Universitat Internacional de Catalunya
Física de los Procesos Biológicos
Otras lenguas de impartición: catalán, inglés
Profesorado
Sr. GONZÁLEZ GONZÁLEZ, Julio
Sr. GARCÍA GONZÁLEZ, Marcos
Sra. PUYALTO DE PABLO, Paloma
Presentación
La física de los procesos biológicos conecta la biología con la física. A partir del conocimiento del funcionamiento de un proceso biológico o de la fisiología del órgano o sistema que lo realiza se muestra que área de la física está asociada, los conceptos, parámetros y leyes que se aplican.
En la asignatura se proporciona a los alumnos un conocimiento general y básico del proceso biológico, la fisiología del órgano o sistema (en el caso necesario) y las leyes físicas que intervienen. Los diferentes temas se desarrollan para que el alumno disponga de un conocimiento descriptivo básico del fenómeno físico subyacente y como afecta al proceso biológico. Aquellos fenómenos físicos (sonido, visión, radiaciones ionizantes, etc.) que han dado lugar a tecnología de aplicación médica se desarrollan para conocer sus principios básicos, metodología, herramientas que proporcionan y en aquellos en los que proceda se indica también normas básicas de protección.
Requisitos previos
Se considera importante tener conocimiento básico sobre física y matemáticas (nivel bachillerato).
Objetivos
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Fomentar la comprensión integral de los principios físicos aplicados a los sistemas biológicos fundamentales.
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Facilitar la conexión entre los conceptos físicos y sus aplicaciones médicas en campos como el de la visión, audición, diagnóstico por imágenes, ecografía, resonancia magnética y radioterapia.
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Promover el conocimiento sobre radiación ionizante, bioelectricidad y magnetismo, fomentando el pensamiento crítico y la capacidad de análisis en el ámbito médico.
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Contribuir a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030, particularmente a los ODS 3, 9, 10, 12 y 17, mediante la promoción de la salud, del bienestar de las personas, de la innovación biomédica, de la equidad social, de la equidad social para el progreso científico y social."
Competencias/Resultados de aprendizaje de la titulación
- CN05 - Identificar los procesos físicos que gobiernan los procesos fisiológicos del organismo.
- CP02 - Interpretar datos prácticos o teóricos aplicando la metodología científica mediante la evaluación de situaciones y resultados desde un punto de vista crítico y constructivo.
- CP05 - Aplicar los fundamentos biológicos en la búsqueda de soluciones prácticas a problemas en el ámbito de la salud, siguiendo las normas éticas y de rigor científico y respetando los derechos fundamentales de igualdad entre hombres y mujeres, y la promoción de los derechos humanos y los valores propios de una cultura de paz y de valores democráticos que incluyen el fomento de un lenguaje inclusivo, no discriminatorio y libre de estereotipos.
- HB03 - Resolver problemas a estudios en Ciencias de la Salud mediante la aplicación de las herramientas estadísticas adecuadas.
Resultados de aprendizaje de la asignatura
Al acabar el curso, el alumnado debe:
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Aplicar conceptos fundamentales de la física para resolver problemas en sistemas biológicos a diferentes niveles de organización, identificando conexiones claras entre ambos campos.
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Analizar la relación entre procesos físicos y biológicos, reconociendo las leyes físicas que los gobiernan y los parámetros clave que aseguran su funcionamiento.
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Interpretar y utilizar expresiones matemáticas asociadas a los procesos físicos como herramientas para explicar fenómenos biológicos complejos.
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Vincular las tecnologías médicas de diagnóstico y terapia (como ecografía, resonancia magnética y radiología) con los principios físicos subyacentes, evaluando su impacto en los sistemas biológicos.
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Identificar y explicar cómo los principios físicos sustentan dispositivos médicos destinados a corregir o mejorar sistemas biológicos con alteraciones estructurales o funcionales, como sistemas de corrección visual o auditiva.
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Evaluar los efectos de fenómenos físicos en los sistemas biológicos utilizados en tecnologías médicas, proponiendo medidas de protección adecuadas contra radiaciones ionizantes y no ionizantes cuando sea necesario.
