Actividad Tecnológica Escolar. Generación de Energía a través de la Turbina Pelton

La siguiente Actividad Tecnológica Escolar (ATE) fue realizada por los estudiantes del programa Licenciatura en Electrónica de la Universidad Pedagógica Nacional, Ferney Alexánder Nava Trujillo y Cristhian Alexánder Pacheco, en el marco de la asignatura Pedagogía y Didáctica de la Tecnología que orienta la profesora Martha Cecilia Cedeño Pérez, PhD. 

Planteamiento Del Problema

Según observaciones realizadas en el Colegio Distrital Laureano Gómez, en la especialidad de electricidad, el currículo del grado 6° comienza con la historia de la electricidad y los diferentes tipos de generación de energía eléctrica. Lo anterior nos llevó a evidenciar que los estudiantes  de dicho curso  tienen un conocimiento superficial acerca del tema anteriormente mencionado, ya que no desarrollan ninguna actividad práctica que permita su comprensión.  Debido, entre otras cosas,  a que el profesor de esta asignatura solo se limita a la teoría y no se enfoca en el desarrollo de algún tipo de ejercicio  que parta de una problemática contextual y posibilite diseñar y elaborar artefactos.  Teniendo en cuenta lo anterior, la pregunta que engloba la actividad que aquí se plantea es la siguiente:

 ¿Cómo se evidencia la  generación de energía eléctrica a través de la construcción de una Turbina Pelton con estudiantes del grado 5 y 6 de primaria del Colegio Técnico Distrital Laureano Gómez?

Objetivos

Objetivo general

Construir una Turbina Pelton con estudiantes del grado 5 y 6 de primaria del Colegio Técnico Distrital Laureano Gómez, utilizando material reciclado, que permita la comprensión del proceso de generación de energía.

Objetivos específicos

·         Identificar los diferentes tipos de generación de energía.

·         Construir un prototipo de la Turbina Pelton usando materiales reciclables apropiados.

·         Elaborar una página web explicando la generación de energía eléctrica a través de la Turbina Pelton.

Contexto - Escenario

El Colegio Técnico Distrital Laureano Gómez está ubicado en el barrio Villa Cristina de la localidad de Engativá, sector cuya población corresponde al estrato 3. Esta institución educativa fue fundada el 20 de mayo de 1989 durante la presidencia del Doctor Virgilio Vargas, siendo alcalde de Bogotá el Doctor Andrés pastrana Arango y Secretario de Educación el Doctor Francisco Noguera Rocha.

En el colegio  mencionado, es de carácter oficial y se creó para satisfacer las necesidades educativas del sector de Bachué, en vista de la emergencia educativa de 1988. Se encuentra en una zona con excelentes vías que además cuenta con una buena cobertura de servicio de transporte público, lo cual beneficia el acceso de estudiantes.  En la Tabla 1. Se muestra las diferentes modalidades trabajadas en la institución educativa.

Tabla 1: Modalidades Institución Educativa

CICLO	GRADOS	MODALIDAD
Primero	0,1 y 2	Ambientación
Segundo	3,4 y 5	Exploración
Tercero	6 y 7	Motivacional
Cuarto	8 y 9	Especialización
Quinto	10 y 11	Especialización Para el grado 5 la modalidad es exploración y en el grado 6 Motivacional,estas modalidades son del Colegio Técnico Distrital Laureano Gómez.

En el grado noveno el alumnado  elije una de las siguientes especializaciones, para lograr el título de bachillere técnico:

·         Mecánica Industrial.

·         Electricidad y electrónica

·         Diseño arquitectónico

Las clases se desarrollan mediante la metodología de la pedagogía activa con el modelo constructivista. La institución educativa cuenta con las jornadas mañana y tarde, y  con una biblioteca, pero es muy poco es utilizada por los estudiantes. Los talleres tienen computadores en aceptable estado.  

Otros recursos existentes en la institución son:                                              

• Biblioteca
• Salas de informática
• Laboratorios
• Campos deportivos
• Suficientes salones
• Zonas verdes

Contenido Teórico

       Energía

La energía es la capacidad que tiene un cuerpo o un sistema para realizar un trabajo, está se puede transformar, según Muriel ( 2013) en:

·        Energía mecánica: es producida por el movimiento y la interacción de dos cuerpos.                                                                                                                       

·         Energía térmica: se da a través del movimiento de partículas que constituyen la materia.

·         Energía química: es producida a través de las reacciones químicas.

·         Energía nuclear: es la energía almacenada en los átomos.

·         Energía radiante: son las ondas electromagnéticas, como la luz visible.

