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Campo DC Valor Lengua/Idioma
dc.coverage.spatialMéxico-
dc.coverage.temporal2021-2023-
dc.date.accessioned2023-12-05T00:41:24Z-
dc.date.available2023-12-05T00:41:24Z-
dc.date.issued2021-
dc.identifier.urihttps://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7623-
dc.description.abstractSe presenta un proyecto de desarrollo de herramientas computacionales, realizadas mediante simulación numérica y gráfica, para el mejoramiento de las actividades de enseñanza aprendizaje en sistema mixto, sea frente a grupo o a distancia en linea, para la impartición del Laboratorio de Termodinámica en la División de Ciencias Básicas de la facultad de ingeniería. El proyecto contempla la realización de la modelación computacional de 12 prácticas de laboratorio para la comprensión de diferentes conceptos y fenómenos termodinámicos. Dicha simulación se realizara mediante herramientas matemáticas en ambientes virtuales como Matlab, o mediante programación estructurada con lenguajes Visual C o Python. Distintos conceptos, tales como temperatura, presión, calor, trabajo, entalpia de transformación, leyes de gases ideales, potencia mecánica y eléctrica, así como ciclo de refrigeración, son los que se simularán de acuerdo a cada una de las prácticas, para su mejor comprensión. Este proyecto pretende ser utilizado por los profesores y alumnos para su uso como medio adicional a la clase, o su utilización a distancia o en linea para la comprensión de los distintos fenómenos. El resulado será un software de simulación y su manual respectivo.-
dc.description.sponsorshipDirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA)-
dc.languagees-
dc.rightsTodos los derechos son propiedad de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)-
dc.titleDesarrollo de herramientas computacionales para el laboratorio de termodinámica-
dc.typeProyecto PAPIME-
dcterms.bibliographicCitationPALOMINO MERINO, DAVID; DAMIAN ZAMACONA, JUAN RICARDO. (2021). Desarrollo de herramientas computacionales para el laboratorio de termodinámica. (Proyecto PAPIME). Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). UNAM. México.-
dcterms.educationLevelnivel superior-
dcterms.provenanceInstituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT)-
dc.identifier.papimePE109621-
dc.subject.keywordsalitita-
dc.contributor.responsiblePALOMINO MERINO, DAVID-
dc.contributor.coresponsibleDAMIAN ZAMACONA,JUAN RICARDO-
dc.description.objectiveObjetivo general: Obtener un programa interactivo, mediante simulación numérica, gráfica y visual, para la realización de prácticas del laboratorio de termodinámica de la División de Ciencias Básicas en la Facultad de Ingeniería. Objetivos específicos: "1. Obtener un programa interactivo para cada una de las doce prácticas del laboratorio de termodinámica 2. Adaptar cada práctica al código numérico que mejor se adapte a ellas, sea Matlab, Visual C o Python 3. Generar conocimiento en la realización de modelación computacional para fines didácticos 4. Realización de software amigable con el usuario, sea profesor o alumno, que pueda utilizarse presencialmente o a distancia 5. Difundir el programa a nivel universitario con la presentación en foros y coloquios 6. Difundir el programa en distintos foros y festivales de divulgación de la ciencia."-
dc.description.strategiesLas prácticas a realizar están establecidas en el manual de prácticas establecido en al Laboratorio de Termodinámica. Se tiene conocimiento teórico de cada uno de los conceptos que se abordan en cada práctica así como de cada uno de los lenguajes de programación que se utilizaran para la modelación de cada una de ellas. Sin embargo, para la simulación se requiere expandir los conocimientos al modo de funcionamiento de cada instrumental de medición y de cada proceso termodinámico de cada una de dichas prácticas. Se analizará una a una cada práctica para determinar el procedimiento a seguir en cada una de ellas para ser adaptadas a alguno de los códigos de programación que serán utilizados. Para ello se investigará el funcionamiento de cada instrumental para poder simularlo en conjunto con el resto del sistema termodinámico que está establecido en cada práctica. Se plateará el sistema conjugado de la teoría del fenómeno termodinámico a explicar al alumno en conjunto con el funcionamiento del instrumental y del sistema termodinámico de la práctica en cuestión. De este modo, se seleccionara el código numérico que sea mejor adaptable a cada sistema de cada práctica, de acuerdo al sistema y de acuerdo a los resultados que deben ser desplegados, sea de modo numérico, sea de modo gráfico, sea de modo visual o sea de modo cualitativo. De acuerdo a ello se planteará la entrada de datos y el despliegue de resultados en pantalla de acuerdo a cada práctica. Se pretende que se realice el cálculo de más resultados que los marcados en el manual de prácticas para mejor comprensión del fenómeno o ley termodinámica.-
