Revista Tendencias en Docencia Año 4
e Investigación en Química Número 4
2018
Importancia del uso de simuladores educativos para 
la formación de estudiantes de ingeniería
Hurtado Rangel Ricardo, Murillo Yáñez Luis E., Avalos Bravo Armando Tonatiuh
1 Departamento de Control y Automatización, Instituto Politécnico Nacional, Av. IPN s/n,  Ciudad de México, 
C.P. 07738, México
2 Departamento de Ingeniería Química Industrial, Instituto Politécnico Nacional, U.P.A.L.M. Edificio 7, Planta Baja, 
Ciudad de México, C.P. 07738, México
* Autor para correspondencia: avalosarma@hotmail.com
Recibido: RESUMEN 
20/abril/2018
El presente trabajo, demuestra la importancia del uso de simuladores 
educativos en la formación de estudiantes, mediante un análisis 
Aceptado: referencial del estado del arte, la fundamentación teórica  y un estudio 
26/julio/2018 de campo, basado en una encuesta aplicada  a los alumnos de la carrera 
de Ingeniería en Control y Automatización (ICA), para determinar 
las ventajas y desventajas propuestas por diferentes autores y por las 
experiencias de los estudiantes encuestados, así como los programas de 
Palabras clave: simulación más versátiles y utilizados en el área de estudio. De acuerdo 
Simulación, a los resultados, se tiene que hay una gran variedad de software en el 
Didáctico,  mercado de uso didáctico e industrial, lo que también facilita su uso, 
Estudiante además de que se pudo comprobar que son herramientas necesarias 
para el análisis y el diseño de sistemas de diferente índole, así como 
para la formación de recursos humanos en general, y que debería ser 
Keywords: una opción para resolver la falta de laboratorios en las escuelas, por 
Simulation, cuestiones pedagógicas, económicas y de infraestructura.  
Didactic 
Student ABSTRACT 
This paper, show the importance of the use of educational simulators in 
the formation of students, through a referential analysis of the theoretical 
foundation and a field study, based on a survey applied to the students 
of the Engineering in Control and Automation, obtaining the advantages 
and disadvantages proposed by different authors and by the students 
surveyed. Obtaining which are the most versatile simulation software and 
used in the study area, as well as the variety that exists in the didactic and 
industrial use market, confirming that the use of simulators, is a necessary 
tool for the analysis, the design of systems of different nature, proving that 
it improves the training of human resources in general, and that it should 
be an option to solve the lack of laboratories in schools, due to economic 
and infrastructure issues.
Universidad Autónoma Metropolitana, Ciudad de México
78
Revista Tendencias en Docencia Año 34
e Investigación en Química Número 43
2018
Introducción 2010). Por lo tanto, se comienza a cubrir la brecha 
entre los métodos  precomputadora  y  los algoritmos 
Los simuladores son programas didácticos que numéricos  programados, aplicados a la ingeniería 
simulan sistemas y/o aspectos del mundo en entornos química. Teniendo, por  ejemplo,  el libro de  (Lapidus, 
interactivos, permitiendo a los estudiantes modificar 1962).  En 1974 aparece el primer  simulador de 
condiciones y parámetros, para el entendimiento y procesos químicos,  (el FLOWTRAN) (Scenna, 1999). 
análisis del mismo (Escamilla, 2000). Estos programas Otros ejemplos de simuladores en el campo de procesos 
aprovechan toda la capacidad de las computadoras, para de propósito generales son: Aspen Plus y Speedup (de 
aprendizaje experimental y por descubrimiento, ya que Aspen Technology, USA), Pro II (de Simulations Sciences, 
les permite crear ambientes ricos en situaciones que el USA), Hysys (de Hyprotech, Canada), Chemcad (de 
usuario debe explorar, para generar sus propios modelos Chemstations, USA), etc. (Martínez, 2000). Y actualmente 
de pensamiento, sus interpretaciones con el mundo la simulación presta un invalorable servicio en casi 
virtual que son aplicados en el mundo real. Trabajar con todas las áreas posibles, algunas de ellas son: Procesos 
equipo de proceso físicamente, tiene muchas ventajas y de manufacturas, Plantas industriales, Sistemas 
beneficios, sobre todo si es de tipo industrial como sería públicos, Sistemas de transportes, Construcción, Diseño, 
en campo. Sin embargo, requieren de infraestructura Educación, capacitación entre otros.
(espacio, servicios auxiliares, etc.,...), mantenimiento, 
personal especializado para su uso, materia prima, Metodología
mayor consumo de energía, por lo que suele ser caro. 
