bosque escuela la olimpia “ariel massol...

BOSQUEESCUELALAOLIMPIA“ArielMassolDeyá”

Retosparaunaeducaciónquehumaniza

“Formarhombresymujeresintegrales,portadorasdelosmáselevadosvaloreshumanos,competentespara

vivirenunmundomarcadoporprocesosqueglobalizanlasinteraccionesentrelosindividuos,enmediodeunarevolucióncientífica/técnicayqueva

definidaentiemposdegrandesproblemasplanetariosquerequierencontestacionesquenacendelabase

comunitaria”.

CASAPUEBLOAdjuntas,PUERTORICO

-2016-

Tabladecontenido

SobreelBosqueEscuela.....................................................................................................................................4

Origen.....................................................................................................................................................................4

Misión,visiónyperfildelegresado...............................................................................................................4

Marcocurricularyfilosofíaeducativa..........................................................................................................5

Coberturaforestal

Planeducativo......................................................................................................................................................................8

Guíaparaelmaestro......................................................................................................................................................18

Hongosydescomposición

Planeducativo...................................................................................................................................................................21


Calidaddeagua

Planeducativo..................................................................................................................................................................34

Guíaparaelmaestro.....................................................................................................................................................41

Artrópodosdelbosque

Planeducativo.............................................................................................................................................................46

Guíaparaelmaestro.................................................................................................................................................52

Clavedicotómicadeidentificacióndeartrópodos........................................................................................54

Clavedicotómicadeidentificacióndeinsectos...............................................................................................55

Clavedicotómicadeidentificacióndearácnidos...........................................................................................62

Ecoagricultura


Avifauna

Planeducativo..................................................................................................................................................................65


Biodiversidaddelbosque

Planeducativo..................................................................................................................................................................75


Cuencahidrográfica

Planeducativo...................................................................................................................................................................84


Energíarenovable..............................................................................................................................................97

Energíahidráulica

Planeducativo..................................................................................................................................................................98

Guíaparaelmaestro...................................................................................................................................................105

Energíaeléctrica

Planeducativo...............................................................................................................................................................114

Guíaparaelmaestro...................................................................................................................................................125

SobreelBosqueEscuela

AdemásdelBOSQUEproducirnuestrasaguas,purificarelaire,produciroxígenoyalbergarbiodiversidad,ahoraseañadeunnuevoservicioambiental:educaciónquehumaniza.

El Bosque Escuela consiste de instalaciones y planta física en el entorno natural concontenido curricular. La escuela incluye instalaciones de aprendizaje no tradicional consalones al aire libre y una experiencia curricular con énfasis en las ciencias, lasmatemáticas,agriculturaylasartes.

Aquí se presentan experiencias que se fundamentan en la observación, generación dehipótesis, levantamiento de datos, análisis e interpretación. La iniciativa está dirigida amejorarelaprovechamientoacadémicoconexperienciasformalesdeeducaciónliberadora,valorando la diversidadmientras se fomenta un ambiente de inclusión. Las experienciasestándirigidasalareinsercióndejóvenesasediadosporlastecnologíasdeusoindividualasuentornonaturalatravésdevivenciasprofundasydivertidas.

Ariel Massol Deyá (1969-2009), nombre con el que se bautizó el Bosque Escuela, fuehabitante de LaOlimpia al igual que el Julián Chiví, también gestor e inspiración para lacreación de este bosque. Hoy le honramos con acciones de infinita esperanza, con unproyectovivo,creciente,queofrecemosaestenuestroPuertoRico.

Origen

Enel2003,CasaPuebloadquirióconesfuerzopropio150cuerdasdeterrenoparafundarelBosqueEscuelaenellugardondenaceelRíoGrandedeAreciboquesupleaguapotableamás de un millón de habitantes desde Adjuntas, pasando por Arecibo y hasta la zonametropolitana. Su manejo comunitario incluye conservación de las áreas de bosquemaduro, hábitat del Guaraguao de Bosque y el Falcón de Sierra, ambos en peligro deextinción.Trasunmanejocomunitarioexitoso,el17deagostode2013inicióformalmenteun nuevo servicio ecosistémico al servicio del País: el Bosque Escuela La Olimpia ArielMassolDeyá.

Misión,visiónyperfildelegresado

El Bosque Escuela La Olimpia Ariel Massol Deyá constituye un espaciocientífico/comunitarioparaeducarhacialaproteccióndenuestrosrecursosnaturalesyeldesarrollosostenibledelaregión.

Nuestrocurrículoestácimentadoenla‘plantafísica’delaEscuela.Esdecir,elbosquedictalas experiencias educativas de exploración, conceptualización y aplicación.Mediante estaestrategia de enseñanza-aprendizaje los estudiantes exploran áreas nuevas deconocimiento y retan mitos y conceptos previos sobre el bosque, la Ecología, laBiodiversidad, la Ciencia y la naturaleza en general. Igualmente, aprenden nuevosconceptosyre-evalúanotrosconocidos.Lametasiempreesalcanzarlafasedeaplicacióndondeelestudiantadoponeenacciónlasideasexploradasylosconceptosaprendidos.

Se exploran conceptos ecológicos y se buscan soluciones científicas y comunitarias aproblemas económicos, sociales y culturales. Los alumnos ny alumnas utilizan elmétodocientífico como herramienta que promueve pensamiento crítico. De la observación,desarrollan hipótesis mientras trabajan el proceso de diseño experimental. Finalmente,analizarán y compartirán data y resultados para llegar a conclusiones originalesfundamentadas en la observación científica. La metodología del currículo del BosqueEscuelasebasaenlosmétodosdeinquirir,inductivosydeductivos,guiadosyenocasionesno guiados. Esto permitirá que el estudiante se desarrolle en sumáxima capacidad, quepaseporelprocesometacognitivodelaprendizajeydescubraquéycómoestáaprendiendoycómoeseconocimientoespertinentealavidacotidiana.

Elcurrículoesamplio,adaptable,e interdisciplinario.Lostemassondevalorcientíficoencontextoconnuestrosvaloresculturales,sociales,ycomunitarios.Elcurrículoestimula lacuriosidad natural científica de descubrir lo que no se sabemientras fortalece en ellas yellos sentimientos de confianza y autoestima positiva. A largo plazo, nuestro currículobuscacrearindividuosconladisciplinanecesariaparaactuardemaneravertical,aúnantela adversidad, por medio de la autogestión y la acción comunitaria. Además, el BosqueEscuelapromueveentre losestudiantesque lovisitaneldesarrollodeestrategiasparaelbuenusoymanejoderecursosnaturales,demaneraresponsableysustentable.

Marcocurricularyfilosofíaeducativa

Con el apoyo de un voluntariado de madres, padres, facultad universitaria, científicos ycientíficas, artistas y laparticipacióndenuestros estudiantes comoprotagonistasde esteproceso, se establece el comienzo de una nueva etapa de comprensión, de lucha, deeducaciónydeexpansióndelaconcienciaparalosfinesdeeducarhacialaconservacióndeesaplataformageológicadondeseasientaelPaísparanosotrosylasgeneracionesfuturas.Con ese sentido de responsabilidad social, ambiental, política e histórica, nace el BosqueEscuelaLaOlimpia‘ArielMassolDeyá’.

Aquísefomentalainvestigacióncomoalternativarealalaprendizaje,yaquelaenseñanzatradicional presume que (i) los y las estudiantes no saben y vienen a aprender, (ii) elmaestroomaestrasabeyvieneaenseñaraquiennosabey(iii)lainteligenciasealcanza

progresivamenteporlaacumulaciónyrepeticióndeconocimientos.Laescuelatransmisivaolaescuelamecánicarepitelasvivenciasexternasenunestadodeinconsciencia.¿Enseñar,aprender o experimentar? En nuestra escuela comunitariase mantiene una búsquedacontinua del conocimiento a través de la gestión individual, de la autogestión colectiva,utilizando la investigación como método para lograr el éxito de estas tareas. Laescuelacomunitariaserálasíntesisdelasumadelosmomentosdeanálisisdelarealidadsiendolainvestigación el medio para realizar estos análisis. Los participantes del proceso:estudiantes,facultad,voluntariadodelacomunidad,estaránenposesióndelagestióndesupropioconocimientoutilizandotodassuscapacidades.Nosinvolucraremosenelprocesodeuna re-alfabetización creadora.La diferencia entre la alfabetización mecánica ylaalfabetización creadora es que la alfabetización creadora está acompañada de unaexperienciainmediataqueactivaelconocimientoylamemoriapormediodelossentidos.Entonces, la palabra o aprendizaje, producirá una resonancia en la consciencia. Laresonanciaeselsonidoproducidoporreflexiónosonidoelementaldelosqueacompañanauna nota musical. Así que la alfabetización mecánica es superficial, no tiene eco en elintelectoporquenohay reflexión.No seproduce resonancia.Por tanto,nopermitiráunaexpansióndelaconscienciaqueesloqueperseguimoscomoidealeducativo.

En el Bosque Escuela, el participante es un todo o un microuniverso que domina sumedioambiente.

ElBosqueEscuelaesunproyectomodeloinstitucionalqueserigeporunprotocolodentrodelsiguientemarcoconceptual:

Confrontareldesarraigoylaalfabetizaciónmecanizadaporunprocesoderealfabetizacióncreadora.El estudiante se reeducay retomaelverdadero significadode laspalabras.Porejemplo,cuandoserefierealbosque,alárbol,alahoja,puedeexperimentar,palparysentirsusvenas.Esdecir,salirdelainformaciónsinresonancia.

1. Laincorporacióndeundiarioalcurrículocumpledosfunciones:unapruebadiagnósticasobre el progreso educativo y una muestra del progreso en el proceso derealfabetizacióncreadora.

2. Aumentarel vocabulariode términos científicosdelquemuchosestudianteshan sidoprivados,yaumentarasísutrasfondocultural.

3. Practicar la teoríade lospequeñosprofesoresdonde losestudiantesadquiriránpor lapráctica y experimentación científica una capacidad para comunicar y educar a otrossectores de la comunidad tales como sus maestras, maestros o mentores, padres ymadres,visitantesyamistades.

4. Elágoraera laplazadondese reunían lasasambleaspúblicasen laantiguaGrecia.ElBosqueEscueladeberepresentarenestostiemposeseforodereaprendizajeydiscusióndeloselementosdelanaturalezaydelavidamismaparalograrprocesarlarealidadde

una formamás ecléctica, integrada y universal, según nos señala elmaestro EugenioMaríadeHostosensuobraMadreIsla.

5. Elcambioalqueseaspiraessalirnosdeunestadodeinconscienciaaunodeatenciónconcentrada sobre lo que somos y lo que nos rodea, ya que la conciencia vadescubriendolaesenciayes,precisamente, laexpansióndeesaconcienciacolectivalaquepermitiráquelasociedadcivileleveentresusprioridadeslaconservacióndelsuelopatrioentornoalaintegridaddenuestroambiente,laculturaylasluchascomonación.

6. La visión no es excluyente de ningún sector de la comunidad. La educación será unproceso recíproco de transmisión de conocimientos desde las comunidades hacianosotrosydesdenosotroshaciaellas.

ElBosqueEscuela fomentarávaloresdenuestra identidadmedianteelreaprendizaje,unaformacióndondeelestudianteconozcaprimeroquiénescomoserhumanoyquéesloquelerodea.Ademásdeaprenderdirectamentelamatemática,esprecisoqueprimeroaprendaque él o ella es naturaleza y vive bajo los impulsos de los elementos naturales, que lanaturaleza es parte integral de nuestro ser, que respondemos a ella y, por supuesto, esnecesarioconocerlaeidentificarseconella.

Políticadeacomodosrazonables:usodeletraagrandadaydemoldeenlosdocumentosentregadosyenlapizarra,usodeimágenescuandoseanecesario,ubicacióndeestudiantesen lossalones,ycualquierotroacomodorazonablerequeridodebeser informadopor losmaestrosdelasescuelasprevioalavisitaalBosqueEscuela“ArielMassolDeyá”.

Coberturaforestal

Planeducativoparadiseñodeactividades

I. Tema:ROLDELACOBERTURAFORESTALENLATEMPERATURAAMBIENTAL

II. Estrategia:ECAFase:Aplicación

III. Métodos:Inquirir-Inductivonoguiado,Inductivoguiado

IV. Técnicas: recorrido, conversación socializada, preguntas abiertas, laboratorio,trabajoenequipo,análisisydediscusiónresultados

V. Integración:matemáticas,cienciasambientales,estadísticas

VI. Estándaresyexpectativas

Este Plan Educativo está alineado a los siguientes Estándares de Contenido yExpectativas de los Programas de Matemáticas y Ciencias del Departamento deEducacióndePuertoRico,paralosgradosdécimoaduodécimo:

MatemáticasDécimogrado

ESTÁNDARDECONTENIDO4:MEDICIÓN

Elestudianteescapazdeutilizarsistemas,herramientasytécnicasdemediciónparaestablecerconexionesentreconceptosespacialesynuméricos.

13.0 Tomadecisionessobrelasunidadesyescalasquesonapropiadasparaunasituacióndeproblemaqueinvolucramedición.

ESTÁNDARDECONTENIDO5:ANÁLISISDEDATOSYPROBABILIDAD

El estudiante es capaz de utilizar diferentes métodos de recopilar, organizar,interpretarypresentardatosparahacerinferenciasyconclusiones.

15.0 Identifica problemas que pueden ser atendidos a través de larecopilaciónyanálisisdedatosexperimentales,diseñae implementaexperimentoscomparativossimples,yextraeconclusionesapropiadasdelosdatosrecopilados.

E.IP.10.15.1 Describe cómo experimentos bien diseñados utilizanasignación aleatoria para balancear la variación de

algunos factores con el fin de aislar los efectos de untratamiento.

E.RD.10.15.2 Diseña un experimento comparativo simple paracontestar una pregunta: determina tratamientos,identificamétodosdemedición.

17.0 Comprendequelosresultadospuedenvariardemuestraapoblaciónyde muestra a muestra. Analiza, resume y compara resultados demuestrasalazar(aleatorias)conresultadosdemuestrasnoaleatorias,yconcensos,utilizandounagranvariedaddegráficasparapresentarycomunicarlosresultados.

E.PR.10.17.2Reconocequelamediadelamuestratiendeaacercarsealamediadelapoblaciónamedidaqueeltamañodelamuestraaumenta.

PROBABILIDADYESTADÍSTICAS

1.0 Recopilayrepresentalosdatoseinterpretarlasmedidasdetendenciacentral y variabilidad. Crea, compara y evalúa las diferentesrepresentaciones gráficas de losmismos datos, usando histogramas,polígonos de frecuencias, funciones de distribución de frecuenciasacumulativa,gráficasdepastel,diagramasdedispersión,diagramasdetallo y hojas y diagramas de caja y bigotes. Calcula y usa la media,mediana,moda,mediaponderada,mediageométrica,mediaarmónica,extensión,cuartiles,variaciónydesviaciónestándar.

CienciasUndécimogrado

NATURALEZADELACIENCIA,TECNOLOGÍAYSOCIEDAD

NC.11.1 Utiliza los conceptos, principios y metodología científica en lainvestigación para contestar preguntas sobre la ciencia de la vida.(Biología1.1)

NC.11.2 Utiliza las matemáticas para analizar y establecer relaciones entrevariables, comunicar resultados de diversos estudios y resolverproblemas.(Biología1.3)

NC.11.3 Emplea la tecnología como herramienta en el quehacer científico yexplicaconejemploscómoéstaimpactalacalidaddevida.(Física1.7)

NC.11.6 Propone soluciones a problemas utilizando el método de inquirirbasándoseenelconocimientocientífico.(Física1.1)

LACONSERVACIÓNYELCAMBIO

C.11.6 Propone alternativas que ayuden a preservar nuestros ecosistemasparageneracionesfuturas.(CienciasAmbientales6.1)

Biología


NC.B.1 Utiliza los conceptos, principios y metodología científica en lainvestigaciónparacontestarpreguntassobrelacienciadelavida.

NC.B.1.2 Participa en grupos de discusión sobre temas ycontroversiasdeíndolecientíficaasumiendoposturasyjustificandosusargumentaciones.

NC.B.1.4 Diseñayrealizainvestigacionescientíficasparasometerhipótesisaprueba, interpretar los resultadosy llegaraconclusiones.

NC.B.3 Utiliza las matemáticas para analizar y establecer relaciones entrevariables, comunicar resultados de diversos estudios y resolverproblemas.

NC.B.3.1 Organiza datos utilizando gráficas, tablas y diagramasdurante los procesos de investigación yexperimentación.

NC.B.3.2 Utiliza unidades del Sistema Internacional de Medidaspara expresar medidas de parámetros estudiados enexperimentoseinvestigaciones.

NC.B.3.4 Argumenta sobre cómo se relacionan la ciencia y latecnologíaycómoimpactanalasociedad.

NC.B.6 Emplea la tecnología como herramienta en el quehacer científico yexplicaconejemploscómoéstaimpactalacalidaddevida.

NC.B.6.4 Organiza y participa en actividades que promuevan elrespetoporlavida.

Cienciasambientales


NC.A.1 Aplicadestrezasmatemáticasylosprocesosdelacienciaenelusodelametodologíacientífica.

NC.A.1.1 Utiliza unidades estándar del Sistema Internacional deMedidas para representar y describir parámetrosambientales.

NC.A.1.2 Aplica las destrezas de medición y los procesos pararecopilar e interpretar parámetros ambientales yconsideralasposiblesfuentesdeerror.

NC.A.1.5 Reconocequelashipótesiscientíficasdebensometerseaconfirmaciónempíricaparaseraceptadasorechazadas.

NC.A.2 Utiliza la metodología y el conocimiento científico para describir yexplicarlanaturaleza.

NC.A.2.3 Discute las implicaciones socioculturales y ambientalesdeldesarrollosocioeconómicodebidoalcambiodeunasociedad agrícola a una industrial, tecnológico y deconocimiento.

NC.A.2.4 Elaborasuspropiasconclusionesabasedelanálisisdeloshallazgoseninvestigaciones.

NC.A.5 Demuestra con acciones específicas que valora la conservación delambienteparatodaslasespeciesdeorganismos.

NC.A.5.3 Muestracreatividadycolaboraeneltrabajodegrupoalseleccionar responsablemente alternativas quepromuevan soluciones a situaciones ambientales en lacomunidad.

LOSSISTEMASYLOSMODELOS

SM.A.1 Identificayestablecemodelosparademostrarlasrelacionesentreloscomponentesdeunecosistemaencuantoalatransferenciademasaydeenergía.

SM.A.1.6 Diseña planes de desarrollo urbano aplicando criteriosambientalesparalacomunidaddondevive.

LASINTERACCIONES

I.A.2 Evalúacómolasactividadesdelserhumanoafectanalosecosistemas.

I.A.2.3 Evalúa el impacto que tiene la deforestación de losbosquesenlapoblación.

I.A.2.6 DescribelosproblemasambientalesdelaszonasruralesyurbanasdePuertoRico.


C.A.1 Propone alternativas que ayuden a preservar nuestros ecosistemasparageneracionesfuturas.

C.A.1.7 Muestra aprecio y respeto por la biodiversidad comomanifestacióndelavida.

Física


NC.F.1 Propone soluciones a problemas utilizando el método de inquirirbasándoseenelconocimientocientífico.

NC.F.1.1 Reconoce que la ciencia no está confinadanecesariamenteaunlaboratorio.

