ESTUDIO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN LABORATORIO …

ESTUDIO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN LABORATORIO MÓVIL DE

INGENIERÍA Y CIENCIAS EN EL COLEGIO ESTANISLAO ZULETA DE LA

LOCALIDAD DE USME

Marisoranyi Angulo Perez

UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS

FACULTAD DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

BOGOTA D.C

2019

ESTUDIO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN LABORATORIO MÓVIL DE

INGENIERÍA Y CIENCIAS EN EL COLEGIO ESTANISLAO ZULETA DE LA

LOCALIDAD DE USME

Marisoranyi Angulo Perez

Proyecto presentado como requisito para optar por el título en Ingeniería

Industrial

Director del proyecto

ing. Alexis Navas Dominguez

UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS

FACULTAD DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

BOGOTA D.C

2019

2

Contenido

1. RESUMEN EJECUTIVO (EN ESPAÑOL E INGLÉS) .................................. 7

2. NOMBRE DEL CENTRO DE PROYECCIÓN SOCIAL Y ACTIVIDAD

ECONÓMICA. ..................................................................................................... 9

2.1 MISIÓN DEL COLEGIO ESTANISLAO ZULETA ...................................... 9

2.2 VISIÓN DEL COLEGIO ESTANISLAO ZULETA ..................................... 10

2.3 ORGANIGRAMA DEL COLEGIO ESTANISLAO ZULETA ...................... 10

3. INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 11

4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA............................................................ 13

5. OBJETIVOS ............................................................................................... 15

5.1 Objetivo general ...................................................................................... 15

5.2 Objetivos específicos............................................................................... 15

6. JUSTIFICACIÓN DE PERTINENCIA SOCIAL .......................................... 16

7. ALCANCE O DELIMITACION .................................................................... 17

7.1 Análisis de beneficiarios .......................................................................... 17

7.2 Segmentación de beneficiarios ............................................................... 17

8. MARCO REFERENCIAL ........................................................................... 27

8.1 ANTECEDENTES DE ESTUDIOS: ......................................................... 27

8.1.2 Laboratorio Móvil de Ciencias EXPERIMENTA: ............................... 29

8.1.3 Laboratorio móvil de Ciencias Science Mobile:................................. 30

8.1.4 Laboratorio móvil eugeot bóxer......................................................... 31

8.1.5 Laboratorio modular portátil de química integrada modelo estándar

grados X y XI: ............................................................................................ 31

8.2 ANTECEDENTES LEGALES: ................................................................. 32

9. DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS DE ACUERDO AL PLAN

DE TRABAJO ................................................................................................... 39

9.3 Ejecución ................................................................................................. 73

9.5 Cierre ....................................................................................................... 81

10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................... 85

11. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................... 88

3

Tabla de ilustraciones

Ilustración 1. Organigrama del colegio Estanislao Zuleta IED. [2000] .............. 10

Ilustración 2. Laboratorio móvil LAM [2015] ...................................................... 29

Ilustración 3. Laboratorio móvil de ciencias EXPERIMENTA. [2018] ................ 29

Ilustración 4. Laboratorio móvil de Ciencias Science Mobile. [2018]. ............... 30

Ilustración 5. Laboratorio móvil peugeot bóxer. [2018] ..................................... 31

Ilustración 6. Laboratorio modular portátil de química integrada. [2017] ........... 32

Ilustración 7......................................................... Error! Bookmark not defined.

Ilustración 8. Reunión de arranque Kick-off ...................................................... 39

Ilustración 9. Arranque kick off con profesores. ................................................ 40

Ilustración 10 Boceto guía presentado en la reunión Kick-off ........................... 40

Ilustración 11. Resumen de APO'S y FAE'S .................................................... 42

Ilustración 12. Organigrama del proyecto ......................................................... 47

Ilustración 13. Almacén de sede B .................................................................... 48

Ilustración 14. Almacenamiento de laboratorio móvil. Elaboración propia. ....... 50

Ilustración 15. Diagrama de operaciones. ......................................................... 50

Ilustración 16. Diseño de espacio de funcionamiento del laboratorio Elaboración

propia. ............................................................................................................... 51

Ilustración 17. Diagrama de recorrido y distribución del espacio de

funcionamiento del laboratorio móvil. Elaboración propia ................................. 52

Ilustración 18. Boceto 1. Elaboración propia. .................................................... 57



Ilustración 21. Boceto 4. Elaboración propia ..................................................... 58






Ilustración 27. Boceto 10 (Seleccionado) Elaboración propia. .......................... 62

Ilustración 28. Planos de laboratorio móvil Fuente: elaboración propia ............ 63

Ilustración 29. Planos de laboratorio móvil: ruedas para trasladarse también a

través de escaleras. Fuente: elaboración propia. ............................................. 64

Ilustración 30. Diseño de ensamble. ................................................................. 64

Ilustración 31. Ensamble de laboratorio sin pintar. ........................................... 74

Ilustración 32. Ensamble de laboratorio sin pintar. ........................................... 74

Ilustración 33. Laboratorio después de pasar por pintura electrostática. .......... 75

Ilustración 34. Pruebas piloto. ........................................................................... 78

Ilustración 35. Gestión de las comunicaciones con uso de las TIC. ................. 79

Ilustración 36. Conjunto de entregables para el colegio Estanislao Zuleta. ...... 83

4

Contenido de tablas

Tabla 1. Población objetivo Elaboración propia. ............................................... 18

Tabla 2. Distribución por género de la población objetivo de 11° Elaboración

propia. ............................................................................................................... 18

Tabla 3. Distribución por género de la población objetivo de 5° Elaboración

propia. ............................................................................................................... 18

Tabla 4. Distribución por género de la población objetivo grado 4° Elaboración

propia. ............................................................................................................... 19

Tabla 5. Resumen de descripción de la población objetivo del proyecto.

Elaboración propia. ........................................................................................... 19

Tabla 6. Equipo del proyecto. Elaboración propia. ............................................ 20

Tabla 7. Proyección de usuarios del colegio Estanislao Zuleta. Elaboración

propia. ............................................................................................................... 20

Tabla 8. Proyección de usuarios de cuarto grado. Elaboración propia. ............ 21

Tabla 9. Proyección de usuarios de quinto grado. Elaboración propia. ............ 21

Tabla 10. Proyección de usuarios de once grado. Elaboración propia ............. 22

Tabla 11. ¿Considera suficiente el laboratorio con el que cuenta la sede A para

satisfacer las necesidades de todos los estudiantes (sede A y B)? ¿Por qué? En

caso de ser negativa la respuesta, ¿Qué elementos considera que les falta?

Elaboración propia. ........................................................................................... 23

Tabla 12. Especificaciones de laboratorio móvil de ciencias EXPERIMENTA.

[2018]. ............................................................................................................... 30

Tabla 13. Estudio normativo del proyecto. ........................................................ 34

Tabla 14. Stakeholders del proyecto ................................................................. 46

Tabla 15. Atributos sometidos a análisis TRIZ .................................................. 53

Tabla 16. Lista de materiales Laboratorio móvil. Elaboración propia. ............... 67

Tabla 17. Inversión inicial del proyecto. Elaboración propia. ............................ 70

Tabla 18. Vida útil del laboratorio en años. Elaboración propia. ....................... 70

Tabla 19. Proyección de costos durante la vida útil del laboratorio. Elaboración

propia. ............................................................................................................... 71

5

GLOSARIO

Estudio de viabilidad: “Los estudios de viabilidad son estudios técnico-

económicos que se desarrollan para evaluar la pertinencia de ejecutar un

proyecto determinado.” 1

CAD (Computer Aided Design):

El diseño asistido por ordenador (CAD) consiste en el uso de programas de ordenador para crear, modificar, analizar y documentar representaciones gráficas bidimensionales o tridimensionales (2D o 3D) de objetos físicos como una alternativa a los borradores manuales y a los prototipos de producto. El CAD se utiliza mucho en los efectos especiales en los medios y en la animación por ordenador, así como en el diseño industrial y de productos.2

Inventor: “El software CAD Inventor® proporciona herramientas de calidad

profesional para diseño mecánico 3D, documentación y simulación de productos.

Trabaja de manera eficiente con una combinación potente de capacidades de

diseño paramétrico, directo, de formas libres y basado en reglas”3

Layout: “La noción de layout suele utilizarse para nombrar al esquema de

distribución de los elementos dentro un diseño” 4

PIB (Producto interno bruto): “Es el total de bienes y servicios producidos en un

país durante un período de tiempo determinado. Incluye la producción generada

por nacionales residentes en el país y por extranjeros residentes en el país, y

excluye la producción de nacionales residentes en el exterior.”5

Laboratorio móvil: Tiene como objetivo principal el “apoyo en campo a un

laboratorio/centro de mayores prestaciones y capacidades, realizando toma de

muestras y un primer análisis y evaluación en campo y actuación como

laboratorio independiente, realizando en su interior todos los ensayos, análisis y

valoraciones precisas” 6

1 Conexión Esán. ¿Qué son los estudios de viabilidad? Artículo Online. Lima: 2017. 2 Siemens, Diseño asistido por computador. Publicación web. EE. UU: 2017. 3 Autodesk. Trabaja con un conjunto completo de herramientas de diseño e ingeniería. Publicación web 2019. 4 Perez, Julián. Definición de layout. Artículo. 2011. 5 Banco de la república. ¿Qué es producto interno bruto PIB?. Preguntas frecuentes. Bogotá: 2019. 6 Ibertest. Introducción a laboratorios móviles. Introducción. Madrid: 2017.

6

I+D: “Esta abreviatura corresponde a la idea de procesos de investigación (I) y

desarrollo (D), a fin de obtener un nuevo producto, de carácter innovador,

contexto en el cual las empresas tienen que realizar inversiones significativas” 7

Colegio Estanislao Zuleta: “El colegio surge a partir de dos sedes, la B llamada

La Alborada y la A La Reforma esta última cambió dos veces de nombre

posteriormente, a partir del año 2001 se unifica y se denomina Colegio Estanislao

Zuleta IED, actualmente la Sede A albergar estudiantes de Bachillerato y la Sede

B estudiantes de Primaria.”8

Estudiante: “Persona que cursa estudios, generalmente medios o superiores, en

un centro docente” 9

Recurso: “Los recursos son aquellos elementos que pueden ser utilizados por el

hombre para realizar una actividad o como medio para lograr un objetivo”10

Experimento: “Prueba o examen práctico que se realiza para probar la eficacia

de una cosa o examinar sus propiedades” 11

Manual: “Se denomina manual a toda guía de instrucciones que sirve para el uso

de un dispositivo, la corrección de problemas o el establecimiento de

procedimientos de trabajo” 12

PMI PMBOK: “es una entidad internacional sin ánimo de lucro que fomenta las

buenas prácticas para la gestión de proyectos en cualquier campo de la industria

o el comercio”13

Planificación:

“Plan general, metódicamente organizado y frecuentemente de granamplitud, p

ara obtener un objetivo determinado” 14

7 Navarro Javier. Definición de I+D. Concepto. 2019. 8 Red académica. Colegio Estanislao Zuleta IED. Colegios. Bogotá: 2019. 9 WordReference. Definición. Definiciones. 2019. 10 Anzil, Federico. Zona económica. Recursos. 2019. 11 Wordreference. Definiciones. Definición. 2019. 12 Definición de. Definición. Definición de manual. 2019 13 Universidad de Barcelona. Project Management. La gestión de proyectos con la metodología Project Management Institute. Barcelona: 2019. 14 Evaldes. Concepto de planificación. 2019.

https://www.definicionabc.com/general/investigacion.php

https://www.definicionabc.com/economia/inversiones.php

7

1. RESUMEN EJECUTIVO (EN ESPAÑOL E INGLÉS)

El actual proyecto de orden social se hizo con el fin de implementar un laboratorio móvil de ingeniería y ciencias en el colegio Estanislao Zuleta IED de la localidad de Usme. A partir de un estudio de viabilidad basado en la metodología PMBOK que pasa por las fases de iniciación, planificación, ejecución, monitoreo, control y cierre. En la 1ª fase se hicieron actividades cómo reunión de arranque, mientras que en la 2ª se hizo todo lo relacionado al estudio de beneficiarios para la detección de necesidades, estudio técnico, análisis del objeto, definición de características, diseño conceptual, diseño detallado y evaluación financiera del proyecto. Dando como resultado que en la 3ª fase, correspondiente a ejecución, se construyera el laboratorio móvil que cumple con las siguientes características: está compuesto por el carrito fabricado en tubería de agua negra, cubierta por pintura electroestática, con ruedas capaces de desplazarse por escaleras, pieza corrediza que permite aumentar la capacidad instalada, 5 cajas de laboratorio con dos niveles, cerradura con llave y espuma en el interior qué vela por la integridad de los elementos qué contiene.

También se realizaron los manuales de procesos y procedimientos con prácticas variadas para la población objetivo, correspondiente a 4º y 5º de primaria, así como de 11° de bachillerato. Cabe destacar que dentro de las prácticas de bachillerato se diseñaron algunas de Ingeniería Industrial, mientras que las pruebas piloto confirmaron la viabilidad del proyecto con aspectos a tener en cuenta como la explicación clara del laboratorio de ingeniería antes de empezar las actividades para 11°. En las pruebas piloto de quinto se le dio prevalencia a mantener el orden de los estudiantes, puesto que no asisten a clases de laboratorio y desconocen el tipo de comportamiento que deben tener en este espacio. Las capacitaciones concluyeron con resultados satisfactorios y comentarios positivos por parte de los docentes y, finalmente, en la etapa de monitoreo control y cierre se hizo una comparación entre la línea base del proyecto y los resultados alcanzados, así como también se reunieron las lecciones aprendidas y los éxitos conseguidos, para la posterior aceptación formal del proyecto con un acta emitida por rectoría.

8

Abstract

The current social project was made in order to implement a moving engineering and science laboratory at the Estanislao Zuleta IED school in Usme, based on a viability study based on the PMBOK methodology through the phases of initiation, planning, execution, monitoring, control and closure. In the 1st phase, activities were carried out as a kick-off meeting while in the 2nd everything related to the study of beneficiaries for the detection of needs, technical study, analysis of the object, definition of characteristics, conceptual design, detailed design and financial evaluation giving as result that in the 3rd phase related to execution of the moving laboratory were built as such composed of the cart made of black water pipe covered by electrostatic paint, with wheels capable of moving down and up stairs, with a sliding piece that allows to increase the constant installed capacity, 5 laboratory boxes with two levels, lock with key and foam inside which ensures the integrity of the elements which carries.