Contenidos
Tema 1. Física del sistema circulatorio. Descripción básica del sistema. Principios de estática y dinámica de fluidos. Flujo laminar y turbulento. Aplicación al sistema vascular. Efectos de la gravedad sobre el sistema vascular. Física del sistema respiratorio. Descripción básica del sistema. Respiración e interacción con el medio externo. Mecánica respiratoria. Tensión superficial en el medio pulmonar, características y efectos. Difusión alveolar.
Tema 2. Física de la visión. Descripción del sistema de visión humana. Naturaleza de la luz. Fenómenos lumínicos. Óptica geométrica, instrumentos ópticos y fotometría. Poder de resolución. Defectos visuales y corrección. El ojo como transductor.
Tema 3. Física de la audición y de la fonación. Descripción del sistema auditivo y del sistema de fonación. Mecánica de la audición y de la fonación. Física de los fenómenos ondulatorios. Física de las ondas sonoras. Características del sonido. Niveles de sensación, sistema de decibelios, audiometría y espectro audible. Aplicaciones médicas: ecografía y ondas de choque.
Tema 4. Física de la radiación ionizante. Base teórica básica. Interacción radiación materia. Efectos. Detección. Aplicaciones básicas en tecnologías médicas de diagnóstico y terapia. Protección radiológica contra las radiaciones ionizantes.
Tema 5. Física de los fenómenos bioeléctricos y magnéticos. Repaso de conceptos de electrostática, corriente continua y alterna. Repaso de conceptos de magnetismo. Aplicaciones básicas en tecnologías médicas de diagnóstico: resonancia magnética nuclear, fundamentos, equipamientos, tipos de imágenes básicas y espectrografía.
Prácticas. Separadas en cinco áreas temáticas: radiación ionizante, óptica, gases y fluidos, ondas mecánicas y sonido, electricidad.
En todas las actividades planificadas existen dos tipos de actividades comunes
• Familiarización con los equipo de medida utilizados en cada actividad.
• Utilización de herramientas matemáticas para la determinación de las incertidumbres asociadas a las medidas en el laboratorio.
Área de radiaciones ionizantes.
En primer lugar, las fuentes radiactivas utilizadas en las clases prácticas son de bajísima actividad, mucho menor de la consideración de “fuente exenta” según la legislación vigente, aisladas para evitar el contacto directo de la piel con ellas y compatibles con el uso docente.
• Determinación del nivel de radiación de fondo del laboratorio.
• Determinación de la relación entre la intensidad de la exposición y el tiempo de exposición (elemento de protección radiológica).
• Determinación de la relación entre la intensidad de la exposición y la distancia a la fuente radiactiva (elemento de protección radiológica).
• Absorción de la radiación gamma por los medios materiales (blindaje como elemento de la protección radiológica)
Área de Óptica.
• Verificación de la ley de Snell y la determinación del ángulo límite.
• Determinación del índice de refracción del vidrio que forma una lente.
• Elementos de un espejo cóncavo. Elementos de las lentes convergentes y determinación de la ecuación de las lentes delgadas.
• Verificación de las causas de los defectos visuales más habituales: miopía e hipermetropía.
• Determinación del diámetro de un cabello humano por difracción de la luz láser.
Área de gases y fluidos.
• Determinación de la ley de Boyle-Mariotte de los gases ideales.
• Determinación de la tensión superficial de un líquido.
• Verificación del principio de Arquímedes y determinación de la densidad de material por inmersión completa en un fluido.
• Determinación de los volúmenes pulmonares.
Área de ondas mecánicas y sonido.
• Determinación de la relación entre los parámetros longitud de onda y frecuencia de una onda mecánica a través de una simulación informática. Obtención de la velocidad de propagación de la onda mecánica.
• Determinación de la velocidad del sonido en el laboratorio mediante ondas estacionarias.
• Niveles de sensación sonora, utilización del sonómetro.
• Determinación de la relación entre la intensidad del sonido y la distancia a la fuente sonora.
Área de Electricidad.
• Determinación de la relación entre la magnitud capacidad eléctrica y el área de los electrodos de un condensador o capacitor de geometría plana. Determinación de la relación entre la magnitud capacidad eléctrica y la distancia de separación entre los electrodos de un condensador o capacitor de geometría plana. En ambos casos se utiliza una simulación informática.
