Actividad Tecnológica Escolar: conociendo la energía de manera divertida

Luisa Fernanda Novoa 

Cristian Castro López 

Universidad Pedagógica Nacional 

SITUACIÓN PROBLEMA                                                    

De acuerdo con la Guía 30 que propone para el ciclo 2 en el ámbito de la naturaleza y la evolución de la tecnología los artefactos que fueron creados por el ser humano  en respuesta a sus necesidades, y la relación con los procesos y los recursos naturales involucrados, nace la necesidad de hacer que los niños y niñas  evidencien de forma dinámica dicho tema en su proceso de enseñanza aprendizaje.

Por esta razón mediante esta ATE se pretende dar respuesta la siguiente pregunta: ¿Cómo evidenciar de forma dinámica la transformación de la energía hidráulica en  eléctrica a través de la construcción de un generador con estudiantes del grado 5to del colegio parroquial monseñor Emilio de Brigard ubicado en el barrio El Tejar?

OBJETIVOS 

Objetivo general

Evidenciar de forma dinámica la transformación de la energía hidráulica en  eléctrica a través de la construcción de un generador con estudiantes del grado 5to del colegio parroquial monseñor Emilio de Brigard ubicado en el barrio El Tejar.

Objetivos específicos

O        Integrar artefactos de la cotidianidad para la construcción de un sistema de generación de energía.

O        Utilizar herramientas manuales de manera segura en procesos de medición, trazado, y unión de materiales.

O        Emplear el generador como objeto decorativo para evidenciar los diferentes usos de este según las necesidades de los estudiantes.

CONTEXTO - ESCENARIO 

El colegio Parroquial Monseñor Emilio de Brigard se encuentra ubicado en el  barrio El Tejar, localidad Puente Aranda, más concretamente en la UPZ Muzú. De acuerdo con el SISBEN prevalece el estrato 3 pero se evidencian beneficiarios del 1 y 2. Los habitantes del sector son en su mayoría adultos mayores y los núcleos familiares están compuestos por madres cabeza de familia, cuyas edades oscilan entre los 20 y 40 años, aunque según el informe de la secretaría de integración social el  11.3% son menores de 20 años, una parte de la población vive en arriendo, pocos tienen casa propia, y una gran mayoría habita en casa familiar perteneciente a los abuelos.

 

La UPZ Muzú cuenta con variedad de sitios de esparcimiento tales como bares, restaurantes y parques. En cuanto al aspecto económico, se evidencian microempresas de ebanistería, carpintería y ya que la Localidad de puente Aranda es reconocida como una zona de tipo industrial en este sector se resalta la textil. Las principales problemáticas del sector, son: Embarazo en adolescentes, riñas juveniles, escases de recursos y venta y consumo de SPA (sustancias Psicoactivas).

El colegio utiliza el modelo pedagógico desarrollista el cual busca orientar  al individuo a la estructuración de su desarrollo, en la institución el docente tiene un papel de guía o facilitador, para que posteriormente el estudiante construya su propio conocimiento. El modelo didáctico que emplea es el constructivista que propone principalmente dos aspectos, unos conocimientos previos y la interacción con el entorno, considera  la adquisición de conocimiento como un proceso que se debe trabajar a diario.

La finalidad de la institución según el PEI es: “el desarrollo humano integral, formando  jóvenes, niños y familias  para el presente y futuro  desde los valores  intelectuales, humanos  y espirituales, fundamentados en el  evangelio de Jesucristo”. Se evidencia en el PEI el carácter formativo de la institución, el cual está fundamentando en la fe Cristiana (aunque pertenece a una iglesia católica es de carácter ecuménico) esto interviene en la orientación de cada área del conocimiento, creando dos objetivos fundamentales: consolidar el proyecto de vida y reconocer la obra de Dios para así darle los cuidados que necesita.

