El Espacio Europeo de Enseñanza Superior (EEES) ha optado por la aplicación de las tecnologías de la información y comunicación (TIC) como nuevos métodos y técnicas de enseñanza-aprendizaje, empleando para ello tanto la formación presencial, como la semipresencial y a distancia, e implicando al propio alumno en el proceso de enseñanza-aprendizaje.

Las tareas que se plantean desarrollar en el proyecto se enmarcan dentro de asignaturas relacionadas con la propulsión aeroespacial. En todas ellas se pretende aplicar nuevas herramientas docentes que aumenten la motivación y participación de los alumnos en su proceso de aprendizaje y les pongan en contacto con metodologías y herramientas utilizadas en la industría.

En el campo de la propulsión aeroespacial se estudian sistemas muy complejos, en los que intervienen un gran número de parámetros en su diseño y operación. Así, los motores cohete de propulsante líquido (MCPL), según la aplicación y los diferentes tipos de ciclos, son el resultado del trabajo colectivo de varios elementos especializados (bombas, turbinas, quemadores, válvulas, etc.) organizados en arquitecturas complejas, lo que conduce a la necesidad de realizar drásticas simplificaciones en los ejercicios de aula que se pueden abordar durante su estudio. Por otra parte, y de forma análoga, los motores alternativos (MA) son el compendio de un gran número de elementos, piezas y sistemas entre los que existen grandes ligaduras y que hacen de su estudio y diseño un proceso complicado.

El estudio de los sistemas citados anteriormente, MCPL y MA, se pueden llevar a cabo mediante la utilización de modelos que simulen el comportamiento de estos sistemas y permitan variar tanto los parámetros de diseño, como los parámetros de operación. Si además, los modelos utilizados emanan de software estándar en la industria: se aumenta el nivel de realismo del trabajo desplegado en el aula, se pueden abordar problemas de cierta complejidad, se puede obtener información relevante sobre el funcionamiento de los MCPL y de los MA y se pueden corroborar las hipótesis y modelos aprendidos en el transcurso de las asignaturas correspondientes.

El problema que plantea en la docencia la utilización de este tipo de software es la alta cualificación que tiene que poseer el usuario no sólo en el sistema objeto de estudio, sino en la adecuada configuración y utilización del software. Esto supone una barrera insalvable en el marco de la docencia de una asignatura de una titulación de Grado y posiblemente algunas dificultades en su utilización en asignaturas de la titulación de Máster.

El software comercial que se pretende utilizar en la docencia es:

• EcosimPro, que es un potente programa de ordenador para la simulación de sistemas dinámicos y que aborda con éxito la descripción del funcionamiento de sistemas industriales complejos, entre los que se encuentran los motores cohete y  que además es ampliamente utilizado en la industria. Este software utiliza una compleja librería de elementos (biblioteca ESPSS) para la generación de los sistemas a estudiar.
• SolidWorks y FIRE, que es software comercial ampliamente utilizado en la industria en general y en el diseño de sistemas propulsivos en particular, y que permite realizar desde estudios fluidodinámicos hasta estudios térmico- estructurales.

Con el fin de paliar los problemas que se han citado anteriormente se propone:

• Crear una librería de elementos simples para su utilización con EcosimPro, así como documentación de utilización para la resolución en aula de ejercicios de MCPL utilizando el programa. Los elementos de la librería se generarán siguiendo las simplificaciones utilizadas en la resolución de ejercicios en aula e incorporando la posibilidad de refinamiento que permita que los resultados obtenidos se comparen favorablemente con ejemplos reales.
• Integrar software de simulación de MA, ya desarrollado anteriormente por el GIE y que presenta la característica de ser muy amigable para el usuario, de forma que interactúe con SolidWorks y FIRE facilitando la utilización de estos.

Con lo anterior, el profesor puede simular en el aula el sistema a estudiar como si estuviese en la fase de diseño del mismo o bien simular su comportamiento en una fase de operación, analizando su respuesta ante el cambio de parámetros de diseño y/o operación. Por otra parte el alumno podrá hacer estudios análogos fuera del aula, mediante la utilización del sistema, utilizando además herramientas que se usan en la empresa y que posiblemente encuentre en su vida profesional.

Por consiguiente los objetivos generales que se persiguen son:

1. Desarrollar el material necesario para facilitar la utilización de software de simulación complejo en la docencia en el aula y también su utilización fuera de la misma durante el trabajo personal del alumno.
2. Utilizar el material desarrollado para impartir docencia en las asignaturas correspondientes.
3. Evaluar su eficiencia haciendo las correspondientes evaluaciones, tanto a profesores, como a alumnos.
4. Difundir los resultados de la experiencia y los materiales generados.

todo ello con la finalidad de lograr:

1. Que el profesor pueda mejorar su labor docente al disponer de herramientas que le permitan simular el comportamiento real de los sistemas a estudiar.
2. Que el alumno pueda disponer de estas herramientas para su uso fuera del aula, permitiéndole volver a repetir los casos vistos en las clases presenciales u otros casos nuevos, así como organizar su aprendizaje según sus necesidades temporales.
3. Que el alumno intervenga de forma activa en el proceso de enseñanza-aprendizaje.
4. Que el alumno logre objetivos cognoscitivos como son:

• Conocer y analizar la influencia de los parámetros de diseño y operación de los motores cohete de propulsante líquido.
• Conocer y analizar la influencia de los parámetros de diseño y operación de un motor alternativo sobre diversos procesos del motor.

