Back to top

Ficha Proyecto I.E. 2016-2017



Generación de recursos basados en realidad aumentada y 3D para ingeniería civil

Coordinador(a): MARIA CASTRO MALPICA
Centro: E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS
Nivel: Nivel 2. Proyectos promovidos por otros colectivos de profesores de la UPM
Código: IE1617.0404
memoria >>
Línea: E3. Recursos basados en Realidad Aumentada y 3D
Palabras clave:
  • Material Multimedia
  • Objetos 3D
  • Realidad Aumentada
  • Video educativo
Miembros de la comunidad UPM que lo componen
Nombre y apellidos Centro Plaza *
M. JOSE SUAREZ NAVARRO E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS L.D. PRF.CONTR.DOCT.
JAIME GARCIA PALACIOS E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS L.D. PRF.CONTR.DOCT.
MARIA CASTRO MALPICA E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS TITULAR UNIVERSIDAD
JOSE ANGEL SANCHEZ FERNANDEZ E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS TITULAR UNIVERSIDAD
JUAN IGNACIO PEREZ DIAZ E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS L.D. PRF.CONTR.DOCT.
NIEVES HERRERO MARTINEZ E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS L.D. PRF.COLABORADOR
GUILLERMO MARTINEZ DE LUCAS E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS L.D. AYUDANTE
IGNACIO GUISANDEZ GONZALEZ E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS L.D. AYUDANTE
CLARA ISABEL ZAMORANO MARTIN E.T.S.I. DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS TITULAR UNIVERSIDAD
* La plaza que se muestra corresponde a la ocupada en el momento de la convocatoria
(para PDI/PAS de la UPM, en el resto de casos no se especifica).
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Se trata de realizar una experiencia piloto que aplique tecnologías de Realidad Aumentada y/o 3D a varias asignaturas de dos titulaciones impartidas en la ETSI Caminos, Canales y Puertos. En concreto, son las  titulaciones de Máster Universitario en Sistemas de Ingeniería Civil (MUSIC) y Máster Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos. Se describen a continuación las experiencias propuestas en las distintas asignaturas:

Asignatura “Ingeniería Hidroeléctrica”:

La asignatura de “Ingeniería Hidroeléctrica” se imparte  tanto en  el Máster Universitario en Sistemas de Ingeniería Civil (MUSIC) como en el Máster Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos y contó el curso pasado con 52 alumnos. Hay varios equipos en los Laboratorios de Hidráulica y Electrotecnia de la Escuela de Ingenieros de Caminos que son de interés para los alumnos de esta asignatura. Sin embargo, la disponibilidad de profesor y el número de alumnos hace que su utilización sea muy limitada. Con la finalidad de ampliar dicha utilización, y de adaptar su horario de utilización a la disponibilidad temporal de cada alumno, se plantea adosar a estos equipos unos códigos QR que permitan el enlace a páginas web con información adicional. De este modo, el alumno puede, en su móvil o tableta, ver el equipo en funcionamiento o acceder a explicaciones adicionales acerca de su origen, utilidad, características, etc. A continuación se presenta, para cada equipo, la experiencia concreta que se propone:

Turbina Pelton:

Se trata de un grupo Pelton de enseñanza que funciona en circuito cerrado con un depósito del que toma agua una bomba impulsándola por una tubería con una presión de hasta 30 metros de columna de agua. AL final de dicha tubería se encuentra una válvula de aguja que permite regular el caudal que impacta sobre una turbina Pelton (su carcasa es, en parte, transparente). Tras impactar en dicha turbina el agua cae al depósito del que toma el agua la bomba. Por motivos de conservación no es posible tener este circuito con agua de forma permanente y, por ello, sólo en un periodo muy reducido está disponible para que los alumnos lo vean en funcionamiento.

Lo que se propone es grabar en video la operación de la turbina, colgar este video en un servidor (del que ya se dispone) y generar un código QR que se colocaría en la carcasa de la turbina (en la parte no transparente). Dicho código enlazaría con el video. De este modo el alumno podría ver, en su móvil o tableta, simultáneamente la turbina física parada y un video de la misma funcionando. Adicionalmente se incluirían explicaciones sobre los distintos puntos de operación del grupo.

