1. COMANDO GENERAL DEL EJERCITO ESCUELA
MILITAR DE INGENIERIA “MCAL.ANTONIO JOSE DE
SUCRE” BOLIVIA
DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN
SISTEMA DE COMUNICACIÓN INALAMBRICO
PARA FACILITAR LA COMUNICACIÓN DEL
PERSONAL DE LA GUARDIA DE LA EMI
CARRERA: INGENIERIA EN SISTEMAS
ELECTRONICOS
SEMESTRE: QUINTO
MATERIA: LINEAS DE TRANSMICION DE ANTENAS
NOMBRE: EST. MILTON GARCIA ALBA C-11526-6
EST. MIGUEL ROJAS VILLARROEL C10615-1
EST. ANTONIO RICALDEZ TAPIA C11817-6
EST. PAULINDA MONTAÑO ALVAREZ C11712-9
DOCENTE: ING. RONALD RODRIGO ROJAS ALMARAZ
GESTION: 2025
COCHABAMBA – BOLIVIA
2. 1.Introducción
Presentación
La conversión electromagnética de energía es una rama esencial de la ingeniería
eléctrica, que se encarga del estudio, diseño y aplicación de sistemas capaces de
transformar la energía eléctrica en formas útiles mediante el uso de dispositivos
electromagnéticos. En este contexto, el desarrollo de habilidades prácticas, junto
con un sólido conocimiento teórico, resulta clave para afrontar los retos
tecnológicos actuales en la automatización y el control de sistemas eléctricos.
En el marco de la asignatura de Conversión Electromagnética de Energía, se
desarrolló un proyecto que consiste en la elaboración de un tablero de control
semiautomático, equipado con componentes de protección, control y
accionamiento que operan con energía alterna monofásica. El diseño e
implementación de este prototipo busca simular condiciones reales de operación
en sistemas eléctricos industriales, con énfasis en la seguridad, funcionalidad y
organización del cableado y etiquetado.
Sustentación
Como complemento técnico al tablero de control, se diseñó y construyó un
transformador eléctrico, dimensionado bajo criterios establecidos en clase. Este
componente permitió aplicar los fundamentos de conversión electromagnética por
inducción, considerando aspectos como la relación de espiras, el tipo de núcleo, la
sección del conductor y el aislamiento. Su integración en el proyecto demuestra la
capacidad para aplicar el conocimiento adquirido en una solución funcional y
didáctica. La sustentación del proyecto estará basada en una presentación oral
clara, con apoyo de recursos visuales, acompañada por una explicación técnica de
cada parte del sistema. Se responderán preguntas del docente y se justificarán las
decisiones de diseño con base en normas eléctricas y principios
electromagnéticos. Asimismo, se destacará el trabajo colaborativo, el uso de
simulaciones y el enfoque en la seguridad eléctrica durante la implementación.
Conclusión
Este proyecto busca validar la formación técnica de los estudiantes mediante una
experiencia aplicada, que integra teoría, práctica e innovación. A través de la
construcción del tablero de control y del transformador, se demuestra la capacidad
de diseñar y ejecutar soluciones electromagnéticas eficientes. Además, permite
desarrollar habilidades fundamentales para el ejercicio profesional, como el
análisis crítico, la resolución de problemas, la comunicación técnica y el trabajo en
equipo. El informe documenta cada etapa del proyecto, desde la planificación
hasta la ejecución y evaluación, evidenciando el cumplimiento de los objetivos de
la asignatura. Con ello, se contribuye al desarrollo integral del estudiante,
fortaleciendo su preparación para enfrentar desafíos reales en el campo de la
ingeniería electrónica.
3. 2.ANTECEDENTES
Historia
La conversión electromagnética de energía ha sido un pilar fundamental en el
desarrollo de la ingeniería eléctrica desde finales del siglo XIX, con los trabajos de
pioneros como Michael Faraday y Nikola Tesla. Faraday, al descubrir la inducción
electromagnética en 1831, sentó las bases para la construcción de generadores,
transformadores y motores eléctricos, los cuales revolucionaron la forma en que
se produce, transporta y utiliza la energía. Posteriormente, Tesla y otros
ingenieros desarrollaron sistemas de corriente alterna (CA), permitiendo la
transmisión eficiente de electricidad a largas distancias y el diseño de dispositivos
capaces de trabajar bajo este tipo de corriente.
A lo largo del siglo XX, la expansión de la industria y la automatización impulsó el
perfeccionamiento de sistemas de control eléctricos, transformadores más
eficientes y componentes de protección cada vez más seguros y confiables. La
incorporación de tableros eléctricos en procesos industriales marcó un antes y un
después en la manera de controlar máquinas, motores y sistemas de iluminación.
