Plan de clase completo para fabricación de horno mufla con enfoque en materiales refractarios

Datos generales

• Área: Ingeniería
• Asignatura: Ingeniería Metalúrgica
• Nivel: Educación técnica/tecnológica, 3er semestre
• Duración total: 6 horas (3 semanas, 2 horas por semana)
• Modalidad: Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP)

Meta de aprendizaje

Al finalizar el proyecto de fabricación del horno mufla, los estudiantes serán capaces de seleccionar y aplicar materiales refractarios adecuados, calcular pérdidas térmicas, realizar la soldadura del chasis, montar el circuito de control PID y llevar a cabo la colada de aluminio, con rigor técnico, trabajo en equipo y respeto a las normas de seguridad industrial.

Objetivo SMART

En tres semanas, los estudiantes identificarán y aplicarán materiales refractarios adecuados para la fabricación del horno mufla, calculando pérdidas térmicas y ensamblando el sistema de control PID, demostrando habilidades prácticas de soldadura y colada, respetando las normas de seguridad industrial y promoviendo el reciclaje de metales, para lograr un horno funcional y seguro.

Materiales y recursos

• Materiales refractarios diversos para prueba y comparación (ladrillos, morteros, aislantes)
• Planos y esquemas del horno mufla
• Equipos para soldadura eléctrica (soldadora y equipo de protección personal)
• Componentes electrónicos para montaje del control PID (sensores, relés, controlador)
• Herramientas para montaje y colada de aluminio (moldes, crisoles, hornos auxiliares)
• Equipos de protección personal (guantes, gafas, casco, ropa ignífuga)
• Material didáctico impreso: fichas sobre Ley de Ohm/Joule, transferencia de calor y metalurgia del aluminio
• Acceso a calculadoras científicas y pizarra
• Celulares para consulta offline (manuales PDF precargados, apps básicas sin internet)

Evaluación

Criterios de evaluación alineados al objetivo

Planificación semanal y actividades

Semana 1 (2 horas): Introducción conceptual y selección de materiales refractarios

Inicio (20 min)

• Docente: Presenta el proyecto de fabricación del horno mufla con un modelo o imágenes reales. Explica la importancia de los materiales refractarios en la eficiencia térmica y seguridad.
• Estudiantes: Participan con preguntas y comentan sobre sus ideas previas de materiales resistentes al calor.

Desarrollo (90 min)

1. Acción docente: Explica los conceptos básicos de transferencia de calor y Ley de Ohm/Joule con ejemplos aplicados al horno mufla (30 min).
2. Acción estudiantes: Realizan lectura guiada de fichas técnicas sobre diferentes materiales refractarios y sus propiedades térmicas (20 min).
3. Acción docente: Organiza a los estudiantes en equipos para analizar y comparar materiales refractarios disponibles en el taller (20 min).
4. Acción estudiantes: Prueban la resistencia térmica y aislamiento de los materiales mediante una actividad demostrativa con calor indirecto (20 min).

Cierre (10 min)

• Docente: Facilita una síntesis grupal sobre la importancia de elegir materiales adecuados para minimizar pérdidas térmicas.
• Estudiantes: Autoevaluación rápida y entrega de ficha de reflexión sobre la experiencia y seguridad durante la manipulación de materiales.

Semana 2 (2 horas): Cálculo de pérdidas térmicas y soldadura del chasis

Inicio (10 min)

• Docente: Recapitulación breve del tema anterior e introducción al cálculo de pérdidas térmicas aplicadas al horno mufla.
• Estudiantes: Plantean dudas e intercambian ideas.

Desarrollo (95 min)

1. Docente: Explica paso a paso el cálculo de pérdidas térmicas, relacionándolo con los materiales refractarios seleccionados (30 min).
2. Estudiantes: Resuelven ejercicios prácticos con calculadoras y supervisión docente (30 min).
3. Docente: Introduce técnicas básicas de soldadura eléctrica y normas de seguridad industrial (15 min).
4. Estudiantes: Practican soldadura del chasis en parejas, utilizando EPP y aplicando técnicas correctas bajo supervisión (20 min).

Cierre (15 min)

• Docente: Revisión conjunta de cálculos y observación del trabajo en soldadura, enfatizando seguridad y calidad.
• Estudiantes: Reflexión grupal sobre la experiencia de soldadura y dificultades encontradas.

Semana 3 (2 horas): Montaje del circuito PID y colada de aluminio

Inicio (15 min)

• Docente: Presenta el control PID y su función en la regulación de temperatura del horno mufla, apoyado con diagramas.
• Estudiantes: Formulan preguntas y discuten la importancia del control de temperatura para la metalurgia del aluminio.

Desarrollo (85 min)

1. Docente: Demuestra el montaje básico del circuito PID y conexión de sensores (20 min).
2. Estudiantes: En grupos, montan el circuito y verifican su funcionamiento (30 min).
3. Docente: Explica proceso de colada de aluminio y medidas de seguridad (10 min).
4. Estudiantes: Realizan una colada de aluminio supervisada, aplicando EPP y técnicas aprendidas (25 min).

Cierre (20 min)

• Docente: Facilita una sesión de metacognición y evaluación formativa oral, preguntando sobre dificultades técnicas, uso de materiales refractarios, y seguridad.
• Estudiantes: Realizan autoevaluación y evaluación entre pares sobre el trabajo en equipo, rigor técnico y cumplimiento de normas de seguridad.
• Docente: Cierra con recomendaciones para el reciclaje de metales y el cuidado del equipo.

Consideraciones metodológicas y didácticas

• Se prioriza el aprendizaje basado en proyectos para vincular teoría y práctica en contexto real.
• Se fomenta el trabajo colaborativo en pequeños grupos para desarrollar habilidades sociales y técnicas.
• La seguridad industrial es transversalizada en todas las actividades mediante uso obligatorio de EPP y normas claras.
• Se integra el uso limitado de celulares para consulta de materiales precargados sin dependencia de internet.
• Se promueve el rigor técnico en cálculos y soldadura para fortalecer competencias laborales.
• Se incluye reflexión sobre reciclaje de metales como práctica responsable y ambientalmente consciente.

Adaptación ante limitaciones tecnológicas

Si el acceso a celulares o calculadoras falla, se utilizarán calculadoras manuales y fichas impresas para consulta. La explicación del docente y demostraciones prácticas serán más frecuentes para suplir la ausencia de recursos digitales.