dc.description.goalsPrimer año. Análisis de cada una de las prácticas del manual de prácticas de termodinámica. Recopilación de bibliografía científica sobre la realización de software aplicado a la termodinámica. Planteamiento del sistema termodinámico, del modelo teórico del sistema y del instrumental, y la elección del despliegue de resultados. Planteamiento del problema completo a modelar. Elección de código numérico de programación para cada una de las 12 prácticas. Adquisición de dos equipos de computo para la realización de la programación respectiva. Realización de los programas que modelaran al menos las primeras 6 prácticas establecidas en el manual con todo y el despliegue gráfico. Experimentar probando cada uno de los programas en el laboratorio de termodinámica para poder comparar con la realización de la práctica y ser validado por el usuario profesor y alumno. Estas primeras 6 prácticas se pretenden realizar en matlab cuya licencia será descargada de la DGTIC. Segundo año: Desarrollar la programación de las otras 6 prácticas establecidas en el manual de prácticas del laboratorio. Para ello tambien se tomará en cuenta la teoría a demostrar en la práctica, el funcionamiento de cada aparato e instrumento de medición, y el modo de visualización de los resultados. Aquí se desarrollaran las prácticas cuyo grado de complejidad en programación sea mayor, sea en visual C o Python. Existen versiones libres de cada uno de los códigos de programación que serán instaladas en las computadoras adquiridas. Existen también bibliotecas gratuitas para la obtención de propiedades termodinámicas de cada una de las sustancias a utilizar, sean gases o vapor de agua o refrigerante . Al final, también se pretende obtener un despliegue gráfico visual e interactivo entre la entrada de datos y el despliegue de resultados. IGualmente se probará el software en el laboratorio de termodinámica. Se elaborara también el manual respectivo de cada una de las prácticas elaboradas.-
dc.description.goalsAchievedSe lograron las metas propuestas al inicio del proyecto, respecto al primero y segundo años Durante el primer año se llevó a cabo el análisis y recopilación de la información relevante de cada una de las prácticas, así como de la bibliografía necesaria, el planteamiento matemático y de programación de cada uno de los modelos teóricos a realizar en la modelación, tanto en cuestión de despliegue gráfico del aparato experimental, de los instrumentos a modelar, así como de la entrada de datos, de la interactividad del modelo, y de los resultados a obtener, es decir, el planteamiento completo a desarrollar en el modelo virtual. Éste se desarrolló en JavaScript en código abierto para que pueda ser implementado y mejorado por algún otro profesor usuario del simulador. Durante este año se lograron realizar únicamente 4 de las 12 prácticas a desarrollar porque fué un año dificil de pandemia en donde el equipo de cómputo a utilizar llegó con varios meses de retraso. Par la realización de la labor de programación e instalación del software a utilizar, se logró la adquisición de 2 equipos de cómputo para cada una de las entidades académicas participantes. El segundo año se logró la programación de las siguientes 8 prácticas faltantes comprometidas en el proyecto y establecidas en el manual de prácticas del laboratorio de termodinámica. Igual que en las primeras 4 prácticas programadas, se tomó en cuenta la teoría a demostrar de cada práctica con las respectivas interfaces gráficas, de modo que sea fácilmente manipulable por el profesor y alumno de modo interactivo, tanto para el manejo de la práctica, la entrada de datos y la obtención de los resultados. En un par de prácticas se integraron bases de datos para la obtención de propiedades termodinámicas del vapor de agua y de