Una alternativa es mediante plantas a escala o piloto, se Con este estudio se pretende mostrar la importancia que  
reducen los requerimientos y costos, pero no es suficiente. tiene  hoy en día, el uso de simuladores en casi cualquier 
Por otro lado, los simuladores educativos se vuelven una ámbito y/o área de conocimiento para la formación de 
solución factible para el aprendizaje, ya que no requiere recursos humanos, así como fomentar  el uso e inclusive 
materiales, accesorios y servicios. Además se pueden el desarrollo y el diseño de nuevos simuladores como una 
hacer pruebas que con los sistemas reales no se podría, ya herramienta fundamental en la educación y como parte 
sea por limitaciones físicas, seguridad u otra razón. de las alternativas de las Tecnologías de la Información 
y Comunicación (TIC). Considerando lo anterior, para 
El uso de simuladores educativos mejora la formación demostrar la importancia del empleo de los simuladores 
de estudiantes. Obviamente, no es exclusivo de ellos, y qué tanto impacta en la formación de los estudiantes, 
se podría decir que los puede utilizar cualquiera que este trabajo ha iniciado con un estado del arte genérico, 
requiera una capacitación y/o formación. Les permite donde se resaltan algunos antecedentes, que han dado la 
desarrollar destreza mental o física a través de su uso pauta y demuestran la importancia de su uso, así como 
y los pone en contacto con situaciones que pueden ser de sus fundamentos poniendo especial atención en 
utilizadas de manera práctica. Si son usados en trabajo las ventajas y desventajas más importantes de acuerdo 
colaborativo, estimulan el trabajo en equipo al provocar con algunos autores citados. Posteriormente, se hace un 
la discusión del tema. En (LANDER, 2016), se menciona análisis de algunos resultados ya mostrados por otros 
que: autores y/o trabajos que tienen que ver con el tema, para 
que finalmente, mediante una investigación de campo, 
Se podría considerar que la simulación nace en 1777 basado en una encuesta a un grupo de estudiantes que 
con el planteamiento del problema “la aguja de buffon”, están por concluir su carrera, se pueda contrastar lo 
un método matemático sencillo para ir aproximando el investigado para comprobar la hipótesis aquí planteada, 
valor del número π a partir de sucesivos intentos. En dejando además algunas recomendaciones.
1812 Laplace mejoró y corrigió la solución de Buffon y 
desde entonces se conoce como solución Buffon-Laplace. Fundamentación
En los años 40 la aparición de los primeros La simulación es conveniente cuando, no existe una 
computadores de propósito general como el ENIAC formulación matemática con solución analítica, existe un 
(Serna, 2010) y  el trabajo de Stanislaw Ulam, John Von modelo matemático, pero es difícil obtener una solución; 
Neumann y otros científicos para usar el método de no existe el sistema real, los experimentos son imposibles 
Montercarlo en computadoras y solucionar problemas debido a impedimentos económicos, de seguridad, de 
de difusión de neutrones en el diseño y desarrollo calidad o éticos, el sistema evoluciona muy lentamente 
de la bomba de hidrógeno, sentaron las bases para la o muy rápidamente. Es una de las herramientas más
rápida evolución del campo de la simulación (Serna, poderosas disponibles para los responsables en la toma
Universidad Autónoma Metropolitana, Ciudad de México
79
Revista Tendencias en Docencia Año 43
e Investigación en Química Número 34
2018
de decisiones, tales como ingenieros, diseñadores, los datos necesarios), g) la traducción del modelo 
analistas, administradores y directivos, para diseñar (traducir el modelo en el lenguaje computacional), 
y operar sistemas complejos (Giudicessi, Martínez- h) la verificación y validez del modelo (comprobar
Ceron, Saavedra, Cascone, & Camperi, 2016). Una de las el funcionamiento del modelo y su comparación
funciones principales de los simuladores en educación es con datos reales), h) el diseño final del experimento
el apoyo a docentes en la transferencia de conocimiento (diseñar las pruebas según la pregunta buscada),
(Gelves, Torres, & Montoya, 2010). j) la experimentación (correr el programa y
realizar los análisis de sensibilidad), k) el análisis
Entre las ventajas de los simuladores se tiene (Rosa, de los resultados (inferir las conclusiones), y l) la
2007): documentación (informar los resultados).
• Se pueden ensayar nuevos diseños y esquemas El desarrollo y uso de simuladores puede generar algunos 
sin comprometer recursos adicionales de inconvenientes, de acuerdo a (Rosa, 2007):
implementación.
