Un enfoque reflexivo e integral para la enseñanza de la simulación en la carrera de ingeniería
En universidades de todo el mundo, los estudiantes están descubriendo el poder transformador de la simulación y dominando sus aplicaciones para enfrentar desafíos en diferentes sectores. Aprender mediante simulación acerca la realidad al salón de clases, transformando la educación y aumentando el interés de los alumnos en escenarios del mundo real.
Para mantenerse al día con la evolución constante de la ingeniería moderna, las universidades están ampliando sus planes de estudio. Formar a los futuros ingenieros en el uso de simulación es cada vez más esencial para su desarrollo profesional.
El IMT eleva la enseñanza de la ingeniería
El Instituto Mauá de Tecnología (IMT) es una institución privada sin fines de lucro en São Paulo, Brasil, que brinda a sus estudiantes de ingeniería la ventaja competitiva de aprender a usar la simulación a lo largo de toda su formación. El IMT ha ofrecido a los estudiantes oportunidades educativas de punta en gestión de negocios, diseño e ingeniería por más de 60 años. Su departamento de ingeniería ofrece nueve programas diferentes, que abarcan desde ingeniería de alimentos hasta ingeniería mecánica. Gracias al respaldo del Programa Académico de Ansys y ESSS, un Ansys, parte de Synopsys, Apex Channel Partner en Brasil, los estudiantes adquieren una sólida experiencia utilizando las herramientas de simulación Ansys, preparándolos para enfrentar los desafíos del mundo real con soluciones innovadoras.
Estudiante trabajando en una simulación en el software Ansys Fluent durante la clase.
La simulación llega al salón de clases
Las carreras de ingeniería del IMT duran cinco años y ofrecen muchas oportunidades de cursos y materias extracurriculares. Con el paquete de soluciones multifísicas de Ansys Academic para todo el campus, la universidad tiene acceso completo a las herramientas de simulación Ansys, permitiendo la integración de la simulación en todo su plan de estudios. En su segundo año, los estudiantes tienen su primera experiencia con la simulación Ansys, empezando con el software educativo Ansys Granta EduPack™ para materiales. A lo largo de la carrera, los estudiantes suman a sus habilidades de simulación al usar las herramientas Ansys en cada materia.
Acumulan años de experiencia en softwares como Ansys Fluent®, Ansys CFX®, Granta EduPack y Ansys Mechanical™, incluso antes de ingresar al mercado laboral. Tienen la oportunidad de simular desafíos que van desde la aerodinámica de aviones y autos de carrera hasta la evaluación del riesgo de aneurismas cerebrales. La demanda de la simulación es tan grande que el IMT la ofrece como un “proyecto especial y actividad” desde el primer año, además de una materia optativa para alumnos avanzados, con foco en aplicaciones más amplias de la simulación en ingeniería mecánica.
Aprendizaje a través de la simulación numérica
Materias como la de ingeniería mecánica están estructuradas para que los estudiantes estudien fenómenos del mundo real importantes para las aplicaciones de la industria. Los estudiantes se especializan en simulación numérica, especialmente en áreas como ingeniería mecánica, química, civil y eléctrica/electrónica. Por ejemplo, la carrera de ingeniería mecánica, incluye pasos que llevan a los estudiantes desde el modelado de problemas de diseño asistido por computadora (CAD) a la creación de geometría, generación de malla, configuración, solución y posprocesamiento. Los estudiantes completan aún más pasos de verificación y validación al hacer análisis numéricos.
«Empezamos a enseñar la simulación numérica en el tercer año (…) y con el pasar de los años, aumentamos el nivel de dificultad para que puedan estudiar problemas más complejos», dice el profesor asociado y coordinador de la carrera, el Dr. João de Sá Brasil Lima.
Demostración del flujo de aire alrededor de un cilindro circular en un túnel de viento.
Educación en ingeniería en 360°
Gracias al «enfoque 360°» del departamento de ingeniería del IMT, los estudiantes logran comprender mejor los fenómenos físicos mediante el modelado práctico. Analizan un problema teórico usando simulación numérica tanto en clase como en el laboratorio, donde pueden observar el problema en tiempo real y estudiar sus aspectos experimentales, numéricos y analíticos.
«No solo le estamos dando al alumno una experiencia promedio con la simulación», explica el Dr. Joseph Youssif Saab Jr., profesor de energía y fluidos en el IMT. «Creemos que esto realmente impulsa la comprensión de los conceptos, que se pueden usar para simular y luego validar con pruebas experimentales. Nos aseguramos de que los estudiantes puedan comprender a fondo los conceptos involucrados».
Una simulación numérica de flujo alrededor de un cilindro circular hecha en el software Ansys Fluent®.
La simulación despierta el interés de los alumnos
Sin duda, los estudiantes de todos los niveles de la carrera valoran mucho el énfasis en la simulación. «A ellos realmente les gusta usar las herramientas durante las clases. Se entusiasman más por estudiar [fenómenos] que antes solo se enseñaban en la pizarra», dice Lima. Él explica que aprender a usar las herramientas de Ansys captura la atención de los alumnos y facilita la comprensión de sus recursos. Esto los prepara para aplicar las herramientas adecuadas en el mercado laboral, y cada vez más alumnos tienen esta experiencia antes de graduarse.
Equipos de estudiantes
Además de clases premiadas, los estudiantes del IMT también tienen oportunidades prácticas en equipos estudiantiles.