NC.F.1.2 Muestradisposiciónamodificarsuspuntosdevistaantenuevaevidenciayaquesusideasseancuestionadasporsuspares,ademásderespetarlasideasdeotros.

NC.F.1.3 Comunicalosvaloresdelosdatosmedidosenformadetablasygráficasparaanalizarlosyhaceprediccionesygeneralizacionessobrelosmismos.

NC.F.1.4 Describe el método de inquirir como forma deinvestigar.

NC.F.1.5 Utilizaelmétododeinquirirparaproponersolucionesaproblemas.

NC.F.1.6 Elabora conclusiones a base de los hallazgos deinvestigaciones.

Química


NC.Q.5 Toma decisiones apropiadas y soluciona problemas usando lametodologíacientífica.

NC.Q.5.2 Diseñayrealizainvestigacionescientíficasparasometerhipótesis a prueba, interpretar los resultados, llegar aconclusiones y generalizaciones basadas en losresultados.

VII. Niveldeprofundidaddeconocimiento:NivelII-PensamientodeProcesamiento

VIII. Palabrasclaves

• Temperatura,análisisestadístico,serviciosecosistémicos,coberturaforestal,método científico, hipótesis, diseño experimental, moda, media, mediana,variabilidad.

IX. Objetivoseducativos

Alfinaldeestaexperiencialosparticipantespodrán:

• entenderelmétodocientífico:establecerunahipótesis,diseñoexperimental,observaciones,análisisderesultadoseimplicaciones

• describir diferencias entre la temperatura ambiental en un lugar concoberturaforestalcomparadoconunlugarsincoberturaforestal

• analizardatostomadosenelBosque

• comprender la importancia de la cobertura forestal como una de losreguladoresdelatemperaturaambiental

• extrapolarlosresultadosaáreasurbanas

• reconocerconceptosbásicosdeestadísticatalescomopromedio,desviaciónestándarasícomoestrategiasderepresentardatoscomodiseñodetablasygráficas

X. Materialesyfacilidades

• Termómetros(10)

• Hojaparaanotarlosdatos

• Calculadoras(10)

• Estaciones(“tratamientos”)demonitoríapreviamenteestablecidas(sujetoacambio)

→ Campoabiertocon0%coberturaforestal

→ Áreaintermediacon50%coberturaforestal

→ Estaciónconunacoberturaforestalcercanaal100%

XI. Actividades

• Inicio-eneláreadelAuditorio

i. Losestudiantes/participantessereuniránenelBosqueEscuela“ArielMassolDeyá”.

ii. Seofreceráunabienvenidayuna introduccióna loqueeselBosqueEscuela.

iii. Sediscutiránlasinstruccionesdelaactividadadesarrollarse.

iv. Seharáunaactividaddepresentaciónentreparticipantesymaestros.

• Desarrollo

i. Los estudiantes participarán en un recorrido dentro del BosqueEscuela“ArielMassolDeyá”.

ii. El recorrido hará énfasis en la importancia de la cobertura forestalvegetal en el bosque, en nuestras vidas y cómo podemos usar esterecurso.

iii. Ladiscusiónentremaestroyestudiantetendráunenfoquecientíficoylos estudiantesdesarrollaránpreguntas sobre la cobertura forestal ysusefectosenelmicroclimadelbosque.

iv. Una vez los estudiantes identifiquen la pregunta: ¿La coberturaforestal afectará la temperatura del bosque? ¿qué tal la humedadlocal?, el diálogo debe dirigirse hacia formular una hipótesis nula yalterna.

v. Losestudiantes,juntoconelmaestrodiseñaránunexperimento.

vi. Los estudiantes tomarán medidas de temperatura en áreaspredeterminadascondiferentesporcentajesdecoberturaforestal.

vii. Utilizandoladatarecopiladalosestudiantescalcularánelpromedio,lamediana, la moda y la desviación estándar. Generarán gráficas parapresentarsusresultados.

Engruposmásavanzadossepuedendiscutirconceptoscomo:

√ pseudoreplicación

√ diseñoexperimental

√ estadísticafrecuentista(paramétricaynoparamétrica)

√ Hacer un Kruskal-Wallis o un ANOVA para saber si haydiferenciasentrelos“tratamientos”.

viii. Losestudiantesinterpretaránlosdatosycontestaránlaspreguntasenlahojadeavalúo.

• Cierre

i. Losestudiantesdiscutiránlasimplicacionessocialesyambientalesdelosresultados.

ii. Sediscutirán lasaplicacionesdeesteexperimento fueradelcontextodelbosque.

XII. Avalúo:Efectosdelacoberturaforestalenlatemperaturaambiental

Fecha:_____________________________________________

Nombre:__________________________________________

Hipótesisnula:Hipótesisalterna:Recopilacióndedatos:

Estación Hora Temperatura(°C)

0%Bosque

50%Bosque

100%BosqueAnálisisdelosresultados:

¿Cuáleslatemperaturapromedioa0%,50%y100%coberturaforestal?

¿Cuáleslamediaylamodadelatemperaturaporestación?

Preparaunagráficadecolumnasconlatemperaturapromediadaporestación:

¿Existendiferenciasenlatemperaturapromedioobservadasenlasestacionescon0%,50%y100%coberturaforestal?¿Dóndelatemperaturaenmásalta?¿Cuántomásalta?

¿Lacoberturaforestalafectalatemperaturaambiental?¿Cómoloafecta?¿AceptaorechazalaHipótesisNulaylaHipótesisAlterna?¿Porqué?

¿Cuálessonlasimplicacionesdetusresultados?¿Tendrálavegetaciónunrolenlaszonasurbanas? Controlar la temperatura en las viviendas en zonas urbanas dependeprincipalmentedeacondicionadoresdeaire.Conlosaltoscostosenergéticos,¿seráquelavegetaciónpodríacontribuirareducirelcostodeenfriamientos?Explique.

Coberturaforestal

Guíaparaelmaestro

Tema:ROLDELACOBERTURAFORESTALENLATEMPERATURAAMBIENTAL

Sinopsis: Durante esta actividad los estudiantes aprenderán sobre el rol de la coberturaforestal en el microclima local incluyendo su efecto en la temperatura y humedadambiental, sus consecuencias en la biodiversidad y sobre elmétodo científico. El rol delmaestroenestaactividadesservirdeguíayfacilitadorparaquelosestudiantesformulenhipótesis y diseñen un experimento para medir el efecto de cobertura forestal en latemperatura. Los estudiantes serán provistos con termómetros y calculadoras. Luego dediseñar el experimento y tomar las medidas los estudiantes realizarán un análisisestadísticosobresudata.Sediscutiráconlosestudianteselsignificadodelvalorpromedio,lemediana,ylamoda.Dependiendodelnivelqueseatiendasepuedendiscutirycalcularlavarianza y la desviación estándar. Al finalizar la actividad los estudiantes analizarán elsignificado de sus resultados y dialogarán sobre las implicaciones de los mismos en unambientemásurbano.

Preparativos:Antesderecibiralosestudiantessedeberepasarenelbosquedóndeestaránubicadas las áreas de 0, 50 y 100% cobertura forestal. En el bosque ya deben estar lostermómetrosylascalculadoraslistas.Sedebentenerimpresaslashojasdeavalúoparalosestudiantes. En estas hojas tomarán notas, recopilarán sus datos, realizarán cálculos yconstruiránunagráfica.Enalgúnáreadelbosquesedebetenerpreparadaunapizarraconmarcadoresparaladiscusiónderesultadosycálculos.

Conceptosimportantes:

Temperatura, análisis estadístico, cobertura forestal, método científico, hipótesis, diseñoexperimental,moda,media,mediana,variabilidad.

Coberturaforestalserefieraaláreadecoberturadelosárboles,enestecasoenelbosque.Estudioshandemostradoque1hadeáreaboscosaenunambienteurbanopuedenbajarlatemperaturapromediodelasáreasnoboscosasurbanasasualrededorpor1°C.Tambiénseha encontrado que el tipo de vegetación que más impacto puede tener sobre lastemperaturasambientalessonlosárboles.DeacuerdoauninformedelaEPAlavegetaciónforestalylosárbolesenparticularayudanabajarlatemperaturaambientalatravésdelasombraqueproveenyatravésdelprocesodeevapotranspiración.Áreasdesombrapuedenpresentartemperaturashasta11-25°Cmenosquelugaresbajosoldirecto.

Enunambienteurbanolosárbolespuedenrepresentarunareducciónenenergíaparalosedificioscercanos,yaquebaja lanecesidaddeconsumoporacondicionadoresdeaire.La

reducciónenconsumodeenergía,ylahabilidaddelavegetacióndesecuestrarCO2delaireayudanamejorarlacalidaddelaireyareducirlasemisionesdegasesdeinvernadero.Lavegetación en zonas urbanas no sólo ayuda a regular la temperatura, sino que tambiénfuncionacomoaislantesderuidos,proveehábitatparaotrosorganismos,ayudaareducirlasconsecuenciasnegativasde lasescorrentíasurbanas,entreotros.Aestasconclusionesesqueseesperalleguenlosestudiantes,aunqueestaactividadseenfocarámayormenteenelefectosobrelatemperatura.

La temperatura es una medida de cuan frío o caliente se encuentra un cuerpo o unasustancia.Esunamedidadeenergíatérmicaporpartículaderadiaciónysepuedemedirendiferentesescalas.Paraconvertirde°Ca°Fode°Fa°Cuselassiguientesecuaciones:

[°F]=[°C]×9⁄5+32 [°C]=([°F]−32)×5⁄9

Para esta actividad los estudiantes tendrán una introducción a lo que es el métodocientífico.Elmaestroservirádefacilitadorparapresentarleselproblemaolapreguntaquedeben contestar, y los estudiantes formularán dos hipótesis, una nula y una alterna. Lahipótesisdebeserunaposiblecontestaciónoexplicacióna lapregunta.Lahipótesisnuladebeserlaquequierencomprobarnoescierta,ylahipótesisalternaeslaquecreencierta.Al finalizar el experimento los estudiantes deben decidir si alguna de sus hipótesis esaceptadaorechazada,yporqué.

Elanálisisestadísticosehacetomandodatosdeunamuestrarepresentativadelavariablebajoestudio.Serealizaunanálisisestadísticoparapodertomarunadecisiónoprobarunahipótesis,porquenosbrinda informaciónsobre laocurrenciadeunevento.Laestadísticanospermiteobservarsielevento,enestecasolamedidadetemperatura,esalgoocasionalyaleatoriooesalgocondicional.Enestaactividadlaideaesencontrarquelatemperaturaen cada lugar está condicionada a la cobertura forestal.Dentrodel análisis estadístico secalculará el promedio, la moda y la mediana. En grupos más avanzados se calcularávarianzaydesviaciónestándar.

*Promedio o media: donde es elpromedio,aisonlosvaloresyneseltamañodemuestra.

*Lamedianasecalcula,primeroagrupandotodoslosvalores, luegoencontrandoelvalorqueseencuentraenelmedioocentro.Esevaloreslamediana.

*Lamodaeselvalorquemásserepiteenelgrupodevalores.Sinoserepitealgúnvalor,entoncesnoexisteunamoda.

*Lavarianzaesunamedidadecuántavariabilidadhayentretusvaloresrealesyel

promediocalculado.

*Ladesviaciónestándaresunamedidadecuántomisvaloressealejandelvalorrealoelvalorpromedio.Yeslaraízcuadradadelavarianza.

Con el análisis estadístico los estudiantes determinarán la importancia de la cantidad derepeticiones y el tamaño de la muestra. También analizarán cuán confiables son susresultados.

Experimento: En esta actividad estudiantes medirán la temperatura ambiental en tresáreasdiferentesdelbosque.Cadaáreatendráunacoberturaforestaldiferente,0%,50%y100%.Setomaránunmínimode10medidasencadaárea.Luegolosestudiantesrealizaránunanálisisestadísticosobresusresultadosyprepararánunagráficarepresentativadelastemperaturaspromedioencadaáreademuestreo.



I. Tema:ELPROCESODEDESCOMPOSICIÓNENELBOSQUE

Subtema:LOSHONGOS



IV. Técnicas: recorrido, conversación socializada, preguntas abiertas, laboratorio,trabajoenequipo,análisisdedatosyobservaciones

V. Integración:cienciasambientales,salud,microbiología,ecología,biología


Este Plan Educativo está alineado a los siguientes Estándares de Contenido yExpectativas de el Programa de Ciencias del Departamento de Educación de PuertoRico,paralosgradosdécimoaduodécimo:





LAESTRUCTURAYLOSNIVELESDEORGANIZACIÓNDELAMATERIA

EM.11.4 Establecerelacionesentrelaestructuraylafunciónenlosorganismos.(Biología2.6)

LASINTERACCIONES

I.11.1 Analiza cómo los organismos se relacionan entre sí a través delintercambio de materia y energía para poder crecer, mantenerse yadaptarse.(Biología5.1)

I.11.4 Analizalasinteraccionesentrelosorganismos,elambiente,lamateriaylaenergía.(CienciasAmbientales5.1)

I.11.5 Evalúacómolasactividadesdelserhumanoafectanalosecosistemas.(CienciasAmbientales5.2)

Biología








EM.B.3 Reconoce la interdependencia de los organismos, la diversidad de lavidaysusnivelesdeorganización.

EM.B.3.4 Reconocequelapartevitaldeunecosistemaradicaenlaestabilidad de sus productores y de susdescomponedores.

LAENERGÍA

E.B.3 Analizaelflujodeenergíaymateriaenunecosistema.

E.B.3.1 Describecómolosnutrientessonrecicladosenlapartebióticayabióticadelabiosfera.

E.B.3.2 Identificacómofluyelaenergíaenlosecosistemas.

Cienciasambientales








EM.A.3 Describe la interacción entre los factores abióticos y bióticos en unecosistemaabasedesuscaracterísticasdistintivas.

EM.A.3.1 Analiza el rol que desempeñan y establece conexionesentre los productores, los consumidores y losdescomponedores en la cadena y en la red alimentariadeunecosistema.




VII. Niveldeprofundidaddeconocimiento:NivelII-Pensamientodeprocesamiento


• Descomposición, hongos, Reino Fungi, macroscópico, microscópico,sotobosque,materiaorgánica,factoresbióticosyfactoresabióticos



• entenderelmétodocientífico:establecerunahipótesis,diseñoexperimental,observaciones,análisisderesultadoseimplicaciones

• conocer ejemplos de algunos tipos de hongos que se encuentran en PuertoRico

• entenderelrolylaimportanciadelosdescomponedoresenunecosistema

• aplicarelconocimientosobrelosdescomponedoresaotrocontextofueradelbosque


• Guíasdecampo:“InformedehongosLaOlimpia”(10)

• Lupas(10)

• Hojaparaanotarlosdatos

• Lápizobolígrafo

• Salóndedescomposición

i. Pedazosdemaderapreviamentecolocadosadiferentes intervalosdetiempo,queseencuentrenadiferentesnivelesdedescomposición

XI. Actividades

• Inicio-realizadoeneláreadelAuditorio





• Desarrollo


ii. El recorrido hará énfasis en los procesos de descomposición en elbosque y en el rol y la importancia de los organismosdescomponedoresmacroscópicosymicroscópicos.

iii. Ladiscusiónentremaestroyestudiantetendráunenfoquecientífico.

iv. Durantelacaminataporlaveredasediscutirá:quéesunhongo,cómosealimenta,cuálessurolenelbosque,porquésonimportantes.

v. Con los guías de campo los estudiantes realizarán un censo de lasespeciesdehongoqueseobservendurantelacaminatahaciaelSalóndedescomposición,dentrodelsalónenlospedazosdemadera,yenelrestodelavereda.

vi. UnavezenelSalóndedescomposiciónlosestudianteshablaránsobreel rol de los hongos en la descomposición demateria orgánica en elbosque.

vii. Seexplicaráelexperimentoquesellevaacabocontinuamenteconlospedazosdemadera.

viii. Los estudiantes observarán, describirán y compararán los hongospresentesencadapedazodemaderayelestadodedescomposicióndecadauno.

ix. Sediscutiránlosresultadosylosestudiantesanalizaránloobservado.

x. Al finalizar la discusión, los estudiantes prepararán un pedazo demaderaparaañadiralexperimento.

• Cierre

i. Losestudiantesreflexionarán,alfinalizarelrecorridoylaclase,sobreelroldelosdescomponedoresdentroyfueradelbosque.

ii. Los estudiantes discutirán aplicaciones que podrían tener losdescomponedoresensushogares(porejemplopreparandocompostaparaunhuertocasero,oenunafinca)

XII. Avalúo:Loshongosyelprocesodedescomposiciónenelbosque

Fecha:_____________________________________________

Nombre:__________________________________________

Hipótesisnula:Hipótesisalterna:Recopilacióndedatos:

Anotatodos lostiposdehongosqueobservesduranteelrecorrido.Usatuguíadecampoparaidentificarlos.Siveselmismohongomásdeunavez,tambiénlodebesdeanotar.

Observa y describe los diferentes materiales bajo descomposición. ¿Qué tipo de hongosestáncreciendo?¿Quématerialesmásbiodegradable?¿Menosbiodegradable?

Fecha en que se colocó elpedazodemadera

Observacionesydescripciones

Ilustracióncientífica:¿Vistealgointeresante,importantey/ocurioso?Dibújaloaquí

Comparaycontraste:¿Cuálestámás/menosdescompuesto?¿Quétipodehongoobservasconmayorfrecuencia?

Analiza: ¿Porquécreesquehayunospedazosdemaderamásdescompuestosqueotros?¿Quéfactoresbióticosyabióticospuedenafectarlosresultadosdeesteexperimento?

¿Porquéesimportantequeselleveacaboelprocesodedescomposiciónenelbosque?

¿Cuáleselproductodeladescomposiciónenelbosque?

¿Cómopodríamosusarelprocesodedescomposiciónennuestroshogares?


Guíaparaelmaestro

Tema:ELPROCESODEDESCOMPOSICIÓNENELBOSQUE

Subtema:LOSHONGOS

Sinopsis: Durante esta visita al Bosque Escuela “Ariel Massol Deyá” los estudiantesaprenderánsobreelroldelosorganismosdescomponedoresenelbosque.ElrecorridoylaactividadseenfocaránmayormenteenelreinoFungi.Cadaparticipantetendráunaguíadecampo de los hongos macroscópicos que podemos encontrar en el Bosque la Olimpia.Duranteelrecorridosedialogarásobrelaimportanciadelosorganismosdescomponedoresy se observarán e identificarán los hongos encontrados por las veredas. Los estudiantesformularán una hipótesis sobre los efectos de los hongos a través del tiempo sobre lamateriaorgánicaenelbosque.EnelSalóndeDescomposiciónlosestudiantesobservaránlos resultados del experimento que corre continuamente en el bosque. Observarán losestados de descomposición de pedazos demadera colocados en el bosque en diferentesfechas.Identificaránloshongospresentesenlospedazosdemaderaycompararánlostiposde hongos y la apariencia de los pedazos demadera. Se discutirán también los factoresbióticosyabióticosquepodríanafectarelprocesodedescomposiciónenelexperimentoyen el bosque. Los estudiantes discutirán y analizarán los resultados del experimentomediante ladiscusióngrupalyutilizandosusejerciciosdeavalúo.Al finalizar laactividadlos estudiantes contribuirán al experimento dejando un nuevo pedazo de maderadebidamentemarcado.

