Serie: Recursos didácticos

Tapa:Imagen combinada de la Supernova Remnamt captadapor el telescopio Hubble - NASA.

a u t o r i d a d e s

PRESIDENTE DE LA NACIÓN

Dr. Néstor Kirchner

MINISTRO DE EDUCACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA

Lic. Daniel Filmus

SECRETARIO DE EDUCACIÓN, CIENCIA Y TECNOLOGÍA

Prof. Alberto E. Sileoni

DIRECTORA EJECUTIVA DEL INSTITUTO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Lic. María Rosa Almandoz

DIRECTOR NACIONAL DEL CENTRO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Lic. Juan Manuel Kirschenbaum

Ascensor

Eduardo Rodríguez,

Eduardo Bellini.

Rodríguez, EduardoAscensor / Eduardo Rodríguez y Eduardo Bellini; coordinado por Juan ManuelKirschenbaum.- 1a ed. - Buenos Aires: Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de laNación. Instituto Nacional de Educación Tecnológica, 2005.128 p.; 22x17 cm. (Recursos Didácticos; 19)

ISBN 950-00-0527-1

1. Construcción. 2. Ascensores. 3. Estructuras.I. Bellini, Eduardo II. Kirschenbaum, Juan Manuel, coord. III. Título

CDD 690.183 3

Fecha de catalogación: 3/11/2005

Impreso en Gráfica Pinter S. A., México 1352 (C1097ABB), Buenos Aires,en noviembre 2005

Tirada de esta edición: 3.000 ejemplares

Colección Serie “Recursos didácticos”.Coordinadora general: Haydeé Noceti.

Distribución de carácter gratuito.

Queda hecho el depósito que previene la ley n° 11.723. © Todos los derechosreservados por el Ministerio de Educación, Ciencia y Técnologia - InstitutoNacional de Educación Tecnológica.

La reproducción total o parcial, en forma idéntica o modificada por cualquiermedio mecánico o electrónico incluyendo fotocopia, grabación o cualquier sis-tema de almacenamiento y recuperación de información no autorizada en formaexpresa por el editor, viola derechos reservados.

Industria Argentina.

ISBN 950-00-0527-1

Instituto Nacional de Educación TecnológicaCentro Nacional de Educación TecnológicaCeNET-Materiales

Serie: “Recursos didácticos”

1 Invernadero automatizado

2 Probador de inyectores y motores paso a paso

3 Quemador de biomasa

4 Intercomunicador por fibra óptica

5 Transmisor de datos bidireccional por fibre óptica, entre computadoras

6 Planta potabilizadora

7 Medidor de distancia y de velocidad por ultrasonido

8 Estufa de laboratorio

9 Equipamiento EMA -Características físicas de los materiales de construcción-

10 Dispositivo para evaluar parámetros de líneas

11 Biodigestor

12 Entrenador en lógica programada

13 Entorno de desarrollo para programación de microcontroladores PIC

14 Relevador de las características de componenetes semiconductores

15 Instalación sanitaria de una vivienda

16 Equipamiento para el análisis de estructuras de edificios

17 Cargador semiautomático para máquinas a CNC de accionamiento electroneumático

18 Biorreactor para la producción de alimentos

19 Ascensor

20 Pila de combustible

Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología.Instituto Nacional de Educación Tecnológica.Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autónoma de Buenos Aires.República Argentina.

El Instituto Nacional de EducaciónTecnológica -INET- enmarca sus líneas deacción, programas y proyectos, en las metasde:

• Coordinar y promover programasnacionales y federales orientados a for-talecer la educación técnico-profesional,articulados con los distintos niveles y ci-clos del sistema educativo nacional.

• Implementar estrategias y acciones decooperación entre distintas entidades,instituciones y organismos –gubernamen-tales y no gubernamentales-, que permi-tan el consenso en torno a las políticas,los lineamientos y el desarrollo de lasofertas educativas, cuyos resultados seanconsiderados en el Consejo Nacional deEducación-Trabajo –CoNE-T– y en elConsejo Federal de Cultura y Educación.

• Desarrollar estrategias y acciones desti-nadas a vincular y a articular las áreas deeducación técnico-profesional con lossectores del trabajo y la producción, aescala local, regional e interregional.

• Diseñar y ejecutar un plan de asistenciatécnica a las jurisdicciones en los aspectosinstitucionales, pedagógicos, organizativosy de gestión, relativos a la educación téc-

nico-profesional, en el marco de los acuer-dos y resoluciones establecidos por elConsejo Federal de Cultura y Educación.

• Diseñar y desarrollar un plan anual decapacitación, con modalidades presen-ciales, semipresenciales y a distancia, consede en el Centro Nacional de EducaciónTecnológica, y con nodos en los CentrosRegionales de Educación Tecnológica ylas Unidades de Cultura Tecnológica.

• Coordinar y promover programas deasistencia económica e incentivos fis-cales destinados a la actualización y eldesarrollo de la educación técnico-profe-sional; en particular, ejecutar lasacciones relativas a la adjudicación y elcontrol de la asignación del CréditoFiscal –Ley Nº 22.317–.

• Desarrollar mecanismos de cooperacióninternacional y acciones relativas a dife-rentes procesos de integración educativa;en particular, los relacionados con lospaíses del MERCOSUR, en lo referente ala educación técnico-profesional.

Estas metas se despliegan en distintos pro-gramas y líneas de acción de responsabilidadde nuestra institución, para el período 2003-2007:

VIII

LAS METAS, LOS PROGRAMAS Y LAS LÍNEAS DE

ACCIÓN DEL INSTITUTO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

Programa 1. Formación técnica, media ysuperior no universitaria:

1.1. Homologación y validez nacional detítulos.

1.2. Registro nacional de instituciones deformación técnica.

1.3. Espacios de concertación.

1.4. Perfiles profesionales y ofertas formati-vas.

1.5. Fortalecimiento de la gestión institu-cional; equipamiento de talleres y la-boratorios.

1.6. Prácticas productivas profesiona-lizantes: Aprender emprendiendo.

Programa 2. Crédito fiscal:

2.1. Difusión y asistencia técnica.

2.2. Aplicación del régimen.

2.3. Evaluación y auditoría.

Programa 3. Formación profesional para eldesarrollo local:

3.1. Articulación con las provincias.

3.2. Diseño curricular e institucional.

3.3. Información, evaluación y certifi-cación.

Programa 4.Educación para el trabajo y laintegración social.

Programa 5. Mejoramiento de la enseñanzay del aprendizaje de la Tecnología y de laCiencia:

5.1. Formación continua.

5.2. Desarrollo de recursos didácticos.

Programa 6. Desarrollo de sistemas de infor-mación y comunicaciones:

6.1. Desarrollo de sistemas y redes.

6.2. Interactividad de centros.

Programa 7. Secretaría ejecutiva del ConsejoNacional de Educación Trabajo –CoNE-T–.

Programa 8. Cooperación internacional.

Los materiales de capacitación que, en estaocasión, estamos acercando a la comunidadeducativa a través de la serie “Recursosdidácticos”, se enmarcan en el Programa 5del INET, focalizado en el mejoramiento dela enseñanza y del aprendizaje de la Tec-nología y de la Ciencia, uno de cuyos pro-pósitos es el de:

• Desarrollar materiales de capacitacióndestinados, por una parte, a la actua-lización de los docentes de la educacióntécnico-profesional, en lo que hace a co-nocimientos tecnológicos y científicos; y,por otra, a la integración de los recursosdidácticos generados a través de ellos, enlas aulas y talleres, como equipamientode apoyo para los procesos de enseñanzay de aprendizaje en el área técnica.

Estos materiales didácticos han sido elabora-dos por especialistas del Centro Nacional deEducación Tecnológica del INET y por espe-cialistas convocados a través del Programa delas Naciones Unidas para el Desarrollo–PNUD– desde su línea “Conocimientoscientífico-tecnológicos para el desarrollo deequipos e instrumentos”, a quienes estaDirección expresa su profundo reconoci-miento por la tarea encarada.

María Rosa AlmandozDirectora Ejecutiva del Instituto Nacional de

Educación Tecnológica.Ministerio de Educación, Ciencia y

Tecnología

IX

Desde el Centro Nacional de EducaciónTecnológica –CeNET– encaramos el diseño,el desarrollo y la implementación de proyec-tos innovadores para la enseñanza y el apren-dizaje en educación técnico-profesional.

El CeNET, así:

• Es un ámbito de desarrollo y evaluaciónde metodología didáctica, y de actuali-zación de contenidos de la tecnología yde sus sustentos científicos.

• Capacita en el uso de tecnología a do-centes, profesionales, técnicos, estudian-tes y otras personas de la comunidad.

• Brinda asistencia técnica a autoridades e-ducativas jurisdiccionales y a edu-cadores.

• Articula recursos asociativos, integrandoa los actores sociales involucrados con laEducación Tecnológica.

Desde el CeNET venimos trabajando en dis-tintas líneas de acción que convergen en elobjetivo de reunir a profesores, a especialistasen Educación Tecnológica y a representantesde la industria y de la empresa, en accionescompartidas que permitan que la educacióntécnico-profesional se desarrolle en la escuelade un modo sistemático, enriquecedor, pro-fundo... auténticamente formativo, tanto paralos alumnos como para los docentes.

Una de nuestras líneas de acción es la de di-señar y llevar adelante un sistema de capaci-

tación continua para profesores de educacióntécnico-profesional, implementando trayec-tos de actualización. En el CeNET contamoscon quince unidades de gestión de apren-dizaje en las que se desarrollan cursos,talleres, pasantías, conferencias, encuentros,destinados a cada educador que desee inte-grarse en ellos presencialmente o a distancia.

Otra de nuestras líneas de trabajo asume laresponsabilidad de generar y participar enredes que vinculan al Centro con organismose instituciones educativos ocupados en laeducación técnico-profesional, y con organis-mos, instituciones y empresas dedicados a latecnología en general. Entre estas redes, seencuentra la Red Huitral, que conecta aCeNET con los Centros Regionales deEducación Tecnológica -CeRET- y con lasUnidades de Cultura Tecnológica –UCT–instalados en todo el país.

También nos ocupa la tarea de producirmateriales de capacitación docente. DesdeCeNET hemos desarrollado distintas seriesde publicaciones –todas ellas disponibles enel espacio web www.inet.edu.ar–:

• Educación Tecnológica, que abarca mate-riales que posibilitan una definición cu-rricular del área de la Tecnología en elámbito escolar y que incluye marcosteóricos generales, de referencia, acercadel área en su conjunto y de sus con-tenidos, enfoques, procedimientos yestrategias didácticas más generales.

X

LAS ACCIONES DEL CENTRO NACIONAL DE

EDUCACIÓN TECNOLÓGICA

• Desarrollo de contenidos, nuestra segundaserie de publicaciones, que nuclea fascícu-los de capacitación en los que se profun-diza en los campos de problemas y decontenidos de las distintas áreas del cono-cimiento tecnológico, y que recopila, tam-bién, experiencias de capacitación docentedesarrolladas en cada una de estas áreas.

• Educación con tecnologías, que propicia eluso de tecnologías de la información y dela comunicación como recursos didácti-cos, en las clases de todas las áreas yespacios curriculares.

• Educadores en Tecnología, serie de publica-ciones que focaliza el análisis y las pro-puestas en uno de los constituyentes delproceso didáctico: el profesional queenseña Tecnología, ahondando en losrasgos de su formación, de sus prácticas,de sus procesos de capacitación, de suvinculación con los lineamientos curricu-lares y con las políticas educativas, deinteractividad con sus alumnos, y consus propios saberes y modos de hacer.

• Documentos de la escuela técnica, quedifunde los marcos normativos y curricu-lares que desde el CONET –ConsejoNacional de Educación Técnica- deli-nearon la educación técnica de nuestropaís, entre 1959 y 1995.

• Ciencias para la Educación Tecnológica,que presenta contenidos científicos aso-ciados con los distintos campos de la tec-nología, los que aportan marcos concep-tuales que permiten explicar y funda-mentar los problemas de nuestra área.

• Recursos didácticos, que presenta con-tenidos tecnológicos y científicos,

estrategias –curriculares, didácticas yreferidas a procedimientos de construc-ción– que permiten al profesor de la edu-cación técnico-profesional desarrollar,con sus alumnos, un equipamientoespecífico para integrar en sus clases.

Desde esta última serie de materiales decapacitación, nos proponemos brindar he-rramientas que permitan a los docentes nosólo integrar y transferir sus saberes y capaci-dades, sino también, y fundamentalmente,acompañarlos en su búsqueda de solucionescreativas e innovadoras a las problemáticascon las que puedan enfrentarse en el procesode enseñanza en el área técnica.

En todos los casos, se trata de propuestas deenseñanza basadas en la resolución de pro-blemas, que integran ciencias básicas ytecnología, y que incluyen recursos didácti-cos apropiados para la educacióntécnico–profesional.

Los espacios de problemas tecnológicos, lasconsignas de trabajo, las estrategias deenseñanza, los contenidos involucrados y,finalmente, los recursos didácticos estánplanteados en la serie de publicaciones queaquí presentamos, como un testimonio derealidad que da cuenta de la potencialidadeducativa del modelo de problematización enel campo de la enseñanza y del aprendizajede la tecnología, que esperamos que resultede utilidad para los profesores de la edu-cación técnico-profesional de nuestro país.

Juan Manuel KirschenbaumDirector Nacional del Centro Nacional de

Educación Tecnológica.Instituto Nacional de Educación Tecnológica

XI

Desde esta serie de publicaciones del CentroNacional de Educación Tecnológica, nos pro-ponemos:

• Poner a consideración de los educadoresun equipamiento didáctico a integrar enlos procesos de enseñanza y de apren-dizaje del área técnica que coordinan.

• Contribuir a la actualización de losdocentes de la educación técnico-profe-sional, en lo que hace a conocimientostecnológicos y científicos.

Inicialmente, hemos previsto el desarrollo deveinte publicaciones con las que intentamosabarcar diferentes contenidos de este campocurricular vastísimo que es el de la educacióntécnico-profesional.

En cada una de estas publicaciones es posiblereconocer una estructura didáctica común:

1 Problemas tecnológicos en el aula. Enesta primera parte del material sedescriben situaciones de enseñanza y deaprendizaje del campo de la educacióntécnico-profesional centradas en la re-solución de problemas tecnológicos, y sepresenta una propuesta de equipamientodidáctico, pertinente como recurso pararesolver esas situaciones tecnológicas ydidácticas planteadas.

2 Encuadre teórico para los problemas.En vinculación con los problemas didác-ticos y tecnológicos que constituyen elpunto de partida, se presentan conceptos

tecnológicos y conceptos científicos aso-ciados.

3 Hacia una resolución técnica. Manualde procedimientos para la construc-ción y el funcionamiento del equipo.Aquí se describe el equipo terminado y semuestra su esquema de funcionamiento;se presentan todas sus partes, y los mate-riales, herramientas e instrumentos nece-sarios para su desarrollo; asimismo, sepauta el “paso a paso” de su construc-ción, armado, ensayo y control.

4 El equipo en el aula. En esta parte delmaterial escrito, se retoman las situa-ciones problemáticas iniciales, aportandosugerencias para la inclusión del recursodidáctico construido en las tareas quedocente y alumnos concretan en el aula.

5 La puesta en práctica. Este tramo dela publicación plantea la evaluacióndel material didáctico y de la experien-cia de puesta en práctica de las estrate-gias didácticas sugeridas. Implica unaretroalimentación –de resolución vo-luntaria– de los profesores destinata-rios hacia el Centro Nacional deEducación Tecnológica, así como elpunto de partida para el diseño denuevos equipos.

Esta secuencia de cuestiones y de momentosdidácticos no es azarosa. Intenta replicar –enuna producción escrita– las mismas instanciasde trabajo que los profesores de Tecnologíaponemos en práctica en nuestras clases:

XII

LA SERIE “RECURSOS DIDÁCTICOS”

XIII

Es a través de este circuito de trabajo (pro-blema-respuestas iniciales-inclusión teórica-respuestas más eficaces) como enseñamos ycomo aprenden nuestros alumnos en el área:

• La tarea comienza cuando el profesorpresenta a sus alumnos una situacióncodificada en la que es posible recono-cer un problema tecnológico; para con-figurar y resolver este problema, es nece-sario que el grupo ponga en marcha unproyecto tecnológico, y que encare análi-sis de productos o de procesos desarro-llados por distintos grupos sociales pararesolver algún problema análogo.Indudablemente, no se trata de cualquierproblema sino de uno que ocasionaobstáculos cognitivos a los alumnosrespecto de un aspecto del mundo artifi-cial que el profesor –en su marco curri-cular de decisiones– ha definido comorelevante.

• El proceso de enseñanza y de aprendiza-je comienza con el planteamiento de esasituación tecnológica seleccionada por elprofesor y con la construcción del espa-cio-problema por parte de los alumnos, ycontinúa con la búsqueda de respuestas.

• Esta detección y construcción derespuestas no se sustenta sólo en losconocimientos que el grupo disponesino en la integración de nuevos con-tenidos.

• El enriquecimiento de los modos de “ver”y de encarar la resolución de un proble-ma tecnológico –por la adquisición denuevos conceptos y de nuevas formastécnicas de intervención en la situación

desencadenante– suele estar distribuidamaterialmente –en equipamiento, enmateriales, en herramientas–.

No es lo mismo contar con este equipamien-to que prescindir de él.

Por esto, lo queintentamos des-de nuestra seriede publicacio-nes es acercar alprofesor distin-tos recursos di-dácticos que a-yuden a sus a-lumnos en estatarea de proble-matización y dei n t e r v e n c i ó n– s u s t e n t a d ateórica y técni-camente– en elmundo tecno-lógico.

Al seleccionar los recursos didácticos queforman parte de nuestra serie de publica-ciones, hemos considerado, en primer térmi-no, su potencialidad para posibilitar, a losalumnos de la educación técnico-profesional,configurar y resolver distintos problemas tec-nológicos.

Y, en segundo término, nos preocupó quecumplieran con determinados rasgos que lespermitieran constituirse en medios eficacesdel conocimiento y en buenos estructurantescognitivos, al ser incluidos en un aula por unprofesor que los ha evaluado como perti-

XIV

Caracterizamos comorecurso didáctico a to-do material o compo-nente informático se-leccionado por un edu-cador, quien ha evalua-do en aquél posibili-dades ciertas para ac-tuar como mediadorentre un problema de larealidad, un contenidoa enseñar y un grupode alumnos, facilitandoprocesos de compren-sión, análisis, profundi-zación, integración,síntesis, transferencia,producción o evalua-ción.

nentes. Las cualidades que consideramosfundamentales en cada equipo que promove-mos desde nuestra serie de publicaciones”Recursos didácticos”, son:

• Modularidad (puede adaptarse a diversosusos).

• Resistencia (puede ser utilizado por losalumnos, sin peligro de romperse confacilidad).

• Seguridad y durabilidad (integrado pormateriales no tóxicos ni peligrosos, ydurables).

• Adaptabilidad (puede ser utilizado en eltaller, aula o laboratorio).

• Acoplabilidad (puede ser unido o combi-nado con otros recursos didácticos).

• Compatibilidad (todos los componentes,bloques y sistemas permiten ser integra-dos entre sí).

• Facilidad de armado y desarmado (posi-bilita pruebas, correcciones e incorpo-ración de nuevas funciones).

• Pertinencia (los componentes, bloquesfuncionales y sistemas son adecuadospara el trabajo con los contenidos cu-rriculares de la educación técnico-pro-fesional).

• Fiabilidad (se pueden realizar las tareaspreestablecidas, de la manera esperada).

• Coherencia (en todos los componentes,bloques funcionales o sistemas se siguenlas mismas normas y criterios para elarmado y utilización).

• Escalabilidad (es posible utilizarlo enproyectos de diferente nivel de com-

plejidad).

• Reutilización (los diversos componentes,bloques o sistemas pueden ser desmonta-dos para volver al estado original).

• Incrementabilidad (posibilidad de iragregando piezas o completando elequipo en forma progresiva).

Haydeé NocetiCoordinadora de la acción “Conocimientoscientífico-tecnológicos para el desarrollo de

equipos e instrumentos”.Centro Nacional de Educación Tecnológica

XV

19.Ascensor

Este material de capacitación fuedesarrollado por:

Eduardo RodríguezEs Doctor en Física, egresado del InstitutoBalseiro, Bariloche. Es docente en la Uni-versidad de Buenos Aires, en la UniversidadNacional de General Sarmiento y en laUniversidad Favaloro. Es co-autor del libroFísica re-Creativa: Experimentos de Físicausando nuevas tecnologías. Es co-editor delos sitios de divulgación Física re-Creativa:www.fisicarecreativa.com y Red Creativa deCiencia: www.cienciaredcreativa.org. Coor-dina talleres de ciencia para docentes de es-cuelas del ciclo medio.

Eduardo BelliniEs Técnico Químico y egresado de laFacultad de Farmacia y Bioquímica de laUniversidad de Buenos Aires. EnseñaQuímica y Microbiología en la EscuelaTécnica Nº 33 Distrito Escolar 19,“Fundición Maestranza del Plumerillo”, dela Ciudad Autónoma de Buenos Aires. Escoordinador del Museo Interactivo deCiencias y de la Unidad de CulturaTecnológica de la escuela. Es responsabledel sitio www.lacienciadivertida.com.ar.

2

Coordinación general:Haydeé Noceti

Diseño didáctico:Ana Rúa

Administración:Adriana Perrone

Monitoreo y evaluación:Laura Irurzun

Diseño gráfico:Tomás Ahumada

Karina LacavaAlejandro Carlos Mertel

Diseño de tapa:Laura Lopresti

Juan Manuel Kirschenbaum

Con la colaboracióndel equipo de profesionales

del Centro Nacionalde Educación Tecnológica

Las metas, los programas y las líneas de accióndel Instituto Nacional de Educación Tecnológica VIIILas acciones del Centro Nacional de Educación Tecnológica XLa serie “Recursos didácticos” XII

1 Problemas tecnológicos en el aula 4• El recurso didáctico que proponemos

2 Encuadre teórico para los problemas 12• Los objetos y los sistemas tecnológicos• El movimiento• Las fuerzas• La elasticidad de los materiales• La calidad y la fiabilidad• Consideraciones y estrategias para proyectar el cable de un ascensor• La cinemática en nuestro proyecto• El trabajo que realizan las fuerzas• La energía en nuestro proyecto• La potencia• La energía eléctrica• El motor• Los circuitos eléctricos; tipos de conexiones• La energía eléctrica• La historia del ascensor

3 Hacia una resolución técnica.Manual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento del equipo 49• El producto • Los componentes• Los materiales herramientas e instrumentos• La construcción• El armado• El ensayo y el control• La superación de dificultades

4 El equipo en el aula 79

5 La puesta en práctica 88

Índice

4

1. PROBLEMAS TECNOLÓGICOS EN EL AULA

En la base del conocimiento tecnológico estála comprensión de qué es la Tecnologíamisma, cuáles son sus enunciados e ideascentrales, y cómo se integran sus múltiplescomponentes. Entre estos componentes,quizá los más salientes sean los objetos tec-nológicos y los sistemas tecnológicos; por-que, de la misma manera en que la tecnolo-gía es transversal a innumerables actividadesde la cultura, estos objetos y sistemas sontransversales a todas las ramas de la tecnolo-gía1.

Vivimos en un mundo tecnológico y, en laescuela, podemos potenciar su comprensióny aprovechamiento. Una posible manera escomenzar con el análisis de objetos tecnoló-gicos, partiendo de casos reales debidamente

formulados.

Entre los posibles objetos que podemos ana-lizar, un ascensor queda bien posicionado.

Lo invitamos a considerar los siguientes tes-timonios. En ellos, profesores y alumnosdesarrollan tareas que involucran un enfoquetecnológico centrado en un ascensor, que seconsidera desde distintos puntos de vista.

Disponer de un objeto tecnológico materiala ser analizado es un buen punto de parti-da; y si, a la vez, el objeto es de uso coti-diano y cercano al destinatario de nuestrapropuesta (el aprendiz tecnológico),mucho mejor.

Los alumnos de Tecnología están tratando elsiguiente problema:

El acopio de granos es consi-derado un factor determi-nante para el progreso denuestra región. Los produc-tores han formado una coo-perativa y han logrado que seles financie la instalación de

nuevos silos donde contenerlos granos hasta el momentode la venta.

En estos silos, el estado y lalimpieza resultan crucialespara la calidad del acopio.

Por un mejor control del acopio de granos

1 Buch, T. (2001). El tecnoscopio, Aique. Buenos Aires.

5

Los alumnos van a actuarsobre el problema presenta-do y se plantean el objetivode evaluar la posibilidad dediseñar un ascensor resis-tente y liviano, que puedatransportar por lo menos ados personas, para las tareasde inspección externa delestado del silo.

Para esto, se agrupan enequipos de dos o tres miem-bros y, en conjunto, se pro-ponen:

• Determinar las cualidades del ascensor.

• Identificar las partes o subsistemas enque el ascensor puede ser analizado.

• Comprender las relaciones entre esaspartes, y sus relevancias propias y relati-vas.

• Evaluar posibles soluciones para los dis-tintos componentes e integrarlos paraconcretar el aparato requerido.

Esta situación es tratada por los alumnoscomo un problema que involucra aspectosde la calidad de un producto a fabricar y deevaluación de sus componentes.

Pero, suele pasar que, si unsilo presenta alguna fisura,en los días de lluvia el aguase filtra y moja los granos;entonces, la humedad haceestragos y el precio de ventase resiente totalmente.

Un ingeniero ha propuestorevisar los silos desde el exte-rior, como método preventi-vo para vigilar el estado delas chapas que forman el siloy las uniones entre éstas.

El uso de escaleras para estatarea es peligroso, por lo quepropone idear un ascensorque permita que un técnico,ubicado en una cabina, reco-rra externamente el silo paraobservar su estado.

El silo tiene 15 metros dealtura. El ascensor deberíapoder controlarse desde elinterior de la cabina dondeva el técnico, de modo quepueda detener el movimien-to cuando corresponda, parauna inspección detallada delas zonas que presenten defi-ciencias.

Dado el tamaño del silo, elingeniero argumenta que,para poder revisar toda laperiferia, el ascensor deberíapoder montarse en un vehí-culo que lo mueva alrededorde la construcción. Por lotanto, la exigencia de que elascensor sea liviano, es rele-vante; esto, sin descuidar losaspectos de seguridad paralos usuarios.

6

En la biblioteca tienen un problema.

Al final del día, cuando los lectores se reti-ran, los libros quedan en las mesas de con-sulta; y, por supuesto, es necesario reubicar-los en los estantes correspondientes.

Algunos libros corresponden a las estanterí-as del primer piso, por lo que se necesita unmedio ágil y económico para transportarlos.

A la bibliotecaria se le ha ocurrido que seríauna buena idea disponer de un pequeñomontacargas para mover los libros. Ella ha

visto que, en algunas oficinas públicas, exis-ten montacargas de uso específico, pormedio de los cuales se movilizan expedien-tes y carpetas de un piso a otro, lo que con-tribuye a aliviar el trabajo físico de losempleados que, de otra manera, tendríanque ir de un piso a otro en búsqueda de lospapeles. La bibliotecaria razona que el casode la biblioteca es análogo y la soluciónpodría ser similar. (Vemos que ella conocelo que dicen los libros de Tecnología quesolicitan los lectores... y sabe también cuán-to pesan esos libros...)

Los libros pesan

Los profesores de Tecnologías básicas, presen-tan a sus alumnos la siguiente situación:

El pueblo de Río Seco haestado creciendo en los últi-mos años y el dispensarionecesita una ampliación paraatender la mayor demanda.El terreno no permite unaextensión horizontal de laconstrucción actual, por loque la solución es construirun nuevo piso.