• Es importante llevar un programa o control en
• Sirven para explorar nuevos procedimientos, su aplicación ya que entre la teoría sobre el tema
reglas de decisión, estructuras administrativas y y llevarlo a la práctica con efectividad, requiere
organizacionales, etc., sin interferir con la situación tiempo el cuál puede provocar no cumplirse o
actual retrasarse en el programa de estudio.
• El fin es emular la realidad. • Se requiere de la utilización de más de una
computadora ya que su uso es de recomendación
• Posibilidad de equivocaciones sin riesgos de individual.
provocar un accidente.
• Para obtener estimaciones más exactas y para
• Toma de decisiones en escenarios reales. minimizar la probabilidad de tomar una mala
decisión se tienen que hacer un gran número
• Representaciones de escenarios futuros. de ensayos en cada simulación y repetir toda
la simulación un gran número de veces. Para
• Se pueden detectar cuellos de botellas en flujos problemas más complejos, un gran número
de materiales o información y probar nuevos de repeticiones puede requerir cantidades
procedimientos que mejoren tal situación. significativas de tiempo de cómputo.
• Desarrollo de la lógica. • Como toda tecnología en su uso se requiere de
una capacitación del maestro, para que este pueda
• Entrenamiento de adaptación frente al cambio. servir de multiplicador hacia sus alumnos y sobre
todo en conocimiento de la existencia de los mismos 
• Intercambio de roles, lo que provoca cambio de Software.
actitudes.
• Puede haber simuladores que no estén actualizados, 
Las etapas de un proceso de simulación (Cataldi, y provocar que el alumno caiga en errores.
Dominighini, & Lage, Fundamentos para el uso de 
simulaciones en la enseñanza, 2013): En (Giudicessi, Martínez-Ceron, Saavedra, Cascone, & 
Camperi, 2016), se señala que el uso de simuladores en la 
Implican: a) la definición del problema (objetivos, educación es relevante porque disminuye la posibilidad 
preguntas a resolver), b) la planificación de cometer errores durante la práctica profesional. 
del proyecto (personal, equipos y software Por otro lado, en la carrera de Ingeniería en Control y 
disponibles), c) la definición del sistema (límites Automatización (ICA) se han desarrollado varias tesis de 
y restricciones del problema), d) la formulación nivel licenciatura con temas referentes a la simulación 
conceptual del modelo (diagramas de boques o y control de procesos industriales, como se muestra en 
flujos), e) el diseño experimental preliminar (nivel (Contreras, 2006), (Padilla, 2008) y (Sanchez, Medina, & 
de abstracción, tipos de datos que se necesitan), Cruz, 2015).
f) la definición de los datos de entrada (recolectar
Universidad Autónoma Metropolitana, Ciudad de México
80
Revista Tendencias en Docencia Año 34
e Investigación en Química Número 43
2018
Estudio de campo Tabla 1. Software para simulación que más se utilizan en 
unidades de aprendizaje de ICA.
Para hacer el estudio de campo, se han seleccionado 
dos grupos del último semestre de la carrera ICA, de Software Unidades de Aprendizaje en donde 
la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica para Simulación se utilizan
(ESIME), perteneciente al Instituto Politécnico Nacional Matlab Teorías del control, Control de Procesos, 
(IPN). El criterio que se utilizó, es que los estudiantes Modelado, electrónica, programación, 
están por terminar su formación profesional, eso hace cálculo, prácticas DAQ y tecnología de 
que tengan más elementos para compartir de acuerdo mecanismo. 
con la experiencia de haber cursado casi todos los Labview Electrónica, Teoría de los circuitos, 
semestres, donde indudablemente han utilizado este tipo Control de máquinas, Control de 
de recursen en sus diferentes clases. procesos, Instrumentación e Interfases y 
Microcontroladores.
Las preguntas que se plantearon a ambos grupos son: Automation Máquinas Eléctricas, Tecnología de 
¿Qué es un simulador?, ¿Menciona qué simuladores Studio los mecanismos, Control de máquinas, 
conoces?, A lo largo de la carrera en qué materias Comunicaciones Industriales y 
utilizaste un simulador para tu formación y ¿cuáles Manipuladores
son?, ¿Qué ventajas y desventajas observas al utilizar Proteus Teoría de los circuitos, Electrónica, 
simuladores de acuerdo con tu experiencia? y ¿Piensas Máquinas eléctricas y Control de Máquinas
qué al utilizar simuladores educativos mejoras tu Multisim Teoría de los circuitos, Electrónica, 
formación profesional? (Si/No ¿Por qué?). Esto con el Máquinas eléctricas, Control de Máquinas 
fin, primero de saber qué tan familiarizados están con y electricidad y Magnetismo.