refrigerante. La presentación de cada una de las prácticas se realizó de modo como son presentadas en el manual de prácticas escrito con el cual se trabaja en el laboratorio, es decir, se incorporaron los objetivos de la práctica, una introducción teórica, el desarrollo virtual, la obtención de los resultados, y una sección donde los alumnos puedan incorporar sus conclusiones. Se está terminando de elaborar el manual respectivo de las prácticas para poder instalarse en el repositorio universitario correspondiente. Los recursos económicos del proyecto para la elaboración del manual aún se encuentran vigentes para que pueda ser publicado en versión digital.-
dc.description.area1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías-
dc.description.selfAssessmentSe realizó un simulador virtual del laboratorio de termodinámica de la División de Ciencias Básicas de la facultad de ingeniería que puede escalarse a otros laboratorios de termodinámica de otras facultades y a otros laboratorios del área de termofluidos. Esta simulador puede ser utilizado de guía para los profesores que imparten el laboratorio, de manera presencial o en linea, y como referencia presencial o como simulador a distancia para los alumnos que toman la clase del laboratorio. Dicho simulador cumplió con los objetivos y metas planteadas porque contempla una sección teórica incluida en el manual del laboratorio y la parte de desarrollo de las 12 prácticas mismas. El objetivo y metas de tener un simulador, en general, que pueda ser útil en la enseñanza para los profesores y como simulador de prácticas con instrumentos manipulables interactivamente y mediante distintas interfaces, se cumplió. Las prácticas desarrolladas pueden aún afinarse con mas detalles de acuerdo a las opiniones que vayan surgiendo de los profesores que imparten el laboratorio. A pesar de haber cumplido con los objetivos y metas, durante el transcurso del presente año se realizará una nueva versión con las aportaciones de los demás profesores y los alumnos. Falta completar el Manual de Usuario, el cual pretende ser publicado de modo digital en colaboración con alguna editorial, sea de la UNAM o externa, a modo de que puedan utilizarse los recursos económicos contemplados para su publicación. Dicho Manual será de utilidad para profesores y alumnos. No solo se cumplió con en número de publicaciones en memorias y participación en sus congresos sino que fueron mas de las que se habían comprometido, además de la contribución con un trabajo publicado en un libro editado por ICAT, UNAM, SOMECE y UNED España, y no por ello dejará de ser enviado un artículo para su publicación en una revista. Se cumplió además con la asesoría de un alumno de servicio social que también está próximo a graduarse con la tesis que está llevando a cabo con el mismo trabajo. Del mismo modo se contribuyó con la participación comprometida en un coloquio internacional que valió la contribución para publicarse en un libro..-
dcterms.educationLevel.SEPLicenciatura-
dcterms.callforproject2021-
dc.subject.DGAPAIngenierías-
dc.description.products"Artículo en revista científica .Modelación computacional de experimentos en termodinámica: EL artículo en revista aún se encuentra en fase de preparación para ser enviado próximamente a la revista Journal of Applied Research and Technology o ""Ingeniería, Investigación y Tecnología"" o Revista EDyT ""Educación y Tecnología"". Este será enviado en cuanto sea terminado el trabajo. Sin embargo, se contribuyó con un trabajo que aparece publicado en libro de la Sociedad Mexicana de Cómputo para la Educación, titulado ""Tecnologías emergentes en Educación"", editado por Josefina Bárcenas López y Enrique Ruiz-Velasco Sanchez de modo digital mediante la contribución del Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT), la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), la Sociedad Mexicana de Cómputo para la Educación (SOMECE) y la Universidad Nacional de Educación a Distancia, España (UNED). Este trabajo contribuye, como dice el título a las tecnologías emergentes para la educación, sea pre manera presencial o a distancia."-
