Universidad
Politécnica de Madrid

Laboratorio Virtual de Experimentación Química

Mediante esta herramienta de tecnología 3D, los estudiantes realizan la determinación de elementos tóxicos en muestras de suelo contaminados sin riesgo y con un importante ahorro de tiempo y de recursos.


10.03.16


La tecnología 3D permite experiencias educativas difíciles de implementar en condiciones normales. Es el caso del Laboratorio Virtual de Experimentación Químicacon elque cuenta la Universidad Politécnica de Madrid (UPM). En él, los estudiantes realizan, entre otras actividades, una práctica para la determinación de elementos tóxicos (As, Cd, Cr, Cu y Pb) en muestras de suelos, mediante la mineralización en horno microondas y el análisis por espectrometría de emisión atómica con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-AES).


La práctica forma parte de la asignatura Ciencia Medioambiental del Grado de Ingeniería Civil desde el curso 2014-2015 y ha sido elaborada por Rosario Torralba Marco y Sara García Salgado, profesoras de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Civil, junto a los técnicos del Gabinete de Tele-Educación José Carlos Salazar Calderón y Daniel Contreras Masedo.


En el mundo real es una práctica compleja que necesita especial atención y cuidado porque se trata de una determinación de elementos a nivel de trazas. Además, la aplicación de la técnica de análisis ICP-AES requiere personal especializado. Tampoco puede olvidarse el coste de los reactivos, que deben ser de alta pureza, y de la propia técnica de análisis, por el elevado consumo de argón. Todo ello, unido a la duración total del procedimiento experimental, entre 6 y 8 horas, y el riesgo potencial para los estudiantes,justifica la realización de esta práctica en el mundo virtual,en la que los estudiantes emplean una media de 2 horas.


No obstante, las prácticas virtuales se conciben como un complemento que no pueden sustituir totalmente a las prácticas presenciales. Por ello, los alumnos tienen que realizar antes prácticas de química en un laboratorio real que les permita, por una parte reconocer y manejar material y reactivos, adquirir destrezas básicas y, por otra parte, aplicar y afianzar los conocimientos teóricos trabajados en el aula.

 

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Edificios virtuales del Laboratorio de Experimentación Química

El Laboratorio Virtual de Experimentación Química está formado por tres edificios. El edificio principal, situado a la izquierda en la imagen,cuenta con un laboratorio general donde se pueden realizar actividades muy sencillas, como reconocer el material de laboratorio, pesar muestras o ver las diferentes llamas de un mechero. También dispone de salas con mesas desde donde se pueden acceder materiales audiovisuales elaborados en diferentes proyectos de Innovación Educativa como son:14 vídeos de prácticas que se realizan en los laboratorios de química de las diferentes titulaciones de la UPM, así como al juego Quimi-Trivial, que permite repasar de forma lúdica los conocimientos de la materia con diferentes niveles de dificultad.


Los otros dos edificios son los que utilizan los alumnos de la asignatura de Ciencia Medioambiental del Grado en Ingeniería Civil para realizar la práctica de la determinación de elementos tóxicos. En el edificio central preparan las muestras utilizando los hornos microondas y en de la derecha de la imagen, preparan los calibrados y efectúan los análisis mediante ICP-AES. El material de laboratorio y los instrumentos presentan un aspecto muy real pues han sido reproducidos con gran detalle. Los alumnos disponen de un guión detallado de la práctica que  incluye un tutorial para facilitar su movilidad por el mundo virtual.


La práctica comienza con la preparación de la muestra. El estudiante, identificado a través de su avatar, accede al edificio central para pesar las tres réplicas de la muestra, añadir los ácidos necesarios para realizar la mineralización en el horno microondas y, una vez finalizada esta, realizar la dilución de los blancos y de las muestras. En este punto, el alumno puede elegir entre continuar con el análisis o dejar estas disoluciones en la nevera para seguir en otro momento.

 

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Balanza analítica y reactores donde se pesan las muestras

En la segunda parte de la práctica, se procede al análisis de las muestras por ICP-AES. El alumno debe preparar las disoluciones del calibrado de los elementos que se van a determinar, introducir las condiciones en el ICP, encender el plasma. Por último debe medir las disoluciones del calibrado y de las muestras. Cada estudiante obtiene diferentes respuestas instrumentales que debe relacionar con sus datos, es decir, con los pesos de sus muestras iniciales, para emitir un informe de resultados.

 

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ICP-AES y detalle del software del instrumento

Presentación en vídeo de la práctica que realizan los estudiantes en el laboratorio virtual

• Cualquier persona interesada, pertenezca o no a la UPM, puede solicitar la creación de un avatar invitado para explorar el Servicio de Laboratorios Virtuales, que gestiona el GATE. Solo es necesario que cumplimente un simple formulario.