Diseño Y Fabricación De Equipo Didáctico Digital Para La Simulación Y Análisis De Velocidad Y Turbulencia en Fluidos Incompresibles

Abstract

La didáctica tiene una relevancia muy importante en el proceso de enseñanza-aprendizaje, sobre todo dentro del aula y en campo. Dentro de las herramientas didácticas podemos encontrar un número extenso de posibilidades, desde metodologías para solución de problemas básicos, hasta la implementación de aulas virtuales remotas para la gestión del aprendizaje o el uso de laboratorios, por mencionar algunos. Otro tipo de herramientas didácticas de alto valor en el área de la enseñanza-aprendizaje, son los equipos didácticos, que ayudan al profesor y al alumno, a explicar y comprender fenómenos, que, de forma analítica o conceptual, no se describen por si solos, por ejemplo, algunos efectos vinculados a la mecánica de fluidos, sobre todo los que se efectúan en sistemas cerrados. Esta investigación tiene por objetivo, diseñar y fabricar un equipo didáctico digital para la simulación y análisis de flujos incompresibles; específicamente agua, basándonos en la hipótesis de que se pueden interpretar variables y factores de la mecánica de fluidos a valores cuantitativos y cualitativos, mediante el procesamiento de dispositivo Arduino Uno y el uso de sensores electrónicos. Para poder demostrar la hipótesis se realizó una metodología compuesta por cinco etapas. En la etapa uno, se realizó un marco teórico referente a las ecuaciones y variables de mecánica de fluidos para la solución de velocidad y turbulencia. En la etapa dos se seleccionaron los componentes hidráulicos, electrónicos y de sensado. En la etapa tres se realizó un diseño digital tridimensional del tablero. En la etapa cuatro se realizó la integración del sistema hidráulico. En la etapa cinco se integraron los sistemas de control. En la etapa seis se realizó la programación de los sensores y pantallas en software Arduino, y en la etapa siete se integró todo el equipo didáctico. Como resultado se obtuvo un equipo didáctico digital para la medición de velocidad y turbulencia, con un margen de error de entre 3 y 5% respecto a los cálculos teóricos.