Preparativos: Antesde recibir al grupodebenestarpreparados losguíasde campoparacadaestudianteconsulupa,unalibretaparatomarnotasyhacerelcensodehongos,yunlápiz.Tambiéndebenestarpreparadaslashojasdeavalúoparacadaestudiante.Sedebenllevartambiénlápicesdecolorear.EneláreadelSalóndeDescomposiciónyadebeestarelexperimentopreparadoconpedazosdemadera colocadosen lahojarasca (seañadiráunpedazo demadera cadames). Cada pedazo demadera debe estarmarcado con la fecha,horaynombredelapersonaogrupoquelacolocó,tambiénsepuedeincluirlaespeciedelárbol.Lospedazosdemaderasepuedenmarcarconpedazosdealuminiodondesegrabalainformación utilizando la punta de un bolígrafo. Estos marcadores se pueden clavar oamararalpedazodemadera.Debehaberenelsalónelpedazodemadera,consumarcador,quelosestudiantesvanapreparar.

Para hablar de esporas se puedepreparar unahuella de esporas el día antes o tener losmaterialeslistosparahacerloelmismodíadelaclase:Paraprepararlahuelladeesporasse

necesitaunhongobasidiomiceto(losdesombrilla).Alhongoseledebecortareltalloopie.Lasesporasseencuentranporlaparteinferiordelaestructuradelsombrero.Silasesporassonoscurassepuedeutilizarunpapelblanco,silasesporassonclarassepuedeutilizarunpapel de color oscuro. El sombrero se coloca con las esporashacia abajo, sobre el papel.Luego,secolocaunplatohondosobreelhongodemaneraquelocubracompleto.Sedebedejar variashorasde estamanera y el sombrero soltará las esporas.Al remover el platohondoyelsombrerodelhongodebequedarunahuelladeesporasenelpapel.

http://www.dnr.state.md.us/cin/mushroom_spore_activity.asp.

Conceptos importantes: reino Fungi, hifa,micelio, quitina, espora, heterótrofo, saprófito,micorrizas,tiposdehongos(yejemplosdecadauno).

LoshongossonorganismosdelreinoFungi.Puedensermicroscópicoscomolaslevadurasomacroscópicos como la oreja de palo, y existen hongos en todo tipo de ecosistema. Loshongossonorganismosheterótrofos,porlotantonoproducensupropioalimentocomolasplantas. Reciben sus nutrientes por medio de la degradación de la materia orgánica.Organismosquehacenesto se llamansaprófitos.Loshongospuedendegradar lamateriaorgánica en un ecosistema como el bosque pero también pueden ser parasíticos yalimentarsedeotrosorganismos,comoenelcasodelpiedeatleta.Enelbosqueloshongos,junto a las bacterias, tienen un rol muy importante. Ellos se encargan de degradar lamateriaorgánicamuerta.Sonvitalesparamantenerelecosistemasaludable,puesreciclanlosnutrientesy loshacendisponiblespara serutilizadosporotrosorganismos, como lasplantas. Loshongos también formanpartede algunas relaciones simbióticas importantesdentro del ecosistema, por ejemplo en los líquenes (hongo y algas) y en las micorrizas(hongosyraícesdeplantas).

Una característicaquedistinguea loshongosde lasplantas esque susparedes celularesestán formadasporelcarbohidrato llamadoquitina,presente tambiénenelexoesqueletode algunos insectos. Los hongos al igual que algunos animales también almacenan suenergía en forma del carbohidrato llamado glucógeno. La reproducción de los hongosconsiste de una etapa sexual y una etapa asexual; sin embargo existen hongos que sólopasanporlaetapadereproducciónasexual.

El reino Fungi se puede subdividir en cuatro grandes grupos, basado en sus estructurasmoleculares y sus procesos de reproducción sexual. Estos son: quitridiomicetos,zigomicetos,ascomicetosybasidiomicetos.

Losquitridiomicetosseencuentranentodosladosysonconsideradosdelasespeciesmásantiguasenelplaneta.Estoshongossonmicroscópicosysereproducenporzooesporas.Laszooesporassonesporas flageladas.Losquitridiomicetosproducenenzimasdigestivasque

pueden degradar celulosa, queratina y quitina. Algunos tipos de quitridiomicetos sonanaeróbicos, por lo tanto viven en lugares donde no hay oxígeno. Existe un tipo dequitridiomiceto que vive en el sistema digestivo de los rumiantes. Este grupo de hongostambiénsehaencontradovinculadoainfeccionesenanfibiosalrededordelmundo.

Loszigomicetosson loshongosquevemoscreceren lasuperficiedelpanode las frutas,queparecenunasmotitasgrisesonegras.Loshongoszigomicetossereproducensexualyasexualmenteporesporasquesalendeunaestructurallamadaesporangio.

Losascomicetossonhongosconocidostambiéncomohongosdesaco,porqueproducenunaestructuraenformadesaquito.Muchosascomicetossoncomestibles.Existenascomicetosmicroscópicos como las levaduras ymacroscópicos como las trufas.Muchos ascomicetosmulticelulares se reproducen asexualmente por esporas producidas en estructurasllamadas ascas, las levaduras se reproducen por el proceso de gemación. Algunosascomicetos viven interactuando con las raíces de las plantas formando estructurasllamadasmicorrizas.Lasmicorrizasrepresentanrelacionessimbióticasentrelasplantasyloshongos,porejemplolasplantasdeorquídeas.

Losbasidiomicetos son loshongosmás fácilmente reconocibles, como los champiñonesolasorejasdepalo.Laparteobservabledelhongoessólosuestructurareproductiva.Debajode la superficie terrestre es que se encuentra la mayor parte del “cuerpo” del hongo,llamadoelmicelio.Elmicelioes laestructuraformadaporelconjuntodehifasdelhongo.Algunosbasidiomicetos soncomestibles, sinembargomuchasespeciesdebasidiomicetossonvenenosasyhayquetomarmuchaprecauciónconellos.Aligualquelosdemástiposdehongos, los basidiomicetospueden reproducirse asexualmentepor esporas y a vecesporfragmentación,ysexualmentepormediodeinteraccióndelashifas.

Experimento:EneláreadelSalóndeDescomposiciónhabráunexperimentocontinuoquese debepreparar conmucha anticipación. Se utilizaránpedazos demadera sin tratar, de2”x4”x12”amarradosaunacadena.Secolocaráunpedazodemaderaalacadenatodoslosmeses. Cada pedazo debe estarmarcado correctamente con la fecha, la hora, y quién locolocóallí.Durantelavisitadelosestudiantesseobservaráelefectodeloshongossobreladescomposición de la madera en el bosque. Los estudiantes observarán el proceso dedescomposición a través del tiempo y compararán los organismos descomponedorespresentesencadapedazoyelestadodedescomposiciónenelqueseencuentran.Notodosloshongospresentes seránmacroscópicos, se lesdebehablar a los estudiantes sobre loshongosmicroscópicosquepodríanestarpresentes.Esimportanterecordartambiénqueloshongos no son los únicos descomponedores presentes, y que las bacterias juegan un rolimportanteenladescomposicióndemateriaorgánicadelbosque.

Calidaddeagua


I. Tema:CALIDADDEAGUADELBOSQUEESCUELA



IV. Técnicas: recorrido, conversación socializada, preguntas abiertas, laboratorio,trabajoenequipo,análisisdedatosyobservaciones

V. Integración:cienciasambientales,salud,microbiología,ecología,biología,química







NC.11.4 Utiliza prácticas de seguridad en los laboratorios de Ciencia y en elcampodelainvestigación.(Química1.2)


LASINTERACCIONES


I.11.6 Evalúa la importancia de los recursos naturales renovables y norenovablesparaelserhumano.(CienciasAmbientales5.3)



Biología





NC.B.4 Reconocequelaactitudcientíficainfluyeenlosaspectossociales,económicosytecnológicos.

Cienciasambientales



NC.A.2.1 Analiza situaciones y toma decisiones individuales ygrupalesantelosproblemasambientales.

NC.A.2.2 Propone formas efectivas para concienciar y promoverposiblessolucionesaproblemasambientalestalescomocontaminación de aire, suelo, agua, manejo dedesperdicios,proteccióndeespeciesyrecursosal igualqueeldesarrollosostenible.



NC.A.3 Utiliza prácticas de seguridad en los laboratorios, actividades decampoyenlainvestigación.

NC.A.3.5 Conoce y aplica procedimientos correctos para larecolecciónymanipulacióndemuestrasdeagua,sueloyaire.

NC.A.4 Reconocequelascienciasambientalessenutrendediversasáreasdelascienciasdemaneraintegrada.

NC.A.4.3 Establece la relación de las Ciencias Ambientales conotrasramasdelacienciacomolaquímica,física,biologíaygeología.



NC.A.5.4 Reconoce y valora la importancia y necesidad de lasluchasambientalesenPuertoRico.

NC.A.5.5 Examinay evalúa leyes ambientales y la efectividaddelasagenciasgubernamentales.

NC.A.5.8 Analiza el impacto de la explotación y uso de losrecursosminerosyrecursosfósilesenelambiente.

NC.A.7 Aplica los adelantos científicos y la tecnología emergente demaneracríticayresponsableparalasolucióndeproblemasambientales.

NC.A.7.5 Analizaelimpactodelaagriculturaenelambiente.



EM.A.3.9 Explicalaimportanciadelaguaparalosorganismosylanecesidaddeprotegeresterecurso.

LASINTERACCIONES


I.A.2.1 Estimael impactode ladisposiciónde losdesperdiciossólidosytóxicosenelambiente.

I.A.2.2 Explicacómoelserhumanocontaminaelsuelo,elaguayelaire.

I.A.3 Evalúa la importancia de los recursos naturales renovables y norenovablesparaelserhumano.

I.A.3.2 Explica el valor de los ecosistemas acuáticos comorecursoindispensable.

I.A.3.5 Explica la importancia del agua para los organismosvivos.



C.A.1.2 Analiza y selecciona alternativas que contribuyen acontrolar y evitar los efectos de los contaminantes delaire,aguaysuelosobrelasaludhumana.

C.A.1.5 Discute sobre la importancia de los ecosistemasacuáticos para las especies dependientes del agua yproponealternativasparasuconservación.

C.A.1.6 Explicacómolaactividadhumanapuedeafectarpositivaonegativamentea los recursosnaturalesya la calidaddelambiente.

Física






• Recursonatural,recursorenovable,recursonorenovable,parámetrosfísico-químicos,turbiedad,potabilidad


• Alfinaldeestaexperiencialosparticipantespodrán:conocerlosparámetrosquedeterminanlacalidaddeagua

• compararlacalidaddeaguadediferentesfuentes

• entenderlaimportanciadelaconservacióndeloscuerposdeagua

• utilizarsuconocimientoparaconcientizaraotrossobrelaimportanciadelagua,comorecursodentroyfueradelbosque


• Hojadeejerciciodeavalúo

• Lápizobolígrafo

• Botellasparamuestrasdeagua(4-5)

• Turbidímetro

• EspectrofotómetromóvilHach

• MultímetroHach

• Losreactivosyestándaresnecesariosparacalibracióndeequipo

• Aguadestilada

• Servilletasparalimpiarelectrodos

• Envaseparabasuradeempaquesdenutrientes

• Guantes

• Marcadordepizarra

• Salóndeagua:

i. Pizarraconinformacióndereferenciasobrelacalidaddeaguaenotroslugares

XI. Actividades



ii. SeofreceráunabienvenidayunaintroducciónaloqueeselBosqueEscuela.



• Desarrollo

i. LosestudiantesparticiparánenunrecorridodentrodelBosqueEscuela“ArielMassolDeyá”.

ii. Elrecorridoharáénfasisenelrecursoagua,cómosemidelacalidaddeagua,cuáleslaimportanciadelaguadentroyfueradelbosque,quéactividadesimpactanlacalidaddelaguaenelbosqueycómoestosereflejaenotroscuerposdeagua.

iii. EnelSalóndeAguasediscutirávocabularioimportanteparalaactividad(pH,conductividad,temperatura,turbiedad,oxígenodisuelto,recursorenovable,recursonorenovable,nutrientes)

iv. LosestudiantesformularánprediccionessobrelacalidaddeaguadelBosqueEscuela.

v. Sedividiránlosestudiantesendosgrupos:cadagrupomedirálosparámetrosfísico-químicosdelaguadelrío.

vi. Losestudiantesanotaránlosresultadosensushojasdeavalúo.Luego,anotaránlosvaloresenlapizarrajuntoconlosvaloresdeotroslugares.

• Cierre

i. LosestudiantescompararánlacalidaddelaguadelBosqueEscuelaconlosparámetrospresentadosdeotroslugares.

ii. Sediscutirálaimportanciadelrecursoaguaylasactividadeshumanasqueloimpactan.

iii. Losestudiantespresentaránideasdecómoprotegerymonitorearnuestroscuerposdeagua.

XII. Avalúo:CalidaddeaguaenelRíoCiénegas

Fecha:_____________________________________________

Nombre:__________________________________________

Muestra1 Muestra2 Muestra3

Nutrientes:Fosfato(mg/L)

Sulfato(mg/L)

Nitrato(mg/L)

pH

Temperatura(°C)

Conductividad(mS/cm)

Oxígenodisuelto(%)

Salinidad(°/°°)

Turbiedad(NTU)

¿Cómocomparanlosresultadosentremuestras?

Comparalosresultadosobtenidosconlosinformesdecalidaddeaguadeotroslugares.

¿PorquéesimportanteelaguadelRíoCiénega?¿Quéimplicacionestienelacalidaddeagueenelesfuerzoycostodehacerlapotabl

Calidaddeagua

Guíaparaelmaestro

Tema:CALIDADDEAGUADELBOSQUEESCUELA

Sinopsis: DurantelavisitaalBosqueEscuelalosestudiantesaprenderánsobreelrecursoagua.Sediscutiránlosparámetrosquesonimportantesenladeterminacióndecalidaddeagua.LosestudiantesmediránpH,temperatura,conductividad,salinidad,oxígenodisuelto,turbiedad y nutrientes presentes en el agua del Río Ciénega del Bosque Escuela. Luegocompararánlosresultadosobtenidosconlosinformesdecalidaddeaguadeotroslugaresydiscutirán el significado de estos resultados. Los estudiantes dialogarán sobre laimportanciademantenernuestroscuerposdeagualimpiosparasuusodentroyfueradelbosque.Sediscutirántambiénlasactividadeshumanasquepuedenimpactarloscuerposdeagua.Utilizandosusejerciciosdeavalúolosestudiantesconstruiránunplandemanejoparaloscuerposdeaguadesupueblo.

Preparativos: Antes de recibir al grupo se debe verificar que el equipo (multímetro,turbidímetroyespectrofotómetro) tengabateríasconcarga.Elequipodebesercalibradoantesdetomarlasmedidas,preferiblementeenlamañanaantesqueelgrupollegue.Paralasinstruccionesdecalibracióndebereferirsealosmanualesdeusoqueestaránguardadosen el Salón Laboratorio del ICBC. Se pueden hacer copias de losmanuales para llevar albosque,perolosoriginalesdebenmantenerseenelSalónLaboratorio.

Se debe llevar al Bosque Escuela los siguientes materiales: multímetro, turbidímetro yespectrofotómetro, estándares de calibración y manuales de uso correspondientes,reactivosparamedirnutrientesconespectrofotómetro,aguadestilada,bateríasadicionales,servilletas para limpiar los electrodos, 4-5 botellas para muestras de agua, guantes,marcadordepizarraypizarrayunenvaseparadepositarbasuradelosreactivos.SedebellevarlosmaterialesalSalóndeAguaantesderecibiralgrupo.Enelsalóntambiénsedebepreparar lapizarra con los informesdecalidaddeaguadeotros lugares. Sedeben llevarhojasdeavalúoimpresasylápicesobolígrafos.

Recordatorio: El equipo nunca se debe guardar sucio omojado y se deben remover lasbateríasantesdeguardar.Vermanualesdeusoparainstruccionesenelmantenimientoyalmacenamientodeloselectrodosdelmultímetro.

Conceptosimportantes:Recursonatural,recursorenovable,recursonorenovable,parámetrosfísico-químicos,turbiedad,potabilidad

Un recurso natural es todo aquello que provee un bien o servicio y que proviene de lanaturalezasinseralteradoporelserhumano,porejemplo:elagua,elsuelo,elpetróleo,losorganismos vivos, losminerales, etc. Los recursos naturales pueden ser renovables o norenovables. Los recursos no renovables son aquellos que se encuentran en una cantidadlimitadaenlanaturaleza.Nopuedenserfabricadosocultivados.Existengeneralmenteencantidadesfijasenlanaturalezayaquelosprocesosqueloscreansonmuylentos.Algunosrecursos naturales no renovables son los minerales, los acuíferos, el petróleo y el gasnatural, etc. Por otro lado los recursos naturales renovables son aquellos que sonreemplazadoso recicladosporprocesosnaturales.Porejemplo, elnitrógenopasaporunciclo a través de varias cadenas alimentarias hasta regresar al suelo. Las plantas y losanimales también se consideran recursos renovables. El agua puede ser considerada unrecurso renovable porque se reemplaza naturalmente, sin embargo hay actividadeshumanasqueprovocanqueesterecursoseestéimpactandonegativamente.

El agua potable que tenemos en nuestras casas puede llegar de diferentes fuentes. Enalgunoslugaresprovienedeacuíferosyaguassubterráneas,yenotroslugaresprovienedeaguas superficiales como los ríos y lagos. Toda agua que vaya a ser utilizado como aguapotable tiene que pasar por un proceso de preparación que asegura la calidad de aguaadecuadaparaelconsumohumano.ElprocesoquellevaacabolaAutoridaddeAcueductosy Alcantarillados de Puerto Rico es el siguiente: el agua primero se filtra para eliminarcualquiersólidogrande,luegoseaéreaparaoxigenarla,aloxigenarlaseoxidanmetales,quepuedan causarle un mal sabor al agua, y se precipitan, después de esto se le añade unpolímeroalcualseleadhierenlossólidospequeñoscomolosmetalesoxidados,luegoseleañadeclorogaseosoparadesinfectarla.

“LacalidadquímicaybacteriológicadelaguapotabledePuertoRicoesgarantizadaatravésdelosanálisisqueserealizanennuestroslaboratorioscertificados.Además,esregulada e inspeccionada respectivamente por la Ley de Agua Potable Segura de laAgencia de Protección Ambiental (EPA) y el Programa de Agua Potable delDepartamentodeSaludatravésdelaLeyparaprotegerlaPurezadelAguaPotabledePuertoRico.”

(http://www.acueductospr.com/download/folletos/PRODUCCION_AGUA_POTABLE_JUL_2010.pdf)

Los parámetros que los estudiantes van a medir son: pH, temperatura, conductividad,salinidad,oxígenodisuelto,turbiedadypresenciadenutrientes.

pH:ElpHesunamedidadecuanácidooalcalinoesunasustanciabasadaenlacantidaddeiones libresdeOH-yH+en lasustancia.LaescaladepHvade0a14.Valoresde0-6sonconsiderados ácidos, 7 es neutral y de 8-14 son considerados alcalinos o básicos. Varios

factorespuedenafectarelpHdeuncuerpodeagua.Porejemplo,el tipodesuelo, tipodeplantasynutrientespresentespuedendeterminarelpHdeunlugar.ElpHnormaldeunríopuede estar entre 5-6. Si el pH es muy ácido o muy alcalino muchos organismos no lopodrántolerar.AlgunassustanciasquelossereshumanosliberamosaloscuerposdeaguapuedencambiarsupH,porejemplo losdetergentesquedescargamosdenuestrascasasoescorrentías que llevan fertilizantes a los cuerpos de agua pueden aumentar el pHdemasiado.