Estos tableros permitieron centralizar el control, facilitar el mantenimiento y
mejorar la seguridad operativa. Así, el estudio y la aplicación de la conversión
electromagnética se convirtieron en un área clave en la formación de ingenieros
eléctricos y electrónicos, al ser esencial para el diseño y mantenimiento de
sistemas eléctricos funcionales.
Tecnologías
El desarrollo tecnológico actual ha permitido integrar en los sistemas de
conversión electromagnética dispositivos más compactos, eficientes e inteligentes.
Hoy en día, los tableros de control semiautomáticos emplean una amplia gama de
componentes eléctricos como contactores, relés térmicos, interruptores,
temporizadores, pulsadores e indicadores luminosos. Estos elementos permiten
automatizar procesos simples, proteger los circuitos ante sobrecargas y garantizar
una operación segura. El diseño adecuado de estos tableros incluye criterios
normativos, señalización clara y un esquema de conexión ordenado que facilite su
instalación y mantenimiento.
Asimismo, los transformadores modernos están diseñados para ofrecer mayor
eficiencia energética, menor pérdida por calor y mayor confiabilidad en distintas
condiciones de carga. La selección del tipo de núcleo (de láminas, toroidal, ferrita)
y el cálculo preciso de la relación de transformación permiten adaptar estos
dispositivos a necesidades específicas de tensión y corriente. Además, con el
apoyo de software de simulación eléctrica, se ha optimizado el diseño de sistemas
de conversión, permitiendo visualizar su comportamiento antes de su
implementación física. Estas herramientas tecnológicas, junto con una base
4. teórica sólida, son fundamentales en la formación de profesionales capaces de
enfrentar los desafíos de los sistemas eléctricos modernos.
3.PROBLEMA
Contexto
En los sistemas eléctricos industriales y residenciales, la eficiencia, seguridad y
automatización son factores clave para garantizar un funcionamiento óptimo y
confiable. Sin embargo, en muchos entornos de formación técnica y profesional,
se observa una carencia de proyectos integradores que simulen situaciones reales
de control y protección eléctrica, lo que limita la comprensión práctica de los
principios de conversión electromagnética y del uso adecuado de componentes
eléctricos. Esta brecha entre teoría y aplicación práctica puede repercutir
negativamente en la preparaciw1ón de los futuros ingenieros, especialmente en su
capacidad para diseñar soluciones viables, seguras y adaptadas a las normativas
técnicas vigentes.
Además, muchos de los sistemas de enseñanza tradicionales se enfocan en el
análisis individual de elementos como transformadores, contactores o relés, sin
integrarlos en un conjunto funcional que represente un circuito real de control o
distribución. Por otro lado, el desarrollo de transformadores en laboratorios
estudiantiles frecuentemente se limita a simulaciones, sin una construcción física
que permita verificar errores, mejoras o condiciones reales de funcionamiento.
Frente a esta situación, surge la necesidad de aplicar conocimientos teóricos en el
diseño y elaboración de un sistema completo que integre protección, control,
automatización y conversión de energía, contribuyendo de forma efectiva al
aprendizaje práctico.
Formulación
¿Cómo diseñar, construir y poner en funcionamiento un tablero de control
semiautomático, junto con un transformador dimensionado técnicamente, que
permita demostrar de forma práctica los principios de conversión electromagnética
de energía en corriente alterna monofásica, garantizando la seguridad,
funcionalidad, organización y aplicabilidad del sistema en contextos educativos o
técnicos?
Esta pregunta guía el desarrollo del proyecto, enfocándose en resolver la
problemática educativa-práctica mediante la creación de una solución funcional,
segura y didáctica. El objetivo es que el prototipo no solo cumpla criterios técnicos,
sino que también sirva como herramienta de formación y evaluación para
demostrar competencias adquiridas durante la asignatura.
5. Objetivo General
Desarrollar un sistema funcional compuesto por un tablero de control semiautomático
y un transformador eléctrico monofásico, que permita aplicar de forma práctica los
principios de conversión electromagnética de energía, integrando conceptos de
análisis, diseño y demostración para fortalecer las competencias técnicas y
profesionales adquiridas en la asignatura.
OBJETIVOS
Objetivos Específicos
Análisis
Analizar los principios de funcionamiento de los sistemas de control
eléctrico en corriente alterna, enfocados en la conversión electromagnética
de energía.
