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Título : SIMULADOR VIRTUAL DE PROCESOS CON REALIDAD AUMENTADA PARA LA INGENIERÍA QUÍMICA
Autor : BARRAGAN AROCHE, JOSE FERNANDO
Fecha de publicación : 2019
Resumen : Debido al creciente desarrollo de las Tecnologías de la Información y Comunicación, se ha incrementado su nivel de interactividad, inmersión y ubicuidad. Esto repercute en la manera en que los estudiantes participan del proceso de enseñanza aprendizaje. Por ello se exige al académico desarrollar estrategias didácticas que acompañen a estos cambios y por eso mismo es importante construir nuevas herramientas basadas en las tecnologías emergentes que promuevan la interacción de los estudiantes con el conocimiento aplicando la manera en que ellos acostumbran a conocer el mundo. El carácter multidimensional de esta relación con la información pone en evidencia la irrupción emergente de nuevos aspectos de la adquisición del conocimiento, que combinan, a su vez, componentes provenientes de campos heterogéneos como son la educación, la ingeniería, la computación,etc. Con base a lo anterior y para acercar más la comprensión de los fundamentos de las diferentes asignaturas que se imparten a los estudiantes de la carrera de Ingeniería Química, se pretende realizar y utilizar las tecnologías de realidad aumentada y la realidad virtual que permitan a los alumnos poner en práctica sus conocimientos en situaciones aproximadas a las condiciones reales de operación de un proceso con base en las TICs que comienzan a tomar presencia en el ámbito educativo y que se proyecta tendrán vigencia a largo plazo. En el ámbito del desarrollo de nuevas técnicas didácticas se propone la construcción de herramientas que acerquen a los alumnos a la práctica de los procesos más emblemáticos que se realizan en la industria. Para este fin se planea construir un Simulador de Procesos Experimentales, basado en realidad aumentada, que permita la capacitación del personal académico en la rama de la digitalización de procesos mediante la elaboración de actividades utilizando los procesos existentes en el Laboratorio de Ingeniería Química (LIQ) que tendrán como base el simulador que se propone construir.
URI : http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6095
metadata.dc.contributor.responsible: BARRAGAN AROCHE, JOSE FERNANDO
metadata.dc.coverage.temporal: 2019-2021
metadata.dcterms.educationLevel.SEP: Licenciatura
metadata.dc.description.objective: • Desarrollo de un tutorial para el uso de la herramienta didáctica (simulador virtual). o Introducción o Descripción de componentes o Desarrollo del caso real o Recomendaciones. • Curso-Taller donde se aplique el tutorial con un claustro de profesores para refinar el mismo. • Implementación de la herramienta desarrollada con un grupo piloto de estudiantes que cursen la asignatura de Laboratorio de Ingeniería Química IV. • Titulación de un estudiante de licenciatura. • Difusión mediante un trabajo técnico en un congreso nacional.
Desarrollar un simulador interactivo de fácil uso y entendimiento que permita a los alumnos adquirir habilidades a través de la experiencia práctica para posteriormente hacer uso de ellas mediante la aplicación de conocimientos teóricos. Este módulo deberá ser de fácil reproducción, perfeccionamiento y mantenimiento. Generar y desarrollar las herramientas necesarias de software para la operación del simulador dentro del Laboratorio de Ingeniería Química, en la plataforma Unity. Elaborar la documentación correspondiente al diseño del simulador y a las herramientas didácticas con base al objetivo general con relación a los temas a tratar.
metadata.dc.description.hypothesis: Se podrán elaborar los protocolos experimentales requeridos para fomentar la enseñanza y aplicación de los conocimientos sobre Dinámica y Control de Procesos con la característica de desarrollar las habilidades en relación al aprendizaje previo sobre el área con la finalidad de generar un cambio en el mismo; es decir lograr un aprendizaje no solo conceptual si no significativo y sobre todo aplicativo si se construyen simuladores virtuales inmersivos a la medida de las necesidades docentes de la Carrera de Ingeniería Química de la Facultad de Química. De igual manera, se puede mejorar la experiencia en el trabajo dentro del laboratorio pudiéndose extender a las aulas mediante la simulación virtual de procesos previamente analizados y estudiados de tal manera que logren permitir que el trabajo de los alumnos sea más eficiente.
