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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7507| Título : | DESARROLLO DE GUIONES EXPERIMENTALES PARA EL LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA |
| Autor : | GUTIERREZ LARA, MARIA RAFAELA |
| Fecha de publicación : | 2020 |
| Resumen : | Con el presente proyecto se realizarán mejoras y se aplicarán modificaciones a los guiones experimentales y materiales utilizados en la asignatura de Ingeniería Química II (LIQ II), clave 1646, que cursan los estudiantes de la carrera de Ingeniería Química en la Facultad de Química. Dentro de la curricula del LIQ II se consideran los temas de flujo de fluidos y transferencia de calor siendo estos fundamentales en la formación de los estudiantes así como en la formación de atributos tales como: el resolver un problema de ingeniería, realizar experimentaciones acorde al semestre que se cursa y el trabajo en equipo. El Laboratorio de Ingeniería Química donde se imparte la asignatura de LIQ II cuenta con una infraestructura de 2820 m2 de la cual el 90% de esta es exclusivo para el desarrollo de actividades de docencia e investigación. En estos espacios los alumnos de la carrera de Ingeniería Química pueden interactuar con los diferentes procesos físicos y químicos en condiciones controladas así como los diferentes equipos de operaciones unitarias y procesos industriales a escala mesa de laboratorio o planta piloto aplicando los conocimientos adquiridos en las asignaturas teóricas. El proyecto consiste en mejorar 2 de los 7 guiones experimentales que se imparten en la asignatura del LIQ II con la finalidad de elaborar los dos temas propuestos y adaptarlos para generar como producto principal el manual de prácticas para el Laboratorio de Ingeniería Química II en forma electrónica. La mejora de los guiones experimentales a desarrollar servirá para que los estudiantes que cursan el LIQ II obtengan experimentalmente parámetros de ajuste que puedan utilizar para el escalamiento de procesos, para observar y describir el fenómeno físicos de transferencia de energía con diferentes condiciones de frontera, así como aumentar el número de experimentos que se realizan en una clase, haciendo más eficiente la toma de datos durante la experimentación. |
| URI : | https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7507 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | GUTIERREZ LARA, MARIA RAFAELA |
| metadata.dcterms.callforproject: | 2020 |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2020-2022 |
| metadata.dcterms.educationLevel: | nivel superior |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura |
| metadata.dc.description.objective: | Objetivo general: Diseñar y construir dos sistemas de experimentaciones para el Laboratorio de Ingeniería Química II, siendo los temas: descarga de tanque y mecanismos conductivos y convectivos proponiendo mejoras mediante la construcción de nuevos equipos, instrumentos de medición para la toma de datos experimentales para hacerlos más didácticos y lograr que el alumno pueda resolver problemas de escalamiento y desempeño de equipos a escala industrial. Con estas mejoras se pretende favorecer el aprendizaje de conceptos y el desarrollo de habilidades y de la capacidad para resolver problemas sobre los temas abordados en el LIQ II. Objetivos específicos: "⮚ Diseñar, construir y operar los dispositivos experimentales a escala para establecer las mejores condiciones de operación en la descarga de un tanque y evaluar el funcionamiento de los modelos desarrollados. ⮚ Integrar los dispositivos electrónicos y físicos adecuados para monitorear los parámetros en la descarga de tanque así como los parámetros en línea en la adquisición de datos ⮚ Diseñar, construir y operar una aleta de enfriamiento que permita obtener el perfil de temperaturas experimental de ésta a diferentes condiciones de frontera en estado estacionario. ⮚ Integrar los dispositivos de medición que permitan monitorear la temperatura en la aleta de enfriamiento ⮚ Integrar dispositivos de control de temperatura para establecer diferentes condiciones de frontera durante la experimentación con una aleta de enfriamiento. ⮚ Publicar manual de prácticas para el Laboratorio de Ingeniería Química II" |
| metadata.dc.description.strategies: | Como primera etapa se realizarán las modificaciones de los guiones experimentales, “DESCARGA DE TANQUES” y “CONDUCCIÓN EN UNA BARRA”, que son los guiones experimentales que sufrirán modificaciones sustantivas. Para el guion experimental de descarga de tanques, se planea la construcción de un sistema de 3 tanques elevados de 500 750 y 1100 L de volumen de trabajo y las modificaciones a la estructura que se encuentra ubicada en el laboratorio de Ingeniería química, a los cuales se le adaptarán los accesorios necesarios para realizar la descarga. Las adaptaciones a la estructura contemplan: la instalación de tres tanques elevados, cisterna de recuperación de agua, bomba de recarga y conexiones hidráulicas y eléctricas, una