dc.description.productsArtículo en memoria.Modelación Computacional de Prácticas de Termodinámica: Cuatro artículos en memorias de congresos aparecieron publicados por la participación en tres congresos, dos congresos nacionales, XXXV Congreso Nacional de Termodinámica 2022, llevado a cabo en el Tecnológico de Monterrey, Unidad Santa Fé, en Cuajimalpa, Ciudad de México, SOMI XXXVI Congreso de Instrumentación llevado a cabo de modo virtual, y un congreso internacional, XXXV Simposio Internacional de la Sociedad Mexicana de Cómputo para la Educación, SOMECE 2022, realizado en línea en colaboración con la Universidad Nacional de Educación a Distancia de España. En cada uno de ellos se participó presentando algunos de los avances de las prácticas desarrolladas. Los títulos de los trabajos presentados en congresos nacionales son "Uso de Mathematica como herramienta para modelar un ciclo de refrigeración del laboratorio de termodinámica", "Desarrollo experimental para la comprensión de calorimetría y primera ley en el laboratorio de termodinámica a nivel licenciatura" y "Ejemplos de simulación de prácticas experimentales de un Laboratorio de Termodinámica para la docencia". EL tpitulo del trabajo presentado para el congreso internacional es "Desarrollo computacional de un simulador virtual para el laboratorio de Termodinámica", siendo éste último artículo seleccionado para su publicación en un libro titulado "Tecnologías Emergentes en Educación", editado por la UNAM, el ICAT, la UNED España y SOMECE, cuyo ISBN es 978-607-59406-0-1. Los enlaces para consultar el libro de resúmenes del los trabajos en ambos congresos son: XXXV Congreso Nacional de Termodinámica: https://drive.google.com/file/d/1TwbQc8TgWvLmSjbHjcnbevWsgrSKkU8C/view y XXXV Simposio Internacional SOMECE https://books.google.com.mx/books?id=Y7aoEAAAQBAJ&lpg=PP1&pg=PP1#v=onepage&q&f=false-
dc.description.productsCongreso .Modelación Computacional de Prácticas de Termodinámica: "Se participó con cuatro trabajos en 3 congresos nacionales: 1) 8º Encuentro universitario de mejores prácticas de uso de TIC en la educación, #educatic2022, organizado por DGTIC, CUAIEED, DGIRE y DGAPA, UNAM. Fué llevado a cabo de modo virtual y se participó con el trabajo ""La transición en la clase del Laboratorio de Termodinámica a un sistema híbrido"" mediante un cartel publicado en la página del evento, el cual puede verse en https://encuentro.educatic.unam.mx/educatic2022/galeria-digital.html. Se anexa cartel y constancia como documento probatorio. 2) XXXV Congreso Nacional de Termodinámica, CNT 2022, organizado por la Sociedad Mexicana de Termodinámica A. C. y el Tecnológico de Monterrey Campus Santa Fé, Ciudad de México. Fue llevado a cabo de manera presencial en las instalaciones del Tecnológico de Monterrey Campus Santa Fé, y se participó con dos trabajos ""Uso de Mathematica como herramienta para modelar un ciclo de refrigeración del laboratorio de termodinámica"" y ""Desarrollo experimental para la comprensión de calorimetría y primera ley en el laboratorio de termodinámica a nivel licenciatura"". Ambos trabajos fueron presentados de manera presencial. El libro de resúmenes y el programa completo pueden descargarse en https://sites.google.com/site/congresonacionaltermodinamica/descargables. Los dos trabajos fueron publicados en memorias que se anexan como documentos probatorios. 3) SOMI XXXVI Congreso de Instrumentación 2022, organizado por Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología, UNAM, y Sociedad Mexicana de Instrumentación de manera virtual. Se participó con el trabajo ""Simulación de la conducción de calor en barras metálicas para la enseñanza de los laboratorios de Termodinámica y laboratorio de transferencia de calor"". El trabajo se presentó de modo virtual en video. Se presentan las memorias como anexo probatorio y constancia de participación."-
dc.description.productsColoquio. Software para el Laboratorio de Termodinámica: "Se participó en el XXXV Simposio de la Sociedad Mexicana para la Computación en Educación (SOMECE 2022) de manera virtual con el trabajo ""Desarrollo computacional de un simulador virtual para el laboratorio de Termodinámica""., organizado en una serie de conversatorios en donde se presentó el trabajo, contando con la participación de los integrantes del proyecto, incluido el alumno de licenciatura quien intervino presentando la parte computacional y de programación del proyecto. La participación en el evento fue mediante el trabajo en extenso, un video, y la presentación de la ponencia tipo conversatorio de modo síncrona en línea durante las fechas del evento. Se presentan los agradecimientos