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COLMBIAA N A L E S D E

Año 125 No. 924 - Octubre - Diciembre de 2012 - Tarifa postal reducida No. 270 - ISSN 0120-0429

1 2 5 A Ñ O S E N C I R C U L A C I Ó N

COMO FUENTE

DE DESARROLLO

PARA EL PAIS

Sebastián Morales Gómez

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Aplicaciones de videojuegos y sistemas con entornos virtuales para entrenamiento y educación de personas son encontradas en muchos campos de acción. Se destacan algunos, por ejemplo, en la industria minera, para promover mejores prácticas de seguri-dad de los trabajadores [1]; en ingeniería de software, para mejorar los métodos de enseñanza de conceptos [2]; en aprendizaje de idiomas [3]; en aplicaciones médicas [4]; entrenamiento de procesos de manufacturas de ensamble [5]; entrenamiento para opera-dores de subestaciones eléctricas [6] [7], operación y entrenamiento de sistemas de potencia [8] [9]; mantenimiento, reparación y diagnóstico de transformadores y generado-res [10]; y entrenamiento de personal de mantenimiento de líneas vivas [11] [12].

Estas herramientas informáticas han sido denominadas mundialmente como “Juegos Serios” (Serious Games, en inglés), las cuales pueden definirse como juegos que comprometen al usuario a contribuir por el logro de unos objetivos predefinidos [13]. Los juegos naturalmente se han desarrollado con el fin de divertir a las personas que lo practican. Los Juegos Serios han sido desarrollados no sólo con el fin primario de divertir, sino de proporcionar a los usuarios que lo practican elementos de educación

profesional, los cuales facilitan niveles de práctica experimental que no pueden ser obtenidos de otra forma [11].

Actualmente existen organismos internacio-nales que se preocupan por promover la aplicación de estas tecnologías en pro del desarrollo y progreso humano de las nacio-nes. La Unión Europea, por su parte, ha creado la Red de Excelencia para Juegos Serios (Network of Excellence for Serious Games) llamada Alianza por los Juegos y la Enseñanza (GaLA - Games and Learning Alliance, por sus siglas en inglés). Su objeti-vo principal es darle forma a la comunidad científica y construir el Centro de Investiga-ciones Virtuales Europeo, donde se pueda reunir, integrar, armonizar y coordinar la investigación en Juegos Serios y difundir las ideas, mejores prácticas y herramientas como puntos de referencia a nivel internacio-nal [14].

Para Colombia, pensar en un escenario similar al que propone la Unión Europea es posible. Según Proexport Colombia, el sector de desarrollo de animación y videojuegos tiene “amplias posibilidades de aumentar su participación en los mercados internacionales. Por esta razón, el gobierno colombiano busca impulsar el sector y

LaNUEVA

DE INGENIEROSS E F O R M A R Á

conLa Locomotora Minero Energética debe jalonar, con sus recursos, la formación de

talento humano con ideas innovadoras. El país no puede limitarse solamente a ser un gran exportador de recursos naturales. En

un futuro cercano, la innovación se convertirá en el mayor elemento

diferenciador entre la economía de un país y otro. Los videojuegos se presentan

entonces como una herramienta moderna para educar ingenieros, de

forma práctica, intuitiva y divertida.

En los laboratorios de máquinas eléctricas es común encontrarse con prácticas que consisten en conectar un generador eléctrico a la red de distribución local y proporcionarle energía. Este videojuego simula esta experiencia.

Estudiante investigador Facultad de Ingeniería Eléctrica Universidad Pontificia BolivarianaMedellín

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convertirlo en un referente para América Latina, a través del programa de Transforma-ción Productiva y el Plan Vive Digital [15]”. Es decir, el país tiene fortalezas en una industria de desarrollo de aplicaciones digitales, el cual tiene recursos humanos y tecnológicos que pueden fomentar sin duda alguna la ejecución de proyectos educativos.

Es incluso además un sector productivo muy rentable, así lo ha manifestado en un documento el programa Plan Vive Digital, el cual asegura que “El crecimiento de los últimos años de la industria de Contenidos Digitales a nivel mundial en la mayoría de sus subsectores es de más de dos dígitos y se espera que para 2012 esta industria alcance un valor a nivel global de 2.200 billones de dólares, es decir, esta industria tiene un potencial mundial 28 veces mayor que la industria del Café (El mercado mundial de café representa un mercado de 80 mil millones de dólares) [16]”.

Los Juegos Serios han sido desarrollados no sólo con el fin primario de divertir, sino de proporcionar a los usuarios que lo practican elementos de educación profesional, los cuales facilitan niveles de práctica experimental que no pueden ser obtenidos de otra forma.