Temperatura: La temperatura es un parámetro importante en determinar la calidad delagua. Puede afectar la cantidad de OD, cantidad de alimento disponible y los procesosbiológicosquesedebenllevaracabo.Lastemperaturasextremaspuedentenerefectosmuynegativosenunecosistema.Temperaturasmuyaltaspueden causardisminución enOD,provocar muerte de organismos menos tolerantes a temperaturas altas, provee unambiente ideal para el crecimiento de bacterias y hongos, y pueden provocar undesequilibrioenlosprocesosmetabólicosdelecosistema,aligualqueentemperaturasmuyfrías.Lospecessonanimalesdesangrefría,ycuandolatemperaturaambientalesbajaellostienenqueaumentarsuactividadmetabólicaparaaumentarsutemperaturacorporal,porconsiguiente consumen más alimento. El aumento en la competencia por alimentodisponiblepuedecausarmuertesentreloscompetidores.Latemperaturadelaguatambiénafectalasolubilidaddediferentesgasesenelagua,yestolepuedecambiarelsaboralaguapotable.

Conductividad: La conductividad es una medida de la habilidad que tiene el agua detransportarunacargaeléctrica.Laconductividaddelaguapuedeaumentarporlapresenciade sólidos inorgánicosdisueltos, como cloro, sulfato, fosfato, calcio, nitrato, y otros ioneslibresquepuedenmoverunacargaeléctrica.Mientrasquesustanciasorgánicascomo losaceites, alcoholes y azúcares pueden bajar la conductividad. La temperatura del aguatambiénpuede afectar la conductividad.A temperaturasmás altas,mayor conductividad.(Enelmultímetroseajustalaconductividadbasadoenlatemperaturaqueleeelelectrodo.)Laconductividadesafectadamayormenteporlostiposdesuelosyrocasdentroyalrededordel cuerpo de agua, pero también se ve afectada por actividades humanas como laagricultura,ylasescorrentíasurbanas.Medidascomunesparadiferentescuerposdeagua,segúnelEPA(http://water.epa.gov/type/rsl/monitoring/vms59.cfm):Aguadestilada:de0.5-3µS/cm;Ríos de EstadosUnidos: de 50-1500 µS/cm; Lagos: de 150-500 µS/cm;Aguas dedescargaindustrial:puedenllegara10,000µS/cm.

Salinidad: La salinidad representa la concentración de sales que hay en el agua. Puedenestarasociadasalaconductividad.Amayorsalinidad,mayorconductividad.

Oxígenodisuelto(OD):eloxígenoenelaguaesimportanteparalosorganismosquevivenallí.Mientrasmás alto el porciento de oxígenodisuelto en el agua,mayor la variedadde

organismosquepuedencrecer.Si lacantidaddeoxígenoesmuybajo(pordebajodeunamilésimade1%)lospecesyotrosorganismospuedensufrirestrés,sepuedenenfermar,yhasta morir. Crecimiento excesivo de algas puede representar exceso de nutrientes. Elexceso de nutrientes puede provenir de fuentes humanas, como la agricultura, o losresiduosdomésticos.Cuandoesteexcesodealgasmuereysedepositaenelagua,elprocesode descomposición de tanta biomasa lleva a una disminución en oxígeno disuelto. Esimportante recordar que la temperatura del agua también puede afectar el oxígenodisuelto.ElaguamásfríapuedetenerunacantidadmayordeOD.

Turbiedad: La turbiedad es unamedida de falta de claridad del agua. Es unamedida departículassólidassuspendidasenelagua.Mientrasmáspartículas,másturbioelagua.Laturbiedadpuedeserprovocadaporescorrentíasquedepositansedimentosenlosríos,porejemplodespuésdeunafuertelluvia.Laproliferacióndeciertosorganismostambiénpuedeprovocar alta turbiedad, como por ejemplo abundancia de algas microscópicas. Altaturbiedad puede ser muy negativa para un cuerpo de agua. Puede impedir que entresuficiente luzsolara losorganismosfotosintéticos,ypuede interferircon larespiraciónyalimentación de los organismos acuáticos. Las partículas suspendidas también afectan elcuerpodeaguaalabsorberlaradiaciónsolar,provocandoqueaumentelatemperaturadelagua,yyavimoslosefectosquepuedetenerunaumentoentemperaturasobrelacalidaddeagua.Dentrodelcontextodepotabilidad,esmuchomásdifícilyporlotantomáscostosoprocesar agua turbia para luego desinfectarla. Las partículas suspendidas tambiénfuncionan comomedio para que se adhieranmetales pesados y otras sustancias tóxicas,difícilesdeeliminar.LaturbiedadsemideenUnidadesNefelométricasdeTurbiedad(NTU).Laturbiedaddebeestarpordebajode1NTUparaserutilizadaparaelconsumohumano.

Nutrientes:Losnutrientespresentesenelaguasemidenutilizandounespectrofotómetro.Se le añaden a las muestras de aguas sustancias que interactúan con el nutriente encuestión.Comoproductodelareacciónquímicaenlapresenciadeesenutrienteseafectalaabsorbancia y transmitancia de la luz, ya sea por cambio de color en el agua o porprecipitadosqueseforman.

El fósforoesunelementoesencialpara la floray la faunaacuáticadeunecosistema. Sinembargo,elfósforoseencuentranaturalmenteenmuybajasconcentracionesenformadefosfatos,porlotantoelmásmínimoaumentopuedetenerefectosmuygrandes.Lamedidanormalparafósforodebeestarpordebajode0.01mg/L

Losnitratos,aligualqueelfosfatosonesencialesparalosorganismosacuáticos.Enexceso,pueden causar eutrofización. El crecimiento en exceso de las plantas y algas provocacambios en los organismos normales del ecosistema, al igual que cambios en OD ytemperatura del ambiente. Alta concentración de nitratos puede provocar anoxia yenvenenamiento en algunos animales. Concentraciones normales de nitratos deben ser

menor de 1mg/L. En aguas de plantas de tratamiento la concentración es deaproximadamente 30mg/L. La fuente de nitratos en exceso puede ser escorrentías deterrenosagrícolasydepozossépticos.

(Para más detalles sobre los reactivos, el uso del espectrofotómetro y las reaccionesquímicasrefiérasealmanualdeusodelequipo)

Actividad:EnelSalóndeAgualosestudiantesmediránlosparámetrosfísico-químicosdelRíoCiénega.Losestudiantessedividiránengrupos(sedeterminacuántosporlacantidaddeestudiantes).Cadagrupomedirálosparámetrosdeunamuestradelagua.Utilizaránelmultímetro para medir temperatura, oxígeno disuelto, conductividad y salinidad; elespectrofotómetro para medir presencia de nutrientes; y el turbidímetro para medirturbiedad. Una vez hayan tomado los datos los escribirán en el espacio provisto en lapizarra.SecompararánlosresultadosdelRíoCiénegaconlosinformesdecalidaddeaguadeotroslugares.



I. Tema:DIVERSIDADDEARTRÓPODOSDELBOSQUEESCUELALAOLIMPIA

Subtema:IDENTIFICACIÓNYCLASIFICACIÓN



IV. Técnicas:recorrido,conversaciónsocializada,preguntasabiertas,trabajoenequipo,usodemicroscopíayobservaciones

V. Integración:cienciasambientales,ecología,biología





NC.11.4 Utiliza prácticas de seguridad en los laboratorios de Ciencia y en elcampodelainvestigación.(Química1.2)


EM.11.3 Reconoce la interdependencia de los organismos, la diversidad de lavidaysusnivelesdeorganización.(Biología2.3)



SM.11.4 Analiza cómo los organismos se organizan en sistemas taxonómicos.(Biología3.5)

Biología



NC.B.1.1 Identifica la honestidad, objetividad y ausencia deprejuicios como valores necesarios para llevar a caboinvestigacionescientíficasdeunmodoadecuado.


NC.B.2 Utilizaprácticassegurasyprotocolosdelaboratorioenelcampodelainvestigación.





EM.B.3.4 Reconocequelapartevitaldeunecosistemaradicaenlaestabilidaddesusproductoresysusdescomponedores.

LOSSISTEMASYMODELOS

SM.B.5 Analizacómolosorganismosseorganizanensistemastaxonómicos.

SM.B.5.1 Comparaycontrastalascaracterísticasdistintivasdelosreinosdelavida.

SM.B.5.2 Describe la organización taxonómica en sistemas declasificaciónbiológica.

SM.B.5.4 Reconocelaimportanciadeclasificarlosorganismosendiferentesreinos.

CienciasAmbientales





VII. NiveldeProfundidaddeConocimiento:NivelII-PensamientodeProcesamiento


• Artrópodo,insecto,crustáceo,arácnido,quilópodo,diplópodo,clavedeidentificación,clasificación



• conocersobreelprocesodeclasificacióndelosorganismosvivos

• identificarartrópodosutilizandounaclave

• conocerlascaracterísticasdelosdiferentesgruposdeartrópodosestudiados

• entenderelrolylaimportanciadelosartrópodosendiferenteshábitatsdentroyfueradelbosque

• tenerunaapreciaciónmayorporlabiodiversidaddentroyfueradelbosque

• utilizarelmicroscopiodedisecciónparalaobservacióndeorganismosylaidentificacióndesuspartes


• Clavesdeidentificacióndeartrópodos(10)

• Lupas(10)

• Hojasparaanotarlosdatosyhacerilustraciones

• Lápiz,bolígrafo,lápicesparacolorear

• Reglasycintasmétricas(10)

• Guantesdejardinería(Cantidadvaríacongrupo)

• Envaseoplatopetriparacolocarorganismosquesequieranobservar

• SalóndeMicroscopíadeArtrópodos(laboratoriodelICBC)

i. Microscopiosdedisección(Cantidadvaríacongrupo)

ii. Platospetrioenvasesparaobservarorganismos

XI. Actividades



ii. SeofreceráunabienvenidayunaintroducciónaloqueeselBosqueEscuela.

iii. Sediscutiránlasinstruccionesdelaactividadadesarrollarse.Importantehacerénfasisentenerprecauciónconalgunosorganismosquepuedanpicarymencionaralgunosquenodebenserperturbados.


• Desarrollo

i. LosestudiantesparticiparánenunrecorridodentrodelBosqueEscuela“ArielMassolDeyá”.

ii. Elrecorridoharáénfasisenladiversidaddeorganismospresentesenelbosque.

iii. UnavezenelSalóndemicroscopíadeartrópodosseleshablarásobreelFilumArtrópoda.

iv. Losestudiantesreflexionaránsobresupercepcióndelosartrópodos.¿Quéimportanciatienen?¿Porquépican?¿Losquieroenmicasa?

v. SediscutiránlascaracterísticasprincipalesdelasclasesArácnida,Insecta,Quilópoda,DiplópodayCrustacea.

vi. Losestudiantesserándivididosengrupospequeños.Cadagrupobuscaráunáreadelbosque(grama,tierra,rocas,orilladelrío,hojarasca,etc.)ymediránuncuadrantede1’x1’.

vii. Losestudiantesobservaránlosdiferentesorganismosdentrodesucuadranteyutilizandounaclavedeidentificación,prepararánunalistadelosorganismosobservados.

viii. AlgunasmuestrasseráncolectadasycadaestudianteutilizaráunodelosmicroscopiosdedisecciónenellaboratoriodelICBCparaobservaralgunosdesusorganismosdecercayprepararánunailustracióndeloqueobservan.

• Cierre

i. Losestudiantescompartiránloqueencontraronysusilustraciones.

ii. Sedialogarásobrelaimportanciadelaclasificación.

iii. Sehablarádelaimportanciadelosartrópodosensusecosistemas.

iv. Losestudiantesreflexionaránsobresupercepcióndelosartrópodosluegodelaexperiencia.

XII. Avalúo:Diversidaddeartrópodos,identificaciónyclasificación

Fecha:_____________________________________________

Nombre:__________________________________________

Describeelhábitatentucuadrante(tienevegetación,rocas,quétipodesuelo,estácercaelríoono,etc.):

Usandolaclavedeidentificación,preparaunalistadelosorganismosqueencuentres.Escribelascaracterísticasdistintivasqueutilizasteparaidentificarlos.:

¿Quéroltendránlosartrópodosqueencontrastedentrodesuhábitat?

Ilustracióncientífica:preparaunailustracióndeloqueobservesconelmicroscopio,recuerdaidentificarcadaorganismo.

¿Quéimportanciatendránlosartrópodosfueradelbosque?


Guíaparaelmaestro

Tema:DIVERSIDADDEARTRÓPODOSDELBOSQUEESCUELALAOLIMPIA

Subtema:IDENTIFICACIÓNYCLASIFICACIÓN

Sinopsis: Durante la visita al Bosque Escuela los estudiantes aprenderán sobre el FilumArtrópoda. Se discutirán las características principales de este filum y de las clasesArácnida,Insecta,Quilópoda,DiplópodayCrustácea.Losestudiantesutilizaránunaclavedeidentificaciónparabuscareidentificarartrópodosenuncuadranteseleccionadoporellosmismos. Tendrán también la oportunidad de observar algunos organismos encontradosbajoelmicroscopio.Losestudiantesdibujaránloqueobservan.Alfinalizarlaactividadseesperaquelosestudiantestenganunanuevapercepciónyactitudhacialosartrópodos.

Preparativos: Antes de recibir a los estudiantes el salón que se usará como Salón deMicroscopía de Artrópodos debe estar listo. Los microscopios deben estar limpios,funcionandoyacompañadosporenvasesoplatospetriqueutilizaránlosestudiantesparacolocarlosorganismos.Paraestaactividadesmuyimportantelaseguridad.Losestudiantesdebenusarguantesprotectoresmientrasbuscan losorganismosenel suelooenelagua.Porlotanto,debehaberenelsalónsuficientesguantesparacadaestudiante.Lasclavesdeidentificacióny lashojasdeavalúodebenestar impresasy listaspara losestudiantes. Sepuede colocar en el salón ese día la exhibición del laboratorio del ICBC para demostraralgunosdelosartrópodosquequizásnosepudieronobservar.

Conceptos importantes: Artrópodo, insecto, crustáceo, arácnido, quilópodo, diplópodo,clavedeidentificación,clasificación

Los artrópodos son animales invertebrados. Poseen un exoesqueleto y su cuerpo essegmentado. En lamayor parte, su exoesqueleto es formado por quitina. Los artrópodostienenquemudarsuexoesqueletocadaciertotiempo.Tienensistemacirculatorioysistemanervioso que incluye un cerebro desarrollado. Lamanera en que los artrópodos ven, semueven,sealimentanysereproducenvariabastanteentreclases.

Algunas de las clases más comúnmente observadas son Insecta, Arácnida, Quilópoda,DiplópodayCrustácea.EnelBosqueEscuelapodemosobservarorganismosdecadaunodeestosgrupos.

Característicasdecadaclase:

Insecta:Losinsectostienentresparesdepatas.Puedenonoteneralas.Dentrodelgrupodelos insectos podrán observar lasmariposas, las cucarachas, larvas de insectos acuáticos,escarabajos,entreotros.

Arácnida: Nunca tienen alas. No tienen antenas. Cuatro pares de patas. En el BosqueEscuelapodránobservarunagrancantidaddearañasyposiblementealgunosescorpiones.

Crustácea:Cuatroomásparesdepatas,peromenosdequince.Unoodosparesdeantenas.Enlasorillasdelríopodríanversecamaronesdeaguadulce.

Quilópoda: Quinceomásparesdepatas.Unpardepatasporcadasegmento.Estegrupoincluyelosciempiés.

Diplópoda:Quinceomásparesdepatas.Dosparesdepatasporcadasegmento.Estegrupoincluyelosmilpiés(gungulén,gongolón,gongolí).

Paramásdetallesdecadaclasesedebereferiralasclavesdeidentificación.Lasclavesdeidentificación son una herramienta útil cuando se quiere clasificar un organismodesconocido. Es una clave basada en dos premisas. La premisa que sea cierto sobre elorganismo te lleva al próximo sistema dicótomo de premisas, hasta que eventualmenteconvergenenunorganismoespecífico.

Actividad:Estaactividadesexploratoria.Losestudiantesescogeránunáreaparamarcarsucuadrante.Tendránquedescribirelhábitatdesucuadranteeidentificarlosartrópodosqueencuentren allí. Puedendibujarlos yutilizar las clavesde identificaciónparanombrarlos.Tambiéntendránlaoportunidaddeobservaralgunosdelosorganismosporelmicroscopiodedisecciónparaverconmásdetalleslaanatomíadesuorganismo.Laseguridadduranteestaactividadesmuyimportante.Deberánusarguantesentodomomentoquemanipulenunorganismo.

Photographic Atlas of Entomology and Guide to Insect Identification, James L. Castner,DepartmentofBiology,PittsburgStateUniversity,2000porFelinePress

GuidetoAquaticInsectsandCrustaceans,IzaakWaltonLeagueofAmerica,MechanicsburgPA,2006porStackpoleBooks

ClavedicotómicaparalaidentificacióndeClaseArtrópodos

1. Caparazónredondouovaladoconrabolargopuntiagudo.Patassonvisiblessolamenteporlaparteinferior

ClaseXiphosura(Figura1)

Formanoovaladaniredonda,sinrabo,laspatassonvisibles,entonces#22. Tresparesdepataspresentes,puedeonoteneralaspresentes

ClaseInsecta(Figura2) Másdetresparesdepataspresentes,nohayalaspresentes,entonces#33. Cuatroparesdepatas,nohayantenaspresentes

ClaseArachnida(Figura3)

Cuatroomásparesdepatas,unoodosparesdeantenaspresentes,entonces#44. Menosdequinceparesdepataspresentes

ClaseCrustacea(Figura4)

Quinceomásparesdepataspresentes,entonces#55. Unpardepatasporsegmento

ClaseQuilopoda(Figura5)

DosparesdepatasporsegmentoClaseDiplopoda(Figura6)

ClaveparaidentificarlosprincipalesórdenesdelaClaseInsecta

Versiónmodificada,preparadaoriginalmenteporDr.GermanH.Cheli

1. InsectotienealasvisiblesAlasausentes,entonces#2

2. SólounpardealasOrdenDiptera(mosquitos,moscas):Seencuentraamenudocercadelaguaytienemetamorfosiscompleta(tienenpupa)

Dosparesdealas,entonces#3

3. Losdosparesdealassondiferentesensuestructura,elprimerparmásgruesoqueelsegundo

Losdosparesdealassonsimilaresenestructura,entonces#9

4. Primerpardealasesduro(comounacáscara)OrdenColeoptera

OrdenColeoptera(escarabajos):Seencuentranentodosloshábitatsytienenmetamorfosiscompleta(tienenpupa)

Unapartedelprimerpardealasesduro,entonces#5

5. Primerpardealasesduroenlabaseymembranosoenlapunta,piezasbucalesparachuparOrdenHemiptera

OrdenHemiptera(Chinches):seencuentranentodosloshábitats,tienenmetamorfosissimple,notienenpupa

Primerpardealasesdurototalmente,yconvenasentodaspartes,piezasbucalesparamasticar

Lasseispatassonparacaminar(noparasaltar),entonces#6

6. CabezacubiertaporunescudodorsalOrdenBlattaria

OrdenBlattaria(Cucarachas):tienenmetamorfosissimple,nohaypupa

7. Primersegmentodeltóraxescorto,elsegundoytercersegmentosonalargados.Aspectodehojaopalo.OrdenPhasmatodea

OrdenPhasmatodea(insectopalo,chinchemolle):seencuentransobrelavegetaciónytienenmetamorfosissimple,notienenpupa

Unparomáspatasmodificadasparaotrafunciónquenoescaminar,entonces#8

8. Primerpardepatasraptor(paraatraparpresas)OrdenMantodea

OrdenMantodea(mantisreligiosa):seencuentransobrelavegetación,tienenmetamorfosissimple,nohaypupa

LaspatastraserassonlargasydiseñadasparasaltarOrdenOrthoptera

OrdenOrthoptera(saltamontes,grillos):seencuentranenelsueloolavegetación,tienenmetamorfosissimple

9. Alascubiertasdeescamas OrdenLepidoptera

OrdenLepidoptera(mariposasypolillas):seencuentranenvegetación,tienenmetamorfosiscompletaconpupa,sularvanotienealasyseconocecomooruga

Alasnocubiertasdeescamas(clarasymembranosas),entonces#10

10. Piezasbucalescontuboparasuccionar,lasdosalassonOrdenAuchenorrhynca:homogéneas(enformadetechodedosaguas)

OrdenAuchenorrhynca(cigarras,chicharras):seencuentranenlavegetaciónytienenmetamorfosissimple

Piezasdelabocanotienentubodesuccionar,entonces#11

Alasconpocasoningunavena

11. Alasmuydelgadas,bordeadasdepelospequeños OrdenThysanoptera

OrdenThysanoptera(piojodeplanta):pequeños,alados,seencuentranenlavegetación

Alasnocomo11 OrdenHymenoptera

OrdenHymenoptera(abejas,avispas,hormigas):seencuentranensueloovegetación,tienenfasedepupa

Alasconmuchasvenas,entonces#12

12. Condosanillospequeñosalfinaldelabdomen.ParecenhormigasperolauniónentreabdomenytóraxnoesestrechaOrdenIsoptera

OrdenIsoptera(termitas,comején)

Sinanillos,sonlargosyesbeltos,conalaslargasyangostas,entonces#13

13. AntenasmuycortasOrdenOdonata

OrdenOdonata(libélulas):seencuentrancercadelaguaytienenmetamorfosissimple,tienenlarvasacuáticas

14. AntenasrelativamentelargasconmúltiplessegmentosOrdenNeuroptera

OrdenNeuroptera(crisopas,“damselfly”):seencuentranenlavegetación,tienenfasedepupa,suslarvassellamanhormigasleonasysondepredadoras

Insectossinalascomoadultos.

