UT - AUTOMATIZACIÓN PUERTA DE GARAJE CON PLC

1.- CONTEXTUALIZACIÓN

Esta UT está diseñada para un CFGS en un CIFP en la modalidad de formación dual mixta. El grupo está compuesto por 10 alumnos (9 hombres y 1 mujer) con edades entre 21 y 48 años, con perfiles heterogéneos en cuanto a procedencia académica (prueba de acceso, CFGM, CFGS, Bachillerato y Universidad) y varios niveles de madurez.

La UT se basa en los principios del Diseño Universal para el Aprendizaje (DUA), asegurando accesibilidad, flexibilidad y participación para todos los estudiantes.

La metodología activa predominante, que se utilizará es el Aprendizaje Basado en Proyecto (ABP) para fomentar un aprendizaje significativo, inspirado en las teorías de David P. Ausubel sobre la construcción de conocimiento a partir de experiencias previas y el aprendizaje significativo.

La UT se centra en la automatización de una puerta de garaje gobernada por un microcontrolador (proponiendo algún modelo de Arduino por su accesibilidad y versatilidad) programado mediante lenguaje de contactos (KOP) adaptado a un entorno de simulación, por ejemplo, software como: TIA Portal, CADe-Simu, STEP 7 MicroWin, LDMicro o Arduino con librerías específicas). Se incluye un procedimiento para diagnosticar averías, específicamente cuando un sensor se activa, pero el microcontrolador no lo registra.

2.- OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

1. Diseñar y simular un sistema de automatización para una puerta de garaje utilizando un microcontrolador y un diagrama Ladder.
2. Aplicar principios de programación en Ladder para controlar actuadores y sensores.
3. Diagnosticar averías en sistemas automatizados mediante un procedimiento sistemático.
4. Fomentar el trabajo colaborativo, el pensamiento crítico y la resolución de problemas en un entorno profesional simulado.
5. Adaptar el aprendizaje a las necesidades individuales mediante estrategias DUA.

3.- PRINCIPIOS DUA APLICADOS

• Múltiples medios de representación: Material en formato escrito, visual (diagramas y vídeos) y práctico.
• Múltiples medios de acción y expresión: Operaciones para presentar resultados (informes, esquemas, simulaciones o demostraciones prácticas)
• Múltiples medios de implicación: Actividades motivadoras basadas en ABP, con roles diferenciados en equipos para adaptarse a la diversidad del grupo.

4.- SECUENCIA DIDÁCTICA

La UT sigue una secuencia de actividades basada en el modelo de activación, simulación, aplicación e integración.

4.1.- ACTIVACIÓN (1 Sesión, 2 horas)

• Objetivo: Conectar con conocimiento previos y motivar al alumnado (David Ausubel establece que para un aprendizaje significativo se deben conectar con conocimientos previos, para construir los nuevos aprendizajes)
• Actividad:
• Lluvia de ideas colaborativa (20 min): En grupos de 3 a 4 alumnos, discutir aplicaciones reales de automatización (p. ej., puertas de garajes, ascensores). Se usa una pizarra digital para registrar ideas, accesibles para todos (DUA: representación visual y escrita)
• Vídeo introductorio (15 min): Presentar un vídeo corto sobre el funcionamiento de una puerta de garaje automatizada, destacando sensores, actuadores y microcontroladores.
• Presentación del proyecto ABP (25 min): Explicar el proyecto final, diseñar, simular y diagnosticar un sistema de automatización. Se asignan roles (líder, programador, técnico de diagnóstico, etc.) según intereses y habilidades.
• Recursos: Pizarra digital, vídeo, guías impresas/digitales con preguntas orientadoras.