No obstante, es aún más rentable la industria de los hidrocarburos, minera y eléctrica. Es por esos mismos recursos por los cuales, Colombia es hoy la tercera economía de Latinoamérica y la segunda del subcontinente de Suramérica [17]. Sin embargo, este marco positivo para la Nación no puede ser “flor de un sólo día”. Se tiene que fortalecer mucho más la forma-ción de ingenieros en el país, los cuales deben, además de sostener la productivi-

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dad, resolver los problemas que día a día se van presentando con ideas nuevas, con alto valor en innovación, que permitan dar soluciones utilizando menos recursos y racionalizando los impactos negativos que pueda sufrir el medio ambiente.

JUEGO SERIO APLICADO AL SECTOR ELÉCTRICODentro de los planes de expansión de generación de energía eléctrica que tiene el país, se espera que entre los años 2012 y 2018, se desarrollen los proyectos de infraestructura necesarios para que el país cuente con una capacidad instalada adicio-nal de 3.419 MW [18]. Esta situación obliga a que exista el suficiente talento humano y profesional para hacer realidad estos proyectos y mantenerlos en funciona-miento de forma eficiente en el tiempo que tengan de vida. Por esta razón, se presenta a la comunidad científica, académica y empresarial, un Juego Serio que simula una práctica de laboratorio de máquinas común, la cual tiene altos riesgos de come-ter errores y daños en los equipos por su alta complejidad: consiste en realizar el proceso de sincronización de un generador sincróni-co trifásico a un sistema de potencia. En otras palabras, se trata de conectar a la red un generador eléctrico y configurarlo para que entregue energía al sistema de distribu-ción local.

El generador que plantea el juego simula el de una central hidroeléctrica, el cual tiene entre sus parámetros externos los siguientes datos editables: altura de la caída del agua a las turbinas, tensión del sistema de poten-cia en la subestación de generación y frecuencia industrial del sistema. Entre sus parámetros internos tenemos los datos que conciernen a la construcción de la máquina: número de espiras del rotor, número de espiras del estator, reluctancia de los materiales ferro magnéticos que componen el rotor y el estator y resistencia de las bobinas del estator. Por defecto, el progra-ma sólo tiene una bobina por cada fase y cada fase entrega la misma cantidad de energía (sistema balanceado).

Las necesidades energéticas del país exigen una mayor cantidad de personal calificado en tareas relacionadas con el sector. Por ello nace la necesidad de recurrir a nuevos mecanismos de educación y capacitación para lograr los objetivos.

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El usuario debe cumplir con tres tareas específicas para lograr efectivamente la sincronización o conexión del generador con el sistema de potencia:

1. El usuario debe detectar cual es el caudal necesario para que la máquina alcance la velocidad angular de sincronización, que a su vez nos dirá el valor de la frecuencia de la máquina, la cual debe ser igual a la frecuencia industrial del sistema de potencia.

2. El usuario debe inyectarle corriente al bobinado del rotor, hasta el punto de reconocer cual es el valor de tensión induci-da que entregará la máquina en cada una de sus fases.

3. El usuario debe reconocer que cada una de las fases de la máquina esté en sincronis-mo con todas las fases de todos los genera-dores del sistema de potencia. Para ello, el usuario debe jugar con el caudal que recibe la máquina, donde debe aumentar y/o disminuirlo hasta el punto donde las fases se sincronicen. Cuando se logré esto, el caudal que recibe la máquina debe volver a ser el mismo que alcanzó la velocidad angular de sincronización.

Estos tres pasos son fundamentales en el proceso de funcionamiento de cualquier generador eléctrico que busque aportar energía a una red.

En la academia, esta práctica debe desarro-llarse con mucho cuidado y atención, ya que en el transcurso de ella pueden llegar a sufrir daños los equipos de medida, los motores, los generadores e incluso las perso-nas que están implicadas. En la industria, este procedimiento es ejecutado normalmen-te por un sistema automático de control, pero se hace necesario que existan profesio-nales que sean capaces de crear estos sistemas, darles el mantenimiento debido e incluso que puedan aportar nuevas ideas que optimicen los procesos.

Así como existen tareas de alto riesgo en el sector eléctrico, así mismo las hay en todas

las industrias productivas del país. Se hace indispensable entonces que se desarrollen más programas informáticos con énfasis en Juegos Serios, los cuales nos permitirán enseñar a ejecutar labores que normalmente toman mucho tiempo en ser dictadas a los estudiantes y que exigen el acompaña-miento y tutoría de personal altamente calificado académica y empíricamente, lo cual permitirá capacitar en menos tiempo más talento humano apto para las labores que la sociedad de consumo pide. Por otro lado, los estudiantes disfrutarán muchísimo más las rutinas de estudio, aumentando el riesgo de que estos se vean interesados por investigar más sobre los tópicos que están cursando y así se vaya formando una masa profesional con mayor capacidad de discernimiento frente a los problemas diarios que enfrenta el progreso social y económico del país.

Alianza por los Juegos y la Enseñanza creada por la Unión Europea tiene como objetivo principal darle forma a la comunidad científica y construir el Centro de Investigaciones Virtuales Europeo, donde se pueda reunir, integrar, armonizar y coordinar la investigación en Juegos Serios y difundir las ideas, mejores prácticas y herramientas como puntos de referencia a nivel internacional.

BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA[1] E. van Wyk and R. de Villiers, “Virtual reality training applications for the mining industry,” in AFRIGRAPH ’09: Proceedings of the 6th International Conference on Computer Graphics, Virtual Reality,

[2] E. O. Navarro and A. V. D. Hoek, “Software process modeling for an educational software engineering simulation game,” in Software Process Improvement and Practice, 2005, pp. 311–326.

[3] W. L. Johnson, H. Vilhjalmsson, and S. Marsella, “Serious games for language learning: How much game, how much AI,” in 12th International Conference on Artificial Intelligence in Education. IOS Press, 2005, pp. 306–313.

[4] A. C. Vidani, L. Chittaro, and E. Carchietti, “Assessing nurses’ acceptance of a serious game for emergency medical services,” in Games and Virtual Worlds for Serious Applications. VS-GAMES ’10 Conference in, vol. 0. IEEE Computer Society, 2010, pp. 101–108.

[5] S. Gerbaud, N. Mollet, F. Ganier, B. Arnaldi, and J. Tisseau, “Gvt: a platform to create virtual environ-ments for procedural training,” in Virtual Reality Conference, 2008. VR ’08. IEEE, March 2008, pp. 225– 232.

[6] E. Tam, C. Maurel, P. Desbiens, R. Marceau, A. Malowany, and L. Granger, “A low-cost pc- oriented virtual environment for operator training [for power stations],” in Power Industry Computer Applications., 1997. 20th International Conference on, May 1997, pp. 358–364.

[7] E. Arroyo and J. Arcos, “Srv: a virtual reality application to electrical substations operation training,” in Multimedia Computing and Systems, 1999. IEEE International Conference on, vol. 1, Jul 1999, pp. 835–839 vol.1.

[8] A. V. Netto, J. D. Gouveia, and P. S. H. Cateriano, “Interface 3d para manipulação de dados em redes de distribuição de energia elétrica,” Journal of Computer Science, vol. 4, pp. 73–81, 2005.

[9] A. Angelov and Z. Styczynski, “Computer-aided 3d virtual training in power system education,” in Power Engineering Society General Meeting, 2007. IEEE, June 2007, pp. 1–4.

[10] B. Arendarski, W. Termath, and P. Mecking, “Maintenance of complex machines in electric power systems using virtual reality techniques,” in Electrical Insulation. ISEI. Conference Record of the 2008 IEEE International Symposium on, June 2008, pp. 483–487.

[11] Matheus Rosendo, Tiago Buriol, Klaus de Geus, Sérgio Scheer, and Carlos Felsky, “Towards the Development of a 3D Serious Game for Training in Power Network Maintenance,” Third International Conference on Games and Virtual Worlds for Serious Applications, 2011.

[12] C.-H. Park, G. Jang, and Y.-H. Chai, “Develop-ment of a virtual reality training system for live-line workers,” International Journal of Human- Computer

Sebastián Morales Gómez

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Sebastián Morales Gómez

Interaction, vol. 20, pp. 285–303, 2006.

[13] T. Susi, M. Johannesson, and P. Backlund, "Serious Games – An Overview," School of Humani-ties and Informatics, University of Skövde, Sweden, Technical Report HS-IKI-TR-07-001, 2007.

[14] Mission of GaLA – Games and Learning Alliance, Network of Excellence for Serious Games, funded by the European Union in the Seventh Framework Programme (FP7): http://www.galanoe.eu/index.php/mission

[15] TLC con EE.UU. y oportunidades en el sector de animación digital y videojuegos: http://tlc-eeuu.proexport.com.co/oportunidades-por--sector/servicios/animacion-digital-y-videojuegos

[16] Política de Promoción de la Industria de Contenidos Digitales, Plan Vive Digital Colombia, Ministerio de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, pp. 7. Disponible en: http://www.vivedigital.gov.co/foros/contenidos/PoliticaContenidosDigitales.pdf

[17] Colombia superó a Argentina como la tercera economía de la región: http://www.minhacienda.gov.co/portal/page/portal/HomeMinhacienda/saladeprensa/Colombia%20super%F3%20a%20Argentina%20como%20la%20tercera%20econom%EDa%20de%20la%20regi%F3n

[18] La Expansión de la Generación Eléctrica en Colombia: 2012 – 2018, Asociación Colombiana de Generadores de Energía Eléctrica (ACOLGEN), pp. 13. Disponible en: http://www.acolgen.org.co/jornadas3/expansion2012.pdf

Se hace indispensable entonces que se desarrollen más programas informáticos con énfasis en Juegos Serios, los cuales nos permitirán enseñar a ejecutar labores que normalmente toman mucho tiempo en ser dictadas a los estudiantes y que exigen el acompañamiento y tutoría de personal altamente calificado académica y empíricamente.

Los estudiantes de ingeniería deben enfrentarse a entender el funcionamiento de una gran cantidad de sistemas, los cuales pueden ser enseñados más fácilmente por medio de videojuegos.