• Verificación de la ley de Ohm mediante la relación entre la intensidad de la corriente eléctrica continua que atraviesa una resistencia y la diferencia de potencial eléctrica entre sus extremos. Utilización de esta relación para determinar el valor de una resistencia eléctrica desconocida.
• Estudio de la carga y descarga de un condensador o capacitor para determinar la constante de tiempo. Durante la realización de esta actividad el profesor explicará la relación entre la constante de tiempo el ritmo cardíaco y el sistema marcapasos.
• Estudio de la asociación en serie y en paralelo de resistencias eléctricas.
• Estudio de la asociación en serie y paralelo de los condensadores eléctricos.
Metodología y actividades formativas
Modalidad totalmente presencial en el aula
Modalidad totalmente presencial en el aula
Los recursos docentes que se utilizan en la presente asignatura son los siguientes:
1. Clase Magistral - 26 horas: Exposición de un tema teórico por parte del profesorado con soporte audiovisual basado en presentaciones proyectadas desde el ordenador. El alumnado dispondrá de los contenidos con anterioridad a través de la plataforma Moodle. La asistencia no es obligatoria pero es muy recomendable.
Además, en esta asignatura se realizan cápsulas de física y matemáticas básicas al inicio de la asignatura, que son breves exposiciones en formato presentación o video de conceptos básicos, desarrollados durante el bachillerato que son imprescindibles de conocer antes de asistir a las clases magistrales.
2. Método del caso (MC) - 24 horas: En función del tema a tratar, en primer lugar, se plantean actividades de resolución de problemas o actividades de desarrollo específico de áreas enunciadas en las clases magistrales. En el aula y durante un tiempo reducido en la primera hora, se expondrá la técnica de resolución del problema o del tema con la ayuda del soporte audiovisual disponible. Se proporcionará un tiempo al alumnado para que finalice la actividad. En segundo lugar y por grupos se realizarán mini proyectos en los que de manera breve se expondrá la relación entre algún aspecto biológico o de salud y la física que estén relacionados con las CM del tema general. Los temas serán sugeridos por el profesorado. Los trabajos tendrán el formato que el alumnado decidan (documento, artículo, video, etc) y serán breves. Se entregarán para evaluación en fecha determinada y próxima a la finalización del tema general. Para la confección de estos trabajos el alumnado dispondrá de la segunda hora del MC. La evaluación será conjunta: 50% por el alumnado, 50% por el profesorado.
El alumnado que no corresponda a primera convocatoria está exento de presentar los trabajos (se tomará la nota obtenida en la primera convocatoria). La asistencia es obligatoria excepto para el alumnado que no corresponda a primera convocatoria.
3. Clases prácticas - 10 horas: Familiarización del alumnado con las técnicas básicas de trabajo y manipulación de equipos de medida en el ámbito de la física. Demostración en el laboratorio de algunos aspectos planteados en las clases magistrales. Consolidación mediante la práctica de los aspectos más importantes tratados en las clases teóricas. El alumnado se organiza en pequeños grupos para el desarrollo de la práctica. Cada grupo deberá realizar los trabajos y actividades de la práctica que serán entregados a la finalización de cada práctica para evaluación.
4. Ejercicios de evaluación continua (EC): Como elemento evaluativo de importancia equiparable al examen final, las clases magistrales y los MC, cada semana se propondrán actividades tipo problemas o cuestionarios u otro tipo de tarea relacionados con el tema desarrollado en la clase magistral. Son de tres tipos. Los primeros son de carácter obligatorio y están relacionados con las cápsulas básicas. Los segundos son ejercicios de resolución numérica de carácter obligatorio. Los terceros también son de resolución numérica, pero de carácter voluntario. Los trabajos son de entrega individual y se deberán presentar a través de la plataforma moodle en fecha establecida en el moodle. Estos trabajos serán evaluados y tienen la nota mínima requerida para aprobar la asignatura.
Sistemas y criterios de evaluación
Modalidad totalmente presencial en el aula
Asistencia
La asistencia a clases magistrales no será obligatoria.