4.2.- SIMULACIÓN (2 Sesiones, 4 horas)

• Objetivo: Familiarizarse con el microcontrolador Arduino y la programación en KOP.
• Actividad:
• Taller guiado (1 hora): Introducción al Arduino Uno/Mega/ESP32 y su integración con software de simulación de Ladder (KOP) (ej., PLC Simulator, LDMicro, TIA Portal, CADe-SIMU). Se explicará cómo leer entradas (sensores) y activar salidas (motores).
• Simulación inicial (2 horas): Los alumnos, en grupos reducidos, programarán en KOP para abrir/cerrar una puerta de garaje simulada, usando un sensor de proximidad (entrada digital) y un motor (salida digital).
• Feedback inmediato (1 hora): Cada grupo probará su simulación y recibe retroalimentación del docente y compañeros.
• Recursos: Ordenadores con software de simulación, Arduino (o simuladores), guías paso a paso en formato accesible (texto, vídeos, esquemas)
• DUA: Instrucciones en múltiples formatos y opción de trabajar a ritmos diferentes.

4.3.- APLICACIÓN (3 Sesiones, 6 horas)

• Objetivo: Diseñar y programar el sistema completo de automatización.
• Actividad:
• Diseño del sistema (2 horas): Cada grupo diseñará el sistema, incluyendo:
• Sensor de proximidad (ej. infrarrojos) para detectar un vehículo.
• Motor para abrir/cerrar la puerta.
• Pulsadores de control manual (opcional)
• Diagrama Ladder (KOP) para gestionar el ciclo: detección => apertura => espera => cierre.
• Programación en Ladder (3 horas): Implementarán el diseño en el software, asegurando que el programa gestione correctamente las entradas y salidas.
• Pruebas iniciales (1 hora): Simularán el sistema y ajustarán los errores.
• Recursos: Arduino, software de simulación, esquemas de conexión, plantillas de diagramas Ladder. 
• DUA: Roles diferenciados en el grupo para implicar a todos (ej. uno diseña el circuito, otro programa, otro documenta)

4.4.- INTEGRACIÓN (2 Sesiones, 4 horas)

• Objetivo: Diagnosticar averías y presentar el proyecto.
• Actividad:
• Diagnosticar averías (2 horas): Simularán una avería común: el sensor de proximidad se activa, pero el microcontrolador no lo lee. Los alumnos seguirán este procedimiento:
• Verificar conexiones físicas: Comprobar cables y conexiones al Arduino.
• Comprobar el sensor: Usar un multímetro o LED para confirmar que el sensor envía señal.
• Revisar el código Ladder: Verificar que la entrada digital esté correctamente asignada y que no haya condiciones lógicas erróneas.
• Pruebas de software: Usar el monitor serial del Arduino o el simulador para depurar.
• Documentar la solución: Redactar un informe breve con el problema y la solución.
• Presentación del proyecto (2 horas): Cada grupo presenta su sistema automatizado, explica el diagrama Ladder (KOP) y demuestra cómo diagnosticaron la avería. Se permite elegir el formato de presentación (oral, escrita, vídeo)
• Recursos: Multímetro, Arduino, software de simulación, plantillas de informes.
• DUA: Opciones de presentación flexibles y rúbrica clara para evaluar.

5.- EVALUACIÓN

• Rúbrica (basada en el DUA)
• Diseño del sistema (30%): Claridad, funcionalidad y creatividad.
• Programación en Ladder (30%): Corrección lógica y funcionalidad.
• Diagnóstico de averías (20%): Aplicación correcta del procedimiento.
• Trabajo en equipo y presentación (20%): Colaboración, claridad y formato accesible.
• Autoevaluación y coevaluación: Los alumnos reflexionan sobre su contribución y evaluación a sus compañeros.
• Feedback formativo: Durante las sesiones, el docente ofrece retroalimentación para guiar el aprendizaje.

6.- RECURSOS

• Materiales: Arduino, sensores de proximidad, motores simuladores, ordenadores con TIA Portal,  PLC Simulador, CADe-SIMU, LDMicro. Kits de electrónica, maquetas de puertas de garaje.
• Documentación: Guías de Arduino, manuales lenguaje de programación KOP, vídeos tutoriales.
• Humanos: Docente, Orientador/a del centro.
• Espacio: Aula-taller con acceso a ordenadores.

