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Ficha Proyecto I.E. 2022-2023



Desarrollo de una estación de medición de contaminantes como herramienta docente para la Industria Química 4.0

Coordinador(a): ANTONIO NIETO MARQUEZ BALLESTEROS
Co-coordinador(a): EVANGELINA ATANES SANCHEZ
Centro: E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL
Nivel: Nivel 1. Proyectos promovidos por los Grupos de Innovación Educativa (GIEs)
Código: IE23.5604
memoria >>
Línea: E4. Aprendizaje Basado en Investigación
Miembros de la comunidad UPM que lo componen
Nombre y apellidos Centro Plaza *
ANTONIO JUAN DOS SANTOS GARCIA E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL TITULAR UNIVERSIDAD
ANGEL CARAVACA HUERTAS E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL L.D. PRF.CONTR.DOCT.
ANTONIO NIETO MARQUEZ BALLESTEROS E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL TITULAR UNIVERSIDAD
DAVID GARCIA CASILLAS E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL OTROS UPM
EVANGELINA ATANES SANCHEZ E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL L.D. PRF.CONTR.DOCT.
FRANCISCO DE ASIS CABELLO GALISTEO E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL L.D. PRF.AYUD.DOCTOR
FRANCISCO FERNANDEZ MARTINEZ E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL CATEDRÁTICO UNIVERSIDAD
JOSE ANTONIO DIAZ LOPEZ E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL L.D. PRF.CONTR.DOCT.
Lorena Pérez Carcelén Otro centro de la UPM OTROS UPM
LUCIA ISIDORO GARCIA E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL OTROS UPM
MARIA JOSE MARTIN DE VIDALES CALVO E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL L.D. PRF.CONTR.DOCT.
María José Raposo Rodríguez Centro fuera de la UPM OTROS NO UPM
Ricardo Fernández Rodríguez Centro fuera de la UPM OTROS NO UPM
VERONICA BLANCO GUTIERREZ E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL L.D. PRF.CONTR.DOCT.
* 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

Descripción detallada de la experiencia propuesta:

Según Vilá et al (2014) una de las funciones de la Educación Universitaria es dotar al estudiante de “la capacidad para producir conocimiento, aplicar habilidades y seguir aprendiendo a lo largo de su vida profesional”. Para ello, es de gran importancia fomentar en los estudiantes el conocer y aplicar métodos de investigación.

El Aprendizaje Basado en la Investigación (ABI), como su nombre indica, tiene como objetivo fundamental acercar la investigación al proceso de enseñanza-aprendizaje. El ABI implica aprender desde la práctica, y en el marco educativo de la Universidad, el docente, que participa de forma continua en procesos de investigación, puede guiar al estudiante en este aprendizaje práctico, asesorándole y tutorizándole. Por tanto, el Aprendizaje Basado en Investigación promueve que los estudiantes mejoren su nivel de competencias mediante la aplicación del método científico.

En función del propósito de la investigación, el Aprendizaje Basado en Investigación se desarrolla a través de distintas estrategias, y en este proyecto se propone la Enseñanza basada en la investigación guiada (research-led) (Griffinths, 2004; Jenkins, 2009) como una metodología activa que tiene como eje central al alumno, para involucrar a los estudiantes del Grado en Ingeniería Química impartido en la ETSIDI en problemáticas relacionadas con esta área, y en especial con la medición y monitorización de variables ambientales y de proceso químico, impulsando los procesos de reflexión, indagación, análisis de datos, capacidad de autocrítica y generación de conocimiento.

Dentro de las enseñanzas de la Ingeniería Química, los planes de estudio están fundamentalmente basados en competencias básicas orientadas al diseño y operación de plantas químicas, así como en la medición y análisis de parámetros ambientales. Estos procesos conllevan el tratamiento de gran cantidad de información en tiempo real, generalmente mediante sistemas clásicos de adquisición y tratamiento de datos (sensores analógicos, convertidores analógico-digitales, sistema SCADA, etc). Sin embargo, la Cuarta Revolución Industrial, o Industria 4.0, en la que ya nos encontramos inmersos, ha abierto la puerta a nuevas tecnologías que están cambiando la forma de operar y producir, y a la que no pueden ser ajenos nuestros estudiantes. La robótica, la inteligencia artificial (AI) o el internet de la Cosas (IoT) son ejemplos de ello. Los grandes avances en electrónica y automática permiten una mejor, más rápida, deslocalizada y económica recogida y procesamiento de información, y la Industria Química y Ambiental puede ser una de las grandes beneficiarias.

Los profesores de las áreas de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente llevan varios años apostando por la innovación docente y la mejora de la enseñanza, tratando de hacer asignaturas más atractivas y aplicadas para los alumnos de Grado, para mejorar los resultados de aprendizaje y favorecer su cualificación académica de cara a su inserción en el mundo laboral. Fruto de ello, han creado el Grupo de Innovación Educativa “Tecnología de Procesos en Ingeniería Química”, actualmente consolidado. Además, estos profesores mantienen un estrecho contacto con la Sección de Estudiantes de la International Society of Automation-ISA en la ETSIDI (ISA-ETSIDI-UPM), creada por la profesora Atanes (Co-coordinadora de la presente propuesta). La International Society of Automation-ISA (www.isa.org) es una organización internacional sin ánimo de lucro que se encarga del desarrollo de normas relacionadas con el mundo de la Instrumentación, Control y Automatización en general, además de proporcionar formación, organizar ferias y conferencias internacionales y publicar libros, revistas y artículos técnicos. ISA cuenta con 12 distritos, y en concreto España pertenece al Distrito 12, que engloba Europa, Oriente Medio y África.