Las autoridades han solicita-do colaboración a la escuela,para dar respuesta al proble-ma de la movilidad de laspersonas desde la planta bajahasta el nuevo piso; sobre to-

do, la de aquellas personasde mayor edad o las que,eventualmente, tengan queinternarse para tratamientomédico: Habrá nuevos médi-cos y más camas, y la sala deinternación estará en el pri-mer piso.

La escuela se ha comprome-tido en pensar una posiblesolución para el transportede un piso a otro, y tenemosque dar una respuesta satis-factoria en un medianoplazo.

Se proyecta ampliar el dispensario del pueblo

7

Un ascensor reúne características muy atrac-tivas para considerarlo un cuerpo de estudio.Una de sus características más salientes esque muestra un funcionamiento autónomo,que se manifiesta por medio de su movi-miento. La percepción visual de esta caracte-rística es inmediata y puede potenciarsecomo disparadora de curiosidad. El objetotecnológico ascensor, por tanto, puede ser efi-caz en el aula para interesar a los alumnos enlos componentes básicos de la tecnología:¿Qué hace que un ascensor suba y baje? Es éstauna pregunta que, quizás, no se haga el usua-

rio común pero que va a resultar central paraquien quiera entender el funcionamiento oconstruir uno de estos artefactos. ¿Qué com-ponentes tiene un ascensor? ¿Qué subsistemas lointegran? También son preguntas claves paraquien está interesado en la tecnología. Unascensor, ¿tiene un uso específico? ¿Cuál es suposibilidad de adaptación a los distintos requeri-mientos? Estas preguntas nos comprometencon la comprensión de qué son los objetostecnológicos, sus finalidades y sus transfor-maciones en el tiempo.

Las formulaciones se realizan a partir dediálogos y de trabajo en grupos. Así, vansurgiendo:

1.Desde la escuela, docentes y alumnos,¿estamos efectivamente en condicio-nes, de colaborar de la manera en quese espera que lo hagamos?

2.¿Podemos organizarnos para dar unarespuesta en plazos razonables?

3.¿Cómo debería ser el ascensor que senecesita?

El desafío está en marcha. Los alumnos seconcentran en los planteos y reconocen lamagnitud del problema:

• ¿Qué capacidad sería la apropiada parael ascensor? ¿Cuáles van a ser sus carac-terísticas? ¿Qué necesitamos saber paradiseñar el ascensor? Con lo que sabe-mos de las materias básicas, ¿nos alcan-za? ¿Necesitamos saber algo más?¿Podremos resolver el problema real osólo podremos manejar una variante aescala?

Estas situaciones enmarcan un problema dediseño, ligado a conocimientos previos yopciones viables.

Para concretar estas situaciones, los alum-nos –orientados por sus profesores–, se pro-ponen definir un esquema de trabajo queles permita ir resolviendo los problemas quevayan anticipando. Como objetivo inicial,se comprometen a definir un diseño con-ceptual básico que contenga todos aquelloselementos relevantes de un ascensor aptopara el transporte de personas, en las mejo-res condiciones posibles de confort y segu-ridad.

Se establece, entonces, la premisa de inves-tigar sobre las cualidades de un ascensorcomo elemento seguro de transporte y elapego a las normas que los usuarios deberí-an contemplar para su uso.

Y ponen manos a la obra.

El objetivo de este material de capacitaciónes desarrollar un recurso didáctico que con-tribuya a la enseñanza y al aprendizaje deaquellos aspectos básicos de un proceso cien-tífico-tecnológico.

Nuestro recurso didáctico es un equiporepresentativo de un ascensor para un edifi-cio de dos plantas. Sus características mássalientes son:

• El equipo no es un modelo a escala de unascensor real, sino que está basado en undesarrollo independiente. Este desarrollotiene las características de ser comprensi-ble y accesible para la reproducción. No

es una “caja negra” de la cual sólo se ve laacción final sino que se presenta tan“transparente” como sea posible, paraayudar al alumno a que lo construya.

• Los componentes del dispositivo están aescala con la representación de la estruc-tura edilicia donde se monta el ascensory el tamaño del motor elegido.

• El ascensor tiene la misión de transportarcargas desde un nivel a otro, empleandotiempos razonables (es decir, movién-dose con velocidad y aceleración ade-cuadas para su propósito).

• El arranque y la parada son suaves, paratratar de mostrar las condiciones (decomodidad) a la que están sometidos lospasajeros de un ascensor real. Para ello,fue necesario disponer del mecanismoadecuado y de diseñar el correspondientecontrol para tales propósitos.

• Los circuitos eléctricos son simples, parafacilitar el análisis y la construcción; loselementos ele-gidos son con-vencionales,de fácil mon-taje y reposi-ción.

• El ascensor es-tá comandadodesde tablerosde mando quesimulan su ma-

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El recurso didáctico que proponemos

No obstante, el cir-cuito eléctrico desa-rrollado no contem-pla todas las situa-ciones de uso quepueden presentarse.Esto requiere unasolución más com-pleja, que no pre-sentamos aquí y quequeda abierta parasu ejecución.

nejo desde el exterior (usuario real en unpiso) y desde el interior (usuario en la cabi-na). Ha sido necesario considerar, enton-ces, cierta lógica para un funcionamiento.

• Como componente de un sistema deseguridad real más complejo, se ha simu-lado una alarma integrada a la cabina delascensor, con la cual un pasajero puededar cuenta al exterior de situacionesimprevistas –por ejemplo, detención dela marcha entre pisos, trabado de puer-tas, entre otros–.

• Se ha tenido en cuenta un sistema deconfort que incluye iluminación internade la cabina (que representa las condicio-nes de iluminación artificial para el usodel ascensor en horarios nocturnos o enlugares de insuficiente luz natural –casocasi general en el interior de edificios–; y,también, un sistema de aireación forzada.

• La estructura es lo suficientemente sólidacomo para soportar el montaje de todaslas partes y para permitir la manipulacióndel equipo completo y su transporte du-rante las etapas de uso en el tiempo de en-señanza y de aprendizaje en el aula-taller.

El equipo está pensado para utilizar al movi-miento como motivador de un proyecto tec-nológico que permite llevar a cabo:

- el diseño de un producto, - la adaptación de insumos a distintas

necesidades,- observaciones, - experimentos simples, - mediciones,- análisis de situaciones y problemas, - modificaciones de un producto, entre

otras posibilidades.

Entre la variedad de opciones que se puedendesarrollar con el equipo en la etapa de cons-trucción y una vez construido se encuentran,entre otras:

- experimentos simples de cinemática, - análisis, diseño y simulación de circuitos

eléctricos,- análisis lógico,- reflexiones sobre normas de seguridad.

Se prevé que el equipo sirva en una escuelacomo insumo básico para el análisis de unobjeto tecnológico y, a la vez, que éste puedatomarse como referencia para un posterioranálisis de un objeto tecnológico como siste-ma tecnológico.

Es central a este proyecto la integración deconocimientos científicos y tecnológicos. Porello, en el texto que se presenta están conte-nidos y enfatizados aquellos conocimientosque se consideran esenciales para la com-prensión y resolución de los distintos proble-mas que el ascensor ayuda a resolver.

Consideramos que este recurso didáctico per-mite a los alumnos explorar distintas etapasdel proyecto tecnológico y a los docentes con-tar con un equipo para enseñar y modelizar,proponer mejoras, y contribuir a desarrollarnuevas perspectivas de enseñanza de la tec-nología y de sus derivaciones científicas.

9

El esquema da cuenta del análisis previo delsistema que queremos desarrollar; sirve, asi-mismo, para mostrar su complejidad y lasmúltiples maneras de abordarla –porque,como sistema tecnológico, el ascensor ofrecediversas posibilidades de exploración–.

Simultánea o sucesivamente, cada parte osubsistema del ascensor puede tratarse porseparado. Esta oportuna disección puedefavorecer, con holgura y elegancia, la com-prensión de ellas y su interrelación con lasdemás.

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El ascensor como sistema

Subsistemas del objeto

Sistema eléctrico

Sistema mecánico

Sistema de seguridad

Sistema de control

Sistema de confort

MotorCircuitosEléctrico Puesta a tierra

ElementosSistemaEstructura

CabinaMecánico CableSala de máquinas

Llamadas y paradasControl Lógica de funcionamiento

CableControl de sobrecarga

SeguridadAlarma

Puesta a tierra

Velocidad y aceleración adecuadasConfort Iluminación y ventilación

El reconocimiento de un sistema es el pasoprevio conceptual para entender su razón deser o misión. La identificación de las partes escrucial para alentar una mirada más precisa alos contenidos temáticos que necesitamosdisponer para evaluar soluciones específicas.Esto nos lleva a usar un método básico queconcibe, primero, un enfoque general delproblema para, luego, resolver los detallestécnicos de la construcción de los objetos.Esta separación conceptual y práctica esimportante de reconocer y es deseable quesea compartida con los alumnos. La reflexiónprevia a la acción aparece como una condi-ción necesaria del proyecto tecnológico yamerita su atención. Ahora, podemos recu-rrir al nominalismo y decir que tendremosque pasar en el momento adecuado de la“ingeniería conceptual” a la “ingeniería deldetalle”.2 y 3

En síntesis, esta propuesta:

• trata de abarcar y explorar posibilidadeseducativas muy intensas, conducentes auna modalidad de trabajo por proyectos,

• permite avanzar sobre una separación enpartes de un problema e integrar fun-ciones de esas partes, y

• favorece el no menos importante buenhábito del trabajo en equipo, la organi-zación y la gestión de un proyecto.

No menos relevante es el propósito didácticoque anima y orienta a este proyecto. Pensamosque el equipo se constituye en un valiosorecurso complementario para numerosas cla-ses, ya sea de física o de tecnologías básicas.

El recurso didáctico que proponemos estápensado para integrarse en las distintas fasesde ejecución de un proyecto tecnológico. He-mos necesitado de una idea previa, un diseñoprimigenio del producto a conseguir, muchasmodificaciones, e “idas y vueltas” impres-cindibles para lograr el objetivo. Esta versiónes, a nuestro entender, la más refinada, aun-que dista de quedar cerrada o de ser la defini-tiva –lo que alejaría al proyecto de su esenciatecnológica–, por lo que queda abierta a futu-ras modificaciones y mejoras, y esto vale tantopara este texto como para el producto.

11

2 Buch, T. (2001) Sistemas tecnológicos. Aique. Buenos Aires.3 Buch, T. (2001) El tecnoscopio, Aique. Buenos Aires.

Confiamos en que los docentes lec-tores y usuarios del equipo se plan-

teen la necesidad de aportar mejoras,como objetivo clave de un desafío perma-nente de seguir aprendiendo y de refle-xionar críticamente sobre la infor-mación que se nos presenta.

En esta parte de nuestro material de capaci-tación presentamos los conceptos básicos–científicos y tecnológicos– involucrados enel proyecto que vamos a llevar a cabo.

Comenzamos con conceptos de tecnología;hemos integrado tres excelentes libros4 cuyalectura recomendamos enfáticamente. Másadelante, presentamos los conceptos físicosen vinculación con el proyecto específico. Encada tramo, hemos desarrollado ejemplos yanalogías que pueden inspirarnos solucionesfactibles para los problemas que tengamosque resolver durante el desarrollo del proyec-to. Hemos tratado de poner en contexto lainformación ofrecida y de darle una conti-nuidad adecuada, de manera de evitar quecada tópico expuesto se lea como un com-partimiento aislado de los demás; considera-mos conveniente una presentación entrelaza-da de los conceptos asociados al proyecto yno hemos hecho esfuerzo por separar lo quepueda entenderse como “científico” de lo quepueda pertenecer al “campo tecnológico”(una excepción se hace en las definicionesiniciales de los componentes de la tecnolo-gía). No creímos necesaria tal división paracubrir los objetivos de este trabajo; hemospreferido encadenar los conceptos, a medidaque percibíamos que íbamos necesitándolos,tratando de mantener un orden didáctico, dela misma manera que un profesor pasa de un

tema a otro según el interés que van mos-trando sus alumnos. Hemos tratado, desdeluego, lograr secuencias conceptuales cohe-rentes.

Por ejemplo, cuando hablamos de energía,apuntamos a ilustrar la necesidad imperiosade transformar algún tipo de energía en ener-gía eléctrica. La energía es un concepto físico(científico); pero, la transformación eficientede energía es un asunto tecnológico. Losgeneradores de energía eléctrica son produc-tos tecnológicos; en tanto las leyes que losgobiernan son leyes experimentales, obteni-das con algún método científico. De la mismamanera, por ejemplo, la inserción del con-cepto de calidad adoptaría un marco abstrac-to si no se asocia oportunamente a las pro-piedades físicas de los materiales. ¿Vale lapena escindir estas ideas?

Como veremos, el entrecruzamiento de losconceptos básicos científicos y tecnológicosen el texto responde con un “No” a la pre-gunta anterior. Una de las razones es que nohay una rutina para pensar, un orden esta-blecido, cuando analizamos un caso o resol-vemos un problema. Desde el punto de vistacognitivo, cuando frente a un problema evo-camos nuestras memorias de mediano y largoplazo, nos abstraemos de la dicotomía de sinuestros razonamientos “científicos” prece-den a los “tecnológicos” o viceversa. Estasdos maneras de pensar han sido siempre dos

12

2. E N C U A D R E T E Ó R I C O PA R A L O SP R O B L E M A S

4 Ya hemos citado dos de ellos; el tercero es: Buch, T. (2004)Tecnología en la vida cotidiana. Eudeba. Buenos Aires.

escalones del avance histórico del conoci-miento y su acompañamiento mutuo ha sidomuy fructuoso.

En lo que se refiere al contexto de los ejem-plos, los que surgen para favorecer la com-prensión de los conceptos, concurren sobreel objeto ascensor y/o sus partes más sobre-salientes. Estamos convencidos de que pode-mos recorrer un atractivo camino científico-tecnológico en torno al tema elegido.

Los objetos y los sistemastecnológicosEl hombre ha imaginado –como Homo sapiens–y construido –como Homo faber– una vastacantidad de objetos y bienes que le han servidopara su supervivencia y bienestar sobre la fazde la Tierra. El pensar y el hacer conscienteshan sido acciones permanentes en su largoproceso de transformaciones. La inspección derestos arqueológicos lleva a afirmar que laconstrucción de utensilios, herramientas eindumentaria ha sido una de las actividadesmás salientes de su quehacer cotidiano.También apreciamos cambios en los diseños yfinalidades de esos productos. De la mismamanera, del estudio histórico pueden inferirselos tipos de organizaciones que ha ido formu-lando el hombre, desde los primitivos gruposnómades hasta las actuales organizaciones queincluyen a las familiares, instituciones educati-vas y empresarias, entre otras. Estos compo-nentes de su existencia, elementos materiales ono, han sido diseñados por el hombre, con elobjeto de que cada uno de ellos sirva para unpropósito definido, teniéndole a él mismocomo su principal destinatario.

La acción constante es la que ha hecho emer-ger y construir tales componentes, los que através del tiempo se han ido modificando yrefinando, hasta ser adaptados más y mejor asus propósitos. Esta última tarea es atribuidaa la reflexión sobre el análisis de las accionesy los resultados.

De la colección de estos componentes crea-dos por el hombre, sobresalen los objetosmateriales. De éstos se distinguen los que lla-mamos artefactos (del latín arte factus, hechocon arte) que son, en general, aparatos omáquinas. Podríamos pensar que sólo estosartefactos caben dentro del desarrollo tecno-lógico. Sin embargo, es menester introducirla idea de objeto tecnológico, con un significa-do más amplio y que los abarca.

Objetos tecnológicos

Un objeto es una cosa, algo que tiene enti-dad; esta entidad puede ser corporal o espiri-tual, natural o artificial, real o abstracta5. Losobjetos diseñados, a los que reconocemoscomo artefactos, son, evidentemente, mate-riales; en cambio, una organización no escorpórea ni tangible y hasta podríamos poneren duda su presencia concreta o real. Amboscasos ejemplificados, por ser diseñados porel hombre, corresponden a lo que llamamosobjetos tecnológicos6.

Los objetos tecnológicos no necesariamentetienen que ser artificiales desde su génesis.Por ejemplo, imaginemos que caminamospor un bosque y empezamos a sentirnos can-

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5 Diccionario de la Real Academia Española. Puede consul-tarse en: www.rae.es.

6 Buch, T. (2001) Sistemas tecnológicos. Aique. Buenos Aires.

sados. Tomamos, entonces, una rama dura yla usamos como bastón. La rama es una cosanatural; pero, al convertirla en un utensiliode auxilio, la hemos resignificado como obje-to tecnológico. Notamos aquí que el objetotecnológico devino de nuestra acción que, apriori, previó un fin para él.

Si ahora, tras seguir de paseo, tenemos ham-bre y queremos cortar una fruta que estádemasiado alta en un árbol y a la que nopodemos alcanzar ni siquiera saltando, noses posible usar la misma rama para extenderel alcance de nuestras extremidades superio-res y, así, poder llegar a la fruta. De nuevo,hemos resignificado a la rama e, incluso, lehemos cambiado su primera utilidad (bas-tón), momentáneamente. La idea es másgeneral. Sigamos examinado la escena: Unavez que tenemos la fruta en la mano, lacomemos. Esta fruta, elemento natural,queda resignificada como alimento.

Todas las acciones comentadas constituyenacciones tecnológicas. Ahora, supongamos quela rama sigue sirviéndonos de bastón, peronos queda corta para alcanzar objetivos amayor altura. El análisis de la situación y lareflexión sobre el uso de la rama como ins-trumento de mayor alcance pueden orientar-nos a diseñar nuevas herramientas para esepropósito. Esta reflexión sobre la acción mismaes parte del proceso tecnológico.

La trilogía consciente esbozada: actuar-hacer-reflexionar está en la esencia de lo que hoyllamamos tecnología. Así, el término quedaliberado de su significado etimológico –tech-no, técnica y logo, conocimiento; que puedeleerse como “conocimiento de la técnica”–.En una visión actualizada del significado de

la tecnología, se la concibe como el conoci-miento técnico al que se le agrega una refle-xión sobre la acción previa.

Piedra, papel y tijera...Clasificación de los objetostecnológicos

Podemos reconocer que los objetos tecnoló-gicos abundan. Realizar una clasificación deellos, en el sentido de ordenarlos por clases,sería una tarea muy ardua. A continuación,ensayamos sobre por qué es difícil la tarea.

Nos referiremos brevemente a la Taxonomía, laciencia que trata los principios de la clasifica-ción. Esta ciencia responde a una preocupa-ción muy antigua del hombre, frente a ladiversidad de las cosas y de los seres vivos quelo rodean. Esta inquietud ante la diversidad deobjetos –animados e inanimados– se ha idoresolviendo en un largo proceso taxonómicoque ha permitido agrupar objetos según losfines que se persiguen, que son, en general, deíndole práctica. Por ejemplo, los hombres ymujeres del campo clasifican a los caballos porel pelaje, como bayo, moro, tordillo, cebruno,colorado, rosillo, zaino, etcétera; y distinguenhasta 40 tipos, si lo que les interesa es identi-ficarlos por su aspecto. Pero, los llaman de tiro,de yugo, de carrera o de paseo, si quieren dis-tinguirlos por la utilidad que les prestan. Porsu parte, un esquimal distingue decenas detipos distintos de nieve y las nombra con pala-bras diferentes; es decir, tiene la habilidad declasificar la nieve, dado que de la correcta dis-tinción puede depender su supervivencia.

Cuando la clasificación es más difícil de esta-

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blecer o se quieren destacar generalidades, senecesita de un sistema7; tal es el caso de laclasificación de libros que vayan a ordenarseen estantes de una biblioteca: la clasificacióntiene que responder al propósito de la rápidalocalización, afinidad con sus vecinos, etcéte-ra. De todas maneras, no tenemos que perderde vista que cualquier clasificación es imper-fecta.8

En el caso de los artefactos, podríamos empe-zar a clasificarlos, por ejemplo, como de usoindividual o colectivo. Así, un cepillo de dien-tes es de uso individual. Un televisor, coloca-do en la sala de estar de una casa de familia,es de uso colectivo9. Un jabón en el bañofamiliar, no es ni una cosa ni la otra; sólo lopuede usar una persona a la vez, pero todaslas personas pueden usarlo.

También podríamos clasificar los objetossegún su finalidad. Un objeto puede tenercomo finalidad ser un bien de consumo–como son los alimentos–, o de uso personal–como son los libros y los CD de música–. Lafinalidad de un objeto está determinada porla función que va a desempeñar. La funciónpuede ser especializada; entonces, decimos

que el objeto tiene una finalidad principal.Por ejemplo, en un edificio alto, un ascensortiene como finalidad principal el transportevertical de personas. Otros objetos puedentener una finalidad secundaria –a veces,impensada en el momento del diseño origi-nal– como, por ejemplo, es el caso de unsecador de pelo, usado en trabajos artesana-les como fuente de calor para el secado rápi-do de materiales y pegamentos.

La complejidad del artefacto también puededeterminar su clasificación. Algunos objetostecnológicos son más simples que otros. Porejemplo, un cepillo para dientes es más sim-ple que una plancha, y ésta, más simple queun horno a microondas. La complejidadqueda establecida si otras tecnologías tienenque emplearse para su producción o para suuso, según cuáles sean estas tecnologías. Uncepillo de dientes presenta una mayor facili-dad de fabricación, por lo que su producciónpuede hacerse artesanalmente; y, para usarlo,empleamos sólo la energía de nuestros mús-culos. Por su parte, aunque necesite de nues-tra energía muscular para desplazarla sobre laropa, la plancha tiene una resistencia eléctri-ca que requiere energía eléctrica para calen-tarse. Finalmente, el horno también necesitaenergía eléctrica; pero, se añade la compleji-dad inherente del generador de microondas,su sujeción a normas de seguridad más exi-gentes, etcétera.

Para intentar otro tipo de clasificación, pode-mos servirnos de la observación de si, en lasucesión de cambios de los objetos tecnoló-gicos, ha prevalecido la continuidad de laidea general del objeto y sus fines, o bien siha habido una discontinuidad en la realiza-ción. Los ejemplos abundan: El uso de indu-

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7 De la Sota, E. (1982, 3ª ed.) La taxonomía y la revolución enlas ciencias biológicas. Departamento de Asuntos Científicosy Tecnológicos de la Secretaría General de la Organizaciónde los Estados Americanos. Washington.

8 Si a usted le gusta leer, asómbrese con la taxonomía quemaneja Borges en “El idioma analítico de John Wilkin”,cuento de Otras inquisiciones, cuando divide a los animalesen “a] pertenecientes al Emperador, b] embalsamados, c]amaestrados, d] lechones, e] sirenas, f] fabulosos, g] perrossueltos, h] incluidos en esta clasificación, i] que se agitancomo locos, j] innumerables, k] dibujados con un pincelfinísimo de pelo de camello, l] etcétera, m] que acaban deromper un jarrón, n] que de lejos parecen moscas”. Vemosque hace falta ingenio para clasificar...

9 O, al menos, debería serlo... Los integrantes más jóvenes dela familia no siempre lo permiten...

mentaria ha seguido siempre la finalidadprincipal de proveer abrigo (la secundaria, lade embellecer exteriormente). En cambio, dela construcción de los primeros barcos demadera a la de un barco moderno de hierrohay, ciertamente, un largo trecho en cuanto alos procesos de fabricación y tecnologíascomplementarias involucrados.

En los objetos tecnológicos tenemos queidentificar su dominio de existencia. En gene-ral, este concepto está asociado a si encontra-mos al objeto en un ámbito espacio-temporalordinario o en otro de algún tipo. Recorde-mos que un objeto es una cosa, que puedeser real o abstracta. Ante la pregunta sobrecuál es el dominio de existencia de, porejemplo, un martillo, una bicicleta o un libro,decimos que ellos existen en el espacio ordi-nario y que éste es su ámbito. Pero, ¿cuál esel ámbito de existencia de la organización deuna cooperadora escolar, de nuestro sistemaeducativo o de Internet? Esta pregunta es demás difícil respuesta. Estas organizacionesdiseñadas superan los ámbitos más elementa-les; no obstante, también son objetos tecno-lógicos.

La identificación del dominio de existenciade un objeto tecnológico dado puede ser,también, un criterio de clasificación y, aun-que reconocemos la menor diversidad quepermite el criterio, éste puede servir comopunto de partida. Los artefactos ocupan ungran grupo. Podemos crear nuevos ámbitos,como el de las organizaciones, para agrupar acooperadoras y consorcios de edificios, anuestro sistema educativo y a los clubes,etcétera. Dejamos para el lector el desafío deidear o definir el ámbito donde se desenvuel-ve Internet.

Sistemas y sistemas tecnológicos

Definido de la manera más general posible,

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Podemos elaborar una descripciónde un ascensor como objeto tecno-

lógico.

Un ascensor es un artefacto existente en eldominio del espacio ordinario. Como objetotecnológico, tiene una finalidad principalestablecida: transportar personas y cargasverticalmente (ascenso y descenso). Elaparato reemplaza al trabajo muscular que,de otra manera, sería necesario paraascender y descender. Esta finalidad no hasufrido mayores modificaciones a lo largodel tiempo.

Un ascensor es un bien de uso individual ocolectivo10. Combina una serie de tecnolo-gías, tanto en el nivel de producción comoen el de funcionamiento. En cuanto a sucomplejidad, ésta le confiere especialatención de diseñadores y constructores11.Su funcionamiento es autónomo y transpa-rente para los usuarios. Está sujeto a nor-mas de fabricación y de funcionamiento, afin de brindar un servicio seguro. Tantoconstructores como usuarios prestanespecial atención a la aplicación de esasnormas, que anticipan y vigilan el resultadode las acciones previstas.

Entre las actividades sugeridas para desa-rrollar en el aula, aparece oportuna la rea-lización de este análisis del “recursodidáctico ascensor” como un genui-no objeto tecnológico.

10 Un ascensor de uso privado es un artículo suntuoso. Secree que el primero fue construido para el Rey Luis XV, en1743 en el Palacio de Versalles, Francia.

11 El diseño de ascensores de alta complejidad, como el de laTorre de Kuala Lumpur, ha requerido el concurso de másde una centena de ingenieros de diversas ramas.

un sistema es un conjunto formado por ele-mentos o componentes, junto con las rela-ciones o interacciones que los vinculan entresí12. Un sistema fundamenta su existencia ysus funciones como un todo mediante lainteracción de sus partes.

Por lo anterior, la disposición de las piezas esfundamental: las partes están juntas y funcio-nan todas juntas. Un sistema cambia si sequitan o añaden piezas; y, si se divide en dos,no se conseguirán dos sistemas más peque-ños, sino un sistema defectuoso que proba-blemente no funcione (“Dividir un elefantepor la mitad no genera dos elefantes peque-ños.”13). Es decir, su comportamiento de-pende de la estructura global; si se cambia laestructura, se modifica el comportamientodel sistema. En otras palabras, un sistema noes una mera agrupación de piezas, ni es unaserie de partes sin conexión y que funcionanpor separado. A una serie de partes podemosagregarle y quitarle piezas, y sus propiedadesbásicas no se alterarán; y, si tuviera algúncomportamiento, éste dependerá, en general,del número de piezas presentes. En cambio,un sistema no es un montón.14

Las propiedades de un sistema emergencuando el sistema entero actúa. Estas propie-dades emergentes no se encuentran en laspartes que lo componen. En principio, no sepueden predecir las propiedades de un siste-ma entero dividiéndolo y analizando sus par-tes. Sólo poniendo en funcionamiento el sis-tema podremos saber cuáles son sus propie-dades emergentes.

El provecho o ventaja que sacamos de laspropiedades emergentes de un sistema es queno hace falta comprender el sistema en deta-lle para beneficiarnos de él. No es necesariosaber electromecánica para usar un ascensor;como no necesitamos entender la miríada delíneas de código de programación para usarun procesador de texto.