15. Insectosaplanadoslateralmente,conparastraserasparasaltarOrdenSiphonaptera

OrdenSiphonaptera(pulgas):seencuentranenlasavesylosmamíferos,tienemetamorfosiscompleta

Noaplanadoslateralmente,entonces#16

16. Insectosmuydelicados,conlargosfilamentosenelextremoposteriordelabdomenOrdenThysanura

OrdenThysanura(pecesitosdeplata):seencuentranenlamateriavegetalendescomposición,tienenmetamorfosissimple

Sinlascaracterísticasarribanombradas,entonces#17

17. UniónentreabdomenytóraxestrechaysinanillosenlapuntadelabdomenHormigas

FamiliaFormicidae/OrdenHemynoptera:seencuentranenelsueloyvegetación,tienenmetamorfosiscompleta

18. Cinturaanchacondosanillosenlapuntadelabdomen(aunquepuedenfaltar)OrdenIsoptera

OrdenIsoptera(termitas,comején)

ClaveDicotómicaparaIdentificacióndeOrdenesdelaClaseAracnida

1. Cuerpotienerabolargoydelgado

Apéndicesdelanterosconpinzasopalancas,entonces#2

Cuerposinrabo.Apéndicesdelanterospuedenonotenerpinzasopalancas,entonces#3

2. Raboestáclaramentesegmentadoytieneunaguijón

apéndicesdelanterossongruesosenlaspuntasdondeformanlaspinzasOrdenEscorpiones

Raboesfino,comounhilo,noselevenclaramentelossegmentos,laspalancassonmasivasygruesascompletasOrdenUropygi

3. Apéndicesdelanterosconpinzas,parecenlasdeun

escorpión,usualmentemidenmenosde5mmOrdenPseudoescorpion

OtrosincluyenOrdenAraneae,OrdenAcari,OrdenOpiliones,OrdenAmblypygiyOrdenSolifugae.

Ecoagricultura

Guíaparaelmaestro

Tema:PROYECTOECO-AGROFORESTAL

Sinopsis: El proyecto Eco-Agroforestal tiene como misión establecer una agriculturainterdisciplinariaadaptadaalascondicionesambientalesdePuertoRico.ElBosqueEscuelaesunperfectoejemplodeunbosquesecundario,enelqueimplementamosprácticasagro-ecológicas y para elmanejo de una variedad de cultivos. Se busca desarrollar un patrónsustentableenelbosquequesirvademodelodecultivoaplicableenotroslugares.

Preparativos: Antes de cada actividad se debe consultar primero con el Agrónomo delBosqueEscuela.Estenos indicará laactividadquesepuedarealizarcorrespondientea laépocayalastécnicasdelcultivoimplementadas.

Cada actividad requerirá de la preparación de los materiales anticipadamente. Losestudiantes deben poder ver el desarrollo de la tarea que realizarán a través de lasdiferentes etapas de terminado. Por ejemplo, si la tarea a realizarse es una siembra desemillas,sedemostraránpreparadostodaslasetapasdelatarea:untiestovacío,untiestoconsuelo,untiestoconlasemilla,etc.Estoayudaaqueelestudiantevealoqueserealizóantesdesutarea,ylaactividadquerealizará.

Conceptosimportantes:agriculturaecológica

Practicarunaagriculturaecológicasignificaqueintegramostodoelentornoenlapráctica.Comoresultado,laagriculturaecológicabrindaunaviabilidadeconómicaparaproyecto.Elproyecto de agricultura ecológica comprende la introducción de plantas agrícolas a unsistemaforestalparaconocersuadaptaciónydesarrollo.Elpropósitoesobtenersemillasviablesquesevayanadaptandoalascondicionesdelbosqueparamejorarsugenéticayasíconseguir el balance con manejo integral de plagas y abonamiento sin químicos.Principalmente lasplantas sonhortalizas,que tienenun ciclodeproducciónde90a120días. Podemos encontrar aquí tomates, ajíes, lechugas, bok choy, acelgas, albahacas,limoncillos, cacaos, parchas, frijoles, entre otras [varía según temporada]. Los farináceosque se pueden encontrar son yuca, guineo, yautías entre otros. La misión es que estassemillas sean preservadas, reproducidas y sirvan a la comunidad de fuente nutritiva,ademásqueremosobtenerunbancosurtidodesemillasdealtacalidadparaelfuturo.

Enelinvernaderoesunlaboratoriodepropagacióndesemillasymaterialvegetativo.Tambiénpreparamosabonosfermentadoselaboradosconlamateriadisponibleenelárea(hojasdeortiga,estiércoldecaballo,probióticosylevadura).Elobjetivoesrecolectar

semillasyseleccionarlamejordetodas,estopromuevequeelproyectotengaunaeficienciaproductiva.ElinvernaderoledalaoportunidadalasplantasqueseponganfuertesysaludablesparaluegosembrarlasenelBosqueoenCasaPueblo.Esteinvernaderoposeemayordiversidaddeplantasquelasquehansidosembradasporelbosque.

Actividad: Las actividades que realizarán los estudiantes tienen la meta de enseñar: elmanejodelasplantassilvestresutilizadasparalospreparadosylospasosaseguir,técnicasde labranza mínima para reducir el impacto en el área, y la selección de semillas y deplantas.

AvifaunaPlaneducativoparadiseñodeactividades

I. Tema:AVESDELBOSQUE



IV. Técnicas:recorrido,conversaciónsocializada,preguntasabiertas,trabajoenequipo,investigacióncientífica,métodocientífico,censodeaves,observación

V. Integración:cienciasambientales,ecología,biología





NC.11.1 Utiliza los conceptos, principios y metodología científica en lainvestigación para contestas preguntas sobre la ciencia de la vida.(Biología1.1)






SM.11.2 Explica cómo las adaptaciones fisiológicas y estructurales de losorganismos determinan el proceso de selección natural y facilitan elequilibriodelossistemas.(Biología3.3)

SM.11.6 Identificayestablecemodelosparedemostrarlasrelacionesentreloscomponentesdeunecosistemaencuantoalatransferenciademasayenergía.(CienciasAmbientales3.1)

LASINTERACCIONES

I.11.1 Analiza cómo los organismos se relacionan entre sí a través delintercambiode lamateriayenergíaparapodercrecer,mantenerseyadaptarse.(Biología5.1)


Biología











EM.B.6 Formula generalizaciones respecto a las adaptaciones quemuestranlosorganismosdeacuerdoalambienteenqueviven.

LOSSISTEMASYMODELOS

SM.B.4 Representa y explica la interdependencia que existe entre losorganismos en relación con el flujo de energía y la materia en unecosistemapormediodediagramasymodelos.

LAENERGÍA

E.B.1 Explica la interdependencia que existe entre los organismos conrelaciónalflujodeenergíaylamateriaenunecosistema.

E.B.1.3 Describe cómo los organismos utilizan la energía yreciclan los nutrientes para sostener la vida de unecosistema.

E.B.1.4 Explica cómo ocurre el flujo de energía en redes ycadenas alimentarias en un ecosistema a partir de lasplantascomoproductoresprimarios.

LASINTERACCIONES

I.B.1 Analiza cómo los organismos se relacionan entre sí a través delintercambio de materia y energía para poder crecer, mantenerse yadaptarse.

Cienciasambientales






NC.A.5.1 Identifica el impacto al ambiente provocado por ladeforestación,introduccióndeespeciesylasespeciesenpeligrodeextinción.

LASINTERACCIONES





C.A.1.1 Explica la importancia del recurso bosque para lasespeciesenpeligrodeextinción.

C.A.1.4 Explicaenquéformalaintervenciónhumanainfluyeenlaextincióndealgunasespecies.


VII. Nivel de profundidad de conocimiento: Nivel II- Pensamiento de Procesamiento,NivelIII-PensamientoEstratégico


• Dispersióndesemillas,censo,frugívoro,endémico,residente,migratorio



• conocer sobre el rol de las aves en el bosque, como frugívoros y comodispersadoresdesemillas

• realizaruncensodeaves

• reconocerlaimportanciadelasavesdentroyfueradelecosistemadelbosque

• identificarlavariedaddeavesquehayenelbosque

• conoceralgunasespeciesdeavesendémicas,migratoriasyresidentes

• conocerelimpactoquepuedentenerespeciesinvasorassobrelapoblaciónyelfuncionamientodeunecosistema


• Estacióndeperchasparaaves:

i. Percha

ii. Tiestos

• Libroguíadecampodeaves

i. Adicionalallibropuedehaberguíasdecampo(10)

• Binoculares(cantidaddependedeltamañodelgrupo)

XI. Actividades






• Desarrollo

i. Antes de salir al recorrido, se discutirán los conceptos endémico,residente,migratorioyfrugivoría.

ii. Los estudiantes participarán en un recorrido dentro del BosqueEscuela“ArielMassolDeyá”.

iii. Duranteelrecorridoserealizaráuncensodeaves.

iv. El recorrido hará énfasis en la diversidad de aves y sus fuentes dealimentoenelbosque.

v. Al finalizar el recorrido se llegará a la estación de perchas dedispersióndesemillas.

vi. Se discutirá el experimento con los estudiantes (Habrá un grupoestudiantilencargadodelproyectodeinvestigaciónalargoplazo).

vii. Los estudiantes observarán los tiestos y tratarán de identificar lassemillas y las plantas creciendo en ellos. (Colaboración conAgrónomo).

• Cierre

i. Los estudiantes reflexionarán sobre el rol de las aves comodispersadores de semillas y sobre el impacto que podrían tenerorganismosinvasoressobreelecosistema(porejemplotordolustroso,avesintroducidasportiendasdemascotas).

ii. Los estudiantes desarrollarán un plan demanejo ymonitoreo sobrelasavesdelBosqueEscuelaodesupueblodeprocedencia.

XII. Avalúo:Lasavesdelbosque

Fecha:_____________________________________________

Nombre:__________________________________________

Preparaunalistadelasavesqueobservasteenelcenso,hazunamarcacadavezqueveasunadetulista:

¿Quétipodealimentosdeavesencontrasteenelbosque?

Describeloqueobservasteenlasperchasdedispersióndesemillas:

¿Quéanimalescreesquecompitenporlosmismosalimentos?

Lassemillasquelleganalbosque,¿dedóndevendrán?

PreparaunplandemanejoymonitoreodeavesparaelBosqueEscuelaoparatupueblodeprocedencia:

Avifauna

Guíaparaelmaestro

Tema:AVESDELBOSQUE

Sinopsis: Duranteestaactividadlosestudiantesaprenderánsobrelasavesquehabitanelbosque. Conocerán la diferencia entre aves endémicas, migratorias y residentes. Sediscutirá el impacto del ser humano sobre el hábitat de las aves, por ejemplo ladeforestaciónylaintroduccióndeespeciesinvasivas.Durantelaactividadseesperaquelosestudiantesdesarrollenunnuevorespetopor lasavesysuroldentroy fueradelbosque,específicamente como dispersadores de semillas. Al finalizar la actividad del censo y dediscutir el proyecto de investigación los estudiantes desarrollarán un plan de manejo ymonitoreodeavesparaelbosqueosupueblodeprocedencia.

Preparativos: Antesde recibir al grupode estudiantes el experimentode las perchasdedispersióndesemillasdebeestarenproceso.Esteproyectoserámonitoreadoporungrupoestudiantil. El instructor debe estar listo ese día con binoculares para cada estudiante yvarios guías de campo para la identificación de las aves. Las estaciones del censo debenestar previamente establecidas (cada 100m) para estandarizar los resultados. Se debecoordinartambiénconelAgrónomodelbosqueparaqueestépresenteenelmomentodeidentificacióndesemillasyplántulasenlostiestosdecoleccióndesemillas.Tambiéndebenestarpreparadaslashojasdeavalúoparalosestudiantes.Enestashojasrealizaránelcenso.

Conceptos importantes: Dispersión de semillas, censo, frugívoro, endémico, residente,migratorio

Esta actividad consistededos eventos. El primero es el censode avesque realizarán losestudiantes, y el segundoeselproyectode investigaciónde lasperchasdedispersióndesemillas.Todoslosgruposobservaránlasperchasylosresultadosdelexperimento,peronotodosparticiparándelaconstruccióndelmismo.Esteproyectoseráadoptadoporungrupoestudiantil.Esegruposeráelresponsabledeprepararelproyecto, tomardatosyanalizarlosmismos.

Antesdecomenzarelcensoesimportanteconocerlosconceptosimportantesquesevanadiscutir.Uncensoesunejercicioestadísticoqueobtieneinformaciónsobreunapoblaciónen particular. En el caso del censo de aves se observa la especie, y luego la cantidad deindividuos de esa especie presentes. De las aves que se observen en el bosque seobservaránavesendémicas,residentesymigratorias.Lasavesendémicassonaquellasquesonúnicas oparticularesde ese lugar. Si son endémicasdePuertoRico, significa quenoexistenenotropaísqueno seaPuertoRico.Avesmigratorias sonaquellasqueviajanen

ciertas épocas del año al lugar, y se le llama residentes a las especies que puedenpermanecerenunlugarperonosondeeselugar.EnelBosqueEscuelasepodránverdelastrestiposdeaves.Esimportantetambiénreconocerquelasavestienendiferentesfuentesde alimento. Algunas aves son frugívoras, que significa que se alimentan de frutas.Otrasavessealimentandeinsectosoanimalespequeñoscomolagartijosyranas.

Lasaves frugívorassealimentande las frutasysirvencomodispersadoresdesemillasaldefecar lasmismasendiferentes lugaresdentroy fueradelbosque.Enmuchos casos lasavessealimentandelafrutaylasemillanosedigiere.Elprocesodedigestiónenalgunasavestambiénayudaaproteger lassemillasdeposiblespatógenos.Es importanterecalcarque hay otros organismos que se alimentan de lasmismas fuentes, sin embargo algunasespeciesintroducidasamenazanalasaluddelecosistemaalaumentarlacompetenciaporunosrecursoslimitados.

Actividad:Duranteestaactividadlosestudiantesrealizarándosejercicios.Elprimeroesuncenso de aves en el Bosque Escuela. Los estudiantes identificarán las aves endémicas,migratoriasyresidentesenelbosque.Duranteelrecorridotambiénsedaráunenfoquealas fuentes de alimento de estas aves. Se identificarán las aves frugívoras. Al finalizar elcensoyelrecorridolosestudiantespasaránalsegundoejercicio.Observaránlosresultadosdel experimento de perchas de dispersión de semillas. Junto con el Agrónomo losestudiantesidentificaránlassemillasylasplántulasresultadodelaalimentacióndelasavesfrugívorasdelbosque.Sediscutiráelrolylaimportanciadelasavescomodispersadoresdesemillas dentro y fuera del bosque, como productoras de variabilidad de vegetación yesencialesenelprocesoderestauración.Seanalizaráelimpactodeladeforestaciónydelaintroduccióndeespeciesinvasivassobrelasaluddelecosistema.Alfinalizarlaactividadlosestudiantes dialogarán para crear un plan de manejo y monitoreo de las aves de unecosistema.



I. Tema:BIODIVERSIDADDELBOSQUEESCUELA



IV. Técnicas:recorrido,conversaciónsocializada,preguntasabiertas,trabajoenequipo,investigacióncientífica,métodocientífico,análisisderesultados

V. Integración:cienciasambientales,ecología,biología,matemáticas

VI. Estándaresyexpectativas:




NC.11.1 Utiliza los conceptos, principios y metodología científica en lainvestigación para contestas preguntas sobre la ciencia de la vida.(Biología1.1)





LAENERGÍA

E.11.5 Analiza y describe la interacción entre los componentes abióticos ybióticos de un ecosistema, incluyendo el flujo de energía. (CienciasAmbientales4.1)

LASINTERACCIONES

I.11.1 Analiza cómo los organismos se relacionan entre sí a través delintercambiode lamateriayenergíaparapodercrecer,mantenerseyadaptarse.(Biología5.1)

Biología










LOSSISTEMASYMODELOS

SM.B.5 Analizacómolosorganismosseorganizanensistemastaxonómicos.

SM.B.5.1 Comparaycontrastalascaracterísticasdistintivasdelosreinosdelavida.

Cienciasambientales




NC.A.1.4 Usa modelos matemáticos para describir, explicar ypredecirpatronesnaturales.







EM.A.3.1 Analiza el rol que desempeñan y establece conexionesentre los productores, los consumidores y losdescomponedores en la cadena y en la red alimentariadeunecosistema.






• Biodiversidad,índicedediversidad



• entenderelconceptodebiodiversidad

• calcularelíndicedebiodiversidaddeunlugar

• conocerlaimportanciadelosdiferentescomponentesdeunecosistema


• Parcelasdebiodiversidad

• Cintasmétricas

• Cintasdemarcar(“flaggingtape”)

• Lápizypapel

• Lupas

• Binoculares

• Calculadorascientíficas

XI. Actividades






• Desarrollo


ii. Duranteelrecorridosedialogarásobreelconceptobiodiversidad.Losestudiantesformularánladefiniciónbasadoenlodiscutido.

iii. El recorrido hará énfasis en la biodiversidad del bosque y laimportanciaquetienenlosdiferentescomponentesdeunecosistema.

iv. Al finalizar el recorrido se llegará a la estación de las parcelas debiodiversidad.

v. Losestudiantessedividiránengruposparamedirymarcarsuáreademonitoreode10mx10m.

vi. Los estudiantes de cada grupo formularán una hipótesis sobre elíndicedebiodiversidadde suparcela en comparación con las de losotrosgrupos.

vii. Cadagruposeencargarádecontarlasespeciesylosindividuosdesuparcela.Luegocalcularánelíndicedebiodiversidaddesuparcela.

• Cierre

i. Los estudiantes compartirán los resultados con los demás grupos ycompararánhipótesisyresultados.

ii. Los estudiantes reflexionarán sobre el significado del índice debiodiversidadenunecosistema.

XII. Avalúo:Biodiversidaddelbosque

Fecha:_____________________________________________

Nombre:__________________________________________

Hipótesisnula:

Hipótesisalterna:

Describeeláreadetuparcela(estácercadelrío,tienemuchavegetación,esrocosa,etc.):

¿Creesquehaymuchaopocabiodiversidadentuparcela?¿Porqué?

¿Cuálparcelatuvomayoríndicedebiodiversidad?¿Cuáltuvomenor?

¿Tuhipótesisalternafueaprobadaorechazada?¿Porqué?

¿Quécreesquepasaríasiuncomponentedelecosistemadejaradeexistir?Porejemplo,quépasaríasidesaparecierantodaslaspalmasdesierra.


Guíaparaelmaestro

Tema:BIODIVERSIDADDELBOSQUEESCUELA

Sinopsis: Durante esta actividad los estudiantes aprenderán sobre el conceptobiodiversidadycómosemideenunecosistema.Losestudiantesseránlosquedeterminanel área del bosque que quieren medir y compararán sus resultados con los de otrasparcelas.Sedialogarásobrelaimportanciadecadacomponentedeunecosistema,porquépuedevariarelíndicedebiodiversidadenunecosistemayparaquésirveestainformaciónfueradelcontextodelbosque.Alfinalizarlaactividadlosestudiantestendránunaideamásclaradeloqueesbiodiversidadypodránextrapolarloaotrosambientes,comolosbosquesurbanos,loshuertoscaserosylosjardines,etc.

Preparativos: Antes de recibir a los estudiantes deben estar preparados los siguientesmateriales:carretesdecintaparamedirlasparcelas,cintasparamarcarlasparcelas,hojasdeavalúo,binoculares,calculadorascientíficasylupas.

Conceptosimportantes:Biodiversidad,índicedediversidad

Labiodiversidaddeunespacioserefierealamedidadevariedaddeespeciesquehayenunlugardeterminado.Labiodiversidadesdinámicaycambiante,porlotantolasmedidasnovan a ser iguales cada vez. Hay diferentes niveles en los cuales se puede medir labiodiversidad, desde diversidad genética hasta diversidad de organismosmacroscópicos.Enestaactividadlosestudiantesmediránlabiodiversidaddeorganismosmacroscópicos.Elíndicedebiodiversidad también sepuede calcular de variasmaneras, dependiendode lainformaciónquesequieraobtener.Lostresprincipalesíndicessonlossiguientes:

*ÍndicedeMargalef:Diversidad=(S-1)/logNdondeSeselnúmerodeespeciesyNelnúmerototaldeindividuo

*ÍndicedeShannon-Weaver:

Donde: ni = número de individuos en el sistema de la especie determinada i, N =númerototaldeindividuos,yS=númerototaldeespecies

*ÍndicedeSimpson:

Para esta actividad los estudiantes usarán una versión adaptada para calcular índice debiodiversidad: número de especies/número total de individuos. Donde 1 es el valormásalto(elíndicequeseusepuedeserotrodependiendodelniveldelgrupo).

Actividad:Duranteestaactividadexperimentallosestudiantesprepararánunaparcelademonitoreo para calcular el índice de biodiversidad. Formularán una hipótesis sobre losíndices de biodiversidad de cada parcela. Dentro de la parcela observarán especies eindividuos de cada especie presentes. Podrán usar lupas y binoculares provistos. Esimportante recordar al final de la actividad los estudiantes deben recoger las cintas quemarcansuparcela.

CuencasHidrográficas


I. Tema:LACUENCAHIDRODRÁFICA:SUIMPORTANCIAYCONSERVACIÓN



IV. Técnicas: recorrido, investigación, diseño experimental, método científico, análisismatemático,preguntasabiertas,discusiónsocializada

V. Integración: ciencias ambientales, estadísticas, ecología, matemáticas, geología,salud,conservaciónambiental










E.IP.10.15.1Describe cómo experimentos bien diseñados utilizanasignación aleatoria para balancear la variación dealgunos factores con el fin de aislar los efectos de untratamiento.

E.RD.10.15.2 Diseña un experimento comparativo simple paracontestar una pregunta: determina tratamientos,identificamétodosdemedición.




1.0 Recopilayrepresentalosdatoseinterpretarlasmedidasdetendenciacentral y variabilidad. Crea, compara y evalúa las diferentesrepresentaciones gráficas de losmismos datos, usando histogramas,polígonos de frecuencias, funciones de distribución de frecuenciasacumulativa,gráficasdepastel,diagramasdedispersión,diagramasdetallo y hojas y diagramas de caja y bigotes. Calcula y usa la media,mediana,moda,mediaponderada,mediageométrica,mediaarmónica,extensión,cuartiles,variaciónydesviaciónestándar.






LASINTERACCIONES





Biología



NC.B.1.4 Diseña y realiza investigaciones científicas para someter hipótesis aprueba,interpretarlosresultadosyllegaraconclusiones.





NC.B.6.2 Identificalosriesgosybeneficiosquetieneeldesarrollocientífico,económicoytecnológicoparalasociedad.

Cienciasambientales




NC.A.1.2 Aplica las destrezas de medición y los procesos pararecopilar e interpretar parámetros ambientales yconsideralasposiblesfuentesdeerror.




NC.A.2.2 Propone formas efectivas para concienciar y promoverposiblessolucionesaproblemasambientalestalescomocontaminación de aire, suelo, agua, manejo dedesperdicios,proteccióndeespeciesyrecursosal igualqueeldesarrollosostenible.





EM.A.3.9 Explicalaimportanciadelaguaparalosorganismosylanecesidaddeprotegeresterecurso.

LASINTERACCIONES


I.A.2.2 Explicacómoelserhumanocontaminaelsuelo,elaguayelaire.


I.A.2.6 DescribelosproblemasambientalesdelaszonasruralesyurbanasdePuertoRico.

I.A.3 Evalúa la importancia de los recursos naturales renovables y norenovablesparaelserhumano.

I.A.3.1 Analizalaimportanciadelascuencashidrográficas.

I.A.3.2 Explica el valor de los ecosistemas acuáticos comorecursoindispensable.

I.A.3.5 Explica la importancia del agua para los organismosvivos.

Física





NC.F.1.3 Comunicalosvaloresdelosdatosmedidosenformadetablasygráficasparaanalizarlosyhaceprediccionesygeneralizacionessobrelosmismos.

NC.F.1.4 Describe el método de inquirir como forma deinvestigar.

NC.F.1.5 Utilizaelmétododeinquirirparaproponersolucionesaproblemas.

NC.F.1.6 Elabora conclusiones a base de los hallazgos deinvestigaciones.

Química


NC.Q.5 Toma decisiones apropiadas y soluciona problemas usando lametodologíacientífica.

NC.Q.5.2 Diseñayrealizainvestigacionescientíficasparasometerhipótesis a prueba, interpretar los resultados, llegar aconclusiones y generalizaciones basadas en losresultados.



• Cuencahidrográfica,ciclodelagua,serviciosecosistémicos,escorrentía



• describirquéesunacuencahidrográficaycómocontribuyealecosistema.

• analizardatostomadosenelBosque

• comprender la importanciade lascuencashidrográficasen lasupervivenciadelascomunidadesnaturalesyhumanas.


• Salóndecuencahidrográfica

• Representación de la cuenca hidrográfica (previamente preparados einstaladosenelSalóndeCuenca)

i. Representación1: cuencaurbana, sin coberturaboscosaydesarrollodeconcreto

ii. Representación2:cuencaurbana,nohaydesarrollourbanototalperonohaycoberturavegetal,sueloexpuesto

iii. Representación 3: cuenca suburbana, desarrollo agrícola y bosquesecundariojoven.

iv. Representación4:cuencarural,bosquesecundariomaduro

• Hojaparaanotardatosyejerciciodeavalúo

• Colectoresdeaguaparacadarepresentación(4)

• Matrazvolumétricoparamedirelaguacuenca-abajo(4)

XI. Actividades






• Desarrollo

i. Los estudiantes participarán de un recorrido dentro del BosqueEscuela“ArielMassolDeyá”.

ii. Elrecorridoharáénfasisenlaimportanciadelacuencahidrográficayporquéesunrecursodelcualdependenuestrasupervivencia.

iii. Eldiálogotendráunacercamientocientíficoyllevaráalosestudiantesa hacerse preguntas sobre la intervención humana y las cuencashidrográficas.

iv. Losestudiantessedividiránengrupos,cadagrupotendráuntipodecuencaasignado.

v. Cadaestudiante formularáunadescripcióndel tipodecuencaque lecorrespondeantesdecomenzarlaactividad.

vi. Los estudiantes realizarán un ejercicio práctico con un sistema demodelosrepresentandodiferentestiposdecuenca.

vii. Cadarepresentacióndecuencatendráenlacabeceraunrecipienteconagua con un volumen predeterminado, cuenca abajo habrá unestudianteconunrecipientepararecogerelagua.

viii. Losestudiantesmediránelaguarecogidaconunaprobeta.

ix. Una vez los estudiantes terminen el ejercicio deben utilizar lasmedidasde agua recogidade sus compañerospara calcular flujo delagua,porcientodeaguaretenidoyporcientodeaguarecuperado.

x. Elanálisisdebeseratemperadoalgradoescolaroedaddelestudiante

xi. Engruposmásavanzadossepuede:

• Discutir conceptos como: pseudoreplicación, diseñoexperimental, estadística frecuentista (paramétrica y noparamétrica)

• HacerunKruskal-Wallisparasabersihaydiferenciasentrelos“tratamientos/representacióndecuenca”.

xii. Losestudiantes interpretarán losdatosyel instructordebedirigir ladiscusiónparadescribirlasimplicacionesdelosresultados.

• Cierre

i. Losestudiantesdiscutiránlasimplicacionessocialesyambientalesdelosresultados.

ii. Sediscutirán lasaplicacionesdeesteexperimento fueradelcontextodelbosque.

XII. Avalúo:Lacuencahidrográfica:suimportanciayconservación

Fecha:_____________________________________________

Nombre:__________________________________________

Rep.Cuenca

Volumendeaguainicial(mL)

Volumendeaguafinal(mL)

Tiempoensalir(min)

Flujodelagua(mL/min)

1

2

3

Análisisdedatos

Calculaelporcientodeaguaretenidoyrecuperadodecadarepresentacióndecuenca:

¿Cómocomparanlosresultadosdelastrescuencas?

¿Cuálessonlasimplicacionesdetusresultados?

¿Cómoafectan las actividadeshumanas a las cuencas? Si noprotegemos la cabezade lacuenca,¿quépasaríaaguasabajoenlacosta,quélepasaríaalosarrecifesdecoral?

CuencaHidrográficaGuíaparaelmaestro

Tema:LACUENCAHIDRODRÁFICA:SUIMPORTANCIAYCONSERVACIÓN

Sinopsis: La protección de cuencas hidrográficas es un componente fundamental yprioritario enelmanejode los recursosnaturales.Unavisónde conservacióndelpaisajedebe incluir una gestión territorial a nivel de cuencas hidrográficas que contribuya adisminuir el deterioro ambiental, fomentar la conservación, incentivar actores queconservan,reconocerlosserviciosecosistémicoseidentificarmecanismosdeadaptaciónalcambio climático. En el Bosque Escuela se encuentra la cabecera de la cuenca del RíoGrandedeArecibo.EstacuencaesunadelasdemayorextensióneimportanciaenlaIsla.Através de esta experiencia educativa los y las estudiantes exploran la importancia de lacobertura forestal sobre lasdinámicasdelaguadeescorrentía, su fuerza,desplazamientode sedimentos, consecuencias como inundaciones repentinas y flujosmínimos utilizandomodelosdiferentesdecuencas.

Preparativos: Enelsalóndecuencasdebehabercuatromodelosdecuencaspreviamenteinstalados.Sedebellevaralsalóncuatromatracesvolumétricos,hojasdeavalúoimpresas,calculadoras,lápicesdecolorearypizarraconmarcador.

Conceptos importantes: Cuenca hidrográfica, ciclo del agua, servicios ecosistémicos,escorrentía

Para esta actividad los estudiantes tendrán una introducción a lo que es el métodocientífico.Elmaestroservirádefacilitadorparapresentarleselproblemaolapreguntaquedeben contestar, y los estudiantes formularán dos hipótesis, una nula y una alterna. Lahipótesisdebeserunaposiblecontestaciónoexplicacióna lapregunta.Lahipótesisnuladebeserlaquequierencomprobarnoescierta,ylahipótesisalternaeslaquecreencierta.Al finalizar el experimento los estudiantes deben decidir si alguna de sus hipótesis esaceptadaorechazada,yporqué.

Elanálisisestadísticosehacetomandodatosdeunamuestrarepresentativadelavariablebajoestudio.Serealizaunanálisisestadísticoparapodertomarunadecisiónoprobarunahipótesis,porquenosbrinda informaciónsobre laocurrenciadeunevento.Laestadísticanospermiteobservarsielevento,enestecasolamedidadetemperatura,esalgoocasionalyaleatoriooesalgocondicional.Enestaactividadlaideaesencontrarquelatemperaturaen cada lugar está condicionada a la cobertura forestal.Dentrodel análisis estadístico secalculará el promedio, la moda y la mediana. En grupos más avanzados se calcularávarianzaydesviaciónestándar.

*Promedio o media: donde es elpromedio,aisonlosvaloresyneseltamañodemuestra.

*Lamedianasecalcula,primeroagrupandotodoslosvalores, luegoencontrandoelvalorqueseencuentraenelmedioocentro.Esevaloreslamediana.

*Lamodaeselvalorquemásserepiteenelgrupodevalores.Sinoserepitealgúnvalor,entoncesnoexisteunamoda.

*Lavarianzaesunamedidadecuántavariabilidadhayentretusvaloresrealesyel

promediocalculado.

*Ladesviaciónestándaresunamedidadecuántomisvaloressealejandelvalorrealoelvalorpromedio.Yeslaraízcuadradadelavarianza.

Con el análisis estadístico los estudiantes determinarán la importancia de la cantidad derepeticiones y el tamaño de la muestra. También analizarán cuán confiables son susresultados.

Experimento:Enesteexperimentolosestudiantesformularánunahipótesissobreelroldelascuencashidrográficasylasimplicacionesquetieneneltipodesuelodecadacuenca.Losestudiantesdepositaránunacantidaddeterminadadeaguaalacabeceradelosmodelosdecuencas. Cuenca abajo recogerán el agua en un matraz volumétrico y compararán losvolúmenes iniciales y finales para cada modelo. La experiencia se puede adaptar parahablardesedimentosocontaminantesenelagua,porejemplo,elaguasepuedeteñirparaverlaconcentracióndesedimento/contaminantequelleguecuencaabajo.Elexperimentoserepetirá3-5vecesporcadamodelo.Luegolosgruposharánunanálisisestadísticodesusresultadosyloscompararánconlosresultadosdelosotrosmodelosdecuenca.Engruposmásavanzadossepuedendiscutirpseudoreplicación,estadísticafrecuentista(paramétricay no paramétrica), y hacer un Kruskal-Wallis para saber si hay diferencias entre los“tratamientos/representacióndecuenca”.

Energíarenovable

Tema:ENERGÍARENOVABLE

Subtema:ENERGÍAHIDRÁULICAYSOLAR

Seledenominaenergíarenovablealaenergíaqueprovienedefuentesnaturalesdedifícilagotamiento.Estasfuentesdeenergíaseencuentranengrancantidadenlanaturalezaosereponen rápidamente por procesos naturales. Algunos tipos de energía renovable son:eólica, hidráulica o hidroeléctrica, solar, entre otros. En el Bosque Escuela se utiliza laenergía hidráulica para proveerle energía a la casona, la Casa Bosque, los alumbrados yparalastransmisionesdeRadioCasaPueblo.

Laenergíahidráulica,tambiénllamadahidroeléctrica,porqueproduceelectricidadapartirde la fuerzahidráulica, funcionautilizandounsistemaMicroHidroeléctrico.EnelBosqueEscuelaseutilizaelmovimientonaturaldelaguadelRíoCiénegas.Aguaescanalizadaaunsistemade tuberíaque transportaaguadel ríoa la turbinadondeseproduceenergía.Laturbinarotayhacerotarelejedelgenerador,produciendounacargaeléctrica.Estaenergíapasaluegoporunsistemadeinversióneléctricaparaproducirelectricidadutilizable.

LaturbinadelsistemadelBosqueEscuelaesunamicroturbinaHarrisdetipoPeltonqueincluye un alternador de imán permanente. Produce una potencia estimada de 60W. Elmodelodel inversoreselXantrexTR2424.Conectadoal sistemadeenergíahidráulica seencuentra un banco de baterías. Estas baterías sirven de almacenamiento de energíaproducidapara garantizarun flujode energía constante en casodeque la generacióndeenergíaporlaturbinafluctúeoserequierausodemayorelectricidad.

La turbina esmovida constantemente por el movimiento del agua del río. Esto produceunasventajasencomparaciónconsistemasdecorrientealternadeagua.LaproduccióndeenergíaenelBosqueEscuelaescontinuo,yproveeparaunamayorproduccióndeenergíaeléctrica.Lossistemascontinuoscomoesteimplicantambiénunimpactoambientalmenor,yaqueeltamañodelsistemaesmenoryconsumemenosenergía.

Energíahidráulica


I. Tema:CÓMOSEGENERALAENERGÍAHIDRÁULICA



IV. Técnicas: recorrido, conversación socializada, preguntas abiertas, demostraciones,laboratorio,trabajoenequipo,análisisydediscusiónresultados

V. Integración:matemáticas,biología,cienciasambientales,ingeniería,física










E.IP.10.15.1 Describe cómo experimentos bien diseñados utilizanasignación aleatoria para balancear la variación dealgunos factores con el fin de aislar los efectos de untratamiento.

E.RD.10.15.2Diseña un experimento comparativo simple paracontestar una pregunta: determina tratamientos,identificamétodosdemedición.