       Energía eléctrica

La energía eléctrica es la transformación de energía renovable, que se da a partir del movimiento de cargas eléctricas (electrones positivos y negativos), a través de materiales conductores entre los cuales están: (Roberto, 2012)

·         Cobre

·         Aluminio

·         Oro

·         Plata

·         Hierro

      Generación de energía eléctrica

La generación de energía se produce a través de:

Ø  Termoeléctricas:  

·          Vapor

·         Turbinas de Gas

·         Carboeléctricas

·         Máquinas de combustión

·         Geotérmica

·         Núcleo – Eléctrica

Ø  Hidroeléctricas

·         Turbina Pelton

·         Turbinas Francis

·         Turbinas Kaplan

Ø  Generación Distribuida

·         Fuentes alternas

·         Eoloeléctricas

·         Biomasa

·         Fotovoltaica (Quiñones, 2009)

      Turbina Pelton

La Turbina Pelton se debe al ingeniero norteamericano Lester Allen Pelton (1829-1908), quien en busca de oro en California concibió la idea de una rueda con cucharas periféricas que aprovechara la energía cinética del agua o el aire que venía de una tubería y actuaba tangencialmente sobre la rueda. En 1880 Lester patentó una turbina con palas periféricas de muy particular diseño. La turbina mencionada anterior mente también es llama turbina de presión. 

Ø  Componentes de una Turbina Pelton

·         Distribuidor: regula el caudal de aire o agua preciso, para que llegue hacia el rotor con una velocidad constante.

·         Rotor: pieza clave donde se trasforma la energía hidráulica suministrada por el agua o el aire en energía mecánica.

·         Carcasa: su principal objetivo es cubrir el roto y evitar pérdidas de aire.

·         Cámara de descarga: es la zona por donde se libera el aire o el agua.

·         Eje de la turbina: barra cilíndrica que atraviesa el rotor giratorio y sirve como centro para girar.  (Marcos, 2009)

Desarrollo actividad  

       Primera sesión

La actividad que se llevará a cabo en la institución educativa, se desarrollará en dos sesiones, con una duración cada una de dos horas. Se realizará en el aula de informática, donde cada estudiante dispondrá de un ordenador que les permitirá realizar las actividades propuestas en la página Web.   Para ello se deben seguir los siguientes pasos: 

1.      El/la estudiante procederá a ingresar a la página Web, mediante el link dado por el Docente (http://crimi-14.wixsite.com/ate-turbinapelton)

2.      Una vez haya ingresado al sitio Web,  se hará una breve exploración del mismo para  conocer los temas a tratar y las actividades correspondientes.

(Duración 10 Min)

3.      En el menú de la página Web el estudiante ingresará a la pestaña Actividad N°1, donde se encontrará la sopa de letras generación de energía. 

4.      Una vez se haya realizado  la sopa de letras  se procederá al desarrollo de la presentación del video Historia de la electricidad Parte 1, 2, 3 y 4, que da a conocer las diferentes definiciones y tipos de energía. En la página:

http://ferneyalexander12.wixsite.com/ate-turbinapelton-1 

5.  Una vez terminado el video los y las estudiantes resolverán una serie de preguntas, a través de una herramienta interactiva (PLICKERS) que los llevara a participar y evaluar los conocimientos adquiridos. (Duración 40 Min). En la Figura 3. Se muestra las preguntas formuladas para este ejercicio.

       Segunda Sesión:

Elaboración de la turbina Pelton bajo la orientación del docente.   Los materiales que se necesitan para su realización son los siguientes:

1.      Dos CDs

2.      Tabla de madera (27x12cm)

3.      Tres palos de paleta (grande)

4.      Banda elástica (caucho)

5.      Led 5V

6.      Palo de picho

7.      Cuadrado de cartón (10x10cm)

8.      Silicona

9.      Tijeras

1-.  Motor de 5v a 12v, preferiblemente motor paso a paso.

Una vez organizados los grupos de estudiantes deben ingresar a la pestaña Actividad N°3 en la cual se encuentra un video con los pasos para su construcción. Vale aclarar que durante el desarrollo se realizará un acompañamiento. 

Evaluación

Las dos secciones serán evaluadas a partir de competencias, donde se incluye lo Cognitivo, Procedimental y actitudinal.

·   A partir de los resultados obtenidos en la aplicación PLICKERS, se evidenciará si el/a estudiante, tiene claro los conceptos acerca de la generación de energía eléctrica.  
a Por último se realizará una auto y coevaluación en la que se tengan en cuenta la 

  participación y cumplimiento con las actividades propuestas.

REFERENCIAS

Marcos, P. G. (2009, 02). tema-6-turbinas-pelton. Retrieved from OpenCourseWare: ocw.ehu.eus/pluginfile.php/6771/mod_resource/content/1/maquinas_fluidos/tema-6-turbinas-pelton.pdf

Muriel, F. (2013, 11 21). La Energia . Retrieved from Conselleria de cultura, educacion e ordenacion universitaria: www.edu.xunta.gal/centros/iesfelixmuriel/system/files/La%20Energ%C3%ADa.pdf

Quiñones, J. G. (2009, 01 20). Produccion y generacion de energia electrica. Retrieved from Tecnologia de monterrey: www.mty.itesm.mx/etie/deptos/ie/profesores/jgomez/ie/prodgen.pdf

Roberto. (2012, 02 01). que-es-la-energia-electrica. Retrieved from Twenergy-Una iniciativa de Endesa por la eficiencia y la sostenibilidad: https://twenergy.com/a/que-es-la-energia-electrica-381