La Sección Española de la ISA (www.isa-spain.org) cuenta con más de 400 profesionales asociados y medio centenar de empresas patrocinadoras.

Una de las labores de ISA consiste en fomentar la relación entre el ámbito universitario y el empresarial. Con este fin, existen actualmente 10 Secciones de Estudiantes en varias Universidades y centros de enseñanza españoles, entre ellas la ISA-ETSIDI-UPM (https://isa-spain.org/secciones-de-estudiantes/). Durante los seis cursos académicos transcurridos desde su implantación en la ETSIDI, la Sección ha llevado a cabo multitud de actividades: visitas técnicas a empresas y seminarios para la orientación profesional en el ámbito de la Ingeniería Química; se han organizado talleres prácticos de válvulas de control y cursos de Instrumentación, Regulación y Control e Industria 4.0, impartidos por profesionales de empresas del sector. Ello ha permitido que los alumnos reconozcan la importancia del control de los procesos como una de las áreas transversales que da servicio a diversos sectores industriales, consiguiendo incorporar cada curso una media de 25-30 alumnos como socios. Una de las claves de dicho éxito ha sido que las relaciones establecidas entre la Sección ISA-ETSIDI-UPM, otras Secciones de Estudiantes, y empresas, han favorecido en gran medida la empleabilidad de los alumnos, de forma que ellos perciben la relación directa entre la pertenencia a la Sección y el ámbito laboral, como un puente que conecta la Universidad con la industria.

La Sección de Estudiantes ISA-ETSIDI-UPM es por tanto un activo importante que ayudará en el planteamiento en las actividades de evaluación propuestas, al permitir el acercamiento a problemáticas de investigación cercanas a la realidad industrial, y se utilizará como un vehículo para la difusión del proyecto y de sus resultados, apoyando así la consecución de los objetivos planteados en este proyecto, como se describe a lo largo de la propuesta.

En resumen, el proyecto de innovación docente propuesto pretende llevar a cabo una experiencia educativa empleando la metodología activa de investigación como actividad central del proceso de enseñanza-aprendizaje, en el ámbito de la Regulación de los Procesos Químicos en particular, y en el ámbito de la Ingeniería Química en general. Se presenta a continuación la descripción detallada de la experiencia:

  • Se definirá el alcance de la estación de medición y monitorización de variables ambientales y de proceso químico a desarrollar, seleccionando qué variables se desean monitorizar (concentración de diferentes gases contaminantes, humedad, temperatura, presión…), y se elegirán los sensores más apropiados, así como la tecnología para su implementación (Arduino, Raspberry Pi, etc).
  • Se seleccionará un grupo comprendido entre 2 y 4 alumnos que trabajarán en el montaje y puesta a punto de la estación. Cada alumno se centrará en uno o dos sensores diferentes de la estación, y el trabajo desarrollado podrá ser la base para la realización de un Trabajo Fin de Grado en las titulaciones de Ingeniería Química y/o Ingeniería Electrónica y Automática de la ETSIDI. Cada alumno estará supervisado por un profesor del GIE, todos ellos miembros del Grupo de Investigación consolidado de la UPM ACOM (https://www.upm.es/observatorio/vi/index.jsp?pageac=grupo.jsp&idGrupo=411), durante la realización de la investigación. El papel del docente es acompañar y orientar a los estudiantes para enfocar el trabajo de forma que investiguen sobre los contenidos que son objeto de evaluación y adquieran las competencias necesarias para, no solamente tener éxito en el desarrollo de la estación, sino en sacar el mayor partido posible al proceso.
  • Los trabajos de investigación realizados se pondrán en común, y los estudiantes tendrán que participar activamente en la presentación de los trabajos realizados, formulando preguntas y extrayendo conclusiones. Además, el hecho de que varios estudiantes trabajen en el desarrollo de un producto común dará lugar a la interacción y colaboración entre ellos, y el consiguiente enriquecimiento e intercambio de ideas que ello supone. Será necesario tanto llevar a cabo una presentación del trabajo realizado como escribir una memoria organizada como un artículo científico. Se valorará especialmente la redacción en lengua inglesa. De esta forma los estudiantes trabajarán competencias transversales de redacción, expresión y comunicación en áreas técnicas.
  • Se seleccionarán las experiencias de investigación mejores para presentarlas a Congresos de Innovación Educativa en el Área de Ingeniería Química o de Tecnologías Industriales que se celebran tanto en la UPM como en otras Universidades, como el Congreso en Innovación Docente en Ingeniería Química (CIDIQ) que se organiza bienalmente, o el Congreso Universitario de Innovación Educativa en las Enseñanzas Técnicas (CUIEET) que se celebra anualmente.
  • También se presentarán en Encuentros Internaciones específicos de Regulación de Procesos que contemplan la participación de las Secciones de Estudiantes, como la Automation Week organizada por la ISA Italia, a la que en el año 2021 dos de nuestros estudiantes presentaron una comunicación de los temas de su Trabajo Fin de Grado (TFG) realizado en el ámbito de la Regulación de Procesos.

De esta forma los estudiantes trabajarán competencias transversales de comunicación verbal, presentación en público e idioma inglés en el caso de los congresos internacionales, potenciándose además el pensamiento crítico de los alumnos durante la defensa de los trabajos, al recibir las sugerencias y comentarios de los asistentes al congreso.