La asistencia a los métodos del caso y de las prácticas es obligatoria excepto los alumnos que no están en la primera convocatoria. Las no asistencias, por causas de salud o fuerza mayor, deben justificarse por escrito. La no justificación de la ausencia o causa no considerada de salud o fuerza mayor comportará recibir una nota de 0 en los trabajos del método del caso o la sesión de prácticas correspondiente.
Se realizará un control de asistencia por firma en los métodos del caso y en las prácticas.
Presentación de trabajos y evaluación
Métodos del caso
Los trabajos correspondientes a los métodos del caso serán evaluados siempre que se presenten dentro del plazo establecido y en el formato establecido.
Los alumnos que no se encuentren en primera convocatoria no tendrán que presentar los trabajos, se conserva la nota obtenida en la primera convocatoria.
No se establece nota mínima para acceder a la evaluación continua. La nota obtenida será guardada para posteriores convocatorias en su caso.
Prácticas
Los trabajos correspondientes a las prácticas serán evaluados siempre que se presenten dentro del plazo establecido y en el formato establecido.
Los alumnos que no se encuentren en primera convocatoria no tendrán que presentar los trabajos, se conserva la nota obtenida en la primera convocatoria.
No se establece nota mínima para acceder a la evaluación continua. La nota obtenida será guardada por posteriores convocatorias en su caso.
Ejercicios de evaluación continua
Los trabajos correspondientes a los ejercicios de evaluación continua serán evaluados siempre que se presenten dentro del plazo establecido y en el formato establecido, de lo contrario tendrán una nota de 0.
Todos los alumnos independientemente de la convocatoria en la que se encuentren tendrán que presentar estos trabajos. Se establece nota mínima de 5 para acceder a la evaluación continua. En este caso la nota obtenida será guardada por posteriores convocatorias en su caso.
Obtener una nota inferior a 5 no permitirá aprobar la asignatura en primera convocatoria y forzará a que el alumno se presente a un examen final de problemas en la segunda convocatoria. Aunque no pueda aprobar la asignatura en primera convocatoria el alumno deberá presentarse en el examen final tipo test.
Examen parcial
Todos los alumnos independientemente de la convocatoria en la que se encuentren tendrán que presentarse al examen parcial.
Este examen no libera materia.
En caso de no presentación en el examen la nota asignada al alumno será cero, sin embargo el alumno podrá presentarse al examen final test de la asignatura.
Constará de una prueba tipo test de 30 preguntas o ejercicios de cálculo simple con cuatro respuestas posibles por pregunta y sólo una correcta (respuesta correcta 1 punto, incorrecta –0,33 puntos). Tiempo disponible 45 minutos.
Durante la ejecución del examen los alumnos no podrán disponer de formularios, apuntes, libros de texto, fuentes de soporte electrónico ni ningún tipo de ayuda externa. La violación de esta norma comportará la expulsión del examen, la asignación de la nota 0 en el examen y la comunicación del hecho a la dirección del grado. Si podrán disponer de calculadora científica no programable.
No se establece nota mínima para optar a la evaluación continua.
Examen final test de primera convocatoria
Todos los alumnos independientemente de la convocatoria en la que se encuentren tendrán que presentarse al examen.
En caso de no presentación, la nota asignada al alumno será cero.
Constará de una prueba tipo test de 50 preguntas o ejercicios de cálculo simple con cuatro respuestas posibles por pregunta y sólo una correcta (respuesta correcta 1 punto, incorrecta –0,33 puntos) que abarcarán todos los contenidos desarrollados durante el semestre. Tiempo disponible 60 minutos.
Durante la ejecución del examen los alumnos no podrán disponer de formularios, apuntes, libros de texto, fuentes de soporte electrónico ni ningún tipo de ayuda externa. La violación de esta norma comportará la expulsión del examen, la asignación de la nota 0 al examen y la comunicación del hecho a la dirección del grado. Si podrán disponer de calculadora científica no programable.
Se establece la nota mínima de 5 para acceder a la evaluación continua. Obtener una nota inferior a 5 no permitirá aprobar la asignatura en primera convocatoria y forzará a que el alumno se presente a un examen final test en la segunda convocatoria.
