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Diseño educativo para la enseñanza de la cinemática de mecanismo

M.I. Miguel Ángel Perera Cortez, Dr Wilberth Hidalgo Arcos, M.I. Edgar Antonio Jacobo Cortés.

La presente investigación se centra en el diseño, construcción y manufactura de un prototipo didáctico del mecanismo biela-manivela con corredera, con el objetivo de facilitar la visualización y comprensión de los principios fundamentales de su funcionamiento, así como el análisis cinemático del mismo. Este desarrollo integra enfoques tradicionales y modernos al combinar el método gráfico conocido como Polígono de velocidades con herramientas de diseño asistido por computadora (CAD), manufactura aditiva y sistemas de control automático.
Una de las principales contribuciones de este proyecto es su enfoque pedagógico, al utilizar el prototipo como una herramienta para la enseñanza de la matemática aplicada en contextos de ingeniería. A través de la modelación matemática del sistema, se derivan ecuaciones que describen el comportamiento cinemático del mecanismo, las cuales son posteriormente validadas mediante un sistema físico instrumentado. Este sistema emplea sensores y tarjetas de adquisición de datos conectadas a una interfaz HMI desarrollada en LabVIEW, lo que permite comparar en tiempo real los resultados del modelo matemático con las mediciones reales del prototipo.
Los datos obtenidos mediante tres métodos —modelo matemático, simulación CAD y el sistema físico instrumentado— muestran una alta correlación, especialmente en la velocidad del nodo corredera, lo que valida la precisión del modelo teórico y la eficacia del sistema de instrumentación. Esta integración entre teoría y práctica no solo fortalece el aprendizaje conceptual, sino que también promueve el desarrollo de habilidades técnicas y de resolución de problemas entre estudiantes de ingeniería mecatrónica, mecánica e industrial.
El proyecto, por tanto, representa una estrategia didáctica innovadora que fomenta el aprendizaje significativo de la cinemática y la modelación matemática mediante el uso de tecnologías modernas y un enfoque práctico, contribuyendo a una educación más integral y aplicada.