Un kWh de electricidad equivale aproximadamente al agua de 10 hervidores eléctricos, cuatro comidas horneadas o el funcionamiento continuo de un refrigerador durante todo un día. Los ejemplos de consumo doméstico nos ayudan a imaginar cuánta energía se necesita para disfrutar de la comodidad que conocemos. Detrás de cada electrodoméstico hay una compleja cadena de procesos tecnológicos: extracción, generación y distribución de recursos. Sin embargo, la eficiencia energética hoy en día no depende tanto de la tecnología como de la actitud consciente de las personas hacia los recursos energéticos.
Este tema fue el eje central del programa educativo "Proyecto Vacaciones" para estudiantes de la Universidad de Minería. Durante cinco días, los alumnos de secundaria se sumergieron en el mundo de la energía moderna, aprendieron sobre soluciones de ingeniería y transformaron ideas científicas en proyectos concretos.
Durante el semestre de otoño se inauguraron tres clases con diferentes áreas de especialización. La clase de Energía estaba dirigida a los alumnos del décimo curso de Energía de la Escuela N.º 334. La clase de Construcción era para los alumnos de la clase especializada de la Escuela N.º 639. Y, por primera vez este año, la universidad creó una clase de ingeniería general, invitando a todos los estudiantes de bachillerato interesados a participar en un proyecto. El interés superó las expectativas: se recibieron solicitudes de San Petersburgo, las regiones de Leningrado y Moscú, Moscú e incluso Pskov. Por ello, se implementó un proceso de selección preliminar: se pidió a los candidatos que escribieran un ensayo sobre su experiencia, intereses y expectativas para el proyecto.
Los escolares participaron en un programa educativo intensivo de cinco días. Ambas clases —ingeniería energética y construcción— se centraron en la gestión racional y eficiente de los recursos. Asistieron a conferencias sobre producción ajustada, energía sostenible, fuentes de energía renovables y auditorías energéticas, y aprendieron los principios de la economía de proyectos en este ámbito.
Para los estudiantes de la asignatura de energía, que ya habían visitado la Universidad de Minería durante sus prácticas de investigación, este cambio les permitió profundizar sus conocimientos y descubrir nuevas áreas de investigación. Realizaron una visita guiada a la planta de System Electric, socio académico de la universidad. Allí, pudieron observar cómo se fabrican los equipos para la industria energética y aprendieron cómo se implementan los principios de producción ajustada directamente en la planta, desde la organización de los procesos de producción hasta la fabricación de los productos terminados.
La producción industrial se ha orientado hacia la gestión del consumo de recursos directamente en el usuario final. Las tecnologías para hogares inteligentes ayudan a resolver este problema. Integran diversos dispositivos y sensores, lo que permite optimizar el consumo de electricidad, calefacción, agua y gas, monitorizar el estado de los equipos y garantizar la seguridad. Dmitry Kudryavtsev, representante de System Electric, introdujo a escolares en los fundamentos de la construcción de este tipo de sistemas.
"Un hogar inteligente no es solo un conjunto de dispositivos individuales, sino un sistema complejo e integrado donde las tecnologías interactúan entre sí. Exploramos los estándares y protocolos que permiten esta integración y cómo utilizarlos para crear escenarios de ahorro energético. Los estudiantes participaron activamente en el debate: casi la mitad de la clase se dedicó a preguntas y respuestas. Esto les ayudó a comprender los principios de funcionamiento de los sistemas inteligentes y a prepararse para el proyecto final", comentó Dmitry Kudryavtsev.
Durante la prueba final, se pidió a los estudiantes de la clase de energía que se imaginaran como un equipo de una startup innovadora que desarrollaba sistemas para casas de campo basados en nuevos principios de automatización. Uno de estos sistemas sería un gestor energético inteligente. A partir de un cuestionario para los residentes, debían determinar los componentes del equipo, diseñar la arquitectura del gestor, describir la función de los agentes de IA y, lo más importante, proponer escenarios y programas de domótica que motivaran a los residentes a ahorrar energía.