metadata.dc.description.strategies: La realización del proyecto se dividirá en las siguientes etapas: 1. Elaboración de herramientas de apoyo: En esta etapa el grupo colegiado de profesores seleccionará el proceso óptimo que cumpla con lo siguiente: relación de componentes que tengan una interacción deseada especifica o potenciales no deseadas que indique si el proceso puede ser efectuado, requiere modificaciones referidas a una respuesta inmediata, por ejemplo ser aplicado a un sistema de flujo de fluidos utilizando diferentes diámetros y longitudes de tubería etc. 2. Diseño y desarrollo del simulador para el estudio de la respuesta del proceso seleccionado: Con base al objetivo planteado se realizará el diseño de modelos y programación del simulador el cual será la parte clave para el desarrollo de las actividades estableciendo las variables, así como sus interrelaciones, más importantes durante el proceso simulado. 3. Pruebas del simulador generado con un grupo piloto de profesores: El grupo de profesores realizarán las pruebas necesarias para dar cumplimiento al objetivo planteado. Una vez concluidas las pruebas se elaborará el documento escrito para su presentación y realización del protocolo. 4. Implementación del protocolo con un grupo piloto de estudiantes: Una vez terminado el protocolo propuesto se procederá a solicitar los requerimientos para su implementación en el semestre correspondiente para los alumnos de la carrera de Ingeniería Química. En esta etapa es indispensable la colaboración de un alumno desarrollando su trabajo de tesis.
Desarrollar un software que funcione como herramienta didáctica para los alumnos el cual consta de un simulador virtual basado en realidad aumentada de procesos para la carrera de la Ingeniería Química con la finalidad de guiar al alumno mediante la aplicación de conocimientos previamente adquiridos y estimular sus habilidades de atención y percepción en la memoria identificando ideas y conceptos relevantes, lo anterior será promovido a través del uso de tecnologías emergentes de creciente interés para los estudiantes y de aplicación de tipo industrial.
metadata.dc.description.goals: PRIMER AÑO. M1 El equipo seleccionado para aplicar la simulación virtual a desarrollar fue un sistema hidráulico donde se modelaron tuberías rectas, bomba de agua y placas de orificio. Se elaboraron diagramas de flujo de proceso, diagrama de tubería e instrumentación y la filosofía de operación. M2 El software desarrollado tiene la libertad de crear el sistema hidráulico como se desee. Para el modelado se utilizó el programa Maya debido a que es un programa distribuido por Autodesk y disponible con una licencia gratuita para estudiantes. M3 Una vez seleccionado el visor a utilizar se procedió a seleccionar el software para el desarrollo del entorno virtual el cual se conoce como motor gráfico. Se optó por utilizar Unreal Engine 4, esta plataforma contiene un poderoso y robusto sistema de partículas la cual permite crear excelentes efectos visuales, desde humo, fuego, agua entre otros. M4 Para esta integración se utilizó el Oculus go que es un visor de realidad virtual portátil que permite su uso en cualquier lugar sin la necesidad de una consola de videojuegos o una computadora. Para la integración del hardware con el software desarrollado se consideró: un micropocesador similar a un móvil de gama media-alta, capacidad de memoria, almacenamiento y resolución de pantalla. M5 Se realizaron pruebas del software desarrollado con estudiantes de las instituciones participantes en el proyecto utilizando el entorno virtual y el interfaz construido con los lentes virtuales. Para los ensayos se utilizaron protocolos de prueba tales como la preparación de recursos, recepción del usuario, desarrollo de la prueba y término de esta. Se observó que los usuarios son capaces de comprender las instrucciones que se encuentran dentro del entorno virtual. SEGUNDO AÑO. M1 Se elaboró un tutorial escrito y un video sobre los pasos