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Serie: Recursos didcticos

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

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a u t o r i d a d e sPRESIDENTE DE LA NACINDr. Nstor Kirchner

MINISTRO DE EDUCACIN, CIENCIA Y TECNOLOGALic. Daniel Filmus

SECRETARIO DE EDUCACIN, CIENCIA Y TECNOLOGAProf. Alberto E. Sileoni

DIRECTORA EJECUTIVA DEL INSTITUTO NACIONAL DEEDUCACIN TECNOLGICALic. Mara Rosa Almandoz

DIRECTOR NACIONAL DEL CENTRO NACIONAL DEEDUCACIN TECNOLGICALic. Juan Manuel Kirschenbaum

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Ascensor

Eduardo Rodrguez,

Eduardo Bellini.

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Rodrguez, EduardoAscensor / Eduardo Rodrguez y Eduardo Bellini; coordinado por Juan ManuelKirschenbaum.

- 1a ed. - Buenos Aires: Ministerio de Educacin, Ciencia y Tecnologa de laNacin. Instituto Nacional de Educacin Tecnolgica, 2005.128 p.; 22x17 cm. (Recursos Didcticos; 19)

ISBN 950-00-0527-1

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

CDD 690.183 3

Fecha de catalogacin: 3/11/2005

Impreso en Grfica Pinter S. A., Mxico 1352 (C1097ABB), Buenos Aires,en noviembre 2005

Tirada de esta edicin: 3.000 ejemplares

Coleccin Serie Recursos didcticos.Coordinadora general: Hayde Noceti.

Distribucin de carcter gratuito.

Queda hecho el depsito que previene la ley n 11.723. Todos los derechosreservados por el Ministerio de Educacin, Ciencia y Tcnologia - InstitutoNacional de Educacin Tecnolgica.

La reproduccin total o parcial, en forma idntica o modificada por cualquiermedio mecnico o electrnico incluyendo fotocopia, grabacin o cualquier sis-tema de almacenamiento y recuperacin de informacin no autorizada en formaexpresa por el editor, viola derechos reservados.

Industria Argentina.

ISBN 950-00-0527-1

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Instituto Nacional de Educacin TecnolgicaCentro Nacional de Educacin TecnolgicaCeNET-Materiales

Serie: Recursos didcticos

1 Invernadero automatizado2 Probador de inyectores y motores paso a paso

3 Quemador de biomasa

4 Intercomunicador por fibra ptica

5 Transmisor de datos bidireccional por fibre ptica, entre computadoras

6 Planta potabilizadora

7 Medidor de distancia y de velocidad por ultrasonido

8 Estufa de laboratorio

9 Equipamiento EMA -Caractersticas fsicas de los materiales de construccin-

10 Dispositivo para evaluar parmetros de lneas

11 Biodigestor

12 Entrenador en lgica programada

13 Entorno de desarrollo para programacin de microcontroladores PIC

14 Relevador de las caractersticas de componenetes semiconductores

15 Instalacin sanitaria de una vivienda

16 Equipamiento para el anlisis de estructuras de edificios

17 Cargador semiautomtico para mquinas a CNC de accionamiento electroneumtico

18 Biorreactor para la produccin de alimentos

19 Ascensor

20 Pila de combustible

Ministerio de Educacin, Ciencia y Tecnologa.Instituto Nacional de Educacin Tecnolgica.Saavedra 789. C1229ACE.Ciudad Autnoma de Buenos Aires.Repblica Argentina.

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El Instituto Nacional de EducacinTecnolgica -INET- enmarca sus lneas deaccin, programas y proyectos, en las metasde:

Coordinar y promover programas

nacionales y federales orientados a for-talecer la educacin tcnico-profesional,articulados con los distintos niveles y ci-clos del sistema educativo nacional.

Implementar estrategias y acciones decooperacin entre distintas entidades,instituciones y organismos gubernamen-tales y no gubernamentales-, que permi-

tan el consenso en torno a las polticas,los lineamientos y el desarrollo de lasofertas educativas, cuyos resultados seanconsiderados en el Consejo Nacional deEducacin-Trabajo CoNE-T y en elConsejo Federal de Cultura y Educacin.

Desarrollar estrategias y acciones desti-nadas a vincular y a articular las reas de

educacin tcnico-profesional con lossectores del trabajo y la produccin, aescala local, regional e interregional.