Según lo precedente, el cuerpo humano, porejemplo, es un sistema. Lo interesante de ladefinición de sistema es que nos habilita parabuscar aspectos en común entre entidadestan variadas como una bicicleta (que tienevarias partes mecánicas), la geometría deEuclides (con su conjunto de postulados yaxiomas) y el sistema solar (con el Sol y losplanetas). En este esquema general, los obje-tos tecnológicos también pueden ser analiza-dos como sistemas y ubicados según distin-tos niveles de complejidad. Tenemos, enton-

17

12 Diccionario de la Real Academia Española.13 El ejemplo está desarrollado en: Senge, P. M. (1990) La

quinta disciplina. Granica. Barcelona.14 O’Connor, J. y McDermott, I. (1998) Introducción al pensa-

miento sistémico. Urano. Barcelona.

Cuando enmarcamos a un ascen-sor como sistema, motor, cabina,

cable de tracción, botones, freno y guíasson sus partes. Observados por separado,sólo son cosas; observados como conjun-to interactuante, dan vida al ascensor.

Si observamos uno a uno cada compo-nente, sin darnos por aludidos de la rela-ción que mantiene con los demás, sóloveremos piezas; difícilmente podamosdeducir cómo sus funciones particularese influencias mutuas están ensambladas yadecuadas para la finalidad de elevar ybajar personas y cargas.

La propiedad emergente del sistemaascensor es el logro de un movi-miento vertical controlado.

ces, la libertad de elegir uno u otro caminopara el análisis.

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Conceptostecnológicos

Sistemas Sistemastecnológicos

Clasificación

Finalidad

Ejemplos

Recursodidáctico

Niveles

Objetostecnológicos

Ascensor

• Otro tipo de complejidad es la dinámica,definida por la relación de los elementos.Los elementos pueden relacionarse demuchas formas distintas y generar dife-rentes estados. En este caso, la compleji-dad no está generada por el número departes, sino por las formas de combinarlas.Un ejemplo claro es el ajedrez: cadamovimiento de piezas modifica el juego,transforma el tablero, pues se modifican lasrelaciones (de valor y de estrategia) entrelas piezas.

La complejidad de un sistema depende de lasrelaciones entre las partes, más que de lacantidad de partes involucradas.

• La complejidad puede ser de detalle; ge-neralmente, observable cuando hay mu-chas piezas. El ejemplo básico es un rom-pecabezas: su complejidad de detalle estáasociada a que cada pieza tiene una únicaubicación y, cuando la encontramos, re-solvemos el juego.

Objetos y sistemas tecnológicos. Las distintas alter-nativas de análisis. El destino de nuestro proyecto esel ascensor y, finalmente, el recurso didáctico

El ascensor comosistema tecnológico

El ascensor puede pensarse como parte de unsistema complejo que abarca a los edificios, aéstos en la planificación de una ciudad, etcé-tera. En efecto, no hay ascensores sin edifi-cios, y tampoco los hay sin una fuente deenergía que accionesus partes motrices,las centrales de pro-ducción de esa ener-gía y su sistema detransporte.

Si edificios y el sistema de energía eléctrica secolocan en un mismo nivel precedente al as-censor (denominamos a este nivel, Nivel 1),el ascensor ocupa el Nivel 0. Este sistema estáconstituido por varios subsistemas:

• En el Nivel 1 se encuentran:

¬ subsistema motriz,

¬ subsistema estructura y protección,

¬ subsistema control.15

• En el Nivel 2 se encuentran:

¬ sistema motriz: motor, transmisión;

¬ sistema de control: interruptores, alar-mas;

¬ sistema de estructura y protección:cabina, puertas, sala de máquinas;

¬ sistema de confort: luces interiores,arreglo del interior;

¬ sistema de seguridad: frenos, alarmas.

A mayor profundidad (Nivel 3) encontramoslos detalles de cada parte. A su vez, podemosencontrar aquí más complejidades, por ejem-plo:

• Subsistema motor: estructura, alimenta-ción, aislaciones, lubricación.

En el Nivel 4, el motor se compone de bobi-nados, rotores, un cableado interno y otroexterno, etcétera. A niveles más profundos,llegamos al detalle de cada pieza, tuerca yarandela.

A fin de comprender sistémicamente al obje-to, tenemos que poder identificar las interre-laciones entre los subsistemas y también cuá-les de esos subsistemas pueden cambiarse sinalterar el funcionamiento del conjunto.

En general, el funcionamiento tiene que sertransparente al usuario. Por ejemplo, elreemplazo de un tipo de motor por otrodebería pasar inadvertido para el usuario,que espera del ascensor la misma finalidad.En definitiva, esta transparencia resulta enque distintos usuarios, sin conocimientosprevios sobre el artefacto, puedan usarlosin dificultad. El usuario puede ignorar laexistencia de la mayor parte de las compo-nentes del artefacto y servirse de él dentrode las especificaciones para las que se hadiseñado y construido, y que él mismoespera que funcionen de una manera previ-sible.

Finalmente, notamos que el sistema eléctricoes un sistema transversal que cumple nume-rosas funciones parciales, como la de proveerenergía al sistema motor, a las luces y alar-mas, etcétera.

19

El ascensor es unsubsistema delsistema “trans-porte”.

15 Seguimos a T. Buch (2001. Sistemas tecnológicos. Aique.Buenos Aires) en su análisis del automóvil como sistematecnológico.

El movimientoUno de los fenómenos fundamentales queobservamos a nuestro alrededor es el del mo-vimiento. Se mueven las estrellas, los aviones,los ascensores, las personas. Decimos que uncuerpo (puede ser un objeto o una persona)se mueve, cuando cambia su posición respec-to de un sistema de referencia dado.

Un sistema o marco de referencia es un con-junto de objetos inmóviles entre sí, que cons-tituye el fundamento para describir la posi-ción y el movimiento de otros objetos. Porejemplo, dentro de una habitación las aristasque forman la intersección del piso con dosparedes contiguas y la intersección de las dosparedes forman un sistema cartesiano respec-to del cual podemos ubicar otros cuerpos.Una persona se mueve si cambia su posiciónrespecto del sistema de ejes.

El movimiento o-curre en el espa-cio ordinario tri-dimensional. Paraubicar un aviónen el cielo y estu-diar su vuelo, ne-cesitamos tener encuenta las tres di-mensiones espa-ciales. Pero, enocasiones, el mo-vimiento se estu-dia en un marcomás reducido. Porejemplo, imagine-mos a un directortécnico de unequipo de fútbolpensando el movi-miento de sus jugadores en el campo dejuego. Necesita de una pizarra para ubicarsus posiciones y analizar las variaciones deéstas. En el mundo bidimensional de la can-cha, el movimiento de cada jugador es apro-ximadamente bidimensional y los lados delcampo definen bien el marco de referencia.

La descripción del movimiento implica quehaya un observador. La historia tambiénindica que dos de los observadores del movi-miento, los más importantes de sus tiem-pos16, Aristóteles y Galileo Galilei, separadoscasi por 2.000 años, confrontaron con susideas sobre el movimiento, como veremos acontinuación.

20

Una característica del equipo re-curso didáctico que desarrollamos

es la posibilidad que brinda para delimitary analizar los distintos subsistemasque componen un producto.

Y

Desplazamiento

Instante t1

Instante t2

Z

X Un cuerpo se mueve cuandocambia su posición respecto

de un marco de referencia

Decimos que el mo-vimiento ocurre enuna dimensión cuan-do sólo necesitamosuna coordenada es-pacial para descri-birlo; en este caso,el sistema de refe-rencia se simplifica.Tal es el caso de ubi-car en cada instantea la cabina de un as-censor, que se des-plaza a lo largo deuna línea recta verti-cal.

16 Le proponemos considerar, por ejemplo: Lombardi, O.

(1997) “Comparación entre la física aristotélica y la mecá-

nica clásica”. Educación en Ciencias 1(3), 62-70.

Universidad Nacional de General San Martín. San Martín.

La naturaleza del movimiento.Un poco de historia

La naturaleza del movimiento ha sido objetode atención desde tiempos remotos. Aristóte-les (hacia 350 a. C.) describió –en una sínte-sis del pensamiento griego– la naturaleza delas causas del movimiento y generó una pers-pectiva que imperó por siglos. En esta pers-pectiva, los cielos debían están formados poruna sustancia ideal y por esferas en rotaciónuniforme. Un intrincado mecanismo de esfe-ras arrastraba a las estrellas, al Sol, la Luna ylos planetas en sus diversos movimientos.Dentro de la esfera de la Luna, cada una delas cuatro sustancias fundamentales –elfuego, el aire, el agua y la tierra–, tenían supropia esfera. Los objetos estaban constitui-dos por mezclas de estos elementos, agitadosy mezclados por la rotación del sistema; porejemplo, en la concepción aristotélica, lamadera era una mezcla de fuego y tierra. Alarder, el fuego se libera y la tierra (las ceni-zas) queda como residuo. Además de susestados reales, a los sistemas se les atribuíanestados potenciales, de la misma manera quea un niño se le atribuye el potencial de llegara ser adulto. Por ello, un cuerpo material for-mado, principalmente, por tierra cae a suestado potencial, que es el estado de reposoen su lugar adecuado, la esfera central delUniverso. En cambio una llama, al ser fuego,se eleva para tratar de llegar a su lugar propioen una esfera que está bajo la Luna.

La teoría desarrollada también explicaba loscambios no naturales o violentos. De lamisma manera que un accidente puede inte-rrumpir el desarrollo de un niño, un impul-sor (por ejemplo, un caballo) puede hacer

que un objeto pesado (como un carro) semueva horizontalmente y no verticalmente.Estos movimientos no naturales requieren,según Aristóteles, causas externas.

El éxito de estas ideas por siglos se debió aque Aristóteles era persuasivo al basarse ennociones comunes e intuitivas, y porque suteoría unificó todo el conocimiento y la expe-riencia humanos de su época en una sólidaestructura.

No obstante, el esquema aristotélico sólopodía ofrecer una explicación somera y cua-litativa del movimiento. Por ejemplo, laexplicación del movimiento balístico presen-taba dificultades. Para Aristóteles, el movi-miento era causado por fuerzas; es decir, sobreun cuerpo que se mueve siempre actúan fuerzas.Una flecha lanzada desde un arco, una vez enel aire, al no estar afectada ya por un impul-sor externo (el arquero), debería adoptar sumovimiento natural y caer directamente atierra17.

21

17 Notamos que la experiencia indica que esto no sucede yque la trayectoria de la flecha es curva.

Aristóteles

Galileo Galilei

Tuvieron que pasar siglos de curiosidadhumana y cambios de pensamiento, hastallegar a un nuevo paradigma sobre el movi-miento. En el siglo XVI, Galileo Galilei(1564-1642), físico y astrónomo, establece elprincipio de inercia: El movimiento de un cuer-po no requiere causa alguna; sólo el cambio enel movimiento de un objeto requiere una explica-ción física. Volviendo al caso de la flecha,según Galileo, la trayectoria es curva porqueel movimiento es la combinación de unmovimiento horizontal a velocidad constantecon un movimiento vertical, completamenteindependiente.18

Es importante destacar que Galileo empleó lomejor de la tecnología de su época para susobservaciones y experimentos. Por un lado,usó el telescopio para observar el cielo, conlo cual refutó muchas de las creencias aristo-télicas de la época sobre el movimiento de loscuerpos del cielo. En sus estudios sobre elmovimiento, usó ingeniosos dispositivosespecialmente diseñados –planos inclinados,péndulos y medidores de tiempo, entreotros– de su propia construcción19. Podría-mos decir que la nueva física que emerge conGalileo también es consecuencia del adelantotecnológico de su tiempo, y que constituyeuna manifestación cabal de la interrelaciónentre ciencia y tecnología, interrelación quedebemos comprender y valorar. Quizá no es

ya importante discutir si la ciencia se motori-zó por la tecnología o si la crisis aristotélicanecesitó de nueva tecnología –y el genio deGalileo– que la destronara.

Las fuerzas

Recordemos que, antes de Galileo, se creíaque todo movimiento necesitaba de unimpulsor activo, como una persona, un caba-llo o una máquina. Galileo descubrió que elcambio de velocidad, y no la velocidadmisma, requiere de una explicación física.Isaac Newton (1642-1727) dio el nombre defuerza al proceso que proporciona esa expli-cación. Newton enunció tres leyes en tornoal concepto de fuerza y su relación con elmovimiento.

22

18 En 1638 se publica Discorsi intorno a due nuove scienze,escrito por Galileo. En la obra intervienen tres interlocuto-res: Salviati, que representa a Galileo, Sagredo, espírituculto de su época, y Simplicio, filósofo peripatético que,frecuentemente, invoca opiniones de Aristóteles. Una versión del libro en castellano es: Galileo Galilei(2003). Diálogos acerca de dos nuevas ciencias. Losada.Buenos Aires.

19 Bozzi, P. et al. (1995) Galileo e la scienza sperimentale.Dipartimento di Física “Galileo Galilei”, Universita diPavoda. Pavoda.

Telescopiode Galileo

Galilei;Galileo

innovó susexperimen-tos con los

mejoresobjetos

tecnológi-cos de su

época

Podemos entender el concepto de fuerzacomo una descripción del proceso por el cualdos objetos interactúan. En sí misma, unafuerza no es un objeto ni tiene existenciaalguna independiente de los objetos queinteractúan. Al respecto, Hewitt20 ejemplifi-ca, con razón: “No puedes tocar sin ser toca-do...”; la imagen en su libro de una madrelevantando a su hijo es elo-cuente.

De acuerdo con la Terceraley, las fuerzas siempre sepresentan de a pares e, inva-riablemente, interviene unpar de objetos interactuan-do entre sí. Una de las fuer-zas (acción) actúa sobre uncuerpo y la otra (reacción),sobre el otro.

El peso de una persona es elresultado de su interaccióngravitatoria con la Tierra y

se calcula como

P = mg

donde:• m es la masa de la persona.• g la aceleración debida a la gravedad,

g = 9,8 m.s–2.

23

• Tercera ley: Cuan-do un cuerpo A e-jerce una fuerzasobre un cuerpo B,el objeto B ejerceuna fuerza igual yopuesta sobre elcuerpo A (principiode acción y reac-ción).

Leyes de Newton

• Primera ley: Un cuer-po permanece en es-tado de reposo o demovimiento rectilíneouniforme, a menosque una fuerza exter-na no equilibrada ac-túe sobre él.

• Segunda ley: La aceleración de uncuerpo es directamente proporcional ala fuerza neta ejercida sobre él, e inver-samente proporcional a su masa:

a =Fm

(1)

Clasificación práctica de tipos de fuerzas21

Entre dos cuerpos cuales-quiera que tienen masa. Enparticular, llamamos peso deun cuerpo a la fuerza gravi-tacional que le ejerce laTierra.

Cuando se deforma un cuer-po, ejerce una fuerza elásti-ca de dirección contraria ala deformación.

Se presenta en superficiesen contacto; se opone almovimiento relativo de desli-zamiento.

Se ejerce internamenteentre elementos distintos deun fluido, o entre un fluido yun sólido sumergido o quese mueve dentro de él.

Peso de un cuerpo

Resortes, fuerzas nor-males, tensión en cuer-das, hilos y cables

Rozamiento entre dossuperficies

Flotación, empuje, resis-tencia, sustentación,viscosidad

Gravitatoria

Elástica

De fricción

Provocadapor fluidos

Dónde se presentaCasoTipo Nombre

20 Hewitt, P. G. (1999, 3ª ed.) Físicaconceptual. Addison Wesley Long-man. México.

21 Lea, S. M. y Burke, J. R. (1998)Física: La naturaleza de las cosas. Vol.I. International Thomson Editores.México.

Una persona de masa de 75 kg pesa 735 N, en un lugar donde g = 9,8 m/s2. Por la Tercera ley,esa persona también ejerce a la Tierra una fuerza del mismo valor; pero, en sentido opuesto.

24

La elasticidadde los materialesCuando presionamos un trozo de material,éste “cede”, se deforma. Si la fuerza es sufi-cientemente pequeña (el valor depende decada material y de la forma del cuerpo), el des-plazamiento relativo de los diversos puntos

del material es proporcional a la fuerza – deci-mos que el comportamiento es elástico–. Elcampo de la elasticidad trata el comporta-miento de los cuerpos que tienen la propiedadde recuperar su tamaño y forma cuando sequitan las fuerzas que les producen deforma-ciones. En cierta medida, la propiedad elásticaestá presente en todos los sólidos cuando lasdeformaciones son pequeñas. Los resortes, las

Imaginemos, inicialmente, a esa perso-na de pie dentro de un ascensor en

reposo. Si el peso fuese la única fuerza queactúa sobre ella, la persona estaría –según laSegunda ley–, acelerada, cayéndose, atraídapor la Tierra.

Dado que la persona está en reposo, debemosconcluir –por la Primera ley– que el piso delascensor está aplicando a la persona una fuer-za hacia arriba, que iguala en magnitud alpeso, de modo que la fuerza neta sobre la per-sona es nula.

También notamos que –de acuerdo con laTercera ley–, la persona ejerce al piso del as-censor una fuerza opuesta de igual valor. Portanto, el piso de la cabina del ascensor debe po-der soportar, sin desfondarse, al peso de los pa-sajeros. Si consideramos personas de peso pro-medio de P = 75 kg (735 N) y 5 pasajeros permi-tidos, la carga sobre el piso es PP = 5 P = 3675 N.En todo diseño estructural se requiere conside-rar tolerancias de seguridad, por lo que podríaestimarse una carga máxima de 1,5 PP y diseñarla cabina (en reposo) para una carga de aproxi-madamente PT = 5500 N.

La situación es similar cuando la cabina estámoviéndose con velocidad constante. Enambos casos –reposo o movimiento con velo-cidad constante–, el cable que tire de la cabi-

na tendrá que poder soportar una tensión Tigual a la suma del peso de la cabina PC, delpeso de los pasajeros PP y una parte de su pro-pio peso, PB (la parte del cable que cuelga, porlo que PB es variable):

T = PC + PP + PB (2)

La situación cambia cuando, por ejemplo, lacabina se mueve hacia arriba con movimientoacelerado con aceleración máxima aM. Ahora–por la Segunda ley–, el cable tirará de ella conla máxima fuerza y –por la Tercera ley–, elcable estará exigido con la máxima tensión TM,dada por:

TM = PC + PP + PB + (mC + mp) aM (3)

Un cable está construido por materiales elás-ticos (hilos, alambres en manojo); por tanto, latensión a la que esté sometido lo deformará. Laelección del cable está sujeta a que puedasoportar una tensión TM. Nuevamente, porcuestiones de seguridad, se supone que elcable estará aún más exigido, y se afecta a TMpor un coeficiente de seguridad CS > 1.

Por tanto, el cable debe elegirse para quesoporte la tensión de seguridad TM,S:

TM,S = CS . TM (4)

bandas de goma y un cable metálico compar-ten la característica de ser cuerpos elásticos.

En un sistema elástico, conviene establecerrelaciones de causa y efecto entre la fuerzaaplicada y la deformación que produce.

Se definen:

• Tensión: La aplicación de fuerzas exterio-res a un cuerpo puede generar solicita-ciones de tracción, compresión, flexión,etc. Internamente, el cuerpo reaccionapor medio de tensiones. El módulo ointensidad de la tensión se halla dividien-do el módulo de la fuerza por la secciónsobre la que actúa. Ejemplo: = F/A, launidad de medida puede ser N.m-2.

• Deformación: Cambio relativo en lasdimensiones o en la forma de un cuerpocomo resultado de la aplicación defuerzas exteriores.

A partir del límite elástico o límite de propor-cionalidad, la deformación se hace muy gran-de con pequeños incrementos de tensión. Estoocurre en el denominado período de fluencia;por ello, la tensión donde comienza este fenó-meno es la “tensión de fluencia” ( f). Porejemplo, un cable de acero de sección trans-versal de 1 cm2 se deforma permanentementesi se le aplica una fuerza mayor de 25.000 N.Esto no significa que el cable de acero se rom-perá en ese punto; sino, únicamente, que norecuperará el tamaño ni la forma originalesluego de que se retire el esfuerzo.

La máxima tensión a la que puede someterseun alambre sin que se rompa recibe el nom-bre de límite de rotura. Para el acero es 490MN.m–2; es decir, el cable de 1 cm2 se rom-perá si la fuerza excede 49.000 N.

El módulo de elasticidad E de un material sedefine como el esfuerzo longitudinal por uni-dad de deformación relativa a su longitudinicial22. Para el acero, E = 207.000 MN.m–2.Podemos estimar que una tensión de 20.000N deforma a un cable de 1 cm2 muchomenos que unas décimas de milímetro.

El experimento básico para estudiar las pro-piedades elásticas de un material se esque-matiza en la figura. Éste consiste en aplicar,progresivamente, pesos al extremo libre deun cable e ir midiendo la deformación.

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22 En el Sistema Internacional, E se mide en N.m–2

Sección, ALargo, L

Carga, F Alargamiento, L

LL

FAE =

Elongación de un alambre sometido a unesfuerzo de tracción

Vemos que el uso de las leyes deNewton nos permiten hacer previ-

sible los valores de las fuerzas más rele-vantes presentes en el problema del movi-miento de un ascensor.

Notamos que otras fuerzas presentes enun sistema real –esencialmente, las defricción– han sido dejadas de lado paraestas estimaciones y modificanlevemente los cálculos.

Cuando el material no se presenta en laforma de alambre, se recurre a otros diseños.En el caso de vigas, es común estudiar ladeformación cuando éstas están sometidas acargas de la manera que se muestra en lafigura. Se trata de relacionar el módulo E conla flecha en el extremo de la viga en voladi-zo23. Este método produce muy buenosresultados.

Los materiales de construcción presentandiferentes propiedades elásticas y es menes-ter conocerlas previamente al uso que lesdemos; por ejemplo, para fabricar herra-mientas, utensilios y máquinas. Es conve-niente que una silla que va a usarse repetida-mente se construya con un material elásticoy, a la vez, resistente. La durabilidad dependedel material, el diseño, y representa unacaracterística deseable en un objeto de usocontinuo.

Conviene, aquí, virar nuestra mirada a un

contexto tecnológico, para reafirmar la pre-misa de que nuestro conocimiento científicono tiene que quedar aislado. Es importante,entonces, considerar algunos aspectos de losmateriales relacionados con la seguridad delos objetos que componen y con el cumpli-miento de las normas (las normas son, asi-mismo, objetos tecnológicos).

La calidad y la fiabilidad

Es usual que un producto o un dispositivo sedefina en términos de calidad10. Para esto,sus atributos deben estar definidos, comotambién sus limitaciones; éstos se determi-nan en una etapa de ensayo previa al uso delelemento. Notamos que, en cualquier caso, lacalidad es un atributo significativo de unproducto y confiere a éste un valor agregado.

También tenemos que considerar la fiabilidaddel dispositivo, en el sentido de que lo usare-mos repetidamente y esperamos que no falle.Esto requiere el mantenimiento de la calidaddel producto a lo largo del tiempo, lo quequeda fijado por el establecimiento de unapolítica de calidad, que es de competencia delfabricante. En muchos casos, esta políticarequiere supervisión o seguimiento externo,cuando se trata de verificar el cumplimientode normas.

Tomemos el ejemplo de un pulsador en lacabina de un ascensor. Este pulsador se va ausar repetidamente a lo largo del día. Su cali-dad tiene que garantizar un funcionamientocorrecto, sometido a las exigencias de los dis-

26

23 La realización completa de este experimento en un contex-to educativo puede verse en el sitio web de la Red Creativade Ciencias: www.cienciaredcreativa.orgEste sitio ha sido creado como parte de una colaboraciónentre docentes de ciencias de Argentina. El proyecto aludi-do puede leerse en:www.cienciaredcreativa.org/informes/elastic_patera.pdf

Viga en voladizo sometida a una fuerza en elextremo libre. Del análisis de la dependen-

cia de la flecha f con la carga F se calcula elmódulo de elasticidad E.

Carga, F

Flecha, ƒ

24 Juran, J. M. y Gryna, F. M. (1993, 4ª ed.) Manual de controlde calidad. Vol. I. McGraw-Hill Interamericana de España.Madrid.

tintos usuarios. La fiabilidad se refiere a queesta calidad se mantenga durante su uso pro-longado –digamos, 100.000 operaciones–.

El fabricante debe ensayar ciertas muestrasde estos pulsadores y, mediante esos ensayos,especificar la calidad de su funcionamientomecánico y eléctrico. Por otro lado, some-tiendo a los pulsadores a condiciones severasde funcionamiento un gran número de veces(> 100.000), puede calificar la fiabilidad deldispositivo. Y suponiendo que, en uso nor-mal del ascensor, las 100.000 operaciones secumplan en 24 meses, este período define loque se conoce como vida útil del elemento.Luego de cumplir su vida útil, el pulsadortiene que ser reemplazado por uno nuevo.

Corresponde también referirnos a las accio-nes de mantenimiento de las partes de undispositivo. El mantenimiento adopta diver-sas formas, según se trate de mantenimientocorrectivo, preventivo o predictivo.

• El mantenimiento correctivo requiere elreemplazo de los elementos que serompen. Es el mantenimiento que hace-mos en nuestras casas cuando una válvu-la de agua gotea o se quema un foco, ycorregimos esto cambiando la suelita dela canilla o el foco.

• En el caso del mantenimiento preventivo,se necesita una observación permanentedel estado y funcionamiento de los dispos-itivos, a fin de detectar anticipadamenteaquellos problemas que puedan, luego,ocasionar roturas o funcionamiento inde-bido. El análisis de la observación decide siel elemento se reemplaza. Practicamos estemantenimiento cuando vemos, por ejem-

plo, que la correa de un motor empieza adeshilacharse, y pensamos que en elmomento menos esperado puede cortarsey darnos problemas (parar una produc-ción, dar lugar a un accidente, etcétera).

• El mantenimiento predictivo se apoya enlos resultados estadísticos de los ensayosde laboratorio, cuando se estima la vidaútil de los dispositivos. El cambio deaceite de un automóvil, tras marcharalgunos miles de kilómetros, correspondea este tipo de mantenimiento. Notamosque no nos importa que el aceite haya per-dido o no sus propiedades como refrige-rante y lubricante: lo cambiamos igual.

Las normas de seguridad exigen una “culturade calidad”; ésta debe extenderse a todos losprocesos (diseño, fabricación, pruebas, insta-lación y mantenimiento). En conjunto, conesto se tiende a brindar una máxima garantíapara la seguridad de las personas y de los bie-nes materiales.

Consideraciones y estrate-gias para proyectar elcable de un ascensor

Supongamos que tenemos que proyectar elcable de acero del que cuelga la cabina de unascensor. Supongamos que la cabina pesa300 kg y sólo estará permitido que viajen 4pasajeros. Esta última restricción se lee comoadvertencia en muchos ascensores; pero, unacosa es que las cuatro personas sean niños de10 años, y otra, que suban cuatro jugadoresde básquet de la NBA. Entonces, “4 perso-nas” se refiere a 4 personas de peso prome-

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dio, que se toma en 75 kg, el de cada una.

Como todo promedio, representa la posibili-dad de que haya valores menores y mayores.Este valor promedio quizá no se supere con2 adultos y 2 niños; pero, con mucha proba-bilidad 4 adultos alcanzarán la marca.

Lo deseable sería que un ascensor tenga unsistema de seguridad que le impida arrancarcuando la carga esté excedida. Pero, muchostienen el cartel al que aludimos pero no elsistema. Y, si bien las normas están para sercumplidas, en muchas ocasiones un grupode más de cuatro personas se sube a la cabi-na, se amontona un poco y ve qué pasa. Si elascensor arranca, podemos imaginar que elgrupo sube o baja con algo de miedo, sabien-do que eludió acatar la norma. Si el ascensorno arranca, alguien se baja. En este caso, elsistema de seguridad es el que hace respetarla norma.