Grupo Francis:

Se trata de un grupo Francis de enseñanza que funciona en circuito cerrado con un depósito del que toma agua una bomba impulsándola por una tubería con una presión de hasta 50 metros de columna de agua. Al final de dicha tubería se encuentra un distribuidor controlado por un regulador de velocidad (cuyos alabes móviles están reproducidos en el exterior) que regula el caudal que entra en una turbina Francis. Tras atravesar dicha turbina el agua vuelve al depósito del que toma el agua la bomba. Esta turbina tiene acoplado en su eje un generador eléctrico al que es posible conectar cargas variables. Por motivos de conservación no es posible tener este circuito con agua de forma permanente y, por ello, sólo en un periodo muy reducido está disponible para que los alumnos lo vean en funcionamiento.

Lo que se propone es grabar en video la operación de la turbina, colgar este video en un servidor (del que se dispone) y generar un código QR que se colocaría en la carcasa de la turbina. Dicho código enlazaría con el video. De este modo el alumno podría ver simultáneamente, en su móvil o tableta, la turbina física parada y un video de la misma funcionando. Adicionalmente se incluirían explicaciones sobre las distintas maniobras que se realizan con el grupo.

Asignatura “Sistemas Energéticos”:

Alternadores acoplados:

Se trata de dos máquinas síncronas acopladas a través de una línea simulada. Ambas máquinas están accionadas por sendos motores de corriente continua. Uno de los motores tiene excitación independiente, lo que permite regular su velocidad, y el otro está alimentado a través de un convertidor electrónico, lo que también permite regular su velocidad. Mediante estas bancadas se puede estudiar el proceso de acoplamiento a una red de potencia infinita y la forma de controlar los niveles de potencia activa y reactiva generados. También permiten analizar el funcionamiento de dos máquinas síncronas acopladas entre sí a través de una línea y alimentando sus propias cargas, determinando el balance de potencias.

Lo que se propone es grabar en video los diferentes ensayos que se pueden hacer con estas bancadas, colgar este video en un servidor (del que se dispone) y generar un código QR que se colocaría en el armario de control. Dicho código enlazaría con el video. De este modo el alumno podría ver, en su móvil o tableta, simultáneamente los alternadores físicos parados y un video de los mismos funcionando. Adicionalmente se incluirían explicaciones sobre los distintos ensayos que se realizan con ambas máquinas. La asignatura de  “Sistemas Energéticos” contó el curso pasado con 184 alumnos.

Asignatura “Diseño Viario”:

El diseño de las carreteras se realiza tradicionalmente en 2D (planta, alzado y sección transversal), lo que puede ocasionar problemas  en la perspectiva 3D percibida por los usuarios cuando la carretera ya ha sido construida que pueden ocasionar una falsa interpretación de la realidad. Por ello, hoy en día cada vez más, los programas de diseño geométrico incorporan la simulación 3D del trazado proyectado. Es importante que los alumnos comprendan bien la relación entre el diseño geométrico 2D que realizan y los resultados 3D, así como la manera de resolver en la fase de diseño los defectos en la perspectiva. Por ello, se propone realizar una serie de videos con simulaciones 3D en las que aparezcan los defectos más usuales (reaparición del trazado, puntos angulosos, falsas inflexiones en bordes) y cómo resolverlos. Se podrá acceder a estos videos mediante códigos QR insertados en el material didáctico de la asignatura “Diseño Viario”, que se imparte tanto en el Máster Universitario en Sistemas de Ingeniería Civil (MUSIC) como en el Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos. Se trata de una asignatura optativa que se imparte en el último semestre de ambas titulaciones y contó el curso pasado con 32 alumnos. También está previsto que se puedan visionar los mencionados videos a través de la página web del Proyecto, por lo que estarían accesibles para el público en general.  Asimismo, estos videos podrían ser de interés para alumnos de la asignatura de “Caminos” del Grado de Ingeniería Civil y Territorial (con un número, aproximado, de 200 matriculados) o para aquellos que estén desarrollando su trabajo fin de grado o de máster relacionado con el diseño de una carretera. 