el término y el concepto, tener un panorama general de 
los simuladores que conocen, cuáles han sido los que Las unidades de aprendizaje que utilizan más variedad 
han utilizado y finalmente cuál es su impresión acerca de de programas para simulación son Control de Máquinas y 
ellos. Electrónica. Con respecto a las ventajas que predominan 
entre los estudiantes para el uso de los simuladores se 
Con la información investigada y con los datos tiene que:
adquiridos de las encuestas, se tomó un muestreo (10 
estudiantes de cada grupo), se comparó y se hizo un • Se puede diseñar, probar y poner en práctica la
análisis de la información para reportar los resultados, teoría, para conocer el comportamiento del sistema 
recomendaciones  y concluir con el trabajo. antes de ser implementado, sin que se tenga el
equipo físicamente.
Resultados
• Se ahorra tiempo y dinero, ya que los simuladores
De acuerdo con la respuesta de los estudiantes, todos no requieren materia prima, mantenimiento de
tienen una noción clara de lo que es un simulador, se equipo, consumo de energía, cuando el equipo
mencionaron hasta 31 programas para simulación, de físico es costoso, etc.
los cuales los 5 más conocidos en ICA son Matlab, Tia 
Portal, Proteus, SolidWorks y Automation Studio. Es • Los simuladores marcan los errores y fallas en
importante aclarar que de los programas mencionados, el sistema, dan información de los materiales y
no todos son simuladores propiamente, algunos son equipos requeridos, antes de su implementación y
programas de desarrollo y otros son industriales con puesta en marcha.
hardware de aplicación. Sin embargo, casi todos incluyen 
herramientas para simulación. • Se puede ejecutar el programa las veces que sea
necesario, no hay equipo y persona que se ponga
La encuesta muestra cuales son los programas más en riesgo, por lo que es seguro y rápido.
versátiles ya que se utilizan en más unidades de 
aprendizaje como se muestra en la tabla 1.
Universidad Autónoma Metropolitana, Ciudad de México
81
Revista Tendencias en Docencia Año 43
e Investigación en Química Número 43
2018
Las desventajas que más se mencionaron son: Conclusiones
• No existe, un acercamiento con los componentes Con el estado del arte, planteado en el trabajo se mostró 
físicos, lo que hace que no se conozcan las la importancia del uso de simuladores, ya que han 
conexiones y errores físicos, derivado de ello, el uso permitido resolver problemas sencillos hasta complejos 
de simuladores debe ser complementario. como el desarrollo de la bomba de hidrogeno, sin contar 
las innumerables aplicaciones industriales, hasta lo que 
• Generalmente, se trabaja con condiciones ideales, lo hoy sucede en el ámbito educativo. Los simuladores 
que podría no asegurar el correcto funcionamiento son herramientas TIC que ayudan, en la solución de 
del sistema. problemas y en la toma de decisiones, como operar y 
diseñar sistemas complejos entre otros. Con respecto al 
• Se pierde la práctica en cuanto a la realización de interés de este trabajo es un apoyo a los docentes en la 
cálculos y habilidades físicas en la operación de los transferencia de conocimientos.
sistemas.
Se tienen muchas ventajas para considerar el uso de 
• Las configuraciones pueden llegar a ser complejas, simuladores en la formación de estudiantes, algunas 
se requiere capacitación, licencias y actualizaciones. relevantes son: para el ensayo de nuevos diseños y/o 
procedimientos; pueden emular la realidad; reducen 
Prácticamente todos los estudiantes encuestados dicen riesgos de todo tipo seguridad, salud, etc.; son útiles para 
que sí les ayudo a mejorar su formación el uso de entrenamiento de personal. Por otro lado, el desarrollo 
simuladores, como se ve en la gráfica de la Fig. 1, de los y uso de simuladores requiere de ciertas etapas que 
cuales el 25% no está del todo convencidos resaltando pueden llevar consigo ciertos inconvenientes: como la 
algunas de las desventajas mencionadas y que debería de necesidad de cierta infraestructura; formación de personal 
ser una herramienta complementaria a su formación. especializado para su uso; actualizaciones de hardware 
y software debido a la evolución de las tecnologías. Sin 
embargo, haciendo un análisis de los pros y contras, existen 
más beneficios ya que desde el punto de vista educativo 
disminuyen las posibilidades de cometer errores en 
la práctica profesional, mejoran la seguridad, costos y 
proporcionan mayores posibilidades de desarrollo con 
respecto a los sistemas reales.