We also made out manuals of processes and procedures with varied practices for the target population corresponding to 4th / 5th grade of elementary school and 11th of high school, it should be noted that within the highg school practices some of Industrial Engineering were designed, the pilot tests confirmed the viability of the project with some aspects to take into account like how the clear explanation of the engineering laboratory before starting the activities for eleven while in the pilot tests of 5th prevalenced maintain the order of the students since they do not attend laboratory classes and do not know the behavior that must follow in this space. The trainings concluded with satisfactory results and positive comments from the teachers so that finally, in the monitoring and control monitoring stage, a comparison was made with the baseline of the project and the results achieved, as well as the lessons learned and successes for its subsequent formal acceptance of the project with an act issued by the rectory.

9

2. NOMBRE DEL CENTRO DE PROYECCIÓN SOCIAL Y ACTIVIDAD ECONÓMICA.

El proyecto se realizó en conjunto con el centro de proyección social USTA sede Usme y el colegio Estanislao Zuleta IED, por lo tanto, se describirán los datos más relevantes de cada una de las dos entidades.

Centro de proyección social USTA sede Usme

- Dirección: CARRERA 90D Sur # 6B - 12 Este, El progreso - Actividad económica: facilitar, ordenar y articular procesos de

planeación territorial en los órdenes sociales, académicos, culturales y económicos.

- Jefe inmediato: Juan Pablo Pineda Garzón - Cargo: Profesional especializado CPS Usme - Teléfono: 3186073064

- E-mail: [email protected]

Colegio Estanislao Zuleta IED

- Razón social: Colegio Estanislao Zuleta Ied - Dirección: CARRERA 7 C ESTE 92 48 - Teléfono: (1)7671603

- Correo electrónico: [email protected]

2.1 MISIÓN DEL COLEGIO ESTANISLAO ZULETA

“El Colegio Estanislao Zuleta I.E.D forma personas íntegras, autónomas, con sentido humanista, capaces de interactuar asertivamente en la sociedad; desarrollando competencias sociales que se evidencian en el uso adecuado de los medios de comunicación y las nuevas tecnologías de la Información, que les

permiten generar cambios en su comunidad”. 15

15 Colegio Estanislao Zuleta. Proyecto educativo institucional. Slideshare. Bogota: 2012.

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

10

2.2 VISIÓN DEL COLEGIO ESTANISLAO ZULETA

“En el 2020 el Colegio Estanislao Zuleta I.E.D de la localidad de Usme será líder en la formación de estudiantes, con un alto desempeño de competencias sociales a través del uso adecuado de los medios de comunicación y las nuevas tecnologías de la información, impactando positivamente en la comunidad y

respondiendo a las necesidades e intereses de su entorno”.16

2.3 ORGANIGRAMA DEL COLEGIO ESTANISLAO ZULETA

Ilustración 1. Organigrama del colegio Estanislao Zuleta IED. [2000]

16 Colegio Estanislao Zuleta. Proyecto educativo institucional. Slideshare. Bogota: 2012.

11

3. INTRODUCCIÓN

El presente proyecto de proyección social trata sobre la realización de un estudio de viabilidad para la implementación de un laboratorio móvil de ingeniería y ciencias en el colegio Estanislao Zuleta IED de la localidad de Usme. Teniendo como referencia la metodología PMBOK, se llevó a cabo en fases generales desglosadas en las etapas de iniciación y planificación; con actividades como estudio de beneficiarios, detección de necesidades, estudio técnico, análisis del objeto, definición de características, diseño conceptual, diseño detallado, evaluación financiera, etapa de ejecución; construcción de laboratorio, diseño de

manuales, aplicación de pruebas piloto, monitoreo, control y cierre.

Teniendo en cuenta lo anterior, en la primera fase se desarrolló un estudio de viabilidad, siguiendo la estructura de la metodología PMBOK, que empezó con la etapa de iniciación y la primera actividad correspondiente a la reunión de arranque kick-off en julio del presente año, donde se mostró el proyecto con sus respectivos entregables propuestos al rector de la institución para su aprobación y formalización. En esta etapa se recopilaron procesos, procedimientos e información histórica para determinar la cultura de la Institución (APOs y FAEs), se describieron requisitos iniciales, suposiciones y restricciones. Posteriormente se hizo el estudio de beneficiarios y detección de necesidades con la ayuda de entrevistas a los interesados del proyecto e información histórica de las matrículas, que permitió visualizar el comportamiento y proyección de los usuarios potenciales del laboratorio en el tiempo. Asimismo, en el estudio técnico, se detectaron los requerimientos de obras físicas de la institución, tipologías de laboratorios móviles existentes, se construyó el diagrama de Gantt, que se siguió durante todo el proyecto, se estableció la ubicación de

almacenamiento del laboratorio móvil, organigrama, entre otros.

De igual manera, en la etapa de planeación, con ayuda de la herramienta Triz, se definieron las características que permitieron el análisis funcional y técnico del laboratorio, para así poder avanzar al diseño conceptual del mismo. A partir del diagrama morfológico se hicieron 10 bocetos concepto posibles, hasta llegar a la solución final con un boceto descriptivo y avanzado de la mano de los planos y prototipo digital del laboratorio. En la misma etapa se elaboró la evaluación financiera correspondiente a una donación al colegio, estableciendo así la inversión inicial, proyección de costos durante la vida útil del laboratorio, supuestos, estimaciones y valoración de posibles proveedores.

12

Por otra parte, en la etapa de ejecución se consolidó el equipo de proyecto conformado esencialmente por el rector, coordinadoras y profesores encargados del departamento de ciencias de la institución. Se seleccionaron los proveedores y se dio inicio a la construcción, por un lado, con las cajas que puso en disposición la institución, correspondientes a un intento de implementación de un laboratorio en el pasado, se les instauró una cerradura y espuma que contribuyeran a la integridad de los materiales que se iban a portar y, por otro lado, la estructura del laboratorio siguiendo los planos anteriormente mencionados. En paralelo a la creación del proyecto se concibieron los manuales con las prácticas a realizar, procedimientos, guías para profesores y demás con el fin de proceder a las pruebas piloto las cuales fueron aplicadas en los alumnos de 11° y 5° del colegio Estanislao Zuleta, de métodos - tiempos y ciencias naturales, respectivamente.

Por último, se realizaron capacitaciones a los docentes del área y, en las etapas de monitoreo, control y cierre, se elaboraron informes sobre el rendimiento de los trabajos, se revisó la línea base del alcance del proyecto por medio de un cuadro comparativo entre el alcance inicial propuesto y los resultados del proyecto, se establecieron los éxitos, se evaluó la satisfacción del beneficiario y a partir de un formato de cierre, se obtuvo la aceptación formal los entregables

del proyecto.

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4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

En Colombia la inversión en investigación es escasa en comparación a otros países como Finlandia, Japón, USA, Italia, Costa Rica, Brasil entre otros con menos del 0,5 del PIB (Producto interno bruto) destinado a estas actividades y se puede evidenciar en instituciones distritales como el colegio Estanislao Zuleta IED ubicado en la ciudad de Bogotá con la falta de laboratorios que incentiven a los estudiantes desde pequeños a comprobar teorías y realizar experimentos. La institución cuenta con dos sedes la A ubicada en la Carrera 7 C Este N° 90ª-35 Sur donde se encuentran los estudiantes de secundaria y la B localizada en la Carrera

4 H Este N° 90 D-24 con los de primaria.

La sede A tiene un laboratorio que carece de reactivos, materiales de vidrio y prácticas innovadoras en las aulas de 11° mientras que la sede B no tiene laboratorio causando que las clases sean netamente teóricas sin oportunidades para los alumnos de comprobar teorías, plantear hipótesis realizar experimentos y sacar conclusiones disminuyendo considerablemente el interés en las lecciones estáticas planteadas diariamente

Asimismo, se encontró que hace aproximadamente 4 años en la sede B se intentó implementar un laboratorio móvil el cual fracasó por no tener espacios óptimos donde utilizarlo teniendo en cuenta su estructura, falta de organización en general, manuales con prácticas propuestas y por su incapacidad de desplazarse hasta las aulas fue utilizado entre 4 a 7 veces en total dejando muchos materiales sin estrenar en el almacén del

colegio.

Para los problemas anteriormente descritos se plantearon alternativas de solución enfocadas en la ingeniería industrial vistas en diferentes espacios académicos concebidas a continuación:

Formulación de proyectos Estudio de viabilidad con el uso de la metodología del “PMBOK” para determinar la pertinencia del proyecto y evaluar las diferentes alternativas de construcción que garanticen el éxito del laboratorio móvil esto incluye proyección de beneficiarios, las prueba piloto y manuales.

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Gerencia de proyectos Diagrama de Gantt (anexo 3.)

Diseño de productos Estudio técnico, análisis del objeto, definición de características, diseño conceptual, diseño detallado, evaluación financiera

Dibujo en la ingeniería 10 bocetos conceptos y uso de Visio para layouts.

Métodos – tiempos y calidad Diseño de laboratorios de métodos - tiempos, calidad. (anexo 9)

Formatos de calidad, monitoreo y control para verificar los procesos realizados. (anexo 4 y 13)

Diagrama de operaciones

Diagrama de recorrido

Planeación de requerimientos

Procesos de manufactura Uso de inventor para prototipo digital y generación de planos

Selección de materiales adecuados para el laboratorio móvil

Talento humano Diseño de capacitaciones a docentes que garanticen el correcto uso del laboratorio teniendo en cuenta el libro de Chiavenato, “Gestión del talento humano” sexta edición.

Acompañada de múltiples actividades descritas en el plan de acción y diagrama de Gantt (Anexo 1 y 3) con fechas, cantidad de actividades, indicadores, metas y ruta crítica establecida. Por lo tanto, resulta fundamental un estudio para la implementación de un laboratorio móvil de Ingeniería y ciencias en el colegio Estaniaslao Zuleta de la localidad de Usme en Bogotá en el segundo semestre del 2019 para los estudiantes reflejado en la donación de un laboratorio móvil como también incluya las alternativas de solución desde la ingeniería industrial expuestas en el anterior apartado de igual manera velar por el cumplimiento de los requerimientos mínimos establecidos en la normas colombianas NTC 4595, CCCS-FFIE, manual de dotaciones, entre otras especificaciones descritas en el sitio web del ministerio de educación.

15

5. OBJETIVOS

5.1 Objetivo general

Realizar un estudio de viabilidad para la implementación de un laboratorio móvil de ciencias e ingeniería en el colegio Estanislao Zuleta de la localidad de Usme en la ciudad de Bogotá D.C.

5.2 Objetivos específicos

- Definir la viabilidad técnica del laboratorio móvil de ciencias e ingeniería.

- Definir la viabilidad financiera del laboratorio móvil de ciencias en ingeniería.

- Demostrar la implementación del laboratorio móvil a través del estudio de viabilidad acompañado de manuales de procesos y procedimientos,

pruebas piloto y capacitación de docentes.

16

6. JUSTIFICACIÓN DE PERTINENCIA SOCIAL

La localidad de Usme se ve constantemente definida como un lugar de violencia, inseguridad, bajos recursos, falta de oportunidades de educación e investigación y disputas del territorio por el microtráfico. Es decir, se evidencian en un sólo territorio todas las problemáticas sociales, económicas y culturales que azotan día a día a Colombia. Laura Torres en un artículo online expone que “En Usme el 58 % de jóvenes no asisten a escuela, colegio o universidad, el 18% no estudian o no han seguido estudiando por costos educativos elevados, el 17% no estudian o no han seguido estudiando porque necesitan trabajar o buscar trabajo, el 90% de los jóvenes en Usme quiere lograr educación superior el 65 % está en riesgo de robos, atracos y otros delitos y el 32% de jóvenes en Usme está en riesgo por hambre o alimentación precaria “ 17

De igual manera, el consumo de sustancias alucinógenas es un problema constante presente en el Colegio Estanislao Zuleta, pues “según cifras de la Secretaría de Educación de Bogotá, Usme –con 453 casos de consumo reportados hasta noviembre pasado– es la localidad más afectada por el expendio de sustancias psicoactivas en

entornos escolares”18 (Información que fue confirmada por el rector de la institución, quien dice haber atendido casos de consumo y expendio de drogas dentro y a los alrededores de la institución). La suma entre los problemas anteriormente mencionados, y la falta de inversión pública en la creación de espacios destinados a la investigación en el país ocasionan, que el colegio Estanislao Zuleta IED sea un escenario ideal para la implementación de un laboratorio.

Por tal motivo, se hace necesario crear lugares que promuevan el interés en la investigación, con actividades dedicadas a la ciencia y el conocimiento (experimentos, pruebas, prácticas, entre otros) que potencien las capacidades de los estudiantes y generen un ambiente propicio para la cultura investigativa, tolerancia y comunicación asertiva. Esto a través de la realización del estudio para la implementación de un laboratorio móvil de ingeniería y ciencias en el colegio Estanislao Zuleta de la localidad de Usme que incluye el diseño y puesta en marcha del laboratorio, teniendo en cuenta los espacios que brinda la institución para el desarrollo del proyecto.

17 Torres, Laura. El lamentable panorama de los jóvenes de Usme. Las 2 orillas. Bogotá: 2016. 18 Espectador. Usme, Kennedy y Bosa, las más afectadas por consumo de drogas cerca de colegios. Espectador Bogotá 2017

17

7. ALCANCE O DELIMITACIÓN

7.1 Análisis de beneficiarios

En concordancia con lo propuesto en el proyecto, se concibe en la demanda de beneficiarios al rector Tyrone Vargas, a los maestros que dictan clases en la institución relacionadas a física, química y ciencias naturales se les considerada los clientes o beneficiarios, mientras que los estudiantes de cuarto, quinto y once serían los usuarios

directos del laboratorio móvil de ciencias e ingeniería.

7.2 Segmentación de beneficiarios

El segmento de beneficiarios del proyecto son los estudiantes del colegio Estanislao Zuleta IED de los cursos cuarto, quinto y once que suman un total de 516 alumnos de las dos jornadas y sedes con las que cuenta la institución en la localidad de Usme de la ciudad de Bogotá. La sede A está ubicada en la carrera 7C Este N° 90A-35 Sur mientras que la sede B en la carrera 4 H Este N° 90D-24 Sur. Para determinar la población

objetivo, se realizó una caracterización de beneficiarios, escogiendo a los estudiantes de quinto, cuarto y once de la institución, ya que, a través de las entrevistas aplicadas a los stakeholders del proyecto, se encontró que el espacio físico del laboratorio satisface principalmente las necesidades de la sede A, en secundaria existe uno que carece esencialmente de reactivos y materiales de vidrio, resultados de la entrevista que permiten concluir que las prácticas experimentales dependen de la disponibilidad de material, y que en la sede de primaria no existe dicho espacio ocasionando la elección de los niños de 4° y 5° quienes están más próximos a enfrentarse con nuevos retos que el bachillerato representa. La mayoría de los estudiantes viven cerca al colegio a una distancia de 1 kilómetro de radio aproximadamente en los barrios el progreso, nuevo progreso, esmeralda, paraíso, la reforma, orquídeas entre otros, pertenecen a los estratos socioeconómicos 1 - 2 y oscilan en las edades de 9 a 12 años en cuarto y quinto, 16 a 18 años en once.