1.0 Recopilayrepresentalosdatoseinterpretarlasmedidasdetendenciacentraly variabilidad. Crea, compara y evalúa las diferentes representacionesgráficasdelosmismosdatos,usandohistogramas,polígonosdefrecuencias,funciones de distribución de frecuencias acumulativa, gráficas de pastel,diagramas de dispersión, diagramas de tallo y hojas y diagramas de caja ybigotes. Calcula y usa la media, mediana, moda, media ponderada, mediageométrica, media armónica, extensión, cuartiles, variación y desviaciónestándar







LAENERGÍA

E.11.2 Evalúael impactoeconómicoyambientalquetiene laexplotacióndediferentesfuentesdeenergía.(Biología4.3)

E.11.4 Explica las formas como se manifiesta la energía y sustransformaciones.(Química4.2)

E.11.6 Evalúael impactoeconómicoyambientalquetiene laexplotacióndelasdiferentesfuentesdeenergía.(CienciasAmbientales4.2)

LASINTERACCIONES


Biología






NC.B.2.2 Demuestra con acciones que el laboratorio es un lugardetrabajoserioyseguro.




NC.B.3.3 Expresa los datos obtenidos en experimentos einvestigacionesconexactitudyprecisión.

NC.B.4 Reconoce que la actitud científica influye en los aspectos sociales,económicosytecnológicos.


NC.B.6.3 Identifica ejemplos en los que las aplicaciones de laciencia y la tecnología han afectado la economía y lacalidaddevida.

Cienciasambientales





NC.A.3.4 Conoce y aplica las reglas de seguridad estándar en ellaboratorioyeneltrabajodecampo.

NC.A.6 Identifica, evalúa y argumenta de manera crítica sobre las diversasfuentes de información para determinar las implicaciones éticas ymorales que tiene el desarrollo científico, económico y tecnológicoparalasociedad.

NC.A.6.3 Analiza cómo el mal uso de la tecnología puede crearproblemasyperjudicaralosseresvivosyalambiente.


NC.A.7.1 Emplea la tecnología comoherramientaenelquehacercientífico.

NC.A.7.2 Explica con ejemplos cómo la tecnología impacta lacalidaddevidadesdeelpuntodevistaeconómico,socialyambiental.

NC.A.7.3 EvalúalarelaciónentreeldesarrolloeconómicoysocialdePuertoRicoysurelaciónconelambientenatural.

LAENERGÍA

E.A.2 Evalúael impactoeconómicoyambientalquetiene laexplotacióndelasdiferentesfuentesdeenergía.

E.A.2.3 Describe el uso de fuentes de energía comunes talescomo: combustibles fósiles, energía nuclear y algunasfuentes alternas de energía tales como: viento, solar,etanolehidráulico.

E.A.2.4 Reconoce que los recursos energéticos son limitados yqueesnecesarioexplorar fuentesalternasdeenergíaynuevastecnologíasparasuuso.

Física





NC.F.5 Representa las propiedades físicas de la materia con unidadesestándar y utiliza las matemáticas para establecer conexiones entreéstas, los resultados experimentales y el conocimiento científico –tecnológico.

NC.F.5.1 Explica el uso de los diferentes instrumentos delaboratorio tales comometro, caliper vernier, balanza,dinamómetro,probeta,cronómetro,termómetroyotros.

NC.F.5.3 Mide propiedades de forma apropiada empleando lasunidadesSI.

NC.F.7 Emplea la tecnología como herramienta en el quehacer científico yexplicaconejemploscómoéstaimpactalacalidaddevida.

NC.F.7.1 Identificalosriesgosybeneficiosquetieneeldesarrollocientífico,económicoytecnológicoparalasociedad.

Química


NC.Q.3 Utiliza lamatemáticaparaestablecerrelacionesentrevariables,paraanalizarlasyexpresarlascuantitativamente.

NC.Q.3.3 RealizaconversionesdeunidadesdemedidadelSistemaInternacionalusandoelanálisisdimensional.



• Energía hidráulica, energía renovable, sistema internacional de unidades,energíamecánica,energíapotencial,energíacinética,flujo

Energíahidráulica

Guíaparaelmaestro

Sinopsis:Duranteestaactividadlosestudiantesaprenderánsobrelaenergíarenovableyloque es energía hidráulica. Elmaestro servirá de guía y facilitador a los estudiantes parallevarlos a usar conceptos nuevos, formular hipótesis y diseñar procedimientosexperimentalesparacontestarpreguntas.Losestudiantesobservarándemostracionesdelageneración de energía eléctrica a través de una microturbina y realizarán un ejercicioprácticoparacalcularydeterminarciertaspropiedadesdeestemecanismodegeneraciónde electricidad. Dependiendo del nivel de los estudiantes es el nivel de los ejerciciosmatemáticosquesepuedandesarrollar.Alfinalizarlaactividadlosestudiantesdialogaránsobrefuentesalternasdeenergíaensuscomunidadesycómoestoafectanuestrasvidasynuestroambiente.

Preparativos: Antes de recibir a los estudiantes se debe repasar el módulo de energíarenovableytenerlistaslashojasdeavalúoparalosestudiantes.Selespuedeentregaralosestudiantes la información teórica de los conceptos importantes además de la hoja deavalúo. Esto está a discreción del maestro y dependiendo del nivel de los estudiantes.Materiales que deben estar en el bosque antes del día de la visita:manguera, paila de 5galones, pizarra, mesa pequeña, marcadores, microturbina Pelton, metro para medirelectricidadgenerada,hileradebombillasparademostrar electricidadgenerada. La clasepuedeserofrecidacercade laTahonaoenel salóndeagua.Si seofreceen laTahonasedebencolocarsillas.

Conceptos Importantes: Energía hidráulica, energía renovable, sistema internacional deunidades,energíamecánica,energíapotencial,energíacinética,flujo

La energía hidráulica se obtiene utilizando la energía potencial y cinética de unacorrientedeagua.Elnombredehidráulicatienesuorigendelnombregriegoparaagua–hidro.Lautilizacióndelaguacomofuentedeenergía,siserealizadeformaquenoafecteelambiente o su entorno, se considera como una fuente de energía verde. La energíahidráulica es una de las formas de energía renovables más utilizadas a lo largo de lahistoriadelahumanidad.Enpaísesdondeelantiguoimperioromanodominaba,todavíasepueden hallar estructuras de lo que eran sistemas de molinos movidos por la fuerzahidráulicadelagua.

Elaguaesunrecursonaturalimportantísimoparacualquierpaísoregión.Eslafuentedevida para todo ser viviente, es vital para el desarrollo de la agricultura, y tiene un granpotencial para la generación de energías renovables sin contaminar el ambiente, pues la

manera en que se puede generar la energía hidráulica es completamente limpia y sinemisióndecontaminantesalambiente.Todopaísquequieramantenerunniveldecalidaddevida,tiene,comounodesusprimordialesdeberes,protegerymantenersusrecursosdeagua para su sobrevivencia y su sostenibilidad económica. Este es uno de los objetivosprimordialesdelaexistenciadelBosquedelPueblo,delBosqueEscuelayotrosmuchosenPuertoRico.

Enestemódulodeenseñanza,repasaremosalgunosconceptosdefísicae ingenieríaquesonfundamentalesparacomprenderelalcanceypotencialdelaenergíahidráulicausandocomomodelo la ruedahidráulica instalada en el caucedel río delBosqueEscuelaArielMassolDeyá.

¿Sabíasque...?

Durante la primera mitad del siglo XX en Puerto Rico la energía eléctrica se obteníamediantelageneraciónhidráulica.Seconstruyeronembalsesdeaguaenvariosmunicipioscuyopropósitoprimordialerasuministraraguaparariegoyconsumoalolargodelaisla.Pero,alliberarselasaguasrepresadas,estasfluíanporturbinassimilaresalasdenuestroestudiogenerandoenergíaeléctrica.

UnodelosembalsesutilizadoslofueelLagoGarzas,quetieneunsistemadedirigirelaguaatravésdeunosconductoshaciaunatuberíaquebajaporlacordillerahaciaelmunicipiodePeñuelas.Deesacaídadeagua,conunaltoniveldeenergíapotencial,segeneraba luzeléctricaparalaregiónsurdelpaís,asícomosesuministrabaaguaatodaesapoblación.

ElmunicipiodeAdjuntasesunvaluartedePuertoRico,compartiendosolidariamenteconnuestrosvecinosunrecursotanimportantecomoloeselagua.

SistemaInternacionaldeunidades

Antes de entrar en los detalles de la energía hidráulica es necesario introducir algunosconceptossobreelSistemaInternacional(SI,abreviacióndeLeSystèmeInternationald'Unités)deunidades,queeselsistemaadoptadoporelmundocientíficoparadesignarlasvariables estudiadas en cualquier tipo de investigación. El uso de unidades SI se haadoptadoporlafacilidaddeexpresarcantidadesexperimentalesycalculadasmedianteunlenguaje universal y que científicos e ingenieros de cualquier parte del mundo puedancomprendersinningunaambivalencianiinterpretacioneserróneas.

ElSIconsistededimensionesbásicasydimensionesderivadasde lasbásicas.Lastresdimensionesbásicassedefinenacontinuación:

1. Longitud–medidadeladistanciaenlínearectaentredospuntos.LaunidadSIparalongitudeselmetro(m).Enocasiones,siladistanciaesmuygrande,lalongitudsepuedeexpresarenkilómetros (km,kilo–miló103m); si se tratadeuna longitudmuypequeña,sepuedeexpresar,porejemplo,enmilímetros(mm,mili–1milésimaó10-3m).

Ej.:LaisladePuertoRicomide100millasx35millas,¿cuálessonsusdimensionesenkm?

1.6km=1milla.

100millasx(1.6km/1milla)=160km.

35millasx(1.6km/1milla)=56km.

Osea,quePuertoRicoes160kmx56km.

2. Masa–medidade lacantidaddemateriaqueposeeunsistema.LaunidadSIparamasaeselkilogramo(kg).Cuandoustedsepesaenunabalanzao romana, loqueestádeterminandoenesemomentoessumasacorporal.

Ej.:Unapersonatieneunamasade180libras(pesa180libras),¿cuántoskgdemasatiene?

1kg=2.2libras.

180librasx(1kg/2.2libras)=81.8kg.

3. Tiempo–medida de la duración de un evento. La unidadSI para el tiempo es elsegundo(s).

Ej.:¿Cuántossegundoshayen4horas?

1hora=60minutos,1minuto=60segundos.

4horasx(60minutos/1hora)x(60segundos/1minuto)=14,400segundos.

Lasdimensionesderivadasprovienendelasdimensionesbásicas.Veamosalgunasquedebemosconsiderarparacomprenderlosconceptosdelaenergíahidráulica:

1. Velocidad – representaeldesplazamientodeuncuerpoporunidadde tiempo.LaunidadSIparavelocidadeselmetro/segundo(m/s).

2. Aceleración–representaelcambiodevelocidadconeltiempo.SusunidadesSIseexpresanenmetros/segundoalcuadrado(m/s2).Cuandounobjetocaelibrementedesdeunaaltura,suaceleracióngravitacionaltieneunvalorde9.81m/s2.Aestaconstanteseleconoceuniversalmentecomog=9.81m/s2.

3. Fuerza – representa la magnitud de intercambio de momentum entre dospartículas.SusunidadesSIsonkg•m/s2.EstasunidadesprovienendelaprimeraleydemovimientodeNewton:

𝐹 = 𝑚𝑎

Donde F es la fuerza,m es la masa y a es la aceleración. En honor a Sir IsaacNewton,físicoymatemáticoinglés,1kg•m/s2sedefinecomo1newtonó1N.1Neslafuerzanecesariaparaque1kgdemasaseaaceleradoa1m/s2.Nótesequesiuncuerpocaelibremente,suaceleraciónserá9.81m/s2ylafuerzaconquesedesplazaseráiguala:

𝐹 = 𝑚× 9.81𝑚/𝑠-

4. Densidad–representalamasadeunobjetodivididaporelvolumenqueocupa.SusunidadesSIsonkg/m3.Paraelagua,ladensidadacondicionesnormalesesde8.33libras/galón,oenSI:1,000kg/m3.Ladensidadseexpresausandolaletragriegaro(ρ),paraelaguaentonces:ρ=1,000kg/m3.Usaremosestacantidadmásadelante.

5. Presión–representalamagnituddeunafuerzaaplicadaaunáreadesuperficie.SusunidadesSIsonkg/m•s2.Enhonoral físicoymatemático francésBlaisePascal,1kg/m•s2sedefineiguala1pascaló1Pa.Todosnosotrosnosencontramossujetosaunapresión atmosférica, que es la presiónque ejerce todo el airede la atmósferasobre nuestro cuerpo. A condiciones normales, la presión atmosférica o Patm = 1atmósfera, que enunidadesSI es equivalente a 101,300Pa. Comoestenúmero esmuy grande, a veces se prefiere expresarlo en kPa, es decir: Patm = 101.3 kPa=101,300Pa.Tambiénestacantidadseráusadamásadelante.

6. Energía–representalacapacidadderealizartrabajo.Eltérminodeenergíatambiénproviene delgriegoenergeia,quesignificaactividaduoperación.SusunidadesSIson kg•m2/s2. Veremos más adelante que diversos tipos de energía se calculanusando distintas ecuaciones, pero en todo tipo de energía las unidades debencoincidir. 1 kg•m2/s2 sedefine como1 joule (1 julio, en español) ó1 J enhonor aJamesPrescottJoule.

7. Potencia– representa la cantidadde trabajo realizada por unidadde tiempo. SusunidadesSIsonkg•m2/s3,queequivalenaJ/s.1J/ssedefinecomo1watt(1vatio,enespañol)ó1W,enhonoraJamesWatt,uningenieroescocésquiendesarrollólasmáquinasavapor.

Tiposdeenergíamecánica

La energía sepuede clasificar en varios tiposque a su vezpueden transformarsedeunaforma a otra. Para efectosde estemódulo, nos concentraremos en laenergíamecánica.Estetipodeenergíaexistebásicamenteentresformas:

1. Energíapotencial-midelacapacidaddeunsistemapararealizartrabajobasadoen suposición, sobre todo en la altura relativa a un plano de referencia. SusunidadesenSIsonlasdeJysepuedecalcularmediantelasiguientefórmula:

𝐸/ = 𝑚𝑔𝑧

DondeEpeslaenergíapotencial,meslamasa,geslaaceleracióngravitacionalyzeslaalturadelobjeto.

2. Energía cinética –mide la capacidaddeun sistemaenmovimientopararealizartrabajobasadoensuvelocidad.SusunidadesenSIsonlasdeJysepuedecalcularmediantelasiguientefórmula:

𝐸2 =12𝑚𝑣

-

DondeEceslaenergíacinética,meslamasayveslavelocidaddelobjeto.

3. Energíadepresiónodeflujo–es laenergíarequeridaparavencer laresistenciaqueelfluidodebedecontrarrestarparapodermoverseatravésdelconducto.

𝐸5 = 𝑃𝑉

La energía mecánica puede transformarse en otros tipos de energía, una de lasconversionesmásútiles es lade transformar laenergíamecánica enenergíaeléctrica,cuyoobjetivoilustraremosenestemódulo.Laenergíamecánicaqueposeeuncuerpodeaguaen sus formasdeenergíapotencial yenergíacinética puede ser transformadaenenergía eléctrica, y esa transformación se conoce como generación de energíahidroeléctrica.

¿Sabíasque...?

Aprincipiosdelsiglopasado,antesdequeelpueblodeAdjuntastuvieraserviciodeenergíaeléctrica,yaenelbarriodeGuilartelaHaciendaPietricontabaconunaplantageneradorade electricidad. Sería interesante investigar qué tipode generación se utilizabapara estaplanta.

Obtenidode:anécdotasdemipadreyhttp://adjuntaspr.com/información/pueblocafe.html

Fundamentosdemecánicadefluidos

Comonecesitamosutilizarunrecursodeaguaparaproducirenergíahidroeléctrica,hayqueconoceralgunosfundamentossobrelamecánicadefluidos.Unfluidoesunmaterialquepuedecambiarfácilmentedeformaysusmoléculastienenfuerzasdeatraccióndébiles.Pordefinición,losfluidossonogasesolíquidos.Elaguaesunfluidoenestadolíquidobajocondicionesnormales.Podríaexistirenestadogaseosoapresionesyatemperaturasmuydistintasdelasnormales,peroesenoeselcasoquenospreocupaenestosmomentos.

Observemos la Figura 1. Es un diagramamuy simple de agua fluyendo por una tuberíahorizontal.

Figura1.Flujodeaguaatravésdeunatuberíahorizontal.

Sepuedeobservarenlafiguraquedentrodelatuberíaelaguafluyedeizquierdaaderecha.Lafuerzamotrizparaelflujodeaguaesqueexistaunadiferenciadepresiones.Losfluidossiempreviajandellugardemayorpresiónhaciaeldemenorpresión.Sitomamoslosplanos1y2delafigura,¿cuáltienelamayorpresión,cualtienelamenorpresión?Elmovimientodel agua lleva consigo una energía cinética, pues el flujo dentro del tubo tiene unavelocidad.Definamoslostérminosdeflujoydevelocidadparaestecaso.

1. Flujovolumétricoocaudaldeunfluido–eslacantidaddevolumendelfluidoquetransportaunconductoporunidaddetiempo.SusunidadesSIsonm3/s.Notarqueelflujovolumétricoesigualalvolumendeunlíquidoqueserecogeenuntiempodeterminado:

1 2

𝑄 = 𝑉 𝑡

DondeQeselflujovolumétricoocaudal,Veselvolumenyteltiempo.

2. Flujomásicodeun fluido – es la cantidaddemasa del fluido que transporta unconductoporunidaddetiempo.SusunidadesSIsonkg/s.Notarqueelflujomásicoesigualalamasadeunlíquidoqueserecogeenuntiempodeterminado:

𝑚 = 𝑄×𝜌

Donde𝑚eselflujomásico,Qeselflujovolumétricoocaudaly𝜌esladensidaddelfluido.

3. Áreadeflujo–eseláreaseccionaldelconductoporelcualfluyeelfluido.Porlogeneral la tubería es cilíndrica y el área seccional es equivalente a unacircunferencia.Eláreadeuncírculosecalculamediantelasiguienteecuación:

𝐴 =𝜋4 𝑑

-

DondeAeseláreadeflujoydeseldiámetrodelatubería.

4. Velocidaddelfluido–lavelocidaddelfluidodentrodelatubería,unidadesSIdem/s.Secalculausando:

𝑣 = 𝑄/𝐴

Dondeveslavelocidad,QelflujoocaudalyAeláreaseccionaldelatubería.

En la Figura 1, el agua que fluye dentro del tubo lleva una velocidad que se puededeterminar usando las ecuaciones de arriba. Recuerde que esta velocidad implica que elaguatraeconsigounaenergíacinética.Amayorvelocidad,mayorenergíacinéticaquecontiene.

Observemos la Figura 2. Es un diagramamuy simple de agua fluyendo por una tuberíainclinada.

Figura2.Flujodeaguaatravésdeunatuberíainclinada.

Observeque el plano1 se encuentra a una alturaz en relación al plano2.Ademásde laenergíacinéticaqueelaguatraeconsigo,ladiferenciadealturadebidoalainclinaciónleaportaenergíapotencialalcaudaldelagua.ElaguafluyeauncaudalQyunavelocidadvsegún se explicó en la Figura1 anterior. Si los flujosde agua fueran losmismospara lasFiguras 1 y 2, el agua de la Figura 2 traería consigo más energía debido a la energíapotencialque leaporta ladiferenciadealturadebidoa la inclinacióndel tubo.Estetipo de esquema es el preferido si se desea generar energía hidroeléctrica de unacorrientedeagua.Laspresionesenlosplanos1y2tambiénvanaserdiferentesparaestafigura.

