.png)
Aprender haciendo: una nueva forma de enseñar mecánica y mecatrónica
¿Y si los alumnos pudieran comenzar fabricando las piezas de una máquina y terminar programando su funcionamiento y controlándola desde una interfaz web?
En la formación técnica, uno de los principales desafíos es conseguir que los estudiantes comprendan cómo se relacionan las distintas tecnologías que intervienen en una máquina industrial.
La mecánica, la neumática, la electricidad, la electrónica y la programación suelen estudiarse en módulos diferentes. Sin embargo, en cualquier instalación industrial estas disciplinas deben trabajar de manera coordinada.
Para acercar la enseñanza a esta realidad, Lucas-Nülle ha desarrollado Schwenkkran, un proyecto didáctico basado en la construcción y automatización progresiva de una grúa giratoria, que permite recorrer diferentes etapas de la formación técnica a partir de una misma aplicación.
Desde la fabricación de componentes mecánicos hasta la programación de un sistema mecatrónico conectado, el alumno participa en un proyecto completo en el que cada nueva fase incorpora conocimientos y competencias.
Aprender mecatrónica mediante proyectos reales
Imaginemos que un grupo de estudiantes recibe el encargo de construir una pequeña máquina industrial.Antes de ponerla en funcionamiento, tendrán que interpretar planos, preparar materiales, fabricar componentes, realizar el montaje mecánico y comprobar que todos los elementos funcionan correctamente.
Posteriormente, deberán integrar los accionamientos, los sistemas neumáticos y los circuitos eléctricos necesarios para controlar sus movimientos.
Finalmente, podrán abordar la programación de un controlador, la incorporación de sensores y la automatización de las operaciones.
Este es el planteamiento de Schwenkkran: utilizar un proyecto común para conectar conocimientos que habitualmente se enseñan de forma independiente.
La familia se organiza en tres niveles formativos:
MSK1 – Mecánica y fabricación: interpretación de planos, mecanizado, montaje e introducción a la impresión 3D.
MSK2 – Mecánica industrial y electroneumática: integración de actuadores neumáticos, circuitos eléctricos y sistemas de control mediante relés.
MSK3 – Mecatrónica y automatización: incorporación de electrónica, programación con ESP32, cinemática de cuatro ejes y control a través de una interfaz web.
Cada etapa permite incrementar progresivamente la complejidad del proyecto y adaptarlo a los conocimientos de los alumnos.
MSK1: aprender a fabricar antes de automatizar
La primera fase del proyecto comienza en el taller de fabricación mecánica.
Con MSK1, los estudiantes trabajan a partir de materiales y componentes que deben preparar y ensamblar para construir la estructura de la grúa.
Durante el proceso se desarrollan competencias relacionadas con:
- Interpretación de planos y documentación técnica.
- Medición, trazado y mecanizado manual y con máquinas herramienta.
- Preparación y unión de componentes mecánicos.
- Montaje de mecanismos y transmisiones por correa.
- Introducción a la fabricación aditiva y la impresión 3D.
- Comprobación dimensional y verificación del montaje.
Una de las particularidades de este nivel es la combinación de procedimientos tradicionales de fabricación con tecnologías como la impresión 3D.
De esta manera, los estudiantes pueden comprender cómo diferentes procesos de fabricación contribuyen a obtener los componentes necesarios para construir una máquina.
Pero el aprendizaje no termina cuando todas las piezas están ensambladas.
También hay que comprobar que los mecanismos se desplazan correctamente, verificar las uniones e identificar posibles errores de fabricación o montaje.
El resultado es una experiencia práctica en la que la precisión, la planificación y el trabajo de taller tienen una consecuencia directa sobre el funcionamiento de la máquina.
Este nivel resulta especialmente interesante para especialidades de Fabricación Mecánica, Mecanizado y enseñanzas relacionadas con los procesos de fabricación y montaje industrial.
MSK2: cuando la mecánica se combina con la neumática y la electricidad
Una máquina industrial necesita algo más que una estructura mecánica.Sus movimientos deben accionarse, coordinarse y controlarse mediante distintos sistemas tecnológicos.
En el segundo nivel, MSK2, el proyecto incorpora nuevos elementos que permiten estudiar la interacción entre mecánica industrial, neumática y electricidad.
Los estudiantes pueden trabajar con:
- Operaciones de conformado y montaje de componentes metálicos.
