidad y estilo de vida de las personas. Es por eso que se planteó
realizar el presente trabajo de grado, el cual tuvo como objetivo general
“Diseñar e Implementar una Pizarra Didáctica Clasificadora de LEGO´s por
Colores, mediante el uso de Controladores Lógicos Programables (PLC),
para niños con Síndrome de Down en el Centro de Desarrollo de
Inteligencias Múltiples (CDIM)”.
166
A partir del objetivo general del este presente trabajo de grado se
plantearon una serie de objetivos específicos que se fueron cumpliendo a lo
largo del desarrollo de la Pizarra Didáctica. No obstante cada objetivo
planteado genero conclusiones en cada fase del proyecto realizado.
Con el desarrollo del primer objetivo se pudo estudiar más a fondo las
necesidades que presentan los niños con Síndrome de Down durante su
aprendizaje y las dificultades cognitivas que conllevan su discapacidad. Con
esto se llego a conocer las mejores herramientas educativas que deben
aplicarse para la mejora de sus métodos de aprendizaje.
Durante el desarrollo del segundo y tercer objetivo se realizaron una
serie de investigaciones teóricas y de campo para conocer las diferentes
características de los Controladores Lógicos Programables existentes en el
mercado y se procedió a realizar la selección de los dispositivos a utilizar
determinando cuales se adaptaban mejor a las necesidades los niños y al
desarrollo de la Pizarra Didáctica.
Los objetivos cuatro, cinco y seis corresponden al diseño, construcción
y pruebas del funcionamiento de la Pizarra Didáctica fundamentados en los
conocimientos obtenidos durante el desarrollo de los objetivos cumplidos
previamente.
El diseño del prototipo de realizó a través del Software AutoCAD y su
construcción se elaboró siguiendo los estándares ya establecidos en el
programa. El hardware se encuentra hecho de forma que los niños sólo
puedan interactuar con el frente de la Pizarra Didáctica y sólo el técnico o el
167
personal encargado de la institución puedan tener acceso a los dispositivos
ubicados en la parte posterior.
Se efectuaron pruebas de simulación con la finalidad de corregir
cualquier error antes de programar el Controlador Lógico Programable y
ejecutarlo en el sistema, logrando finalmente la implementación de este
nuevo recurso didáctico en el Centro de Desarrollo de Inteligencias Múltiples
(CDIM).
La inversión realizada durante el desarrollo del presente trabajo de
grado aportará beneficios a corto, mediano y largo plazo ya que el sistema
elaborado generará un gran impacto en el medio educacional especial para
niños con discapacidades, en este caso para niños con Síndrome de Down.
Tecnológicamente la Pizarra Didáctica trajo consigo la implementación
de un recurso didáctico automatizado como resultado de la practicidad de
dicha tecnología y los beneficios que ésta conlleva, logrando resolver parte
de los problemas que enfrentaban los profesores, psicopedagogos y padres
de los niños con Síndrome de Down al no encontrar un material didáctico
dirigido para ellos específicamente.
Finalmente el desarrollo de la Pizarra Didáctica contribuyó a nuestra
formación profesional al reforzar y aplicar conocimientos adquiridos a lo largo
de la carrera y permitió conocer temas que no están contemplados en el
pensum de estudio de la universidad con el fin de realizar avances
tecnológicos para suplir las necesidades de los niños con Síndrome de
Down.
168
5.2. Recomendaciones
Basado en la experiencia y en los resultados obtenidos a lo largo del
desarrollo
de
la
Pizarra
Didáctica,
se
realizan
las
siguientes
recomendaciones para el perfeccionamiento de la misma:
1) Adquirir en el mercado un sensor de color industrial que:
 Pueda ser entrenado para reconocer más colores y así
mejorar el aprendizaje de los mismos dentro del aula.
 Y que tenga un rango de detección más amplio sin necesidad
de que las piezas estén tan cerca del sensor.
2) Perfeccionar el sistema de agarre de la Pizarra Didáctica, el
cual sea menos inestable y más seguro para el manejo de los
niños.
3) Obtener una tarjeta de memoria para el Controlador Lógico
Programable para evitar que el programa se borre pasado cierta
cantidad de tiempo.
Finalmente se recomienda apoyar e impulsar este tipo de proyectos en
la universidad ya que éstos ayudarían a la sociedad, en este caso a las
personas con discapacidad, a tener recursos didácticos especiales
desarrollados para ellos en base a sus deficiencias y sus carencias.
169
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187
ANEXOS
188
Anexo A: Modelo de Encuesta
ENCUESTA
Queremos conocer su opinión acerca de la creación de un material
didáctico automatizado que esté al alcance de los niños con Síndrome de
Down para el aprendizaje de los colores en el Centro de Desarrollo de
Inteligencias Múltiples (CDIM).
Instrucciones:
Por favor, marque con una “x” la(s) alternativa(s) de su preferencia
1) ¿Con qué frecuencia utilizan el material didáctico para la enseñanza
de un tema en específico para los niños con Síndrome de Down de la
institución?
Diariamente ___
Eventualmente ___
2) ¿Considera usted que las instituciones cuentan con los mejores
materiales didácticos requeridos para la enseñanza de un tema en
específico para los niños con Síndrome de Down?
Si ___
189
No ___
3) ¿Considera usted que actualmente existen materiales didácticos
dirigidos a los niños con Síndrome de Down?
Si ___
No ___
4) ¿Cómo califica usted el material didáctico que existe actualmente en el
mercado para los niños con Síndrome de Down?
Muy útil ___
5) ¿Considera
usted
Útil ___
que
deberían
Inútil ___
existir
materiales
didácticos
automatizados especiales para los niños con Síndrome de Down?
Si ___
No ___
6) ¿Considera usted que se debería crear un material didáctico
automatizado para la enseñanza de los colores para los niños con
Síndrome de Down?
Si ___
190
No ___
7) ¿Considera usted que la implementación de un sistema automatizada
para la enseñanza de los colores sería beneficioso para promover el
aprendizaje de los niños con Síndrome de Down?
Si ___
No ___
8) ¿Estaría usted de acuerdo en que los niños con Síndrome de Down
utilicen la Pizarra Didáctica para la enseñanza de los colores?
Si ___
No ___
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
191
Anexo B: Validación Técnica de los Instrumentos
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
192
Anexo C: Validación Metodológica de los Instrumentos
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
193
Anexo D: Validación Metodológica de los Instrumentos
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2014)
194
Anexo E: Diagrama de Circuito General de la Pizarra Didáctica
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
195
Anexo F: Diagrama de Conexión Eléctrica – Alimentación PLC
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
196
Anexo G: Diagrama de Conexión Eléctrica – Entradas PLC
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
197
Anexo H: Diagrama de Conexión Eléctrica – Salidas PLC
Fuente: Autor del Presente Trabajo de Grado (2015)
198
Anexo I: Manual de Uso de la Pizarra Didáctica
199
200
201
202
203