Un proyecto de ingeniería se distingue de uno de investigación en dos importantes detalles. (1) Las Hipótesis se reemplazan por Objetivos, (2) no hay un Grupo Control como en un experimento.
Aproximadamente un tercio de los proyectos en una feria científica son de esta clase. Son proyectos que envuelven el diseño y prueba de un nuevo dispositivo o artefacto atado a un objetivo tecnico.
Los siguientes son ejemplos de esta clase de proyectos:
- Diseño y construcción de una brazo protésico con movimiento de dedos por comando de flexión de músculos del brazo.
- Diseño de un sistema de desalinización capaz de producir 200 gallones de agua para irrigación de cultivos.
- Diseño de una nueva aspa para molinos de vientos para generación de electricidad de menos de 10 kW.
- Diseño y programación de una aplicación móvil para reporte de infecciones de Zika o Dengue
- Diseño y documentación de una nueva manera de cifrar (encrypt) mensajes de texto.
- Diseño y documentación de un programa que detecte el uso de programas NLP en la publicación de ensayos escolares.
- Diseño y construcción de un sistema económico de movimiento de placas solares para optimizar su producción de electricidad.
- Diseño y construcción de un nuevo sistema de riego que minimice la perdida del agua por evaporación.
Deben entenderse los conceptos de ciencia aplicables en el diseño.
Son es estos proyectos que la inventiva e imaginación de los estudiantes se desborda. Al mismo tiempo, estudiantes ponen en prueba su conocimiento empírico de las ciencias físicas. Como se dice comúnmente, “el papel aguanta todo“, pero no es hasta que se comienza a construir algo y enfrentar fuerzas, aceleraciones, temperatura, humedad, y otros efectos en la naturaleza que se aprenden los limites de los diseños.
Los diseños deben de ser bien fundados en todos los conceptos de ciencias y matemáticas aplicables. Se espera que los estudiantes tengan conocimiento y sean versos en las leyes y teorías de ciencia que aplican a su diseño.
Por ejemplo si el proyecto envuelve electricidad, se espera que el estudiante sepa los conceptos básicos de la teoría eléctrica y sus parámetros como voltaje, corriente, resistencias o impedancia, energía, poder, etc. Si el proyecto envuelve paneles solares, se espera que la estudiante sepa como el material de esa placa convierte la luz solar en electricidad, que clase de electricidad se genera, y como esa es consumida en su aplicación.
Aunque no hay “Grupo de Control” en la mayoría de casos, si hay variables dependientes e independientes.
Esto es importante tener en mente cuando se esta comparando diferentes versiones del artefacto creado. Una de las preguntas claves en la evaluación de estos proyectos es “cuantos prototipos se necesitaron para llegar a la solución presentada?”
Un proyecto de ingeniería requiere una cantidad de “trials and errors” necesaria para llegar a una solución competitiva. Se espera que la estudiante cambie parámetros de diseño en cada versión y que pueda justificar el porqué de esos cambios, su procedimiento de evaluación entre versiones, y los resultados de esos cambios. En estos casos es que se tiene que mantener las mismas condiciones de evaluación entre versiones.
Se debe medir todos los parámetros de diseño usando las herramientas de medida correctas.
Toda parámetro que afecte el desempeño del artefacto debe ser medido con una herramientas de medida apropiada, calibrada, y verificada. Un error común es usar herramientas de medida con baterías bajas de potencia.
Recomendación práctica: Si su equipo de medida usa baterías, reemplacelas antes de comenzar a medir para propósitos de la feria científica. Verifique que el equipo de medida no este dañado y que pueda usarse de manera segura y confiable.
Estos son ejemplos de equipo que se necesitan en proyectos:
| Parámetro | Instrumento |
| Intensidad de Luz | Light Meter |
| Electricidad | Multimeter |
| Velocidad de Viento | Anemometer |
| Temperatura y Humedad | Hygrometer |
| Temperatura sin Contacto | Infrared Gun |
| Revoluciones de Rotacion | Tachometer |
Cada proyecto debe ser acompañado por una libreta de anotaciones que demuestre el trabajo diario.
Todo proyecto necesita incorporar en su presentación la libreta de anotaciones del estudiante. Esta es una de las disciplinas más importantes de la participación en una competencia como esta.
Este es el diario del estudiante en su progresión hacia un producto final. Se espera que esta libreta o cuaderno tenga los diseños desde el principio al final. Que es lo que se espera ver en este cuarderno:
- Dibujos y bosquejos de las ideas intentadas
- Justificación por variaciones intentadas, tanto las positivas como las negativas.
- Documentación de experimentos con fecha, hora, y los resultados.
- Tablas de data colectada en el momento.
- Observaciones y otras notas relevantes.
Recomiendo que el cuaderno o libreta que se usó durante el proceso de experimentación sea el que se lleve al momento de la competencia. Es una herramienta que el estudiante puede usar para demostrar su progresión de idea a producto final.
Se debe saber el costo de implementar el prototipo en aplicación real.
Esto es uno de los elementos críticos de mas ausencia en los proyectos de feria científica. Se espera que el estudiante sepa como llevar su prototipo a una implementación en la vida real incluyendo costos, selección de materiales, nivel de accesibilidad económica al consumidor, y consideraciones de sustantividad en su fabricación.
Por ejemplo, si el proyecto es la creación de una planta desalinizadora de 10,000 galones diarios para el uso en la irrigación de cultivos, y el prototipo del proyecto logró producir 2 galones diariamente. Se espera que la estudiante tenga una idea del costo de escalar al objetivo comercial, incluyendo el uso o manejo de la sal extraída por la planta.
Saber cuando parar de innovar es igualmente importante que como saber comenzar.
Estos proyectos son adictivos. Ya que los estudiantes se den cuenta que tienen un dominio de su proyecto, es difícil para ellos dejar de intentar mejorar su artefacto. Su labor como guía docente es saber cual es el punto en que se debe parar de experimentar para concentrarse en el análisis y presentación de data. Cambios mas allá de lo que presenta se pueden definir como extensiones futuras del proyecto.
Como ingeniero en la industria de energía nuclear como en la de telecomunicaciones aseguro que todo elemento expuesto en una feria científica es similar a lo que vemos en nuestra profesión. Estos proyectos preparan a futuros estudiantes de ingeniería y programación para una experiencia universitaria productiva.