El Espacio Europeo de Enseñanza Superior (EEES) ha optado por una aplicación progresiva 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 plantea desarrollar en el proyecto se enmarcan dentro de asignaturas de la Ingeniería Aeronáutica y Naval, teniendo todas ellas como base común a la ingeniería térmica: “Turbomáquinas”, “Energía del Hidrógeno” y “Motores alternativos”. En todas ellas se pretende aplicar nuevas metodologías docentes que aumenten la motivación y participación de los alumnos en su proceso de aprendizaje, pudiendo utilizarlas tanto en un entorno presencial, como on-line.

En algunos temas de estas asignaturas se estudian sistemas muy complejos, en los que intervienen un gran número de parámetros en su diseño y operación. En la realidad no es posible disponer de todos estos sistemas o, si se dispone de ellos, no es viable modificar de forma sencilla los parámetros. Hasta ahora, el estudio de la influencia de la variación de esos parámetros se ha llevado a cabo mediante la presentación de curvas y gráficas en las clases presenciales. Mediante esta metodología el alumno pierde mucha información, además de no poder actuar sobre el sistema como si dispusiese de él en la realidad.

Este problema se pretende solucionar mediante la utilización de modelos que simulen el comportamiento de algunos de estos sistemas y permitan variar tanto los parámetros de diseño como los de operación. De esta forma, el profesor en el aula podrá simular el sistema 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 on-line (implementación del mismo en la plataforma Moodle).

Los modelos a desarrollar para su posterior aplicación en la docencia de los temas correspondientes son:

1.       Para el caso de Turbomáquinas: modelos de simulación para calcular y analizar las actuaciones de una cascada de álabes de turbina en función de la geometría de los álabes, de su número, del número de Mach de salida, etc.

2.       Para el caso de las Pilas de Combustible: modelo para determinar la curva de polarización de una pila de tipo PEM, en función de parámetros de diseño y operación.

3.       Para el caso de Motores Alternativos se proponen modelos para calcular y analizar:

a.       el bucle de bombeo de un motor alternativo, en función de parámetros de diseño y operación.

b.      las pérdidas mecánicas de un motor alternativo.

c.       el acoplamiento motor-turbocompresor.

d.      las curvas de actuaciones de un motor alternativo cuando se utiliza en un vehículo terrestre.

e.      las curvas características de un motor alternativo cuando se utiliza en una aeronave.

Además de lo anterior se pretende diseñar las metodologías más adecuadas para la utilización de los modelos en el aula, así como fuera de ella.

Los principales objetivos del proyecto son desarrollar modelos de simulación de diferentes sistemas térmicos para su  utilización en la docencia presencial y on-line (b-learning), y establecer una metodología para su aplicación, de manera que permitan conseguir una mejora de los procesos de enseñanza-aprendizaje.

Por consiguiente, los objetivos generales del proyecto son:

-     Desarrollo de modelos de simulación de diversos sistemas relacionados con las turbomáquinas, las pilas de combustible y los motores alternativos.

-     Utilización, por parte del profesor en su labor docente en el aula, de los modelos.

-     Utilización on-line de los modelos por los alumnos.

 

De esta manera se persigue:

-     que el profesor pueda mejorar su labor docente al disponer de una herramienta que le permite presentar el comportamiento real de los sistemas a estudiar.

-     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.

 

Con lo anterior se persigue también incentivar al alumno haciéndole intervenir de forma activa en el proceso de enseñanza-aprendizaje, y facilitándole el poder incidir y profundizar, en la medida necesaria, en los puntos que más le interese en cada momento.

Es de destacar la interdisciplinariedad del proyecto, ya que aunque el fin común es el mismo “desarrollar y aplicar en la docencia modelos de simulación” estos se utilizarán en asignaturas y en titulaciones diferentes: Ingeniero Aeronáutico e Ingeniero Naval y Oceánico.

 

El proyecto que se propone, va dirigido fundamentalmente a los alumnos que cursan las asignaturas de “Turbomáquinas“, “Motores de Reacción y Turbinas de Gas”, “Aerorreactores y Turbinas de Gas“, “Energía del Hidrógeno”, “Motores Alternativos I” y “Motores Alternativos II”, que se imparten en la Titulación de Ingeniero Aeronáutico y en la Titulación de Ingeniero Naval y Oceánico según se muestra en el cuadro siguiente:

 

Asignatura	Curso	Créditos	Tipo	Nº grupos	Nº alumnos
Turbomáquinas	4º	4.5	OPT	1	58
Motores de Reacción y Turbinas de Gas	4º	6.0	TRO	2	355
Aerorreactores y Turbinas de Gas	5º	4.5	OPT	1	27
Energía del Hidrógeno	4º - 5º	4.5	OPT	1	20
Motores Alternativos I	4º	4.5	TRO	2	304
Motores Alternativos II	5º	5.25	OPT	1	39

 

Por otra parte, su aplicación no tiene por que restringirse a las asignaturas indicadas, sino que puede utilizarse en otras asignaturas impartidas en otros centros de la U.P.M. y en cuyo temario esté incluido el estudio de turbomáquinas, pilas de combustible o motores alternativos (por ejemplo: E.U.I.T. Aeronáuticos, E.T.S.I. Industriales, etc.).

Se persiguen los siguientes objetivos cognoscitivos:

-     Conocer y analizar la influencia de los parámetros de diseño y operación de una cascada de álabes sobre su comportamiento fluidodinámico.

-     Conocer y analizar la influencia de los parámetros de diseño y operación sobre la curva de polarización de una pila de combustible de tipo PEM.

-     Conocer y analizar la influencia de los parámetros de diseño y operación de un motor alternativo sobresu bucle de bombeo.

-     Conocer y analizar la influencia de los parámetros de diseño y operación de un motor alternativo sobre las pérdidas mecánicas.

-     Conocer y analizar la influencia de los parámetros de diseño y operación de un motor alternativo y un turbocompresor sobre su acoplamiento.

-     Conocer y analizar la influencia de los parámetros de diseño y operación de un motor alternativo sobre las curvas de actuaciones cuando el motor se utiliza en un vehículo terrestre o en una aeronave.

 

y conseguir los siguiente objetivos competenciales:

-     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.

 

 

Los métodos docentes utilizados hasta ahora han sido los convencionales en el aula, utilizando para estudiar la influencia de los parámetros gráficas y curvas de tipo paramétrico.

 

 

El método docente a implantar consiste es la utilización en el aula de los modelos desarrollados. Se modificarán los parámetros más importantes pudiendo de esta forma ver el alumno su influencia sobre el sistema. Fuera del aula el alumno podrá utilizar por si mismo los modelos y hacer sus propios análisis sobre el sistema.

 

 

Los medios materiales de los que se dispone actualmente para el proyecto son:

-          Un ordenador personal.

-          Escáner a color de sobremesa.

-          Impresoras.

-          Software diverso para programar los modelos de simulación.

-          Bibliografía.

 

En el proyecto se solicita la adquisición del siguiente material:

-          Un ordenador portátil que se destinará para la realización de la programación de los modelos y su colocación en la plataforma Moodle.

 

 

El número de horas de carga de trabajo que se estima para todo el profesorado que interviene en el proyecto es  de unas 1050 horas.

El número de horas aproximado de trabajo para el alumno es difícil de estimar dado que el sistema no se aplica todavía, unido a que el alumno podrá hacer uso de los modelos según sus necesidades fuera del aula.

 

La duración del proyecto es de 10 meses (desde el 1 de octubre de 2008 al 31 de julio de 2009), de forma que el material desarrollado esté preparado para su utilización en el aula y vía on-line para el curso 2010-2011. El calendario de actividades se muestra a continuación 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 los tres becarios que se solicitan en el proyecto.

Para el curso 2009-2010 se proponen las siguientes tareas:

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:

 

Se considerará haber alcanzado los objetivos si se obtiene una puntuación igual o superior a 115 puntos sobre 160.

Para evaluar los resultados del proyecto desde el punto de vista de los alumnos se analizarán sus respuestas a un cuestionario, además de pedirles que emitan sus opiniones sobre las posibles mejoras a introducir. En el cuestionario se les pedirá que evalúen, entre otras cuestiones, los siguientes indicadores:

 

 

Se considerará haber alcanzado los objetivos si se obtiene una puntuación igual o superior a 43 puntos sobre 60.

Con posterioridad se analizarán los resultados académicos (tasa de abandono, tasa de rendimiento, tasa de éxito) obtenidos por los alumnos que han utilizado esta metodología, con los alumnos de cursos anteriores.