Alumnas de secundaria se embarcan en misiones de ingeniería en la Universidad de Wisconsin

Según el informe más reciente de Indicadores de ciencia e ingeniería, preparado bajo la dirección de la Junta Nacional de Ciencias, las mujeres representaron alrededor del 34 % de todos los trabajadores de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM) en los Estados Unidos en 2019.1

Dado que la proporción de género en STEM se ha mantenido desequilibrada durante años, la Universidad de Wisconsin-Milwaukee (UWM) es una de las muchas instituciones académicas que implementan programas centrados en mujeres en materias STEM.

Durante la última década, UWM ha organizado un programa de verano para estudiantes de secundaria para abordar proyectos de ingeniería del mundo real a través del aprendizaje práctico. El programa EnQuest, su nombre es una derivación de «búsqueda de ingeniería», ofrece dos sesiones cada verano. Desde sus inicios, cientos de estudiantes han participado y los informes muestran que un impresionante 75 % de las exalumnas de EnQuest actualmente siguen carreras de ingeniería.

Para mantener el impulso, el verano pasado, EnQuest integró la simulación a través del Programa Académico Ansys para permitir a los estudiantes explorar estudios de casos de pacientes de la vida real relacionados con el flujo sanguíneo arterial y aneurismas utilizando el software de dinámica de fluidos computacional (CFD) Fluent de Ansys.

La búsqueda de mujeres ingenieras

EnQuest comenzó en 2011, cuando la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de UWM recibió una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias para reclutar y retener a estudiantes de ingeniería e informática. Un estudiante de posgrado sugirió utilizar la subvención para desarrollar un programa para niñas de secundaria. Con la ayuda de Christine Beimborn, ahora gerente de divulgación STEM de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, UWM creó EnQuest, y Beimborn sigue siendo el coordinador principal del programa en la actualidad.

EnQuest ofrece dos sesiones de una semana de campamentos diurnos y nocturnos en junio y julio, respectivamente. El programa está abierto a alumnas que egresan del noveno, décimo u undécimo grado.

Aunque algunos campos de la ingeniería tienen una mejor representación femenina que otros, Beimborn dice que las mujeres en general todavía están subrepresentadas en la ingeniería, por lo que la concienciación es clave.

“Como sucede con muchas universidades, vemos que las mujeres en ingeniería e informática realmente sobresalen, pero no siempre saben que este es un campo en el que quieren trabajar”, dice. “Entonces, nos enfocamos en mostrarles a las niñas y mujeres jóvenes que hay formas en que la ingeniería puede conectarse con sus intereses y que es un campo mucho más amplio de lo que podrían pensar que es”.

Como se mencionó anteriormente, una encuesta reciente de participantes anteriores del programa informó que el 75% de las exalumnas de EnQuest siguen carreras de ingeniería. Para continuar con el impacto del programa, el año pasado EnQuest dio la bienvenida a Mahsa Dabagh, profesora asistente de ingeniería biomédica en UWM cuya investigación incluye el cáncer y las enfermedades vasculares.

Dabagh dirigió una de las sesiones del programa de 2022 e invitó a los estudiantes a ayudarla con un proyecto de investigación real.

“Una cosa que hemos aprendido que realmente hace que las mujeres jóvenes se comprometan es saber que su proyecto ayudará a alguien en el mundo real”, dice Beimborn. “No es solo hipotético; va a tener un impacto en el mundo real”.

Integración de simulación

En la sesión de Dabagh, un grupo de seis estudiantes la ayudaron a analizar estudios de casos de pacientes relacionados con el flujo sanguíneo arterial y la detección de aneurismas. Dabagh seleccionó Fluent para ilustrar los conceptos con mayor precisión y de una manera más atractiva que las figuras estáticas o las descripciones.

“Tenemos imágenes específicas de pacientes, por lo que Ansys Fluent ayuda a que sea más interesante y identificable”, dice. “Los estudiantes pudieron modelar el flujo y trabajar con cambios en la presión arterial y diferentes parámetros de flujo para ver cómo esas variables afectan el resultado”.

Usando las imágenes, Dabagh y el equipo construyeron geometrías 3D de grandes arterias vasculares cerebrales, la mayoría de las cuales contienen aneurismas. Con Fluent, el equipo examinó las correlaciones entre la distribución de sangre dentro de los aneurismas y las regiones de los aneurismas que son más propensas a romperse. Por ejemplo, si la presión arterial alta indicaba hipertensión, los estudiantes se concentraron en esta área con simulación para ver el interior de los aneurismas y comprender cómo detectar y prevenir posibles bloqueos y rupturas.

