PBL Stirling… Arrancando motores!

Durante el primer semestre los alumnos y alumnas de 1º de Master en Ingeniería industrial de Mondragon Unibertsitatea estuvieron desarrollando lo que para muchos fue algo nuevo, el PBL. Un PBL (Project or Problem Based Learning), conocido también como Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP), consiste en un proyecto multidisciplinar que requiere trabajar y adquirir conocimiento no impartido en clase de asignaturas pertenecientes al semestre en cuestión zomo Ingeniería Térmica y de Fluidos, Tecnología Energética, Seguridad Industrial…

El alumnado ha de resolver un problema/proyecto en equipo, organizando las tareas y fases, tomando decisiones, adquiriendo de manera autónoma el conocimiento necesario… Lo que se pretende con todo ello es que el alumnado persiguiendo un objetivo común se involucre y aporte lo mejor que tiene siendo parte activa en su propio proceso de aprendizaje. Al fin y al cabo, necesitamos trabajar no solo las competencias técnicas sino también las transversales.

Este proyecto ha consistido en el diseño y fabricación de un motor Stirling para micro generación. No sólo el diseño y el cálculo teórico sino se ha tenido que llegar a fabricar un prototipo midiendo la eficiencia y generando energía eléctrica partiendo de la energía que proporciona un mechero de alcohol.

El hecho de tener que fabricar el prototipo, algo físico real y no haberse quedado sólo en papel, ha sido de gran ayuda para lograr la motivación de los y las alumnas. La motivación es clave en cualquier proceso de aprendizaje efectivo. Asimismo, y planteando el proyecto como una competición el equipo ganador presentará su proyecto en el XX Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica que se celebrará en Málaga el mes de Setiembre de 2014 dentro del área temática Educación en Ingeniería Mecánica.

El Stirling, lejos de ser una novedad, era hasta hace poco un pequeño desconocido para muchos. Sin embargo, el PBL ha cumplido su objetivo, que el gusanillo de la curiosidad picara a los alumnos y se pusieran a investigar.

Pero, ¿qué es un motor Stirling?
El Stirling, al igual que el motor de un coche, es un motor térmico, es decir, realiza un ciclo termodinámico. La gran diferencia reside en que mientras que en el motor de un coche, la combustión se produce en el interior, el motor Stirling funciona con una combustión externa pudiendo aprovechar calor de casi cualquier fuente.

Estado del arte
El primer paso fue descubrir la variedad de motores que existen, los motivos por los que funcionan, etc. Para esto contamos con la colaboración de Jaime Gros, quien compartió con nosotros su pasión por los motores Stirling.

Desde aquí nuestro más sincero agradecimiento a Jaime Gros Bañeres por su incondicional apoyo en este proyecto.

Muchísimas gracias por habernos apoyado en esta aventura! Nunca pierdas la pasión!

Igualmente, agradecemos la colaboración del equipo investigador del Centro Stirling.

Manos a la obra

Tras equiparnos debidamente antes de ir al taller… batas, zapatos y gafas de seguridad, guantes … el paso por el taller ha sido una de la mejores experiencias!

Los grupos se organizaron para ponerse manos a la obra y materializar con los recursos de la escuela los diseños que habían plasmado en papel.

Para muchos de los alumnos, la experiencia de tener libertad de utilizar el taller fue algo nuevo, que acogieron con ganas.

Sierra, torno, taladro, acero, aluminio, nylon… las diferentes elecciones dieron lugar a una gran variedad de maquetas.

 Resultados

Tras las breves pero intensas 4 semanas en que los alumnos anduvieron fabricando los motores, el resultado fueron 5 motores a punto de funcionar y 2 que giraron exitosamente.

Curiosamente, los 2 motores que funcionaron fueron fabricados con materiales más asequibles como pueden ser latas de refresco o globos.

El día de la presentación del proyecto, además de las maquetas, también se presentaron unos análisis termodinámicos muy interesantes, planteados partiendo de distintas hipótesis y de diferentes modelos teóricos que se hallaron en la bibliografía. Los cálculos se realizaron utilizando el programa Matlab. Algunos de los grupos también emplearon cálculos basados en elementos finitos mientras que otros se basaron en modelos empíricos.

El prototipo seleccionado como ganador fue el que se ve a continuación, que refleja las horas de trabajo y el cariño dedicados por sus creadores.

Este equipo fabricó un primer prototipo  (izquierda) compuesto por materiales low cost y una vez analizados los puntos críticos se dispuso a fabricar el definitivo (derecha) mejorando aspectos como los puntos de apoyo del cigüeñal, el rozamiento en los apoyos incorporando rodamientos, horno refractario para evitar las pérdidas de calor…

Consiste en una cámara de compresión cuidadosamente ensamblada con unas latas y una membrana flexible como pistón, y su cigüeñal y correspondiente desplazador (de lana de acero), montado sobre una base de acero.

Como en toda competición hubo que seleccionar 1 ganador y ganó el equipo que posa feliz junto a la maqueta que ilumina una cierta cantidad de leds con la energía que genera. Enhorabuena equipo!

Sin embargo en el PBL ganaron todos/as. Los alumnos y alumnas disfrutaron de una experiencia diferente y agradable, y no solo eso, sino que, sin saberlo, lo aprendido desde la experiencia perdurará para siempre, porque este tipo de aprendizaje es más efectivo que cualquier clase magistral. El hecho de llevar a la práctica el proyecto plantea de forma diferente el aprendizaje, y hace que retengamos los conocimientos de una forma diferente, comprendiéndolos mejor y reteniendo los conceptos durante más tiempo. Lo que han adquirido durante el proyecto vale más que ganar cualquier competición. El grupo de profesores/as involucrados/as aprovechan este post para felicitar a todos los equipos.  ZORIONAK!!

Hemos preguntado a los y las protagonistas del proyecto y he aquí sus testimonios:

«Niri reto on bat iruitu zait, bai fabrikazio eta teoria aldetik.»

«Para mí ha sido un proyecto muy interesante y me ha gustado mucho la posibilidad de poder usar el taller y fabricar el producto.»

«Lo que más me gustó fue el tiempo en el taller. Y me sorprendió la confianza en nosotros, porque a pesar de tener siempre a alguien cuidándonos, teníamos toda libertad para hacer y experimentar. Y la implicación, proporcionándonos las charlas necesarias para aprender a hacer lo que se nos pedía.»

«Una buena experiencia para aprender a trabajar con las personas y sacarnos las castañas del fuego por nosotros mismos.»

«Aunque no se haya conseguido el objetivo final (que funcione), hemos construido algo con nuestras manos más allá de los cálculos teóricos que siempre hacemos y que así pues estamos más cerca de la realidad.»

«A mí lo que me ha gustado de este PBL es que ha tenido su parte práctica además de la teórica y que ha sido sobre un tema del que no teníamos mucho conocimiento pero que creo que tiene futuro. Interesgarria iruditu zait.»

«Personalmente lo que más me ha gustado del PBL es que uno aprende a trabajar en equipo, a entenderse con los compañeros del grupo, a saber que decir a los compañeros cara a cara tanto cuando la situación va bien como cuando hay problemas. Además de todo esto, está lo que cada uno aprende realizando este trabajo.»

Y a tí ¿qué te ha parecido? Haz tu comentario!