Evaluar las características técnicas y eléctricas necesarias para el
dimensionamiento de un transformador monofásico de baja potencia.
Estudiar las condiciones de operación segura, los riesgos eléctricos
comunes y las normativas aplicables al diseño de sistemas de control y
protección.
Diseño
Diseñar un tablero de control semiautomático que integre elementos como
interruptores, contactores, relés térmicos, luces piloto y dispositivos de
protección, aplicando criterios técnicos y de seguridad.
Calcular y construir un transformador didáctico con base en parámetros
establecidos (número de espiras, sección del conductor, tipo de núcleo y
aislamiento).
Elaborar el esquema eléctrico del sistema completo, definiendo conexiones,
etiquetas, rutas de cableado y señalización visual para facilitar su
implementación y mantenimiento.
Demostración
Implementar físicamente el tablero de control y el transformador,
asegurando su correcto funcionamiento bajo condiciones controladas de
tensión y carga.
Comprobar mediante pruebas prácticas los principios de conversión
electromagnética de energía y el comportamiento de los componentes del
sistema.
6. Presentar y defender el proyecto ante un jurado académico, explicando el
fundamento teórico, el proceso de construcción, los resultados obtenidos y
las mejoras posibles.
CAPITULO ll
MARCO TEORICO
La conversión electromagnética de energía es el proceso mediante el cual la
energía eléctrica se transforma en otras formas útiles como energía mecánica,
térmica o luminosa utilizando dispositivos electromagnéticos. Este proceso es
fundamental en el funcionamiento de transformadores, motores eléctricos,
generadores y sistemas de control, los cuales conforman la base de la
infraestructura energética moderna. A través del estudio y aplicación de este
principio, se busca comprender cómo se manipula la energía mediante campos
eléctricos y magnéticos en sistemas prácticos.
Uno de los dispositivos clave en la conversión electromagnética es el
transformador, cuya función principal es modificar los niveles de tensión en los
sistemas de corriente alterna (CA), manteniendo constante la frecuencia y
minimizando las pérdidas por transporte. El principio de funcionamiento del
transformador se basa en la inducción electromagnética, descubierta por Michael
Faraday, la cual establece que una variación en el flujo magnético a través de un
circuito cerrado genera una fuerza electromotriz (fem). El diseño de un
transformador implica determinar correctamente la relación de transformación
(N1/N2), la sección del conductor, el tipo de núcleo y el sistema de aislamiento,
considerando la carga que soportará y las condiciones de operación.
Por otro lado, los tableros de control semiautomáticos son sistemas compuestos
por dispositivos de mando, protección y señalización que permiten gestionar y
automatizar procesos eléctricos. Estos tableros incorporan elementos como
contactores, relés térmicos, interruptores, pulsadores, luces piloto y fusibles, que
juntos permiten encender, detener, proteger y monitorear cargas eléctricas. El
correcto diseño de un tablero eléctrico debe considerar aspectos como la
distribución de energía, seguridad operativa, identificación de circuitos y facilidad
de mantenimiento. Además, su implementación responde a normativas técnicas
nacionales e internacionales, que aseguran el uso adecuado de los materiales y la
protección del usuario.
En términos educativos, la construcción de prototipos que integren estos
dispositivos permite a los estudiantes aplicar conocimientos adquiridos sobre leyes
de la electricidad, teoría de circuitos, electromagnetismo y normativas de
seguridad. La experiencia práctica refuerza la comprensión del comportamiento de
los sistemas eléctricos reales, fomentando habilidades en diseño, resolución de
7. problemas, trabajo en equipo y pensamiento crítico. Este enfoque también
contribuye al desarrollo de competencias profesionales que los futuros ingenieros
aplicarán en entornos industriales, residenciales y de automatización.
Por último, la incorporación de herramientas digitales como software de simulación
(por ejemplo, Proteus, Multisim o AutoCAD Electrical) permite analizar
previamente el funcionamiento de los circuitos antes de su implementación física.
Esto reduce errores, optimiza el diseño y refuerza la comprensión teórica del
sistema. En este sentido, el marco teórico proporciona la base conceptual sobre la
cual se construye el presente proyecto, combinando fundamentos
electromagnéticos con aplicaciones prácticas para la formación integral del
estudiante.
CAPITULO 3
INGENIERIA DEL PROYECTO
La ingeniería del proyecto representa la etapa donde se materializan los
conocimientos teóricos en soluciones técnicas concretas. En este caso, se trata
del diseño, construcción e integración de un sistema compuesto por un tablero de
control semiautomático y un transformador monofásico, los cuales permiten
evidenciar la aplicación práctica de los principios de conversión electromagnética
de energía. Esta fase abarca desde la planificación de los elementos eléctricos
hasta la ejecución física y puesta en marcha del prototipo.