7.- DURACIÓN TOTAL

• 9 sesiones (18 horas) distribuidas en 2-3 semanas, combinando trabajo presencial y en empresas (formación dual).

8.- JUSTIFICACIÓN PEDAGÓGICA

La UT fomenta el aprendizaje significativo (Ausubel) al conectar conceptos previos (electrónica, programación) con un proyecto práctico y relevante. El ABP promueve el trabajo colaborativo y la resolución de problemas, mientras que el DUA garantiza la inclusión de un grupo diverso mediante materiales accesibles, roles diferenciados y evaluaciones flexibles.

El diagnóstico de averías desarrolla habilidades críticas para el entorno laboral, alineándose con las competencias de un CFGS en formación dual.

La atención a la diversidad asegura que todos los alumnos, independientemente de su edad, experiencia o necesidades, pueden participar activamente y alcanzar los objetivos de aprendizaje.

9.- ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

Para garantizar la inclusión y el aprendizaje efectivo de un grupo heterogéneo, se abordan los siguientes puntos clave en relación con la atención a la diversidad, alineados con los principios del DUA y las necesidades del alumnado:

1. Flexibilidad en los materiales y recursos
1. Proporcionar materiales en múltiples formatos (texto escrito, vídeos subtitulados, esquemas visuales, guías interactivas) para adaptarse a diferentes estilos de aprendizaje (visual, auditivo, kinestésico)
2. Ofrecer acceso a tutoriales en línea y documentación técnica en varios idiomas si es necesario, considerando posibles barreras lingüísticas.
3. Usar software con interfaces personalizables (ej., aumento de fuente o modo alto contraste) para alumnos con necesidades visuales o cognitivas.
2. Adaptación a diferentes niveles de experiencia previa
1. Diseñar actividades con niveles de dificultad progresiva, permitiendo que alumnos con formación técnica previa lideren tareas más complejas, mientras que aquellos con menos experiencia (prueba de acceso) trabajen en tareas guiadas.
2. Proporcionar recursos de apoyo adicionales (glosarios técnicos, vídeos introductorios) para alumnos con menor base en electrónica o programación.
3. Atención a la diversidad en edades y madurez
1. Fomentar el aprendizaje intergeneracional asignando roles en los grupos que aprovechen las fortalezas de cada rango de edad (alumnos mayores pueden aportar experiencia práctica, mientras que los más jóvenes pueden liderar en habilidades tecnológicas)
2. Establecer dinámicas grupales que promueven el respeto mutuo y la colaboración, con actividades que equilibren liderazgo y participación.
4. Inclusión de la perspectiva de género
1. Garantizar que la única alumna del grupo tenga un rol activo y relevante en las actividades, evitando estereotipos de género en la asignación de tareas (asignarla como líder de proyecto o programadora, no solo roles de documentación)
2. Sensibilizar al grupo sobre la igualdad de género mediante discusiones iniciales sobre la diversidad en el ámbito técnico.
5. Adaptación a ritmo de aprendizaje
1. Permitir plazos flexibles para la entrega de tareas dentro del ABP, especialmente para alumnos con responsabilidades laborales (formación dual) o personales.
2. Ofrecer sesiones de tutoría individualizada para resolver dudas específicas, accesibles tanto presenciales como en línea.
6. Fomento de la motivación y la autoeficacia
1. Diseñar actividades prácticas y relevantes (como la automatización de una puerta de garaje) que conecte con intereses reales del alumno, aumentando su implicación.
2. Reconocer los logros individuales y grupales mediante retroalimentación positiva, especialmente para alumnos con menor confianza en sus habilidades técnicas.
7. Accesibilidad en la evaluación
1. Ofrecer múltiples formatos para presentar los resultados del proyecto (informe escrito, presentación oral, vídeo, demostración práctica) para adaptarse a las fortalezas de cada alumno.
2. Usar rúbricas claras y detalladas, compartidas desde el inicio, para que todos comprendan los criterios de evaluación.
3. Usar