5. Que el alumno logre objetivos competenciales como son:

• Capacidad crítica y autocrítica.
• Conocimientos generales básicos y capacidad para el análisis y síntesis.
• Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica.
• Capacidad de aprender.

El proyecto que se propone, va dirigido a los alumnos que cursan las asignaturas de “Motores Cohete” y “Motores Alternativos Aeronáuticos” del grado en Ingeniería Aeroespacial, y de las asignaturas de “Propulsión Espacial” y “Contaminación de Sistemas Propulsivos” del Máster Universitario en Ingeniería Aeronáutica (ver Tabla 1).

Tabla 1. Asignaturas en las que se aplicará la metodología y material desarrollado

La duración del proyecto es de 11 meses, contados a partir de la posible concesión del mismo. El calendario de actividades se muestra en la Tabla 2, indicando la tarea y el tiempo estimado. Como se ve, existen tareas que coexisten a la vez debido a que no son incompatibles al ser realizadas por los diversos profesores, ayudados por el becario que se solicita en el proyecto.

 Se proponen las siguientes tareas:

1. Búsqueda bibliográfica, determinando el estado del arte en cada uno de los temas a desarrollar.
2. Estudio y planteamiento de la mejor metodología a utilizar en cada caso.
3. Modelos para motores cohete de propulsante líquido (MCPL):

3.1. Adquisición de habilidades básicas de utilización del programa EcoSimPro.

3.2. Determinación, caracterización y programación de un juego básico de componentes (deposito, bomba, turbina, válvula, cámara, inyecto y tobera) para la biblioteca de elementos de motor cohete de propulsante líquido (MCPL).

4. Modelos para motores alternativos (MA):

4.1. Generación de un interface gráfico para el software de simulación de motores alternativos ya desarrollado anteriormente.

4.2. Generaciónde los elementos necesarios para la interconexión entre los programas anteriores y el software comercial.

5. Contrastación y validación de los modelos desarrollados.

6. Elaboración de las metodologías docentes más adecuadas para la utilización en el aula.

7. Elaboración de un manual (tipo tutorial) de utilización del programa EcoSimPro y de la biblioteca de elementos de MCPL elaborada, así como del software utilizado para la simulación de motores alternativos, todo ello tanto para la utilización en el aula, como fuera de ella por los alumnos.

8. Preparación del material necesario para la puesta en práctica en el aula.

9. Autoevaluación del desarrollo de cada uno de los modelos.

10. Elaboración de cuestionarios de expectativas, tiempo de dedicación, incidencias críticas (CUIC) y satisfacción, para los alumnos.

11. Análisis y evaluación de resultados.

12. Generación de un informe final que recoja las actividades realizadas, evalúe las posibilidades actuales del proyecto y proponga posibles mejoras y continuidad.

13. Publicación de los resultados en foros, congresos y revistas.

Tabla 2. Cronograma de actividades

Para evaluar los resultados del proyecto se utilizarán unos indicadores para los profesores que intervienen en la ejecución del proyecto y otros para los alumnos. Esto último se considera importante dado que el alumno es el usuario final del sistema desarrollado.

Para evaluar los resultados del proyecto desde el punto de vista del profesor se marcan los siguientes indicadores:

 Tabla 3. Indicadoresa utilizar para evaluar los resultados del proyecto desde el punto de vista del profesor

Se considerará haber alcanzado los objetivos si se obtiene una puntuación igual o superior a 70 puntos sobre 100.

Para evaluar los resultados del proyecto desde el punto de vista de los alumnos se propone llevar a cabo varias sesiones en aula, dentro de la programación del curso, y analizarsus respuestas a cuestionarios de:

• expectativas, en el que se evalúa la actitud previa del alumno ante la nueva metodología y material utilizado.
• control de tiempo real empleado en la realización de las actividades propuestas.
• incidencias críticas (CUIC) para valorar lo positivo y negativo de la metodología.
• satisfacción, con el que se pretende obtener una valoración global de la metodología empleada, presentación y organización, actividades realizadas, logro de expectativas, etc.

con lo que se estará en disposición de realizar cambios de mejora en el material desarrollado.

Además de la valoración global que se haga de estos cuestionarios, se tendrá en cuenta en particular la respuesta a los siguientes indicadores:

Tabla 4. Indicadoresa utilizar para evaluar los resultados del proyecto desde el punto de vista del alumno

Se considerará haber alcanzado los objetivos si se obtiene una puntuación igual o superior a 70 puntos sobre 100.

Los resultados se difundirán mediante la participación en seminarios, talleres y todas aquellas actividades organizadas por la UPM y fuera de la UPM en la que se solicite nuestra colaboración.

Se intentará asistir a congresos como pueden ser:

• XXIII Congreso Universitario de Innovación Educativa en Enseñanzas Técnicas.
• XIV Simposium Iberoamericano en Educación, Cibernética e Informática: SIECI 2015.
• Multidisciplinary symposium on the design and evaluation of digital content for education (SPDECE 2015).
• XX Congreso Internacional de informática educativa (TISE 2015), etc.

y publicar en revistas especializadas como International Journal of Engineering Education, Computers & Education, etc.