1. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
GRUPO DE INVESTIGACIÓN METIS
NUEVA HERRAMIENTA PEDAGÓGICA PARA LA ENSEÑANZA
DE LA DESTILACIÓN
Lely A. Luengas (1), Giovanni Sánchez (2,) Juan Carlos Guevara (3)
Grupo de investigación METIS (1), (2), (3), Universidad Distrital Francisco José de Caldas (1), (2), (3).
Facultad Tecnológica, Bogotá-Colombia(1), (2), (3). laluengasc@udistrital.edu.co (1),
jcguevarab@udistrital.edu.co (2), giosanpri@hotmail.com (3)
Resumen
Día a día, las investigaciones en diseño y desarrollo de herramientas didácticas que apoyen el proceso
enseñanza aprendizaje de estudiantes, se han venido desarrollando con gran apoyo económico y académico,
principalmente por el impacto que han tenido las tecnologías de la información y la comunicación en la educación.
En este sentido, se hace necesario que los materiales educativos estén a la vanguardia en estas tecnologías,
ofrezcan escenarios interactivos e innovadores que centren la atención de los estudiantes y que estén apoyados en
teorías de enseñanza contemporáneas. Dentro de este contexto, se ubican los laboratorios virtuales y
específicamente para el área de química, ya que allí debido a los materiales a utilizar y el espacio físico requerido,
en algunas ocasiones las prácticas no se pueden desarrollar. Con este inconveniente presente en varias
instituciones educativas al interior de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas y financiado por el Centro
de Investigación y Desarrollo Científico, CIDC, de la misma universidad, se ha desarrollado un software de
simulación del proceso de destilación, basado en realidad virtual empleando herramientas de software libres
(Blender y Phyton); el proceso de la obtención del laboratorio se muestra en este documento.
Palabras Claves: Laboratorio virtual, destilación, realidad virtual, software de simulación.
Abstract
In this paper, we describe the chemistry´s laboratory design and development, specifically the distillation
process. This pedagogical tool has been designed because it allows students to simulate of standard process the
interaction and manipulate them in a manner that resembles that of a real lab. Here they find many element of
distillation lab, and they could assembler this. It´s an interesting tool for help to chemistry teach.
Key words: Virtual laboratory, distillation, virtual reality, simulation software.

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1. Introducción buen desarrollo, tales como la falta de conocimientos
teóricos y de procedimiento de aplicación de la teoría,
En los últimos tiempos, se ha reiterado con el desconocimiento de estrategias o formas de
frecuencia el criterio de que las personas son la única resolución, la poca comprensión de la práctica a
gran fuente de poder y que la sociedad tiende a ser realizar, reducidos espacios de trabajo, de elementos y
una sociedad de conocimiento, por lo que se requieren de materiales, este último inconveniente se presenta
personas altamente calificadas, para ello la de manera especial al realizar la práctica de
capacitación, la formación y, en general, la educación destilación de mezclas.
es una prioridad si se quiere contar con un Estado
Por todo lo anterior, se propone una herramienta
altamente competente. En varias ocasiones, la
computacional, que permitirá, además de solucionar
educación no se pueda realizar presencialmente, ya
los problemas de mantenimiento de equipo,
sea por falta de espacio físico, por la distancia entre el
infraestructura y escases en los materiales de la
estudiante y la situación geográfica del centro
práctica, poder realizar una práctica de destilación
educativo y el inconveniente en el momento de
simple para reconocimiento de equipo y de conexión,
trasladarse, etc., de allí la propuesta de realizar
todas las veces que se requiera, sin requerir de
formación educativa a distancia, impulsando la
espacios o equipos físicos.
creación de Universidades Virtuales, con todas las
herramientas que requieren y gracias a que las La elaboración de esta herramienta didáctica
Tecnologías de Información y de Comunicación (TIC) basada en realidad virtual ha requerido el diseño y
han ido evolucionando, involucrándose de manera desarrollo de tres componentes básicos:
rápida en la sociedad, dando soporte a varios campos
 Un dispositivo de interacción, conformado
entre ellos la educación, se han podido construir
por un brazo que realiza los movimientos que
Campus Virtuales.
van a ser detectados por el dispositivo de
Uno de los espacios requeridos en todo centro captura de movimiento.
educativo son los laboratorios, aquellas aulas donde se
realiza experimentación con el fin de validar teorías y  Un dispositivo de captura de movimiento,
reforzar la aprehensión de conocimiento y por tanto de conformado por un elementos que detecta y
gran valor académico; en la Educación Virtual no captura los movimientos del brazo y los
deben faltar estos espacios, de allí que surgen los envíen a una interfaz electrónica, encargada
Laboratorios Virtuales, entendiéndolos como un sitio de recibir los datos y enviarlos al
informático que simula una situación de aprendizaje computador.