El tablero de control fue diseñado con base en esquemas normalizados de control
industrial en corriente alterna. Incluye dispositivos como interruptores
termomagnéticos, contactores, relés térmicos, luces piloto, pulsadores de marcha
y paro, y borneras de conexión. Cada componente fue seleccionado considerando
su capacidad de corriente, tensión de operación y función dentro del circuito.
Además, se implementó un sistema de etiquetado y señalización clara para
facilitar el mantenimiento y garantizar la seguridad del usuario.
En cuanto al transformador, su diseño respondió a cálculos técnicos específicos
en función de la tensión de entrada, la tensión de salida deseada, la potencia
esperada y la frecuencia de operación (50 o 60 Hz). Se dimensionaron
adecuadamente las espiras del primario y secundario, se seleccionó el calibre del
conductor y el tipo de núcleo magnético más adecuado para minimizar las
pérdidas por histéresis y corrientes parásitas. Su construcción permitió demostrar
en la práctica el fenómeno de inducción electromagnética y su utilidad en la
conversión de niveles de voltaje.
Durante la implementación, se aplicaron criterios de ingeniería eléctrica
relacionados con el aislamiento, la disposición física de los elementos, la gestión
térmica y la seguridad en la manipulación del prototipo. Se priorizó la facilidad de
conexión, la organización interna del cableado y el cumplimiento de normas
8. básicas de instalación eléctrica. Adicionalmente, se utilizaron herramientas de
simulación previas al montaje físico, lo que permitió validar el comportamiento
esperado del sistema y corregir posibles errores de diseño.
Esta sección demuestra que el proyecto no solo responde a un ejercicio
académico, sino que también integra criterios reales de ingeniería en cuanto a
diseño, selección de componentes, instalación segura y funcionalidad práctica. La
ejecución del proyecto permite consolidar habilidades técnicas que serán
esenciales en el ámbito profesional, alineadas con los estándares y desafíos
actuales del sector eléctrico.
CAPITULO 4
Conclusiones
La ejecución del proyecto permitió aplicar de forma efectiva los
conocimientos adquiridos en la asignatura de Conversión Electromagnética
de Energía, integrando teoría y práctica mediante el diseño y construcción
de un tablero de control semiautomático y un transformador monofásico
funcional.
La construcción del transformador evidenció la comprensión de los
principios de inducción electromagnética y permitió validar cálculos técnicos
relacionados con la relación de espiras, la selección del conductor y el tipo
de núcleo, así como su comportamiento bajo carga.
El tablero de control semiautomático demostró ser una herramienta
educativa eficaz, permitiendo simular condiciones reales de operación y
automatización básica, con elementos de protección, mando y señalización
correctamente seleccionados e implementados.
La experiencia de trabajo en equipo, junto con el uso de simulaciones y el
análisis previo al montaje físico, reforzó competencias transversales como
la planificación, la comunicación técnica, la resolución de problemas y la
toma de decisiones en entornos eléctricos reales.
Se cumplieron los objetivos del proyecto, demostrando la capacidad de
diseñar y poner en funcionamiento un sistema electromagnético práctico,
seguro, funcional y alineado con los estándares básicos de la ingeniería
eléctrica.
Recomendaciones
Para futuros desarrollos, se recomienda incorporar sistemas de
automatización más avanzados, como temporizadores programables,
sensores o controladores lógicos, para ampliar la funcionalidad del tablero y
acercarlo a aplicaciones industriales reales.
Es importante seguir mejorando la organización interna del cableado y la
estética del ensamblado, aplicando normas de canalización, rotulación y
mantenimiento que faciliten la lectura, el diagnóstico y la intervención del
sistema.
9. En el caso del transformador, sería beneficioso realizar pruebas térmicas y
de eficiencia bajo diferentes niveles de carga para obtener un análisis más
completo de su rendimiento, así como registrar las curvas de
comportamiento eléctrico.
Se sugiere documentar detalladamente todo el proceso de diseño,
construcción y pruebas mediante bitácoras técnicas, fotografías del montaje
y esquemas eléctricos actualizados, lo cual enriquece el informe y sirve
como material de consulta para otros estudiantes.
Finalmente, se recomienda continuar promoviendo proyectos integradores
en las materias técnicas, ya que fortalecen el aprendizaje significativo,
motivan a los estudiantes y preparan de manera más completa para los
desafíos profesionales del campo eléctrico y electrónico.