Disear y ejecutar un plan de asistenciatcnica a las jurisdicciones en los aspectosinstitucionales, pedaggicos, organizativosy de gestin, relativos a la educacin tc-

nico-profesional, en el marco de los acuerdos y resoluciones establecidos por eConsejo Federal de Cultura y Educacin

Disear y desarrollar un plan anual dcapacitacin, con modalidades presen

ciales, semipresenciales y a distancia, cosede en el Centro Nacional de EducaciTecnolgica, y con nodos en los CentroRegionales de Educacin Tecnolgica las Unidades de Cultura Tecnolgica.

Coordinar y promover programas dasistencia econmica e incentivos fiscales destinados a la actualizacin y e

desarrollo de la educacin tcnico-profesional; en particular, ejecutar laacciones relativas a la adjudicacin y econtrol de la asignacin del CrditFiscal Ley N 22.317.

Desarrollar mecanismos de cooperaciinternacional y acciones relativas a diferentes procesos de integracin educativa

en particular, los relacionados con lopases del MERCOSUR, en lo referente la educacin tcnico-profesional.

Estas metas se despliegan en distintos programas y lneas de accin de responsabilidade nuestra institucin, para el perodo 20032007:

LAS METAS, LOS PROGRAMAS Y LAS LNEAS DEACCIN DEL INSTITUTO NACIONAL DE

EDUCACIN TECNOLGICA

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Programa 1. Formacin tcnica, media ysuperior no universitaria:

1.1. Homologacin y validez nacional dettulos.

1.2. Registro nacional de instituciones deformacin tcnica.

1.3. Espacios de concertacin.

1.4. Perfiles profesionales y ofertas formati-vas.

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

1.6. Prcticas productivas profesiona-lizantes: Aprender emprendiendo.

Programa 2. Crdito fiscal:

2.1. Difusin y asistencia tcnica.

2.2. Aplicacin del rgimen.

2.3. Evaluacin y auditora.

Programa 3. Formacin profesional para eldesarrollo local:

3.1. Articulacin con las provincias.

3.2. Diseo curricular e institucional.3.3. Informacin, evaluacin y certifi-

cacin.

Programa 4.Educacin para el trabajo y laintegracin social.

Programa 5. Mejoramiento de la enseanzay del aprendizaje de la Tecnologa y de laCiencia:

5.1. Formacin continua.5.2. Desarrollo de recursos didcticos.

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

6.1. Desarrollo de sistemas y redes.

6.2. Interactividad de centros.

Programa 7. Secretara ejecutiva del ConsejNacional de Educacin Trabajo CoNE-T

Programa 8. Cooperacin internacional.

Los materiales de capacitacin que, en es

ocasin, estamos acercando a la comunidaeducativa a travs de la serie Recursodidcticos, se enmarcan en el Programa del INET, focalizado en el mejoramiento dla enseanza y del aprendizaje de la Tenologa y de la Ciencia, uno de cuyos propsitos es el de:

Desarrollar materiales de capacitaci

destinados, por una parte, a la actulizacin de los docentes de la educacitcnico-profesional, en lo que hace a conocimientos tecnolgicos y cientficos; por otra, a la integracin de los recursodidcticos generados a travs de ellos, elas aulas y talleres, como equipamiende apoyo para los procesos de enseanzy de aprendizaje en el rea tcnica.

Estos materiales didcticos han sido elabordos por especialistas del Centro Nacional dEducacin Tecnolgica del INET y por especialistas convocados a travs del Programa dlas Naciones Unidas para el DesarrollPNUD desde su lnea Conocimientocientfico-tecnolgicos para el desarrollo dequipos e instrumentos, a quienes esDireccin expresa su profundo reconocmiento por la tarea encarada.

Mara Rosa AlmandoDirectora Ejecutiva del Instituto Nacional d

Educacin TecnolgicMinisterio de Educacin, Ciencia

Tecnolog

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Desde el Centro Nacional de EducacinTecnolgica CeNET encaramos el diseo,el desarrollo y la implementacin de proyec-tos innovadores para la enseanza y el apren-dizaje en educacin tcnico-profesional.

El CeNET, as:

Es un mbito de desarrollo y evaluacinde metodologa didctica, y de actuali-zacin de contenidos de la tecnologa yde sus sustentos cientficos.

Capacita en el uso de tecnologa a do-centes, profesionales, tcnicos, estudian-tes y otras personas de la comunidad.