Teniendo en cuenta lo anterior, las entrevistas aplicadas a los stakeholders del proyecto (Ver anexo 2) y los datos históricos de la institución, se encontró qué el 37% de los estudiantes son del grado once, de los cuales el 52% son mujeres y el 48% son hombres, el 35% son de quinto, donde el 53% son mujeres mientras que el 47% son hombres, y el 28% son de cuarto, donde el 53% son mujeres y el 47% son hombres, distribuidos en las dos sedes y jornadas de la institución. Del total de los estudiantes población objetivo (516 estudiantes), sólo 189 asisten a clase de laboratorio en el periodo académico, al menos una vez al mes. Esto se debe principalmente a que la sede B (primaria) no cuenta con ese espacio en sus instalaciones, imposibilitando el acceso a la práctica de los

temas vistos en clase.

18

Tabla 1. Población objetivo Elaboración propia.

Tabla 2. Distribución por género de la población objetivo de 11° Elaboración propia.

Tabla 3. Distribución por género de la población objetivo de 5° Elaboración propia.

19

Tabla 4. Distribución por género de la población objetivo grado 4° Elaboración propia.

Tabla 5. Resumen de descripción de la población objetivo del proyecto. Elaboración propia.

Asimismo, el laboratorio será para las clases de química y ciencias naturales de la población objetivo, se puede transportar dentro y entre las sedes A/B de la institución y se guardará en el almacén de la sede de primaria. Dentro de los entregables se incluyen los manuales, la capacitación y pruebas piloto, también se determinó los docentes encargados de la manipulación del laboratorio descritos a continuación:

20

Tabla 6. Equipo del proyecto. Elaboración propia.

7.3 Proyección de usuarios.

Para la proyección de usuarios se tuvo en cuenta las matrículas de los estudiantes en general y los de la población beneficiaria del 2007 al 2030. Se mostró que el número de estudiantes disminuyó en los años 2010 y 2018, aumentó en los años 2008, 2015, y 2016, y desde 2020, en adelante, tenderá a aumentar lentamente como se muestra en la siguiente gráfica.

Tabla 7. Proyección de usuarios del colegio Estanislao Zuleta. Elaboración propia.

21

Teniendo en cuenta lo anterior, se confirma lo planteado en el comportamiento de los cursos objetivo del colegio Estanislao Zuleta, respecto a la tendencia a aumentar paulatinamente a partir del 2020, mostrando además que en cuarto aumentó para los años 2010, 2014, 2018, para quinto en 2008, 2016, 2018 y para once en el 2009, 2017, 2019; disminuyó para cuarto en el 2008, 2013, 2020, para quinto en 2007, 2012, 2019, y para once en 2008, 2010, 2015 y 2018. Datos que nos ayudan a determinar el comportamiento de la demanda de beneficiarios a través del tiempo, qué cantidad de estudiantes lo usarían aproximadamente, entre otros aspectos importantes para la

puesta en marcha del proyecto.

Tabla 8. Proyección de usuarios de cuarto grado. Elaboración propia.

Tabla 9. Proyección de usuarios de quinto grado. Elaboración propia.

22

Tabla 10. Proyección de usuarios de once grado. Elaboración propia

Finalmente, es necesario desglosar los resultados de las entrevistas aplicadas para ayudar a una mejor comprensión de la población objetivo, mencionando las relevantes, más sin embargo se puedan revisar en detalle en el anexo 2, se aplicó la entrevista a los profesores que se relacionan directamente con el proyecto (matemáticas, química, ciencias naturales) que permita interpretar y concluir los datos necesarios para determinar: que cursos reciben clases de laboratorio y si el existente es capaz de suplir las necesidades de todo el plantel estudiantil (sede a y sede b), si el interés de los alumnos por la materia aumentaría con la implementación de un nuevo laboratorio, que cambios en el diseño propuesto consideran necesarios y, finalmente, teniendo en cuenta que las clases experimentales aumentarían las actividades que desarrolla usualmente como docente, si estarían dispuestos a llevar a cabo la práctica en pro del conocimiento

del estudiante.

En concordancia con lo anterior, se obtuvieron los siguientes resultados del instrumento de recolección de datos escogido y aplicado a los profesores encargados de impartir las clases correspondiente a matemáticas, física y ciencias de las sedes A y B del colegio Estanislao Zuleta IED. En respuesta a la primera pregunta ¿Todos los cursos que ofrece la institución reciben clases de laboratorio durante su periodo académico?

hubo unanimidad en que sólo los estudiantes de la sede A (bachillerato) reciben clases de laboratorio dependiendo del tema (temáticas usuales: reflexión, refracción, efecto Doopler, procesos térmicos, campo eléctrico, química del carbono ) y de la disponibilidad de material para realizar experimentos donde todos los estudiantes puedan participar activamente. En caso contrario, los docentes realizan prácticas demostrativas con el fin de que los alumnos conozcan sobre los fenómenos vistos en clase aplicados en la vida cotidiana, en aras de cumplir las metas de calidad de cada curso de la población objetivo y materia.

23

Por otro lado, en respuesta a la segunda pregunta ¿Considera suficiente el laboratorio con el que cuenta la sede A para satisfacer las necesidades de todos los estudiantes (sede A y B)? ¿Por qué? En caso de ser negativa la respuesta, ¿Qué elementos considera que les falta? 11 de los maestros entrevistados afirman que el laboratorio ubicado en la sede A no es suficiente para satisfacer las necesidades de todos los estudiantes (sede A y B), debido a que no cuenta con el material de laboratorio suficiente para todas las prácticas que les gustaría realizar como vasos precipitados, tubos de ensayo, gradilla para tubos de ensayo, embudos, papel filtros, pipetas, lupas, caja petri, cristalizado, mechero de alcohol, microscopio, entre otros, ni con la capacidad instalada para que asistan los estudiantes de todos los cursos. También manifestaron algunas observaciones adicionales, como que no hay planes de contingencia en caso de accidentes, ni manuales de procedimientos para el correcto uso del laboratorio.

Tabla 11. ¿Considera suficiente el laboratorio con el que cuenta la sede A para satisfacer las necesidades de todos los estudiantes (sede A y B)? ¿Por qué? En caso de ser negativa la respuesta, ¿Qué elementos considera que les falta? Elaboración

propia.

Para la cuarta pregunta, con la creación de un nuevo laboratorio, ¿Cree que aumentaría el interés de los estudiantes en su materia? el 100% de los participantes contesto que sí consideran que el interés de los estudiantes en la materia que imparten aumentaría considerablemente con la implementación un nuevo laboratorio, ya que esto se traduce en más prácticas a realizar y en la generación de conocimiento valioso para

el conocimiento formativo en la institución.

Para la quinta pregunta ¿Qué cambios considera necesario en la propuesta del proyecto teniendo en cuenta su experiencia en la docencia? realizaron los

siguientes aportes:

- En la institución hay cajas de madera producto del intento de implementación de un laboratorio en el pasado que no se usan para ninguna actividad, se podrían usar para tu laboratorio

24

- La estructura propuesta inicialmente no va acorde con las necesidades de la institución, ya que está compuesta en su mayoría por escaleras y sacar a los estudiantes al patio, organizarlos realizar la práctica y guardar el laboratorio nuevamente no es algo que estarían dispuestos a hacer teniendo en cuenta que la única sede que realiza prácticas cuenta con laboratorio.

- La estructura propuesta inicialmente es muy pesada, cargará con todas las cajas cargadas y estará construida de material inoxidable, a pesar de que posea ruedas es mucho peso para un solo docente y su traslado de una sede a otra incrementa el rechazo al cambio por parte de los profesores.

- Divide el laboratorio teniendo en cuenta el material dentro de cada caja, de esta manera al solicitarla para una práctica se deberá transportar solamente la caja y no el laboratorio completo.

- Ten en cuenta la inseguridad que la localidad, el traslado de una sede a otra del total del laboratorio podría representar una amenaza para la integridad del proyecto

- Al momento de diseñar las prácticas ten presente que debe ser para estudiantes de colegio (primaria y secundaria) un experimento demasiado complejo para niños de cuarto y quinto podría reflejarse en falta de interés y rechazo

Por último, para la sexta pregunta teniendo en cuenta que las clases tipo laboratorio aumentarían las actividades que desarrolla usualmente como docente, ¿Aun así realizaría la práctica en pro del conocimiento del estudiante? el 100% de los entrevistados están dispuestos a realizar las prácticas aunque estas representen aumento en las actividades que desarrolla usualmente como docentes, en pro de conocimiento del estudiante, debido a que se les explicó que contarán con manuales y experimentos previamente diseñados para los temas escogidos y sus labores serían esencialmente solicitar el laboratorio, llevarlo al espacio en donde se realizará la práctica, seguimiento de los procedimientos, y finalmente dejarlo en su sitio.

7.4 Análisis de las necesidades básicas de los usuarios

Para esta sección se tuvo en cuenta la investigación realizada por el SISBEN en el año 2017 que consistía en una caracterización socioeconómica en diferentes localidades, así como también un análisis de necesidades básicas insatisfechas en Usme- Bogotá mostrando resultados significativos para conocer más a fondo la

población objetivo como tales como:

El estudio realizado en Bogotá para el 2017 determinó las viviendas que carecen de servicios sanitarios y de cocina segmentándolas por localidades y se identificó que en Ciudad Bolívar el 2,76% de los hogares tienen vivienda con NBI (Necesidades Básicas Insatisfechas), le sigue Chapinero con el 2,07% y Usme con el 1,89% de viviendas sin servicio de cocina y sanitario.

25

Se determinaron las viviendas con dependencia económica a partir de dos

variables. La primera e éstas tiene que ver con la educación del “jefe del hogar” en cuanto el nivel educativo y el grado cursado; y la segunda con la actividad realizada en el último mes. Además, se tiene en cuenta el total de personas ocupadas en el hogar, sin considerar los parentescos de servicio doméstico y sus parientes. Si esta relación da un número mayor que 3, se entiende que el hogar tiene dependencia económica. 19

19 Sisbén 2017. Secretaría distrital de planeación. Caracterización socioeconómica. Colombia: 2017.

26

Se concluyó que del 100% de hogares encuestados, solamente el 1,6% son hogares con dependencia, donde destacan Sumapaz con el 5,97% que tienen dependencia económica, seguido por las localidades de Usme con el 2,89% y Ciudad Bolívar con el 2,88%.20

También se determinó la inasistencia escolar en las localidades de Bogotá mostrando que del porcentaje de niños entre 7 a 11 años que nos asisten al colegio es mayor en las localidades de Ciudad Bolívar con el 1,07%, Bosa con el 1,01% y Usme con el 0,98% los niños y las niñas en edad escolar no asisten a la escuela.

La población que no ha alcanzado ninguno de los niveles educativos es de

0,88% de los adolescentes (13 a 17 años); el 0,89% de la población joven (18 a 24 años); el 1,67% de los adultos (25 a 59 años) y el 12,11% de la población mayor de 59 años donde en Usme menos del 8% alcanzó un nivel de postgrado, un 6% aproximadamente universitario, 19% una carrera técnica, 20% bachillerato, 22% básica primaria y 25% ningún nivel educativo.

En conclusión, dentro de las necesidades básicas insatisfechas estudiadas en Usme, se encuentra dentro del porcentaje significativo de inasistencia escolar con el 0.98% de niñas y niños entre los 7 a 11 años que no asisten a un colegio. También que en el indicador con relación a las viviendas con servicios sanitarios y de cocina sobresale Usme con el 1,89% de la población total con esta necesidad insatisfecha y, por último, es una zona con alta dependencia económica hacia una cabeza de familia o jefe del hogar con 2,89% de la población insatisfecha perteneciente a la localidad, permitiendo

identificar que nuestra población objetivo es de alta vulnerabilidad económica y social.

20 Secretaría distrital de planeación. Caracterización socioeconómica. Colombia: 2017.

27

8. MARCO REFERENCIAL

8.1 ANTECEDENTES DE ESTUDIOS:

Actualmente, la apuesta por la investigación es cada vez mayor en países

desarrollados, con la búsqueda de creación de nuevas patentes, productos, diseños, y

comprobación o negación de hipóstasis planteadas, logrando de esta manera avance

en la industria y tecnología que en la mayoría de las ocasiones se vea traducido en

propuestas de investigación, innovación ideas de negocio o ventajas competitivas que

ayudan a la economía del país y en beneficio propio como emprendedor.

La poca inversión en ciencia, tecnología e investigación es evidente, para investigación

y desarrollo, Colombia destinó el presente año 0,25% del PIB mientras que otros países

se preocupan por la constante inversión en este ámbito el gasto en promedio es 2,5%

del PIB en Estados Unidos 2,8% y en Israel 4,3% y de igual manera en países de

Latinoamérica como Brasil y México “en Brasil es superior al uno por ciento del PIB en

investigación y desarrollo, mientras que en México supera el 0,50” 21

Teniendo en cuenta lo anterior, la inversión en I+D genera múltiples

impactos en la economía y desarrollo de un país, teóricamente, el

impacto del sector de I+D sobre productividad podría producirse por

medio de distintos canales. En primer lugar, permite crear nuevos

bienes y servicios que llevan a un uso más efectivo de los recursos

existentes. Segundo, permite asimilar de una forma más rápida los

beneficios de avances tecnológicos originados en otras partes del

mundo a las realidades locales. Tercero, en un mundo con inversión

extranjera directa y comercio internacional de bienes y servicios, las

actividades de I+D incrementarían además la productividad de otros

países por medio del aprendizaje incorporado en las nuevas

tecnologías y procesos productivos, y de la importación de bienes y

servicios con tecnología incorporada 22

Por otro lado, existen proyectos en materia de laboratorios móviles alrededor del mundo

con enfoques diferentes y en busca de satisfacer necesidades de su población, en la

Universidad del Tolima en Colombia por ejemplo, se realizó un laboratorio móvil con

alcance en el área de ciencias naturales y educación ambiental, que tenía como objetivo

principal “Diseñar e implementar un laboratorio móvil, como recurso didáctico en las

prácticas y enseñanza de las ciencias naturales y educación ambiental, mejorando el

21 Hernandez. Nicolás.Colombia, lejos de alcanzar la meta de inversión en ciencia. Portafolio. Bogotá: 2018, p.1. 22 García Álvaro. Sobre Investigación y desarrollo, Tesis de investigación y desarrollo, 2007 p.1.