a seguir para la ejecución del simulador en el que se muestra la disposición de los botones, componentes y elementos a seleccionar. La interfaz cuenta con una guía visual que permite operar los visores de realidad virtual. M2 El curso-taller no fue posible realizarlo debido a la emergencia sanitaria y la suspensión de las actividades presenciales. M3 Esta meta fue probada en un grupo de alumnos del Laboratorio de Ingeniería Química, después de corregir las fallas iniciales ya no fue posible llevar el simulador con un grupo piloto debido a que durante el año 2020 las actividades presenciales en la universidad fueron suspendidas. M4 Para el primer año del proyecto se titularon los alumnos David Cárdenas y Luis Pérez ambos de la carrera de Ingeniería Mecatrónica, fecha de examen 21 de enero de 2020, a través de la modalidad de titulación “Titulación por apoyo a la docencia. M5 Se participó en el V Congreso Multidiciplario de Ciencias Aplicadas en Latinoamérica el cual se llevó a cabo de forma remota de 6 al 9 de octubre de 2020.
metadata.dc.description.selfAssessment: Las metas y productos comprometidos se cumplieron en un 90 % ya que queda pendiente la realización del curso-taller debido a que se estableció como actividad presencial donde se debían usar los lentes virtuales para la operación del simulador desarrollado. Este producto se retomará cuando se restablezcan las actividades de manera presencial. Los productos comprometidos que fueron terminados son: El simulador virtual desarrollado para ser aplicado vía web y ejecutada en un navegador, se utilizaron modelos 3D y programación en Unreal Engine 4. Los elementos virtuales seleccionados fueron aplicados para elaborar el modelo educativo desarrollando una serie de elementos tridimensionales de las piezas y sistemas a utilizar en el proyecto, representando un espacio físico digital donde se realizarán todas las operaciones del simulador, así como los complementos visuales para representar un espacio educativo como modelos de exhibición de los componentes de un sistema hidráulico para el usuario. La puesta en marcha y operación del simulador se realizó con un tutorial mediante un documento escrito y un video introductorio en los cuales se muestra el uso correcto de los visores de realidad virtual, para la ejecución del simulador en el que se muestra la disposición de los botones, componentes y elementos a seleccionar en cada paso de la interfaz. Como resultado de los materiales se envió un trabajo técnico el cual fue presentado de manera remota en el V Congreso Multidiciplario de Ciencias Aplicadas en Latinoamérica, debido a situación actual por la emergencia sanitaria el ISBN del artículo en memorias del congreso está en espera de ser publicado, los trámites de registro están suspendidos, el documento puede consultarse en el siguiente link http://cbi.azc.uam.mx/?page_id=8450 en la página 391. Se realizaron reuniones académicas donde se establecieron actividades con base a las metas y productos establecidos en el proyecto, se revisaron los avances que los estudiantes tenían con relación a los objetivos establecidos. Los alumnos que se incorporaron al proyecto fueron 5 para realizar servicio social y 2 alumnos para desarrollar tesis. Titulación de dos estudiantes de la carrera de Ingeniería Mecatrónica: David de Jesús Cárdenas Rodríguez y Luis Fernando Pérez Herrera con la tesis mancomunada intitulada “Software para la construcción de sistemas hidráulicos en un entorno virtual” con fecha de examen del 21 enero de 2020. Las metas establecidas en el proyecto fueron cumplidas quedando pendiente la realización del curso-taller para profesores del LIQ.
metadata.dcterms.provenance: Facultad de Química
metadata.dc.subject.DGAPA: Ingenierías
Educación
PROCESOS INDUSTRIALES
REALIDAD AUMENTADA
SIMUCIÓN VIRTUAL
metadata.dc.type: Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones: 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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