a DGAPA por el financiamiento al proyecto, y se tiene la constancia de participación correspondiente, así como cada uno de los productos con los que se participó. EL trabajo fué dignamente seleccionado para ser publicado en el libro ""Tecnologías emergentes en Educación"", editado por Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT), Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), la Sociedad Mexicana para la Educación en Computación (SOMECE) y la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED) España. El video enviado y la presentación del trabajo en linea se encuentran en las ligas anexadas mas abajo. También se incluye la liga del libro. El trabajo enviado se presenta como documento probatorio. 1) https://www.youtube.com/watch?v=Z3GzU9FIOvs 2) https://www.somece.org.mx/2022/10/conversatorio6.html 3) https://books.google.com.mx/books?id=Y7aoEAAAQBAJ&lpg=PP1&pg=PP1#v=onepage&q&f=false"-
dc.description.productsCongreso.Modelación computacional de experimentos en termodinámica: "Se participó con un trabajo en 1 congresos internacional: 1)1er Congreso Internacional de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica Aplicada, CIIMMA 2022, organizado por la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Michoacana de San Nicolas de Hidalgo y el Colegio de Ingenieros Mecánicos Nicolaítas de Michoacán, en Morelia Michoacán. Fue llevado a cabo de manera presencial en las instalaciones de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la UMSNH y se participo con el trabajo ""Herramientas de Matlab para laboratorios de termodinámica y transferencia de calor"". El trabajo se presentó presencialmente en las instalaciones de la UMSNH. La constancia se anexa como documentos probatorios."-
dc.description.productsSoftware.Simulador de Experimentos en el Laboratorio de Termodinámica: Se llevó a cabo el software de las 12 prácticas de termodinámica. para su utilización presencial en el laboratorio o de modo remoto o "en linea". EL simulador consta de una pantalla inicial en donde aparece el listado de cada una de las prácticas. Se accede al simulador mediante un correo electrónico institucional previamente dado de alta. La primera pantalla es el despliegue gráfico del listado de todas las prácticas, donde se puede seleccionar la práctica sobre la cual se va a trabajar. Al entrar a cada una de las prácticas se muestra cada una de las secciones en que consta la realización de la práctica, mostrando los objetivos, la introducción teórica, el desarrollo de la práctica, los resultados y conclusiones. La sección de "Desarrollo" de la práctica muestra el aparato experimental sobre el cual se interactúa para llevar a cabo la práctica, mostrando cada uno de los instrumentos a utilizar. El modelo se manipula mediante la computadora para que comience el experimento y se lleven a cabo las mediciones experimentales. Para comenzar el experimento basta dar la entrada de datos que se pieden comenzar mediante una interfaz de usuario de inicio. Posteriormente se toman las mediciones y se puede pasar a la sección de resultados para ver las gráicas correspondientes o datos de salida. El alumno puede ahí mismo escribir las conclusiones del exprimento.-
dc.description.productsTutorial (manual, guía, etc.).Manual de usuario: "El Manual del software está por terminarse. La justificación del avance del 90% es porque, por un lado, se está llevando a cabo la integración del manual con cada una de las pantallas del despliegue gráfico y, por otro lado, porque se va a realizar la impresión digital para lo cual se tienen asignados recursos aún por utilizar durante este año. El software se llegó a terminar aún con detalles por afinar debido al dificil periodo 2021 que aún persistía la pandemia, el tardío arrivo de los recursos y el atraso en la entrega del equipo de cómputo adquirido. El Manual es justamente un Manual de Usuario para el uso del software computacional del simulador. Este manual está integrado por la descripción de la utilización del software o aplicación a travez de cada una de las secciones en que se compone. Se dá una primera explicación de la pantalla inicial del software y el ingreso al contenido así como una extensa explicación para ingresar al contenido mediante un correo electrónico institucional del profesor o del alumno, y las subsecuentes explicaciones y justificaciones para entrar a las pantallas e