comúnmente realizada en un espacio físico llamado
laboratorio, estos simuladores permiten, mediante el  Una aplicación de software (mundo virtual),
uso de computadores, la disposición de una conformada por los elementos básicos de un
herramienta de aprendizaje adecuada para la laboratorio de destilación dentro de un
adquisición de las habilidades y experiencias escenario de tres dimensiones, los cuales son
requeridas, que no sería posible por otros métodos. manipulados de acuerdo a los datos
Además, los laboratorios virtuales se presentan suministrados por el dispositivo de captura
como una solución a dificultades tales como falta de de movimiento. La aplicación se desarrollará
espacios físicos para el laboratorio; recursos para integrando software para construcción de
adquisición de material; dificultad en la manipulación ambientes virtuales en tercera dimensión,
de los elementos; manejo inadecuado de los desechos programas de captura de señales, programas
al culminar una práctica, entre otros. Y permiten con procedimientos especiales y agentes
desarrollar una serie de habilidades en los estudiantes: inteligentes que permitan brindar un
el deseo por aprender e investigar, desarrollar técnicas ambiente interactivo a los usuarios.
que permitan un “autoaprendizaje” en los estudiantes,
desarrollar en los estudiantes habilidades y destrezas En el presente trabajo se muestra el desarrollo de
en el uso del computador, ampliar la cobertura de los un Laboratorio Virtual de Destilación Simple, en
cursos, simular situaciones que en realidad tendría primer lugar se exponen los elementos metodológicos
escasas posibilidades de realizarlas, repetir los eventos utilizados a lo largo de la investigación, en segundo
o fenómenos cuantas veces se requiera, relacionar lugar se realiza una recopilación de los fundamentos
fenómenos con sus consecuencias. teóricos que sustentan la investigación, en tercer lugar
los resultados obtenidos con esta investigación
El laboratorio de química es un caso donde los mostrando finalmente el dispositivo de captura, el
estudiantes deben afrontar situaciones que impiden su procesamiento realizado a las imágenes, el software

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obtenido; finalmente, se encuentran las conclusiones haciendo uso de los desarrollos tecnológicos. Un
obtenidas de la investigación. modelo de educación virtual toma ventaja de un
modelo estándar, pues la implementación de
2. Metodología de la Investigación tecnologías de comunicación generan servicios de
valor agregado para soportar los múltiples procesos y
Para iniciar el proceso de investigación cuyo actividades presentes en los ambientes de la
resultado es un laboratorio virtual, se requiere el educación, especialmente proveyendo servicios
establecimiento de un procedimiento que procure un especializados de soporte en, primero, asuntos
avance en los conocimientos logrados en el grupo de administrativos, tales como inscripción de asignaturas,
investigación, de tal forma que se obtenga un conjunto pago de matrícula, entre otros, es decir utilizando los
de reglas para indicar el camino a seguir en la denominados Programas Aplicados a la Educación;
investigación, haciendo de ésta una práctica exitosa, segundo, en procesos académicos, como cursos
es decir, las pautas acordadas para el desarrollo del virtuales, documentos de referencia, laboratorios
proyecto deben asegurar el cumplimiento de los interactivos de simulación, etc, con programas
objetivos propuestos en el tiempo estimado. diseñados con fines directamente educativos y
La ejecución del proyecto implicó la combinación conocidos como “software educativo”.
de varias metodologías, dependiendo de la fase y el Este término ha sido objeto de estudio durante los
producto a lograr en cada una de ellas: una para el últimos años, y ha sido definido por diversos autores,
orientar el proceso de investigación, otra para el entre los de habla hispana se resaltan las definiciones
desarrollo del dispositivo de interacción y de captura “todo tipo de programas para ordenador creados con
de datos, otra para el desarrollo del dispositivo de la finalidad específica de ser utilizados como medio
comunicación y por último una que permita el diseño didáctico, es decir, para facilitar los procesos de
y desarrollo de software [1]. enseñanza y aprendizaje”[5], “todos aquellos
3. Conceptos Generales programas realizados con una finalidad instructiva,
formativa” [6] y “aquellos programas que permiten
3.1 Destilación Simple cumplir o apoyar funciones educativas” [7]. Luego, se
puede interpretar el software educativo, como aquel
La destilación es el proceso más utilizado para la programa informático que se emplea como recurso
separación y purificación de sustancias, pues permite didáctico, que ha sido concebido y desarrollado bajo
recolectar el compuesto de interés y no se pierde el o claros objetivos didácticos para la generación de
los otros componentes que hacen parte de la mezcla ambientes que favorezcan la enseñanza y el
[2]. Es uno de los métodos de laboratorio más aprendizaje.