  • Por otro lado, las experiencias de investigación, como se desarrollará más adelante, podrán enriquecer y ampliar contenidos teóricos y prácticos en las siguientes asignaturas del Grado en Ingeniería Química de la ETSIDI: Regulación de Procesos Químicos, Reactores Químicos, Contaminación Atmosférica.

La realización de la actividad investigadora potenciará en los estudiantes la formación en otras competencias transversales tales como: la redacción de textos científicos, la capacidad de análisis y autoevaluación, la iniciativa investigadora por parte del alumnado y el manejo de herramientas y programas informáticos para la simulación y tratamiento de datos.

El éxito del proyecto presentado dependerá fundamentalmente del grado de implicación de los alumnos y de conseguir un hábito de trabajo continuado por parte de los estudiantes. No obstante, se cuenta con el apoyo de varios agentes e instituciones para su consecución.

Por un lado, el equipo docente pertenece al Grupo de Investigación de Caracterización Óptica de Materiales ACOM reconocido por la UPM, que tiene amplia experiencia en la realización de TFGs experimentales en el ámbito de la Ingeniería Química y Ambiental, con una media de 5 TFG/curso académico para todos los docentes participantes en este proyecto, lo que avala los conocimientos y la experiencia para llevar adelante esta experiencia basada en Aprendizaje Basada en Investigación.  Esta relación con el Grupo de Investigación promoverá la motivación del alumnado para hacerle sentir partícipe de la cultura de investigación del Departamento, profundizando en los beneficios de la investigación para su posterior desempeño profesional en áreas de I+D+i.

Por otro lado, se cuenta con la colaboración de ISA España, a través de María José Raposo Rodríguez, y de la empresa Emerson, a través de Ricardo Fernández Rodríguez. Emerson lleva colaborando varios cursos impartiendo cursos de Instrumentación y Control para los socios de la Sección ISA-ETSIDI-UPM, tanto presenciales como telemáticos en los últimos dos años. Además, ISA España colabora con todas las Secciones de estudiantes, y en los últimos años numerosos alumnos de la Sección han participado en actividades de mentoring organizadas por ISA España, y han recibido becas formativas, todo ello de la mano de ISA España. Ambos profesionales aportarán al proyecto su punto de vista sobre el contenido y alcance de las actividades de investigación planteadas, con el fin de darles un carácter lo más aplicado y cercano al mundo laboral posible.

Bibliografía.

  • Vilà Baños, R., Rubio Hurtado, M.J., y Berlanga Silvente, V. (2014). La investigación formativa a través del aprendizaje orientado a proyectos. Una propuesta de innovación en el grado de pedagogía. Innovación Educativa, 24. pp. 241-258.

 

  • Griffiths, R. (2004). Knowledge production and the research-teaching nexus: the case of the built environment disciplines. Studies in Higher Education 29(6), 709–726.

 

  • Jenkins, A., Healey, M., y Zetter, R. (2007). Linking teaching and research in disciplines and departments. Disponible en:

https://www.researchgate.net/publication/237238177_Linking_Teaching_and_Research_in_Departments

 

  • Atanes-Sánchez E., Benito Carmona M., Fernández Olmos A., Galán Lucarelli G., Guzmán Sacristán N., Herranz García J., Prieto Lobato M. y Sánchez Esteban A. (2019). Puesta en marcha de la Sección de Estudiantes de la ISA-International Society of Automation, en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial de la Universidad Politécnica de Madrid. (2019). Libro de Actas del 1º Congreso Iberoamericano de Ingeniería Química- CIBIQ-2019. Santander (España) 19-21 Junio 2019.
OBJETIVOS DEL PROYECTO

El objetivo principal y general de este proyecto es involucrar a los estudiantes del Grado en Ingeniería Química en un proceso real de investigación, de forma autónoma y basado en el método científico, con el fin de que adquieran las competencias y conocimientos requeridos por los nuevos paradigmas de la Industria 4.0, integrando los conocimientos clásicos con las nuevas tecnologías de adquisición y manipulación de la información.

De forma paralela, se crea la estructura necesaria para que interrelacionen los conocimientos de otras asignaturas de la titulación, tanto de asignaturas de cuarto como de tercer curso, lo que promueve un enfoque didáctico multidisciplinar.

Los objetivos específicos serían los siguientes:

  • Iniciar a los estudiantes de Grado en la literatura científica y técnica relacionada con la medición y tratamiento de información de procesos Químicos y Ambientales, enmarcada en el contexto más amplio de la Ingeniería Química. Este proceso potenciará las competencias informacionales de los alumnos, dotándoles de un sentido crítico ante las fuentes de información y su fiabilidad
  • También, iniciarles en el proceso de investigación, basado en la experimentación, riguroso, con la recogida y análisis de datos, identificando variables y efectos, para plantear preguntas y soluciones.
  • Aumentar y mejorar la capacidad de comunicación verbal y la expresión oral mediante la presentación de los trabajos de investigación, tanto a alumnos de tercer curso del grupo Q308 como en los Congresos citados, así como en otras Jornadas o Encuentros específicos del ámbito de la Ingeniería Química y Ambiental en el entorno educativo que surjan en otras Universidades y Centros que poseen Secciones de Estudiantes de la ISA, tales como la Universidad de Valladolid o de Santiago de Compostela, con las que la Sección de Estudiantes ISA-ETSIDI-UPM ha colaborado estrechamente.
  • Optimizar los recursos disponibles en el laboratorio de Instrumentación y Control para potenciar las actividades prácticas, fomentando el interés del alumnado por estos conocimientos.
  • Favorecer mediante la evaluación progresiva el seguimiento de los estudiantes en el progreso de la asignatura, de forma que realicen el trabajo de investigación de forma dirigida pero también dejando espacio para su iniciativa y autonomía.
  • Colaborar con el grupo de investigación reconocido por la UPM Análisis y Caracterización Óptica de Materiales, de forma que la interrelación entre equipos docentes potencie el que los alumnos se impliquen en problemas de investigación reales, incentivando en ellos el pensamiento crítico.
  • Fomentar la internacionalización del PIE a través de la comunidad EELISA Advanced Materials for a Sustainable Future, a la cual pertenecen la mayoría de los miembros del equipo docente, de modo que los objetivos del presente PIE puedan desarrollarse en otras universidades que colaboran con dicha comunidad (École des Ponts ParisTech o Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, entre otras).
  • El cumplimiento de dichos objetivos supondrá un avance en la consecución de los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) promovidos por la Organización de las Naciones Unidas:3: Salud y Bienestar: la monitorización de variables ambientales, tales como la concentración de gases contaminantes, ayudará a tomar las medidas necesarias para la reducción de muertes y enfermedades relacionadas con la contaminación del aire.
  • 4: Educación de Calidad: se trata de un proyecto que permitirá a los participantes adquirir conocimientos teóricos y prácticos necesarios para promover el desarrollo sostenible, de modo que su consolidación e internacionalización ayudarán a incrementar la calidad de la educación en este sentido.
  • 13: Acción por el Clima: la monitorización de parámetros ambientales servirá como punto de partida para incorporar medidas relativas al cambio climático, además de mejorar la sensibilización al respecto.
CONTRIBUCIÓN A LA MEJORA DE LA CALIDAD

Contribución a la mejora de los resultados académicos.

  • La medición y manipulación de variables de proceso químico y de parámetros ambientales implica la necesidad de un conocimiento y constante actualización de tecnologías y equipos disponibles en el mercado. Los contenidos presentes en los textos clásicos suelen ser obsoletos y se hace necesario el manejo de catálogos técnicos y webs de fabricantes y distribuidores.  Por ello, la incorporación del Aprendizaje Basado en Investigación necesariamente implicará un rastreo exhaustivo de la información actualizada, de una manera atractiva para el alumnado. Esta implicación activa en la generación de contenidos para el proyecto redundará en una mejora en el proceso de enseñanza-aprendizaje, así como en la creación del hábito de búsqueda de información técnica actualizada, esencial para cualquier ingeniero actual y futuro.
  • Se espera un efecto particularmente efectivo en aquellos estudiantes con mayor dificultad de aprendizaje, que pueden verse motivados por una actividad que escapa a los márgenes del aula tradicional.
  • Los trabajos de investigación pueden constituir un germen de Trabajo Fin de Grado experimental, puesto que el alumno ha iniciado una línea de investigación que puede impulsarle a continuar en ella, profundizando en el trabajo realizado y ampliando su alcance.
  • Resulta de enorme interés para el alumno la relación, a través de la Sección de Estudiantes de la ISA, con el mundo profesional. La Sección organiza cada curso actividades a las que acuden profesionales del sector de Regulación de Procesos, tales como charla de orientación profesional, talleres de válvulas, curso de Instrumentación impartido por profesionales de Emerson entre otros; pero la Sección proporciona además una relación con la propia ISA España, que cuenta con más de medio centenar de empresas colaboradoras y patrocinadores. De esta forma el alumno conoce el sector de la instrumentación y control de procesos, que da servicio a empresas no solo del sector químico, sino de otros sectores, en los que el estudiante, futuro profesional, puede encontrar trabajo.
  • El desarrollo de la estación de medición y monitorización de variables ambientales y de proceso químico se relacionará con los contenidos de tres asignaturas del Grado en Ingeniería Química:
    • Regulación de Procesos Químicos. Troncal. Séptimo semestre. El desarrollo de la estación entronca con esta asignatura en lo relacionado con el manejo de sistema de adquisición de datos, en el entorno bidireccional planta química-sala de control. Estos contenidos se abordan de manera práctica en la asignatura mediante tarjetas de adquisición de datos convencionales y entornos tipo LabView, y la introducción de tecnologías como Arduino podrían enriquecer los contenidos de la asignatura y hacerlos más atractivos para el alumnado.
    • Reactores Químicos. Troncal. Quinto semestre. En esta asignatura, además de los reactores químicos clásicos, se muestran tecnologías emergentes de reacción química, como la fotocatálisis. El coordinador de la presente propuesta lidera un contrato con una empresa dedicada al desarrollo de pinturas fotocatalíticas para la mejora de la calidad del aire en interiores (Proquicesa S.L.). Para ello, se ha aplicado dicho producto a un aula de la ETSIDI, para evaluar el efecto de la pintura, como si de un gran reactor químico se tratase. El desarrollo de la estación de medición podría complementar la medida de contaminantes ambientales, mostrando al alumnado una aplicación real y de interés ambiental.
    • Contaminación atmosférica. Optativa. Séptimo semestre. El desarrollo de la estación permitirá desarrollar contenidos y actividades prácticas relacionadas con la medición de contaminantes atmosféricos y su potencial control y/o eliminación, así como identificación de fuentes originarias.