- Instalación de componentes y actuadores neumáticos.
- Integración de una pinza neumática para la manipulación de objetos.
- Montaje y cableado de circuitos eléctricos.
- Control de funciones mediante relés.
- Comprobación de secuencias de accionamiento.
- Localización de errores y puesta en marcha.
Esta etapa introduce un aspecto fundamental de la mecatrónica: comprender que una acción mecánica puede depender de señales eléctricas y de un sistema de accionamiento neumático.
Por ejemplo, el alumnado puede estudiar cómo un circuito eléctrico gobierna una válvula neumática, cómo se acciona una pinza o cómo se organiza una secuencia de movimientos.
Ya no se trata únicamente de saber conectar un relé o identificar un actuador, sino de comprender qué función desempeña cada elemento dentro del conjunto.
Este planteamiento permite introducir actividades de diagnóstico y resolución de problemas, habituales en los entornos de mantenimiento y automatización industrial.
El MSK2 resulta especialmente adecuado para formación en Mantenimiento Electromecánico y Mecatrónica Industrial.
MSK3: de la máquina construida al sistema mecatrónico automatizado
La tercera etapa representa la evolución del proyecto hacia la automatización y la programación. Con MSK3, la grúa se convierte en una plataforma para estudiar la integración de sistemas mecánicos, electrónicos y de control.
El fabricante plantea una configuración mecatrónica con cinemática de cuatro ejes, electrónica de control y programación basada en el microcontrolador ESP32.
Esta fase permite desarrollar competencias como:
- Montaje y soldadura de placas electrónicas.
- Programación de microcontroladores ESP32 mediante C++.
- Integración y control de accionamientos.
- Trabajo con sensores y señales de control.
- Programación de movimientos y secuencias automáticas.
- Desarrollo y modificación de rutinas de funcionamiento.
- Control mediante una interfaz web.
- Introducción a la conectividad IoT y a los conceptos de Industria 4.0.
La principal diferencia respecto a las etapas anteriores es que ahora el alumno debe pensar también en el comportamiento del sistema.
¿Cómo debe responder la grúa ante una determinada orden? ¿Qué condiciones deben cumplirse antes de iniciar un movimiento? ¿Cómo se coordinan los diferentes ejes? ¿Qué ocurre cuando una operación no se ejecuta correctamente?
Estas preguntas permiten trabajar conceptos relacionados con la lógica de control, los sistemas embebidos, la programación y la automatización de máquinas.
La utilización de ESP32 permite, además, introducir al alumnado en tecnologías de programación y conectividad ampliamente utilizadas en proyectos electrónicos y de desarrollo tecnológico.
El estudiante ya no se limita a montar una máquina: aprende a definir y programar cómo debe comportarse.
Esta última etapa resulta de especial interés para Mecatrónica Industrial, Automatización y Robótica Industrial y estudios universitarios vinculados a la ingeniería mecatrónica.
Un mismo proyecto para desarrollar distintas competencias profesionales
Una de las características más interesantes de Schwenkkran es que permite relacionar áreas técnicas que, en muchos centros educativos, se imparten desde departamentos o especialidades diferentes.
La progresión puede resumirse en tres grandes etapas:
1. Fabricar y montar – MSK1
El alumno interpreta documentación técnica, fabrica componentes y construye un conjunto mecánico funcional.
2. Integrar y controlar – MSK2
Incorpora tecnologías neumáticas y eléctricas, conecta componentes y estudia cómo controlar diferentes funciones de la máquina.
3. Programar y automatizar – MSK3
Integra sistemas electrónicos, desarrolla programas de control y trabaja con comunicación y automatización.
Este enfoque facilita la organización de actividades colaborativas entre alumnos de distintas especialidades y permite utilizar un proyecto común como hilo conductor de varias asignaturas.
También acerca la formación a situaciones propias del entorno industrial, donde fabricar, instalar, programar, verificar y mantener una máquina son tareas relacionadas entre sí.
Aprendizaje basado en proyectos: del conocimiento a las competencias
El aprendizaje basado en proyectos busca que el alumno participe activamente en la resolución de un problema técnico y aplique conocimientos de distintas materias para alcanzar un objetivo concreto.
En este caso, el objetivo es construir y poner en funcionamiento una grúa didáctica, incorporando progresivamente nuevas tecnologías.