Volviendo al cálculo del cable... Éste tendráque soportar el peso de la cabina más el de lospasajeros, es decir, unos 600 kg, cuando elascensor esté parado. Cuando arranque, habráuna fuerza mayor (volveremos sobre esto másadelante). Supongamos que a = 0,1 g = 1 m.s-2.Entonces, tenemos que proyectar el cable parauna tensión máxima de unos 7.000 N.

Una estrategia para elegir el cable podría sercontar con uno de una sección transversaldada que soporte, sin romperse, el doble deesta carga máxima. Además, podríamos sermás precavidos y poner dos de estos cables,lo que tiene en cuenta la posibilidad de queuno se rompa. Una segunda estrategia con-sistiría en poner más cables para protegernosmás frente a un posible accidente; pero, esto

encarecería el producto. Es decir, tenemosque diseñar el cable y adaptar el número decables que usemos a las restricciones impues-tas para mantener una seguridad adecuada y,al mismo tiempo, no elevar demasiado loscostos. Desde luego, no es correcto sacrificarseguridad es pos de abaratamiento.

Las normas esta-blecidas tienen encuenta estos as-pectos aludidos.Muchas de estasnormas surgen dela experiencia ydel estudio de an-tecedentes –exito-sos o no–; loscasos críticos, in-cluso, determinanel cambio de lasnormas.

En el caso de losascensores, no de-be esperarse queuno se desplomepara analizar las consecuencias sobre lasvidas humanas y, recién, establecer criteriosde seguridad. Usamos lo que sabemos de físi-ca: la convertimos en una hermosa herra-mienta predictiva para resolver el tema de laseguridad en la elección del cable.

La cinemática en nuestroproyectoLa cinemática es la rama de la física que des-cribe el movimiento de los cuerpos. El nombrese deriva de la raíz griega kine, movimiento.

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En diciembre de2004, un gran incen-dio ocurrido en unlocal de baile deBuenos Aires produ-jo la muerte de 194personas. Es claroque las normas deseguridad estaban,más que incumpli-das, violadas. A par-tir de este caso, seestán cambiando lasnormas de habilita-ción de los locales yrepensándose lasmedidas de seguri-dad a adoptar.

Para describir el movimiento de un cuerpo,necesitamos conocer su posición a cada ins-tante. Un caso especial lo constituye el movi-miento rectilíneo, en el cual el cuerpo semueve siguiendo una trayectoria recta. Eneste caso, se requiere una única coordenadapara ubicar al cuerpo respecto de un marcode referencia. El movimiento vertical de unascensor se encuadra en este caso. Usaremosz para definir a la coordenada vertical.

El movimiento rectilíneo puede ser a veloci-dad constante o acelerado.

• En el primer caso, el cuerpo se desplazadistancias ∆z iguales en tiempos iguales∆t (a).

• En el segundo caso, las distancias reco-rridas en distintos intervalos de tiempodependen de cómo es la aceleraciónCuando la aceleración es constante, elmovimiento se denomina uniforme-mente acelerado y el desplazamiento ∆zse calcula con:

donde:• v0 es la velocidad inicial del cuerpo (b).

En el caso del movimiento de un ascensor, elmovimiento rectilíneo es, en parte, aceleradoy, en parte, a velocidad constante. La acelera-ción ocurre en los momentos inicial de arran-que y final de frenado, mientras que el tramoa velocidad constante es el intermedio.

Vale la pena considerar que un ascensor depasajeros se proyecta de manera que, en lostramos inicial y final, la aceleración no supe-re valores que puedan afectar al pasajero.Esta consideración recae directamente en elconcepto del ascensor como objeto tecnoló-gico. Esto es así, dado que el sistema mecá-nico que mueve al ascensor aplica una fuerzapara acelerarlo con aceleración a, y son laspersonas las que se aceleran con él.

Es el piso del ascensor el cuerpo que ejerce alpasajero la fuerza impulsora necesaria. Estafuerza tiene distinta magnitud, según loscasos:

1. Subida, arranque: F= PP + mp a

2. Subida, frenado: F= PP - mp a

3. Bajada, arranque: F= PP - mp a

4. Bajada, frenado: F= PP + mp a

Nótese que el pasajero se sentirá “más pesa-do” en las situaciones 1 y 4, mientras que sesentirá “más despegado” del piso en las situa-ciones 2 y 3. Estas sensaciones durante elmovimiento ocurren en tiempos muy cortos;pero, en general, son notables.

Estas fuerzas deben calcularse tomando encuenta el valor de la aceleración máxima a laque funciona el ascensor. Para sintetizarideas, podemos considerar que un ascensoracelera a 1 m/s2 y mantiene ese valor duran-

29

∆z = v0 ∆t + a ∆t212

(5)

Comportamiento cualitativo del desplaza-miento en función del tiempo:

a) movimiento con velocidad constante;b) movimiento con aceleración constante

z

b)

t

z

a)

t

te un breve lapso–digamos, un se-gundo–. Es con-veniente, a modode comparación,expresar esta ace-leración como unmúltiplo de g, laaceleración debi-da a la gravedad,es decir:

Cabe notar queeste valor es mu-cho menor que laaceleración a laque una personaempieza a sentirseincómoda, cuyoumbral se estimaen aM 1/3 g.

Cabe comentarque en experi-mentos sobre losefectos de la ace-leración sobre elcuerpo humano,se llegó a acelera-ciones hasta 100veces la acelera-ción de la grave-dad.

Nuestra capacidadde soportar una a-celeración depende tanto de su valor comodel tiempo que dure. Debido a la inercia dela sangre y de los órganos dilatables, los efec-tos de una aceleración moderada, de unas

pocas g, son mínimos, si la aceleración duraun tiempo corto –digamos, un segundo–.

En un ascensor podemos estimar una acele-ración típica comprendida entre 0,1 g y 0,2 g,que dura entre 1 y 2 segundos. El límite deconfort corresponde, aproximadamente, a0,3 g; y una parada de emergencia puedeprovocar una aceleración de 2,5 g.

Es útil comparar los valores previos con lasaceleraciones de un automóvil. Una paradaconfortable que dure entre 5 y 8 segundos sehace a 0,25 g; una aceleración de 0,45 g esdesagradable si dura entre 3 y 5 s; la máximaposible es alrededor de 0,7 g y puede mante-nerse durante unos 3 s; y, en un choque fron-tal, puede llegar a estar entre 20 g y 100 g,durante un tiempo muy corto –del orden de0,1 s– y sin garantía de la supervivencia delpasajero.25

En el otro extremo, los humanos tambiénsomos sensibles a aceleraciones diminutas.En nuestros oídos hay pequeñas cámaras lle-nas de fluidos, que contienen fibras nerviosassensibles al movimiento del líquido26.Nuestro cerebro usa esas señales nerviosas,todo el tiempo, para mantener el equilibrio alpararnos y movernos.

La velocidad estable del ascensor en el tramointermedio del recorrido depende de lasnecesidades de transporte. En un edificio dedepartamentos de 5 pisos, un ascensor com-pleta su recorrido en, aproximadamente, 20segundos. Considerando que cada piso tienealrededor de 4 m de altura, el trayecto es de

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aM g .1

10

Si usted ha viajadoen un ascensor rápi-do, habrá experi-mentado algunosefectos de la acele-ración vertical, yasea en subida o enbajada. Los efectosestán relacionadoscon el hecho de quenuestro cuerpo noes totalmente rígido.La sangre circulapor vasos dilatables;de manera que,cuando el cuerpo esacelerado haciaarriba, la sangre seacumula en la parteinferior del cuerpo.Cuando la acelera-ción es hacia abajo,aumenta el volumende sangre en laparte superior delcuerpo. A su vez, losórganos internos delcuerpo no se man-tienen rígidamenteen su sitio; el des-plazamiento deéstos durante lasa c e l e r a c i o n e spuede producir sen-saciones desagra-dables (el típicomalestar en el estó-mago). En cambio, elcuerpo es menossensible a la acele-ración horizontal.

25 Krane, J. W. y Sternheim, M. M. (1998, 2ª ed.) Física.Reverté. Barcelona.

26 Curtis, H. y Barnes, N. S. (1996) Invitación a la Biología.Médica Panamericana. Madrid.

20 m, y se deduce una velocidad media de1 m/s (3,6 km/h). En edificios de mayor altu-ra, y dependiendo del tránsito de personas, lavelocidad media puede llegar a ser de hasta3 m/s (10,8 km/h). A diferencia de lo quesucede en movimiento acelerado, estas velo-cidades constantes no producen malestar enlas personas. Nótese que, cuando viajamosen automóvil, llegamos a viajar a 100 km/h,y que en un avión de pasajeros vamos a1.000 km/h.

La situación corresponde al movimiento desubida desde un nivel dado hasta otro. Laprimera parte corresponde al arranque y elmovimiento es acelerado; en la segundaparte, el ascensor adquiere una velocidadconstante vE; la tercera parte corresponde al

frenado y a la detención.

Estos gráficos ilustran las características delmovimiento de un ascensor; su análisisayuda a anticipar su comportamiento (almenos, en forma aproximada) en un casoreal.

Al momento de proyectarse un vehículo(automóvil, satélite, ascensor), los conceptosde velocidad, aceleración y fuerza no puedenestar ausentes en la discusión previa, dadoque estas magnitudes imponen condicionesal diseño y a los insumos necesarios para la

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Desplazamiento en función del tiempo

Velocidad en función del tiempo

Aceleración en función del tiempo

El movimiento de un ascensor puede describirsede este modo, donde se muestran la distanciarecorrida y la velocidad en función del tiempo demarcha, respectivamente. Nótese el intervalo avelocidad constante.

Nótese el intervalo sin aceleración

Fuerza sobre un pasajero deuna masa de 75 kg

construcción. En el caso de un automóvil, laspiezas del motor tienen que ser suficiente-mente resistentes y soportar sin mayores de-formaciones permanentes las temperaturas alas que estarán sometidas. Los materiales deun satélite requieren consideraciones análo-gas, aunque los parámetros de diseño y elec-ción de materiales van a ser más especiales,puesto que, por un lado, el medio dondefuncionará es diferente y, por otro, habrá másdificultades para hacerle mantenimiento. Entodos los casos se tiene que asegurar, ademásdel correcto funcionamiento, la seguridad delas personas o los bienes que se transporten.El impacto que el uso de estos dispositivosgenera en el medio, también debe evaluarse.

El trabajo que realizan lasfuerzas

Cuando se desea provocar el desplazamientode un cuerpo, se tiene que aplicar una fuerzaneta. Por ejemplo, para levantar una viga des-de la calle hasta la azotea de un edificio, paramover electrones a través de la pantalla de untelevisor y para elevar un ascensor, se requiere,en cada caso, la aplicación de fuerzas.

Cuando tratamos de levantar un cuerpo (unavalija, por ejemplo), al comienzo no logra-mos moverla. Pero, si incrementamos progre-sivamente la fuerza que hacemos, llega elmomento en que la valija se desplaza. En físi-ca, este logro se define como trabajo.

El término trabajo tiene una definición explí-cita. Para que se realice trabajo:

• Debe haber una fuerza aplicada.

• La fuerza debe actuar a través de unacierta distancia, llamada desplazamiento.

• La fuerza debe tener una componente alo largo del desplazamiento.

Suponiendo que se cumplen estas condicio-nes, se define:

En el ejemplo de levantar una valija, supon-gamos que ésta tiene una masa de 10 kg y,por tanto, pesa 98 N. Si hacemos una fuer-za hacia arriba, de magnitud menor que elpeso de la valija, no logramos moverla.Pero, cuando la fuerza supera los 98 N,logramos desplazarla. Si la movemos apli-cando, por ejemplo, 100 N, y la elevamosverticalmente 1 metro, el trabajo que hace-mos es W = 100 N.m; W = 100 joule.

Pero, la fuerza que hacemos no es la únicaque actúa sobre la valija. El peso es la otrafuerza relevante y también realiza trabajosobre la valija. Es decir, sobre la valija obrauna fuerza neta o resultante, y puede definir-se el trabajo neto.

Cuando consideramos el trabajo de variasfuerzas que actúan sobre un objeto, es útildistinguir entre trabajo positivo o negativo:

• El trabajo es positivo si la componente dela fuerza se encuentra en la misma direc-ción que el desplazamiento.

• El trabajo negativo es realizado por unacomponente de una fuerza opuesta aldesplazamiento.

32

Trabajo: Cantidad igual al producto de las mag-nitudes del desplazamiento y de la componentede la fuerza en la dirección del desplazamiento.

W = Fx ∆x (7)

Entonces, el trabajo que hacemos nosotros allevantar una valija es positivo, mientras queel trabajo de la fuerza peso es negativo. Final-mente, si varias fuerzas actúan sobre el mis-mo objeto, el trabajo neto es la suma alge-braica de los trabajos de las fuerzas indivi-duales.

Vale la pena considerar, en este punto, lasituación que se presenta cuando se eleva unascensor. La fuerza ascendente Fm la realizaun motor que tira de un cable. Como en elcaso de la valija, para iniciar el movimiento,esta fuerza tiene que ser mayor que el peso P.En tal caso, el ascensor se acelera por efectode la fuerza neta Fm – P. Una vez puesto enmovimiento, puede reducirse la fuerza Fm aun valor igual al peso, y el ascensor continúamoviéndose hacia arriba con velocidad cons-tante. De esta manera, el motor –que realizael trabajo positivo– puede esforzarse menosluego de que se inicia el movimiento. Comovimos, el valor máximo de Fm será P + m a,donde a es la aceleración del ascensor en elmomento del arranque. El trabajo del motorserá Fm x ∆z, el del peso será –P x ∆z. El tra-bajo neto, por tanto, es positivo e igual a(Fm – P) x ∆z. Vale la pena destacar que,cuando el ascensor se mueve en el tramointermedio de su ascenso con velocidad cons-tante, Fm = P, la fuerza neta sobre él, es cero;y, por tanto, el trabajo neto sobre él es nulo.

La energía en nuestroproyectoDe la experiencia cotidiana surge que, en elacto de mover un objeto, debemos aplicarfuerzas. Estas fuerzas realizan trabajo y, comoresultado, logramos desplazar al objeto. De-cimos que tenemos energía porque fuimos ca-paces de realizar un trabajo sobre el objeto.Finalmente, cuando realizamos trabajo sobreel objeto, le proporcionamos una energía igualal trabajo realizado sobre él. La unidad deenergía es la misma que la de trabajo, el joule.

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Para concluir: Vemos que el análisis de unproblema en términos de fuerzas y trabajoes relevante y da lugar a matices concep-tuales importantes de destacar en el aulay durante el desarrollo del proyecto. Nos interesa considerar que el conoci-miento de estas variantes da libertad altecnólogo para recurrir a distintas posibi-lidades, en el camino de encontrar unasolución a un problema.

Para nuestro proyecto tecnológiconos interesan dos tipos de energía:

Energía cinética. Es la energía que tiene uncuerpo en virtud de su movimiento. Porejemplo, una persona que camina, una hojade árbol que cae, un pájaro que vuela, tie-nen energía cinética.

La energía cinética EC de un cuerpo demasa m que se mueve con velocidad v res-pecto de un marco de referencia dado es:

Energía potencial. Es la energía que tieneun cuerpo en virtud de su posición o condi-ción. Por ejemplo, un libro que ha sido lle-vado a un estante alto tiene más energíapotencial gravitatoria que cuando estásobre la mesa; un resorte comprimido tieneenergía potencial elástica.

Nos interesa especialmente la energíapotencial gravitatoria, EP. Para un cuerpode masa m que se ha levantado una alturah es:

EP = mgh

EC = mv212

(8)

(9)

La energía potencial depende de la elecciónde un nivel de referencia (en el caso gravita-torio, desde donde se mide h), y sólo la defi-nición de un nivel de referencia le confieresignificado físico. La elección del nivel dereferencia es arbitraria; finalmente, lo queimporta es el cambio de la energía potencialy, no tanto, su valor.

En el caso de un ascensor, cuando asciendetirado por el cable y se mueve con una ciertavelocidad, tiene una energía cinética –dadapor la ecuación 8–. Al mismo tiempo, amedida que asciende –según la ecuación 9–va ganando energía potencial.

En términos de energía, vemos que la fuerzaque eleva al ascensor realiza trabajo y aumen-ta la energía potencial del ascensor. En estecaso, en un edificio, el nivel de referencia“natural” es el nivel del piso más bajo, dondetomamos h = 0.

La potencia

Una tarea puede durar una hora o un mes. Alfinalizarla, hecha está. De la misma manera,el trabajo que realizamos para desplazar unobjeto desde un lugar a otro no depende deltiempo que empleemos.

Cuando el tiempo importa, tenemos quehablar de la potencia. Por ejemplo, decimosque una computadora tiene más potencia decálculo que otra cuando realiza las mismascuentas en un menor tiempo.

En términos de potencia, no es lo mismosubir por una escalera desde un piso a otrocaminando que corriendo. Al correr, demo-

ramos menos tiempo para llegar al mismolugar que cuando caminamos y decimos quenos movimos con mayor potencia. En estecaso, nuestros músculos desarrollaron esapotencia. La misma idea se aplica a cualquiermáquina o dispositivo que realiza trabajo.

La unidad de potencia es el J/s, que se llamawatt (W).

Esta unidad es común de ver en la denomi-nación de lámparas incandescentes. Por e-jemplo, una lámpara de 75 W que compra-mos para iluminar una habitación consumecada segundo una energía de 75 J. Si la man-tenemos encendida durante 5 horas por día,consume 375 J (yes esta energíaconsumida la quepagaremos a lacompañía que nosprovee de energíaeléctrica en nues-tro domicilio).

Los artefactos eléctricos tienen una denomi-nación de potencia que es la potencia querequieren para funcionar. Por ejemplo, unaplancha de 1.000 W requiere el suministrode 1.000 joule por segundo para funcionar.Cuando la plancha alcanza su temperaturade trabajo, el calor que se produce se libera ala misma rapidez: 1.000 W.

En el caso de un motor, su denominación depotencia está relacionada a la potencia que

34

Potencia. Es la rapidez con la que se realiza eltrabajo.

P=W∆t

(10)

La factura de ener-gía eléctrica quepagamos cada mesindica nuestro con-sumo de energíamedido en kW/h.

puede desarrollar cuando realiza trabajo. Seentiende, entonces, que un motor de 10 kWpuede desarrollar un trabajo de 10 kJ porcada segundo que esté en funcionamiento.

Asimismo, es instructivo valorar el trabajo yla potencia que desarrollan las máquinas ennuestra vida cotidiana para reconocer su rele-vancia en la sociedad tecnológica actual. Siquisiéramos desarrollar con nuestros múscu-los una potencia de 75 W, y aprovechar estapotencia, por ejemplo, para prender unalamparita, deberíamos realizar un trabajo de75 joule en un segundo. Si este trabajo con-sistiera en levantar desde el suelo hasta unamesa de 1 metro de altura una piedra de7,5 kg, al levantarla haríamos un trabajo de75 J (tomamos g = 10 m.s–2), y deberíamosdemorar sólo 1 segundo para la maniobrapara desarrollar los 75 W requeridos. Re-pitiendo esta tarea (suponemos que no noscansamos), podemos mantener prendida lalámpara. Si es ésta la forma en que vamos adesarrollar la potencia requerida para usar lalamparita, por cierto que abandonaremospronto. Por otra parte, ¿cuánto nos pagaríanpor este trabajo desarrollado? En Argentina,

1 kW/h (que equivale a 3.600.00 joule) cues-ta, aproximadamente, $ 0,10; entonces, elvalor pecuniario del trabajo realizado paralevantar la piedra del suelo a la mesa seríaapenas $ 0,000002 (dos “micropesos”).

Terminamos así de convencernos de quedebemos recurrir a dispositivos que produz-can con mucha mayor eficiencia la energíanecesaria y al ritmo adecuado (a la potenciaadecuada). Gran parte del desarrollo tecnoló-gico actual depende de esos dispositivos(generadores de energía eléctrica).

La energía eléctrica

El requerimiento actual de energía impone lanecesidad de disponer de dispositivos quebrinden energía eléctrica. Estos dispositivostransforman un tipo de energía (potencial delagua de un dique, eólica, nuclear) en energíaeléctrica, a un ritmo dado o potencia. Estaenergía está disponible en casas y fábricas, yse transporta desde la central productora porcables de alta tensión. La salida de tensión enlas centrales es de alrededor de 20 MV; esta-ciones de transformación se encargan devariar este valor de tensión eléctrica, redu-ciéndola para adaptarla a las necesidades deconsumo. En Argentina, la tensión eficazdomiciliaria es 220 V, que resulta de unaserie de transformaciones desde la central.Asimismo, algunos dispositivos empleanmenor tensión para funcionar (110 V, enalgunos casos), por lo que requieren trans-formadores extras para reducir la tensión unpoco más.

La tecnología eléctrica moderna comenzócon los descubrimientos de Faraday y su ley

35

Para conectar estas ideas con loque requiere nuestro proyecto,

supongamos que un motor acciona unascensor que pesa 10.000 N, y se requiereque suba 10 metros en 20 segundos.Podemos ver que:Trabajo a realizar: W = 10.000 N x 10 m W = 100.000 JPotencia requerida:P = W / ∆tP = 100.000 J / 20 sP = 5.000 WP = 5 kW

de inducción27. Richard Feynman, premioNobel de Física en 1965, se refiere a la tec-nología eléctrica con una exquisitez literariarara vez vista en libros de texto28. Consideraque el milagro de luces calientes de una casaproviene del agua fría de una represa a mil ypico de kilómetros de distancia, todo realiza-do con pedazos de cobre y de hierro dis-puestos de manera especial, y que es el resul-tado de la ingeniería y del diseño esmeradode nuestra tecnología eléctrica. ”Solamente”se necesita una represa que acumule agua yque, luego, la dirija por una cañería para quemueva las ruedas de un generador. Estas rue-das están acopladas a un lío de hierro ycobre, primorosamente intrincado, retorcidoy entretejido, con dos partes: una que davueltas y otra que no. Toda una mezcla deunos pocos materiales, mayormente hierro ycobre; pero, también, algo de papel y de bar-nices para aislar. Hay ahí algo gigantesco queda vueltas: el generador.

Por algún lado del enredo de metales salenunos pocos pedazos de cobre. La represa, laturbina, el hierro y el cobre, todo junto pues-to allí para hacer que algo especial ocurra aunas pocas barras de cobre: una fuerza elec-tromotriz, una fem. Luego, las barras decobre se alejan un poco y rodean varias vecesotros pedazos de hierro en un transformador;entonces, la tarea está concluida.

Pero, alrededor del mismo pedazo de hierrose enrolla otro cable de cobre que no tiene

conexión directa alguna con las barras prove-nientes del generador. Simplemente, hansido influidas porque pasaron cerca de ella(para obtener su fem). El transformador con-vierte la potencia desde los voltajes relativa-mente bajos necesarios para un diseño efi-ciente del generador hasta las tensiones altí-simas que son los mejores para una transmi-sión eficiente de la energía eléctrica por lar-gos cables, a través de largas distancias. Ytodo debe ser enormemente eficiente paraque, por las varillas de cobre, se transporte lapotencia de un río gigantesco, atrapado enuna represa gigantesca.

Cuando hacemos funcionar un artefacto eléc-trico, “consumimos” energía eléctrica, trans-formándola en otro tipo. Consumimos unapequeña parte de la energía del agua de la re-presa. En este otro extremo, esta energía eléc-trica se manifiesta a escala microscópica porel movimiento de las cargas eléctricas a travésde los artefactos que se conectan a la red. Elmovimiento de las cargas resulta, a escalamacroscópica, en una corriente eléctrica.

La condición para que haya una corriente esque las cargas formen parte de un circuito yque éste esté cerrado. Un circuito básico con-siste en una fuente de tensión, una lampari-ta, cables de conexión y un interruptor. Estecircuito simple corresponde, por ejemplo, alde una linterna. Cuando el interruptor estácerrado, la fuente de tensión empuja a lascargas eléctricas que quedan habilitadas paracircular por la lamparita. El resultado de estacorriente es producir calor en los cables y enel filamento de la lámpara. En la lámpara, elcalor es tan intenso que la temperaturaaumenta lo suficiente para que el filamentose ponga incandescente y produzca luz.

36

27 Cuando Faraday presentó su descubrimiento en la RoyalSociety de Londres, le preguntaron para qué servía, a loque respondió: “¿Para qué sirve un bebé recién nacido?”.No hay dudas de que el bebé ha crecido, goza de buenasalud y produce resultados revolucionarios.

28 Feynman, R., Leighton, R, y Sands, M. (1990) Física. Vol. II:Electromagnetismo y materia, Addison-Wesley Iberoamerica-na. México.

37

La complejidad del transporte de energía eléctrica desde una cen-tral hasta nuestros domicilios. Adaptado de Wilson, J. D. (1996;2° ed.) Física. Prentice Hall Hispanoamericana. México.

Si, en lugar de una lámpara conectamos unmotor, la energía eléctrica produce –ademásde calor en los cables– el movimiento delmotor. El motor puede aplicar un torque aotro dispositivo y ponerlo a funcionar. Ennuestras casas, el funcionamiento de licuado-ras y lavarropas ilustra bien esta situación.

El motor

La producción moderna de energía eléctricaresuelve el problema de realizar movimientousando máquinas. Usualmente, estas máqui-nas están accionadas por un motor. El motores, a su vez, una máquina destinada a produ-cir movimiento a expensas de otra fuente deenergía. Según la clase de ésta, el motor sellama eléctrico, térmico, hidráulico, etcétera.

El motor ha tenido una evolución conside-rable y podemos ver, atrás, los tiempos enque animales de tiro eran necesarios paraaccionar máquinas más o menos complica-das. No obstante, en algunas poblacionessuburbanas de menor desarrollo es común,aún hoy, encontrar malacates29 accionados

a sangre30; y, por supuesto... usamos bici-cletas. La energía eléctrica ha sustituido a lamáquina de vapor en los usos más corrien-tes; pero, las centrales térmicas siguen usán-dola como elemento básico para producirenergía eléctrica. Las mismas centrales ter-monucleares mueven sus generadores convapor a presión que producen en grandescantidades. Una variedad de trenes semueve gracias al vapor (producido en cal-deras) que impulsan al sistema motor.

En un motor eléctrico, un momento de tor-sión magnético provoca que una espira –porla cual fluye corriente– gire en un campomagnético. El principio de funcionamientodel motor eléctrico se basa en leyes funda-mentales del electromagnetismo.

38

Circuito eléctrico básico

29 Máquina a manera de cabrestante que tiene el tambor en loalto y, debajo, las palancas a las que se enganchan las caba-llerías que lo mueven.

Batería

Conmutador deanillo partido Imán permanente

Espira

Escobilla de contacto

Eje de rotación

30 En cierto castillo europeo, quizá como atracción turística,un asno saca agua de un pozo al caminar continuamentedentro de una rueda vertical (Lea, S. M. y Burke, J. R. 1998.Física: La naturaleza de las cosas. Vol. I. InternationalThomson. México.)

Esquema de un motor eléctricode corriente continua. Adaptadode Wilson, J. D. (1996; 2° ed.)Física. Prentice Hall Hispanoa-mericana. México.

Es oportuno mostrar que, en el aula, pode-mos entender el funcionamiento de unmotor eléctrico mediante una actividad clara.Consideremos un motor que puede cons-truirse a bajo costo de insumos, en un par dehoras. En esta versión, el imán provee elcampo magnético y la batería hace circularcorriente por la bobina. La interacción entrela corriente por las espiras y el campo mag-nético del imán genera el torque que provo-ca el movimiento31. La construcción de estetipo de motor puede constituir un proyectoindependiente de mucha utilidad en uncurso de física o tecnología básica.