 

Contribución a la resolución de deficiencias en la formación del alumno

  • Desde un punto de vista de formación en competencias generales, en primer lugar, la metodología del Aprendizaje Basado en Investigación fortalece la formación integral del alumno, ya que aprende el propio proceso científico de investigación, que resulta capital para que el alumno adquiera capacidad de formulación y resolución de problemas.
  • Además, el proceso guiado y tutorizado de búsqueda de información para la realización de experiencias de investigación contribuirá a que el alumno conozca otras fuentes de información científica y técnica cualificadas, y no se limite a buscar información en Internet, sin discriminar el origen y fiabilidad de la información y de la fuente.
  • Desde un punto de vista más científico-técnico, el Aprendizaje Basado en la Investigación contribuirá en gran medida a reorientar las enseñanzas del Grado en Ingeniería Química hacia las emergentes demandas de la Industria 4.0, que requiere de competencias y habilidades digitales en los nuevos ingenieros que no se encuentran recogidas en los planes de estudio actuales.
  • Asimismo, y especialmente a través de la Sección de Estudiantes de la ISA y del proyecto con Proquicesa, establece una conexión entre el mundo académico y el profesional.
ALCANCE Y PÚBLICO OBJETIVO AL QUE SE DIRIGE

Titulación/es Grado: GRADO EN INGENIERIA QUIMICA
Titulación/es Máster:
Nº de Asignatura/s: 4
Centro/s de la UPM:
  • E.T.S. DE INGENIERÍA Y DISEÑO INDUSTRIAL
  • FASES DEL PROYECTO Y ACCIONES QUE SE VAN A DESARROLLAR

    El proyecto de innovación planteado en esta solicitud se estructura en varias fases, en cada una de las cuales se desarrollan acciones concretas, tanto desde el punto de vista de la innovación educativa (IE) como desde el más científico-técnico (CT), que se describen a continuación:

    Primera fase. Puesta en marcha.

    Esta fase comprende el arranque del proyecto, y sus actividades se articulan en dos ejes:

    • IE. Existe en la actualidad gran cantidad de literatura de puesta en práctica de la metodología Aprendizaje Basado en Investigación en la enseñanza universitaria. En esta primera etapa, se revisará dicha información con el fin de establecer la mejor forma de implementar la metodología, con la base de que los alumnos construyan su propio conocimiento a través de casos diseñados por el docente.
    • CT. Se desarrollará en paralelo con la primera, y persigue realizar una buena selección de los sensores a utilizar, así como del tipo de tecnología para su manejo (Arduino, Raspberry Pi, etc). Aunque es una etapa de carácter previo, tiene gran importancia en la formación de los estudiantes y en la adquisición de competencias orientadas a la Industria 4.0, pues supone la inmersión en los catálogos, fichas comerciales y páginas web de las compañías fabricantes y suministradoras, debiendo manejar (y organizar), información como precio, resolución, rango de aplicación, horas de uso, alimentación, etc.  

    Esta actividad culminará con un producto resultante, que será una tabla resumen de los dispositivos encontrados. Con esta tabla y la ayuda del profesor, se realizará la selección de los componentes a adquirir.

    La duración prevista para esta fase es de 2 meses desde el comienzo del proyecto.

    Segunda fase. Desarrollo de la estación de medición.

    • IE. Enseñar métodos, técnicas y habilidades de investigación a los alumnos, poniendo especial énfasis en las fuentes de información científica y técnica cualificadas.
    • CT. Desarrollo de la estación de medición. Esta actividad incluye:
      1.  La compra de los componentes necesarios para el proyecto, tal y como se seleccionaron en la etapa anterior.
      2. Montaje de la estación, que incluye conexión de los componentes a la placa seleccionada (Arduino, Raspberry Pi, etc), y programación de dichos dispositivos.
      3. Calibrado de los sensores. Para ello, se dispone de contacto con el Ayuntamiento de Madrid, que nos permitirá ubicar temporalmente nuestra estación en alguna de sus estaciones meteorológicas (Escuelas Aguirre, Méndez Álvaro, Retiro…).
      4. Implementación de un módulo WiFi, para aprovechando las tecnologías de “internet de las cosas” (IoT), poder visualizaren tiempo real los datos medidos por la estación. También se plantea el desarrollo de una aplicación móvil para el seguimiento de la actividad de la estación.

    Esta actividad culmina con un producto resultante: la estación en funcionamiento.

    La duración prevista para esta fase es de 7 meses desde el final de la fase anterior.

     

    Tercera fase. Evaluación y conclusiones.

    • IE. Diseño de las herramientas para evaluar el resultado de la experiencia de innovación. Se diseñarán encuestas para los estudiantes, y rúbricas para la autoevaluación por parte del profesorado implicado. Análisis de los resultados de la experiencia en base a las encuestas y rúbricas. Realización de los informes finales exigidos en la convocatoria.
    • CT. Evaluar el funcionamiento de la estación en una aplicación real. Se medirá la concentración de gases contaminantes en el aula pintada con pintura fotocatalítica, dentro del proyecto de investigación con la empresa Proquicesa S.L. Se contemplarán otras posibles aplicaciones de medida en el entorno de la ETSIDI y/o en los laboratorios de las asignaturas relacionadas.

    Esta actividad culmina con un producto resultante: Informe final exigido por la convocatoria, donde se recojan los resultados de la experiencia de innovación educativa.

    La duración prevista para esta fase es de 2 meses desde el final de la fase anterior.

     

     Cuarta fase. Comunicación y difusión.

    • IE. Divulgación de los resultados y difusión de la metodología aplicada para potenciar su empleo en otras materias de ingeniería, acercando los trabajos realizados por el alumnado a otras asignaturas de la Escuela afines, y a otras titulaciones, así como a toda la UPM y otras universidades. Se plantea la comunicación en congresos docentes o la publicación en revistas de carácter docente (Education in Chemical Engineering, The Chemical Educator, Formación Universitaria, etc). Se difundirá también la experiencia a través de las redes y Linkedin de la Sección de Estudiantes, del grupo de todas las Secciones de Estudiantes de Universidades y Centros españoles, y de las redes de ISA España. Finalmente, se organizará un seminario dirigido a la comunidad EELISA Materials for a Sustainable Future con el fin de presentar los resultados del proyecto a otros miembros de la comunidad y así fomentar su internacionalización.
    • CT. Si los resultados obtenidos resultan interesantes desde un punto de vista científico-técnico, se planteará la difusión de los resultados en congresos y/o revistas especializadas.

    La duración prevista para esta fase es de 1 mes desde el final de la fase anterior, aunque la presentación en congresos vendrá condicionada por las fechas de los mismos.

     

    El docente guiará al alumno en el proceso de enseñanza-aprendizaje, facilitando la información, resolviendo dudas y asesorando y enseñando en todas las etapas, y sirviendo de nexo entre todos los agentes implicados y tratando en todo momento de motivar al alumno para el desarrollo del proyecto mediante la transformación de la información en conocimiento a través del trabajo autónomo y en equipo. Se fomentará el aprendizaje entre iguales, facilitando el acceso salas de trabajo en equipo y tutorías personalizadas.

    SEGUIMIENTO Y EVALUACION

    Seguimiento del proyecto.

    Los profesores coordinadores de la propuesta, Nieto-Márquez y Atanes, supervisarán en todo momento el correcto avance del proyecto. Por un lado, el coordinador de la propuesta, Antonio Nieto-Márquez, PTU desde 2017, posee una amplia experiencia en docencia e investigación, con dos tramos reconocidos en cada una de estas actividades, así como en la dirección de trabajos académicos en diferentes niveles formativos. Además, es profesor en dos de las asignaturas relacionadas con la propuesta: Reactores Químicos y Regulación de Procesos Químicos.  La profesora Atanes, por su parte, junto a su dilatada experiencia docente e investigadora, es coordinadora de la asignatura Regulación de los Procesos Químicos desde hace seis cursos académicos, y creadora y tutora de la Sección de Estudiantes de la ISA-ETSIDI-UPM desde el curso 2017-2018.  Además, la profesora Atanes ha sido coordinadora de un PIE, tal y como se indicó anteriormente, del cual esta propuesta pretende ser continuación.

    Además, los profesores Díaz López y Martín de Vidales son profesores de prácticas de la asignatura de Regulación de los Procesos Químicos, y el profesor Caravaca es profesor de la asignatura Contaminación atmosférica, lo que facilitará una adecuada adaptación del proyecto a las necesidades de las asignaturas y de su alumnado.

    El profesor Francisco Fernández es el coordinador del Grupo de investigación ACOM, al que pertenecen además todos los profesores participantes en el proyecto. Todos los participantes de la UPM pertenecen al Departamento de Ingeniería Mecánica, Química y de Diseño Industrial de la ETSIDI.

    Los técnicos de laboratorio Lucía Isidoro García, David García Casillas y Lorena Pérez-Carcelén prestarán su apoyo en los aspectos de suministros y mantenimiento de las actividades de investigación realizadas, así como apoyo práctico a los alumnos y colaboración en la elaboración de cuestionarios y rúbricas. Dichos técnicos prestan sus servicios en los laboratorios de todas las prácticas relacionadas con las citadas asignaturas.

     

    Evaluación del proyecto, y medición del resultado y evidencias de logro que se aportaran en la memoria final del proyecto.

    Se realizará el seguimiento del proyecto a distintos niveles teniendo en cuenta el curso de los alumnos, con las siguientes herramientas en la evaluación de tres ítems:

    a) Cuestionarios diseñados para conocer la satisfacción del estudiante con la experiencia, y la motivación que les ha producido para llevarla a cabo. Conocer además su opinión acerca de los conocimientos y aptitudes que han adquirido a través de las experiencias de investigación realizadas. Se pretende también conseguir la opinión de los alumnos sobre propuestas de mejora, puntos débiles y fuertes de la experiencia como feedback que permita mejorar la calidad de la enseñanza en los cursos posteriores. 

    b)  Desde un punto de vista aplicado, los profesores involucrados evaluarán, a partir de los resultados del proyecto, qué contenidos en él generados se pueden incluir en sus asignaturas para el curso 23-24. Estos contenidos, tanto a nivel teórico como práctico, y en consenso con el resto de profesores de las asignaturas, serán incluidos en las correspondientes Guías de Aprendizaje, y sometidos a la aprobación por el Consejo de Departamento. Se espera que se pueda incluir un tema y/o actividad práctica en cada una de las tres asignaturas anteriormente mencionadas.

    c) Además, se realizará una rúbrica para evaluar los TFGs derivados del proyecto, que deberá contemplar entre otros, los siguientes aspectos:

    • Los estudiantes son capaces de formular un problema, y acceder de forma efectiva a la información necesaria para resolverlo.
    • Son capaces de evaluar la información recogida de manera crítica y aplicarla en la resolución del problema de investigación planteado.
    • Los alumnos conocen y aplican el método científico con éxito.
    • Son capaces de analizar e interpretar los resultados de su investigación relacionándolos con los conocimientos previos.
    • Los estudiantes son capaces de redactar una memoria con una estructura similar a un artículo científico.
    • La capacidad de comunicación verbal y escrita, para la presentación de los resultados es acorde a alumnos que están en cuarto curso de la Titulación.

    Una vez finalizadas todas las actividades, se pondrán en común todos los datos y se procederá a analizar la incidencia global de la experiencia en las diferentes asignaturas, el valor que los alumnos consideran que tienen y si realmente han sido útiles.

    PRODUCTOS RESULTANTES

    Productos resultantes del proyecto.

    A lo largo del recorrido del proyecto los participantes se reunirán cada dos meses. El objetivo es la producción de un conjunto de informes, que recojan el trabajo realizado en el periodo, reflejando las dificultades encontradas en cada una de las etapas, y el nivel de consecución de los objetivos con respecto a los previstos.

    Estos informes se utilizarán como punto de partida para la elaboración de una guía metodológica cuyo objetivo es informar acerca de la experiencia en la implantación de la metodología Aprendizaje Basado en Investigación de forma organizada y sistemática, supervisada por el PDI. La guía permitirá al personal docente universitario poner en marcha proyectos similares en otras áreas.

    En concreto, se pretenden obtener los siguientes recursos educativos durante la ejecución del proyecto, que podrán estar alojado en un espacio del Share Point de la UPM:

    • creación de un repositorio digital de recursos bibliográficos relacionada con la metodología Aprendizaje Basado en Investigación en la docencia universitaria de enseñanzas técnicas en el área industrial, con especial énfasis en la aplicación de la metodología al área de Ingeniería Química y Ambiental. Dicho repositorio podrá ser facilitado a los docentes interesados.
    • para uso de los alumnos: materiales de estudio, presentaciones de PowerPoint, actividades y dinámicas para realizar en el aula, códigos de programación de los sensores o catálogos técnicos, que se podrán ubicar en Moodle o MSTeams.
    • Creación de un espacio en el Share Point de la UPM donde alojar el material didáctico producido, tanto por parte de los alumnos como de los docentes de las asignaturas.

    Además de estos recursos educativos, el desarrollo del proyecto dará lugar a otros dos productos o entregables, de carácter más científico-técnico:

    • Tabla resumen/base de datos de sensores y material auxiliar para la construcción de la estación de medición.
    • Estación de medición montada y en funcionamiento, incluyendo la aplicación desarrollada para la visualización de las medidas tomadas por la estación.

     

    Potencial de transferencia interna y externa.

    • La transferencia interna en la UPM se verá favorecida por la divulgación de los resultados del proyecto en las redes de la ETSIDI, y en las noticias de la página web del centro; se prevé también la participación en las charlas que de forma habitual se organizan en la Escuela para dar a conocer las actividades que se realizan en la misma, con el fin de explicar la metodología seguida y exponer los resultados más significativos alcanzados.

     Además, se presentará la experiencia en el Congreso Internacional de Innovación Educativa en la Edificación (CINIE 2023) que se celebra cada año en la Escuela de Edificación de la UPM, de asistencia gratuita, con lo que se fomenta no solo la transferencia interna sino también la externa. Como este Congreso se centra en el ámbito de la edificación, la medición de contaminantes en espacios interiores y exteriores de edificios encaja perfectamente en la temática, enlazando con la domótica y los edificios inteligentes y sostenibles.

    • La transferencia externa también se potenciará utilizando otras vías. Por un lado, se realizará la divulgación del proyecto a través de la Sección de Estudiantes de la ISA-ETSIDI a todas las Secciones de Estudiantes de la ISA ligadas a Universidades y Centros Educativos españolas. Por otro lado, la presentación de los resultados en los Congresos de Innovación Docente en Ingeniería Química citados, en los que se dan cita las universidades españolas, será de gran utilidad.

    La presentación de resultados en Congresos permitirá tanto difundir las actividades realizadas en relación a la metodología aplicada, como recoger ideas y propuestas de mejora.

    Adicionalmente, el hecho de poder participar en un proyecto con la industria (Proquicesa S.L.) abre la puerta a que los resultados obtenidos puedan tener una proyección industrial, y de manera paralela, la posibilidad de que los estudiantes involucrados encuentren una oportunidad laboral derivada de la participación en el proyecto.

    Finalmente, a través de la comunidad EELISA Advanced Materials for a Sustainable Future se abrirá la posibilidad de transferir los resultados del proyecto a universidades extranjeras.

    MATERIAL DIVULGATIVO

    El material divulgativo tendrá carácter exclusivamente electrónico en varios formatos. Se elaborarán noticias cortas sobre la evolución del proyecto a lo largo de la vida del mismo, y artículos más amplios con los resultados intermedios y finales que se vayan obteniendo. Se creará material audiovisual, con ayuda del GATE si es preciso, sobre la evolución y resultados del proyecto

    El material divulgativo se difundirá por distintos canales:

    • En los canales de noticias, redes sociales institucionales de la Escuela y de la UPM las noticias cortas, con los alumnos implicados; en la página web de la ETSIDI los artículos más amplios, así como en la UPM a través de la unidad de Cultura científica.
    • A través de las redes sociales, (Instagram y la red profesional Linkedin, de la Sección de Estudiantes de la ISA-ETSIDI, y de ISA- España a través de María José Raposo Rodríguez). En las redes sociales de la ISA-ETSIDI puede habilitarse un link permanente a un repositorio digital, que puede estar alojado en Google Drive o Similar, para compartir el material audiovisual.
    • También se presentará en la Reunión Anual de las Secciones de Estudiantes, de la ISA a la que acuden todas las Secciones de Universidades y Centros de Educación relacionados con el Control de Procesos, y en la que participan de forma muy activa los estudiantes de todas las Secciones. 
    • Uso del archivo digital de la UPM para la publicación en abierto de los TFGs que se enmarquen en el ámbito del proyecto.

    En cuanto a la difusión de los resultados del proyecto:

    • Se presentarán en Congresos de Innovación Educativa, tanto específicos del área de Ingeniería Química, como el VII Congreso en Innovación Docente en Ingeniería Química- VI CIDIQ, o más generales de enseñanzas técnicas, como el 30º Congreso Universitario de Innovación Educativa en las Enseñanzas Técnicas (XXIX CUIEET), así como como en el Congreso Internacional de Innovación Educativa en la Edificación (CINIE 2023). Se tendrán en cuenta dos vertientes de presentación de trabajos: por un lado, presentación de los docentes acerca de la implementación de la metodología Aprendizaje Basado en Investigación y los resultados obtenidos; por otro lado, se potenciará la presentación de los propios estudiantes de su propio trabajo, con el fin de trabajar las competencias transversales de expresión y comunicación. Además, así podrán recibir feedback por parte de docentes investigadores participantes en los congresos. 
    • Seminarios de presentación al profesorado de la Escuela para dar a conocer la iniciativa a otros compañeros, que puedan también utilizar la metodología en sus asignaturas.
    • Participación en la II Jornada de Investigación de la ETSIDI, que se prevé que tenga lugar en noviembre de 2023.
    • En base a la calidad de las investigaciones realizadas se valorará la posibilidad de publicación de los resultados en otras revistas especializadas, tales como Education for Chemical Engineers o Chemical Educator.
    • A través de la comunidad EELISA Materials for a Sustainable Future, se organizará un seminario con el fin de presentar los resultados del proyecto a otros miembros de la comunidad y así fomentar su internacionalización. El pasado año, dicha comunidad participó en la organización del Workshop “Merging Sensors and Advanced Materials”, en el cual los resultados de este proyecto encajarían de modo que pudieran ser presentados a jóvenes estudiantes y potenciales investigadores.
    COLABORACIONES

    Para la realización de este proyecto se cuenta con la participación de 9 profesores investigadores, todos ellos miembros del Grupo de investigación consolidado de la UPM Análisis y Caracterización Óptica de Materiales-ACOM, dirigido por uno de los profesores, Francisco Fernández Martínez. También se cuenta con la colaboración de 3 técnicos de laboratorio (dos en plantilla y una becaria a través del Fondo YEI de la CAM para inserción laboral de jóvenes), que darán soporte a las cuestiones más operativas del proyecto.

    Los profesores integrantes del grupo participan activamente en actividades de mejora de la calidad docente, que han dado lugar a siete comunicaciones a Congresos de Innovación Docente en los últimos cuatro años.

    Por otro lado, se cuenta con el apoyo de la Dirección de la ETSIDI por ir el proyecto en línea con los objetivos de la escuela. Además, en el marco del proyecto se colaborará con los siguientes agentes y organizaciones:

    • Ayuda del GATE para la edición de material audiovisual.
    • Sección de Estudiantes ISA-ETSIDI-UPM
    • Empresa Emerson Automation Solutions, a través de la participación de Ricardo Fernández Rodríguez, que ocupa el puesto de Measurement Solution Sales Director.
    • ISA España e ISA Internacional, a través de María José Raposo Rodríguez, que ocupa el puesto Presidenta Saliente/Responsable Mentoring en ISA España, cuya función es representar la Sección en ISA Internacional, La profesora Atanes, ha tenido una intensa colaboración tanto con la Empresa Emerson como con ISA España, a través de la Sección de Estudiantes, en el ámbito de actividades realizadas en Regulación de Procesos y dirigidas a la formación de los alumnos universitarios y a facilitar la relación con el mundo profesional y su inserción en el mismo
    • La empresa Proquicesa S.L., con la que el coordinador de la propuesta, profesor Nieto-Márquez,colabora en un proyecto de investigación sobre mejora de la calidad del aire en espacios interiores, actuando como investigador principal del mismo.
    • Grupo de robótica CREA. Es un grupo de estudiantes de la ETSIDI que desarrollan proyectos relacionados con la automatización y la robótica, y con los que tanto los dos coordinadores de la propuesta como la sección de estudiantes ISA-ETSIDI mantienen una relación de colaboración. Este grupo ayudaría a complementar los contenidos específicos en sensores de los que inicialmente carecen los estudiantes de Ingeniería Química, fomentando así un ambiente de trabajo multidisciplinar.
    • Comunidad EELISA Advanced Materials for a Sustainable Future, a través de la participación del miembro del equipo docente José Antonio Díaz, a su vez miembro del Management Committee de dicha comunidad.