Este plan de clase está diseñado para estudiantes de posgrado en Ingeniería Ambiental y tiene como propósito profundizar en los sistemas de captura de gases, específicamente en las tecnologías de post-combustión, pre-combustión y oxi-combustión. Los estudiantes investigarán y analizarán las características técnicas y operativas de cada proceso para comprender su aplicación en la reducción de emisiones de dióxido de carbono, un elemento clave en la mitigación del cambio climático.

La relevancia del tema radica en la necesidad global de implementar tecnologías sostenibles que permitan la transición energética y el cumplimiento de normativas ambientales cada vez más estrictas. A través de un enfoque de Aprendizaje Basado en Investigación, los estudiantes desarrollarán competencias para identificar, evaluar y seleccionar tecnologías de captura de CO₂ basadas en evidencia científica y análisis crítico, conectando estos conocimientos con escenarios reales industriales y ambientales en los que podrían trabajar profesionalmente.

• Identificar y comparar las características técnicas de los procesos de captura de gases en post-combustión, pre-combustión y oxi-combustión.
• Analizar críticamente la viabilidad de implementación de tecnologías de separación y captura de CO₂ en diferentes contextos industriales.
• Evaluar ventajas y limitaciones de cada sistema de captura a partir de datos experimentales y estudios de caso.
• Diseñar propuestas fundamentadas para la selección de tecnologías óptimas de captura de CO₂ según condiciones operativas y ambientales específicas.

• Acceso a bases de datos científicas (Scopus, ScienceDirect, Web of Science).
• Artículos científicos y reportes técnicos recientes sobre tecnologías de captura de CO₂.
• Computadoras con conexión a internet para investigación y elaboración de informes.
• Proyector y pizarra para presentaciones y esquemas.
• Software de análisis de datos (por ejemplo, Excel, MATLAB o R).
• Plantillas para organización de análisis comparativo y reportes.
• Videos cortos explicativos sobre tecnologías de captura de gases.

• Conocimientos básicos de termodinámica y procesos químicos industriales.
• Familiaridad con conceptos de emisiones contaminantes y cambio climático.
• Habilidades para búsqueda y análisis crítico de literatura científica.
• Experiencia previa en métodos de investigación científica y redacción técnica.

Sesión 1: Explorando los fundamentos y características técnicas de los sistemas de captura de gases

Fase de Inicio

Tiempo estimado: 15 minutos

Propósito de la sesión:

Introducir a los estudiantes en el tema de captura de gases mediante la contextualización de su importancia y la definición clara del objetivo: identificar y caracterizar los procesos de post-combustión, pre-combustión y oxi-combustión.

Activación de conocimientos previos:

• Docente: Expone la siguiente pregunta detonadora para discusión inicial: "¿Cuáles son los principales retos técnicos y ambientales que enfrentan los sistemas de captura de CO₂ en la industria energética actual?"
• Estudiantes: En plenaria, comparten ideas basadas en experiencias previas y conocimientos adquiridos en cursos previos.

Motivación y enganche:

• Docente: Presenta un dato actual y relevante: "En 2023, la captura de CO₂ evitó la emisión de más de 40 millones de toneladas de dióxido de carbono a nivel mundial, pero la eficiencia y costo de los sistemas siguen siendo un desafío clave para su expansión." Explica brevemente la urgencia de innovar en estas tecnologías.
• Estudiantes: Reflexionan y anotan en sus cuadernos cómo esta información impacta su visión sobre la ingeniería ambiental.

Contextualización:

• Docente: Relaciona la temática con escenarios profesionales y ambientales reales, señalando que la comprensión de estos procesos permitirá a los estudiantes influir en políticas y prácticas sustentables en sus futuros roles.
• Estudiantes: Escuchan activamente y plantean preguntas iniciales para clarificar conceptos.

Fase de Desarrollo

Tiempo estimado: 150 minutos

Presentación del contenido:

El docente orienta a los estudiantes a explorar literatura científica y reportes técnicos para construir su propio conocimiento sobre las tecnologías de captura de gases, evitando exposiciones magistrales directas.