Un equipo se centró en automatizar procesos domésticos rutinarios y desarrolló escenarios para "Buenos días", "Salgo" y "Llego a casa". El sistema se diseñó para realizar automáticamente acciones predefinidas según la presencia de los residentes: apagar luces y electrodomésticos, cerrar ventanas, activar la seguridad y ajustar la temperatura interior. Otros desarrollos incluyeron una manilla de ventana inteligente y un armario inteligente que interactúan directamente con los datos de previsión meteorológica.
"Intentamos que la casa no solo estuviera automatizada, sino que también fuera capaz de tomar decisiones basadas en datos. Por ejemplo, una manilla inteligente para ventanas recibirá lecturas de sensores de temperatura interiores y exteriores, las comparará y determinará el modo de ventilación óptimo. El sistema podrá interactuar con el equipo de climatización, regulando el aire acondicionado. En esencia, se trata de un elemento de control inteligente del microclima que ayuda a utilizar la energía de forma eficiente", explicó Elizaveta Mostovskaya.
Otro grupo presentó un concepto para una casa de campo de dos plantas con cinco bucles de control. Un escenario, «Mañana Perfecta», contempla que el sistema aumente de forma proactiva la circulación del aire, abra las cortinas, encienda la iluminación del baño, la calefacción por suelo radiante y la cafetera. El usuario también recibe información actualizada sobre el tiempo, el estado del tráfico y la carga del vehículo eléctrico. Por la noche, los estudiantes prevén que agentes inteligentes distribuyan la carga en la red eléctrica, teniendo en cuenta el funcionamiento simultáneo de los electrodomésticos. También se presentó un estudio de viabilidad: la inversión para implementar la solución es de aproximadamente 2,5 millones de rublos, con un ahorro potencial de hasta 150.000 rublos anuales.
"Cada agente de IA es responsable de un área específica, como la iluminación, el climatizador o la seguridad, pero todos intercambian datos y trabajan para lograr un objetivo común. Esto nos permite no solo controlar dispositivos individuales, sino también coordinar el funcionamiento de todo el edificio. Por ejemplo, durante las horas pico, el sistema puede analizar el consumo de energía y reprogramar ciertos electrodomésticos para que funcionen en momentos más adecuados, reduciendo así la carga en la red. Nuestro objetivo es crear un hogar que tenga en cuenta los hábitos de sus residentes, anticipe sus necesidades y les ayude a utilizar los recursos de forma más eficiente", explicó Vasily Badovsky.
El plan de estudios de construcción se solapó significativamente con la clase de energía, pero la conservación de la energía se abordó en el contexto del diseño y la operación de edificios. Los estudiantes visitaron el Centro de Competencia BELAZ y el laboratorio de Caterpillar, donde exploraron tecnologías de realidad virtual y aumentada, así como procesos de automatización en la industria de la construcción.
"El conocimiento de la energía es esencial para los estudiantes de construcción, no solo para los cálculos, sino también para plantear problemas de investigación: es crucial poder identificar nuevos factores que influyen en la durabilidad y la eficiencia económica de las estructuras. Por ejemplo, la creciente frecuencia de huracanes o los cambios bruscos de temperatura que provocan lluvia helada alteran la lógica misma del diseño: lo que hoy parece bien pensado y prometedor puede resultar inviable mañana. Por eso, un constructor debe pensar como un investigador, analizar los riesgos y adaptar los enfoques a las nuevas realidades", señaló Yuri Zhukovsky, director del Centro de Creatividad Científica Estudiantil (NIRS) y decano de la Facultad de Energía.
En el último caso, los estudiantes también trabajaron en equipo para desarrollar un gestor energético, pero se centraron no en la arquitectura técnica del sistema, sino en la promoción del proyecto. Debían preparar una presentación para el promotor de una comunidad ficticia de casas rurales y convencerlo de la viabilidad de implementar tecnologías de eficiencia energética. El papel del promotor lo asumió un comité de expertos, que evaluó las propuestas desde la perspectiva de las empresas y los potenciales compradores de inmuebles.