Balancedeenergíamecánica:ecuacióndebernoulli

En ausencia de reacciones nucleares, la energía se conserva. Eso sí, la energía se puedetransformardeunaformaaotra.Lacapacidaddeenergíapotencialycinéticaquetieneunflujo de agua se puede aprovechar para convertir estas energías mecánicas en energíaeléctrica. El gran matemático y físico suizo Daniel Bernoulli desarrolló un balance deenergíamecánicaquesepuedeexpresarenpalabrasdelasiguienteforma.

Entredospuntosdeunsistemaporelqueunfluidosemueve,laenergíamecánicatotalqueentraesigualalaenergíamecánicatotalquesale:

Etotalentra=Etotalsale

[Ef+Ep+Ec]entra=[Ef+Ep+Ec]sale+Energíaperdidaporfricción+Trabajoútil

𝑃𝑉 + @AB

-+ 𝑚𝑔𝑧

CDEFG= 𝑃𝑉 + @AB

-+ 𝑚𝑔𝑧

HGIC+𝑊5 +𝑊H

DondeWfeslaenergíaquesepierdedebidoalafriccióngeneradaalolargodetodoeltrayectodelfluidoatravésdelsistemayWseseltrabajoútilquesepuederecuperar

1

2

z

si el sistema tiene algún elemento mecánico que convierta parte de la energíamecánicadel fluido, como lo sería unaruedahidráulica. Notar que las unidadesSI detodoslostérminosdelaecuacióndeBernoullisehanexpresadoentérminosdeenergía,esdecir,J.

Si la ecuación de Bernoulli se redefine en términos de potencia y resolvemos por lostérminosWfyWs,tendremoslapotenciamáximaquepuederendirunsistemadeturbinahidráulica.Siemprevaahaberpérdidasdeenergíaporlafricciónyotrasineficiencias,porloqueWf +Ws loquedaesunacantidadideal,y lapotenciarealdeunsistemaseráunafraccióndeesacantidadmáximateórica:

𝑊5 +𝑊H =𝑃𝜌 +

𝑣-

2 + 𝑔𝑧CDEFG

−𝑃𝜌 +

𝑣-

2 + 𝑔𝑧HGIC

×𝑚

AplicaremosestaecuacióndeBernoullialsistemaderuedaoturbinaPeltonqueseusarácomo demostración. El señor Lester Allan Pelton inventó esta turbina en 1879. AbajoilustramosunafotografíadeunaturbinaPeltonindustrial:

Figura3.RuedaoturbinadePelton.

PararealizarnuestroanálisismatemáticoaplicandolaecuacióndeBernoulliaunsistemaquetengaunaturbinaPelton,miremoslaFigura4,querepresentaunsistemaparecidoalqueestáinstaladoenelBosqueEscuelayqueesusadoendemostracionesdelaboratorio.Operaremos el sistema y tomaremos datos experimentales para luego usar los datos yanalizarlaturbinaPelton.

Figura4.SistemadeturbinaPeltondelaboratorio.

Experimento: El ejercicio de experimento puede variar por grupo dependiendo laprofundidad de lasmatemáticas. Los estudiantesmedirán el flujo de agua a través de lamicroturbinaydeterminaránlaenergíaproducida.

2

1

Patm v z

Patm + Ptubo v z

Wf

Ws

Energíaeléctrica


I. Tema:CONSUMODEENERGÍARESPONSABLE



IV. Técnicas: recorrido, conversación socializada, preguntas abiertas, demostraciones,laboratorio,trabajoenequipo,análisisydediscusiónresultados

V. Integración:matemáticas,biología,cienciasambientales,ingeniería,física



MatemáticasDécimoGrado






15.0 Identifica problemas que pueden ser atendidos a través de larecopilaciónyanálisisdedatosexperimentales,diseñae implementa

experimentoscomparativossimples,yextraeconclusionesapropiadasdelosdatosrecopilados.

E.IP.10.15.1 Describe cómo experimentos bien diseñados utilizanasignación aleatoria para balancear la variación dealgunos factores con el fin de aislar los efectos de untratamiento.

E.RD.10.15.2Diseña un experimento comparativo simple paracontestar una pregunta: determina tratamientos,identificamétodosdemedición.




1.0 Recopilayrepresentalosdatoseinterpretarlasmedidasdetendenciacentraly variabilidad. Crea, compara y evalúa las diferentes representacionesgráficasdelosmismosdatos,usandohistogramas,polígonosdefrecuencias,funciones de distribución de frecuencias acumulativa, gráficas de pastel,diagramas de dispersión, diagramas de tallo y hojas y diagramas de caja ybigotes. Calcula y usa la media, mediana, moda, media ponderada, mediageométrica, media armónica, extensión, cuartiles, variación y desviaciónestándar







LAENERGÍA

E.11.2 Evalúael impactoeconómicoyambientalquetiene laexplotacióndediferentesfuentesdeenergía.(Biología4.3)

E.11.4 Explica las formas como se manifiesta la energía y sustransformaciones.(Química4.2)

E.11.6 Evalúael impactoeconómicoyambientalquetiene laexplotacióndelasdiferentesfuentesdeenergía.(CienciasAmbientales4.2)

LASINTERACCIONES


Biología






NC.B.2.2 Demuestra con acciones que el laboratorio es un lugardetrabajoserioyseguro.




NC.B.3.3 Expresa los datos obtenidos en experimentos einvestigacionesconexactitudyprecisión.

NC.B.4 Reconoce que la actitud científica influye en los aspectos sociales,económicosytecnológicos.


NC.B.6.3 Identifica ejemplos en los que las aplicaciones de laciencia y la tecnología han afectado la economía y lacalidaddevida.

CienciasAmbientales





NC.A.3.4 Conoce y aplica las reglas de seguridad estándar en ellaboratorioyeneltrabajodecampo.

NC.A.6 Identifica, evalúa y argumenta de manera crítica sobre las diversasfuentes de información para determinar las implicaciones éticas ymorales que tiene el desarrollo científico, económico y tecnológicoparalasociedad.

NC.A.6.3 Analiza cómo el mal uso de la tecnología puede crearproblemasyperjudicaralosseresvivosyalambiente.


NC.A.7.1 Emplea la tecnología comoherramientaenelquehacercientífico.

NC.A.7.2 Explica con ejemplos cómo la tecnología impacta lacalidaddevidadesdeelpuntodevistaeconómico,socialyambiental.

NC.A.7.3 EvalúalarelaciónentreeldesarrolloeconómicoysocialdePuertoRicoysurelaciónconelambientenatural.

LAENERGÍA

E.A.2 Evalúael impactoeconómicoyambientalquetiene laexplotacióndelasdiferentesfuentesdeenergía.

E.A.2.3 Describe el uso de fuentes de energía comunes talescomo: combustibles fósiles, energía nuclear y algunasfuentes alternas de energía tales como: viento, solar,etanolehidráulico.

E.A.2.4 Reconoce que los recursos energéticos son limitados yqueesnecesarioexplorar fuentesalternasdeenergíaynuevastecnologíasparasuuso.

Física





NC.F.5 Representa las propiedades físicas de la materia con unidadesestándar y utiliza las matemáticas para establecer conexiones entreéstas, los resultados experimentales y el conocimiento científico –tecnológico.

NC.F.5.1 Explica el uso de los diferentes instrumentos delaboratorio tales comometro, caliper vernier, balanza,dinamómetro,probeta,cronómetro,termómetroyotros.

NC.F.5.3 Mide propiedades de forma apropiada empleando lasunidadesSI.

NC.F.7 Emplea la tecnología como herramienta en el quehacer científico yexplicaconejemploscómoéstaimpactalacalidaddevida.

NC.F.7.1 Identificalosriesgosybeneficiosquetieneeldesarrollocientífico,económicoytecnológicoparalasociedad.

Química


NC.Q.3 Utiliza lamatemáticaparaestablecerrelacionesentrevariables,paraanalizarlasyexpresarlascuantitativamente.

NC.Q.3.3 RealizaconversionesdeunidadesdemedidadelSistemaInternacionalusandoelanálisisdimensional.



• Ampere,Julio,voltaje,corriente,resistencia,potencia



• Identificarcómolaelectricidadseproduceycómosecalculasucosto

• conocerdiferentesmedidasdeenergía

• calcularelconsumodeenergía

• entenderquéesconsumoresponsable

• aplicarsuconocimientoenlasolucióndeproblemasdelavidadiaria


• Módulosdemadera(5)

• bombillas LED, bombillas incandescentes y bombillas fluorescentes (5 cadauno)

• Kill-a-watt(5)

• calculadoras

• hojasdeavalúo

• equipodedemostración

XI. Actividades






• Desarrollo


ii. Elrecorridoharáénfasisen las fuentesdeenergíayenel temade laenergíarenovable.

iii. En la Tahona se presentará el sistema de energía hidráulica y seexplicarácómofunciona.

iv. Sediscutiráeltemadelaelectricidadysuscálculosrelacionados.

v. Losconceptosseinterpretaránmedianteelusodedemostraciones.

vi. Losestudiantespracticaránloscálculos.

vii. Se llevará a cabo el ejercicio de exploración sobre el consumo deenergíadelasdiferentesbombillas.

viii. Secompararánydiscutiránlosresultados.

• Cierre

i. Los estudiantes reflexionarán sobre las implicaciones de susresultadosysobreloqueesconsumoresponsable.

XII.Avalúo

ComparacióndeConsumodeDistintasBombillasdeIluminación

Compararemos el consumo eléctrico de diferentes bombillas: una incandescente, otrafluorescentecompactayotradediodosemisoresdeluz(LED’sporsussiglaseninglés).Para esto utilizaremos las bombillas, interruptores, un medidor de cantidades eléctricas(corriente, voltaje, potencia, energía, etc.) llamado el kill-a-watt (un nombre jocoso paracomercializarlo),calculadora,papelylápiz.

Para el experimento, encenderemos una bombilla a la vez y mediremos las cantidadeseléctricasusandoelkill-a-watt.Tomelasmedidasyllenelasiguientetabla.

ExperimentodeConsumodedistintasbombillas

Contestelaspreguntas:

¿Cuálbombillaconsumemásalmes?

¿Cuálbombillaconsumemenosalmes?

Bombilla Voltaje(V)

Corriente(A)

Potencia(W)

Consumo(kWh)(4horas)

Costo/mes($)($0.26/kWh)

Incandescente

FluorescenteCompacta

LED

¿Cuánto más, en términos porcentuales, consume la bombilla incandescente que lafluorescentecompacta?

Si fuéramosa tomarunadecisiónenunhogardecambiarbombillas incandescentesparaahorrarenergía,¿quéotrosfactores,ademásdelahorroenergético,deberíamosconsiderarenladecisión?

¿QuérecomendaciónleharíasalgobiernoparaahorrarenergíaeléctricaenPuertoRico?

Energíaeléctrica

Guíaparaelmaestro

Sinopsis: Durante esta actividad los estudiantes aprenderán sobre la generación deelectricidad y cómomedir su consumo. Realizarán un ejercicio práctico donde utilizarándiferentesbombillasymediránsuconsumoenergético.Losestudiantescalcularánconsumodiario en una vivienda y contestarán preguntas sobre consumo responsable. El rol demaestro para esta actividad es servir de guía para llevar a los estudiantes a analizar lasimplicaciones de sus datos en la vida diaria. Al finalizar la actividad los estudiantesrealizaránunejerciciodeaplicación.

Preparativos: Antes de recibir a los estudiantes el maestro debe repasar el módulo. Laactividadsepuede llevaracaboenelsalónde laTahona.Sedebetener listo lashojasdeavalúoylosmódulostambiénsisecreeimportanteparaentregarlesalosestudiantes.Enelsalón deben estar listos los materiales: sillas, mesas, equipo para demostración,marcadores,módulosconbombillasyKill-a-wattycalculadoras.

ConceptosImportantes:Ampere,Julio,voltaje,corriente,resistencia,potencia

Laenergíaeléctricaesunade las formasdeenergíanatural conocida. Es tan importantequeunadelasunidadesdemedidafundamentaldelSistemaInternacionaldeMedidaseselAmpere (A). ElAmperees launidaddemedidade la corrienteeléctrica, llamadaasí enhonor aAndréAmpere (1775-1836),matemáticoy físico francés. AAndréAmpere se leatribuyeeldescubrimientodelelectromagnetismo.Parapoderestudiarlaenergíaeléctricaesnecesario estudiarprimero las variables eléctricasde las cuales sepuede computar laenergíaeléctrica.LaunidadfundamentaldeenergíaenelSistemaInternacionaleselJulio(J) (Joule, en inglés) enhonor al físico inglés JamesP. Joule (1818-1889). JamesP. Jouleestudió la relación entre el calor y la energía mecánica. Sus estudios dieron lugar a laprimeraleydetermodinámicayalaleydeconservacióndeenergía.Jouletambiénestudióla relación entre la corriente eléctrica y el calordisipado enun resistordando lugar a laPrimeraLeydeJoule.

Lacorrienteeléctricarepresentaelflujodeelectronesatravésdeunconductor.Parahacerfluir corriente a través de un conductor es necesario forzar su flujo mediante lo queconocemoscomopotencialeléctricoovoltaje.Enanalogíaconelflujodeagua,elvoltajeesanálogo a la presión de agua, la corriente eléctrica es análoga al flujo de agua y laresistencia de los conductores es análoga a la fricción en las tuberías que representaresistenciaalflujodeagua.

LaLeydeOhm

La relación entre voltaje, corriente eléctrica y resistencia fue encontrada empíricamentepormatemáticoyfísicoalemánGeorgSimonOhm(1789-1854). LaLeydeOhmestablecequelaintensidaddeunacorrienteatravésdeunconductoresdirectamenteproporcionalaladiferenciadepotencialentrelosextremosdelconductoreinversamenteproporcionalala resistencia que éste opone al paso de la corriente. La Ley de Ohm se expresamatemáticamenteenlaforma:

𝑽 = 𝑰𝑹

Donde

V=VoltajeoDiferenciaenPotencialoTensiónEléctrica(Voltios,V)

I=Corrienteeléctrica(Amperes,A)

R=Resistenciaeléctrica(Ohmios,Ω)

Launidaddevoltaje(potencialo tensióneléctrica)eselVoltioenhonoral físico italianoAlessandro Volta (1745-1827) y se denota con la letra V mayúscula. La unidad deresistencia eléctrica es elOhm (Ohmio, en español) en honor a Georg Simon Ohm y sedenotaconlaletragriegaOmegamayúsculaΩ.

Ejemplo: Suponga que se le aplica una diferencia en potencial de 5 Voltios a unaresistenciade2Ohmios.DeterminelacorrienteeléctricaenAmperios.

Solución:

LeydeOhm:V=IR

DespejandoparaIàI=V/R

SustituyolosvaloresdeVyRàI=V/R=5/2=2.5Amperiosó2.5A

Potenciaeléctricapromedio

La potencia es la cantidad de energía o trabajo por unidad de tiempo. La unidad máscomúndepotenciaeselvatio (Watt, en inglés)ysedenotacon la letraWmayúsculaenhonoral ingenieromecánicoescocés JamesWatt (1736-1819). LapotenciaeléctricaPsedeterminamedianteelproductodelvoltajeylacorriente.

𝑷 = 𝑽𝑰

Voltaje = 5 V

Resistencia= 2 Ω

P–Potenciaeléctrica(Watts,W)

V–Voltaje(Voltios,V)

I–Corrienteeléctrica(Amperios,A)

Utilizando la Ley de Ohm, podemos expresar la potencia eléctrica en términos de laresistenciaeléctricaycorrienteovoltaje:

Potenciaentérminosdecorrienteyresistencia:

𝑃 = 𝑉𝐼 = 𝐼𝑅 ∗ 𝐼 = 𝐼-𝑅

𝑃 = 𝐼-𝑅

Potenciaentérminosdevoltajeyresistencia:

𝑃 = 𝑉𝐼 = 𝑉 ∗ ST= SB

T

𝑃 =𝑉-

𝑅

Paradeterminarlaenergíautilizadaenunperíodofijodetiempo,semultiplicalapotenciapromedioporlacantidaddetiempo.LaenergíaenJuliosesentonces:𝐸 = 𝑃 ∗ ∆𝑡

Donde:

EeslaenergíaenJulios(J)

PeslaPotenciaenWatts(W)

∆t(Deltat,cambioentiempo)eslacantidaddetiempoensegundos

Esdecir,unJulioesigualaunWatt-segundo(1J=1W.s)o,loqueesequivalente,unWattesigualaunJulio/segundo(1W=1J/s).

La cantidadde Juliosque resultaríanparauna cantidad relativamentepequeñadeenergíaeléctricaseríaunnúmerorelativamentegrande.

Recuerda que la Ley de Ohm dice: V=IR

Recuerda que la Ley de Ohm despejada para I dice: I=V/R

Portalrazónseutilizaunaunidadmásgrandellamadaelkilovatio-hora(kW.h,porsussiglaseninglés).Loqueestosignificaesqueusamosunaunidadequivalentealaenergíaquerepresentanmil(kilo)Wattsconsumiéndoseduranteunahora,veamos.

Ejemplo:Unensereléctricoqueconsumeunapotenciapromediode60Wseoperaporcuatrohorasaldía.DetermineelconsumodeenergíaenkW.h.

E=P*Δt

E=(60W)(4h/día)=240Wh/día=0.24kWh/día

Supongaahoraqueelmismoenserseutiliza30díasalmesdurantecuatrohorasaldía. Si el costo del kWh es de 26 centavos/kWh, determine el costomensual deoperardichoenser.

Costo=(0.24kWh/día)(30días/mes)($0.26/kWh)=$1.87/mes

0.24kWh30días$0.26

día1mes kWh

Ejemplo:Unsistemasolar fotovoltaicoconcapacidad instaladade3.5kWproduceenpromediode14kWhdiariamente,esdecir4porlacantidadinstaladayaquelashorasefectivasdesolsoncuatrohorasdiarias.¿CuálseráelahorroparaelusuarioqueinstaledichosistemasielpreciodelkWhesde26centavos/kWh?

Ahorro=(14kWh/día)($0.26/kWh)(30días/mes)=$109.20/mes

A los costos actuales, instalar un sistema fotovoltaico de 3.5 kW cuestaaproximadamente$3.5/W,porlotanto,costará($3.5/W)(3,500W)=$12,250.

$3.53,500W=$12,250(Recuerdaque1kW=1000W)

W

Dicha inversión se puede recuperar en ($12,250/$109.20/mes)= 112 meses =9.35años.Siusamosincentivosgubernamentalesquedevuelvenlamitaddelcostodeinstalación,eltiempoderecobrarlainversióneslamitaddeltiempo.

P = 60 W Δt = 4 h/día Conversión: 1kW= 1000W

= $1.87/mes Costo =

Comparacióndeconsumodedistintasbombillasdeiluminación

Compararemos el consumo eléctrico de diferentes bombillas: una incandescente, otrafluorescentecompactayotradediodosemisoresdeluz(LED’sporsussiglaseninglés).Para esto utilizaremos las bombillas, interruptores, un medidor de cantidades eléctricas(corriente, voltaje, potencia, energía, etc.) llamado el kill-a-watt (un nombre jocoso paracomercializarlo),calculadora,papelylápiz.

Para el experimento, encenderemos una bombilla a la vez y mediremos las cantidadeseléctricasusandoelkill-a-watt.Tomelasmedidasyllenelasiguientetabla.

Experimento: Los estudiantes medirán el consumo de energía de diferentes tipos debombillasycalcularánelconsumodedichasbombillasaperiodoslargosdetiempo.

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