Tres consejeros del campamento ayudaron a Dabagh, incluidos dos estudiantes de ingeniería biomédica y un estudiante de posgrado en informática. El grupo trabajó en el proyecto de lunes a jueves, entregando una presentación final el viernes.

“Fue realmente difícil para los estudiantes entender cómo se comporta un líquido que pasa por un vaso sanguíneo que tiene una parte elástica, que sería el aneurisma”, dice Beimborn. “Los modelos de simulación de Ansys les ayudaron a ver cosas invisibles mediante el uso de líneas y colores para mostrar la presión y el corte de la pared. Realmente les ayudó a entender lo que estaba pasando cuando esas cosas invisibles se hicieron visibles”.

La visualización robusta es solo una de las razones por las que Dabagh seleccionó la simulación de Ansys para el proyecto.

“Ansys es más fácil de usar y más preciso que otro software, y ofrece más opciones, como visualización de posprocesamiento”, dice Dabagh. “Quería que los estudiantes aprendieran tanto como fuera posible y que no tuvieran problemas para aprender a elegir las condiciones límite o cómo realizar un posprocesamiento, y Ansys es más fácil de seguir para los estudiantes con interfaces fáciles de usar y resultados confiables. Tiene alta confiabilidad y es fácil importar diferentes archivos. Estas son todas las características que tiene Ansys que son bastante únicas”.

Beimborn y Dabagh están de acuerdo en que introducir a los estudiantes a la simulación, una adición posible gracias al Programa Académico de Ansys, que brinda a las universidades software con grandes descuentos para usar en el aula o en la investigación, es un componente valioso de la experiencia EnQuest.

“La simulación es algo real que los ingenieros usan en sus profesiones, por lo que es realmente útil exponer a los estudiantes a una habilidad de trabajo real y el tipo de tareas que realizan los ingenieros profesionales”, agrega Beimborn.

Además de un proyecto de una semana, los estudiantes son presentados a ingenieros de carrera en eventos de redes fuera del sitio y visitan laboratorios cercanos, incluido el Instituto de Sistemas Conectados (CSI) de UWM, un laboratorio de 10,000 pies cuadrados en el campus. CSI respalda el desarrollo de procesos de fabricación avanzados y alberga una célula de fabricación totalmente funcional que utiliza sistemas avanzados, incluida la simulación, la tecnología de gemelos digitales y el uso de inteligencia artificial para el seguimiento de la calidad y el rendimiento.

Aplicación en el mundo real

Para la mayoría de los estudiantes del grupo de Dabagh, el tema resonó particularmente porque tienen seres queridos con enfermedades vasculares. Con un interés personal en la investigación, los estudiantes se involucraron aún más y querían ver de primera mano cómo la simulación puede ayudar a los profesionales médicos a detectar y prevenir condiciones que alteran la vida.

“Me gusta que los estudiantes hayan trabajado con lo que la Dra. Dabagh usa en su investigación. No era una versión infantil; fueron los métodos reales que uno de nuestros profesores de investigación está utilizando los que, uno de estos días, se publicarán para ayudar a las personas en la profesión médica a ayudar a los pacientes, en un mundo muy real”, dice Beimborn.

EnQuest tiene como objetivo proporcionar a los estudiantes habilidades prácticas que puedan aplicar en el futuro, ya sea en la academia o en la industria.

“Ansys Fluent es algo que no puedes limitar; se puede aplicar a muchos campos”, dice Dabagh. “Fluent no se limita al flujo sanguíneo. Puede ser cualquier liquido. Podría ser cualquier geometría. Y ese es un punto poderoso porque se puede aplicar en otras disciplinas que los estudiantes pueden optar por seguir, como la ingeniería mecánica o civil”.

Beimborn dirigió la otra sesión de EnQuest el verano pasado en colaboración con Ingenieros sin Fronteras para involucrar a los estudiantes en el desarrollo de recursos de energía renovable para apoyar un área en Guatemala. Se equipó a los estudiantes con un juego de herramientas de piezas que se fabricó localmente en el sureste de Wisconsin. En un proyecto anterior, los estudiantes fabricaron lámparas de lectura solares para que los niños guatemaltecos pudieran hacer la tarea por la noche, ya que muchos hogares carecen de electricidad.