Asignatura “Sistemas Ferroviarios”:

Actualmente hay varias maquetas de equipos ferroviarios dispuestas en los pasillos de la ETSI Caminos, Canales y Puertos. Se trata, por ejemplo, de maquetas de locomotoras antiguas y otros dispositivos   que, en el mejor de los casos, tan sólo disponen de una pequeña placa con el nombre del equipo. Además en la planta -2 hay una maqueta del Paso de Pajares con una breve explicación escrita. Con la finalidad de completar/ampliar la información disponible se plantea adosar a estas maquetas unos códigos QR que permitan el enlace a páginas web con información adicional. De este modo, el alumno de la asignatura de Sistemas Ferroviarios del Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos puede, en su móvil o tableta, ver el equipo en funcionamiento o acceder a explicaciones acerca de su origen, utilidad, características, etc. También se podrá acceder a dicha información a través de la página web del Proyecto. La asignatura de “Sistemas Ferroviarios” contó el curso pasado con 287 alumnos matriculados.

Una vez en marcha el Proyecto, los recursos generados se podrán utilizar para que los alumnos de la asignatura realicen aplicaciones que contarán para la evaluación continua relacionando estos equipos entre sí, con la materia docente o con equipos actualmente en funcionamiento en la red ferroviaria española.

OBJETIVOS DEL PROYECTO
  1. Aumentar los recursos educativos que faciliten el aprendizaje autónomo.

  2. Mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje mediante la utilización de realidad aumentada y 3D

  3. Aumentar el aprovechamiento educativo de las infraestructuras existentes.

  4. Aumentar la coordinación entre diferentes asignaturas de distintas titulaciones impartidas en la ETSI Caminos, Canales y Puertos.

CONTRIBUCIÓN A LA MEJORA DE LA CALIDAD

Una de las competencias del egresado de un máster universitario es la capacidad de aprendizaje autónomo. Por ello, el aumentar los recursos disponibles para el aprendizaje autónomo refuerza esa competencia.

La utilización de realidad aumentada puede contribuir a mejorar el proceso enseñanza-aprendizaje al proporcionar experiencias de aprendizaje contextual así como de exploración y descubrimiento fortuito de la información conectada en el mundo real.

La utilización de modelos 3D mejora la comprensión del diseño de las carreteras por parte de los alumnos.

Algunas de las infraestructuras educativas existentes sólo pueden ser usadas en grupos reducidos de alumnos. Mediante el desarrollo de recursos de realidad aumentada podrán ser utilizadas de forma autónoma por los alumnos, lo que aumentara su aprovechamiento.

Por otra parte, al aumentar la coordinación entre diferentes asignaturas de distintas titulaciones impartidas en la ETSI Caminos, Canales y Puertos se aumentan las sinergias en el proceso de enseñanza-aprendizaje.

ALCANCE Y PÚBLICO OBJETIVO AL QUE SE DIRIGE

Este proyecto se dirige a los alumnos de dos titulaciones de la Escuela de Ingenieros de Caminos de la UPM: Máster Universitario en Sistemas de Ingeniería Civil (MUSIC) y  Master Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos. En concreto a los alumnos de cuatro asignaturas:

  • “Ingeniería Hidroeléctrica”: se imparte tanto en el Máster Universitario en Sistemas de Ingeniería Civil (MUSIC) como en el Máster Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos y contó el curso pasado con 52 alumnos. Número de créditos: 4,5 ECTS

  • “Sistemas Energéticos”: se imparte en el Máster Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos. El curso pasado tuvo 184 alumnos. Número de créditos: 3 ECTS

  • “Diseño Viario”: se imparte tanto en el Máster Universitario en Sistemas de Ingeniería Civil (MUSIC) como en el Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos. Se trata de una asignatura optativa que se imparte en el último semestre de ambas titulaciones y contó el curso pasado con 32 alumnos. Número de créditos: 4,5 ECTS

  • “Sistemas Ferroviarios”: se imparte en el Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos y contó el curso pasado con 287 alumnos matriculados. Número de créditos: 4,5 ECTS

     

No obstante, los resultados del proyecto también serán utilizables por otros alumnos del Centro, profesores o visitantes. En el caso de los equipos físicos, dado que los códigos QR estarán visibles, cualquiera que los vea puede utilizarlos para acceder a los recursos creados en el marco de este Proyecto. La página web del Proyecto será accesible al público en general. También podrá ser una primera fase de un proyecto que relacione los equipos de la Escuela de Ingenieros de Caminos con otras Escuelas de la UPM.