La elección de unmotor dependedel uso que se levaya a dar. Elmotor debe pro-veer el torquenecesario paramover el disposi-tivo al que asiste yhacerlo a unritmo adecuado.La potencia, portanto, importa. Esdecir, como suce-

de con cualquier máquina, se necesita adap-tar la fuente de potencia a la tarea a reali-zar32.

Los circuitos eléctricos;tipos de conexionesPor definición, un circuito eléctrico es unconjunto de conductores que recorre unacorriente eléctrica, en el cual, generalmente,hay intercalados aparatos “productores” o“consumidores” de esta corriente. Un ejem-plo de elemento “productor” es una batería,dispositivo donde se convierte energía quí-mica en eléctrica33. Una lámpara incandes-cente y un motor eléctrico son ejemplos de“consumidores”.

Ya hemos descrito el circuito más simple. Enel caso más general, cierto dispositivo (D1)puede incluirse en el circuito, y decimos quela batería, el dispositivo y el interruptor estánconectados “en serie”.

Una condición para que el dispositivo fun-cione es que el interruptor esté habilitando elpaso de la corriente eléctrica provista por lafuente; en ese caso, decimos que el circuitoestá “cerrado”.

También pueden intercalarse otros elementosen el circuito; por ejemplo, un nuevo dispo-sitivo D2 se ha colocado en serie con los ele-mentos previamente existentes. Con el inte-

39

Un modelode motorque puedeconstruirseen el aula

31 La lista de materiales y los detalles de construcción puedenverse en el sitio web de la Red Creativa de Ciencia:www.cienciaredcreativa.org/informes/motor.pdf

Recordamos que yahemos realizado al-gunas estimacionespertinentes sobre lapotencia de un mo-tor que va a usarsepara elevar un as-censor. No menosimportante es el pre-cio del motor, enrelación con su ver-satilidad, condicio-nes de uso, manteni-miento, durabilidad,etcétera. 32 Por ejemplo, en el caso de una bicicleta, la tarea es el trans-

porte rápido y seguro de una persona; y ésta es la fuente depotencia. El diseño de la bicicleta debe corresponderse conesas condiciones.

33 También es apropiado definir a una batería como un ele-mento “convertidor” de energía.

rruptor cerrado, se espera que funcionensimultáneamente D1, y D2. Es importantenotar que, en este tipo de circuito, la corrien-te que circula por cada elemento conectadoen serie es la misma.

Es posible modificar la conexión básica de:fuente, dispositivo D1 e interruptor, conec-

tando a D1 otro dispositivo “en paralelo”. En

este caso, la corriente que pasa por la fuentey el interruptor se bifurca por cada uno delos dispositivos y, por lo general, por cadauno circula una corriente distinta, depen-diendo el valor de sus resistencias eléctricas.El dispositivo que tiene menor resistenciapermite el paso demayor corriente.

Es importante notar quela condición básica quese cumple es que lasuma de las corrientespor cada dispositivo esigual a la corriente queproduce la batería. Estacondición es una mani-festación del principiode conservación de la

carga eléctrica. Es notable que lamayoría de losartefactos de usocotidiano esténconectados en uncircuito eléctrico.Estos artefactosson tan variadosque incluyendesde los timbresen las puertas deentrada, pasandopor lavarropas ycomputadoras. Es importante no perder devista que, en el interior de cada artefacto, hayun conjunto o conjuntos de circuitos eléctri-cos que, integrados en distintos niveles, for-man al artefacto en su totalidad.

La denominación de la disposición de ele-mentos en serie y en paralelo no es privativade un circuito eléctrico; es más amplia. Porejemplo, dos tareas se efectúan en serie cuan-do tienen lugar una después de la otra. Estetipo de tareas es fácilmente observable enuna cadena de producción y nos evoca la

imagen de una cintatransportadora (re-cordamos a “Carlitos”Chaplin en la pelícu-la Tiempos modernos)llevando una parte deun objeto para que sesume a otra en unproceso de fabrica-ción de algo máscomplejo34.

40

Conexión de dispositivos en serie

Conexión de dispositivos en paralelo

Para cada uno deestos circuitos inter-nos valen las gene-ralidades esboza-das, aunque en mu-chos casos las co-nexiones no son pu-ramente en serie oen paralelo, y re-quieren de variantesmás o menos com-plejas.

34 Lucchini, C., Ferrante, J. yMínguez, R. (2001) Los pro-cesos de estructuración capi-talista. Biblos. Buenos Aires.

En cambio, cuando las tareas se realizansimultáneamente, se dice que se realizan enparalelo. Éste es el caso de ciertas computa-doras desarrolladas recientemente, que cuen-tan con muchos procesadores que operan enparalelo sobre un conjunto de datos35.

Los circuitos eléctricosen un ascensor

Si consideramos un ascensor, podemos dis-tinguir en él un cierto número de circuitoseléctricos asociados a sus diferentes partes yfunciones:

• El sistema motriz necesita del motor; y,éste, estar inserto en un circuito. Lafuente de alimentación es la red domici-liaria, que provee la tensión adecuada.Cuando un usuario requiere el uso delascensor, usa una botonera que manejalos interruptores que hacen arrancar (odetener) el motor.

• El sistema de confort de la cabina puedeconstar de luces interiores y ventilaciónforzada por un ventilador o un acondi-cionador de aire. Éstos necesitan de suspropios circuitos que permitan la posibi-lidad de mantenerlos encendidos, apaga-dos o en funcionamiento sólo durantelapsos programados y en independenciade la parte motriz.

• El sistema de seguridad incorpora unaalarma, que es un timbre o una bocina,que el usuario puede accionar en caso deemergencia. Esta alarma puede estarintegrada a un circuito de alimentación

independiente de los anteriores. Lasluces de emergencia, que funcionanautomáticamente en caso de un corte delsuministro de energía eléctrica, puedenestar conectadas a un sistema autónomode potencia, alimentado por baterías.

La complejidad de cada circuito depende dela función que cumpla. Si bien la alarmapuede funcionar en un circuito básico –colo-cando como dispositivo un timbre y comointerruptor un botón pulsador–, notamosque el sistema de arranque y parada delmotor requiere de un circuito más complica-do. Por cierto, el motor tiene que poderinvertir su movimiento, puesto que, obvia-mente, el ascensor tiene que poder subir ybajar, y este aspecto tiene que considerarseen el diseño del circuito y de las llaves decomando. Finalmente, el diseño del circuitotiene que responder a una “lógica de utiliza-ción” del ascensor, como veremos más ade-lante.

41

35 Buch, T. (2001) Sistemas tecnológicos. Aique. Buenos Aires.

Es parte del proyecto tecnológicodar soluciones a cada uno de estos

casos. En general, podrán encontrarsedistintas soluciones para el mismo proble-ma, a las que llamamos soluciones análo-gas36. Por ejemplo, en un ascensor puedeelegirse para el sistema de alarma usar untimbre o una bocina, y esto puede depen-der de las condiciones de uso del ascen-sor, de dónde está instalado, de las nor-mas sobre el nivel de ruido permitido en ellugar, etcétera. Asimismo, para la partemotriz, la elección del tipo de motor y delsistema de transmisión pueden variar, yser elegidos de entre un número de opcio-nes.

36 Buch, T. (2001) El tecnoscopio. Aique. Buenos Aires.

Diseño y simulación de circuitoseléctricos

Un punto de partida para el diseño de un cir-cuito eléctrico suele ser un esbozo en papelde la disposición de los elementos a incluir.Es usual seguir normas de diagramación sim-bólica, para facilitar la comunicación de laidea que se pretende cristalizar.

La finalidad del diseño gráfico es la de con-tribuir a la visualización previa del circuito.La representación gráfica es en dos dimensio-nes, aunque el circuito que se representaqueda materializado, generalmente, en unadisposición tridimensional de los elementos.

Por otra parte, el diagrama del circuito permi-te un análisis preliminar para tratar de hacerprevisible su funcionamiento. Para este propó-sito, es necesario el conocimiento de las carac-terísticas y comportamiento de cada elemento,junto a las reglas de resolución de circuitos.

Actualmente, existen programas informáticosque facilitan el diseño de circuitos37. Por e-jemplo, el siguiente circuito comanda el mo-vimiento de un motor, usando una llave paracerrar el circuito alimentado por una batería.

Los programas de diseño también permitenuna simulación del comportamiento de uncircuito. Para esto, el programa resuelvenuméricamente el circuito, calculando losvalores de corrientes y tensiones de acuerdocon los elementos presentes y con los “pará-

42

Fuente de CC

Fuente de CA

Resistor

Capacitor

Inductor

Interruptor

Diodo

Motor

Amperímetro

Voltímetro

Elemento Símbolo

M

A

V

Símbolos de elementos eléctricos einstrumentos de medición

Salida gráfica de un programa de simulaciónde circuitos eléctricos;

a la izquierda, el circuito; a la derecha,simulación del funcionamiento

37 Como ejemplo de la salida gráfica de uno de estos progra-mas, hemos usado el software educativo Crocodile Clips 3.2de la empresa Crocodile® Clips Ltd.:www.crocodile-clips.com/education/

metros de entrada” elegidos (por ejemplo,tensión de alimentación, características delos elementos). La respuesta del cálculo sepresenta en tiempo real y, en algunos casos,los funcionamientos deficientes o peligrososson anticipados. De esta manera, el simula-dor facilita la etapa de diseño y la explora-ción de variantes, a menor tiempo y menorcosto que si tuviese que hacerse cada vez uncircuito real. De todas maneras, debe tenerseen cuenta que la solución numérica del cir-cuito tiene que tomarse como indicativa;recién cuando se construya el circuito real seobservará el funcionamiento definitivo.

Lógica y circuitos Aceite y vinagre

La lógica es la ciencia del razonamiento, elpensamiento y la inferencia38. Empleamoslógica casi todo el tiempo; por ejemplo,cuando establecemos una cadena de razona-miento. A través de ella también argumenta-mos y tomamos decisiones. Decimos: “Vamosa ir a la cancha si nuestro equipo juega delocal y si ese día no llueve”. En este esquema,está supuesto que la decisión de ir a la can-cha depende de dos factores: localía y estadodel tiempo, y sólo en caso de que ambas seden, vamos a ir.

En la tecnología, el término lógica se usa deuna manera algo distinta. Por ejemplo, enelectrónica, recurrimos a la lógica cuandotenemos que disponer elementos electróni-cos en un aparato electrónico para realizaruna tarea específica. En este caso, con el tér-mino lógica nos referimos a un sistema o con-junto de principios que gobierna la disposi-ción de tales elementos.

A un nivel más elemental, un circuito eléctri-co sirve para ilustrar razonamientos lógicosque predicen un resultado cuando se satisfa-cen las condiciones adecuadas.

Ya hemos visto que, en un circuito simple, undispositivo funciona sólo si el interruptorestá cerrado, para establecer la condición decircuito cerrado.

Observemos el circuito de la próxima figura.Hay dos llaves en serie y, para establecer lacontinuidad del circuito, ambas deben estarcerradas. Decimos: El motor va a rotar si lallave 1 está cerrada “y” también si está cerra-

43

9V

9V

1k

9V

Previsión delfuncionamientode un circuito.En este caso, eldiodo led y lallave se que-man, puesto quela corriente quepasa por elloses mayor que lamáxima queaceptan para sufuncionamientocorrecto. A laderecha, lasolución queresuelve el pro-blema: se conec-ta una resisten-cia limitadorade corriente enserie con eldiodo; el diodoemite luz, indi-cando que elmotor está enmovimiento. 38 Diccionario de la Real Academia Española.

da la llave 2. Es decir, dos condiciones debencumplirse para lograr el resultado de poneren marcha el motor.

Esta disposición de llaves es prototípica deun sistema lógico que necesita de dos condi-ciones que deben cumplirse simultáneamen-te. El sistema de dos interruptores en serieconfigura lo que se conoce como una com-puerta AND (en inglés “and” significa “y”),que deja pasar corriente únicamente cuandolos dos interruptores verifican la condiciónde estar cerrados.

Los interruptores pueden estar en paralelo.Para que la corriente circule, se necesita quese cumpla la condición de que uno de los dosesté cerrado. En este caso, el motor arranca siel interruptor 1 está cerrado o si el interrup-tor 2 lo está.

Esta disposición de interruptores forma unacompuerta OR (“or” significa “o”) y funcionacon una lógica diferente de la lógica de lacompuerta AND.

44

9V

(1) (2)

(1) (2)

(1) (2)

+

9V+

9V+

Lógica y circuitos; compuerta AND

9V

9V

9V

(1) (2)

(1) (2)

(1) (2)

Lógica y circuitos; compuerta OR

Un poco de distracción,lógicamente

Ahora, para potenciar el espíritu lúdico queacompaña a nuestro proyecto, vale la penamencionar el siguiente juego, comentado porMartin Gardner39 en la sección “The Physicstrick of the month” de la revista The PhysicsTeacher40. El juego utiliza un circuito con lla-ves, una lámpara y el inteligente uso de lógi-ca AND, que puede convertirse en un rom-pecabezas aín para el más astuto de los pro-fesores de física o tecnología.

El juego consiste en un tablero sobre el quese ven una lámpara y tres pulsadores. Estospulsadores (pulsadores sin retención) estánconectados en serie, por detrás del panel. Lalámpara enciende si el botón rojo está ON “y”el azul ON “y” el verde ON (doble condiciónAND).

Iniciamos “el truco” con los botones azul yverde en posición ON, y mostrando al públi-co (otros docentes y alumnos) que la lámpa-ra enciende si el botón rojo está ON.Apagamos la lámpara poniendo al botón rojoen OFF y, luego, mostramos que los restantesbotones no tienen efecto sobre la lámpara.Enfatizamos esto pulsando un cierto númeroimpar de veces a cualquiera de los botones(supongamos, el azul) de modo que, tras lademostración, este botón quede en la posi-ción OFF. La pregunta a hacer es: “¿Cuál es el

botón que enciende la lámpara?”. La respues-ta “más lógica” es “El rojo”. Pero, al pulsarlo,la lámpara no enciende; sólo ocurre estocuando el botón azul es el que se presiona,puesto que pasa a ON y cierra el circuito.

Lo mismo puede hacerse, confundiendo másal público, si se deja al botón rojo ON, sepresiona al azul un número par de veces(queda ON) y, al verde, un número imparpara dejarlo OFF, con lo cual pasa a ser elbotón verde el que prenderá la lámpara cuan-do cierre el circuito. Por supuesto que otrascombinaciones también están permitidas41.

Puertas de ascensores ycompuertas AND

Las ideas precedentes sobre lógica quedaninterpenetradas cuando se trata de resolveruna disyuntiva usando elementos electróni-cos o circuitos. Esta interrelación nos permi-te diseñar circuitos bastante simples que

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39 Gardner es un afamado autor y divulgador de temas cien-tíficos. Entre sus libros de divulgación está: Gardner, M.(1982) Nuevos pasatiempos matemáticos. Alianza. Madrid.

40 Gardner, M. (1999) “Three switches puzzle”. Phys. Teach.(37), 88. La revista The Physics Teacher publica notas y artí-culos sobre problemas y experimentos de Física, de lecturaaccesible para docentes y alumnos de escuelas medias y delos primeros años de la universidad: www.aapt.org/tpt

41 Este juego es, en cierta manera, la ”versión eléctrica” deljuego de apuestas callejero de la bolita que pasa de vaso envaso, en el que el apostador tiene que adivinar dóndequeda, luego de los rápidos movimientos de manos quehace el prestidigitador.

El truco de las tres llaves en serie

Rojo Azul Verde

resuelvan “problemas de lógica” en casosconcretos.

Retomemos nuestro ascensor. Por razones deseguridad, tanto la puerta de la cabina comola puerta de cada piso tienen que estar cerra-das antes de que el ascensor se ponga en fun-cionamiento; es usual que esta norma secumpla en forma transparente para el usua-rio. En este caso, el usuario sólo tendría queocuparse de cerrar las puertas para garantizarsu seguridad, y el motor no arrancaría encaso contrario.

Lo invitamos a analizar un esquema elemen-tal de conexiones de un motor a un sistemade control, con tres interruptores en serie.Supongamos que el primer interruptor es elpulsador que el usuario acciona desde lacabina para iniciar la marcha del motor. Elmotor inicia la marcha sólo si los otros dosinterruptores también están cerrados. Lostres interruptores representan la cadena derazonamiento “El motor arranca si I1 y I2 y I3están cerrados”. El circuito analizado cumple

el rol de una compuerta doble AND.

Nos damos cuenta que los interruptores I2 e

I3 necesitan estar necesariamente vinculados

a las puertas. Una manera sencilla de lograresto consiste en que, con el cierre de cadapuerta, se cierre cada interruptor. Esto sepuede lograr localizando interruptores en losmarcos de las puertas.

En el caso más general, es conveniente queun ascensor arranque cuando todas las puer-tas del sistema estén cerradas. Por ejemplo, elpasajero podría cerrar la puerta del pisodonde se encuentre y la de la cabina; pero, lapuerta de la planta baja podría estar abierta.En este caso, se recurre a un cuarto interrup-tor (en la puerta de planta baja), conectadoen serie con los demás.

En este sentido es que dijimos que el funcio-namiento del sistema de seguridad (almenos, en este caso) resulta transparentepara el usuario: en el acto de cerrar las puer-tas el usuario se autoprotege.

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Controldel motor

Primer piso

Planta baja

Pulsador

Cierre de la puerta de cabina

Cierre de la puerta del piso

Cierre de la puerta deplanta baja

Un juego de interruptoresen serie, como parte del sis-tema de seguridad de unascensor

La historia del ascensor

La finalidad de esta última sección es la deofrecerle una revisión histórica de ciertosaspectos de interés relacionados con losascensores. También nos servirá para consi-derar alternativas para la elección del sistemamotor de nuestro equipo a construir.

Siguiendo a distintos historiadores, podemosver que no hay acuerdo unánime sobre quiéninventó el ascensor. Se dice que Arquímedesconstruyó, hacia 320 a. C., el primer eleva-dor con poleas y cuerdas; pero, la invencióntambién se atribuye a Leonardo da Vinci en elsiglo XVI. De cualquier manera, la idea gene-ral de elevar personas y cargas se remonta atiempos antiguos. Las primitivas grúas accio-nadas con energía humana o animal o connorias de agua ya se usaban en el siglo III a.C., y fueron precursoras de los ascensores.En una versión de éstas se usaba una cuerdaescalonada tirada por un burro. Mumford42

considera que el ascensor es un producto tec-nológico que surge alrededor de 1600 en lasminas, al igual que la escalera mecánica.

Quizás sí haya acuerdo en que el ascensormoderno es un producto del siglo XIX. Enesa época, la mayoría estaba accionada poruna máquina de vapor o por un sistemahidráulico. La máquina de vapor introduceuna nueva forma de intercambiar energía yorigina el comienzo de la revolución indus-trial. Los ascensores con sistema hidráulicotenían una cabina montada sobre un émbolode acero hueco que caía en un tubo o perfo-ración cilíndrica en el piso. Se usaba agua a

presión dentro del cilindro para empujar elpistón y, con él, la cabina. Cuando se relaja-ba la presión, la cabina caía y su movimientoera controlado mediante un sistema depalancas que fue perfeccionándose con elpaso del tiempo.

En los primeros ascensores de tracción, lascuerdas de elevación de la cabina pasabansobre una polea y terminaban en un contra-peso. La tensión de la cuerda producida porlos pesos de la cabina y del contrapeso, fuer-za a la cuerda a apoyarse firmemente sobre lapolea; entonces, el rozamiento producido essuficiente para arrastrar a la cuerda durante elgiro de la polea, y levantar o bajar la cabina.

En 1880, el inven-tor alemán Wernervon Siemens intro-dujo el motor eléc-trico en la construc-ción de ascensores.En su invento, lacabina sostenía elmotor y subía por elhueco medianteengranajes de piño-nes giratorios quese vinculaban asoportes dentadosen los lados delhueco.

En 1887, se cons-truyó un ascensorque funcionaba conun motor eléctricoexterno que hacíagirar una polea otambor en el que se

47

42 Mumford, L. (1994) Técnica y civilización. AlianzaUniversidad. Madrid.

De las versio-nes de ascen-

sores, elegimos paranuestro proyecto:

• el uso de unacuerda que seenrolla sobre uneje giratorio y

• el uso de un con-trapeso al finaldel cable de trac-ción que apoyasobre una polea.

Ambas posibilidadeshan mostrado darresultados satisfacto-rios. La primera esmás simple y directa, yno ofrece dificultadespara la realización. Laelección de la segun-da posibilidad implicael uso de un cable deelasticidad y durezaadecuadas, y un ajus-te más fino desu longitud.

enrollaba la cuerda de izado.

En la actualidad, podemos encontrar ascen-sores accionados con motor o mediante unsistema hidráulico.

Sobre la seguridad de los ascensores, quere-mos comentar una anécdota que involucra aBorges43. Cierta vez le propusieron tomar unascensor y respondió: “No, mejor vayamospor la escalera, que está más probada”. Sobrela eficacia de la escalera no hay dudas: 7.000años dan fe de su utilidad. En cuanto al

ascensor, la experiencia es más reducida;pero, podemos considerarla exitosa, a la parde eficaz para sus propósitos. La adopcióndel ascensor como medio de transporte segu-ro surge luego de que el inventor estadouni-dense E. Otis propusiera, en 1853, un siste-ma que impedía que la cabina cayera en casoque el cable de tracción se cortara. Se diceque fue el mismo Otis quien se subió a lacabina y pidió que cortaran el cable. El cortedel cable hizo funcionar un sistema auxiliarque dejó trabada a la cabina en el hueco delascensor, evitando la caída.

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43 La anécdota fue comentada por M. Moreno, en la sección“Disparador” del diario Clarín, el 17 de abril de 2005.

• El producto representa un ascensor deun edificio de dos plantas. El equipotiene dimensiones de 0,60 m x 0,40 m x0,20 m y pesa, aproximadamente, 5 kg.La estructura es robusta y per-mite el traslado de todas suspartes, simultáneamente.

• La cabina está accionada por unmotor ubicado en la parte supe-rior, que la tracciona medianteun hilo. El motor es uno de co-rriente continua y está alimenta-do con una fuente de 12 V. Enrégimen estable, la corriente defuncionamiento no supera 1,5 A.El uso de una fuente de corrien-te continua es una ventaja parademostraciones del producto enel espacio del aula o fuera deella.

• El dispositivo permite el ascensoy descenso a una velocidadmedia de 0,03 m/s. Esta veloci-dad es casi indistinta, cuando lacabina está descargada o cuandola carga duplica el peso de lacabina vacía.

• El sistema de control permite llamar alascensor desde ambos pisos o moverlocon los comandos de la cabina. Un con-junto de interruptores (de cabina, de

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Manual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento del equipo

El producto

3. HACIA UNA RESOLUCIÓN TÉCNICA

pasillo) maneja un sistema de tres relés.Los relés se encargan de invertir el senti-do de la corriente por el motor y, así, seselecciona el sentido de avance del ascen-sor. Cada final de recorrido está determi-nado por sendos interruptores que cor-tan la corriente al motor.

• La cabina contiene elementos de confort–luz y ventilación–, manejados desde suinterior. También incluye una alarma –ala que un hipotético pasajero podríarecurrir en caso de emergencia– y uninterruptor de parada del ascensor –encaso de observarse desde la cabina unfuncionamiento indebido, o para una pa-rada general por mantenimiento correcti-vo o preventivo–.

• Como parte del sistema de seguridad,dos interruptores simulan el estado de laspuertas de los rellanos de cada piso.

• El equipo tiene interruptores de corte deenergía en cada subsistema eléctrico yuno de corte general.

• El equipo permite futuras modificacionesy, desde luego, mejoras.

Los componentes

El equipo se compone de:

a. piezas de acrílico,

b. piezas de aluminio,

c. elementos de circuito o electrónicos.

a. 15 piezas de acrílico (8 de color y 7transparentes), de las cuales:

- 5 piezas corresponden a los paneles quedefinen la estructura: pared del edificio,pisos, hueco del ascensor;

- 5 piezas sirven para construir la cabina;

- 5 piezas representan los tableros de con-trol de pisos y cabina.

Estas piezas van pegándose entre sí para for-mar la estructura integral. Más adelante, des-cribimos las especificaciones de cada pieza ymostramos los planos de aquellas que re-quieren cortes especiales.

Para la elección deeste material ba-lanceamos: su dis-ponibilidad, su fa-cilidad de manejoy el aspecto estéti-co que confiere alproducto termina-do. Por otra parte,la preparación dealgunas piezas delequipo requieremaquinado y estopuede hacerse enel acrílico, sin dificultad.

Desde luego, es parte de este proyecto tecno-lógico buscar alternativas para la construc-ción de un símil del prototipo aquí presenta-do. Otros materiales que pueden considerar-se son: madera dura, latón, aluminio, ladri-llos, entre otros.

50

El ensamble de laspiezas requiereconcentración yhabilidades moto-ras finas, desea-bles de generar yde mantener ennuestros alumnos.

b. 9 piezas de aluminio, de las cuales 4 formanla guía de la cabina en el hueco del ascensory 5 sirven para reforzar la estructura.

51

Paneles

Guías de aluminio

c. 27 elementos de circuito o electrónicos:

- 1 motor de corriente continua,

- 1 fuente de tensión continua,

- 2 relés,

- 4 pulsadores,

- 7 interruptores de un punto,

- 3 interruptores de palanca,

- 5 diodos led,

- 1 resistor,

- 1 zumbador,

- 1 ventilador.

Estos elementos quedan integrados a laestructura del edificio y de la cabina. En con-junto, determinan el circuito de alimentacióny control del motor. Algunos de ellos (zum-bador, ventilador) simulan el sistema de con-fort de la cabina. Una única fuente de tensiónalimenta a todo el sistema eléctrico.

Hemos elegido componentes electrónicos yelementos de circuitos de características uni-versales. Esto facilita la compra y la sustitu-ción en caso de necesidad (adaptación delproducto, extensión, modificaciones, mante-nimiento). Su obtención no ofrece mayor di-ficultad en comercios especializados. Los pre-cios son accesibles para un proyecto escolar.

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Componentes

El motor es, quizás, el único elemento adap-tado a la necesidad del producto. En nuestroequipo hemos usado un motor de corrientecontinua de un limpiaparabrisas delantero deun automóvil marca Renault®. Éste es un

buen ejemplo de adaptación tecnológica deun producto diseñado para otro uso: El usodel motor retiene el concepto de éste comoelemento impulsor, pero no la especificidadpara la que ha sido construido.

El ventilador usado (no mostrado en la foto-grafía) es uno de compu-tadora. En este caso, laespecificidad está mante-nida, pues sirve paraairear el ambiente de lacabina del ascensor; noobstante, en la computa-dora pertenece al “siste-ma de seguridad”, puestoque evita un calenta-miento excesivo de cir-cuitos integrados, y aquíforma parte de un “siste-ma de confort”.

53

Es recomendable una revisión del funcio-namiento de cada uno de los componen-tes eléctricos, previamente al armado delos circuitos.

Este control de calidad de los componen-tes es necesario antes de conectarlosdefinitivamente y fijarlos a la estructura.

Esta práctica contribuye, también, a quelos alumnos evalúen las característicasde los componentes.

Motor

Casita de cualidadesdel producto44

44 El concepto está en: Cross, N.

(2000; 3rd edition) Engineeringdesign methods: strategies for pro-duct design. John Wiley & SonsLtd. West Sussex.

9V

560

+

Fuente y llave general

Puertas

In

mPuertasRL

RL

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Plano eléctricodel ascensor

Botonesde cabina

Llamador delprimer piso

Llamador deplanta baja

dicadoresde

movimiento

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El plano del circuito se presenta adjunto y esun insumo del proyecto. Ha sido realizado conel programa Crocodrile Clips 3.2® que,como veíamos, es un programa de uso educa-tivo que permite el diseño y la simulación.

