| El proyecto |
| Un objetivo de la enseñanza de materias como "Análisis Estructural", "Edificación" o "Diseño Estructural" es proporcionar a los estudiantes las condiciones favorables para adquirir un conjunto de conceptos necesarios, que pueden ser muy complicados de transmitir en el pizarrón, para comprender el funcionamiento de una estructura (e.g., casa, edificio) y plantear o resolver problemas relacionados. De acuerdo con el documento "Innovaciones en la educación científica y tecnológica" (UNESCO, 1986), los objetivos que buscan logar un nivel aceptable de comprensión de conceptos y su aplicación no siempre se logra. Si bien la enseñanza clásica, en donde el Profesor es el protagonista, ha tenido sus frutos en años pasados, parece que la enseñanza activa puede contribuir a mejorar la compresión de ciertos conceptos, como los que se desea abordar en esta propuesta. Lo anterior pone en evidencia la necesidad de complementar la enseñanza tradicional con elementos que permita a los estudiantes interactuar con lo que desean aprender. Lo anterior se puede lograr mediante la inclusión de modelos físicos que permitan al estudiante construir su propio aprendizaje. |
Antecedentes| Con la finalidad de coadyuvar en la formación de recursos humanos con conocimientos en sistemas mecánicos y vibración, Pozos-Estrada y Gómez Martínez (2010) elaboraron material didáctico para un curso de Ingeniería de Viento a nivel licenciatura y posgrado. Aunado a lo anterior, un primer intento para desarrollar un programa para la enseñanza de conceptos de ingeniería de viento fue realizado por Pozos-Estrada et. al. (2010), este programa, denominado @SimVT, se desarrolló en el programa Microsoft Excel e ilustra los conceptos básicos de turbulencia atmosférica en términos de espectros de densidad de potencia espectral e índices de turbulencia y la evaluación de vibración en estructuras. En 2016, Ortegón Esparza y Pozos Estrada desarrollaron dos programas de cómputo ten para el análisis de los efectos del viento en estructuras y la simulación de velocidades turbulentas del viento. Los esfuerzos anteriores se han basado en el desarrollo de programas de cómputo que permiten difundir los conceptos fundamentales y aplicados de la Ingeniería de Viento a estudiantes, investigadores, profesionales o usuarios interesados en esta área; sin embargo, las tendencias actuales de aprendizaje promueven la interacción física con el objeto en estudio. Hasta el momento en la UNAM no se cuenta con información documentada de un proyecto similar al planteado, en donde se desarrolle un laboratorio itinerante para la demostración de conceptos básicos de vibración, en donde sean los mismos estudiantes los encargados de experimentar. Si bien otras instituciones como el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) o la Facultad de Ingeniería de la UNAM cuentan con una mesa vibradora para demostraciones, la desventaja que se identifica es que los estudiantes tienen que asistir al sitio y existen protocolos rígidos que inhiben a los estudiantes "poner manos a la obra". La intención de este proyecto es llevar el laboratorio a los estudiantes. |
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Objetivo general
| Diseñar, construir e implementar un laboratorio itinerante para la demostración de conceptos básicos de vibración a través de modelos físicos. |
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Metodología| Para el desarrollo del proyecto se propone dividirlo en tres grandes bloques, el primero es el diseño, construcción y puesta en marcha de una mesa vibradora portátil que permita inducir vibración en los modelos a escala a desarrollar. El segundo bloque plantea el desarrollo de modelos matemáticos en la computadora para diseñar y validar el comportamiento buscado en los modelos propuestos. Finalmente, el tercer bloque contempla la construcción de los modelos y su integración con el bloque uno. Con los desarrollos completos, se realizarán demostraciones itinerantes para estudiantes de las asignaturas de interés y público general con la finalidad de enseñar a través de la práctica. |
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Agradecimiento| Este proyecto es realizado gracias al Programa
de Apoyo a Proyectos para Innovar y Mejorar la Educación (PAPIME), con clave de
proyecto PE100923. |
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ReferenciasUNESCO (1986). "Innovaciones en la educación científica y tecnológica". Vol. I, 246 pp.