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

Articula recursos asociativos, integrandoa los actores sociales involucrados con laEducacin Tecnolgica.

Desde el CeNET venimos trabajando en dis-tintas lneas de accin que convergen en elobjetivo de reunir a profesores, a especialistasen Educacin Tecnolgica y a representantesde la industria y de la empresa, en acciones

compartidas que permitan que la educacintcnico-profesional se desarrolle en la escuelade un modo sistemtico, enriquecedor, pro-fundo... autnticamente formativo, tanto paralos alumnos como para los docentes.

Una de nuestras lneas de accin es la de di-sear y llevar adelante un sistema de capaci-

tacin continua para profesores de educacitcnico-profesional, implementando trayectos de actualizacin. En el CeNET contamocon quince unidades de gestin de aprendizaje en las que se desarrollan cursostalleres, pasantas, conferencias, encuentrosdestinados a cada educador que desee integrarse en ellos presencialmente o a distancia

Otra de nuestras lneas de trabajo asume lresponsabilidad de generar y participar eredes que vinculan al Centro con organismoe instituciones educativos ocupados en leducacin tcnico-profesional, y con organismos, instituciones y empresas dedicados a ltecnologa en general. Entre estas redes, sencuentra la Red Huitral, que conecta CeNET con los Centros Regionales d

Educacin Tecnolgica -CeRET- y con laUnidades de Cultura Tecnolgica UCTinstalados en todo el pas.

Tambin nos ocupa la tarea de producimateriales de capacitacin docente. DesdCeNET hemos desarrollado distintas seriede publicaciones todas ellas disponibles eel espacio web www.inet.edu.ar:

Educacin Tecnolgica, que abarca materiales que posibilitan una definicin curricular del rea de la Tecnologa en embito escolar y que incluye marcotericos generales, de referencia, acercdel rea en su conjunto y de sus contenidos, enfoques, procedimientos estrategias didcticas ms generales.

X

LAS ACCIONES DEL CENTRO NACIONAL DEEDUCACIN TECNOLGICA

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Desarrollo de contenidos, nuestra segundaserie de publicaciones, que nuclea fasccu-los de capacitacin en los que se profun-diza en los campos de problemas y decontenidos de las distintas reas del cono-cimiento tecnolgico, y que recopila, tam-

bin, experiencias de capacitacin docentedesarrolladas en cada una de estas reas.

Educacin con tecnologas, que propicia eluso de tecnologas de la informacin y dela comunicacin como recursos didcti-cos, en las clases de todas las reas yespacios curriculares.

Educadores en Tecnologa, serie de publica-

ciones que focaliza el anlisis y las pro-puestas en uno de los constituyentes delproceso didctico: el profesional queensea Tecnologa, ahondando en losrasgos de su formacin, de sus prcticas,de sus procesos de capacitacin, de suvinculacin con los lineamientos curricu-lares y con las polticas educativas, deinteractividad con sus alumnos, y consus propios saberes y modos de hacer.

Documentos de la escuela tcnica, quedifunde los marcos normativos y curricu-lares que desde el CONET ConsejoNacional de Educacin Tcnica- deli-nearon la educacin tcnica de nuestropas, entre 1959 y 1995.

Ciencias para la Educacin Tecnolgica,

que presenta contenidos cientficos aso-ciados con los distintos campos de la tec-nologa, los que aportan marcos concep-tuales que permiten explicar y funda-mentar los problemas de nuestra rea.

Recursos didcticos, que presenta con-tenidos tecnolgicos y cientficos,

estrategias curriculares, didcticas referidas a procedimientos de construcin que permiten al profesor de la educacin tcnico-profesional desarrollacon sus alumnos, un equipamientespecfico para integrar en sus clases.

Desde esta ltima serie de materiales dcapacitacin, nos proponemos brindar hrramientas que permitan a los docentes nslo integrar y transferir sus saberes y capacdades, sino tambin, y fundamentalmentacompaarlos en su bsqueda de solucionecreativas e innovadoras a las problemticcon las que puedan enfrentarse en el procesde enseanza en el rea tcnica.

En todos los casos, se trata de propuestas denseanza basadas en la resolucin de problemas, que integran ciencias bsicas tecnologa, y que incluyen recursos didctcos apropiados para la educacitcnicoprofesional.