FASES DEL PROYECTO Y ACCIONES QUE SE VAN A DESARROLLAR

Fase 1. Selección del software que se va a usar para generar los códigos QR, edición de video, etc. Selección de las fuentes documentales más adecuadas para obtener la información adicional que se vaya a incluir.

Fase 2. Generación de contenidos, grabación de los videos, edición de los mismos y hospedaje en un servidor web.

Fase 3. Elaboración de páginas web conteniendo información adicional sobre los equipos docentes utilizados.

Fase 4. Difusión de resultados

El período de actuación considerado es de 9 meses (15 de febrero a 15 de noviembre de 2017). Está previsto realizar reuniones de coordinación cada 2 meses. La elaboración del informe final y la difusión de resultados se realizarán en los dos últimos meses. Se detallan las actividades a desarrollar en el siguiente cronograma:

 

                        MESES (15 feb. - 15 nov. 2017)

ACTIVIDAD

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Selección de software

X

X

 

 

 

 

 

 

 

Selección de fuentes documentales

 

X

X

 

 

 

 

 

 

Generación de contenidos

 

 

X

X

X

X

 

 

 

Elaboración de páginas web

 

 

 

 

X

X

X

 

 

Reuniones de coordinación

X

 

X

 

X

 

X

 

X

Elaboración del informe final

 

 

 

 

 

 

 

X

X

Difusión de resultados

 

 

 

 

 

 

 

X

X

 

RECURSOS Y MATERIALES DOCENTES

Se va a elaborar una página web del Proyecto, de la que colgarán las páginas web asociadas a los códigos QR (colocados junto a los equipos o materiales didácticos que describen) de forma que aumenten la realidad con información adicional a la que puede obtenerse por la mera contemplación de la realidad de esos equipos. En particular, se van a elaborar recursos docentes para los siguientes equipos:

- Turbina Pelton

- Grupo Francis

- Alternadores

- Maquetas ferroviarias

Adicionalmente, se van a completar las páginas web elaboradas de forma que puedan ser útiles aunque no se estén viendo los equipos a los que se refieren. Estas últimas páginas estarán enlazadas desde otras páginas de la UPM.

Asimismo, se van a elaborar videos con ejemplos 3D de diseño de carreteras. Estos videos se insertarán mediante códigos QR en material docente a disposición de los alumnos. Dichos videos también estarán en la página web del Proyecto.

SEGUIMIENTO Y EVALUACION

Se van a hacer estadísticas de las visitas que hayan tenido las páginas web elaboradas en el marco de este Proyecto. En función de las posibilidades del desarrollo informático se incluirá un “índice de apreciación” para que el usuario pueda dar su grado de satisfacción con el sistema y la información obtenida. Asimismo, se establecerá un sistema para que el usuario pueda proporcionar datos, en caso de que lo considere interesante, para enriquecer la información recibida o pueda señalar la eventual existencia de un error. Todo ello en el marco de conseguir una interacción docente que ponga de manifiesto las posibilidades de mejora a través de la colaboración de la comunidad educativa en su conjunto.

Además, la coordinadora llevará a cabo una evaluación del Proyecto mediante un análisis DAFO analizando Debilidades, Fortalezas, Amenazas y Oportunidades.

PRODUCTOS RESULTANTES

- Los recursos de realidad aumentada elaborados podrán usarse en otras asignaturas de otros planes de estudio impartidos en el Centro.

- Las páginas web independientes de los equipos podrán ser usadas por asignaturas impartidas en otros Centros de la UPM con contenidos similares.

- Los videos 3D de diseño de carreteras podrán ser usados por otras asignaturas de otros planes de estudio impartidos en el Centro o por asignaturas impartidas en otros Centros de la UPM con contenidos similares.

MATERIAL DIVULGATIVO

Se elaborará una página web general (de la que colgarán varias páginas web asociadas a los equipos), videos con diseños 3D de carreteras y, al menos, una publicación (artículo en revista o ponencia en congreso).

COLABORACIONES

Dada la naturaleza del Proyecto se podría colaborar con el Gabinete de Tele-Educación (GATE) de la UPM.