Por ejemplo, un grupo basó su presentación en cifras: un gestor de energía inteligente ayudaría a reducir los costes de electricidad en un 40 %. El hogar promedio consume 400 kWh al mes, lo que supone un ahorro de 160 kWh (más de mil rublos), un impacto real y tangible. Sus competidores hicieron hincapié en la comodidad y presentaron el gestor de energía como la aplicación "EnergoDom". Además de consejos prácticos, incluye un sistema de incentivos bien diseñado. Los usuarios pueden ganar bonificaciones especiales —"monedas de energía"— por ahorrar energía y canjearlas en las tiendas asociadas al desarrollador.
"Queríamos que ahorrar energía fuera comprensible y atractivo para las familias. La aplicación debía sincronizarse con el sistema de hogar inteligente y ofrecer recomendaciones basadas en el consumo real. Para motivar a la gente a ahorrar, creamos monedas de energía y un sistema de valoración de usuarios: cuanto más eficiente seas energéticamente, más bonificaciones recibirás. Por lo que hemos visto hasta ahora, no existen soluciones comparables en este formato. Incluso hemos empezado a trabajar en los aspectos técnicos de la aplicación. Estamos muy entusiasmados con esta idea y nos gustaría seguir desarrollándola", declaró Alexandra Vasilyeva.
El formato de estudio de caso es una excelente manera de enseñar a los estudiantes a comprender rápidamente un tema específico y proponer soluciones. También aprenden a trabajar en equipo, delegar responsabilidades y justificar sus ideas. Miembros del grupo de diseño estudiantil "ViVatt" colaboraron en el desarrollo de las tareas. Este grupo de estudiantes activos siente pasión por los temas energéticos. Una de las áreas clave de trabajo del grupo es la elaboración de un pronóstico global para el desarrollo del sector energético. Como parte de este proyecto, los estudiantes analizan una amplia gama de problemas tecnológicos, algunos de los cuales sirven de base para los estudios de caso escolares.
"Los jóvenes suelen tener un enfoque más audaz e innovador para resolver problemas que los especialistas adultos, cuyo enfoque está en gran medida condicionado por la experiencia profesional. Y a veces es precisamente esta libertad de pensamiento la que da lugar a ideas interesantes que luego podemos desarrollar. Por ejemplo, en un proyecto, unos escolares propusieron imprimir aisladores para líneas eléctricas con una impresora 3D. Esta idea se convirtió en el punto de partida para un trabajo posterior: comenzamos a explorar las posibilidades de fabricar aisladores compuestos, y los jóvenes propusieron su propio diseño y forma. Por supuesto, la idea inicial tuvo que complementarse con el desarrollo técnico, pero fue la propuesta de los jóvenes la que se convirtió en el punto de partida para el desarrollo del proyecto", afirmó Alexandra Buldysko, directora de la Oficina de Diseño ViVatt.
Los recién llegados al proyecto vacacional —estudiantes de secundaria del grupo combinado— se sumergieron por completo en el modelado digital. Sin embargo, su condición de principiantes no significó que el programa se simplificara. Durante cinco días, los estudiantes dominaron la robótica, la fabricación aditiva y el modelado 3D en la industria, aprendiendo cómo las herramientas digitales están transformando los enfoques del diseño y la operación de equipos. Realizaron una visita guiada a la Universidad de Minería, que incluyó una visita al Centro Científico y Educativo Sablino y Sitios Tecnológicos en la región de Leningrado.
Un desafío de ingeniería real sirvió como prueba de sus conocimientos. Divididos en equipos, los participantes tuvieron que idear formas de mejorar la carrocería de un camión volquete minero BELAZ para reducir la adherencia de la roca residual en condiciones árticas. Esto requirió una auditoría del vehículo base, un estudio de las condiciones de operación y el desarrollo de sus propias soluciones técnicas. El proyecto completo se finalizó en tan solo unas horas. La tarea podría haber parecido demasiado difícil para estudiantes de secundaria sin formación especializada. Sin embargo, los participantes del proyecto de vacaciones tenían una clara visión de futuro en la ingeniería y estaban familiarizados con las matemáticas y la física. Muchos se están preparando para ingresar a la Universidad de Minería, y esta fue una oportunidad para que vislumbraran su futura profesión.