A. Pozos-Estrada, R. Sánchez García, R. Gómez Martínez y J. A. Escobar Sánchez. (2010). "Programa para la enseñanza de conceptos de ingeniería de viento". XVII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural, noviembre 4-6, León, Guanajuato, México.Pozos-Estrada A, y Gómez Martínez, R. (2010). Notas del curso de Ingeniería de Viento, 100 pp.Juan A. Ortegón Esparza and Adrián Pozos Estrada (2017). EDUCATIONAL SOFTWARE FOR WIND ENGINEERING APPLICATIONS ON STRUCTURES. 6th Structural Engineers World Congress, Cancún, Mexico. |
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Avances del proyectoDiseño y construcción de una mesa vibradora estudiantil
Para el desarrollo del proyecto se consideran tres grandes bloques, el primero es el diseño, construcción y puesta en marcha de una mesa vibradora portátil que permita inducir vibración en los modelos a escala a desarrollar. El segundo bloque plantea el desarrollo de modelos matemáticos en software para diseñar y validar el comportamiento buscado en los modelos propuestos. Finalmente, el tercer bloque contempla la construcción de los modelos y su integración con el bloque uno.
Con los desarrollos completos, se realizarán demostraciones itinerantes para estudiantes de las asignaturas de interés y público general con la finalidad de enseñar a través de la práctica. Para el desarrollo del bloque uno, que incluye el diseño, construcción y puesta en marcha de una mesa vibradora portátil, se realizarán las siguientes acciones mostradas en la figura 1.
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Figura 1. Acciones programadas para el desarrollo de la mesa vibradora.
La primera acción de la figura 1 incluye la recopilación, revisión y organización de literatura para el diseño y construcción de una mesa vibradora. La segunda acción involucra la propuesta de dimensionamiento y caracterización de elementos de la mesa vibradora. Para esta actividad se elaborarán planos para definir dimensiones y el proceso constructivo. Finalmente, la última acción incluye la construcción y prueba de la mesa vibradora. Se plantea que sea una mesa vibradora con dimensiones tales que tenga la capacidad de ser desplazada a cualquier sitio, sin perder la capacidad de representar las fuerzas actuantes y dimensiones de los modelos a estudiarse.
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Diseño y dimensionamiento de la mesa vibradora estudiantil
| Con base en la revisión de la literatura realizada, se procedió a establecer los requisitos mínimos de la mesa vibradora, los cuales incluyen el peso a soportar, el desplazamiento máximo (i.e., carrera), el tipo de motor (p. ej., paso a paso), el tipo de movimientos a reproducir (i.e., senoidal, aleatorio). Posteriormente se identificaron los componentes básicos para la construcción de la mesa vibradora. Un resumen de los requisitos mínimos y de los elementos básicos se presenta en la tabla 1. |
Tabla 1. Resumen de requisitos mínimos y de los elementos básicos para la construcción de la mesa vibradora estudiantil. |  |
Presentaciones del laboratorio itinerante
1. El pasado 9 de febrero de 2024 se realizó la presentación del Laboratotio Itinerante en Ciudad Universitaria, en las instalaciones del túnel de viento. Se recibió la visita de más de 50 estudiantes de diversas universidades del país. Durante su visista, los estudiantes interactuaron con diversos facilitadores de conocimiento que forman parte del laboratorio itinerante. En las siguiente imágenes se muestran diversas actividades que se desarrollaron.
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Artículos
1. EMPLEO DE TÉCNICAS DE MANUFACTURA ADITIVA PARA EL DESARROLLO DE MODELOS DIDÁCTICOS PARA LA DEMOSTRACIÓN DE CONCEPTOS DE VIBRACIÓN ESTRUCTURAL  Manufactura aditiva.pdf
2. ETAPA 1 DEL LABORATORIO ITINERANTE PARA LA DEMOSTRACIÓN DE CONCEPTOS DE VIBRACIÓN: DESARROLLO DE UNA MESA VIBRADORA ESTUDIANTIL Mesa vibradora.pdf
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Videoteca |
Mesa vibradora | 
Vibración de modelo | 
Prueba de carga de mesa vibradora
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