Examen final test de segunda convocatoria
Todos los alumnos con nota inferior a 5 en el examen final test de primera convocatoria deberán presentarse en el examen test de segunda convocatoria.
En caso de no presentación, la nota asignada al alumno será cero.
Constará de una prueba tipo test de 50 preguntas o ejercicios de cálculo simple con cuatro respuestas posibles por pregunta y sólo una correcta (respuesta correcta 1 punto, incorrecta –0,33 puntos) que abarcarán todos los contenidos desarrollados durante el semestre. Tiempo disponible 60 minutos.
Durante la ejecución del examen los alumnos no podrán disponer de formularios, apuntes, libros de texto, fuentes de soporte electrónico ni ningún tipo de ayuda externa. La violación de esta norma comportará la expulsión del examen, la asignación de la nota 0 al examen y la comunicación del hecho a la dirección del grado. Si podrán disponer de calculadora científica no programable.
Se establece la nota mínima de 5 para acceder a la evaluación continua de segunda convocatoria. Obtener una nota inferior a 5 no permitirá aprobar la asignatura en segunda convocatoria y forzará a que el alumno se presente a futuras convocatorias.
Examen final de problemas de segunda convocatoria
Todos los alumnos con nota inferior a 5 en los ejercicios de evaluación continua deberán presentarse en el examen de problemas de segunda convocatoria.
En caso de no presentación, la nota asignada al alumno será cero.
Constará de una prueba escrita en la que se tendrá que resolver tres problemas correspondientes a una combinación de los problemas de los ejercicios de evaluación continua realizados durante el curso. Tiempo disponible 60 minutos.
Durante la ejecución del examen, los alumnos podrán disponer de un formulario suministrado por el profesor. No podrán disponer de apuntes, libros de texto, fuentes de soporte electrónico ni ningún tipo de ayuda externa. La violación de esta norma comportará la expulsión del examen, la asignación de la nota 0 al examen y la comunicación del hecho a la dirección del grado. Si podrán disponer de calculadora científica no programable.
Se establece la nota mínima de 5 para acceder a la evaluación continua de segunda convocatoria. Obtener una nota inferior a 5 no permitirá aprobar la asignatura en segunda convocatoria y forzará a que el alumno se presente a futuras convocatorias.
Nota final de la evaluación continua del alumnado en primera convocatoria o convocatoria impar:
Condiciones necesarias para acceder a la evaluación continua:
- Obtener una nota igual o superior a 5 en los ejercicios de evaluación continua. En caso contrario, el alumno deberá presentarse al examen de problemas de segunda convocatoria.
- Obtener una nota igual o superior a 5 en el examen final tipo test de primera convocatoria. En caso contrario el alumno deberá presentarse en el examen final test de segunda convocatoria.
La nota final de la asignatura para aquellos alumnos que reúnan las condiciones necesarias para acceder a la evaluación continua se calculará haciendo la suma ponderada de las siguientes notas:
- Nota del examen final tipo test (siempre nota >=5) con una ponderación del 30%.
- Nota de los ejercicios de evaluación continua (siempre nota >=5) con ponderación del 25%.
- Nota del examen parcial (cualquier nota) con una ponderación del 10%.
- Nota de prácticas (cualquier nota) con una ponderación del 20%.
- Nota de los ejercicios de los métodos del caso (cualquier nota) con ponderación del 15%.
Nota final de la evaluación continua del alumnado en segunda convocatoria o convocatoria par:
Si el alumno ha obtenido una nota igual o superior a 5 en el examen final test de primera convocatoria y en el examen de problemas de segunda convocatoria la nota final de la asignatura se calculará haciendo la suma ponderada de las siguientes notas:
- Nota del examen final tipo test de primera convocatoria (siempre nota >=5) con una ponderación del 30%.
- Nota del examen de problemas de la segunda convocatoria (siempre nota >=5) con ponderación del 25%.
- Nota del examen parcial (cualquier nota) con una ponderación del 10%.
- Nota de prácticas (cualquier nota) con una ponderación del 20%.