vez instalados los tanques se probarán diferentes válvulas para determinar los tiempos de descarga. Se adaptarán los instrumentos para el control de volumen, nivel y tiempo. Para el guion de “Conducción en una barra” se diseñará y construirá un sistema de calentamiento con resistencias eléctricas para una barra metálica sólida intercambiable. Este sistema podrá controlar la temperatura y la entrada de energía a la barra. También se adaptará un sistema de medición con “termopares” a la barra metálica en diferentes posiciones longitudinales de esta, para monitorear su temperatura. Se probarán barras de diferentes materiales para obtener el perfil de temperaturas al conectarlos a la fuente de temperatura o calor constantes. Se construirá también un sistema de control de temperatura para el extremo frío de la barra. Se realizarán experimentaciones prueba de obtención de perfiles de temperatura y la determinación de parámetros asociados a la convección de energía. Para los guiones experimentales que se desarrollaran se considerará en el documento final los siguientes puntos: ● Título acorde al tema en estudio ● Objetivo académico (lo que se quiere que el alumno comprenda) ● Problema (relacionado a lo que se quiere que el alumno realice) ● Desarrollo experimental (procedimiento a realizar por el estudiantes donde se plasme cómo debe realizarse el experimento) ● Cuestionario (serie de preguntas que guiarán al alumno a resolver el problema planteado) |
| metadata.dc.description.goals: | Primer año: 1. Establecer el diseño del sistema de descarga de tanques para elaborar los siguiente: Diagrama de Flujo de proceso Diagrama de Tubería e instrumentación Plano Isométrico Filosofía de operación del sistema 2. Realizar la adquisición de los materiales para la construcción del sistema de descarga de tanques integrando dispositivos para monitoreo en línea. 3. Realizar pruebas preliminares para establecer las condiciones de operación así como la adquisición de datos en el sistema de descarga de tanques. 4. Realizar la instrumentación del sistema para descarga de tanques. 5. Diseño de la interfaz de usuario para visualización y control de la operación del modelo de descarga de tanques. 6. Redactar el guion con título tentativo “Evaluación del modelo de descargas de tanques a diferentes escalas” 7. Establecer el diseño del sistema de conducción y convección en una aleta de enfriamiento para elaborar los siguientes documentos: Diagrama de Flujo de proceso Diagrama de Tubería e instrumentación Plano Isométrico Filosofía de operación del sistema 8. Asistencia a un congreso Internacional 9. Titulación de dos estudiantes de licenciatura, uno por cada entidad Segundo año: 1. Realizar la adquisición de los materiales para la construcción del sistema de conducción y convección en una aleta de enfriamiento integrando dispositivos para monitoreo en línea. 2. Realizar pruebas preliminares para establecer las condiciones de operación así como la adquisición de datos en el sistema de conducción y convección en una aleta de enfriamiento. 3. Realizar la instrumentación del sistema para la lectura de temperatura en una aleta de enfriamiento. 4. Diseño de la interfaz de usuario para visualización y control de la operación del modelo de conducción y convección en aleta de enfriamiento. 5. Redactar el guión con título tentativo “Mecanismos de Conducción y convección en una aleta de enfriamiento” 6. Asistencia a un congreso nacional 7. Realizar un curso taller para los profesores que imparten la asignatura de LIQ II. 8. Elaborar el manual de prácticas de LIQ II incluyendo los dos guiones experimentales modificados. 9. Enviar el manual de prácticas al Comité editorial de la Facultad de Química a revisión 10. Titulación de dos 2 estudiantes de licenciatura uno por entidad participante |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | Debido a la situación de la pandemia y que las actividades durante la realización del proyecto fueron a distancia se realizaron ajustes en los productos referidos a los guiones experimentales los cuales se fueron realizados de manera virtual utilizando un simulador para el sistema de transferencia de calor: conducción y convección. Para ambos sistemas el área de mecatrónica generó la interfaz de usuario para el entorno virtual para que en estos se pueda visualizar información del experimento en tiempo real. Como resultado de la instalación del sistema de descarga de tanques se logró la elaboración del guion experimental “Evaluación del modelo de descarga de tanques a diferentes escalas” parte B y con el simulador se logró la redacción del guion “Mecanismos de transferencia de energía: conducción y convección” los cuales serán utilizados como herramienta de enseñanza para el Laboratorio de Ingeniería Química II. El curso taller a los profesores no se pudo realizar debido a que un sistema se terminó de instalar a finales del año 2021 y el otro aún no ha sido instalado, se pudo realizar una prueba a distancia con profesores de la Facultad de Química e