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Construccin y Tecnologa Diciembre 2006 20
I N G E N I E R I A
a importancia de los laboratorios tanto en la enseanza de las
cien-cias como en la investigacin y en la industria es, sin duda
alguna, in-discutible . No se puede negar que el
trabajo prctico en laboratorio proporciona la experimentacin y
el descubrimiento y evita el concepto de resultado correcto que se
tiene cuando se aprenden de manera terica, es de-cir, slo con los
datos procedentes de los libros. Sin embargo, el uso de
laboratorios requiere de tiempo adicional al de una clase
convencional, por ejemplo, para descubrir y aprender de los propios
errores.
En trminos generales, un laboratorio es un lugar equipado con
diversos instrumentos de medicin, entre otros, donde se realizan
experimentos o investigaciones diversas, segn la rama de la ciencia
a la que se en-foque. Dichos espacios se utilizan tanto en el mbito
acadmico como en la industria y responden a mltiples propsitos, de
acuer-do con su uso y resultados finales, sea para la enseanza,
para la investigacin o para la certificacin de la industria.
Prcticamente todas las ramas de las ciencias naturales se
desarrollan y pro-gresan gracias a los resultados que se obtienen
en sus laboratorios. Por su parte, en el mundo de la industria,
estos, entre otras cosas, permiten asegurar la calidad de
productos. As, en la academia los ejercicios del laboratorio se
utilizan como herramientas de enseanza para afirmar los
conocimientos adquiridos en el proceso enseanza-aprendizaje; en
tanto que en la industria se emplean para probar, verificar
LGuAdAlupE luGo1*
importanciade los
laboratorios
La
y certificar productos. Cabe destacar que, en especial, permiten
mostrar el fenmeno y comportamiento de ciertos procesos, as como
complementar las clases impartidas en las universidades; mientras
que, en el te-rreno de la investigacin, permiten avanzar el estado
del conocimiento y realizar inves-tigacin de punta. Por lo general
este tipo de laboratorios se encuentran en instituciones de
educacin superior que proporcionan grados de maestra y
doctorado.
Por otra parte, los laboratorios del sector industrial son ms
especializados y cubren un amplio abanico de aplicaciones con el
propsito de asegurar un control y aseguramiento de calidad, aunque
estn ms orientados hacia la industria.
En los laboratorios de ambos sectores, las prcticas aportan
parte del mtodo cientfico, validan la teora y calibran las
simulaciones por computadora. Varias universidades y escuelas de
graduados en todo el mundo estn equipadas con diversos aparatos de
investigacin des-de los ms moderados o tradicionales hasta los ms
avanzados para servir a las necesidades de cada nacin en trminos de
investigacin y futuros investigadores y profesores
universitarios.
En el sector educativo, la experiencia en laboratorio tambin
brinda la valiosa opor-tunidad para que los estudiantes
desarro-llen, adems, habilidades de comunicacin tanto oral como
escrita, liderazgo y cooperacin. Las tareas rutinarias y las
pruebas que slo se limitan a resolver pro-blemas aportan pocas
posibilidades para
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desarrollar las habilidades de escritura. Por otra parte, los
experimentos y la divulgacin de esta informacin a los otros
profesionales con habilidades similares a aquellas que ne-cesitan
los ingenieros en sus prcticas.
En experimentos donde el propsito principal consiste en
demostrar mediciones fsicas fundamentales y comprensin bsi-ca, no
es necesario un equipo sofisticado, de hecho ste puede suponer
trabas en el aprendizaje de los estudiantes si los expe-rimentos
son para demostrar el proceso de pruebas y evaluacin con ayuda de
la com-putadora, tal como se utiliza en las grandes industrias. Con
frecuencia se requiere de equipo moderno que, por lo general, es
costoso. En este sentido, cabe sealar que a lo largo de los aos se
han hecho reco-mendaciones, tanto de empresarios como de varias
organizaciones tcnicas y pro-fesionales, para revisar
exhaustivamente los planes de estudio de la ingeniera con el fin de
asegurar que los estudiantes estn preparados para la prctica
profesional.
CompetenCia yprofesionaLismo
Dados los constantes cambios en la indus-tria, el ingeniero
tambin debe ser compe-tente para trabajar, no slo como parte de un
equipo, sino tambin para administrar su propio horario de tal
manera que le per-mita asegurar la entrega de sus proyectos a
tiempo y realizar sus reportes en forma clara y precisa.
En la actualidad, el Acreditation Board for Engineering and
Technology (ABET) seala como requisitos del laboratorio: la
realiza-cin de un trabajo apropiado en todos los planes de
estudios, as como combinar elementos tericos y prcticos. Si esto se
hace en for-ma apropiada incluir mediciones, anlisis y diseo de
ingeniera, as como el proceso ordenado y lgico para producir
resultados vlidos. El ABET tambin exige una exposicin de anlisis
estadstico, diseo de ingeniera y comunicacin verbal. Todo ello est
incluido en los experimentos de laboratorio. Los la-boratorios en
la academia permiten reforzar la teora, aportan la enseanza de
tcnicas experimentales y permiten desarrollar valo-res sociales y
de comunicacin.
La experiencia en un laboratorio de alta ca-lidad requiere de
insti-tuciones de educacin superior comprometidas, de miembros
interesados en el xito de un progra-ma de laboratorio para
es-tudiantes, de la asistencia del personal del laboratorio como
tcnicos, mecnicos o analistas de cmputo. De igual manera, la ayuda
del personal calificado per-mitir a las universidades centrarse en
la planeacin y la ejecucin.
