🏭 Desafío de Ingenieros de Fábricas de Alimentos: Un Reto STEAM Basado en Ingeniería

Para estudiantes de 16 años – Enfoque en Ingeniería de Procesos, Automatización y Diseño Sostenible

🎯 Visión General del Juego

Objetivo: Los equipos actúan como ingenieros de procesos de alimentos y bebidas, diseñando y optimizando una línea de producción para un producto alimenticio (por ejemplo, yogur, jugo, pan) utilizando principios de ingeniería, automatización y sostenibilidad.

Integración STEAM (Enfoque en Ingeniería):

• 🔧 Ingeniería – Diseño de líneas de producción, optimización de eficiencia, automatización
• ⚙️ Tecnología – Sensores, robótica, IA en manufactura alimentaria
• 📊 Matemáticas – Análisis de costos, escalado de producción, cálculos energéticos
• 🌱 Ciencia – Química de los alimentos, microbiología, termodinámica
• 🎨 Artes – Diseño de empaques, branding, interfaces ergonómicas de máquinas

️ Estructura del Juego (Retos de Ingeniería)

1️⃣ Fase 1: Diseño del Proceso (Diagramas de Flujo e Ingeniería de Sistemas)

Desafío:

• Los equipos eligen un producto (ej. jugo embotellado, barras de chocolate, papas fritas).
• Deben mapear el proceso de producción (desde materia prima hasta empaque) usando:
• Diagramas de flujo (identificando puntos críticos de control)
• Selección de equipos (mezcladores, pasteurizadores, cintas, envasadoras)

Enfoque de Ingeniería:

• ✔️ Manufactura Esbelta – Eliminar cuellos de botella
• ✔️ Análisis de Riesgos (HACCP) – Identificación de riesgos de seguridad

2️⃣ Fase 2: Automatización y Robótica (Desafío de Mecatrónica)

Desafío:

• Automatizar al menos una etapa de su línea de producción

Opciones:

• Brazo robótico para empaquetado (usando LEGO Mindstorms/VEX si están disponibles)
• Clasificación con sensores (ej. separar productos defectuosos)
• Sistema automático de llenado (simulado con Arduino/Scratch)

Enfoque de Ingeniería:

• ✔️ Programación de PLC (lógica condicional para máquinas)
• ✔️ Optimización de Eficiencia (reducción del tiempo de ciclo)

3️⃣ Fase 3: Ingeniería Sostenible (Reducción de Energía y Residuos)

Desafío:

• Reducir consumo energético o desperdicio

Ejemplos:

• Sistema de recuperación de calor (reutilización del vapor)
• Empaques cero residuos (biodegradables o reutilizables)
• Reciclaje de agua en procesos de limpieza

Enfoque de Ingeniería:

• ✔️ Análisis de Ciclo de Vida (ACV) – Impacto ambiental
• ✔️ Cálculos de Eficiencia Energética (ahorro en kW/h)

4️⃣ Fase 4: Costos y Escalabilidad (Ingeniería Industrial)

Desafío:

• Los equipos reciben un presupuesto (ej. $100,000)
• Deben calcular el Retorno de Inversión (ROI) para:
• Nueva maquinaria vs. trabajo manual
• Escalar la producción (10x salida – ¿el sistema lo permite?)

Enfoque de Ingeniería:

• ✔️ Análisis Costo-Beneficio
• ✔️ Balance de Línea de Producción

🏆 Presentación Final: «Presenta tu Fábrica»

Los equipos presentan su línea de producción a «inversores» (profesores/compañeros), cubriendo:

• ✅ Eficiencia del proceso (¿qué tan rápido produce?)
• ✅ Nivel de automatización (¿dónde usaron robótica?)
• ✅ Mejoras sostenibles (reducción de energía/residuos)
• ✅ Rentabilidad (cálculos de ROI)

Criterios para Ganar:

• 🥇 Diseño Más Eficiente y Automatizado
• 🥈 Mejor Solución de Ingeniería Sostenible
• 🥉 Plan de Escalado Más Rentable

️ Herramientas Necesarias (Opciones Flexibles)

• Simulaciones digitales: Factory I/O, TinkerCAD, Excel
• Kits físicos: LEGO Mindstorms, Arduino, Raspberry Pi
• Opción sin tecnología: Prototipado en papel + cálculos

🔧 ¿Por Qué Este Juego?

• ✔️ Enseña ingeniería real en alimentos (como en Nestlé o PepsiCo)
• ✔️ Combina automatización + sostenibilidad (clave en la manufactura moderna)
• ✔️ Fomenta pensamiento sistémico y resolución de problemas
• ¡Perfecto para clases STEAM, clubes de ingeniería o aprendizaje basado en proyectos!