- Nota de los ejercicios de los métodos del caso (cualquier nota) con ponderación del 15%.
Si el alumno ha obtenido una nota igual o superior a 5 en los ejercicios de evaluación continua de primera convocatoria y en el examen final test de segunda convocatoria la nota final de la asignatura se calculará haciendo la suma ponderada de las siguientes notas:
- Nota del examen final tipo test de segunda convocatoria (siempre nota >=5) con una ponderación del 30%.
- Nota de los ejercicios de evaluación continua de primera convocatoria (siempre nota >=5) con ponderación del 25%.
- Nota del examen parcial (cualquier nota) con una ponderación del 10%.
- Nota de prácticas (cualquier nota) con una ponderación del 20%.
- Nota de los ejercicios de los métodos del caso (cualquier nota) con ponderación del 15%.
Si el alumno ha obtenido una nota igual o superior a 5 en el examen final test de segunda convocatoria y en el examen final de problemas de segunda convocatoria la nota final de la asignatura se calculará haciendo la suma ponderada de las siguientes notas:
- Nota del examen final tipo test de segunda convocatoria (siempre nota >=5) con una ponderación del 30%.
- Nota del examen de problemas de la segunda convocatoria (siempre nota >=5) con ponderación del 25%.
- Nota del examen parcial (cualquier nota) con una ponderación del 10%.
- Nota de prácticas (cualquier nota) con una ponderación del 20%.
- Nota de los ejercicios de los métodos del caso (cualquier nota) con ponderación del 15%.
Si el alumno no supera la nota 5 en uno de los exámenes de segunda convocatoria, no puede aprobar la asignatura en segunda convocatoria. No se le guardará por futuras convocatorias la nota del examen parcial ni la nota de los ejercicios de evaluación continua.
Alumnos en segunda o posterior convocatoria:
Las notas de los métodos del caso y prácticas se guardarán, aunque siempre que lo deseen, los alumnos podrán repetir la realización de las mismas y obtener una nueva nota.
Actitud y comportamiento del alumnado
Cualquier actitud de falta de respeto, decoro y convivencia de un alumno o grupo de alumnos hacia el profesor o de otros alumnos o personal de la universidad, así como el uso indebido de aparatos electrónicos, como móviles, tabletas u ordenadores portátiles, filmación del profesor o de los alumnos sin consentimiento explícito y el uso de estos aparatos con fines lúdicos y no educativos, puede comportar la expulsión del alumno de la actividad que esté realizando, la calificación de 0 en la tarea que esté relacionada con la actividad y la comunicación de la situación en la dirección del grado.
Bibliografía y recursos
- H.D.Young, R.A.Freedman. Sears y Zemansky Física Universitaria, vol 1 y 2. Décimo tercera edición. Ed. Pearson 2013.
- R.A.Serway, J.W.Jewwett,Jr.Física para ciencias e ingeniería, vol 1 y 2. Séptima Edición. Cengage Learning 2008.
- Rachel A. Powsner & Edward R. Powsner. Essential Nuclear Medicine Physics. Second Edition. Ed. Blackwell Publising, 2008
- Steward C. Bushong. Manual de radiologia par técnicos, física, biología y protección radiológica. Octava edición. Ed Elsevier-Mosby.
- PR. Hoskins, A. Thrush, K. Martin, T.A. Whittingham. Diagnostics Ultrasound, Physics and Equipment. Ed. Greenwich Medical Media Limited, 2003
- Steward C. Bushong. Magnetic Resonance Imaging, Physical and Biological Principles, 3rd. Ed Mosby, 2003
- Jearl Walker. Halliday & Resnick. Fundamentals of Physics, 10th edition. Ed Wiley, 2014
- P. A. Tipler. Física, tomo I y II. Editoria Reverté.
- D. Jou, J.E. Llebot y C. Pérez. Física para las ciencias de la vida. Segunda edición. Ed. Mc Graw Hill 2008.
Los recursos audiovisuales y webs recomendadas en cada tema seran indicadas en un documento que se colocará en la intranet en el apartado correspondiente a cada tema
Periodo de evaluación
- E1 28/05/2026 I3 18:00h
- E2 26/06/2026 I3 14:00h