antiguos y eficaces de la química y es el que se utiliza Los procesos de enseñanza-aprendizaje basados en
siempre que se pretende separar un liquido de sus los principios de pedagogía colaborativa se aplican a
impurezas no volátiles, fue durante muchos siglos el la educación virtual, porque el estudiante debe tomar
único procedimiento físico para variar la la responsabilidad de una participación frecuente y
concentración de mezclas de líquidos puros, o para activa a través de los diferentes materiales educativos
aislar determinados líquidos, como por ejemplo los presentes en la red, tales como ejercicios, artículos,
aceites esenciales. prácticas de laboratorio, entre otros. La principal
La destilación inicialmente se desarrollo como un característica de este tipo de enseñanza es la distancia
arte, pero con el paso del tiempo fue convirtiéndose en entre el docente y el estudiante, quienes, en algunas
una técnica científica universal la cual requiere de ocasiones, no interactúan cara a cara, es decir no
investigaciones más profundas sobre sus propiedades, necesariamente se cuenta con un horario fijo, sin
causas y efectos logrando el fortalecimiento del embargo, se tiene un seguimiento y un
conocimiento sobre la misma al incorporar conceptos acompañamiento de las actividades realizadas.
de termodinámica química e instrumentación de
La universidad virtual
laboratorio. Hoy en día goza de un continuo progreso,
tanto desde el punto de vista cultural y teórico como La universidad virtual es una institución educativa
del experimental como se expone en el segmento de la que imparte conocimiento de alta calidad y se
historia de la destilación [3,4]. encuentra distribuida en tiempo y lugar [8]. Por ello,
3.2 Educación Virtual se necesita contar con puntos de red, computadores y
docentes interesados en los nuevos caminos de la
La educación virtual es, sin duda, uno de los enseñanza, pues la enseñanza en un aula virtual está
espacios donde se presentan los más grandes cambios transformando la pedagogía tradicional hacia una

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pedagogía electrónica en la cual el docente se y la representación del escenario se realizó haciendo
convierte en un facilitador de los procesos de uso de Blender, software de uso libre.
aprendizaje del estudiante y un soporte de la
pedagogía colaborativa, por ello, los docentes deben Cámara Marcas a Representació
ser instruidos en nuevas técnicas pedagógicas y Sensor de
posición
detectar n de la
información
desarrollo de nuevas herramientas didácticas. Una de
las más grandes herramientas es el laboratorio virtual,
como alternativa para aquellas prácticas de laboratorio
que puedan ser costosas, peligrosas o causar daños
ambientales.
Los laboratorios virtuales
Figura 1. Bloques de la solución propuesta, captura
Los laboratorios virtuales son representaciones de imagen por cámara, detección de marcas en el
realizadas a través de software que muestran en una usuario (estudiante) y representación de las marcas
pantalla objetos que imitan las características físicas en el mundo virtual, permitiendo al estudiante
de objetos reales; son altamente atrayentes para la interactuar con el ambiente virtual.
audiencia joven, pues se presentan como videojuegos, 4.1 Dispositivo de interacción
donde se les permite a los participantes, explorar e
interactuar con los elementos existentes en este La captura de movimiento, también conocida
espacio virtual [9]. Estos laboratorios enfatizan en como motion capture o su abreviatura mocap, es el
técnicas de experimentación práctica y aplicaciones proceso de captura, almacenamiento, análisis y
destinadas a realizar un seguimiento continuo de las estudio de datos de cualquier movimiento,
actividades de los estudiantes. generalmente humano, con el fin de reproducir
Los procedimientos de enseñanza a través de un diferentes instantes del movimiento [14]. Existen
laboratorio virtual en un computador personal es un varias formas de realizar la captura dependiendo del
concepto altamente potente, los estudiantes ya no uso, recurso económico, transmisión de la señal, en
están limitados a espacio o tiempo y las instituciones esta ocasión se optó por captura y análisis de
educativas que no poseen medios económicos o imágenes.
físicos para soportar un laboratorio real pueden hacer El dispositivo presentado es una marca colocada
uso de este recurso. Así, se observa que algunas de las en la mano, a la cual se le hará seguimiento mediante
principales razones de uso de estos espacios una cámara de video. Se ha destinado que el color a
cibernéticos son: la disminución en la inversión de seguir es azul, esto debido a que la tonalidad permite
costosas máquinas, la ampliación en el acceso a tener buen contraste y es fácil de diferenciar de otros
costosos y restringidos equipos de laboratorio, en los colores, se debe mover sobre una superficie oscura
laboratorios realizados por grupos de estudiantes se para ayudar en contraste.