28

proceso de enseñanza y aprendizaje en los educandos de básica primaria del colegio

Andino San Nicolás” 23

Como entregables de la investigación anterior, se encuentran la creación de un manual,

elaboración de materiales para la clase con elementos reciclados y creación de lúdica

para las clases de ciencias naturales por medio de un laboratorio móvil;

Se diseñara un manual de laboratorio para la utilización adecuada

de los recursos, en este caso móvil, se diseña e implementa con

una cartilla que explica cada experimento propuesto… se diseñará

una clase lúdica y dinámica interactuando con diversas actividades

a través del laboratorio, donde se reflejen los dos procesos de una

I.A.P el de conocer, es decir la parte teórica expuesta en clase y el

actuar donde empieza el laboratorio móvil al alcance… para

compartir experiencias mediante laboratorios sencillos, con

materiales reciclados haciendo de los estudiantes pequeños

científicos, que exploran la ciencia y cada uno de sus mundos,

adquiriendo habilidades y conocimientos para aplicarlos en el

mejoramiento del medio ambiente.24

De igual manera en Uruguay, la Universidad de la República en la facultad de Ciencias

y Química ejecuta un proyecto llamado “LAM” (Laboratorio Móvil), que tiene como uno

de sus objetivos principales “despertar el interés por la ciencia en los niños y

jóvenes brindándoles la oportunidad de realizar distintos experimentos científicos,

contribuyendo de esta forma al aprendizaje y la divulgación de la ciencia y a partir de

eso se ha diseñado un vehículo provisto del equipamiento necesario para que los niños

y jóvenes realicen distintas actividades guiados por un docente entrenado en cada

presentación.”25

23 Gargia, Yenny. Laboratorio móvil al alcance en el área de ciencias naturales y educación ambiental con los estudiantes del ciclo II del colegio Andino san Nicolás. Trabajo de grado. Tolima: 2016. 24 Gargia, Yenny. Laboratorio móvil al alcance en el área de ciencias naturales y educación ambiental con los estudiantes del ciclo II del colegio Andino san Nicolás. Trabajo de grado. Tolima: 2016. 25 Universidad de la república. El Laboratorio Móvil continúa recorriendo escuelas del país. Uniradio. Uruguay 2014.

29

Ilustración 2. Laboratorio móvil LAM [2015]

8.1.2 Laboratorio Móvil de Ciencias EXPERIMENTA:

El laboratorio consiste en un cajón de 83 x 50 x 72 cm móvil con compartimientos para

los instrumentos y reactivos, con el fin de poder ser transportado al salón que lo requiera,

está diseñado para estudiantes de primero a cuarto de primaria e instituciones que no

cuenten con sala de laboratorio para realizar experimentos. También cuenta con una

capacitación online para docentes de 90 minutos y un instructivo de experiencias

científicas con la metodología de indagatoria como herramienta educativa para la

experimentación científica.

Ilustración 3. Laboratorio móvil de ciencias EXPERIMENTA. [2018]

30

Tabla 12. Especificaciones de laboratorio móvil de ciencias EXPERIMENTA. [2018].

8.1.3 Laboratorio móvil de Ciencias Science Mobile:

Science Mobile está diseñado para estudiantes de primero a octavo, consiste en un

mueble de 70 x 130 x 94 cm con compartimientos posicionados verticalmente donde se

almacenan los reactivos y materiales para las clases, está orientado a la participación

de los estudiantes buscando que obtengan habilidades en manipulación, armado y

ejecución de proyectos contenidos y enmarcados en el campo de las ciencias. Cuenta

módulos temáticos pensados en el desarrollo progresivo de habilidades científicas, 109

guías de trabajo, 13 manuales, 66 materiales de apoyo y capacitación para el docente.

Ilustración 4. Laboratorio móvil de Ciencias Science Mobile. [2018].

31

8.1.4 Laboratorio móvil Peugeot bóxer:

El Peugeot bóxer es una minivan laboratorio que contiene compartimientos para

materiales, reactivos, maletas, mesa de trabajo y silla rodadora en su interior para que

el usuario trabaje cómodamente, puede transportar hasta los elementos más pesados

para las prácticas aunque por su limitado espacio puede ser usado por máximo dos

personas.

Ilustración 5. Laboratorio móvil peugeot bóxer. [2018]

.

8.1.5 Laboratorio modular portátil de química integrada modelo estándar grados X y

XI:

Está diseñado para satisfacer las necesidades de los estudiantes de décimo y once que no cuenten con un laboratorio físico en las instalaciones de su institución, consiste en un cajón móvil con elementos como agitador, aguja de disección curva, aro de hierro, aro de soporte, asa de nicromo para ensayos a la llama, balanza digital, balón aforado, balón de destilación, balón fondo plano, balón fondo redondo, buretas graduadas, cables con pinza, caja papel filtro, caja petri vidrio, calentador de inmersión, cápsulas de porcelana, clavos de hierro, crisoles de porcelana con tapa, cubeta plástica pequeña, cuchara de combustión, entre otros. Cabe mencionar que también cuenta con poceta en polietileno resistente a cualquier ácido u otra sustancia química e instalación de agua corriente que se conecta fácilmente con una manguera de entrada y un sifón de salida que puede desaguar a un balde. Las principales características del laboratorio son: elaboradas en madera plastificada resistentes a los agentes químicos y el calor, están construidos en su totalidad en maderas importadas totalmente resistentes al agua, a tal punto que se pueden conservar muestras de tablas en recipientes llenos de agua durante meses, sin que presenten la menor alteración, cerrados ocupan más de medio metro cuadrado y al abrirse forman un mesón de dos metros de

32

largo por uno de alto y sesenta de fondo, pudiendo trabajar

alrededor hasta 16 estudiantes.

Ilustración 6. Laboratorio modular portátil de química integrada. [2017]

8.2 ANTECEDENTES LEGALES:

NORMA AÑO DESCRIPCIÓN

CCCS-FFIE (Consejo Colombiano De Construcción Sostenible) y ministerios de

educación

2017 El ministerio de educación de la mano del consejo colombiano de construcción sostenible desarrolló una guía para la implementación de estrategias de sostenibilidad en diseño y construcción de colegios en Colombia que incluye características que deben cumplir los laboratorios escolares.

Ministerio de educación "Manual de dotaciones"

2015 Donde se establece una guía de recomendaciones respecto a dotaciones de los establecimientos educativos públicos en Colombia.

Norma técnica colombiana NTC 4595

2015 En esta norma se evidencia el planteamiento y diseño de instalaciones y ambientes escolares con apartados referentes a laboratorios escolares a nivel nacional.

33

Ministerio de educación nacional

2015 Donde se plantean orientaciones y ajustes en los establecimientos educativos para la seguridad en los laboratorios de química y física

Ley 115 1994 Diversos estudios formales e informales, nacionales e internacionales, revelan la importancia por no decir la imperiosa necesidad de proyectos educativos institucionales que apliquen estrategias y métodos pedagógicos vivenciales capaces de llevar a los estudiantes a la observación, experimentación, práctica, laboratorio; dando como resultado el desarrollo cognitivo, desarrollo de la capacidad crítica, reflexiva y analítica. (Ministerio de educación, p. 2)

Decreto 1860 1994 En el desarrollo de una asignatura se deben aplicar estrategias y métodos pedagógicos activos y vivenciales que incluyan la exposición, la observación, la experimentación, la práctica, el laboratorio, el taller de trabajo, la informática educativa, el estudio personal y los demás elementos que contribuyan a un mejor desarrollo cognitivo y a una mayor formación de la capacidad crítica, reflexiva y analítica del educando. (Ministerio de educación, p. 14)

Ley 115 1994 El desarrollo de la capacidad crítica, reflexiva y analítica que fortalezca el avance científico y tecnológico nacional, orientado con prioridad al mejoramiento cultural y de la calidad de la vida de la población, a la participación en la búsqueda de alternativas de solución a los problemas y al progreso social y económico del país (Constitución política de Colombia, p.16)

Ley 29 1990 por la cual se dictan disposiciones para el fomento de la investigación científica y el desarrollo tecnológico y se otorgan facultades extraordinarias. (Ministerio de educación, p. 1)

34

Decreto 393 1991 por el cual se dictan normas sobre asociación para actividades científicas y tecnológicas, proyectos de investigación y creación de tecnologías. (Ministerio de educación, p. 1)

Tabla 13. Estudio normativo del proyecto.

Nota: A continuación, se enfatiza en diferentes ítems del marco legal

CCCS-FFIE (Consejo Colombiano De Construcción Sostenible) *: Guía para la

implementación de estrategias de sostenibilidad en diseño y construcción de

colegios nuevos en Colombia.

El ministerio de educación en conjunto con el consejo colombiano de construcción

sostenible en 2017 hicieron una guía de estrategias de sostenibilidad en el diseño y

construcción de colegios en Colombia donde se encontraron algunas especificaciones

para los laboratorios de las instituciones públicas descritas a continuación:

se debe cumplir con las exigencias establecidas por RETILAP (Reglamento

Técnico De Iluminación y Alumbrado Público) con relación a la iluminación por

cada tipo de espacio según la actividad que se desarrolle. 26

Parámetros fotométricos RETILAP

Área Ex

(lx)

Uo

(%)

UG

R

VEEI

**

Ev

(lx)

Uov

(%)

Aula tipo 500 50 19 4

Tablero aula y/o

laboratorio

500 50

Laboratorio 500 50 19 4

Baños 150 50 25 4.5

Se recomienda principalmente la implementación de controles de luz día (con

optimización de luz natural) para controlar la activación y desactivación de las

26 Consejo colombiano de construcción sostenible. Guía para la implementación de estrategias de sostenibilidad en diseño y construcción de colegios nuevos en Colombia. Bogotá: 2017.

35

luminarias, principalmente para salones, laboratorios, bibliotecas y otros espacios

del colegio que cuenten con iluminación natural.27

Límites de compuestos orgánicos volátiles (COVs) por tipo de producto

Producto Limite en gramos por litro (g/L)

Referencia

Pinturas e Imprimantes Mates (ej. Vinilo) 50 Green Seal GS-11, 1993

Pinturas e imprimantes brillantes (ej. esmalte acrílico)

150 Green Seal GS-11, 1993

Anticorrosivos 250 Green Seal GC-03, 2da edición, 1997

Acabados de pisos 100 SCAQMD Rule 1113, 2004

Estos valores se pueden verificar con la ficha técnica del fabricante.

El cuadro anterior, aplica únicamente para las pinturas e imprimantes aplicadas al

interior del colegio, es decir bajo cubierta y entre muros de fachada (ej. salones,

laboratorios, biblioteca, etc.) y exclusivamente para las pinturas e imprimantes

aplicados en la obra. Como mínimo, esta condición recomienda cumplir en un 80% (en

cantidad de pintura aplicada = volumen) del total de pinturas e imprimantes aplicados

en el colegio, que cumplan estas condiciones.28

Implementar cerraduras de alta seguridad en áreas de riesgo de robo (sala de

computo, laboratorios, oficinas, cafetería, etc.)29

Rangos óptimos de intensidad del sonido

Ambientes (Recintos sin ocupar)

Rango de intensidad de sonido, en dB(A)

Caracterización

Laboratorios para idiomas 20 a 25 Silencio

Ambientes para música y dormitorios 35 a 40 Silencio

27 Consejo colombiano de construcción sostenible. Guía para la implementación de estrategias de sostenibilidad en diseño y construcción de colegios nuevos en Colombia. Bogotá: 2017 28 Consejo colombiano de construcción sostenible. Guía para la implementación de estrategias de sostenibilidad en diseño y construcción de colegios nuevos en Colombia. Bogotá: 2017 29 Consejo colombiano de construcción sostenible. Guía para la implementación de estrategias de sostenibilidad en diseño y construcción de colegios nuevos en Colombia. Bogotá: 2017.

36

Ambientes para laboratorios

40 a 45

Conversación en voz baja

Ambientes en Artes y Oficinas

45 a 50

Conversación en voz baja

Manual de dotaciones **

El ministerio de educación establece una guía de dotaciones donde da

recomendaciones para los establecimientos educativos públicos en Colombia con

diferentes apartados que hacen referencia a los laboratorios descritos a

continuación:

Para el almacén de primaria de elementos de laboratorio recomienda un

mueble con las siguientes características:

Ilustración 7 Estantería suguerida en el manual de dotaciones

También sugiere un tablero como el siguiente:

37

Ilustración 8. Tablero sugerido en el manual de dotaciones.

La siguiente lista corresponde a sugerencias y recomendaciones que debe

tener la dotación de los laboratorios de biología, las cantidades de elementos

y otros complementarios como audios, videos, textos de estudio, deben ser

especificados de acuerdo al énfasis de cada establecimiento educativo

38

NTC Norma técnica colombiana 9545 ***

Esta norma abarca aquellas instalaciones y ambientes (como el establecimiento

educativo, las aulas, los laboratorios, etc., en la concepción tradicional) que son

generados por procesos educativos que se llevan a cabo de manera intencional y

sistemática 30 y se enumerarán a continuación las normas sugeridas respecto a los

laboratorios en las instalaciones educativas de Colombia:

En los ambientes relacionados a las áreas de laboratorio, se debe minimizar

la distancia entre las áreas de trabajo y los cuartos de almacenamiento y

preparado de muestras y equipos, para evitar el desplazamiento innecesario

de sustancias. Las sustancias altamente combustibles siempre deben

almacenarse en depósitos exteriores. Los elementos y las sustancias de uso

frecuente en laboratorio pueden almacenarse en pequeñas cantidades, en

cuartos construidos con materiales de alta resistencia a la combustión y

provistos de ventilación adecuada.31

Se sugiere área por estudiante para los laboratorios de la siguiente manera:

Ambiente Área (m2/estudiante)

Laboratorio de ciencias naturales/Biología 2,2

Laboratorio de Física 2,2

Laboratorio de Química 2,2

Laboratorio integrado 2,3

Aula de tecnología, innovación y multimedia 2,3 - 2,5

Salón de computadores 2,2

Taller de dibujo técnico y/o artístico 3,0

Taller de cerámica, escultura y modelado 3,5

30 Icontec. NTC 9545. Instituto colombiano de normas técnicas y certificación. Bogotá: 2015. 31 Icontec. NTC 9545. Instituto colombiano de normas técnicas y certificación. Bogotá: 2015.