Para el desarrollo de cursos de ingeniera en el laboratorio
pueden ser incluidas las habilida-des de aprendizaje con el fin de
desarrollar trabajo experimental; los con-ceptos tericos deben
introducirse mediante ejercicios prcticos, el mejoramiento del
anlisis de los resultados experimentales y la prediccin de los
resultados a travs de la teora, uso de habilidades en la
comunica-cin escrita y oral, la bsqueda de informa-cin con el
propsito de apoyar conclusiones y observaciones experimentales.
En el rea de ingeniera, un laboratorio bien diseado es una
valiosa herramienta que contribuye a reforzar la enseanza y en el
que los alumnos pueden lograr una mayor comprensin imposible de
lograr por otros medios. Ah, estos pueden verificar el modelo,
validar y limitar suposiciones y pre-decir rendimientos. Es
importante recalcar que se ha demostrado que los estudiantes
parecen estar ms motivados cuando tie-nen la oportunidad de hacer
experimentos con situaciones reales.
Por lo general, la prctica de la Inge-niera Civil comprende un
gran nmero de experimentos que, de no realizarlos en los
laboratorios, no habra oportunidad de ser asimilado correctamente.
Ello significa que la experiencia adquirida en el labora-torio debe
proporcionar las herramientas bsicas para la experimentacin, es
decir
Bien equipados
En Estados Unidos, diversas universidades y escuelas de
graduados cuentan con laboratorios equipados con aparatos de
investigacin desde los moderados hasta los ms avanzados en cuanto a
tecnologa, para responder a las necesidades de ese pas en trminos
de investigacin y entrenamiento de futuros cientficos y acadmicos
universitarios.
Por ejemplo, est el laboratorio NEES, que es un recurso de
simulacin nacional e internacional para experimentacin y anlisis de
cmputo, as como de visualizacin de comportamiento para el medio
ambiente generado bajo cargas ssmicas. El propsito de este
laboratorio es desarrollar conocimiento slido de apoyo a la
compleja respuesta de los suelos, de las grandes estructuras y de
otros sistemas de infraestructura cuyos resultados permitan apoyar
una revolucin en la ingeniera que conduzca a la mitigacin de
riesgos con base en el desempeo y en el diseo de las instalaciones
construidas. Hay que destacar que este tipo de laboratorio permite
no slo aportar herramientas experimentales de cmputo y visualizacin
para las simulaciones complejas y extensas de suelos y sistemas de
infraestructura a gran escala, sino la formacin de nuevos cuadros
de ingenieros en sismos y una ciudadana bien informada.
Adems de haber recibido mltiples distinciones por sus
aportaciones, los laboratorios NEES cuentan con equipos de
investigacin no slo en importantes universidades de la Unin
Americana, sino tambin en la Administracin Nacional de Aeronutica y
del Espacio (NASA, por sus siglas en ingls) y en el Instituto
Nacional de Estndares y Tecnologa, entre otros.
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instrumentos de medicin, tcnicas esta-dsticas bsicas para
planear los experi-mentos, para ensamblar los equipos, reunir los
datos, analizar los resultados y escribir un reporte conciso pero
completo.
BusCando La exCeLenCiaEn los laboratorios de ingeniera se
mues-tran los fenmenos fsicos bsicos, se brin-dan a los estudiantes
experiencias directas donde pueden lograr la experiencia para
ejercer la ingeniera. Ejemplo de ello son los laboratorios de Diseo
de Concreto Re-forzado y de Materiales de Construccin de la
Universidad de Missouri-Rolla (UMR), en Estados Unidos, donde a los
estudiantes de las ingenieras Civil, Arquitectnica y del Me-dio
Ambiente se les proporciona la prctica para la mejor comprensin de
los conceptos de concreto reforzado (RC, por sus siglas en ingls) y
el comportamiento de vigas.
En este lugar, los futuros ingenieros construyen y prueban
varias vigas tpicas de RC, determinan el efecto del refuerzo:
comportamiento bajo flexin en trminos de relaciones de refuerzo
y su efecto en la ductili-dad, resistencia, patro-nes de
agrietamiento y modos de falla.
Diversos son los as-pectos que los estudian-tes deben cubrir en
estos laboratorios, entre ellos una comprensin clara de los
objetivos de los cursos de laboratorio, la renovacin de los
intere-ses de la institucin edu-cativa que hace que el laboratorio
sea retador, interesante y actualiza-do. El equipo debe ser del
mismo tipo y calidad del que utilizan los ingenie-ros en campo, el
trabajo en laboratorio servir como punto focal de la significativa
interaccin entre los estudiantes en forma individual y la es-
cuela, enriqueciendo de este modo la ex-periencia educativa de
estos.
En los laboratorios de prueba para con-creto reforzado de la
UMR, los estudiantes realizan un anlisis de tamiz en materiales de
construccin, ya que la distribucin del tamao de las partculas de
los agregados usados en dichos materiales es un par-metro
fundamental del diseo y el control de calidad.
Otro de los materiales utilizados por los estudiantes la UMR
para investigacin es el concreto de cemento Portland, del cual
determinan el diseo de la mezcla prue-bas en material fresco y
endurecido, anlisis de los datos, desarrollo del modelo
correlativo, as como pruebas de reveni-miento (fresco) y
resistencia a compresin (endurecido).
Por otra parte, realizan investigacin para comprender mejor las
propiedades de los materiales, es decir cmo hacer una es-timacin de
ellos y cmo pueden afectar su medicin los diferentes mtodos de
prueba, la sensibilidad a la humedad del asfalto de mezcla caliente
y el efecto de los aparatos de las vigas en la resistencia a flexin
de una viga de concreto de cemento Portland.
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*Este escrito est basado en un texto de Abdeldjelil Belarbi,
profe-sor de Ingeniera Civil de la Universidad de Rolla, en
Missouri, en los Estados Unidos.