que muestra la lista de cada una de las prácticas. Posteriormente se muestra la explicacion del modo de funcionamiento para acceder a cada pantalla indicativa de cada una de las partes en que consta la práctica, es decir, título de la práctica, objetivos, introducción, desarrollo, resultados y conclusiones. Del mismo modo el manual explica cómo acceder a cada una de estas secciones, siendo la sección de desarrollo en donde se encuentran las instrucciones y explicaciones de cada una de las prácticas. Cada una de estas instrucciones de pantalla son para poder desplegar las pantallas gráficas del uso del modelo experimental, así como la explicación de la entrada y salida de datos. Se trató de realizar el manual de modo que el software pueda ser facilmente utilizado."-
dc.description.productsTesis .Modelación Computacional de Prácticas de Termodinámica: La tesis está siendo llevada a cabo por el alumno que realizó su servicio social y que fué becado mediante beca de licenciatura del proyecto. El software ha sido culminado pero el alumno acaba de realizar el registro de su tesis y, como ha sido terminado el software, únicamente le faltaría escribir la tesis, usando el Manual de Usuario, así como el software mismo, como referencia.-
dc.description.objectivesAchievedSe cumplió el objetivo principal de realizar el programa para la simulación interactiva "en linea", con interfaces gráficas que modelan cada una de las 12 prácticas del Laboratorio de Termodinámica de la División de Ciencias Básicas en la Facultad de Ingeniería, también con interfaces de entrada de datos y de manipulación de los instrumentos y aparatos de medición, así como de los resultados obtenidos en cada una de las prácticas. De mismo modo se lograron los objetivos específicos de adaptar el programa al código que mejor se adaptara a cada una de las prácticas. En este caso fue mas viable, para poder ser utilizado de manera remota o en lineal, utilizar JavaScript porque mejor se adapta para ser utilizado en línea y también mediante la utilización de interfaces gráficas y la construcción de los resultados finales. Igualmente se adquirió experiencia para generar conocimiento en cuanto a la realización de prácticas, lo cual nos lleva a pensar en llevar a cabo otros modelos de simulación de algunos laboratorios más de los que se imparten en la facultad de ingeniería. Se logró también que el software sea lo mas amigable posible con el usuario para poder utilizarse en clase presencial o en linea para que los alumnos lleven a cabo las prácticas virtualmente. Se logró finalmente presentar y difundir algunos resultados de esta modelación en algunos foros como congresos. Actualmente se encuentra en fase de prueba, utilizándose en una clase de laboratorio de la facultad para poder ser validado por el usuario.-
dc.description.outcomesLos beneficios del proyecto son evidentes porque en el Laboratorio de Termodinámica, de la División de Ciencias Básicas de la Facultad de Ingeniería, solo se cuenta con el instrumental y aparatos experimentales físicos. Durante la pandemia se recurrió a simuladores existentes en la amplia red de internet y se adaptó el manual a dichos simuladores. Este simulador que a la vez incluye la parte teórica y desarrollo del manual de prácticas, es un simulador que incluye las 12 prácticas de laboratorio y a su vez es interactivo y fácilmente utilizable para los alumnos. Puede ser utilizado remotamente porque está instalado en una plataforma a la cual se puede accesar fácilmente y a la vez puede ser manipulado mediante un teléfono celular, una tablet o una computadora personal. El simulador es capaz de ser manipulado como si fuera el dispositivo físico para tomar mediciones que pueden ser introducidas en el mismo simulador y a su vez ser graficadas las variables correspondientes para obtener los resultados y redactar sus conclusiones dentro del mismo sistema. Del mismo modo puede ser instalado en las computadoras de los laboratorios donde se imparte la materia de termodinámica para poder ser, desde ahí, ser utilizado como instrumento para explicar a los alumnos el desarrollo de cada una de las prácticas y manipular el dispositivo experimental virtual para que ellos comprendan y manipulen el dispositivo experimental físico.-
Aparece en las colecciones: 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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