Los espacios de problemas tecnolgicos, lconsignas de trabajo, las estrategias denseanza, los contenidos involucrados finalmente, los recursos didcticos estplanteados en la serie de publicaciones quaqu presentamos, como un testimonio drealidad que da cuenta de la potencialidaeducativa del modelo de problematizacin eel campo de la enseanza y del aprendizajde la tecnologa, que esperamos que resulde utilidad para los profesores de la edu

cacin tcnico-profesional de nuestro pas.

Juan Manuel KirschenbauDirector Nacional del Centro Nacional d

Educacin TecnolgicInstituto Nacional de Educacin Tecnolgic

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Desde esta serie de publicaciones del Centro

Nacional de Educacin Tecnolgica, nos pro-ponemos:

Poner a consideracin de los educadoresun equipamiento didctico a integrar enlos procesos de enseanza y de apren-dizaje del rea tcnica que coordinan.

Contribuir a la actualizacin de losdocentes de la educacin tcnico-profe-

sional, en lo que hace a conocimientostecnolgicos y cientficos.

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

En cada una de estas publicaciones es posiblereconocer una estructura didctica comn:

1 Problemas tecnolgicos en el aula. Enesta primera parte del material sedescriben situaciones de enseanza y deaprendizaje del campo de la educacintcnico-profesional centradas en la re-solucin de problemas tecnolgicos, y sepresenta una propuesta de equipamientodidctico, pertinente como recurso pararesolver esas situaciones tecnolgicas ydidcticas planteadas.

2 Encuadre terico para los problemas.

En vinculacin con los problemas didc-ticos y tecnolgicos que constituyen elpunto de partida, se presentan conceptos

tecnolgicos y conceptos cientficos aso

ciados.3 Hacia una resolucin tcnica. Manua

de procedimientos para la construc

cin y el funcionamiento del equipo

Aqu se describe el equipo terminado y smuestra su esquema de funcionamientose presentan todas sus partes, y los materiales, herramientas e instrumentos necesarios para su desarrollo; asimismo, spauta el paso a paso de su construccin, armado, ensayo y control.

4 El equipo en el aula. En esta parte dematerial escrito, se retoman las situaciones problemticas iniciales, aportandsugerencias para la inclusin del recursdidctico construido en las tareas qudocente y alumnos concretan en el aula

5 La puesta en prctica. Este tramo dla publicacin plantea la evaluacidel material didctico y de la experiencia de puesta en prctica de las estrategias didcticas sugeridas. Implica unretroalimentacin de resolucin voluntaria de los profesores destinatarios hacia el Centro Nacional dEducacin Tecnolgica, as como epunto de partida para el diseo dnuevos equipos.

Esta secuencia de cuestiones y de momentodidcticos no es azarosa. Intenta replicar euna produccin escrita las mismas instanciade trabajo que los profesores de Tecnologponemos en prctica en nuestras clases:

LA SERIE RECURSOS DIDCTICOS

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nentes. Las cualidades que consideramosfundamentales en cada equipo que promove-mos desde nuestra serie de publicacionesRecursos didcticos, son:

Modularidad (puede adaptarse a diversos

usos).

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

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

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

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

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

Facilidad de armado y desarmado (posi-

bilita pruebas, correcciones e incorpo-racin de nuevas funciones).

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

Fiabilidad (se pueden realizar las tareas

preestablecidas, de la manera esperada). Coherencia (en todos los componentes,

bloques funcionales o sistemas se siguenlas mismas normas y criterios para elarmado y utilizacin).

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

plejidad).

Reutilizacin (los diversos componentebloques o sistemas pueden ser desmontdos para volver al estado original).

Incrementabilidad (posibilidad de

agregando piezas o completando equipo en forma progresiva).

Hayde NoceCoordinadora de la accin Conocimientocientfico-tecnolgicos para el desarrollo d

equipos e instrumentosCentro Nacional de Educacin Tecnolgic

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Este material de capacitacin fue

desarrollado por:

Eduardo Rodrguez

Es Doctor en Fsica, 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 libroFsica re-Creativa: Experimentos de Fsicausando nuevas tecnologas. Es co-editor delos sitios de divulgacin Fsica re-Creativa:www.fisicarecreativa.com y Red Creativa de

Ciencia: www.cienciaredcreativa.org. Coor-dina talleres de ciencia para docentes de es-cuelas del ciclo medio.

Eduardo Bellini

Es Tcnico Qumico y egresado de laFacultad de Farmacia y Bioqumica de laUniversidad de Buenos Aires. EnseaQumica y Microbiologa en la Escuela

Tcnica N 33 Distrito Escolar 19,Fundicin Maestranza del Plumerillo, dela Ciudad Autnoma de Buenos Aires. Escoordinador del Museo Interactivo deCiencias y de la Unidad de CulturaTecnolgica de la escuela. Es responsabledel sitio www.lacienciadivertida.com.ar.

2

Coordinacin general:

Hayde Noceti

Diseo didctico:

Ana Ra

Administracin:

Adriana Perrone

Monitoreo y evaluacin:

Laura Irurzun

Diseo grfico:

Toms AhumadaKarina Lacava

Alejandro Carlos Mertel

Diseo de tapa:

Laura LoprestiJuan Manuel Kirschenbaum

Con la colaboracindel equipo de profesionales

del Centro Nacionalde Educacin Tecnolgica

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Las metas, los programas y las lneas de accindel Instituto Nacional de Educacin Tecnolgica VLas acciones del Centro Nacional de Educacin TecnolgicaLa serie Recursos didcticos

1 Problemas tecnolgicos en el aula El recurso didctico que proponemos

2 Encuadre terico para los problemas Los objetos y los sistemas tecnolgicos El movimiento Las fuerzas La elasticidad de los materiales

La calidad y la fiabilidad Consideraciones y estrategias para proyectar el cable de un ascenso La cinemtica en nuestro proyecto El trabajo que realizan las fuerzas La energa en nuestro proyecto La potencia La energa elctrica El motor Los circuitos elctricos; tipos de conexiones La energa elctrica

La historia del ascensor

3 Hacia una resolucin tcnica.Manual de procedimientos para la construccin yel funcionamiento del equipo El producto Los componentes Los materiales herramientas e instrumentos La construccin El armado

El ensayo y el control La superacin de dificultades

4 El equipo en el aula

5 La puesta en prctica

ndice

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1. PROBLEMAS TECNOLGICOS EN EL AULA

En la base del conocimiento tecnolgico estla comprensin de qu es la Tecnologamisma, cules son sus enunciados e ideascentrales, y cmo se integran sus mltiplescomponentes. Entre estos componentes,quiz los ms salientes sean los objetos tec-nolgicos y los sistemas tecnolgicos; por-

que, de la misma manera en que la tecnolo-ga es transversal a innumerables actividadesde la cultura, estos objetos y sistemas sontransversales a todas las ramas de la tecnolo-

ga1.

Vivimos en un mundo tecnolgico y, en laescuela, podemos potenciar su comprensiny aprovechamiento. Una posible manera es

comenzar con el anlisis de objetos tecnol-gicos, partiendo de casos reales debidamente

formulados.

Entre los posibles objetos que podemos analizar, un ascensor queda bien posicionado.

Lo invitamos a considerar los siguientes testimonios. En ellos, profesores y alumnodesarrollan tareas que involucran un enfoqu

tecnolgico centrado en un ascensor, que sconsidera desde distintos puntos de vista.

Disponer de un objeto tecnolgico 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 tecnolgico),

mucho mejor.

Los alumnos de Tecnologa estn tratando elsiguiente problema:

El acopio de granos es consi-derado un factor determi-

nante para el progreso denuestra regin. Los produc-tores han formado una coo-perativa y han logrado que seles financie la instalacin de

nuevos silos donde contenelos granos hasta el momento

de la venta.

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

Por un mejor control del acopio de granos

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

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Los alumnos van a actuarsobre el problema presentado y se plantean el objetivode evaluar la posibilidad dedisear un ascensor resis-tente y liviano, que pueda

transportar por lo menos ados personas, para las tareasde inspeccin externa deestado del silo.

Para esto, se agrupan enequipos de dos o tres miembros y, en conjunto, se proponen:

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

Pero, suele pasar que, si unsilo presenta alguna fisura,en los das de lluvia el aguase filtra y moja los granos;entonces, la humedad hace

estragos y el precio de ventase resiente totalmente.

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

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

El silo tiene 15 metros dealtura. El ascensor deberapoder controlarse desde elinterior de la cabina dondeva el tcnico, de modo que

pueda detener el movimien-to cuando corresponda, parauna inspeccin detallada delas zonas que presenten defi-ciencias.

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

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En la biblioteca tienen un problema.

Al final del da, 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 estanter-as del primer piso, por lo que se necesita unmedio gil y econmico para transportarlos.