puede observar un trabajo directo y cooperativo pero
hace falta reforzar el trabajo autónomo, la poca La captura se realiza por película de video y
disponibilidad de tiempo libre en laboratorios para análisis de la imagen tomada, utilizando phytom como
realizar de nuevo prácticas que permitan afianzar el lenguaje Script (lenguaje de programación orientado a
conocimiento en un tema específico, la reducción del objetos, ofrece integración con otros lenguajes y
gasto de elementos consumibles, etc [5,10,11]. herramientas.), para la etapa de análisis y generación
de datos a partir de las imágenes, pues permite utilizar
4. Sistema Propuesto una serie de técnicas que se aplican a las imágenes
digitales con el objetivo de mejorar la calidad o
La producción de la clase de herramientas facilitar la búsqueda de información [15-19].
didácticas descritas anteriormente, requiere del diseño
y desarrollo de tres componentes básicos: un Debido a que la captura es por cámara, la etapa de
dispositivo de interacción, un dispositivo de transmisión de información se ve inmersa en la etapa
transmisión de información y un software de de captura.
aplicación [12,13]. En la figura 1 se muestra la 4.2 Software de aplicación
solución propuesta para la obtención del laboratorio
virtual de destilación; el dispositivo de interacción es Teniendo en cuenta la gran variedad de programas
una cámara web, el sistema de transmisión de datos es empleados para el modelado, texturizado y animación
a través de la conexión de la cámara a un computador en 3D, se llevo a cabo una investigación para
determinar el software más adecuado para el diseño

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del laboratorio virtual de destilación, obteniendo que la figura b el reconocimiento del equipo del
el que mas se adecua a las necesidades es Blender, laboratorio.
programa de modelado en 3D, apoyado por varias
herramientas, multiplataforma (corre en Windows XP,
Vista 32 y 64 bits, Linux 32 y 64 bits, MacOS, solaris,
etc.) y fue creado por la empresa Not a Number
(NaN). Está orientado a artistas y profesionales del
diseño y multimedia, puede ser usado para crear
visualizaciones 3D estáticas o vídeos de alta calidad. a. Pantallazo inicial del b. Pantallazo para
También incorpora un motor de 3D en tiempo real el software. ingresar al
cual permite la creación de contenido tridimensional reconocimiento de
interactivo que puede ser reproducido de forma materiales.
independiente. Blender se desarrolla como Software Figura 3. Opciones para trabajar al interior del
Libre, con el código fuente disponible bajo la licencia laboratorio virtual de destilación.
GNU GPL, su descarga y su uso es completamente En la figura 4, esta la versión final del sistema,
gratuito. Como ventajas presenta creación a través de siendo utilizada por un estudiante, allí se observa la
polígonos, curvas, Nurbs, texto y Metaballs como en marca en la mano y el movimiento de los elementos
los mejores programas profesionales; para la del laboratorio.
animación incluye soporte para control de cuadros,
curvas de movimiento, morph y cinemáticas inversas;
permite crear sistemas de partículas, deformaciones y
de obtener vistas 3D mediante rotoscopía; renderiza
campos, tiene gran cantidad de modos de iluminación,
rutas de movimiento animado, curvas de animación y
mucho más; maneja archivos en formato Targa, JPG,
Iris, películas SGI, y formatos Amiga IFF, además
admite leer archivos de "Inventor". Entre las
desventajas se tiene poco recurso de herramientas de
modelado, falta de una librería de materiales pre-
seteados [20]. En la figura 2 se observan figuras
Figura 4. Sistema desarrollado utilizado por un
moldeadas que se incorporaron en el laboratorio.
estudiante, se observa la captura de imagen en la
parte superior izquierda y el entorno del laboratorio
virtual.
6 Conclusiones
Mechero de Tubo de Lavamanos Se hace evidente la necesidad de herramientas
Laboratorio Ensayo pedagógicas para el apoyo de los procesos de
Figura 2. Elementos creados para el laboratorio de enseñanza aprendizaje en diferentes áreas, pero para el
destilación desarrollo de las mismas se requiere de un grupo
interdisciplinario donde intervengan expertos en
diferentes campos de la ciencia, para el caso del
5 Resultados laboratorio se ha requerido personal con conocimiento
en pedagogía, programación, electrónica, química.
Se obtuvo un software de simulación en 2D que
permite observar un laboratorio de destilación simple, El avance en este tipo de ayudas se hace necesario,
donde se podrá realizar una práctica de laboratorio de ya que día a día la tecnología va evolucionando y al
ensamblaje de equipo, además de conocer los encontrarse inmersa en nuestra vida, todos los
elementos de la práctica a través de un menú. aspectos de la sociedad deben ir progresando al ritmo
Adicionalmente, el manejo de este software es a tecnológico.
través del movimiento de la mano que posee una
El proceso educativo en la sociedad ha cambiado
marca y la captura de imagen de la marca.
de forma esencial debido a los desarrollos
En la figura 3 se observan dos pantallazos del tecnológicos presentes, ya que gracias a ellos el
software, en la figura a es el pantallazo de inicio y en conocimiento ha podido ser esparcido y adquirido de
diferentes formas, ya no solo a través de escritos que

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reposan en estanterías de libros y clases magistrales, Bogotá, Colombia, 2000.
sino de medios como internet, las bibliotecas digitales, [8] Robins, K. & Webster, F. The virtual
los ambientes virtuales de aprendizaje, los university?, Knowledge, Markets, and
simuladores educativos, los juegos educativos, los
Management, Oxford University Press: New
laboratorios virtuales, entre otros; luego, los
estudiantes deben conocer y manipular las York, 2002, p. 106
herramientas pedagógicas que se ofrecen, ya que les [9] Aldrich, C. Learning by Doing: A
ayuda a entender mejor los conceptos en las diferentes Comprehensive Guide to Simulations,
áreas del saber. Computer Games, and Pedagogy in e-
Agradecimientos Learning and Other Educational Experiences.
John Wiley and Sons: Pfeiffer, 2005
Para el desarrollo de este proyecto de [10] Martí, J. & Martí, A. Laboratorios Virtuales
investigación se contó con el apoyo del Centro de en Educación. Tomado de <http://
Investigación y desarrollo científico (CIDC) de la fbio.uh.cu/educacion_distancia/laboratorios_
Universidad Distrital Francisco José de Caldas, a
virtuales/> consultado el 20 de julio del
quienes se agradece por toda la colaboración prestada,
así mismo se agradece a la Facultad Tecnológica y al 2008
proyecto curricular de Tecnología Electrónica por su [11] Rodrigo, V. & Ferrando, M. (2000) Virtual
interés y apoyo al desarrollar herramientas Instrumentation: First step towards a virtual
tecnológicas de soporte a la educación. laboratory”, IEEE International workshop on
virtual and intelligent measurement systems.
7 Referencias Annapolis, Maryland
[12] Lerma, H. Metodología de la investigación:
[1] Luengas L & Guevara J & Sánchez G. Cómo Propuesta, Anteproyecto y Proyecto,
desarrollar un Laboratorio Virtual? Segunda Edición, Ecoe Ediciones: Bogotá,
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[2] Separación y purificación de compuestos [13] Méndez, C. Metodología. Diseño y
orgánicos. Tomado de desarrollo del proceso de investigación,
www.eis.uva.es/~organica/quimica2/practica Tercera Edición, Mc Graw Hill: Colombia,
s/practica1.doc, revisado el 30 de agosto de 2001.
2009. [14] Beltrán A, Cea G, Fernández J, Fuentes M,
[3] Ramírez E. Destilación, teoría y tipos. González V, López J. MoCap, Captura de
Tomado de Movimientos. Tomado de
http://www.alambiques.com/tecnicas_destila http://sabia.tic.udc.es/gc/Contenidos%20adic
cion.htm, revisado el 5 de septiembre de ionales/trabajos/Peliculas/Mocap/introd.htm,
2009. revisado el 15 de noviembre de 2009.
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M. Métodos físicos de separación y http://es.wikipedia.org/wiki/Procesamiento_d
Purificación de sustancias orgánicas, igital_de_im%C3%A1genes, revisado el 18
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Laboratory: Using Networks to enable http://www.scribd.com/doc/2437215/Procesa
Widely Distributed Collaboratory Science. miento-de-Imagenes-con-Matrices, revisada
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7. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
GRUPO DE INVESTIGACIÓN METIS
Tomado de
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E/TELEDETE/tradiimg.htm, revisado el 15
de octubre de 2009.
[19] Técnicas de filtrado. Tomado de
http://www.um.es/geograf/sigmur/teledet/tem
a06.pdf, revisado el 7 de marzo de 2010.
[20] Blender. Tomado de
http://www.ecured.cu/index.php/Blender,
revisado el 22 de abril de 2010.