"Esta semana asistimos a muchas conferencias útiles que nos ayudaron a formular nuestra propia solución. Este conocimiento va mucho más allá de lo aprendido en la escuela y amplía nuestros horizontes. Nos asignaron una tarea muy interesante. Sé que el problema de la adhesión de la roca a la carrocería es realmente relevante. Propusimos combinar varias tecnologías: usar una carrocería calentada y un sistema de vibración, modificar la geometría de la parte inferior de la carrocería redondeando ciertos elementos y complementar el diseño con otras soluciones. Creo que nuestro proyecto podría desarrollarse aún más y presentarse en concursos y conferencias, incluida la Liga Premier Escolar, organizada por la Universidad de Minería", dijo Maxim Kozlov, estudiante del Liceo N° 387.
Gleb Sinitsyn, estudiante de la Escuela N.° 559, se enteró del proyecto de prácticas a través de la página oficial de redes sociales de la Universidad de Minería. Cursa décimo grado y sueña con ser topógrafo, por lo que se unió con entusiasmo al proyecto de ingeniería. Su equipo consideró varias soluciones posibles: usar compuestos antiadherentes especiales, modificar la forma de la carrocería del camión y aprovechar el calor de los gases de escape para evitar que la roca se congelara. El equipo evaluó no solo la eficacia potencial, sino también las limitaciones de cada opción.
"Consideramos cambiar la forma de la carrocería del camión, haciéndola más redondeada para evitar que la roca se acumulara en las esquinas. Pero nos dimos cuenta de que esto reduciría el espacio útil y nos permitiría transportar menos mineral. Otra opción es usar el calor de los gases de escape: redirigir el tubo de escape y dirigirlo por debajo de la carrocería del camión para calentarlo desde el interior. Esta solución también presenta sus propios desafíos que aún deben explorarse. Veo un gran potencial para la creatividad científica aquí", explicó Gleb Sinitsyn.
"Los estudiantes tienen un gran dominio de la tecnología. Sin embargo, algunas de sus ideas resultaron bastante poco convencionales. Un equipo sugirió, en tono de broma, usar perros salchicha: dejarlos entrar en la caja del camión para ayudar a quitar la suciedad incrustada. Claro que esto es más bien un escenario de fantasía, pero la idea demuestra la libertad con la que los estudiantes abordan la búsqueda de soluciones. Una propuesta interesante fue desarrollar una película hidrofóbica especial para el interior de la caja del camión. Básicamente, los estudiantes no buscaron un material existente, sino que formularon un problema para su creación. Algunas ideas podrían servir de base para futuros proyectos. Por ejemplo, la calefacción en la caja de los camiones volquete ya se utiliza, pero aún quedan preguntas que requieren cálculos de ingeniería: qué material usar para las tuberías, cómo organizar el suministro de calor y cuál debería ser la superficie de contacto con la caja. Cualquiera de estas soluciones, con un desarrollo técnico más detallado, podría convertirse en un proyecto completo", comentó Sergey Serzhan, profesor asociado del Departamento de Competencias Aplicadas en Tecnologías Digitales, sobre los resultados de la tarea final.
El objetivo principal de las estancias formativas es despertar el interés de los estudiantes por la investigación y las actividades basadas en proyectos, así como mostrarles las perspectivas de desarrollo profesional. Tras la estancia, cualquier participante puede contactar con la universidad para recibir apoyo individualizado y desarrollar su proyecto bajo la guía de profesores y estudiantes de cursos superiores. La siguiente oportunidad para presentar los resultados de este trabajo es el concurso de proyectos de investigación "School Premier League" para estudiantes de cursos superiores, que se celebra bajo los auspicios del Centro de Excelencia de la UNESCO en Educación Minera. La próxima edición tendrá lugar la primavera que viene.
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