Actividad 1: Investigación y síntesis de procesos de captura

• Objetivo: Identificar y describir las características de los procesos de post-combustión, pre-combustión y oxi-combustión.
• Instrucciones:
• Docente divide a los estudiantes en tres grupos, asignando a cada uno uno de los tres procesos.
• Cada grupo busca en bases de datos científicas artículos recientes (últimos 5 años) sobre su proceso asignado.
• Analizan aspectos como: principios químicos y físicos, tipos de tecnologías utilizadas, eficiencia, ventajas y limitaciones.
• Elaboran un resumen ejecutivo de máximo dos páginas con sus hallazgos.
• Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.
• Producto: Resumen ejecutivo escrito y presentación breve para compartir con la clase.
• Tiempo: 90 minutos.
• Rol docente: Visita los grupos, orienta sobre criterios de búsqueda, plantea preguntas guía como: "¿Qué variables operativas afectan la eficiencia del proceso?" o "¿Qué desafíos técnicos identifican en la implementación?"

Actividad 2: Presentación y discusión crítica en plenaria

• Objetivo: Analizar críticamente y comparar los procesos de captura investigados.
• Instrucciones:
• Cada grupo expone durante 10 minutos su resumen ejecutivo, seguido de una ronda de preguntas y comentarios de los demás estudiantes.
• El docente modera el debate, destacando puntos clave y alentando la comparación entre procesos.
• Organización: Plenaria.
• Producto: Mapa comparativo grupal que sintetiza características y diferencias.
• Tiempo: 60 minutos.
• Rol docente: Facilita el debate con preguntas provocadoras como: "¿En qué escenarios cada proceso resultaría más viable?" o "¿Cómo impactan los costos y la complejidad operativa en la selección?"

Diferenciación:

• Para estudiantes que terminan temprano: se les invita a explorar estudios de caso adicionales o a analizar costos económicos y sociales asociados a cada tecnología.
• Para estudiantes que requieren apoyo: el docente ofrece material de apoyo con resúmenes simplificados y sesiones breves de tutoría para interpretar artículos científicos.

Transición a siguiente fase:

El docente conecta la discusión con la importancia de evaluar críticamente estas tecnologías para diseñar soluciones efectivas, anticipando la próxima sesión dedicada a la evaluación y diseño de propuestas de implementación.

Fase de Cierre

Tiempo estimado: 15 minutos

Síntesis:

• Docente: Solicita a cada estudiante escribir en una nota adhesiva tres ideas clave que aprendió sobre los sistemas de captura de gases.
• Estudiantes: Escriben y colocan sus notas en un mural colectivo.
• Docente: Lee en voz alta algunas ideas y sintetiza los puntos comunes para reforzar el aprendizaje.

Reflexión metacognitiva:

• ¿Cómo contribuyen las diferencias técnicas entre los procesos a su selección en contextos reales?
• ¿Qué limitaciones encontraste en la información disponible y cómo podrían superarse?
• ¿Qué competencias consideras fundamentales para aplicar estos conocimientos en la ingeniería ambiental?

Retroalimentación:

El docente ofrece retroalimentación inmediata sobre la calidad de los resúmenes y la participación en el debate, enfatizando el pensamiento crítico y el uso de fuentes confiables.

Transferencia:

Se adelanta la conexión con la sesión siguiente, donde se profundizará en la evaluación técnica y diseño de propuestas para la implementación de tecnologías de captura.

Tarea:

• Investigar un estudio de caso real sobre la implementación de un sistema de captura de CO₂ y preparar un breve informe para presentar en la próxima sesión.

Sesión 2: Evaluación crítica y diseño de propuestas para la captura de CO₂

Fase de Inicio

Tiempo estimado: 10 minutos

Propósito de la sesión:

Revisar y conectar los aprendizajes previos con el objetivo de evaluar críticamente y diseñar propuestas fundamentadas para la implementación de tecnologías de captura de gases.

Activación de conocimientos previos:

• Docente: Solicita que cada estudiante comparta de forma rápida (1 minuto) el principal aprendizaje o desafío encontrado en la tarea sobre estudios de caso.
• Estudiantes: Comparten en plenaria, promoviendo un espacio de reflexión colectiva.

Motivación y enganche:

• Docente: Presenta un video corto (5 minutos) con testimonios de ingenieros que implementan sistemas de captura en distintas industrias, señalando retos y soluciones innovadoras.
• Estudiantes: Observan y anotan puntos relevantes para discutir posteriormente.

Contextualización:

• Docente: Relaciona los testimonios con la necesidad de diseñar soluciones adaptadas a condiciones reales y variables.
• Estudiantes: Reflexionan sobre la aplicabilidad directa de los conocimientos en sus contextos profesionales.

Fase de Desarrollo

Tiempo estimado: 155 minutos

Presentación del contenido:

Los estudiantes aplicarán el método científico para evaluar casos reales y diseñar propuestas fundamentadas, guiados por preguntas de investigación y análisis crítico.

