UT: Cálculo y Representación de un Bobinado Concéntrico Trifásico para el Estátor de un Motor de Inducción

1.- CONTEXTO

Esta UT está diseñada para un grupo de 12 estudiantes (10 chicos y 2 chicas) de un Instituto de Educación Secundaria en el sur de Fuerteventura, en el módulo CFGM de Instalaciones Eléctricas. El grupo está compuesto por 8 alumnos procedentes de la ESO, 3 de prueba de acceso y 1 repetidor. Se considera que uno de los alumnos tiene síndrome de Tourette, lo que requiere adaptaciones metodológicas como pausas estructuradas y un entorno de aprendizaje inclusivo. Además, dos alumnos participan en el Proyecto Erasmus KA102, por lo que se incluirán actividades que refuercen competiciones técnicas en un contexto internacional, como la elaboración de un informe técnico en inglés.

2.- OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

1. Comprender los fundamentos del motor de inducción con rotor en jaula de ardilla.
2. Diseñar y calcular un bobinado concéntrico trifásico para el estátor de un motor eléctrico.
3. Representar gráficamente el esquema eléctrico del bobinado utilizando herramientas manuales y digitales.
4. Aplicar normas de seguridad eléctrica en el diseño y montaje de bobinados.
5. Desarrollar habilidades de trabajo en equipo y comunicación técnica, adaptadas a un contexto internacional.

(Verbo en INFINITIO + ACTIVIDAD)

3.- CONTENIDOS

• Fundamentos de motores de inducción trifásicos.
• Tipos de bobinados: concéntrico vs. distribuido.
• Cálculo de parámetros: número de ranuras, polos, conexiones en estrella o triángulo.
• Representación gráfica de esquemas eléctricos.
• Normas de seguridad en instalaciones eléctricas (REBT)

(Sin VERBO, en forma de índice o esquema y en ORDEN de importancia)

4.- METODOLOGÍAS

La UT combina clases teóricas, actividades prácticas y trabajo en equipo, adaptándose a las necesidades del grupo. Para el alumnado con síndrome de Tourette, se implementarán pausas programadas, instrucciones claras y un entorno de baja presión. Las actividades prácticas se realizarán en grupos de 3-4 estudiantes para fomentar la colaboración. Los alumnos del Proyecto Erasmus elaborarán un informe técnico en inglés sobre el diseño del bobinado.

La UT emplea una combinación de metodologías activas para fomentar el aprendizaje significativo, basado en las teorías de David Ausubel, pionero en este enfoque, destacando la importancia de conectar nuevos conocimientos con los previos para construir aprendizajes relevantes.

• Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP): Los estudiantes trabajarán en un proyecto práctico para diseñar y simular un bobinado trifásico, integrando cálculos, diseño gráfico y montaje en taller. El proyecto culminará con un informe técnico, promoviendo la resolución de problemas reales y el trabajo colaborativo.
• Aprendizaje Cooperativo: Se formarán grupos heterogéneos de 3-4 estudiantes para realizar las actividades prácticas, fomentando la colaboración, la comunicación y la distribución equitativa de tareas.
• Metodología Flipped Classroom: Los estudiantes visualizarán vídeos introductorios sobre motores de inducción, antes de las sesiones teóricas, reservando el tiempo en clase para discusiones y resolución de dudas.
• Gamificación: Se incluirán desafíos cronometrados en el taller (p. ej., identificar errores en un esquema eléctrico) con un sistema de puntos para motivar la participación.

Adaptaciones para el alumno con síndrome de Tourette: Para garantizar un entorno inclusivo, se aplicarán estrategias específicas basadas en investigaciones sobre el síndrome de Tourette, que indican la necesidad de reducir el estrés y estructurar el aprendizaje. Para ello aplicar lo siguiente:

• Estructura clara y predecible: Cada sesión comenzará con un esquema visual de las actividades del día, usando listas o diagramas para proporcionar claridad.
• Pausas programadas: Se establecerán descansos cortos cada 20-30 minutos para reducir la fatiga y permitir al alumno gestionar tics en un entorno privado si lo desea.
• Instrucciones multisensoriales: Las instrucciones se presentarán de forma oral, escrita y visual (por ejemplo, diagramas  en pizarra digital) para facilitar la comprensión.
• Entorno de baja presión: Se evitarán actividades competitivas de alta presión. En su lugar, se priorizarán tareas colaborativas donde el alumnado pueda contribuir a su ritmo.
• Flexibilidad en la evaluación: El alumno podrá optar por presentar el informe técnico oralmente o en formato escrito, según su comodidad.

5.- ACTIVIDADES

1. Introducción teórica (2 horas): Explicación del funcionamiento del motor de inducción y los bobinados concéntricos trifásicos. Uso de presentaciones visuales y vídeos interactivos.
2. Cálculo del bobinado (3 horas):
1. Los alumnos de forma individual, calcularán el número de ranuras y polos para un motor trifásico de 4 polos con 24 ranuras)
2. En grupos de 2 los alumnos, determinarán la distribución de las bobinas por fase y grupo.
3. Los alumnos de forma individual, calcularán el paso de bobina y el número de espiras por ranura.
3. Diseño gráfico del esquema (3 horas): Los alumnos de forma individual, representarán el esquema eléctrico del bobinado en papel y con software (AutoCAD).
4. Simulación práctica (4 horas). Los alumnos en parejas, montarán un modelo simplificado del bobinado en el taller, siguiendo las normas de seguridad del REBT.
5. Informe técnico (2 horas). Los alumnos del Proyecto Erasmus elaborarán un informe en inglés con el diseño y cálculos realizados, utilizando terminología técnica estandarizada.

(Contenidos prácticos => VERBO SUSTANTIVADO en ORDEN de importancia)

(Actividades => VERBO en FUTURO, detallado y en ORDEN)

6.- RECURSOS

• Pizarra digital y proyector para presentaciones.
• Software de diseño eléctrico (AutoCAD o similar)
• Material de taller: cables, conectores y equipos de medición (multímetros)
• Guías del REBT y manuales técnicos de motores eléctricos.

7.- EVALUACIÓN

• Participación en clases teóricas y prácticas (20%).
• Cálculos correctos del bobinado (30%)
• Esquemas eléctricos correctamente representado (30%)
• Informe técnico en inglés (20% obligatorio para los alumnos Erasmus)

8.- ADAPTACIONES

• Para el alumno con síndrome de Tourette: instrucciones escritas claras, pausas programadas cada 30 minutos y opción de realizar el informe en español si es necesario.
• Para todos: uso de materiales visuales y prácticos para reforzar el aprendizaje.

9.- ANEXOS CÁLCULOS Y ESQUEMA ELÉCTRICO DE EJEMPLO

El esquema simplificado del bobinado concéntrico trifásico para un motor de 4 polos y 24 ranuras:

Para un motor trifásico de 4 polos y 24 ranuras:

• Ranuras por polo y por fase: 24/(4·3) = 2
• Paso de bobina: 1-6 (concéntrico)
• Conexión: Estrella o triángulo según especificaciones

Ejemplo de cálculo: