INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO.

Transcripción

1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO. SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN. INFORME FINAL DEL PROYECTO SIP: MODELACIÓN VIRTUAL EN LA FABRICACIÓN DE PIEZAS A TRAVÉS DEL TRABAJO EN FRÍO, EN APOYO AL APRENDIZAJE INDIVIDUALIZADO DE LOS ALUMNOS DE INGENIERÍA BAJO UN SISTEMA DE EDUCACIÓN A DISTANCIA DIRECTORA: DRA. OLIVIA GUEVARA GALINDO. PARTICIPANTES: DR. IGNACIO ADRIÁN ROMERO. DR. RODOLFO RADILLO RUIZ. 1

2 RESUMEN. Este proyecto surge a partir de la metodología propuesta en el nuevo modelo educativo del IPN, en el cual el alumno construye su propio conocimiento y el profesor es un facilitador. Y en donde ambos teniendo como apoyo las tecnologías disponibles, no importando el tiempo y espacio propios de la clase, mejorarán la acción formativa. Los entornos virtuales se integran como apoyo o complemento de una clase presencial y se utilizan para las modalidades mixtas y no presenciales. Se producen y editan videos de procesos de conformado en frío que muestren la potencialidad de la modelación virtual dentro de las clases de manufactura en los diversos planes de estudio referentes a manufactura tanto a nivel superior como de posgrado. OBJETIVO. Desarrollar material educativo multimedia aplicado a los procesos de conformado en frío mediante un software especializado en simulaciones de manufactura. INTRODUCCIÓN. Una de las posibilidades emergentes derivadas de las nuevas tecnologías educativas, disponibles cada vez en mayor medida en los centros educativos y hogares, es utilizar entornos virtuales de aprendizaje para apoyar la labor docente extendiendo la acción formativa más allá de las dimensiones tiempo y espacio propias de la clase. Las experiencias educativas que utilicen estos entornos virtuales de aprendizaje, tanto si se ubican en escenarios de enseñanza a distancia, presencial o mixta, implica una redefinición de los elementos organizativos del aprendizaje, en relación a: los agentes involucrados (profesores, participantes, administrativos); los espacios donde se lleva a cabo las actividades formativos (casa, centro educativo, aulas informáticas, lugar de trabajo); los tiempos y secuencias de aprendizaje. El que los docentes usen espacios virtuales para formarse, les permite conocer de forma más directa los roles que se esperan de un profesor virtual?, el que ellos podrían ejercer al incorporar esta modalidad de enseñanza en sus prácticas docentes. Existe una creciente demanda de que los profesores, ya sea en su formación inicial o continua se preparen para actuar en estos espacios virtuales de aprendizaje, este último aspecto permite a los docentes conocer como funcionan estos espacios, ambientes donde en un futuro les podría corresponder desempeñarse, ya sea porque los integren como apoyo o complemento de una clase presencial o los utilicen para desarrollar una experiencia formativa íntegramente en forma virtual. Comprender cómo se produce la interacción en los espacios virtuales de formación docente, a través de la caracterización de las intervenciones de los participantes y el tutor; determinar la valoración del rol del tutor y conocer el uso y evaluación de la plataforma, son aspectos a investigar para diseñar mejores experiencias de formación virtual de docentes, basadas en la interacción y la construcción social de conocimiento. 2

3 METODOLOGÍA. Para lograr el objetivo del proyecto, durante el primer periodo se realizó la investigación bibliográfica y de campo de los procesos industriales que actualmente son utilizados en la conformación de metales en frío y caliente. Ya que el proyecto se enfoca al conformado de piezas en frío, se hizo una clasificación y evaluación para identificar aquellos de los que se dispondría. Primeramente se analizó el proceso de extrusión el cual aprovecha la maleabilidad de los metales para conformarlos. Éste proceso consiste en forzar el metal que se encuentra dentro de una cámara de presión mediante un émbolo a salir a través de una matriz formadora especial, que determina la sección transversal del producto emergiendo como una barra continua que se corta a la longitud deseada. Los metales que comúnmente se extruden son el plomo, cobre, latón, bronce y aleaciones de aluminio y magnesio. Varillas, perfiles estructurales, tubos, cables cubiertos de plomo, molduras de marcos, cartuchos de latón etc., son los principales productos obtenidos mediante el proceso de extrusión. La maquinaria más empleada en la extrusión convencional son las prensas de tipo horizontal hidráulicas. Existen tres variaciones del proceso: extrusión directa, indirecta y por impacto. EXTRUSIÓN DIRECTA. Consiste en colocar dentro de una cámara un metal confinado que es comprimido mediante un émbolo. El metal es extrudido a través de la abertura del dado, hasta que sólo queda un pequeño residuo, el cual es retirado posteriormente del tope remanente. Ver figura 1. METAL TRABAJADO DADO CONTRA 3

4 Figura 1. Extrusión directa. EXTRUSIÓN INDIRECTA. Difiere del primero en que la parte extrudida se fuerza a través del émbolo. Se requiere de menor esfuerzo con éste método, pues no hay fricciones entre el trozo de metal y las paredes del recipiente que lo contiene; sin embargo, tiene limitaciones tales como la debilidad del ariete por ser hueco y la imposibilidad de proporcionar un soporte adecuado a la parte extrudida. Ver figura 2. FIGURA FINAL METAL TRABAJADO DADO CONTENEDOR Figura 2. Extrusión Indirecta. EXTRUSIÓN POR IMPACTO. Este tipo de extrusión es empleado para hacer productos como tubos colapsables y latas para refrescos a partir de metales blandos como el aluminio. Su proceso se basa en pieza gruesa de metal colocada en la cavidad de un dado (molde de la pieza deseada), el material se golpea con un punzón que tiene el tamaño y la forma del interior de la parte. El impacto del punzón es suficiente para ocasionar que el metal de la preforma fluya rápidamente hacia el espacio comprendido entre el punzón y la cavidad del dado. Ver figura 3. MATERIAL EN BRUTO TUBO EXTRUDIDO DADO 4

5 Figura 3. Extrusión por impacto. En el segundo periodo del proyecto se analizaron diferentes sistemas de simulación de procesos como forja, extrusión, recalcado, rolado, forja abierta, doblado; basados en el método de elemento finito, los cuales están diseñados para analizar el flujo tridimensional en procesos de conformado de metales, éstos son capaces de analizar deformaciones grandes y el comportamiento térmico de los múltiples objetos que interactúan durante el proceso de conformado. Al haber seleccionado un software para conformación de piezas en frío y caliente, se realizaron simulaciones de ciertas piezas, el material didáctico obtenido al final del proyecto son los videos de cada simulación, con el fin de que el alumno tenga una breve descripción de lo que son los procesos y se familiarice con programas basados en el método de elemento finito. A continuación se muestran las 5 carátulas de los discos que contienen los videos de las simulaciones realizadas en el proyecto. Ver figura 4. 5

6 Figura 4. Carátulas de simulaciones. RESULTADOS. Se obtuvo un CD con video tutoriales sobre el proceso de conformado en frío. Los videos tutoriales muestran con claridad los procesos y permiten a los alumnos realizar actividades previas que les permitan adquirir confianza antes de realizar una práctica en el laboratorio. CONCLUSIONES. A través de la caracterización de las intervenciones de los participantes y el tutor; se puede determinar la valoración del rol del tutor y conocer el uso y evaluación de la plataforma; Y utilizando estos aspectos se diseñan mejores experiencias de formación virtual de docentes. Con la utilización de este material, el alumno logra una autonomía en su aprendizaje. Se aplican las nuevas tecnologías de la información en la educación. 6

7 PRODUCTOS OBTENIDOS. META ORIGINAL LOGRO DE METAS 1.- Material didáctico para enriquecer asignaturas del plan de estudios de la Maestría en Ingeniería de Manufactura. Se cumplió. Se genero un CD con la información de los procesos analizados, teniendo esa información en forma de video tutoriales. 2.- Conferencia o ponencia nacional Se cumplió. La información generada se utilizó en las conferencias del Encuentro PIFI, efectuado en México D.F., los días 23, 24, 25 y 26 de septiembre de Conferencia o ponencia internacional No se cumplió. En base a la que la fecha de obtención de los recursos era incierta, no fue posible planear la asistencia a algún congreso. 4.- Asistencia a 1 congresos nacionales. Se cumplió. Se asistió al Encuentro PIFI 2008 los días 23, 24 y 25 de Septiembre de Asistencia a 1 congresos internacional. No se cumplió. En base a la que la fecha de obtención de los recursos era incierta, no fue posible planear la asistencia a algún congreso. 6.- Dirección de 2 alumnos PIFI Se tuvo 1 alumno durante el período de Enero - Junio de 2008, el cual concluyó satisfactoriamente. Se tuvo 1 alumno durante el período Enero Diciembre, el cual concluyó satisfactoriamente. 6.6 Dirección de 1 alumno de Servicio. Social. No se cumplió. IMPACTO EN EL SECTOR EDUCATIVO. El material virtual de manufactura se utilizará como complemento en la asignatura de manufactura de las carreras de Ingeniería mecánica y Maestría en Ingeniería de Manufactura que se imparte en red colaborativa en ESIME-AZCAPOTZALCO, ESIME ZACATENCO, ESIME TICOMÁN Y UPIITA. COMPROMISOS DE LA ETAPA SIGUIENTE. No hay. Este es un informe final, el proyecto ha concluido. 7