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E1 Acrílico de color, 530 x 370 mm2 1 pieza Pared trasera de(Plano P-E1) la estructura

H1 Acrílico transparente, 100 x 53 mm2 1 pieza Pared izquierda del huecoH2 Acrílico transparente, 100 x 430 mm2, 1 pieza Pared derecha del hueco

con dos calados (Plano P-H2)C1 Acrílico transparente, 96 x 140 mm2 1 pieza Pared lateral de la cabinaC2 Acrílico transparente, 96 x 140 mm2 1 pieza Pared lateral de la cabinaC3 Acrílico transparente, 88 x 140 mm2 1 pieza Pared de fondo

de la cabinaC4 Acrílico transparente, 96 x 96 mm2 1 pieza Piso de la cabinaC5 Acrílico transparente, 96 x 96 mm2 1 pieza Techo de la cabinaP0 Acrílico de color, 200 x 370 mm2 1 pieza Planta bajaP1 Acrílico de color, 160 x 370 mm2, 1 pieza Primer piso

con un calado (Plano P-P1)T1 Acrílico de color, 60 x 35 mm2 1 pieza Tablero derecho de

planta bajaT2 Acrílico de color, 40 x 35 mm2 1 pieza Tablero izquierdo

de planta bajaT3 Acrílico de color, 60 x 35 mm2 1 pieza Tablero derecho

del primer pisoT4 Acrílico de color, 40 x 35 mm2 1 pieza Tablero izquierdo

del primer pisoT5 Acrílico de color, 90 x 55 mm2 1 pieza Tablero de la cabinaG1 Ángulo de aluminio, 10 mm 0,50 m Guía verticalG2 Ángulo de aluminio, 10 mm 0,50 m Guía verticalG3 Ángulo de aluminio, 10 mm 0,50 m Guía verticalG4 Ángulo de aluminio, 10 mm 0,50 m Guía verticalA1 Ángulo de aluminio, 10 mm 0,40 m Refuerzo de estructuraA2 Ángulo de aluminio, 10 mm 0,20 m Refuerzo de estructuraA3 Ángulo de aluminio, 10 mm 0,20 m Refuerzo de estructuraA4 Ángulo de aluminio, 10 mm 0,12 m Refuerzo de estructuraA5 Ángulo de aluminio, 10 mm 0,12 m Refuerzo de estructuraS1 Interruptor de palanca normal-cerrado 1 Final de recorrido

ascendenteS2 Interruptor de palanca normal-cerrado 1 Final de recorrido

descendente

Los materiales, herramientas e instrumentosMateriales que se necesitan

Nombre Especificaciones Cantidad Uso

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S3 Interruptor de palanca normal-cerrado 1 Interruptor de seguridadD1 Diodo verde 1 Indicador de movimientoD2 Diodo rojo 1 Indicador de movimientoD3 Diodo verde 1 Indicador de movimientoD4 Diodo rojo. 1 Indicador de movimientoD5 Diodo blanco 1 Luz de cabinaR1 580 Ω (1 W) 1 Limitación de corriente

por diodosI0 Interruptor de un punto 1 Interruptor generalI1 Interruptor de un punto 1 Control de luz de cabinaI2 Pulsador-botón sin retención 1 Control de alarmaI3 Interruptor de un punto 1 Control de ventiladorI4 Interruptor de un punto 1 Parada desde cabinaI5 Interruptor de un punto 1 Simula puerta

de planta bajaI6 Interruptor de un punto 1 Simula puerta

del primer pisoY1 Relé doble inversor, 2 A – 12 V 1 Control de sentido

de corrienteY2 Relé, 2 A – 12 V 1 Control de sentido

de corrienteL1 Pulsador normal-abierto 1 Llamador de planta bajaL2 Pulsador normal-cerrado 1 Llamador del primer pisoL3 Pulsador normal-cerrado 1 Descenso desde cabinaL4 Pulsador normal-abierto 1 Ascenso desde cabinaV1 Ventilador 1 Aireación de cabinaZ1 Zumbador 1 AlarmaM1 Motor: 9-12 V, 1-2 A 1 Movimiento del ascensorF1 Fuente de 12 V, 2 A 1 Alimentación del sistema

eléctricoH1 Hilo de algodón o similar, ∅ 2 mm 5 m Tracción de la cabinaC1 Cinta aislante de plástico o papel 1 rollo AislacionesAlambre Esmaltado, 0,30 mm 10 m Conexionesde cobreCable Flexible 1 m ConexionesEstaño Alambre, ∅ 1 mm 2 m SoldadurasPegamentopara No tóxico, viscosidad media 50 cm3 Pegado de piezasacrílico

Nombre Especificaciones Cantidad Uso

58

Plano P- E1

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Plano P- H2

Plano P- P1

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Regla Plástica, 30 cm 1 Medición de longitudesEscuadra Ángulo de 90º 1 Encuadre de piezasCinta métrica Metálica, 1 m 1 Medición de longitudesMultímetro Digital o analógico, 1 Mediciones y control

que mida tensión,corriente y resistencia

Plomada Tamaño acorde 1 Nivelación a la estructura

Lija Fina, 0000 1 hoja Remoción del barnizde los alambres de cobre

Mesa Superficie y altura 1 Disposición de piezas yadecuadas para y armadoel armado

Tela o mantel Tela suave Cantidad suficiente Cobertura de la mesa,para cubrir la mesa desplazamiento suave

de las piezas de acrílicoLámpara de mesa 1 Iluminación de la mesa

de trabajoCuaderno Tapa dura, 80 hojas 1 Bitácora del proyecto

Taladro de banco 1 Agujereado del acrílicoTaladro de mano 1 Reemplaza al de bancoMechas Para hierro, 1 juego Agujereado

buen filo Pinza Punta fija Varias medidas Ajuste de tuercasDestornillador Punta plana Varias medidas Ajuste de tornillosTrinchete Buen filo 1 Corte y remoción

de pegamentoTijera Buen filo 1 Corte de hilosAlicate Buen filo 1 Corte de cablesSierra Hojas finas Varias hojas Corte de flejes de aluminioSoldador eléctrico Punta fina 1 Soldadura de contactosLápiz de grafito Punta fina 1 Trazadoo fibra

Instrumentos y accesorios que se necesitan

Máquinas y herramientas que se necesitan

Nombre Especificaciones Cantidad Uso

Nombre Especificaciones Cantidad Uso

Las máquinas que se necesitan se encuen-tran, usualmente, en toda escuela secundaria,para las actividades de taller y de tecnología;del mismo modo, las herramientas son deltipo de las que disponemos en la caja deherramientas de una casa. En caso de no con-tar con estas máquinas y herramientas comu-nes, este proyecto puede brindar la oportuni-dad que, en la escuela, se empiece a incorpo-rar un conjunto de herramientas básicas y, ala vez, muy útiles para una gran variedad detrabajos.

Podemos construir la plomada con un plomode pesca y un hilo fino, y adaptar su tamañoa las dimensiones de la estructura a construir.

En cuanto al multímetro, este instrumento esel “caballito de batalla” del laboratorio de físi-ca o electrónica. En caso de no disponer deuno, su compra no representa gran dificul-tad, en virtud de su disponibilidad en elcomercio y de su relativo bajo precio.

La construcciónLa construcción del equipo implica la prepa-ración de los paneles de acrílico; algunos deellos llevan perforaciones; podemos realizar-las con un taladro de banco o con uno demano (Los procedimientos recomendadospara hacer los orificios están detallados en lasiguiente sección de armado). También serequiere cortar manualmente flejes de alumi-nio, con una precisión de 1 mm.

La habilidad requerida para el armado de loscircuitos eléctricos requiere saber soldaralambres de cobre (alambres de conexión)con estaño, sobre superficies pequeñas (patas

de los componentes eléctricos).

Recomendamos atender las normas de segu-ridad (uso de guantes, gafas) que garanticenel trabajo seguro durante el uso de herra-mientas de corte o de las máquinas.

Consideraciones generales sobreel trabajo a realizar

• Todas las piezas de acrílico del equipotienen que presentar cantos planos, paragarantizar un apoyo firme, y un buenencuadre y ensamble para el pegado defi-nitivo; las herramientas de corte que suge-rimos, posibilitan estos cantos con muybuena terminación, sin asperezas.

• Podemos encargar el acrílico en casasespecializadas que realizan cortes depiezas a medida; en estos negocios tam-bién se consiguen placas de acrílico de,aproximadamente, 1 m2, de varios espe-sores y tonos (transparentes y opacos).

• Usualmente, las planchas de acrílico traenadherido un nailon delgado que las pro-tege de la suciedad, y que evita quepuedan producirse rayaduras durante eltransporte, apilado y manipulación.Sugerimos conservar las piezas de acrílicocubiertas con su nailon. El agujereado delos paneles que necesitan perforacionespuede hacerse sin sacar el nailon, a menosque advirtamos que éste representa unadificultad para el maquinado.

• Realizamos el pegado de las piezas deacrílico mediante un pegamento adecua-

61

do: siliconas para acrílicos –que vienen enun pomo que se usa con una pistola, parafacilitar la distribución– o pegamentos u-niversales (cianocrilatos, adhesivos de unsolo componente que curan por la acciónde la humedad ambiente); con éstos se lo-gra una excelencia adherencia. En cadauno de los casos, nos ajustamos a las es-pecificaciones del producto, a su modo deuso y a las medidas de seguridad a con-templar.

• La viscosidad de estos pegamentos es losuficientemente alta (100 veces la delagua) como para facilitar su distribuciónsobre los cantos de las piezas que van aadherirse. El tiempo de fijación varía deproducto a producto y, en términos ge-nerales, es del orden de los diez minutos.La resistencia mecánica que se logra esmuy alta, del orden de los 100 kg/cm2 ala tracción, y soportan temperatura dehasta 80 ºC en régimen continuo. Decualquier manera, la regla práctica indicaque esperemos un tiempo prudencialantes de exigir mecánicamente a lasestructuras que vayamos armando, sobretodo a las de mayor envergadura.

• Una vez elegido el pegamento, practi-camos el encuadre y el pegado de algunaspiezas de muestra. Para esto, prevemos laprovisión de piezas extra con las que lle-var a cabo esta práctica. En lo posible,también ensayamos con los alumnos:

- maniobras de acomodamiento de unapieza sobre otra, una vez que está puestoel pegamento,

- despegado rápido frente a la observación

de deficiencias en el montaje deseado,

- limpieza de las piezas con un trapohúmedo, en caso de derrame del pega-mento.

• Para las perforaciones, marcamos con unapunta la posición del orificio a hacer. Esrecomendable realizar las perforacionesgrandes empezando con mechas demenor diámetro que el final deseado. Deeste modo, los agujeros pequeños sirvende guía para las mechas grandes, lo queda mayor precisión a la maniobra. Porejemplo, para un agujero de 8 mm dediámetro, tras marcar la ubicación,podemos usar, progresivamente, mechasde 1 mm, 3 mm y 6 mm, hasta llegar a lade 8 mm. Desde luego, las mechas tienenque tener un buen filo. En todos los casos,evitamos que la mecha arranque material.

• Trabajamos en una mesa de tamaño ade-cuado que nos permita ensamblar laestructura completa. Los accesoriosnecesarios para el ensamblado (escuadra,regla, pegamentos, esta guía para elarmado, planos, etcétera) tienen quetener su lugar en esta mesa o en suentorno, para que su localizacióndurante las maniobras de armado sehaga sin dificultad. La mesa puedecubrirse con una tela suave, lo que facili-ta el desplazamiento de los paneles yminimiza el riesgo de rayaduras.

• Trabajamos en un ambiente bien ilumina-do, ya sea con luz natural o artificial, bienaireado y de dimensiones adecuadas parael número de alumnos involucrados en laetapa del armado.

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El armadoDesarrollamos la tarea en dieciocho pasos.

Paso 1.Armado de la cabina

- Pegamos las paredes laterales de la cabi-na (piezas C1 y C2) a la pared del fondo(C3). Para esto, aplicamos pegamento alos cantos de la pared del fondo y apoy-amos las otras dos paredes. Con unaescuadra de 90º, aseguramos la perpen-dicularidad del ensamble. Puede ser deayuda disponer, sobre la mesa de trabajo,un papel cuadriculado y armar esta partede la cabina sobre él, de modo que sefacilite el encuadre de las piezas.

- Controlamos que la perpendicularidad semantenga durante el secado.

- Colocamos el piso y el techo de la cabina.Aplicamos pegamento a los cantos inferi-ores del conjunto de las tres piezas C1,C2 y C3 pegadas, y colocamos el piso C4.Repetimos el procedimiento con los can-tos superiores de C1, C2 y C3, y colo-camos el techo C5.

- Dejamos secar el pegamento y contro-lamos la perpendicularidad de las piezas.

63

1. Armado de la cabina

2. Inicio del armado del edificio

3. Continuación del armado del hueco;colocación de las guías de aluminio

4. Terminación del hueco; prueba de lacolocación de la cabina

5. Colocación de la planta baja

6. Colocación y prueba del motor

7. Preparación e instalación de los inte-rruptores de fin de carrera de la cabina

8. Colocación del primer piso

9. Preparación, armado y colocación de lostableros externos de control

10. Preparación, armado y colocación deltablero de control de la cabina

11. Preparación de conexiones y cableadode los tableros

12. Ubicación de tableros externos y salidade cables

13. Salida y fijación de los cables de lacabina

14. Conexiones intermedias

15. Conexión de los relés

16. Conexión de interruptores principales

17. Conexión del motor18. Suspensión de la cabina

Armado

del

ascensor:

Vista de planta

Las paredeslaterales sepegan porfuera de lapared trasera

90º 90º

C1 C2

C3

Paso 2.Inicio del armado del edificio

- Sobre la mesa, colocamos el panel traserode la estructura (pieza E1).

- Aplicamos una cantidad adecuada depegamento a uno de los cantos más lar-gos del panel H1 (pared izquierda delhueco).

- Acercamos H1 al panel trasero. Lo aline-amos en coincidencia con el borde verti-cal del calado en el ángulo superiorizquierdo de E1. Cuando estamosseguros de la posición del panel H1 sobreel E1, lo apoyamos con cuidado. Con laayuda de la escuadra de 90º, aseguramosel encuadre final. Los lados inferiores deestos paneles tienen que coincidir. Estopuede lograrse con la ayuda de, porejemplo, una madera o una placa deacrílico que se apoye sobre las piezas.

- Presentamos la cabina a la derecha deH1, separada 2 mm. Colocamos la paredderecha del hueco H2 a 2 mm a laderecha de la cabina y marcamos estaposición. Aseguramos el paralelismoentre H2 y H1. Las paredes H1 y H2quedan separadas por una distanciaD = 100 mm (D = A + s1 + s2; A: ancho

de la cabina, 96 mm; s1: separación cabi-

na-pared izquierda, s2: separación cabi-

na-pared derecha; s1 = s2 = 2 mm).

En su posición, la pared H2 queda 1 cma la derecha del calado vertical inferior deE1, por donde van a pasar los cables delos circuitos de la cabina.

- Aplicamos pegamento a un canto largode H2 y pegamos sobre E1. Cuidamosque coincidan los extremos inferiores deE1, H1 y H2.

- Controlamos las posiciones de los pane-les durante los primeros minutos de seca-do del pegamento. Si observamos inexac-titud en las posiciones o inclinacionesindebidas, retiramos los paneles, los

64

Cabina terminada

C1 C2

C3

C4

Vista de planta

limpiamos, e intentamos otra vez suencuadre y su pegado.

- Dejamos secar el pegamento.

Paso 3.Continuación del armado delhueco; colocación de las guías dealuminio

- Aplicamos pegamento a las aristas inter-nas formadas por el panel trasero E1 y lasparedes del hueco H1 y H2 pegadas en elpaso anterior.

- Colocamos las dos guías de aluminio G1y G2, de modo que sus extremos coinci-dan con los lados inferiores de los trespaneles ensamblados. Apretamos confirmeza las guías contra las aristas; estofavorece un mojado homogéneo delpegamento sobre el aluminio. En caso dederrame de pegamento, retiramos elexceso con un trapo húmedo. Evitamosque quede pegamento sobre la guía, puesesto podría entorpecer el desplazamientode la cabina del ascensor.

- Dejamos secar.

65

Vista de planta

H1 H2

Bordescoincidentes

D

E1

H1 H2

90º 90º

Vista de frente

Vista de planta

E1

H1 H2

G1 G2

Paso 4.Terminación del hueco; prueba dela colocación de la cabina

- Presentamos la cabina en el hueco ydefinimos la posición de las dos guíastraseras.

- Aplicamos pegamento a las guías de alu-minio frontales G3 y G4, y las fijamos alas paredes del hueco del ascensor por ellado de adentro.

- Verificamos que la cabina puedadesplazarse sin dificultad entre las guías.Cuando la cabina esté centrada en elhueco, la separación entre ésta y las guíasde aluminio debe ser de entre 1 y 2 mm.

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Hueco con las guías

E1

H1 H2

G1

G3

G2

G4

Vista de planta

Cabinaen el hueco,de frente

E1

H1 H2

Vista de planta

Cabina en elhueco, de perfil

Paso 5.Colocación de la planta baja

- Sobre la mesa, colocamos el piso de laplanta baja P0.

- Aplicamos pegamento sobre los cantosinferiores de los paneles trasero E1 y loslaterales del hueco H1 y H2 preparadosen los pasos 1, 2 y 4.

- Presentamos los paneles engomadossobre el piso y los pegamos a 3 cm dellado trasero. Aseguramos la coincidenciade los bordes laterales y la perpendicu-laridad del conjunto. Para esto último,usamos la escuadra de 90º y la plomada.

- Aplicamos pegamento a lo largo de todala arista externa que forman el piso y elpanel trasero, y pegamos el ángulo dealuminio A1 para dar mayor estabilidad ala estructura.

Paso 6.Colocación y prueba del motor

- Fijamos el motor M1 en la parte superiorde la pared izquierda del hueco delascensor.

- Una vez colocado en la estructura,probamos que el motor funcione. Con-trolamos que el torque que produzca noafecte a la estructura E1-H1-P0, para losdos sentidos de giro.

- Pasamos un hilo por el orificio en eltecho de la cabina y lo atamos al eje delmotor. Colocamos la cabina en el huecoy la desplazamos con el motor. Vigilamosel movimiento. Observamos un desplaza-miento suave de la cabina, tanto en subi-da como en bajada. Para esta prueba, de-bemos prever: la posibilidad de cortardeprisa el suministro de corriente al mo-tor en caso de falla, algún roce excesivo oalgún otro funcionamiento fuera de lo es-perado.

- Cargamos la cabina hasta duplicar supeso total y repetimos la prueba para ve-rificar el correcto funcionamiento del mo-tor en las situaciones de cabina cargada.

67

Vista de planta

P0

H1 H2

E1A1

Vista de frente

P0

H1 H2

E1M1

Paso 7.Preparación e instalación de losinterruptores de fin de carrera dela cabina

- Estañamos las patas de los interruptoresS1 y S2. Evitamos un calentamientoexcesivo que pueda quemar el materialplástico. En ambos interruptores, lasconexiones a hacer corresponden a lascondiciones de interruptores normal-mente-cerrados.

- Ubicamos los interruptores en los cala-dos respectivos –superior e inferior– dela pared derecha del hueco del ascensor.

Los calados permiten desplazarlos hastadarles una ubicación definitiva.

- Debemos prestar atención a la orien-tación de estos interruptores:

a. El interruptor inferior S1 se accionarácuando la base de la cabina lo toque,marcando el final del recorridodescendente. Por tanto, la posicióncorrecta del interruptor en la estruc-tura es la siguiente:

b. El interruptor superior S2 se accionarácuando el techo de la cabina lo toque,marcando el final del recorrido ascen-dente. Por tanto, la posición correctadel interruptor en la estructura es lasiguiente:

La posición del interruptor inferior S1 en laestructura determina el máximo recorrido dela cabina cuando baje; en esta condición, labase de la cabina tiene que quedar al niveldel primer piso.

La posición del interruptor superior S2

68

Motor instalado

Cabina endescenso

Cabina en ascenso

determina la altura máxima de la cabina delascensor en el primer piso. Esto, a su vez,define la altura del primer piso, dado quecuando el ascensor esté parado en la plantaalta, la base de la cabina tiene que quedar ala misma altura del piso.

Para establecer las posiciones de los interrup-tores, seguimos el siguiente procedimiento:

• Colocamos la cabina en el hueco delascensor. La desplazamos manualmentehacia arriba, hasta que el techo toque elinterruptor superior y se escuche el ruidode su activación.

• Luego, desplazamos la cabina hacia abajohasta que la base toque al interruptorinferior y lo active.

• Una vez definidas las posiciones, pe-gamos ambos interruptores al acrílico.

Paso 8.Colocación del primer piso

Mediante el procedimiento del paso 7, quedódeterminada la altura del primer piso.Corresponde, ahora, pegar el panel P1 que lorepresenta.

- Aplicamos pegamento a los dos cantostraseros del primer piso y los pegamos ala estructura.

- Colocamos los ángulos de aluminio A2,A3, A4 y A5 para dar rigidez a la estruc-tura, a la altura del primer piso. Paraesto, aplicamos pegamento a las aristasinferiores que forman la pared trasera dela estructura E1 con el primer piso P1, y

las que forma el primer piso P1 con lasparedes izquierda H1 y derecha H2 delhueco. Luego, colocamos, con cuidado,los ángulos y dejamos secar.

Paso 9.Preparación, armado y colocaciónde los tableros externos de control

- Agujereamos los tableros de controlexternos T1, T2, T3 y T4. Los diámetrosde los agujeros tienen que ajustarse a losdiámetros de los diodos led D1, D2, D3 yD4, y de los pulsadores L1 y L2 a colocar.

- Verificamos que el pulsador L1 deltablero de planta baja sea uno normal-mente-abierto.

69

Vista de frente

E1

P0

H1 H2

M1

P1

A2, A3 A4, A5

- Verificamos que el pulsador L2 deltablero del primer piso sea uno normal-mente-cerrado.

- Estañamos los contactos de los diodosled D1 a D4, y pulsadores L1 y L2.

- Ubicamos estos elementos en lostableros. Recomendamos no pegar losdiodos, para facilitar sus posibles reem-plazos. Si los agujeros se hacen deldiámetro adecuado, los diodos puedenquedar bien aprisionados por el acrílico yno van a moverse.

Paso 10.Preparación, armado y colocacióndel tablero de control de la cabina

- Agujereamos el tablero de control T5 queirá en la cabina. Los diámetros de losagujeros tienen que ajustarse a losdiámetros de los interruptores I1, I2, I3 yI4, y de los pulsadores L3 y L4 a colocar.

- El pulsador de bajada L3 tiene que ser elde estado normal-abierto.

- El pulsador de subida L4 tiene que ser elde estado normal-cerrado.

- La ubicación relativa de los elementosqueda a criterio del usuario. No obstante,es recomendable agrupar: por un lado, losinterruptores del diodo led D5 que da luza la cabina, el zumbador Z1 y el ventiladorV1; y, por otro, los pulsadores de control L3y L4, y la llave de parada I4 del ascensor.

- Estañamos los contactos de los interrup-tores, pulsadores, led, ventilador y zum-bador de alarma.

- Ubicamos y pegamos estos elementos enel tablero decontrol T5 dela cabina. Elz u m b a d o rpuede pegarsedel lado de a-trás del table-ro. El ventila-dor puede u-bicarse en unángulo de lacabina.

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Tablero de pasillo en preparación

T2 (T4)

(D3)

(D4)

(L2)

D1

D2

L1I5 (I6)

T1 (T3)

Tablero de la cabina

STOP

I1 I3

I4 L3

L4

T5

I2

Paso 11.Preparación de conexiones ycableado de los tableros

- Recurrimos al plano del circuito para i-dentificar estas ramas del sistema eléctri-co.

- En todos los casos, usamos alambres máslargos de lo que sea necesario. De estamanera podremos manipularlos a medi-da que vayamos completando la insta-lación eléctrica de todo el sistema.

- Soldamos los cables finos a los elementoscolocados en los tableros externos T1,T2, T3 y T4, e interno T5 (diodos led,interruptores, pulsadores, zumbador,ventilador). Para esto, removemos apro-ximadamente 5 mm del plástico de ais-lación y cubrimos el alambre con unacapa fina de estaño. Luego, calentamos elalambre en contacto con la pata del ele-mento a soldar y aportamos estaño encaso de que sea necesario.

- Verificamos el estado de las soldaduraspara que garanticen un buen contactoeléctrico. Una acción práctica consiste en“tirar un poco del cable” y observar quela soldadura no ceda. Desde luego, másimportante aún es la verificación de lacontinuidad eléctrica de las conexiones,con el multímetro como medidor deresistencia (modo ohmímetro).

- Etiquetamos las puntas libres de losalambres de conexión. Llevamos registroen el cuaderno de bitácora de la nomen-clatura elegida para etiquetar.

- Verificamos el funcionamiento de los ele-mentos de la cabina: zumbador Z1, ven-tilador V1 y luz de cabina (diodo ledblanco D5).

Paso 12.Ubicación de tableros externos ysalida de cables

- Pegamos los tableros externos T1, T2, T3y T4 (donde ya se han montado los inte-rruptores, pulsadores y diodos led) aambos lados del hueco del ascensor, en laplanta baja y en el primer piso.

- Los alambres de conexión tienen quepasar hacia atrás de la pared E1 del fondodel edificio; para esto, debemos haceragujeros en la pared. Los agujeros tienenque permitir el paso de los cables sinmayor dificultad. La ubicación de losagujeros queda a criterio del fabricante.

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Vista de frente

E1

P0

M1

P1T3 T4

T1 T2

H1 H2

Paso 13.Salida y fijación de los cables dela cabina

- Colocamos la cabina en la planta baja.

- Sobre la pared de fondo de la cabina, mar-camos el lugar donde se va a hacer un o-rificio de salida de los cables. El orificio de-be superponerse con la posición de la ra-nura de E1, por donde el cable va a despla-zarse durante el movimiento del ascensor.

- Pasamos el manojo de cables de conexio-nes del tablero de control de la cabinapor el agujero en la pared de fondo y,

luego, por la ranura de E1.

- Elevamos manualmente la cabina y veri-ficamos que el cable se desplace consuavidad por la ranura.

- En ningún caso, el movimiento del cabledebe dificultar el movimiento de la cabi-na. Por detrás de la estructura E1, el cabletiene que quedar con libertad para cur-varse (estirarse) durante el ascenso(descenso) de la cabina. Para establecer lalongitud del tramo de cable que va a cur-varse-estirarse, desplazamos la cabina a lolargo de todo su recorrido. Para terminar,fijamos el cable a la estructura usando,por ejemplo, una abrazadera de plástico.

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E1

P0

Abrazadera

Cable flexible

Cabina en la planta baja

Cabina en elprimer piso

Vista lateral derecha

Paso 14.Conexiones intermedias

Realizamos las siguientes conexiones pordetrás de la pared trasera E1, recurriendo alplano del circuito eléctrico para identificarestas ramas:

- Interruptores que simulan el estado de puer-tas del ascensor. Conectamos en serie a losdos interruptores externos I5 y I6 que si-mulan las puertas del ascensor: Interrup-tor abierto (cerrado) representa puertaabierta (cerrada). Rotulamos los cables.

- Pulsadores del control de movimiento de as-censo. Conectamos en serie al pulsadorL4 de la cabina que sube al ascensor conel pulsador L2 del tablero externo que “lollama” desde el primer piso. Rotulamoslos cables.

- Pulsadores del control de movimiento dedescenso. Conectamos en paralelo al pul-sador L3 de la cabina que baja al ascen-sor con el pulsador L1 del tablero exter-no que “lo llama” desde la planta baja.Rotulamos los cables.