Una oportunidad muy conocida en el campus es el equipo MAUÁ Racing Formula SAE. La Fórmula SAE es una competición de ingeniería internacional realizada en Michigan, organizada por la SAE International, donde estudiantes universitarios diseñan, construyen y compiten con pequeños autos de carrera estilo fórmula. En 2024, el equipo del IMT ganó el primer lugar en el concurso de Diseño de Ingeniería.
Llevando el aprendizaje más allá del salón de clases
En el IMT, no es raro que el 95% o más de los ingenieros graduados terminen el curso ya con empleo. Los profesores Lima y Saab atribuyen este éxito a la enseñanza multidisciplinaria de la simulación, especialmente la simulación numérica. Empresas que antes invertían mucho tiempo en la formación en CAE (Computer-Aided Engineering) ahora contratan a graduados ya listos para aplicar esas herramientas. El IMT busca aumentar la empleabilidad de sus egresados enseñándoles las habilidades que necesitan para empezar integrarse de inmediato como profesionales en cualquier área de la ingeniería.
«Hemos introducido las herramientas Ansys para la resolución de problemas en muchas materias por muchos años, y los estudiantes están siendo seleccionados por algunas industrias con base en esta experiencia, en algunos casos, que es lo que planeamos», dice el Dr. Saab.
Estudiantes del IMT trabajando en el software Ansys Fluent durante una charla.
Una historia de un estudiante en particular siempre quedará grabada en la memoria del equipo de ingeniería del IMT: Un estudiante que supervisaba simulaciones numéricas para el equipo MAUÁ Racing Formula SAE como un proyecto extracurricular causó una gran impresión en un nuevo empleador cuando sugirió que la empresa incorporara la simulación en su flujo de trabajo. Después de desarrollar y probar un caso para la simulación, el empleador se convenció de que la simulación podría ser la solución a varios de sus desafíos. El estudiante luego inició y dirigió el primer departamento de simulación en esa empresa, impulsado completamente por las herramientas Ansys.
«Algo que realmente nos hace felices es ver a nuestros estudiantes terminar la carrera, ir a trabajar en empresas y aun así encontrar nuevos problemas y situaciones que pueden ser estudiadas con simulación numérica», dice el Dr. Lima.
Integración con la industria
El IMT no solo está enviando a sus graduados a la industria con habilidades avanzadas en simulación, sino que también acerca la industria al salón de clases. Los caminos de la ingeniería pueden variar, pero es el uso compartido de herramientas de simulación y la educación completa lo que fortalece el departamento de ingeniería del IMT como un socio valioso dentro de la industria en Brasil y otros países. «Estamos desarrollando alianzas de diferentes maneras», dice el Dr. Saab.
Un fabricante de componentes para plantas químicas se unió al IMT durante los últimos cinco años para desafiar a ingenieros emergentes en un escenario del mundo real relacionado con uno de sus productos. En el desafío, un ingeniero de la empresa presenta a los estudiantes cada año la geometría del producto de la compañía. Los estudiantes tienen el reto de optimizar el producto usando simulación, para lograr requisitos finales específicos. El ingeniero visita la clase a lo largo del semestre para verificar el progreso de los estudiantes, luego evalúa las simulaciones finales y premia al equipo que logró los mejores resultados con un certificado firmado por la empresa y el IMT.
Otro tipo de interacción ocurre en el proyecto HPA, donde los requisitos se desarrollan internamente, pero los ingenieros de una empresa de fabricación de aviones evalúan dos veces al año los resultados de cada equipo de diseño. Esta oportunidad invaluable de ganar experiencia práctica e interactuar con profesionales de la industria es solo un ejemplo de cómo el IMT eleva el nivel en la educación de simulación.
Además, aproximadamente 40 estudiantes del IMT participan en el NAE Grand Challenges Scholars Program junto con profesores mentores del IMT, usando la simulación Ansys en proyectos de investigación y más.
Superando los límites en la educación de ingeniería
A pesar de los impresionantes cursos, colaboraciones y proyectos de investigación que suceden en el IMT, el departamento de ingeniería siempre busca avanzar hacia el futuro de la carrera. El objetivo final es implementar la gestión del ciclo de vida del proyecto (PLM) en su catálogo de herramientas existentes. «Si puedes replicar el entorno industrial dentro de tu escuela, puedes enseñarles a los estudiantes a entrar sin problemas en la industria sin experimentar muchas diferencias», dice el Dr. Saab. Los profesores de ingeniería del IMT se enfocan en encontrar las soluciones correctas para familiarizar aún más a los estudiantes con experiencias reales de la industria.
El IMT sigue avanzando en su papel como líder en la educación de ingeniería, incorporando el uso de la simulación en sus programas. Hace poco, el IMT recibió la calificación más alta (Calificación 5) del Ministerio de Educación de Brasil para sus carreras de ingeniería mecánica. Además, el IMT también obtuvo una Calificación 5 entre todas las carreras de ingeniería mecánica en Brasil (1er lugar en la métrica Concepto de Carrera). «Estamos seguros de que nuestra enseñanza en simulación numérica fue uno de los factores que contribuyeron a estos excelentes resultados», dice el Dr. Lima. Al equipar a los estudiantes con estas habilidades de alta demanda, la universidad continúa capacitándolos para resolver los complejos desafíos que enfrentarán en sus carreras.
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