39

9. DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS DE ACUERDO AL PLAN DE TRABAJO

La presente sección se dividió en las etapas de la metodología PMBOK para viabilidad de proyectos (iniciación, planeación, ejecución, monitoreo, control y cierre) de igual manera se agregaron actividades de diseño de productos, calidad, métodos y tiempos, procesos de manufactura, gestión de proyectos, entre otras en orden cronológico y siguiendo el plan de acción (anexo 1) en aras de cumplir los objetivos propuestos y añadirle soluciones desde la ingeniería industrial a la falta de laboratorio en la sede B del colegio Estanislao Zuleta IED.

9.1 Iniciación El proyecto inició en Julio del presente año con la reunión de arranque kick-off en el colegio Estanislao Zuleta IED de la localidad de Usme, donde en un encuentro con el rector de la institución Tyrone Vargas se trataron temas relacionados a los horarios a cumplir, entregables, metodología para obtener información, plan de acción propuesto, población objetivo, disponibilidad de aulas, entre otros.

Ilustración 9. Reunión de arranque Kick-off

Seguidamente se hizo la misma dinámica con los profesores encargados de dictar materias relacionadas a ciencias los cuales expresaron su punto de vista, recomendaciones, cambios y demás en la propuesta inicial planteada por la estudiante, cabe resaltar que este fue el primer día del proyecto y estaba sujeto a muchas modificaciones para entregar un producto final que realmente pueda aportar a la educación de los estudiantes.

40

Ilustración 10. Arranque kick off con profesores.

Ilustración 11 Boceto guía presentado en la reunión Kick-off

Después de recolectar las primeras impresiones, correcciones y sugerencias de los profesores se procedió a seguir y cumplir el plan de acción propuesto en el ante proyecto (anexo 1) el cual se complementó con el diagrama de Gantt (anexo 3) para estipular la ruta crítica, holguras y actividades aplazables. Para dar continuidad al plan de acción, tener claro los potenciales stakeholders y conocer sobre los protocolos de acción en posibles problemas en el desarrollo

41

del proyecto, se recolectaron los procesos, procedimientos e información histórica del colegio (APO’s y FAE’s) los cuales se especificarán a continuación.

42

Ilustración 12. Resumen de APO'S y FAE'S

REGLAMENTO Y PROCEDIMIENTOS A

CUMPLIR EN EL TIEMPO DE DESARROLLO DEL

PROYECTO.

Asistencia puntual al colegio, enla jornada de la mañana de 6:15a.m. a 12: 15 p.m

Para solicitar un permiso se debehacer como mínimo, con un díade antelación. No se consideranoficiales las solicitudes verbalesestas deberán formalizarsediligenciando el formato depermiso y adjuntando lossoportes correspondientes.

Es fundamental la asistenciapuntual y activa a las reunionesde área, de proyectos y demásconvocatorias. Para adelantarprocesos unificados y claros quepermitan fortalecer nuestroproyecto educativo institucional

Es vital que exista buen ejemplopor parte de todos, brindando untrato cordial, respetuoso,exigente y con autoridad hacialos estudiantes y así, encorrespondencia

ENTES QUE PARTICIPAN EN LA TOMA DE DECISIONES DEL

PROYECTO

Consejo directivo

Personero estudiantil

Contralor estudiantil

43

Teniendo en cuenta el cuadro anterior, se pudo seguir las directrices

establecidas desde el inicio hasta el final del proyecto sin conflicto alguno. Por

otro lado y siguiendo las actividades del plan se acción se hicieron al menos 20

reuniones (ver anexo 8 ) para informar a los estudiantes sobre el proyecto,

pruebas piloto y capacitaciones, levantar información pertinente, cotizar y

seleccionar los proveedores y llegar a un entendimiento común con los

stakeholders, dentro de las más destacadas se encuentran; la de arranque

anteriormente descrita, de solicitud de información sobre población objetivo, la

realizada con los estudiantes de 11-01 y 11-02 para informar sobre el proyecto,

solicitud para medición del almacén, de cotización de tiendas y de gestión para

pruebas piloto todas las reuniones hechas fueron documentadas en el formato

anexo con las firmas, fechas, temas tratados y asuntos pendientes de los

participantes.

Posteriormente se hizo la recopilación de los requisitos del producto y del

proyecto, suposiciones iniciales y restricciones principales encontradas donde se

determinó lo siguiente:

SUPUESTOS

● La comunicación entre la practicante y los docentes será efectiva, serán

receptivos a la información permitiendo el flujo constante de ideas y

resolución de conflictos que puedan presentarse a lo largo del proyecto.

● Para establecer los requerimientos de diseño, necesidades principales,

prácticas de laboratorio de acuerdo a las temáticas pertinentes a cada

curso entre otras actividades del proyecto se contará con el apoyo del

rector y docentes de la institución.

● Los entregables se llevarán a cabo teniendo en cuenta las fechas

establecidas en el plan de acción sin ser demorados por motivos no

controlables como manifestaciones, paros, días festivos, entre otros.

● Los integrantes de la institución le darán buen uso y mantenimiento al

laboratorio durante su vida útil.

RESTRICCIONES

● La conexión a internet es limitada, el rector no tiene la potestad de decidir

sobre la inclusión de este servicio a nuevos equipos, razón por la cual la

practicante debe traer archivos descargados de casa o pedir prestado el

computador de rectoría.

44

● La sede A de la institución cuenta con un laboratorio, aunque no es

suficiente, ocasiona que la mayoría de la población objetivo sea de la sede

B (primaria) que no tiene laboratorio y por lo tanto no posee clases

destinadas a la realización de experimentos y prácticas.

● El proyecto no puede extenderse más de lo estipulado en el plan de

acción.

REQUISITOS

Requisitos del producto

✔ Funciones del laboratorio: se requiere una lista de las funciones del

laboratorio.

✔ Personal requerido: nombre y materia de docentes de la división de

ciencias para establecer cuántos y cuáles profesores manipularan el

laboratorio.

✔ Tamaño: se fijará el tamaño del laboratorio teniendo en cuenta las

dimensiones del espacio destinado al laboratorio por parte de la

institución.

✔ Materia prima: establecer la materia prima necesaria para la construcción

del laboratorio de ciencias e ingeniería.

✔ Modelo geométrico: se establecerá el formato y gráfico indicando todos

los elementos de forma, función y ergonomía del producto.

✔ Lista de atributos: describir en detalle los atributos funcionales y físicos

del entregable.

✔ Diagrama morfológico: realizar inicialmente el análisis de los atributos

escogidos con la herramienta de inventiva TRIZ para proceder a hacer

combinaciones necesarias y elegir al menos 10 bocetos concepto.

✔ Bocetos conceptos: se realizará bocetos con las posibles soluciones a

nivel de desarrollo, con una o varias alternativas

✔ Boceto descriptivo y avanzado: se toma como referencia el boceto

concepto escogido y se desarrollará la idea describiendo minuciosamente

cada parte y función.

✔ Diseño detallado: se crearán detalles completos en 3D de todas las partes

previamente estipuladas en el boceto descriptivo y avanzado.

✔ Planos del producto: se entregará los planos iniciales y finales del

producto teniendo en cuenta isométricos, detalles técnicos de materiales,

cotas, etc.

✔ Diseño para manufactura y ensamblaje: se realizará el DFMA para

favorecer los procesos de manufactura empleados en el producto final y

el ensamble de este, en busca de una mejor explicación de los procesos

aplicados en el laboratorio móvil

45

✔ Manual: se requiere la entrega de manuales con los procedimientos y

procesos para llevar a cabo las prácticas.

✔ Capacitación: se debe aplicar capacitaciones para los docentes

encargados del laboratorio para que así se lleve a cabo de manera

adecuada las prácticas, almacenamiento, ensamble, entre otras

actividades que se requieran para el funcionamiento del laboratorio móvil

✔ Pruebas piloto: debe realizarse al menos 2 pruebas piloto en el total de

los cursos seleccionados para analizar el buen funcionamiento del

laboratorio y elaborar cambios si es necesarios en la puesta en marcha.

Requisitos del proyecto

✔ Estudio de viabilidad del laboratorio con el fin de determinar la pertinencia

de este y evaluar las diferentes alternativas para su posterior construcción

garantizando así el éxito del proyecto.

Así finaliza la etapa de iniciación del proyecto que da lugar a la siguiente que

corresponde a la de planeación donde se combina las actividades propuestas

por la metodología PMBOK y las de diseño del producto final (laboratorio móvil)

vistas en diseño de productos, métodos y tiempos, calidad, formulación de

proyectos, entre otros espacios académicos.

9.2 Planificación

Para dar continuidad al proyecto se hizo necesario establecer una lista de interesados o stakeholders encabezada por Juan Pablo gerente especializado del CPS de Usme y el rector Tyrone Vargas a quienes se les enviaba un informe detallado por cualquier novedad, cambio, solicitud o imprevisto en el proyecto con los stakeholders identificados se planteó un organigrama que jerarquiza los niveles por los cuales deben pasar los cambios antes de ser revisados y aprobados por el comité.

Nombre Cargo Departamento / División

Juan Pablo

Pineda Garzón Profesional especializado cps Usme.

Proyección social.

Tyrone Vargas

Moreno

Rector. Rectoría.

Fabiola Urrea

Profesora de ciencias

naturales (primaria).

Ciencias naturales.

46

Alexander

Quiroga

Profesor de ciencias


Ciencias naturales.

Sonia Acevedo Profesora de ciencias


Ciencias naturales.

Luz Daza Profesora de ciencias


Ciencias naturales.

Nataly Ortegón Profesora de ciencias


Ciencias naturales.

Diana Chávez Profesora de ciencias


Ciencias naturales.

Shirley Flórez Profesora de química

(bachillerato).

Ciencias naturales.

Theo Pabón Profesor de química

(bachillerato).

Ciencias naturales.

Samalí Pinzón Profesora de química

(bachillerato).

Ciencias naturales.

Wiliam Londoño Profesor de física

(bachillerato).

Matemáticas y física.

Ginna López Profesora de física

(bachillerato).


Luisa Jaramillo Profesora de física

(bachillerato).


Laura Rodríguez Estudiante de once

Jornada de la tarde

Personera estudiantil

Brayan Gómez Estudiante de décimo

jornada de la mañana

Representante al consejo

directivo/ Contralor

Marisoranyi

Angulo Perez

Practicante de ingeniería

industrial

Proyección social.

Tabla 14. Stakeholders del proyecto

47

Ilustración 13. Organigrama del proyecto

De igual manera que con el personal requerido, se planeó los requerimientos de obras físicas en la institución para el almacenamiento y funcionamiento ideal

del laboratorio dando como resultado: Almacenaje

Para el almacenamiento del laboratorio es necesario que el espacio que se disponga no represente un riesgo a la integridad física de los estudiantes ni del laboratorio como tal, la institución brindó un lugar en su almacén de la sede B al igual que una estantería para las cajas, de esta manera reposará en un espacio seco, y fuera del alcance de los niños de primaria. El almacén tiene las siguientes características: Alto: 230 cm Ancho: 250 cm Profundidad: 335 cm Techo rejado, compartimiento para aprovechar la luz natural, puerta de 198 cm de alto x 77 cm de ancho x 4,5 cm de profundidad, en el mismo lado y a 83 cm se encuentra un taco de luz de 20 x 20 cm, cuenta con otra puerta a su costado izquierdo sellada con las mismas dimensiones que la primera en el mismo

48

costado y a 82 cm se encuentra una ventana de 95,5 cm de ancho x 127 cm de alto y 8 cm de profundidad. El estante tiene las siguientes características: Alto: 180 cm. Ancho: 180 cm. Profundidad: 42 cm. Alto entre secciones: 42 cm.

Ilustración 14. Almacén de sede B

.

Funcionamiento Para el funcionamiento del laboratorio es necesario que el lugar disponga de luz suficiente, no atente en contra de la integridad de los estudiantes, el piso sea estable, los alumnos que no estén viendo la clase interfieran, pueda ventilar el aire, y sea suficientemente grande para que se lleve a cabo la clase con normalidad.

✔ En la sede B el laboratorio se utilizará en los salones ✔ En la sede A se realizará en el laboratorio de la institución, pues las cajas

pueden ser transportadas al lugar a través de la estructura móvil. Cabe aclarar que el colegio Estanislao Zuleta por ser una institución pública entró en las reformas realizadas por el estado en el anterior gobierno respecto a requisitos mínimos a cumplir en el área condiciones de luz y sonido en laboratorio (ver marco teórico) sin embargo se recomienda una mejor señalización del lugar. El laboratorio móvil está diseñado para ser utilizado en las aulas de la sede B que también cumple con las características mínimas establecidas por el ministerio de educación y que por ser laboratorios de primaria no existe manejo de reactivos dañinos para los niños o experimentos que atenten contra su integridad, en el manual (anexo 9) se especifican las prácticas que requieres de gafas, guantes y bata. Una vez determinados los requerimientos de personal y de obras físicas de la institución se planearon las funciones que desempeñará el laboratorio móvil

49

teniendo en cuenta que un laboratorio escolar es un lugar de aprendizaje para facilitar la explicación de fenómenos a través de experimentos con materiales y equipo que lo permiten la función principal se centró en que el laboratorio móvil

ayude comprobar fenómenos a través de la implementación del método científico, en once por ejemplo con temas relacionados a fenómenos ondulatorios, principio de Huygens, interferencia, reflexión de la luz, elementos de los espejos esféricos, efecto Doopler, mecánica de fluidos, densidad y presión en sólidos, presión hidrostática, principio de pascal, principio de Arquímedes y nuevas temáticas aplicadas a la ingeniería industrial diseñadas para innovar en

las aulas del colegio con laboratorios de calidad, métodos y tiempos en quinto y cuarto para el área de ciencias naturales temas como características transmitidas relaciones interespecíficas, átomo y teorías atómicas, ciclos biogeoquímicos, utilización de células madre, clonación, células transgénicas, organización externa de los seres vivos, movimientos de traslación y la relación con el clima, movimientos de traslación y la relación con el clima, movimientos de rotación y relación con el día y la noche, fenómenos de la luz y el sonido, tecnología y destrucción del medio ambiente, historia y funcionamiento del microscopio entre otros donde cada práctica será nueva y en el manual se mostrará cómo debe llevarse a cabo. Asimismo, se busca que el laboratorio móvil contribuya a la comprobación e investigación por parte de los estudiantes, ya sea con el aporte de reactivos, materiales y guías de ciencia e ingeniería (laboratorios de ingeniería sólo para 11°) o permitiendo que llegue a las aulas donde antes no era posible por la arquitectura compuesta en su mayoría por escaleras del colegio permitiendo los siguientes usos: - Comprobación de las temáticas anteriormente descritas siguiendo las guías propuestas paso a paso para así proceder a la observación, planteamiento de hipótesis, experimentación, verificación de la teoría, y planteamiento de conclusiones. - Investigación, planteando problemáticas en niveles sencillos ya sea dando los medios y procedimientos para desarrollarlo, o de manera más compleja al dejar abierto los problemas, medios y métodos de trabajo - Aula laboratorio: modalidad de trabajo que integra la enseñanza teórica y la práctica Diseño de la ubicación de almacenamiento, funcionamiento y diagrama de

recorrido del laboratorio

Teniendo los requerimientos de las instalaciones físicas y de personal se pasa al diseño de layouts de los espacios seleccionados con el fin de visualizar el lugar de almacenamiento y funcionamiento del laboratorio móvil para agregar valor además de los layouts que no tenía el colegio se planeó desde la perspectiva de métodos y tiempos el diagrama de operaciones y de recorrido del laboratorio.

50

Ilustración 15. Almacenamiento de laboratorio móvil. Elaboración propia.

Ilustración 16. Diagrama de operaciones.

51

Ilustración 17. Diseño de espacio de funcionamiento del laboratorio Elaboración

propia.

Para el diagrama de recorrido, se identificaron 2 operaciones; una en el almacén que consiste en solicitar el laboratorio – empacarlo y la otra en el lugar de trabajo donde debe sacar el material para repartirlo a los estudiantes, también se halló una inspección en el almacén para cerciorarse del estado de los materiales, se encontraron 4 actividades correspondientes a transporte del almacén a la sala común de ahí hasta la puerta donde hay escaleras de la puerta a los salones donde también suelen haber escaleras y del salón a las mesas de trabajo de los estudiantes siendo así el recorrido que debe realizar cada profesor al solicitar el laboratorio. De igual manera en el diagrama de operaciones se muestran las actividades y se desglosan paso a paso para llevarlas a cabo desde el 2020-1 en las nuevas clases de laboratorio en el colegio Estanislao Zuleta IED, con el fin de que los usuarios se familiaricen con los procesos necesarios para poner en funcionamiento el laboratorio con 22 operaciones y 3 inspecciones de las actividades necesarias para mantener la vida útil de cada uno de los elementos.

52

Ilustración 18. Diagrama de recorrido y distribución del espacio de funcionamiento del laboratorio móvil. Elaboración propia

53

Análisis TRIZ

Después de la planeación del espacio se pasó a la planeación del producto final

que consta de las cajas de laboratorio, la estructura móvil o “carrito” y el estante

del colegio este último no puede ser modificado en su forma por ser propiedad

de la institución y un recurso del almacén. Para lograr un producto exitoso es

necesario tener en cuenta todos los problemas de inventiva existentes que en

algunas ocasiones se ignoran por lo que se recurre a la herramienta que

condensa miles de patentes a nivel mundial “TRIZ”. Con ayuda de la

herramienta triz y los problemas de inventiva encontrados en el laboratorio, se

procedió a dividir el mismo en 3 partes fundamentales, el carrito encargado de

transportar las cajas de un lugar a otro, el estante donde reposarán las cajas y

las cajas como tal donde se almacenan los utensilios para las prácticas.

Parámetro a mejorar Parámetro que se deteriora

Carrito

Longitud de un objeto en movimiento Volumen

Potencia Fuerza

Adaptabilidad Complejidad de un mecanismo

Cajas

Peso de un objeto sin movimiento Durabilidad de un objeto sin movimiento

Estante

Durabilidad de un objeto sin movimiento Factores perjudiciales actuando en un

objeto

Tabla 15. Atributos sometidos a análisis TRIZ

La matriz arroja las siguientes soluciones a cada una de las partes anteriormente

mencionadas:

Carrito

● A mejorar longitud de un objeto en movimiento / se deteriora

volumen (7, 17, 4, 35)

7. Anidación

54

a. Contener el objeto dentro de otro que al final esté contenido en un tercer

objeto

b. Un objeto pasa por la cavidad de otro objeto

17. Moviéndose a una nueva dimensión

a. Remueva los problemas de mover un objeto sobre una línea son

movimientos en dos dimensiones (a lo largo de un plano). Similarmente,

los problemas de mover un objeto en un plano desaparecen si el objeto

puede ser cambiado para permitir espacio tridimensional.

b. Use un ensamble de objetos en multicapa en lugar de una simple capa

c. Incline el objeto o volteélo como debe estar

d. Proyecte imágenes en áreas cercanas o en el anverso del objeto

Solución: Anidación / moviéndose a una nueva dimensión

✔ La base que sostiene al manubrio de la estructura podrá ser

guardado en ella misma, es decir se contendrá un objeto dentro

de otro pasando por la cavidad del segundo.

✔ Que cuente con un sistema de ruedas ocasiona que el carrito

pueda moverse a través del espacio tridimensional,

acomodándolo a las necesidades cambiantes del usuario.

● A mejorar potencia / se deteriora fuerza (26, 2, 36, 35)

2. Extracción

a. Extracción (remover o separar) una parte o propiedad “desordenadora”,

de un objeto

b. Extraer únicamente la parte o propiedad necesaria.

Solución: Extracción

✔ Las cajas podrán ser extraídas fácilmente del carrito teniendo

en cuenta las necesidades de las clases, de esta manera si se

requiere solo una, esta reposará en la estructura, logrando fácil

portabilidad del sistema.

● A mejorar adaptabilidad / se deteriora complejidad de un

organismo (15, 29, 37, 28)

15. Dinamicidad

55

a. Haga características de un objeto, o un ajuste automático del ambiente

externo para el desempeño óptimo en cada estación de operación

b. Divida un objeto en elementos que puedan cambiar de posición relativa

con cada uno

Solución: Dinamicidad

✔ Diseño de ruedas capaces de desplazarse con facilidad por las

escaleras en pro de mejorar la velocidad logrando adaptarse al

medio externo que la estructura del colegio representa.

Cajas

● A mejorar peso de un objeto sin movimiento / se deteriora

durabilidad de un objeto sin movimiento (2, 27, 19, 6)

- 2. Extracción

a. Extracción (remover o separar) una parte o propiedad “desordenadora”,

de un objeto

b. Extraer únicamente la parte o propiedad necesaria.

Solución: Extracción

✔ Tomar solamente los elementos para la clase, depositarlos en

la caja para evitar daños, o derrame de reactivos, disminuyendo

el peso y aumentando la durabilidad.

Estante

● A mejorar durabilidad de un objeto sin movimiento / se

deteriora factores perjudiciales actuando en un objeto (17, 1,

40, 33)

1. Segmentación

a. Divida un objeto en partes independientes

b. Cree un objeto seccionado

c. Incremente el grado la segmentación de un objeto

Solución: Segmentación

✔ El estante que se escogerá tendrá al menos 3 divisiones para almacenar las

cajas de laboratorio creando un objeto seccionado.

56

El análisis Triz nos permitió establecer una lista más amplia de atributos a tener

en cuenta para hacer el diagrama morfológico y obtener los bocetos concepto de

la mejor manera, como el estante no puede ser modificado no se incluyó en esta

sección sin embargo hace parte del laboratorio

Lista de atributos

Cajas

Cerradura de seguridad

almohadilla que amortigüe posibles golpes

Fácilmente identificables

Dos niveles para aprovechar al máximo la capacidad instalada

Pintura uniforme y resistente al ambiente

Agarradera

Compartimiento para elementos pequeños

Laboratorio móvil

Material Inoxidable

Tubo capaz de contenerse en el mismo

Manubrio ergonómico

De fácil manejo

Liviano

Adaptable a escaleras

Vida útil elevada

Ruedas para superficies porosas

Diagrama morfológico

Con la lista de atributos establecida y en aras de encontrar las mejores opciones de solución a los requerimientos se realizó un diagrama morfológico que cruza los atributos con las diferentes opciones para cumplirlo (ver anexo 6), se escogieron 10 rutas posibles es decir 10 laboratorios móviles a partir del cual surgieron los siguientes bocetos concepto:

57

Ilustración 19. Boceto 1. Elaboración propia.


58


Ilustración 22. Boceto 4. Elaboración propia

59



60



61



Después elaborar los 10 diferentes bocetos posibles que respondían a los atributos seleccionados y arrojados por el análisis Triz se escogió el más adecuado teniendo en cuenta la estructura del colegio compuesta en su mayoría

62

por escaleras, el peso del laboratorio en conjunto, la durabilidad del material el espacio que ocupaba en el almacén etc., dando como resultado el siguiente boceto descriptivo y avanzado:

Ilustración 28. Boceto 10 (Seleccionado) Elaboración propia.

63

Diseño detallado

Seguidamente al boceto descriptivo y avanzado se realizó los planos finales del laboratorio móvil de ciencias e ingeniería el cual se tuvo como referencias para construir cada parte del laboratorio final y el diseño de ensamble de este.

Ilustración 29. Planos de laboratorio móvil Fuente: elaboración propia

64

Ilustración 30. Planos de laboratorio móvil: ruedas para trasladarse también a

través de escaleras. Fuente: elaboración propia.

Ilustración 31. Diseño de ensamble.

65

Análisis funcional

En aras de alinear el diseño del laboratorio y los requisitos que este debía abarcar para satisfacer las necesidades y expectativas los stakeholders se desarrolló el siguiente análisis funcional para definir:

● Función Principal:

Llevar clases de laboratorio a los salones de los estudiantes de 4°, 5° y 11° del colegio Estanislao Zuleta IED por medio de una estructura metálica (laboratorio móvil) capaz de subir y bajar escaleras.

● Descripción Misión:

Implementación de un laboratorio de ciencias e ingeniería para que los estudiantes de la institución gocen de un ambiente propio para la investigación por medio de un espacio destinado a las ciencias para los estudiantes de cuarto y quinto, y de ingeniería y ciencias para los estudiantes de 11°, que incentive a comprobar los fenómenos vistos en clase teniendo en cuenta el método científico. Análisis técnico

De esta manera se realizó un análisis técnico que permitió determinar los aspectos más relevantes a considerar para la construcción del laboratorio móvil, este análisis resume los materiales y tecnologías necesarios para la construcción del laboratorio móvil.

● Cajas

- Están provistas de una cerradura con llave que brinde seguridad a los

elementos que contiene.

- Cuentan con almohadillas de 1 cm de grosor en cada costado, que

amortigua posibles golpes a los elementos delicados que carga.

- Se encuentran enumeradas en un costado y poseen una estampilla con

los elementos que contiene con el fin de que sean fácilmente

identificables.

- Las extrusiones en los costados permiten la inserción de un nuevo nivel

en aras de aprovechar al máximo la capacidad instalada del sistema.

- Cuentan con una cubierta plástica para que sea uniforme, impermeable y

resistente al ambiente.

- Posee dos agarraderas ergonómicas y plásticas a los costados que

mejoran la portabilidad de los elementos.

- Están provistas de un compartimiento en la esquina inferior derecha para

almacenar elementos pequeños.

66

● Laboratorio móvil

- La estructura está construida con tubos de agua negra capaces soportar

mucho peso.

- La forma escogida (tubos) permite que sean capaces de almacenarse en

sí mismos y de esta manera disminuir el espacio que ocupan en el

almacén.

- El manubrio es ergonómico en pro de la comodidad del usuario.

- Posee un sistema de 3 llantas en cada lado para que sea de fácil manejo

inclusive en superficies con escaleras.

- Al cambiar el diseño inicial y la distribución a división por cajas, ocasiona

que sea liviano y de fácil transporte para el usuario.

- La cubierta de las ruedas es de caucho en pro de que se muevan en

superficies porosas con facilidad.

Materiales

Caja

▪ Madera abeto (Estructura de las cajas)

▪ Espuma 1 cm de grosor (interior de las cajas)

Carrito

▪ Tubo de agua negra (ASTM A1011) calibre 0.8 1”

▪ Tubo de agua negra (ASTM A1011) calibre 0.8 1 ¾ “

▪ Soldadura MIG

▪ Lámina 316

▪ Tornillos de carriaje

▪ Pintura electrostática negra

Estante

▪ Acero

Antes de proseguir a la evaluación financiera se hizo una planeación de requerimiento del material para dejar en colegio después de que el proyecto termine en diciembre como lo estipula el plan de acción, cabe resaltar que los elementos que van a rotar en el laboratorio son los reactivos y materiales de prácticas, las cajas y estructura móvil se usarán hasta que acabe su vida útil. Planeación de requerimiento del material

Para facilitar la identificación del material a utilizar se hizo una estimación del inventario de materia prima con la ayuda del MRP (Material Requiring Planning) para la estructura del laboratorio, y las cajas. Los costos obtenidos en esta actividad se usaron para poder llevar a cabo la inversión inicial del proyecto. A continuación se muestra la lista de materiales del laboratorio móvil, las cajas de laboratorio así como también su tabla de maestro de materiales:

67

Tabla 16. Lista de materiales Laboratorio móvil. Elaboración propia.

Tabla 16. Lista de materiales Cajas de laboratorio. Elaboración propia.

Tabla 17. Tabla de maestro de materiales de las cajas de laboratorio.

Elaboración propia

Seguidamente se realizó la planeación de requerimientos para el laboratorio,

únicamente para las cajas ya que la estructura como tal no se volverá a fabricar

mientras que los elementos dentro de la caja si se agotarán con el uso continuo

de los docentes y estudiantes dando como resultado lo siguiente:

Elemento Disponibilidad

Tiempo de

espera

(semanas)

Tamaño del

lote

Recepciones

programadas

Inv.

Seguridad

A 5 1 Lote a lote 8 sem 14 0

B 2 1 Lote a lote 16 sem 13 0

C 5 2 Lote a lote 40 sem 13 0

D 1 1 7 - 0

E 27 3 250 - 0

F 2 1 Lote a lote 16 sem 13 0

Maestro de materiales

Semana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Req. Bruto 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0

Recepciones programadas 8

Proyección de disponiblidad 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Req. Netos 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0

Liberación planificada de pedidos 8

Elemento A: Cajas

68

Dando como resultado una propuesta de planeación de requerimientos de los

materiales de laboratorio para el colegio Estanislao Zuleta en el 2020, esperando

que se compren 8 cajas más en la semana 14 y se amplíe exponencialmente el

laboratorio de la sede B de la institución.

Evaluación financiera

El presente proyecto es de orden social y no busca lucrarse con los entregables propuestos, por tal motivo el laboratorio móvil será donado a la institución con

los atributos anteriormente descritos. Por lo tanto se calculó la inversión inicial del proyecto, se propuso una proyección de costos para la institución durante la vida útil aproximada de la estructura móvil del laboratorio, se plantearon varios supuestos y estimaciones en caso de que fuese un servicio comerciable como TIR, tasa de oportunidad etc., y el presupuesto optimizado en comparación al propuesto inicialmente en el ante proyecto.

Semana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Req. Bruto 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16 0 0

Recepciones programadas - - - - - - - - - - - - 16 - -


Req. Netos 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16 0

Liberación planificada de pedidos 16 - -

Elemento B: Espuma

Semana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Req. Bruto 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 40 0 0



Req. Netos 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 40 0


Elemento C: cerradura

Semana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Req. Bruto 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0 0

Recepciones programadas - - - - - - - - - - - - - - -


Req. Netos 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0


Elemento D: Boxer

Semana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Req. Bruto 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 216 0 0



Req. Netos 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 189


Elemento E - DISP: 27 Tiempo de espera: 300 RP= 0

Semana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Req. Bruto 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16 0 0



Req. Netos 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16 0 0


Elemento F - DISP: 2 Tiempo de espera: 5 RP= 0

69

Inversión inicial del proyecto

Se estableció la inversión inicial del laboratorio teniendo en cuenta todos los

gastos que se presentaron en el desarrollo de la propuesta. En los activos fijos

cabe aclarar que el CPS Usme aportó 180 mil al transporte restados al total de

gastando durante las prácticas y que el resto de los gastos fueron asumidos en

su totalidad por la estudiante.

INVERSIÓN INICIAL DEL PROYECTO

CONCEPTOS TOTAL

A Activos fijos Software Word, Excel, PowerPoint, Inventor, Project, Canva, Visio *

0,00

Papelería 15.000,00 Movilidad 108.000,00

Total 123.000,00

B Activos diferidos

1 Probeta plástica 250 ml 15.000,00

1 Probeta plástica 100 ml 9.800,00

1 Beaker 1000 ml 8.500,00

1 Beaker 500 ml 6.800,00

1 Beaker 250 ml 4.500,00

1 Beaker 100 ml 3.500,00

7 Gotero plástico 7.000,00

5 Tubo plástico centrífuga 12.500,00

6 Tubo de ensayo de vidrio 15.000,00

1 Caja petri de vidrio 9.000,00

5 Caja petri plástica 9.500,00

5 Pipeta plástica pasteur 7.500,00

3 Embudo plástico 6.000,00

1 Frasco plástico lavador 6.500,00

1 Churrasco mediano 3.500,00

1 Churrasco grande 4.500,00

1 Churrasco pequeño 3.500,00

1 litro Alcohol etílico 96% 7.000,00

30 g Cloruro de hierro 2.500,00

7 g Yodo puro 5.000,00

10 g Yoduro de potasio 4.000,00

8 g Hierro puro 4.500,00

50 g Acetato de sodio 6.500,00

30 ml Trietanolamina 2.000,00

30 ml Fenolftaleina 3.500,00

70

1 Papel filtro 2.500,00

5 Chapas para baúl 60.000,00

2 Nivel de cajas 30.000,00

1 Manubrios 15.000,00

1 Vehículos de construcción x4 armables

49.900,00

1 Bóxer 15.000,00

2 Pliego de espuma 20.000,00

1 Estructura carro móvil 300.000,00

1 Pintura electrostática 40.000,00

6 Ruedas 162.000,00

Total 862.000,00

Inversión total 985.000,00

Tabla 17. Inversión inicial del proyecto. Elaboración propia.

Proyección de costos durante la vida útil del laboratorio

Ya que no se pueden calcular la mayoría de los indicadores financieros por ser un proyecto en calidad de donación se propuso la proyección de costos que tendrá el colegio durante la vida útil de todos los componentes del laboratorio.

Tabla 18. Vida útil del laboratorio en años. Elaboración propia.

Descripción Vida útil (años)

Vida útil ruedas del carrito 6 años

Cajas 7 años

Reactivos 1 año

Elementos de laboratorio 10 años

Estante 18 años

Carrito 15 años

71

Tabla 19. Proyección de costos durante la vida útil del laboratorio. Elaboración

propia.

A partir de la tabla 18 y 19 se evidencia que el precio más elevado será cuando

acabe la vida útil de las cajas, ya que el precio del total de las 5 cajas con

cerradura y espuma es de 1’350.000 que no se vio reflejado en la

implementación de este proyecto porque fueron brindadas por la institución

debido a que no se utilizaban para nada, optimizando así los precios de

construcción del laboratorio. Se estima que la vida útil del carrito es de 15 años

finalizando en el año 2034, los reactivos deben ser surtidos anualmente, las

ruedas del carrito cambiadas para el año 2025, los elementos del laboratorio

renovados para el 2029 y el estante será el último en depreciarse, con una

esperanza de vida útil hasta 2058. Asimismo, en la sede de primaria en el pasado

se había intentado implementar un laboratorio móvil que no funcionó por la

dificultad de traslado a los salones, y se encontró material de laboratorio que no

estaba siendo utilizado, de tal manera que aporta al contenido de las cajas y

optimiza los precios inicialmente propuestos a continuación se describen los

materiales y precios encontrados:

- Balón de destilación: 35800 c/u

- Balón de fondo plano: 16700 c/u

- 2 pesas de 295 g y una de 147,5 g: 14600 c/u

- 1 mechero: 9000 c/u

- 15 tapones de caucho variados: 4000 c/u

- 1 vaso de vidrio: 10000 c/u

- 4 tubos de ensayo: 2000 c/u

- 2 resortes: 450 c/u

- 1 desarmable de célula vegetal: 15000 c/u

- 1 desarmable de célula animal: 17000 c/u

- 1 brillo fino: 100 c/u

- 1 vela: 200 c/u

72

- 4 tubos plásticos huecos: 4300 c/u

- 2 mangueras plásticas transparentes: 3000 c/u

- 1 bombillo pequeño: 2000 c/u

- 1 caja de clips: 18000 c/u

- 3 boliches: 200 c/u

- 1 cordón 200 c/u

- 2 embudos de filtración: 70000 c/u

- 1 termómetro: 112000 c/u

- 1 cápsula de porcelana: 5355 c/u

- 1 alambre: 2000 c/u

- Gradilla de 12 puestos: 20000 c/u

- Voltámetro de Hoffman: 439400 c/u

- 1 varilla cromada: 18000 c/u

- 1 cubeta hidroneumática plástica: 34800 c/u

- 1 porta mechero: 70000 c/u

- Pinzas de madera: 5600 c/u

- 50 cubreobjetos: 44000 c/u

- 11 portaobjetos: 6500 c/u

- Balanza: 137000 c/u

- 2 soporte universal: 12300 c/u

- Mortero: 14000 c/u

- Cuchara 1500 c/u

- Pelota de icopor: 500 c/u

- Malla: 12000 c/u

- Tubo de medición 50 ml: 35450 c/u

- matraz Erlenmeyer 250 ml: 24800 c/u

- 2 caja de Petri: 4000 c/u

- 2 diapasón 100000 c/u

- Soporte con base de madera para un embudo y una bureta: 18700 c/u

- 8 aguja de disección 6000 c/u

Que dan en total 1’406.050 de pesos en materiales en perfectas condiciones

que no se estaba utilizando, y que la mayoría de los profesores ni siquiera sabían

que existía que serán incorporados al laboratorio móvil de ciencia e ingeniería.

En esta actividad se comparó el presupuesto inicial propuesto con el real del proyecto para así determinar cuánto se optimizó, dando como resultado que el presupuesto real disminuyó $ 1.034.544,80 con el uso de las cajas del colegio y de los materiales encontrados, esto significó entonces una disminución del 105% del presupuesto.

73

Supuestos y estimaciones.

Bajo el supuesto de que el próximo año se venda la idea del laboratorio móvil a los colegios aledaños y que la tasa de interés que brinda un banco es del 5% se procede a tomar en cuenta la inversión inicial de 985.000 y se espera ingresos anuales de: 400.000 durante el primero año 600.000 durante el segundo y 1’000000 durante el tercer año.

El escenario planteado da como resultado un VPN (valor presente neto) de $314.211 que significaría que la inversión producirá ganancias por encima de la rentabilidad exigida y una tasa de oportunidad o TIR de 18,3004% es decir que valdría la pena invertir en la idea porque la rentabilidad será mayor que la tasa de interés propuesta por el banco.

9.3 Ejecución

En esta etapa se produjeron los entregables finales (estructura móvil, manuales,

capacitaciones, materiales de laboratorio) así como también se aplicaron

mejoras teniendo en cuenta los resultados del control de calidad de los productos

entregables, monitoreo y control de las actividades realizadas por otro operario

como se evidencia en los anexos 7 y 13.

Selección de proveedores.

Se inició con la elección de proveedores de materiales para la estructura móvil

comparándolos con sus competidores en precio, calidad y tiempo de respuesta

dando como resultado final los siguientes:

Químicos BETHEL S.A.S para los materiales de laboratorio plásticos y de

vidrio.

Muebles el progreso para el ensamble de chapa de seguridad con llave y

de nuevo nivel de las cajas

Distribuciones el mayorista, para los carros desarmables

correspondientes a los laboratorios de ingeniería industrial.

F & S BIKE para los manubrios ergonómicos del sistema

Fabripartes de la quinta para el ensamble de las partes del laboratorio

Año Flujo de efectivo Valor presente Tasa de interés 5%

0 -985000 985.000,00-$

1 400000 380.952,38$

2 60000 54.421,77$

3 1000000 863.837,60$

VPN 314.211,75$

TIR 18,30044886%

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Químicos nueva era para la compra de reactivos

Construcción del laboratorio

Se construyó el laboratorio en tubo de agua negra de calibre de 0.8 de

diámetro de 1” y 1” ¼ iniciando con la pieza base y luego con la pieza

corrediza capaz de contenerse en sí misma. Al mismo tiempo se cortó la

lámina en la forma del eje diseñada en el plano para que se pudiese

ensamblar las 3 ruedas por cada lado y este ensamble unirlo a la base.

Ilustración 32. Ensamble de laboratorio sin pintar.

Ilustración 33. Ensamble de laboratorio sin pintar.

Luego de soldar los tubos a la base se pasó a pintura electrostática retirando las

ruedas para no dañarlas.

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Ilustración 34. Laboratorio después de pasar por pintura electrostática.

Ficha técnica de laboratorio móvil de ingeniería y ciencias.

FICHA TÉCNICA

DATOS DEL LABORATORIO MÓVIL DE CIENCIAS E INGENIERÍA

Nombre: laboratorio móvil de ingeniería y ciencias

Identificación de la institución: Colegio Estanislao Zuleta IED

Descripción del producto: laboratorio móvil de ciencias e ingeniería estudiantil

capaz de desplazarse a través de escaleras, soportar mucho peso y de

graduarse para cargar una caja adicional, cuenta con cajas provistas de una

cerradura de seguridad y almohadillas que protejan la integridad de los

elementos que contiene, además cuenta con materiales y reactivos para al

menos 20 prácticas de laboratorio diferentes.

Condiciones de almacenamiento: Almacenar en un lugar fresco y seco.

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PARÁMETROS FÍSICOS

Unidad de medida: milímetros

Cajas

- Están provistas de una cerradura con llave que brinde seguridad a

los elementos que contiene.

- Cuentan con almohadillas de 1 cm de grosor en cada costado, que

amortigua posible

- Las extrucciones en los costados permiten la inserción de un nuevo

nivel en aras de aprovechar al máximo la capacidad instalada del sistema.

- Posee dos agarraderas ergonómicas y plásticas a los costados

que mejoran la portabilidad de los elementos.

- Están provistas de un compartimiento en la esquina inferior

derecha para almacenar elementos pequeños.

Estructura móvil

- La estructura está construida con tubos agua negra capaces

soportar mucho peso.

- La forma escogida (tubos) permite que sean capaces de

almacenarse en sí mismos y de esta manera disminuir el espacio que

ocupan en el almacén al igual que aumenta la capacidad de carga a otra

caja adicional.

- El manubrio es ergonómico en pro de la comodidad del usuario.

- Posee un sistema de 3 llantas en cada lado para que sea de fácil

manejo inclusive en superficies con escaleras.

- Al cambiar el diseño inicial y la distribución a división por cajas,

ocasiona que sea liviano y de fácil transporte para el usuario.

- Al escoger tubería de agua negra cubierta con pintura

electrostática ocasiona que la vida útil del laboratorio sea de elevada

- Ruedas de caucho en pro de que se muevan en superficies

porosas con facilidad.

Materiales

Caja

Madera repachados (Estructura de las cajas)

Espuma 1 cm de grosor (interior de las cajas)

Estructura móvil

Tubo de agua negra (ASTM A1011) calibre 0.8 1”

Tubo de agua negra (ASTM A1011) calibre 0.8 1 ¾ “

Soldadura MIG

Lámina 316

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Tornillos de carriaje

Pintura electrostática negra

Ruedas de caucho negras

Estante

Acero

Manuales

En paralelo a la construcción del laboratorio se diseñaron los manuales que

incluyen las guías de laboratorio propuestas con el material comprado y

optimizado además guías de métodos - tiempos, calidad y procesos. Se

especifica el formulario a llenar para solicitud del laboratorio y los procedimientos

necesarios en caso de accidentes Ver anexo 9. Fue validado por el rector y

entra en las actividades de mejora del próximo año de la institución.

Pruebas piloto

Teniendo la estructura móvil, las cajas y los manuales se hicieron dos pruebas

piloto antes de que acabaran las clases del 2019 y adelantando 2 semanas del

cronograma inicial propuesto, la primera con los estudiantes de 11°

correspondiente a una de ingeniería industrial, se siguió la guía # 14

correspondiente a diagrama de proceso bimanual. Los estudiantes se

organizaron en 4 grupos tomaron tiempos y registraron los datos necesarios para

entregar el informe al día siguiente completado. Las notas oscilaron entre 7.5 y

10 confirmando entendimiento del laboratorio propuesto. Seguidamente se

aplicó la guía # 5 a los estudiantes de quinto (ver anexo 10) con los cuales se

llevó a cabo mejor la prueba, hicieron preguntas, participaron activamente,

tomaron las medidas y trabajaron en equipo, fueron más receptivos a la

información e instrucciones dadas, al final manifestaban querer repetir la prueba.

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Ilustración 35. Pruebas piloto.

Capacitación

En esta actividad se explicó el funcionamiento del laboratorio, los elementos que

contiene, el formulario a llenar para la solicitud y los cuidados a tener en cuenta

durante las prácticas, los docentes manifestaron varias dudas respecto a cómo

transportarlo al salón ya que al principio no entendían el sistema de las ruedas

más sin embargo luego de mostrarles en las escaleras aledañas pudieron

ejecutar la acción y ver los beneficios del laboratorio móvil. Con esta capacitación

se finalizó los productos entregables a la institución y se dio paso a la etapa de

monitoreo y control. (Ver anexo 11 y 8)

79

9.4. Monitoreo y control

Esta etapa consiste en el conjunto de registros pendientes, y formatos de

monitoreo control y calidad utilizados a lo largo del proyecto que garantizaron

buenas prácticas en su ejecución.

Registros pendientes

Para completar la actividad correspondiente a realizar reuniones y la de registros

pendientes se hizo un formulario en el cual se debía especificar la fecha, los

temas tratados, los asuntos pendientes, los compromisos adquiridos y la firma

de los participantes (ver anexo 8) que permitió gestionar las comunicaciones y

tener en cuenta las actividades a cumplir hasta la siguiente reunión. Para mejorar

las comunicaciones se hizo uso de las TIC a través de carpetas compartidas en

drive con los profesores y estudiantes.

Ilustración 36. Gestión de las comunicaciones con uso de las TIC.

Mejora de procesos con formato de calidad.

En la primera actividad revisada con el formato de calidad previamente

establecido inicialmente se hizo un diagnóstico de los laboratorios disponibles

en la institución y se encontró que solo hay uno por lo que con la

implementación del laboratorio móvil sí mejoró el indicador propuesto

correspondiente a “laboratorio en la sede de primaria” que no alcanzaba el

objetivo al no poseer clases con prácticas o experimentos. La 2ª actividad

realizada fue la verificación de la estructura arquitectónica de la institución en

donde funcionará el proyecto no había uniformidad y ese problema no está

dentro del alcance por lo que se estableció un laboratorio que pudiese

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sobrepasar los límites impuestos por las escaleras logrando a accesibilidad

a cualquier espacio de la institución En la 3ª actividad inspeccionada se

identificó si hay espacios en la institución para el almacenamiento de

laboratorio, se encontró uno puesto en disposición por coordinadora y el

rector de la institución y se pudo lograr el objetivo propuesto además se

recomienda una mejor organización del almacén para aprovechar al máximo

la capacidad instalada más sin embargo esto no se encuentra dentro del

alcance. La siguiente actividad inspeccionada fueron los espacios

disponibles para usar el laboratorio móvil se tenía pensado en un inicio usarlo

también en las zonas comunes como patios o pasillos pero al determinar el

peligro por otras clases que se están realizando al mismo tiempo como

educación física, horas de recreo cambios entre clase entre otras actividades

que no se podrían prever se decidió finalmente usarlos en los salones para

la sede de primaria y para la sede secundaria seguirá funcionando

normalmente en el laboratorio qué tienen disponible y una de las 5 cajas está

destinada a este lugar. Otra actividad a revisar fue la portabilidad y calidad

de la del laboratorio móvil resultante del diagrama morfológico el cual alcanza

el objetivo de portabilidad no requiere plan de acciones y también alcanza el

objetivo de resistencia. El siguiente aspecto a analizar fue la seguridad de las

cajas del laboratorio móvil escogido. Se instaló el cierre al igual que se probó

cargar material delicado en las cajas con espuma en su interior y los

materiales quedaron ilesos por lo que alcanza el objetivo de velar por la

integridad de los elementos que contiene. Finalmente se inspeccionó el

manubrio y se determinó que es ergonómico y de cómodo uso para el usuario

para un informe más detallado ver anexo 7.

De igual manera se mejoró la efectividad los procesos con el formato de

monitoreo de trabajo con el cual se verificaron las actividades realizadas por

otros operarios el objetivo de los trabajos monitoreados era verificar el avance

de la instalación de cerraduras y otro nivel en cada caja de laboratorio, así

como también verificar el avance en la construcción de estructura del

laboratorio móvil. Para ver en detalle EL MONITOREO Y CONTROL del

proyecto, ver anexo 13.

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9.5 Cierre

Revisar la línea base del alcance del proyecto

Resultados entregados Resultados esperados

Estudio de viabilidad del proyecto

Diseño conceptual (prototipo digital) del laboratorio móvil de ciencias e ingeniería con Inventor

Laboratorio móvil de ciencias e ingeniería capaz de transportarse entre sedes

Manuales de procesos y procedimientos con experimentos a realizar en el laboratorio móvil

pruebas piloto en el colegio capacitación de docentes que

garanticen el correcto uso del laboratorio móvil

Implementación de laboratorio móvil de ciencias e ingeniería en el colegio a partir de un estudio de viabilidad. Dicho estudio debe incluir capacitaciones, diseños y resultados encontrados en la investigación

A partir del cuadro comparativo anterior y de lo expuesto por el rector en la carta de aceptación del proyecto se cumplieron las actividades estipuladas en el alcance establecido. Reunir las lecciones aprendidas

Trabajo en equipo, el haber desarrollado todo el proyecto prácticamente

sola me hizo caer en cuenta de la importancia del trabajo en equipo para dividir todas las actividades del cronograma

Establecer actividades realistas, a pesar de que se presentaron todas las actividades propuestas fueron demasiadas para el poco tiempo disponible en la institución, lo que ocasionaba que siempre tuviese actividades pendientes sobresaturándome de indicadores y metas a cumplir en cada una.

Habilidades blandas, al ser abierta a conocer los procesos, personal y costumbres dentro de la oficina me permitieron llevarme bien rápidamente con mis compañeros

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Satisfacción del beneficiario

Para obtener feedback del proyecto se diseñó una encuesta de satisfacción online, con el fin de adjuntar los resultados negativos como oportunidades de mejora y los positivos como referentes para futuros proyectos. Link de la encuesta: https://forms.gle/egsuUphWL8SvbDfi6 Acciones de mejora futuras

Se organizó una reunión con el director del CPS de Usme para entregar los resultados del proyecto donde se especificó que al laboratorio le faltó el forro de las cajas que las fija de mejor manera en la estructura móvil por inconvenientes con el proveedor sin embargo fue entregado el 15 de diciembre y se mostrará en la sustentación del trabajo de grado, también se destacó que para darle continuidad el próximo semestre otro practicante debe velar porque se esté usando el laboratorio con los estudiantes de 4, 5 y 11° y enviar informes periódicamente para vigilar su progreso. Otro factor importante y que faltó en el proyecto fue la comunicación directa con los profesores siempre tocaba avisar con 2 meses de antelación para coordinar una reunión con todos los involucrados y teniendo en cuenta que el tiempo era limitado hubiese sido pertinente realizar más reuniones con los que si pudiesen asistir y que estos reprodujeran la información para que las decisiones del proyecto hubiesen sido revisadas con más tiempo y para finalizar se sugiere que se realice un estudio de suelos en primaria para determinar la viabilidad de construcción de un salón de laboratorio para los niños, aunque sea difícil por la tierra montañosa característica de Usme sería pertinente que un estudiante de ing. Civil encuentre la forma de llevarlo a cabo.

https://forms.gle/egsuUphWL8SvbDfi6

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Aceptación formal de los entregables del proyecto

Ilustración 37. Conjunto de entregables para el colegio Estanislao Zuleta.

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Aceptación formal de los entregables del proyecto

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10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El presente proyecto de grado de orden social se centró en realizar un estudio de viabilidad para la implementación de un laboratorio móvil de ciencias e ingeniería en el colegio Estanislao Zuleta de la localidad de Usme en la ciudad de Bogotá D.C., en aras de cumplir ese objetivo, se desarrollaron diferentes actividades con el apoyo en la metodología PMBOK la cual jugó un papel importante debido a que ayudó a establecer las tareas pertinentes para tener en cuenta durante la todo el proyecto.

Teniendo en cuenta lo anterior, en la primera etapa de iniciación fue esencial la reunión de arranque donde se establecieron acuerdos para el desarrollo del laboratorio móvil al igual que las FAE’s y APO's que permitieron saber los procedimientos y reglas a seguir establecidos en caso de algún conflicto, así como también los mecanismos de participación del colegio que podrían intervenir para ayudarme y en los supuestos hechos comparados con la realidad no hubo apoyo por parte de los docentes del área para el diseño de las prácticas de

laboratorio.

Asimismo, en la etapa de planificación se inició con la selección del instrumento de recolección de datos para identificación de necesidades que fue la entrevista, que en compañía de la proyección de beneficiarios posibilitó establecer el alcance o delimitación del proyecto. Seguidamente se hizo el estudio técnico donde sobresalen; la investigación de tipologías de laboratorios móviles que se ve reflejada en el marco referencial y ayudó a investigar los proyectos similares de otros países, el diagrama de Gantt que con los indicadores y las fechas establecidas permitían medir constantemente el avance el del proyecto y centrarme en las actividades críticas para cumplir las metas establecidas. También características importantes respecto al laboratorio tales como; los espacios donde se guarda y usa el laboratorio (ver ilustración 14 y 15) los cuales fueron el almacén y salones/laboratorio respectivamente que señalizan los espacios destinados a las actividades a desarrollar, el diagrama de recorrido del laboratorio (ver ilustración 16) que diagnóstico las pocas operaciones, transportes, inspecciones, y almacenajes que incurren el buen funcionamiento

del proyecto mostrando su viabilidad técnica.

Por otro lado, para el análisis del objeto inicié con el análisis Triz, que permitió detectar las oportunidades de mejora y dio como resultado los atributos del

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laboratorio para las cajas; cerradura de seguridad, almohadilla que amortigüe posibles golpes, dos niveles para aprovechar al máximo la capacidad instalada, agarraderas y compartimiento para elementos pequeños, para el carrito; tubo capaz de contenerse en el mismo, manubrio ergonómico, de fácil manejo, adaptable a escaleras, vida útil elevada y ruedas para superficies porosas. Permitiendo avanzar al diagrama morfológico del cual surgieron 10 bocetos concepto antes de escoger el ideal para las necesidades de la institución, cabe destacar la importancia de esta actividad ya que permitió; escoger los materiales, fijar la ergonomía del manubrio, seleccionar dos niveles para aumentar la capacidad de las cajas, sistema de transporte provisto de 6 ruedas para movilizarse con facilidad en escaleras, y adaptabilidad al espacio al contenerse en sí mismo. Para finalmente llegar al boceto descriptivo y avanzado del proyecto, en este paso se diseñaron directamente los planos en inventor después de haber terminado el prototipo digital del laboratorio el cual fue modificado nuevamente después de ser llevado al taller debido a que el primer diseño tenía 10 huecos para adaptación al espacio de almacenamiento, pero esto disminuía la resistencia de la pieza, así como también se añadió un tubo en la parte delantera de la estructura. Con los planos establecidos se concluyó el diseño de ensamblaje del laboratorio y las actividades del primer objetivo específico correspondiente a definir viabilidad técnica del laboratorio móvil de ingeniería y ciencias.

Para el segundo objetivo correspondiente a definir la vialidad financiera del laboratorio móvil de ciencias e ingeniería se concluyó que es una donación a la cual se le calculó la inversión inicial del proyecto que fue de 985.000,00 pesos, la proyección de costos durante la vida útil del laboratorio en donde se estableció que el año 2026 será el de más inversión porque acaba la vida útil de las cajas, que para el 2025 finaliza la vida útil de las ruedas y deben ser remplazadas, que para el 2029 acaba la eficiencia de los elementos del laboratorio, que para el 2037 el estante del almacén debe ser cambiando y que para el 2034 concluye la vida útil de la estructura del laboratorio móvil de ingeniería y ciencias. Para valorar con quién asociarse y/o comprar se tuvieron en cuenta los costos, y

calidad de los productos para finalmente elegir 8 proveedores distintos.

Luego, en la etapa de ejecución se construyó el laboratorio móvil que de la mano de la viabilidad técnica permitieron concluir sobre la correcta elección de materiales al cambiarlo de tubería inoxidable (no es buena para soldar) a tubería de agua negra que es de fácil manejo doblamiento y soldadura recubierta de pintura electrostática que no permite que se oxide, también se pudo resaltar que siempre hay opciones para cubrir las necesidades detectadas en los beneficiarios, al lograr que el laboratorio pueda transportarse a través de escaleras supera el límite que la estructura del colegio suponía. Al mismo tiempo, por más fácil que parezca el diseño de manuales, consume mucho tiempo buscar

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las prácticas pertinentes para estudiantes de 4º 5º y 11° con los materiales comprados, las indicaciones para el docente, los materiales requeridos en la práctica, las precauciones que deben tener y los procedimientos en caso de que

ocurran accidentes.

Seguidamente se aplicaron las pruebas piloto en los estudiantes de 5º y 11° estás pruebas piloto permitieron concluir qué el laboratorio móvil sí puede ser implementado y aceptado por los estudiantes de la institución si se sigue las instrucciones del manual y se les explica el tema antes de empezar la clase. Dichas actividades permitieron mejorar los procesos teniendo en cuenta el formato de calidad, de monitoreo y seguimiento establecidos, con la implementación del laboratorio móvil se mejoró el laboratorio de la sede A al proponer nuevas prácticas a realizar de química y de Ingeniería Industrial impulsando al estudio esta carrera o ciencias exactas, del mismo modo cuando se estableció el lugar de almacenaje en la sede B se cumplió el objetivo propuesto al igual que el lugar de operación del laboratorio en salones de primaria que no cuenta con un espacio físico e imposibilitaba la realización de experimentos por parte de los estudiantes. Mientras que con el monitoreo y seguimiento de las actividades de instalación de cerradura con llave en caja de laboratorio, construcción de estructura de laboratorio, dimensiones correctas del nivel de las cajas, ensamble de ruedas capaces de desplazarse por escaleras estructura de laboratorio, estructura con tubos capaces de contenerse en sí mismos, resistencia de estructura del laboratorio y medidas de la estructura del laboratorio vs las establecidas en los planos se pudo asegurar que los proveedores fuesen realizado su sus trabajos debidamente evitando errores y re procesos qué entorpecen el desarrollo del proyecto.

Finalmente para el cierre al revisar la línea base del alcance del proyecto con lo realizado se concluyó qué se cumplieron todos los entregables propuestos y dentro de las lecciones aprendidas destaca la importancia del trabajo en equipo, porque había muy poco tiempo para formular y ejecutar el proyecto más sin embargo no había apoyo por parte de algunos profesores y funcionarios que se centraban sólo en sus actividades laborales demostrando poco interés en los avances investigativos de la institución. Asimismo para la elaboración de planos es vital escribir todas las cotas de los planos debido a que en la cotización de proveedores en el primer intento algunas cotas no tenían medidas ocasionando el atraso en esta actividad mientras se colocaban y se volvían a llevar. Se obtuvo aceptación formal de los entregables mediante un acta de aceptación del proyecto que tuvo como observación adicional que se ha desarrollado

satisfactoriamente e inclusive antes de los propuestos en el plan de acción inicial.

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ESTUDIO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN LABORATORIO …

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