Esto permite trabajar no solo los contenidos técnicos, sino también competencias transversales:
- Planificación: organizar las operaciones necesarias para desarrollar el proyecto.
- Interpretación técnica: utilizar planos, esquemas e instrucciones de montaje.
- Trabajo en equipo: coordinar actividades mecánicas, eléctricas y de programación.
- Resolución de problemas: identificar y corregir errores de fabricación, conexión o funcionamiento.
- Verificación: comprobar que el sistema responde conforme a los objetivos establecidos.
- Documentación: registrar los procedimientos y justificar las soluciones adoptadas.
Una propuesta para los Centros de Excelencia de Formación Profesional
Los Centros de Excelencia de Formación Profesional tienen entre sus objetivos impulsar la innovación metodológica, la transformación tecnológica y la colaboración con el entorno productivo
.
Para estos centros, disponer de equipamiento capaz de conectar varias disciplinas en un mismo proyecto puede aportar nuevas posibilidades a la formación práctica.
La familia Schwenkkran permite desarrollar actividades de fabricación mecánica, electroneumática y automatización sobre una plataforma didáctica común, con diferentes niveles de complejidad.
Esto abre la puerta a proyectos interdisciplinares en los que participen diferentes departamentos, así como a iniciativas de innovación educativa relacionadas con la digitalización industrial.
Además, su planteamiento progresivo permite seleccionar el nivel más adecuado en función de la especialidad, los contenidos curriculares y los objetivos formativos del centro.
No todos los estudiantes necesitan alcanzar el mismo grado de automatización. Para algunos, el principal aprendizaje estará en la fabricación y el montaje; para otros, en la integración de sistemas eléctricos o en la programación.
La ventaja es disponer de un proyecto que permite comprender cómo evolucionan las competencias técnicas desde la fabricación de una máquina hasta su automatización.
¿Cómo integrar Schwenkkran en un taller o laboratorio de formación?
Antes de seleccionar una configuración, conviene analizar qué competencias se quieren desarrollar y cómo se relacionan con las actividades formativas del centro.
Por ejemplo, un departamento de Fabricación Mecánica puede utilizar el proyecto para trabajar operaciones de mecanizado, ensamblaje y fabricación aditiva.
En Mantenimiento Electromecánico, el interés puede centrarse en la integración de componentes, los circuitos eléctricos y neumáticos y la verificación del funcionamiento.
En Mecatrónica Industrial o Automatización y Robótica Industrial, el objetivo puede orientarse hacia la programación, el control y la conectividad.
La selección de equipamiento debe considerar también los medios disponibles en el taller, el número de alumnos, la organización de las prácticas y la configuración concreta de cada nivel.
De esta manera, la incorporación de una nueva plataforma didáctica puede formar parte de un proyecto de laboratorio más amplio, coherente con las necesidades docentes del centro.
SIDILAB: soluciones para la formación en mecatrónica y automatización industrial
En SIDILAB colaboramos con universidades, centros de Formación Profesional y departamentos técnicos en la selección e integración de equipamiento para la enseñanza de la ingeniería y la tecnología.
Trabajamos con fabricantes especializados como Lucas-Nülle para ofrecer soluciones que permitan trasladar los conocimientos teóricos al laboratorio y al taller.
La familia Schwenkkran es un ejemplo de cómo un proyecto práctico puede conectar fabricación mecánica, neumática, electricidad, electrónica y automatización dentro de un mismo itinerario formativo.
Podemos asesorarle sobre las configuraciones MSK1, MSK2 y MSK3, analizar los objetivos de sus ciclos formativos y estudiar la solución más adecuada para su centro.
¿Está pensando en actualizar su taller de mecatrónica, automatización o fabricación mecánica?
Contacte con SIDILAB. Le ayudaremos a definir el equipamiento y las actividades prácticas que mejor se adapten a las necesidades de su departamento.
Más información:
916 659 203<br style="box-sizing: border-box; color: rgba(0, 0, 0, 0.9); font-family: system-ui, -apple-system, BlinkMacSystemFont, " segoe="" ui",="" roboto,="" ubuntu,="" oxygen,="" cantarell,="" "fira="" sans",="" "droid="" "helvetica="" neue",="" arial,="" sans-serif,="" "apple="" color="" emoji",="" "segoe="" ui="" symbol";="" font-size:="" 14px;="" white-space:="" pre-wrap;"="">