 

La institución cuenta con las siguientes actividades que la caracterizan: oración comunitaria en el templo los días Lunes y viernes, Eucaristía en la primera semana de cada mes, diálogo permanente con padres de familia e informes del proceso académico antes de la entrega de notas (cortes). Además de actividades de tipo cultural como el Festival de la Canción Emilista y de tipo académico como la semana de la ciencia y ferias empresariales ya que tiene como énfasis matemáticas, finanzas y diseño gráfico lo cual se tienen en cuenta para el desarrollo de la actividad propuesta.

Contenidos teóricos

Antes de  explicarse el proceso de la transformación de la energía es indispensable decir que existen   diferentes tipos; aquí se intenta describir algunos de ellos que se evidenciaran en la actividad tecnológica.

Energía Eléctrica

Es la resultante de una diferencia de potencial entre dos puntos la cual permite generar una corriente eléctrica, para obtener algún tipo de trabajo; también puede transformarse en otros tipos de energía como la luz, la mecánica y la térmica.

Energía Mecánica

La suma de la energía potencial, cinética y elástica de un cuerpo en movimiento produce la energía mecánica. Se utiliza para evidenciar el trabajo realizado por un cuerpo con masa. Algunos ejemplos de energía mecánica los podríamos encontrar en la energía hidráulica descrita a continuación:

Energía Hidráulica

Se produce a partir  de las energías (cinética y potencial) generadas por la corriente de los ríos, saltos de agua y mareas, y al no ser represadas representan un tipo de energía amigable con el medio ambiente, pues se le considera renovable. Para comprenderla mejor en los dos párrafos siguientes se definirán la energía cinética y la potencial.

Energía Cinética

La energía cinética es la energía que posee un objeto debido a su movimiento, esta energía depende de la velocidad y masa del objeto según la ecuación , donde m es la masa del objeto y V la velocidad del mismo elevada al cuadrado.

Energía  Potencial

Es la función que describe un trabajo realizado por un objeto desde su una posición; a su vez es la energía que almacena un sistema en estado de reposo su notación es U o Ep. Algunos de los tipos de energía potencial, son la gravitatoria, elástica y electroestática.

Proceso de transformación de la energía  

La energía se manifiesta  de diferentes formas, puede transformarse pero no puede surgir de la nada o desparecer, en cualquier transformación hay una degradación lo cual significa que se concierte en otro tipo de energía, en el caso del generador en fricción o fuerza de rozamiento al ser un sistema mecánico. Un  ejemplo de esto puede evidenciarse cuando un niño corre: al transferir una parte de energía al aire el niño aumenta la temperatura corporal; esa energía hace parte del sistema pero no aporta al trabajo realizado. Para comprender cómo sucede este proceso es necesario conocer el principio de la conservación de la energía que se explica en seguida:

Principio de la conservación de la energía

“La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma” es una frase que se escucha frecuentemente en los cursos de física, pero, ¿qué significa realmente? Conceptualmente se dice que la energía mecánica que da lugar a un trabajo se mantiene constante exceptuando la energía que se convierte en fuerza de rozamiento.

Partes del generador

A continuación se realiza una descripción de los materiales que se van a usar en la construcción del proyecto, se hace una breve explicación de  cómo  funcionan y el empleo que se les puede dar:

Polea

Es una máquina simple que consta de: Banda elástica, Eje, Garganta y disco; este sistema ejerce una fuerza de resistencia que producirá el movimiento de otro elemento de la máquina compuesta a través de la banda.

Turbina Hidráulica

Usa la energía hidráulica, para generar un movimiento el cual será transferido a una polea por medio de un eje. La turbina de la ATE está compuesta por unos receptores del fluido, los cuales serán cucharas desechables, dos discos que las sujetan y dos tapas plásticas que aseguran la turbina al eje.

Generador Eléctrico

Es una máquina que convierte energía mecánica en energía eléctrica. Por la ley de Faraday, al hacer girar una espira dentro de un campo magnético, se produce una variación del flujo de dicho campo a través de la espira y por tanto se genera una corriente eléctrica.

Un generador eléctrico se  compone por los siguientes elementos:

-El rotor el cual está consta de un electroimán, esto es una bobina enrollada por la cual fluye una corriente; la ventaja que tiene con respecto a un imán permanente es posibilidad de variar su intensidad. Para el caso de la ATE se utiliza un motor a 12v.