Ingeniería sobre el entorno virtual para el experimento de mecanismos: conducción y convección realizando: la descarga del programa, correcta ejecución en el equipo personal, operación básica con funciones programadas y uso libre a partir de la comprensión de las capacidades del simulador. Con relación a los recursos humanos se integraron: 9 servicios sociales, 2 estudiantes que cursaron la asignatura de estancia académica y 2 estudiantes que registraron tesis con un avance del 100% en el escrito. Por la parte de difusión se presentó un trabajo en forma de cartel en el 4to Encuentro Estudiantil de Ingeniería Química vía streaming el 15 enero de 2020 obteniendo el segundo lugar al mejor trabajo, logrando realizar un video tutorial con duración de 5 min, también se participó en el XII Congreso Internacional de Docencia e Investigación en Química de manera virtual en el 2021 con el trabajo titulado “Desarrollo de un experimento virtual para la enseñanza a distancia de tópicos de ingeniería química: operación de la descarga de un tanque” presentado en la modalidad de oral. Se elaboró un video tutorial con duración de 2.5 min para el guion de descarga de tanques. Se logró la publicación del trabajo de manera digital en la Revista Tendencias en Docencia e Investigación en Química en la sección: Educación Química en el número 7, páginas 87-93, Año 2021 y con ISBN 2448-6663. Las metas propuestas para la realización del proyecto fueron realizadas con un 80% en los avances, debido a la situación que se tuvo durante la ejecución del proyecto sobre la pandemia y que las actividades en su mayoría fueron realizadas a distancia se tuvieron que modificar y ajustar los objetivos originalmente establecidos. En documentos adjuntos comprueban los productos generados. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | PRIMER AÑO. M1 Para el desarrollo del sistema se elaboraron los diagramas de flujo de proceso, de tubería e instrumentación y el Isométrico.M2 La adquisición de los materiales para la construcción del sistema de descarga se realizaron en tiempo, dicho sistema fue construido a finales del año 2021.M3 Debido a que la construcción del sistema de descarga fue realizado a finales de 2021 las pruebas de operación se lograron realizar.M4 Se adquirieron los instrumentos del sistema, pero no fue posible implementarlos físicamente; por lo que se generaron modelos virtuales.M5 Se programó la interfaz de usuario para el entorno virtual del experimento de descarga en donde el usuario puede permitir el llenado o vaciado del tanque.M6 Se redactó un guion experimental de descarga de tanques “Evaluación del modelo de descarga a diferentes escalas”.M7 Se elaboraron los diagramas correspondientes al equipo utilizado en la implementación del nuevo guion “Mecanismos de transferencia de energía: conducción y convección”, así como la filosofía.M8 Se tuvo la participación en el “4to Encuentro Estudiantil de Ingeniería Química 2020”, obteniendo el segundo lugar al mejor trabajo. M9 Esta meta no fue cumplida solo se realizaron servicio social y estancia académica. SEGUNDO AÑO. M1 Se realizó la adquisición del material necesario para la práctica “Mecanismos de transferencia de calor: conducción y convección”.M2 No fue posible realizar pruebas preliminares debido a que el equipo no fue posible instalarlo, pero se realizó un simulador virtual inmersivo.M3 No se pudieron realizar pruebas experimentales; no obstante, se aprovecharon los componentes reales para generar instrumentos virtuales.M4 Se generó la interfaz de usuario correspondiente al experimento virtual de conducción en donde el usuario puede desplazar el sensor de temperatura sobre la barra metálica, y visualizar los datos de la prueba en tiempo real en una superficie frente al banco de pruebas.M5 Se realizó la redacción del guion experimental “Mecanismos de transferencia de calor: conducción y convección”, en la modalidad virtual o en línea.M6 Se participo en el XII Congreso Internacional de Docencia e Investigación en Química, la presentación fue en la modalidad de oral por videoconferencia.M7 El curso taller no se realizó debido a que las actividades presenciales no se podían realizar, sin embargo, para el experimento de conducción, se realizó una prueba a distancia con profesores.M8 Se cuenta con un documento preliminar del Manual de Prácticas de LIQII, sin embargo, no fue posible someterlo a revisión con los profesores de LIQII debido a la pandemia.M9 El manual de prácticas no fue posible ser enviado al comité editorial debido a que los guiones elaborados en el presente proyecto aún están en revisión, cabe mencionar que la redacción de este se encuentra en un 80 % de avance M10 Para el cumplimiento de esta meta se logró el registro de una tesis, el trabajo escrito está desarrollado al 100%. |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Química |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Ingenierías |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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