Actividad 1: Análisis crítico del estudio de caso

• Objetivo: Evaluar la viabilidad técnica y ambiental de un sistema de captura de CO₂ implementado en un caso real.
• Instrucciones:
• En grupos según la distribución previa, discuten el estudio de caso de uno de sus miembros.
• Identifican variables críticas, factores de éxito y problemas enfrentados.
• Usan una plantilla con preguntas guía: ¿Qué tecnología se empleó? ¿Cuál fue la eficiencia? ¿Qué limitaciones se presentaron? ¿Cómo se podría mejorar?
• Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.
• Producto: Informe de análisis crítico con recomendaciones.
• Tiempo: 80 minutos.
• Rol docente: Facilita la discusión, plantea preguntas como: "¿Qué evidencia apoya sus recomendaciones?" y "¿Cómo afectan las condiciones locales la elección tecnológica?"

Actividad 2: Diseño de propuesta fundamentada

• Objetivo: Crear una propuesta técnica para la implementación de un sistema de captura de CO₂ adaptado a un contexto específico.
• Instrucciones:
• Cada grupo diseña una propuesta basada en el análisis anterior y en los conocimientos de los procesos de captura.
• Incluyen: selección del proceso, justificación técnica, estimación de costos, impactos ambientales y retos esperados.
• Preparan una presentación de 10 minutos para defender su propuesta.
• Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.
• Producto: Documento de propuesta y presentación oral.
• Tiempo: 75 minutos.
• Rol docente: Supervisa el progreso, ofrece retroalimentación puntual y guía en la estructuración clara de argumentos.

Diferenciación:

• Estudiantes avanzados pueden incluir análisis financiero o modelación matemática en su propuesta.
• Estudiantes que requieran apoyo reciben plantillas detalladas y sesiones de asesoría para estructurar su propuesta.

Transición a cierre:

El docente invita a preparar el cierre reflexivo integrando aprendizajes y experiencias.

Fase de Cierre

Tiempo estimado: 15 minutos

Síntesis:

• Docente: Solicita a cada grupo destacar en 3 puntos clave lo aprendido sobre la evaluación y diseño de sistemas de captura.
• Estudiantes: Exponen brevemente sus conclusiones.

Reflexión metacognitiva:

• ¿Cómo integraron el análisis científico para fundamentar su propuesta de captura de CO₂?
• ¿Qué aspectos consideran críticos para la implementación exitosa de estas tecnologías?
• ¿Qué habilidades desarrollaron durante estas actividades y cómo las aplicarán profesionalmente?

Retroalimentación:

El docente ofrece comentarios sobre la calidad de las propuestas, el uso de evidencias y la claridad en la comunicación, destacando fortalezas y áreas de mejora.

Transferencia:

Se motiva a los estudiantes a aplicar estos enfoques en proyectos reales de ingeniería ambiental y a mantenerse actualizados con avances tecnológicos.

Tarea:

• Redactar un ensayo crítico individual que analice la importancia de la investigación y evaluación científica en la selección de tecnologías para la captura de gases contaminantes.

Tipo de evaluación:

• Diagnóstica: Al inicio de la primera sesión mediante la pregunta detonadora.
• Formativa: Durante las actividades de investigación, discusión, análisis crítico y diseño en ambas sesiones.
• Sumativa: En la presentación de propuestas y el ensayo crítico individual al final del plan.

Criterios de evaluación:

• Capacidad para identificar y describir características técnicas de los procesos de captura (Objetivo 1).
• Habilidad para analizar y comparar críticamente diferentes tecnologías basándose en evidencias (Objetivo 2 y 3).
• Competencia para diseñar propuestas fundamentadas y contextualizadas para la implementación tecnológica (Objetivo 4).
• Claridad y coherencia en la comunicación escrita y oral de los hallazgos y propuestas.

Instrumentos sugeridos:

• Rúbrica para evaluación de resúmenes ejecutivos y presentaciones grupales.
• Lista de cotejo para seguimiento de participación y uso de fuentes confiables.
• Observación directa durante debates y trabajo en grupo.
• Portafolio digital con productos generados y ensayo final.
• Autoevaluación y coevaluación al final de cada sesión para fomentar reflexión.

Evidencias de aprendizaje:

• Resumen ejecutivo de cada proceso de captura.
• Mapa comparativo grupal y participación en debates.
• Informe de análisis crítico del estudio de caso.
• Propuesta técnica escrita y presentación oral.
• Ensayo crítico individual.