-El estator es el que contiene los polos que generarán la corriente eléctrica.

Funcionamiento Generador Hidráulico

El movimiento producido por la turbina se transfiere a la polea a través de un eje y de la polea al motor por medio de la banda elástica, el movimiento del eje del motor, produce el campo magnético, y esta energía se transformará a eléctrica manifestándose por medio de un LED.

DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD TECNOLÓGICA ESCOLAR 

La ATE será llevada a cabo en una sesión. Según el horario de la institución. Cada sesión consta de un bloque de 90 minutos; se desarrollará la actividad de la siguiente manera:

Activación cognitiva: los niños dibujarán en hojas iris los artefactos tecnológicos que observan en su cotidianidad, decorándolos, y uniéndolos a 1/8 de cartón paja por medio de un tornillo, esto con el fin de adquirir un dominio más eficiente de las herramientas tales como el destornilladores y silicona; para la evaluación de esta actividad deberán dar respuesta a la siguiente pregunta: ¿a qué necesidad corresponde es artefacto? y nombrarán un uso inadecuado.

Desarrollo del contenido (elaboración del generador):

Con ayuda de los docentes en formación se ensamblan las partes del modelo de la siguiente manera:

Decoración del modelo, con motivo Mes de las madres (diseño tipo flor) (20  minutos)

Momento final: los estudiantes, exponen sus generadores, comentando las dificultades, y los consejos de seguridad aplicados durante el proceso de construcción.

Materiales y recursos

Individuales (traídos por el estudiante):

ü  2 trozos de madera de 3x15cm con agujeros a 1,5cm de cada extremo.

ü  2 trozos de 3x25cm con agujeros a 12,5cm.

ü  2 trozos de 3x27cm con agujero a 2cm en uno de los 2 extremos.

ü  2 trozos de madera en círculo de 11cm y 1 de 10cm de diámetro.

ü  1 alambre de 3 o 4mm de grosor ½ metro de largo.

ü  2 CD.

ü  1 motor pequeño de 12v con una polea plática pequeña en su eje.

ü  2 tapas plásticas pequeñas.

ü  16 cucharas desechables pequeñas.

ü  1 goma elástica o banda.

ü  1 par de caimanes (eléctricos).

ü  1 diodo LED.

ü  2 tornillos pequeños y 2 largos para unir las maderas.

Grupales:

ü    1tarro de silicona líquida.

ü    1de pegamento instantáneo.

ü    1 botella de 2Lts vacía.

ü    1 Llave de paso.

ü    1 destornillador.

Evaluación

Se tendrá en cuenta la creatividad y funcionamiento del generador;  a cada estudiante se le proporciona tres notas que tendrán un valor de 0 a 5 cada una, siendo 5 la más alta de acuerdo al sistema de evaluación de la institución: actitudinal (disposición para la actividad), operacional (creatividad y funcionamiento del generador), cognitiva (utilización de instrucciones de uso de las herramientas y cómo funciona el generador).

Fotos: Martha Cecilia Cedeño Pérez 

Referencias

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-          Alcaldía mayor de Bogotá. Secretaría general. recuperado de http://www.bogota.gov.co/localidades/puentearanda 4 mayo de 2017.

-          Alcaldía mayor de Bogotá. Secretaría de integración social. Localidad Puente Aranda narrativa de caracterización territorial territorio social Muzú. Recuperado de http://old.integracionsocial.gov.co/anexos/documentos/1_entidad/gsi/16_puente_aranda_lectura_de_realidades_muzu.pdf 4 de mayo de 2017.

-          Diana Cárdenas. Mi barrio El Tejar – Bogotá. Recuperado de                     https://www.youtube.com/watch?v=qpzLsU0XEB0 3 de mayo de 2017.

-          Proyectos - Generador Hidráulico De Energía Eléctrica (muy fácil de hacer). Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=bI5B6BJrPwk&t=335s 3 de mayo 2017.

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