Finalmente, se conoció la variedad de programas 
de  simulación que se utilizan en ICA,  las etapas y 
recomendaciones que se necesitan para desarrollar 
un simulador. Y de acuerdo con mi experiencia y lo 
Figura 1. Estudiantes de ICA que opinan que el uso de aquí reportado, se recomienda ampliamente su uso en 
simuladores mejoró su formación profesional. situaciones, donde el equipo sea limitado, obsoleto y 
costoso. Inclusive, cuando requiere personal calificado 
Las encuestas muestran información que se puede utilizar para su operación y mantenimiento o simplemente 
para analizar otras cuestiones. Por ejemplo, para invertir para utilizarlo como una herramienta pedagógica, los 
en laboratorios virtuales basados en simuladores, se simuladores son una buena alternativa.
puede pensar, en los programas que son más versátiles 
porque son más rentables ya que se utilizan en más Agradecimientos
unidades de aprendizaje, se puede homologar el uso de 
simuladores en las unidades de aprendizaje conociendo Se agradece cordialmente a la COFAA y a la ESIME del 
cuáles se utilizan más. En caso de tener la necesidad de Instituto Politécnico Nacional, por el apoyo brindado, 
diseñar un simulador, de acuerdo con los resultados, la para la realización, presentación y divulgación del 
plataforma de desarrollo que se recomienda es Matlab, trabajo. 
debido a que es más conocido y utilizado, lo cual facilitaría 
su uso.
Universidad Autónoma Metropolitana, Ciudad de México
82
Revista Tendencias en Docencia Año 34
e Investigación en Química Número 34
2018
Referencias Sanchez, J. A., Medina, D. D., & Cruz, A. N. (2015). Gestión 
y Control Vía OPC para un Proceso Simulado. Tesis de 
Cataldi, Z., Dominighini, F. J., & Lage, C. J. (2013). Licenciatura. Instituto Politecnico Nacional. México: IPN.
Fundamentos para el uso de simulaciones en la 
enseñanza. Revista de Informática Educativa y Medios Scenna, J. N. (1999). Modelado, Simulación y Optimización 
Audiovisuales, 8-16. de Procesos. Buenos Aires: Editorial de la Universidad 
Tecnológica.
Cataldi, Z., Donnamaría, C., & Lage, F. (2008). Simuladores 
y laboratorios químicos virtuales: Educación para la Serna, A. A. (2010). Línea del tiempo de las ciencias 
acción en ambientes protegidos. Buenos Aires: Facultad computacionales. Revista Digital Lámpsakos, 86-94.
Regional Buenos Aires Universidad Tecnológica Nacional.
Contreras, I. P. (2006). Emulador para pruebas de EHC´s 
de Turbinas Basado en un ambiente de Simulación en 
Tiempo Real. Tesis de Licenciatura. Instituto Politécnico 
Nacional. México: IPN.
Escamilla, J. G. (2000). Selección y uso de tecnología 
educativa. México: Trillas.
Gelves, G. C., Torres, R. G., & Montoya, M. R. (2010). Uso de 
simuladores como recurso digital para la transferencia 
de conocimiento. Apertura, 2(1).
Giudicessi, S. L., Martínez-Ceron, M. C., Saavedra, S. L., 
Cascone, O., & Camperi, S. A. (2016). Las Tecnologías y 
la Enseñanza en la Educación Superior. Un Simulador 
Aplicado a la Integración de Conceptos Enseñados 
en Cursos de Posgrado. Revista Iberoamericana de 
Evaluación Educativa, 9-28.
LANDER. (2016). Historia de la simulación. Recuperado el 
14 de Marzo de 2018, de http://www.landersimulation. 
com/formacion-con-s imulacion/el -mundo-en-
movimiento/historia-de-la-simulacion/
Lapidus, L. (1962). Digital Computation for Chemical 
Engineers (Primera ed.). US: McGraw-Hill Inc.
Martínez, S. V. (2000). Simulación de Procesos en 
Ingeniería Química. México: Plaza y Valdés Editores.
Padilla, G. A. (2008). Diseño y desarrollo de un simulador 
para una planta virtual, por medio de redes neuronales. 
Tesis de Licenciatura. Instituto Politécnico Nacional. 
México: IPN.
Rosa, A. (19 de Marzo de 2007). Simuladores en Educación 
Ventajas y Desventajas; Experiencia de Uso de un 
Simulador. Recuperado el 3 de Agosto de 2018, de http://
candelaalma.blogspot.mx/2007/03/simuladores-en-
educacion-ventajas-y.html
Universidad Autónoma Metropolitana, Ciudad de México
83