- Diodos led indicadores de movimiento.Conectamos los diodos led D1, D2, D3 yD4 de los tableros T2 de planta baja y T4del primer piso, como se indica a conti-nuación:

a. Diodos verdes D1 y D3 en serie (indi-can que el ascensor baja).

b. Diodos rojos D2 y D4 en serie (indicanque el ascensor sube).

c. Conectamos el par de diodos rojos enparalelo con el par de diodos verdes,teniendo en cuenta que deben quedaren “oposición de polaridad” (puedeusted verlo en la figura).

d. Conectamos el resistor R1 (limitadorde corriente) en serie con el juego dediodos. Finalmente, conectamos elconjunto a la alimentación del motor.

e. Rotulamos los cables.

Con esto logramos que:

- cuando el motor no funcione (no hay co-rriente), todos los diodos estén apagados;

-- cuando el motor esté alimentado, los dio-dos se enciendan (indicando subida obajada), dependiendo de la polaridad delos bornes del motor, que determina elsentido de la corriente, y, por tanto, elsentido de giro del motor y el sentido delmovimiento del ascensor (ascendente odescendente).

73

Vista de frente

Paso 15.Conexión de los relés

- Recurrimos al plano del circuito.

- Ubicamos a los relés en una posición fijarespecto de la estructura de acrílico.Podemos pegarlos en el lado trasero. Deesta manera, por un lado, se facilita lasoldadura de los alambres de conexión y,por otra, los relés quedan integrados alconjunto.

- Conectamos los relés a los interruptores ya la fuente.

Paso 16.Conexión de interruptores princi-pales

- Conectamos el interruptor general en se-rie y en proximidad a la fuente de ten-sión.

Paso 17.Conexión del motor

- Conectamos el motor al circuito.

- Conectamos los terminales de la cone-xión de diodos (hecha en el paso 14) alos bornes del motor.

Paso 18.Suspensión de la cabina

- Pasamos el hilo H1 por el orificio deltecho de la cabina y lo trabamos desde elinterior, con un nudo.

- Con la cabina en la planta baja, llevamosel hilo hasta el eje del motor para deter-minar su longitud óptima. Atamos el hiloen el centro del eje, de modo que la ca-bina descienda centrada por el hueco delascensor.

- Verificamos que el largo del hilo permitael recorrido completo de la cabina entrelos dos interruptores S1 y S2 de finalesde recorrido.

- Cuando el motor rote, el hilo deberáenrollarse sin dificultad sobre el eje.Tratamos de ajustar el enrollado de modoque el hilo no se enrolle sobre sí mismo.Si esto ocurre, el radio del eje irá varian-do y, en consecuencia, también cambiarála velocidad de subida-bajada de la cabi-na.

- Hacemos las pruebas necesarias para ase-gurar un buen enrollamiento del hilosobre el eje. Primero, podemos girarmanualmente el eje del motor, y hacerque la cabina suba y baje cubriendo todoel recorrido. Luego, practicamos el enro-llado con el motor alimentado. Probamosel enrollado para los dos sentidos de girodel motor.

- Para terminar, hacemos un ajuste finaldel largo del hilo, sobre la base de losresultados de las pruebas realizadas.

¡El ascensor está listo para funcionar!

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El ensayo y el control

A lo largo de la descripción de los pasos aseguir para el armado del equipo le hemosido comentando algunos ensayos o controlespreliminares. En esta sección vamos a listarlos ensayos recomendados para garantizar elcorrecto funcionamiento del ascensor.

1 Evaluamos si la estructura de acrílico semuestra en todo momento lo bastanterobusta como para soportar el peso delmotor y para resistir el torque que produ-ce al arrancar. En las pruebas realizadassobre los prototipos, hemos observadoque el uso de acrílico de 3 mm de espesorno garantiza la consistencia de la estructu-ra. En este sentido, en caso de usar acríli-co, éste tiene que ser de un espesor de nomenos de 4 mm.

2 Observamos que la cabina pueda despla-zarse sin rozar con las paredes del hueco ylas guías. Cuando esté suspendida delhilo, tiene que estar centrada en el hueco ymantenerse en esta posición durante elmovimiento.

3 Durante el ensayo del movimiento, obser-vamos el curvado del cable flexible quesale de la cabina. En ningún momento elcable tiene que impedir el libre desplaza-miento de la cabina ni provocarle unainclinación tal que llegue a hacerla rozarcon las guías de aluminio.

4 Revisamos el funcionamiento de los boto-nes de llamada del ascensor desde los dospisos. El botón de planta baja tiene quecomandar el paso de corriente al motor en

el sentido adecuado, para que el giro deleje enrolle al hilo y tire de la cabina,subiéndola. El botón del primer piso tieneque comandar el paso de corriente en elsentido opuesto, de manera que el motorgire en reversa, el hilo se desenrolle y lacabina baje.

Tenemos que practicar el control de lasacciones previstas por parte de los boto-nes, antes de suspender la cabina. Sobreeste punto: la inspección visual del funcio-namiento es muy importante para evitardificultades una vez que la cabina quedeen posición en el hueco y en condicionesde ser movida por el motor.

5 Revisamos el funcionamiento de los boto-nes que comandan el ascensor desde lacabina. Logramos que el botón de subida,efectivamente, la haga subir; y, el de baja-da, bajar. Esto es indicativo de que losbotones están comandando de maneracorrecta a los relés.

6 Verificamos el correcto funcionamiento delos interruptores de final de recorrido. Si,en algún momento, no funcionan comoestá previsto, se corre algún riesgo; princi-palmente, si es el de final de recorridosuperior. Veamos por qué:

Caso 1. Problemas con el interruptor infe-rior: Si el interruptor inferior –que indi-ca el final de recorrido descendente– serompe y no se activa, o no se activa cuan-do el piso de la cabina lo oprima, elmotor seguirá funcionando; entonces, elhilo se desenrollará en su totalidad y lacabina terminará apoyándose en el piso;pero, una vez que el hilo se desenrolle,

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volverá a enrollarse y terminará elevandoa la cabina. En estas condiciones, la cabi-na subirá y el interruptor superior definal de recorrido ascendente se activaráy detendrá el movimiento de la cabina enel primer piso. Esta situación correspon-de a la que experimentaría un pasajeroque quiere bajar desde el primer piso;pero, cuando llega a la planta baja, lacabina vuelve a subir y... ¡lo devuelve alpunto de partida!

Caso 2. Problemas con el interruptor supe-rior: Éste es el caso más desfavorable. Siel interruptor superior está roto o no seactiva cuando el techo de la cabina looprima, el motor seguirá funcionando;pero, como el hilo se está enrollando,éste seguirá tirando de la cabina hastaque el techo llegue a tocar al eje delmotor, con la posible rotura de la cabinao del motor, que se verá sobreexigido. Lasolución recae en la inclusión del inte-rruptor de seguridad S3, que se activa siel techo sobrepasa la altura máxima delrecorrido. Desde luego, debe verificarseel correcto funcionamiento de S3 queinterrumpe la corriente por el motor.

7 La informática nos ha enseñado que, siem-pre, hay que tener a mano un botón dereset. En el equipo, la parada general delascensor y demás instalaciones se hace conel interruptor general. En la etapa depruebas, en caso de prever un accidente oun funcionamiento defectuoso, tenemosque estar listos para cortar deprisa lacorriente con este interruptor.

Esta lista no está agotada. Sin duda, surgiránnuevas alternativas de ensayo y control cuan-

do usted y sus alumnos estén realizando elproyecto. Le recomendamos tomar nota detodas ellas en el cuaderno de bitácora delproyecto y sumarlas a las anteriores.

La superaciónde dificultades

Las dificultades que podemos encontrarestán asociadas con:

• la preparación de la estructura,

• la prueba de los elementos de circuitos,

• el armado del circuito.

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De todas maneras, no se detengafrente a estas dificultades o errores

que usted o sus alumnos cometan.

Cometer errores está permitido, como enla vida misma.

Potencien creativamente los errores yaprendan de ellos. Resuelvan las dificulta-des con inteligencia, buen ánimo y predis-posición. Pregunten a quienes saben máso a quienes muestren una mayor expe-riencia.

Nuestra tarea, ahora, es llamarle la aten-ción sobre dificultades que pueden apare-cer; sólo comentaremos algunas, lo queno quiere decir que necesariamente ten-drá que enfrentarse a ellas.

Eso sí –sin ánimo de asustar–, le garanti-zamos que surgirán otras.

La preparación de la estructura

Vamos a suponer que las piezas de acrílico yaestán preparadas, y que sus formas y dimen-siones son las correctas, según los planosadjuntos.

Una dificultad que aparece se refiere a lograrbuenos ensambles de los paneles, mante-niendo la perpendicularidad y/o paralelismoentre ellos. Es crucial practicar estas manio-bras de montaje en algunas muestras de acrí-lico preparadas para tal efecto.

La prueba de los elementosde circuitos

La premisa es que no hace falta saber de todopara involucrarse en un proyecto tecnológi-co. Es por eso que, para algunos de sus alum-nos, quizá sea la primera vez que vayan ausar diodos, pulsadores, un motor, etcétera.Por cierto, tenemos que saber algo de cadaelemento, sus funciones y usos; pero, sinestar obligados a ser especialistas. La infor-mación específica de cada componentepuede extraerse del catálogo del vendedor(¡La lectura de catálogos suele ser apasionan-te!). Aquí van algunas ideas para el momen-to de probar los componentes.

Diodos. Un diodo led se prende sólo cuandola corriente circula por él en “sentido direc-to”. Conecte el diodo a la fuente de tensión yvea si se prende.Si no enciende, invierta lapolaridad de la conexión; si no enciende,revise la fuente y las conexiones; si éstasestán bien, dude del estado del diodo y eva-lúe el reemplazo por otro, al que tendrá que

hacer la misma prueba.

Fuente de tensión. Revise la tensión de lafuente en sus bornes. Use el multímetro en lafunción voltímetro DC; elija la mejor escala demedición.

Interruptores. Como su nombre lo indica, uninterruptor tiene que interrumpir el paso decorriente eléctrica por un circuito. Antes deconectar uno, es posible verificar su funcio-namiento usando el multímetro como medi-dor de resistencia. Cuando el interruptor estácerrado (permite paso de corriente), la resis-tencia entre sus patas es muy baja; cuandoestá abierto, la resistencia es infinita.

Los interruptores/pulsadores denominadosnormalmente-abiertos y normalmente-cerradosrequieren una revisión similar.

Relés. Válgase de los datos que provea elfabricante. Las características están usual-mente impresas en los mismos elementos, yse refieren a tensión y corriente máximas quetoleran, y al diagrama de conexiones posi-bles. Revise si los relés conmutan del modoadecuado; para esto, conéctelos a la fuente detensión y examine, con un multímetro, laexistencia de continuidad o condición de cir-cuito abierto entre las salidas.

El armado del circuito

Existe una dificultad inherente a la “materia-lización” del circuito del plano mediante loscomponentes reales disponibles. La identifi-cación de los símbolos del plano y su corre-lación con los elementos reales suele ser unproblema para el aprendiz de electricidad y

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electrónica. Al respecto, podemos decir que“la práctica hace al maestro” y que esta difi-cultad se supera con las “horas de vuelo”,observando y haciendo.

Además de la dificultad de tipo conceptualaludida, puede surgir la dificultad de índolepráctica relacionada con el montaje y uniónde los componentes. Ya hemos dicho queuna habilidad necesaria es la de poder soldarcon estaño alambres de cobre a las patas delos elementos. La experiencia indica quemalas soldaduras conducen a... dolores decabeza. Podemos pasarnos valiosos minutosbuscando el origen de un problema eléctrico,hasta darnos cuenta que resulta de una malaconexión. Como regla práctica, una buenasoldadura tiene que verse brillante (al menos,cuando recién se la hace) y de un volumenacorde al tamaño de las piezas a unir.

Los enredos de cables son usuales; sobretodo, si no nos organizamos. Entonces, escrucial rotular los extremos de los cables parasaber de dónde vienen y hacia dónde van.Los rótulos tienen que asociarse a puntosclave del circuito. Las pruebas de continui-dad eléctrica también ayudan y se hacen con

el multímetro como medidor de resistencia.Si fuera posible, deben usarse cables con ais-lantes de color que ayuden a la identifica-ción.

En todos los casos, es útil hacer un mapa deconexiones que contenga referencias a pun-tos claves del circuito. No menos importantees guardar el mapa.

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Si queremos que otras personassaquen provecho del equipo como

nosotros, es un acto de generosidad denuestra parte heredarles el equipo y elmapa –este último, como si fuese un mapadel tesoro–.

Esta actitud favorece la continuidad deldesarrollo del proyecto tecnológico. Notenemos por qué ocultar nada, ni reser-varnos las alternativas de solución quefuimos desarrollando.

El equipo tiene que poder ser reproducido,mejorado y puesto en funcionamiento,aún cuando nosotros no estemos allado de él.

Hemos presentado un proyecto tecnológicofactible de llevarse a cabo en el aula-taller, enel marco de un programa de educación tec-nológica. La propuesta se sustenta en elesquema general que da cuerpo a un proyec-to tecnológico: surge de la detección de unaoportunidad, una demanda o un problema45.

Esta propuesta trata de contener de maneraequilibrada a aquellas semillas que reconoce-mos como iniciadoras de un proyecto. Bienvale, ahora, un juego de palabras. Para noso-tros:

• la oportunidad es la de mejorar el apren-dizaje de competencias y habilidades demaestros y alumnos que los habiliten aparticipar más activamente del mundotecnológico y de sus procesos, medianteacciones precisas y valoraciones críti-cas46;

• la demanda está dada por la necesidad decontar con un objeto al que podamos di-señar, evaluar, corregir y ampliar, en la

medida de nuestras posibilidades, me-diante tareas acotadas en tiempo (unciclo lectivo o parte de él) y en espacio(en el aula, taller y laboratorio de laescuela); y sobre el que “actuemos tec-nológicamente”, en el sentido de “pensar-lo” y “hacerlo”;

• el problema específico es construir unequipo que simule un ascensor comomedio de transporte de personas y cargasdentro de edificios.

Hemos elegido analizar como objeto tecnoló-gico al ascensor porque creemos que un pro-yecto que gira en torno a él puede contribuira varias facetas de la educación tecnológica.El ascensor:

• se analiza como sistema; es un sistemamecánico, que necesita de una fuente deenergía para funcionar y una estructuradonde estar instalado;

• ha tenido un interesante proceso detransformaciones, desde su surgimientocomo medio eficaz de transporte en lasminas de carbón47 hasta convertirse enmedio de transporte en edificios;

• es de amplio uso e imprescindible,actualmente, en edificios de altura;

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4. EL EQUIPO EN EL AULA

45 Buch, T. (2001) El tecnoscopio. Aique. Buenos Aires. Buch,T. (2001) Sistemas tecnológicos. Aique. Buenos Aires.

46 Proyecto 2061: La ciencia para todos. Proyecto de laAsociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS).El proyecto se inició en 1985, año en que el cometa Halleyse aproximó a la Tierra por última vez, y su nombre aludeal año 2061, cuando el cometa regrese. El proyecto está en:www.project2061.org/esp/Default.htmLos textos que produce el proyecto están disponibles en:www.project2061.org/esp/tools/Default.htm

47 Mumford, L. (1994) Técnica y civilización. AlianzaUniversidad. Madrid.

• la comprensión de los principios de sufuncionamiento remite a diferentes ramasde la física;

• el diseño de sus partes, dentro de un con-junto de opciones posibles, nos orienta adiversas ramas de la tecnología;

• demanda, además, un análisis sistémicopara integrar sus partes, y esto es muyaprovechable a los fines de la discusiónentre alumnos y profesores;

• requiere, además, una pertinente eva-luación de riesgos; entre otras posibili-dades.

Pero, el que hemos desarrollado no es sóloun objeto tangible; por esto, no podemosdarnos el lujo de permitir que el productooculte el proceso. En el camino a la solución,vemos la necesidad de integrarnos en gruposde trabajo para realizar tareas coordinadas,con personas con distintos conocimientos,intereses y habilidades (nuestros pares ynosotros mismos somos así). Entonces, estapropuesta ofrece, también, la oportunidad deintegrar tanto nuestros conocimientos deciencias naturales como de ciencias sociales;esto último, en torno a temas de organiza-ción, gestión, y distribución de responsabili-dades y cooperación.

El aula es el lugar propicio. Allí empezamosa definir el problema, a bosquejar los objeti-vos, a organizarnos en torno a nuestras habi-lidades y conocimientos previos, a pregun-tarnos por lo que no sabemos, a empezar ahacer, probar, diseñar y rediseñar, a evaluarlos resultados parciales, y a analizar secuen-cias de anticipación para avanzar sobre losproblemas que vayan apareciendo en camino

a la solución del problema original.

Consideramos, también, que es deseable quenuestro objetivo no sea meramente la realiza-ción de “un objeto tecnológico” sino, másdecididamente, que lo sea “el proyecto tec-nológico” asociado a su construcción.

Para ello, tenemos que recurrir a nuestrosconocimientos previos, y a apelar a nuestramemoria de medio y de largo alcance, quenos evoque posibilidades para proponersoluciones. Entonces, nos hace falta un con-junto de conocimientos científicos que apor-ten cierto bagaje previo. Nuestro conoci-miento acumulado se fragua con la tecnolo-gía, para el entendimiento de los principiosque subyacen en el comportamiento de lascosas que queremos dominar; es decir, desdela perspectiva de la comprensión es desdedonde nos lanzamos a resolver nuestro pro-blema48.

Hay un valor educativo potencial en el tipode intervención que hagamos. En el texto,hemos tratado de orientarlo con anotacionesy referencias.

No menos importante es que este ensamblede conocimientos y actitudes nos permitanreconocer a la educación tecnológica comoorientada hacia la integración de los conoci-mientos propios del mundo artificial y de los

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48 Acompañamos nuestra reflexión con palabras del pedago-go Paulo Freire, quien expresa que “toda comprensióncorresponde, tarde o temprano, a una acción. Luego decaptado un desafío, comprendido, admitidas las respuestashipotéticas, actuamos. La naturaleza de la acción corres-ponde a la naturaleza de la comprensión. Si la comprensiónes crítica, la acción también lo será.” Freire, P. (2001, 49ªedición) La educación como práctica de la libertad. SigloVeintiuno. México.

procesos a partir de los cuales se generanproductos, organizaciones, sistemas, etcéte-ra.

En este sentido, esta propuesta plantea recu-rrir a la educación tecnológica como:

• herramienta transversal, en tanto reali-zamos operaciones mentales que relacio-nan el pensar con el hacer, en la tarea depasar de la reflexión a la acción; y, como

• herramienta longitudinal, en cuanto a que,en ciertos tramos, hace falta desarrollaralgunos contenidos específicos para llevaradelante el proyecto, los que son secuen-ciados, organizados y evaluados49.

No está de más decir que, durante este pro-ceso, necesitamos recurrir a nuestra curiosi-dad y talento para sugerir soluciones a aque-llos problemas que se nos presentan inespe-rados. Nuestro talento consiste en desplegaractitudes sobre situaciones que no conoce-mos, y con métodos que quizás nadie nos haenseñado –aunqueésta no es una defi-nición científica deltalento, puede to-marse como provo-cadoramente váli-da–50.

Nos damos cuenta que movernos y movercosas es algo necesario y de todos los días. El

ascensor es un objeto tecnológico que cum-ple un cometido importante en la vidamoderna. El trabajo a pequeña escala queproponemos en torno a él nos sirve paramovilizarnos hacia el aprendizaje de las ideascentrales de un proyecto tecnológico.

Lo hemos hecho, a veces, desde una perspec-tiva lúdica; y otras, la mirada está puesta enla organización de un proyecto de coopera-ción, con responsabilidades más definidas.

El trabajo en equipo

Consideramos la posibilidad de que el equi-po se construya en la escuela a partir de laetapa de la compra de insumos, a la quesiguen las de preparación de las piezas, arma-do y pruebas finales, hasta obtener un símildel producto presentado.

El trabajo en equipo es fundamental. Elascensor tiene quepoder hacerse enuna modalidad de“puertas abiertas”,para que el mayornúmero de alumnosparticipe.

Quizá sea necesario que varios docentesintercambien sus experiencias para llevar acabo el proyecto. Por ejemplo, es deseableque los docentes de Física combinen sushabilidades y conocimientos con los docen-tes de Tecnología. Juntos pueden orientar alos alumnos. Esto requiere que los docentesque se involucren se compenetren rápida-mente con el proyecto y tomen el compromi-

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49 “Educación tecnológica: Hacer y reflexionar”. ZonaEducativa (setiembre de 1996). Revista periódica delMinisterio de Ciencia y Educación de la Nación Argentina,de distribución gratuita que, durante algunos años llegó alas escuelas del país. Si desea consultarla:www.zona.lacarabela.com/ZonaEducativa/ZonaEducativa.html

50 Mero, L. (1990) Ways of thinking: Limits of rational thoughtand artificial intelligence. World Scientific Publishing.

La chance de entrara la fase del inventoqueda más a mano,si usamos cooperati-vamente el talentode cada uno de no-sotros.

La creatividad delos alumnos, con laorientación de losprofesores, es laclave.

so de empezarlo, continuarlo y terminarlo.Esto va a requerir de una mínima planifica-ción de mediano plazo, para la que sugeri-mos el siguiente cronograma de trabajo.

Desde luego que los tiempos sugeridos pue-den variar y que esta planificación requiererevisión por parte de las personas involucra-das; los docentes son los que mejor saben delos tiempos escolares. Corresponde atendereste aspecto de la asignación de tiempos de

Búsqueda de losproveedoresCompra de los materiales

Preparación de las piezas

Armado de la estructura

Análisis de los circuitos

Construcción de loscircuitosPruebas parciales

Armado integral

Terminación yprueba finalPuesta a punto

Modificacionespresuntas

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Los tiempos estimados corresponden aldesarrollo del equipo de acuerdo connuestro modelo, mediante trabajo coo-perativo de alumnos y docentes en elespacio escolar.

trabajo, enmarcado en lo que da por llamar-se práctica de “tecnología blanda”.

De la misma manera, sugerimos reasignar losvalores y relaciones de los atributos y carac-terísticas de la casita de cualidades, tal como loconsidere el equipo de constructores.

Estrategias

Durante la etapa de construcción y una vezconcluido, el equipo puede representar unbuen insumo de trabajo tanto para los docen-tes de Física como para los de Tecnología. Enla segunda parte de este material de capacita-ción hemos dado una serie de ejemplos quepueden ser retomados en el aula.

Por el lado de la Física se incluyeron:

- consideraciones sobre el movimiento,

- análisis cinemático,

- análisis dinámico,

- análisis energético,

- estudio de la resistencia de los materiales,

- cálculo del cable de un ascensor,

- estudio de circuitos eléctricos,

- indagación de tipos de conexiones.

La figura del ascensor puede adquirir unafortaleza considerable en las clases de Física.Vale la pena notar que, en muchos libros detexto, se dan múltiples ejemplos de situacio-nes que ocurren en un ascensor. Asimismo,mencionamos, como anécdota que, cuandotuvimos que consultar a alguno de nuestroscolegas sobre ciertos aspectos que nos intere-saba abarcar en este proyecto, las conversa-

ciones viraban “casi naturalmente” a ejem-plos de cosas que ocurren en un ascensor: sumundo de velocidades y aceleraciones, porun lado; y, por otro, desde cómo se haría elcable, hasta qué pasa si se corta, o qué hacerpara que no se corte. Es que con esta máqui-na se explotan los tipos de movimiento quese manifiestan: acelerados, a velocidad cons-tante, en ambos sentidos, etcétera. Podemossacar a nuestros alumnos del mundo planodel pizarrón, y motivarlos desde la práctica yla experimentación, con el movimiento delascensor como despertador de curiosidad. Altratar el tema del cable, podemos enseñarlesel valor de la Física como herramienta pre-dictiva, apoyada en el conocimiento de leyesy principios.

A veces, hay dificultades para entender quéson la velocidad y la aceleración, incluso enlos casos más simples. Los conceptos de cine-mática se arraigan lentamente en los aprendi-ces. Con el ascensor en marcha, los sentidosde la velocidad y la aceleración puedenempezar a verse de forma directa, en demos-traciones que llevan poco tiempo. Lo que seve, puede empezar a explicarse mejor.

Los temas de electricidad básica puedenenseñarse, en correspondencia, a partir decasos que aparecen en un ascensor. El circui-to eléctrico del ascensor da lugar a variasposibilidades: El concepto de conexión enserie puede explotarse con el ejemplo de laspuertas del ascensor en el marco de una claraaplicación práctica; el concepto de conexiónen paralelo queda claro en las conexiones delsistema eléctrico de la cabina.

En el caso de tener que explicar el funciona-miento de un motor, puede recurrirse al pro-

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yecto al que nos hemos referido en la segun-da parte51. El motor que puede construirsees de bajo costo de insumos y su funciona-miento, transparente para quien lo ve porprimera vez. Al respecto, pueden separarselas componentes del motor, analizar cómoestán relacionadas y reflexionar sobre lasleyes físicas que las explican52.

Por su parte, desde la perspectiva de laTecnología, se integran los contenidos de:

- objeto tecnológico,

- sistema tecnológico,

- análisis de riesgos,

- estrategias para el diseño,

- lógica y circuitos,

- características de componentes eléctricos,

- soluciones alternativas.

Las actividades en el aula en torno a ellas,pueden ser muy variadas.

Por una parte, puede hacerse un reconoci-miento del equipo educativo construidocomo un genuino objeto tecnológico, esta-blecerle un dominio de existencia, y caracte-rizarlo por su finalidad y funciones. Hacereste análisis sobre un objeto concreto, a lavista, puede resultar una tarea muy creativa.Y, si se pide por escrito a los alumnos, muchomejor, puesto que ayuda a fortalecer la prác-tica de la redacción y la práctica de mediospara la presentación de información.

Por otra parte, el ascensor puede observarsecomo sistema tecnológico, ubicado en un

nivel correspondiente; sus subsistemas pue-den ser analizados y sus interrelaciones, esta-blecidas. La inspección de un objeto-sistemain situ es fundamental y sugerimos comple-tarla con una presentación escrita de las con-clusiones a las que se arribe.

Asimismo, el uso de instrumental de medi-ciones eléctricas –cuando los alumnos prue-ban los componentes eléctricos–, lleva su usoa situaciones concretas, lo que potencia elaprendizaje.

Como reflexiona-mos previamente,el equipo presen-tado no es unaversión cerrada, aprueba de fallas;está abierto a mo-dificaciones y me-joras. Correspon-de que las perso-nas involucradasperfeccionen lamuestra.

Finalmente, sugerimos que –todo el tiempo–usted enfatice que el grupo está resolviendoun problema tecnológico y, con su liderazgo,contribuya a clarificar las etapas que lo orien-tan, manteniendo a la vez la “tensión creati-va” necesaria para que el grupo arribe a buenpuerto.

Variantes y ampliaciones

Entre las variantes y modificaciones que pue-den hacerse al diseño original, destacamoslas siguientes:

84

51 El proyecto puede verse en: www.cienciaredcreativa.org/informes/motor.pdf

52 Agradecemos esta sugerencia al doctor S. Gil (www.fisicarecreativa.com).

La búsqueda bienin-tencionada de erro-res, omisiones o des-cuidos cometidos porotros, puede trascen-der en una actividadingeniosa y creativa.En esta instancia, va-le la pena recurrir a latécnica del torbellinode ideas, según lacual todos opinan li-bremente para sacarla mejor conclusión.

• Mover a la cabina solidaria a un con-trapeso. La pared trasera de la estructuratiene un calado donde puede ubicarseuna polea que dirija al cable hacia fuera.Deben agregarse dos guías del lado pos-terior de la estructura, sobre las cualesdeslice el contrapeso. El peso de este ele-mento tiene que ser similar al de la cabi-na. En el eje del motor, tiene que ir unapolea con roce suficiente para arrastrar alconjunto cabina-contrapeso.

• Puede agregarse un sistema de seguridadque impida que el ascensor arranque si lacarga de la cabina está excedida por sobrede un valor determinado –por ejemplo,dos veces el peso de la cabina–. Una posi-bilidad es hacer una cabina con un“doble piso”, de modo que, cuando lacarga sea excesiva, un piso “se hunda” losuficiente como para actuar sobre uninterruptor de parada general. El doblepiso puede estar apoyado sobre un con-junto de resortes. También podríanusarse sensores de fuerza o de proximi-dad, entre otros.

• Pueden agregarse puertas en los rellanosde cada piso. Esto requiere de un diseñode la estructura levemente distinto. Elcierre de las puertas a colocar tiene queestar vinculado al sistema eléctrico(actualmente, las puertas están simuladaspor los interruptores en los pisos).

• El motor puede protegerse, en caso deque la fuente saque tensiones por debajode un valor establecido –por ejemplo,9 V–. Para este propósito, es necesarioañadir componentes de electrónica.

Recuerde que el equipo que se presenta estálejos de ser un “juguete de colección”; es desu grupo. Permita que los alumnos jueguentecnológicamente con él y continúen resol-viendo la propuesta de contar con una ver-sión cada vez mejor. Tampoco exagere: Si latendencia es a armar y desarmar, el equipoestará siempre desarmado... ¡y no podrámostrar sus logros a las visitas!

85

- ¿Cuál es la velocidad de ascenso del ascensor? Y, ¿la de descen-so? Para contestar esto, deben medirlas. Usen un cronómetropara medir los tiempos de ascenso y descenso. ¿Coinciden esasvelocidades?

- ¿Cuándo acelera el ascensor? ¿Cuando sube? ¿Cuando baja?¿Cuando arranca? ¿Cuando para?

- ¿Cuál es la máxima tensión que soporta el cable que tira de lacabina del equipo? ¿Cómo miden esta tensión máxima? El ensa-yo que hacen para obtener el dato, ¿es del tipo destructivo o no-

destructivo?

- ¿Cuál es la potencia del motor que usa en el equipo? ¿Qué datosnecesitan conocer? ¿A través de qué mediciones los obtienen?

- ¿En qué momento el motor hace la máxima fuerza? ¿En quémomento circula por él la máxima corriente? ¿Pueden medir esacorriente? ¿Qué instrumento hace falta?

- ¿A través de qué ensayos pueden controlar las cualidades de loscomponentes eléctricos que se usan en el equipo?

- ¿Qué materiales alternativos podrían usarse para la estructura delequipo?

86

Algunas preguntaspara nuestros alumnos

- Ustedes tienen que diseñar un sistema de alarma de la cabinade un ascensor, ¿qué colocarían y por qué? ¿Una campana queno necesita de energía eléctrica para funcionar? ¿Un megáfonoen una caja de vidrio que hay que romper en caso de emergen-cia? ¿Un timbre activado con un pulsador? ¿Un timbre activa-do con una llave con retención? ¿Un teléfono celular de usopúblico?

- En su análisis del punto anterior, ¿consideraron el tipo de usua-rio del ascensor (personas mayores, niños, personas con movili-dad reducida o con discapacidades)?

- ¿Por qué pueden decir que el equipo construido es un objeto tec-

nológico?

- ¿Por qué también pueden categorizar al equipo como un sistema

tecnológico?

- ¿Qué subsistemas distinguen en el sistema ascensor?

- ¿Hay algún subsistema del ascensor que pueda llamarse “trans-versal”, en el sentido que comparta sus funciones con varios delos demás subsistemas?

- ¿Cómo definen la calidad de las componentes del ascensor? ¿Quépartes necesitan, en su opinión, tener mayor fiabilidad? ¿Cuálesnecesitan mantenimiento preventivo más asiduo?

87

88

Esta parte final de nuestro módulo de capa-citación contiene un cuadernillo para la eva-luación del recurso didáctico que le presen-tamos y, de las experiencias didácticas y con-tenidos propuestos a partir de él:

Esta evaluación tiene dos finalidades:

• Brindarle a usted, como docente que uti-liza este material, la oportunidad de do-cumentar el seguimiento de las activi-dades que realice con sus alumnos, a par-tir de nuestras propuestas y, en funciónde esta memoria de acciones, propiciaruna reflexión acerca de los cambios,mejoras o enriquecimiento de su propiatarea de enseñanza.

• Obtener de su parte, como usuario deeste material, información sobre todoslos aspectos en torno a los cuales gira lapropuesta.

Para este relevamiento de información, ustedencontrará, a continuación, una serie decuestionarios organizados básicamente entablas o matrices para completar. Con losdatos que usted exprese en ellos esperamostener una realimentación que nos permitamejorar todos los componentes de la serie depublicaciones “Recursos didácticos” yenriquecerla con propuestas o docu-mentación complementaria para aquellosdocentes que planteen iniciativas, interro-

gantes o dificultades específicas con relacióna la construcción del recurso didáctico, a lasactividades de aula, a los contenidos cientí-ficos y tecnológicos, a la metodología deenseñanza, a los procedimientos incluidos, ala información sobre materiales y a otrosaspectos.

Dada la importancia que esta información deretorno tiene para nuestro trabajo deseguimiento, mejora y actualización, leagradecemos que nos remita el cuadernillocon todas las observaciones, comentarios osugerencias adicionales que nos quiera hacerllegar. Para ello puede remitirnos una copia,a través de correo postal, a

Área de Monitoreo y Evaluación –CeNET–Oficina 112Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autónoma de Buenos Aires.República Argentina.

O, si lo prefiere, solicitarnos el archivo elec-trónico de las páginas que siguen aevcenet@inet.edu.ar, enviándonos la versióndigitalizada de sus respuestas a través delmismo correo electrónico.

Desde ya, muchas gracias.

5. LA PUESTA EN PRÁCTICA

Identificación del material:

Las dimensiones que se consideran para la evaluación del módulo de capacitación y delrecurso didáctico son:

ILa puesta en práctica

1. Nivel educativo

2. Contenidos científicos y tecnológicos

3. Componentes didácticos

4. Recurso didáctico

5. Documentación

6. Otras características del recurso didáctico

7. Otras características del material teórico

8. Propuestas o nuevas ideas

(*) Por favor, indique la modalidad, la orientación, la especialidad, etc.

Escuela técnica (*)Nivel educativo EGB2

Polimodal(*)

Trayecto técnico-profesional (*)

Formaciónprofesional (*)

Otra (*)

1 2 3 1 62 3 4 5

EGB3

Nivel en el queusted lo utilizó

Asignatura/espacio curricular en el que usted lo utilizó:

2. Contenidos científicos y tecnológicos trabajados:

1. Nivel educativo en el que trabajó el material:

3. Componentes didácticos:

3.1. Testimonios (situaciones problemáticas) presentados en el material

a. ¿Le resultaron motivadores para iniciar las actividades propuestas?

b. ¿Le facilitaron el desarrollo de contenidos curriculares que ustedtenía previstos?

c. A su criterio, ¿están vinculados con el recurso didáctico que se lepropone desarrollar?

d. ¿Le facilitan la organización de situaciones didácticas para el tra-bajo de los contenidos científicos y tecnológicos propuestos?

e. El nivel de las situaciones problemáticas que se plantean, ¿es eladecuado al nivel educativo para el que está previsto?

f. En caso negativo, ¿permiten adecuaciones para ser trabajados enel nivel educativo de sus alumnos o en otro nivel educativo?

g. Los testimonios iniciales, ¿permiten generar diferentes soluciones(soluciones tecnológicas o didácticas)?

En caso que su respuesta sea negativa (en cualquier ítem), le pedimos que nos indique porqué (señale el número del ítem a que corresponde su comentario)

Otro (indique el ítem al que corresponde el comentario):

La puesta en prácticaII

Sí Otro1No

1 Utilice esta opción para indicar que agregará comentarios al final de este sector de la matriz.

La puesta en práctica

3.2. Estrategias

A partir de la utilización de las propuestas de trabajo en el aula contenidas en el material ydel recurso didáctico con el que se asocian, le solicitamos que nos indique (tomando comoreferencia su forma de trabajo anterior a disponer del material), cómo resolvió las activida-des consignadas en la tabla siguiente:

III

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado2

Inco

rpor

ado3

3.2.1. Contextualización de la estrategia didáctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

a. Determinar las capacidades, habilidades, conocimientos previosnecesarios para iniciar las actividades propuestas.

b. Organizar, asociar, relacionar los conocimientos científicos y tec-nológicos para resolver un problema tecnológico.

c. Recortar (identificar) los contenidos científicos y tecnológicos atrabajar con sus alumnos para el desarrollo de un sistema/produc-to tecnológico como el propuesto por el material.

d. Vincular estos conocimientos con los saberes previos de los alum-nos.

e. Establecer la secuencia adecuada de los contenidos científicos ytecnológicos, y de los procedimientos para generar una solucióntecnológica (la propuesta por el material u otra diferente).

f. Organizar una experiencia didáctica integrando conocimientoscientíficos y tecnológicos, metodología de resolución de problemasy procedimientos propios del trabajo tecnológico.

g. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

2 No aplicado: No lo hizo antes ni ahora con este recurso didáctico.3 Incorporado: Integró la estrategia a sus clases a partir de la utilización del recurso didáctico propuesto.

La puesta en prácticaIV

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado

Inco

rpor

ado

3.2.2. Desarrollo de la estrategia didáctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

h. Encuadrar la tarea a partir de la formulación de uno (o varios)problemas.

i. Explicitar consignas de trabajo que plantean una situación pro-blemática.

j. Organizar las actividades de aprendizaje atendiendo a las etapaspropias de la resolución de problemas.

k. Utilizar técnicas de trabajo grupal.l. Promover el trabajo colaborativo y cooperativo.m. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

Mej

or

Igua

l

No

aplic

ado

Inco

rpor

ado

3.2.3. Aspectos cognitivos (proceso de aprendizaje de sus alumnos)

Con respecto a su forma habitual de trabajo, usted logró:

n. Estimular a sus alumnos en la búsqueda de información e investi-gación en torno al problema eje del material.

o. Promover la consulta a variadas fuentes de información.p. Rescatar, incorporar los aportes del grupo para identificar aspectos

o variables críticas del problema.q. Evaluar los conflictos cognitivos propios del proceso de aprendizaje.r. Detectar, evaluar, la comprensión asociativa.s. Promover la reflexión sobre las actividades realizadas y las estrate-

gias utilizadas en cada parte del proceso.t. Otras (que haya incorporado o hecho mejor con el recurso).

4. Recurso didáctico:

4.1. Construcción del recurso didáctico

Tomando en cuenta la finalidad prevista en el material para el recurso didáctico (equipamien-to o software), le pedimos que nos indique si, a partir de la propuesta contenida en el mate-rial:

4.1.1. Utilizó:

VLa puesta en práctica

a. Un equipo ya construido, según lapropuesta del material.

c. Otro que ya tenía disponible(de características similares).

b. Un software.

d. Ninguno.

Si su respuesta fue “d.” indíquenos la razón, por favor:

a. ¿Pudo seguir sin dificultades los procedimientos indicados en el “Manual deconstrucción”?

b. La secuencia indicada, ¿fue la adecuada para la construcción?

c. El grado de complejidad, ¿fue el apropiado para el nivel educativo a que sedirige el recurso?

d. Los contenidos científicos asociados, ¿son pertinentes para el desarrollo delrecurso propuesto?

e. Los contenidos tecnológicos asociados, ¿son pertinentes para el desarrollodel recurso propuesto?

f. Con sus alumnos, ¿construyó el recurso didáctico siguiendo el proceso y lametodología de resolución de problemas?

g. ¿Siguió todos los procedimientos propuestos para la construcción peroincorporó sus propios contenidos científicos y tecnológicos?

h. Por el contrario, ¿hizo adaptaciones en los procedimientos de construcciónpero mantuvo los mismos contenidos?

i. ¿Realizó la construcción siguiendo las actividades de aula propuestas en elmaterial?

j. ¿Diseñó sus propias experiencias en función de su grupo de alumnos?

¿Completó todas las etapas del proceso de construcción propuesta?

En caso negativo, indíquenos a qué fase llegó:

Sí No

La puesta en práctica

4.1.2. ¿Realizó todo el proceso de construcción del recurso didáctico con susalumnos? (Conteste este apartado en caso de que haya construido un equipoigual al propuesto. En caso contrario, pase al apartado 5 “Documentación”)

4.1.3. En caso de que su respuesta sea afirmativa, le pedimos que nos indique:

Sí No

Sí No

a. Planificación.

c. Construcción, armado.

b. Diseño en dos dimensiones.

d. Ensayo y control.

e. Superación de dificultades (evaluación del funcionamiento, siguiendo las indica-ciones y la lista de control que brinda el material).

f. Construcción de otro equipo que se adapta más a sus necesidades curriculares(Si marcó esta alternativa, lo invitamos a responder, directamente, el apartado 4.1.5.).

VI

VIILa puesta en práctica

4.1.4. Complete este ítem sólo si realizó el proceso de construcción del equipo siguiendo losprocedimientos indicados en el Manual. Si no fue así, lo invitamos a responder elapartado 4.1.5.

Acerca de los materiales, herramientas e instrumentos:

a. La especificación de los materiales para la construcción, ¿fue suficiente paraconseguirlos?

b. ¿Utilizó los mismos materiales (en calidad y tipificación) indicados en ladocumentación?

c. ¿Reemplazó materiales, instrumentos, componentes, piezas, etc., sin alterarel resultado final previsto en el material?

d. La especificación de las herramientas a utilizar, ¿le resultó adecuada?

e. La cantidad de herramientas indicadas, ¿fue la necesaria?

f. Los instrumentos, ¿estuvieron bien especificados?

g. El tipo y cantidad de instrumentos, ¿fueron los adecuados para armar elrecurso didáctico?

Sí No

4.1.5. En caso de que usted haya construido un recurso didáctico diferente al propuesto porel material de capacitación, le pedimos que nos indique si la razón fue:

a. El propuesto no se ajustaba a susnecesidades curriculares.

c. No pudo interpretar el manual deconstrucción.

b. No pudo conseguir los materi-ales o instrumentos indicados.

d. Otra (Por favor, especifíquela).

La puesta en práctica

4.1.6. ¿Qué características específicas destacaría en este recurso didáctico diferente al pro-puesto por el material, que sus alumnos han construido. (Marque todas las opcionesque considere necesarias):

a. Se ajusta mejor a los contenidoscurriculares que necesita trabajar.

c.

b. Es más económico.

d. Es más adaptable(a diversos usos).

e. Otra (Por favor, especifique):

Permite su reutilización(mediante el desarme y armado, enfunción de necesidades didácticas).

Descripción del recurso didáctico construido:f.

Indique las principales diferencias con el equipo propuesto(estructurales, funcionales, didácticas):

g.

VIII

La puesta en práctica

a. Aprovechando todo el proceso y lasecuencia de construcción pro-puestos en el material.

c.

b. Aplicándolo (como algo ya comple-to) a la solución de problemas dife-rentes al propuesto en el material.

d. Otra (Por favor, especifique):

Utilizándolo como un sistema tecnológico (ya construido) en las funciones paralas que está pensado (manejo de las variables, control de operaciones, etc.).

4.2. Utilización del recurso didáctico

4.2.1. ¿Cómo utilizó el recurso didáctico (hecho por usted o ya construido), en las experien-cias didácticas que concretó? (Puede marcar todas las opciones que crea necesarias)

IX

La puesta en práctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, este recurso didáctico lepermitió a usted, como docente:

a. Integrar contenidos científicos y tecnológicos en la solución de situa-ciones problemáticas de carácter tecnológico.

b. Diseñar situaciones de enseñanza y de aprendizaje centradas en laresolución de problemas tecnológicos.

c. Planificar y promover en sus alumnos la organización del trabajo(planificación y secuenciación de tareas), según el proceso tecnológico.

d. Favorecer la identificación de aspectos o variables críticas de unasituación problemática.

e. Organizar las actividades de manera que facilite la toma de decisionespor parte de los alumnos (determinación y selección de alternativas,opciones de diseño, materiales, etc.).

f. Organizar la actividad de sus alumnos en función de solucionesdiversas a los problemas planteados.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

4

Otro

5

4.2.2. Ya sea que haya desarrollado el recurso didáctico con sus alumnos según las especifi-caciones del material, ya sea que haya construido otro diferente o que haya utilizadoun equipo ya construido, en relación con las actividades que usted venía realizando,la utilización del recurso didáctico propuesto por el material le permitió (seleccione laopción que coincida con sus experiencias):

g. Agregue otras que usted considere haber logrado de una mejor manera con este recursodidáctico

4 NA: No aplicable; es una actividad que no realizó antes ni ahora.5 Otro: Recuerde utilizar esta opción para indicar que agregará comentarios al final de este sector de la tabla.

X

La puesta en práctica

Con respecto a su forma habitual de trabajo, este recurso le permitió alos alumnos (habilidades intelectuales):

Capacidad de planificar

h. Identificar variables o aspectos fundamentales de un problema tec-nológico.

i. Organizar su trabajo en etapas (identificar y seguir la secuencia deoperaciones de un proceso).

j. Ejecutar las actividades en los plazos o etapas previstas.

k. Seleccionar materiales, herramientas y piezas, de acuerdo con lasnecesidades del diseño.

l. Anticipar y resolver dificultades que podrían surgir en el proceso.

m. Prever puntos críticos de todo el proceso.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

n. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

XI

La puesta en práctica

Capacidad para tomar decisiones

o. Analizar alternativas en función de un problema.

p. Seleccionar alternativas en función de las restricciones planteadasen el problema, o en el contexto de enseñanza y de aprendizaje.

q. Adecuar la propuesta para la solución del problema planteado.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

r. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

XII

La puesta en práctica

Capacidad de aplicar y transferir

s. Interrelacionar los datos, técnicas y procedimientos en el diseño dela solución.

t. Utilizar técnicas de representación adecuadas al equipo que seconstruye o en el ya construido que se utiliza.

u. Integrar los conocimientos científicos y tecnológicos en losmomentos pertinentes para el diseño de la solución.

v. Relacionar, ensamblar componentes en la secuencia adecuada.

w. Utilizar de manera correcta la simbología y los lenguajes propios dela tecnología (representación gráfica, simbólica, etc.).

x. Transferir conocimientos científicos y tecnológicos en otras activi-dades similares.

Mej

or

Igua

l

No

aplic

able

Otro

y. Agregue otras que considere que sus alumnos alcanzaron mejor con este recurso didáctico

Otro (Por favor, exprese aquí los comentarios que tenga, identificando el ítem con la letra quecorresponda):

XIII

La puesta en práctica

5. Documentación (Material teórico, manual de procedimientos y propuestas didácticas):

5.1. ¿Cómo calificaría los aportes del material recibido (encuadre y desarrollo teórico, y expe-riencias propuestas para el aula)?

a. Por su potencialidad didáctica (sugerencias, propuestas de trabajo en elaula, papel motivador, etc.).

b. Para sus necesidades curriculares (desarrollo de los contenidos y experien-cias previstas en su planificación).

c. Para organizar, planificar, concretar experiencias didácticas relacionadascon problemas de Educación Tecnológica.

d. Para renovar, actualizar, ampliar (subraye el que se ajusta más a su expe-riencia) los contenidos que desarrolla en su área/ disciplina.

e. Para trabajar conocimientos científicos y tecnológicos de manera asociadaa un problema tecnológico.

f. Para organizar experiencias de aprendizaje en torno a la utilización derecursos didácticos.

g. Para utilizar un recurso didáctico en el marco de experiencias didácticasorganizadas en función de la resolución de problemas.

h. Para integrar mejor contenidos científicos y tecnológicos en la soluciónde problemas de carácter tecnológico.

i. Para estimular la generación creativa de otros recursos didácticos.

MV6

V PV

Otras (Especifíquelas, por favor)

6 Escala= MV: Muy valioso / V: Valioso / PV: Poco valioso

XIV

Sí OtroNo

La puesta en práctica

5.2. Manual de procedimientos para la construcción y el funcionamientodel recurso didáctico

En caso de que haya seguido los procedimientos contenidos en el Manual (ya sea para hacerun equipo igual o uno diferente al propuesto), le pedimos nos indique si:

a. ¿Pudo seguir todos los procedimientos descriptos, sin dificultad?

b. ¿La secuencia descripta le resultó la adecuada?

c. ¿La secuencia establecida le planteó alternativas según algún crite-rio (disponibilidad de los materiales, trabajo de contenidos especí-ficos, etc.)?

d. ¿La finalidad (para qué sirve) del equipo está indicada con clari-dad?

e. ¿Se establecen cuáles son los contenidos (científicos o tecnológicos)que se asocian al equipo a construir?

f. ¿Se determina la relación entre conocimientos implicados, proce-dimientos a seguir, materiales a utilizar y experiencias posibles derealizar?

g. ¿Considera que la relación anterior es pertinente (es la que corres-ponde) para la construcción que se propone?

h. ¿La descripción de los procedimientos le facilitaron la organizaciónde las experiencias de trabajo con sus alumnos?

i. ¿Pudo seguir las indicaciones para la puesta en funcionamiento?

j. ¿Todas las indicaciones para el uso son claras?

Otro (identifique con la letra que corresponda el ítem sobre el que hace observaciones)

Por favor, fundamente sus respuestas negativas o agregue los comentarios que crea pertinentes(identifique el ítem a que se refiere):

XV

La puesta en práctica

6. Otras características del recurso didáctico:

6.1. Constructivas (Por favor, conteste sólo si realizó el proceso de construcción). Indique siel proceso de construcción reúne las siguientes características:

a. Simplicidad. Es sencillo de construir por parte de los alumnos.

b. Economía. Es posible hacerlo con materiales de bajo costo.

c. Compatibilidad. Todos los componentes, bloques y sistemas permiten serintegrados entre sí.

d. Acoplabilidad. Puede ser unido o combinado con otros recursos didácticos.

e. Sencillez. Permite combinar diferentes tipos de materiales (madera, cartón,plástico, otros similares).

f. Facilidad de armado y desarmado. Permite, sencillamente, realizar pruebas,correcciones, incorporación de nuevas funciones, etc.

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué (Por favor, identifique sucomentario con la letra del rasgo aludido):

XVI

La puesta en práctica

6.2. Técnicas (Por favor, complete tanto si construyó el equipo como si utilizó uno ya cons-truido)

a. Portabilidad. Puede ser utilizado en el taller, aula, laboratorio.

b. Modularidad. Puede ser adaptado a diversos usos; para trabajar diversos con-tenidos curriculares o para realizar diferentes experiencias didácticas; paraaprendizaje, demostraciones, análisis, etc.

c. Reutilización. Posee partes, componentes, bloques o subsistemas que puedenser desmontados para volver a su estado original, y usados en sí mismos o enforma independiente.

d. Incrementabilidad. Puede complejizarse agregando piezas o completando elsistema para mejorar su funcionalidad, rendimiento, precisión o calidad.

e. Aplicabilidad múltiple. Como sistema tecnológico, permite que usted selec-cione las variables con las que desea trabajar (algunas de las que maneja el sis-tema, todas las previstas o agregar otras).

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué, identificando su comentariocon la letra correspondiente:

XVII

La puesta en práctica

6.3. Didácticas (Por favor, complete tanto si construyó el equipo como si utilizó uno yaconstruido)

a. Congruencia. Tiene relación con los testimonios de realidad incluidos en elmódulo de capacitación.

b. Pertinencia. Los componentes, bloques funcionales y sistemas son adecuadospara el trabajo con los contenidos curriculares de la educación técnico-profe-sional.

c. Integración. Posibilita el tratamiento asociado de los conocimientos científicosy tecnológicos propuestos en el material.

d. Escalabilidad. Es posible utilizarlo con proyectos o problemas con diferentesniveles de complejidad.

e. Complejidad creciente. Las soluciones alcanzadas para una parte del proble-ma, sirven de base para las siguientes o permite que, agregando componentes,sea utilizado como solución a problemas más complejos.

f. Adaptabilidad. Permite su adaptación a soluciones diversas en torno a lasproblemáticas planteadas.

Sí No

Si su respuesta es negativa en alguna de ellas, indique por qué, identificándola con la letracorrespondiente:

XVIII

La puesta en práctica

7. Otras características del material teórico:

¿Cómo calificaría el diseño del módulo escrito (desarrollo de contenidos científicos y tec-nológicos, y propuestas de experiencias didácticas)?

a. Formato gráfico del material (distribución del contenido, márgenes, dis-tribución de texto e imágenes, inserción de gráficos, diseño gráfico glo-bal, etc.).

b. Lenguaje utilizado (claridad, adecuación al destinatario).

c. Organización (secuencia entre cada parte).

d. Adecuación al destinatario (evidencia que se toma en cuenta que es unmaterial para ser trabajado en un ámbito escolar).

e. Pertinencia de los conocimientos científicos con las problemáticasplanteadas.

f. Pertinencia de los conocimientos tecnológicos con las problemáticasplanteadas.

g. Vinculación (pertinencia) del recurso didáctico que propone con lassituaciones didácticas planteadas.

h. Congruencia (vinculación) de los contenidos propuestos con el recursodidáctico.

i. Aporte metodológico para enriquecer sus estrategias didácticas.

j. Aporte teórico (en general) para su trabajo docente.

k. Valor motivador para el trabajo con sus alumnos.

l. Valor orientador para generar sus propios recursos didácticos.

m. Concepción innovadora para el trabajo didáctico en la educación técni-co-profesional.

MB7

B MR

Si marcó la opción “Malo”, le pedimos que nos explique por qué:

7 Escala= MB: Muy bueno / B: Bueno / R: Regular / M: Malo

XIX

La puesta en práctica

8. Propuestas o nuevas ideas:

Tanto para los autores de este material, como para el CeNET como institución responsablede su elaboración y distribución, una de las finalidades más importantes es suscitar en loseducadores nuevas ideas, aplicaciones o propuestas creativas a partir de la lectura o el traba-jo con el módulo.

En función de ello, le solicitamos que nos indique:

Si a partir del módulo (contenido teórico y recurso didáctico) usted, en su calidad de(marque todas las opciones que correspondan):

a. docente a cargo de un grupo de alumnos

c. responsable de la asignatura:

b. directivo

d. lector del material

e. otro (especifique):

ha generado nuevas ideas o propuestas:

Respecto de los contenidos (independientemente del recurso didáctico):

a. Organización de su asignatura.

b. Contenidos científicos y tecnológicos (formas de asociarlos, ampliarlos,desarrollarlos, etc.)

c. Planificación de las experiencias didácticas.

d. Trabajo con resolución de problemas.

Sí No

XX

La puesta en práctica

Otras (Por favor, especifique en qué ámbitos ligados con los contenidos ha generado estasnuevas ideas o propuestas):

Si su respuesta fue afirmativa le pedimos que la amplíe:

XXI

La puesta en práctica

En relación con el recurso didáctico. Le pedimos que nos relate (libremente) las nuevas ideaso propuestas que el trabajo con este material le ha suscitado:

XXII

Sí

La puesta en práctica

No

En caso negativo, por favor, indíquenos por qué:

¿Puso en práctica alguna de estas ideas o propuestas?

¿Cuál/es?

XXIII

Títulos en preparación de la serie “Recursos didácticos”.

- Agenda electrónica para personas con disminución visual

- Arquitectura bioclimática

- Auto solar

- Banco de trabajo

- Generador eólico

- Manipulador neumático

- Máquina de vapor

- Matriceria. Moldes y modelos

- Planta de tratamiento de aguas residuales

- Simuladores interconectables basados en lógica digital

- Sismógrafo

- Sistemas SCADA para el control de procesos industriales

- Tren de aterrizaje