A la bibliotecaria se le ha ocurrido que serauna buena idea disponer de un pequeo

montacargas para mover los libros. Ella ha

visto que, en algunas oficinas pblicas, existen montacargas de uso especfico, pomedio de los cuales se movilizan expedientes y carpetas de un piso a otro, lo que con

tribuye a aliviar el trabajo fsico de loempleados que, de otra manera, tendranque ir de un piso a otro en bsqueda de lopapeles. La bibliotecaria razona que el casode la biblioteca es anlogo y la solucinpodra ser similar. (Vemos que ella conocelo que dicen los libros de Tecnologa qusolicitan los lectores... y sabe tambin cunto pesan esos libros...)

Los libros pesan

Los profesores de Tecnologas bsicas, presen-tan a sus alumnos la siguiente situacin:

El pueblo de Ro Seco ha

estado creciendo en los lti-mos aos y el dispensarionecesita una ampliacin paraatender la mayor demanda.El terreno no permite unaextensin horizontal de laconstruccin actual, por loque la solucin es construirun nuevo piso.

Las autoridades han solicita-do colaboracin 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 persona

de mayor edad o las queeventualmente, tengan queinternarse para tratamientomdico: Habr nuevos mdicos y ms camas, y la sala deinternacin estar en el primer piso.

La escuela se ha comprome

tido en pensar una posiblesolucin para el transportede un piso a otro, y tenemosque dar una respuesta satisfactoria en un medianoplazo.

Se proyecta ampliar el dispensario del pueblo

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Un ascensor rene caractersticas muy atrac-tivas para considerarlo un cuerpo de estudio.Una de sus caractersticas ms salientes esque muestra un funcionamiento autnomo,que se manifiesta por medio de su movi-

miento. La percepcin visual de esta caracte-rstica es inmediata y puede potenciarsecomo disparadora de curiosidad. El objetotecnolgico ascensor, por tanto, puede ser efi-caz en el aula para interesar a los alumnos enlos componentes bsicos de la tecnologa:Qu hace que un ascensor suba y baje?Es stauna pregunta que, quizs, no se haga el usua-

rio comn pero que va a resultar central paquien quiera entender el funcionamiento construir uno de estos artefactos. Qu com

ponentes tiene un ascensor? Qu subsistemas integran?Tambin son preguntas claves pa

quien est interesado en la tecnologa. Uascensor, tiene un uso especfico? Cul es sposibilidad de adaptacin a los distintos requermientos? Estas preguntas nos comprometecon la comprensin de qu son los objetotecnolgicos, sus finalidades y sus transfomaciones en el tiempo.

Las formulaciones se realizan a partir dedilogos y de trabajo en grupos. As, 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.Cmo debera ser el ascensor que senecesita?

El desafo est en marcha. Los alumnos se

concentran en los planteos y reconocen lamagnitud del problema:

Qu capacidad sera la apropiada parael ascensor? Cules van a ser sus carac-tersticas? Qu necesitamos saber paradisear el ascensor? Con lo que sabe-mos de las materias bsicas, nos alcan-za? Necesitamos saber algo ms?

Podremos resolver el problema real oslo podremos manejar una variante aescala?

Estas situaciones enmarcan un problema dediseo, 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 diseo con-ceptual bsico 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 deber-an contemplar para su uso.

Y ponen manos a la obra.

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El objetivo de este material de capacitacines desarrollar un recurso didctico que con-

tribuya a la enseanza y al aprendizaje deaquellos aspectos bsicos de un proceso cien-tfico-tecnolgico.

Nuestro recurso didctico es un equiporepresentativo de un ascensor para un edifi-cio de dos plantas. Sus caractersticas mssalientes son:

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

es una caja negra de la cual slo se ve laccin final sino que se presenta ta

transparente como sea posible, parayudar al alumno a que lo construya.

Los componentes del dispositivo estn escala con la representacin de la estructura edilicia donde se monta el ascensoy el tamao del motor elegido.

El ascensor tiene la misin de transportacargas desde un nivel a otro, empleand

tiempos razonables (es decir, movindose con velocidad y aceleracin adecuadas para su propsito).

El arranque y la parada son suaves, partratar de mostrar las condiciones (dcomodidad) a la que estn sometidos lopasajeros de un ascensor real. Para ellofue necesario disponer del mecanismadecuado y de disear el correspondient

control para tales propsitos. Los circuitos elctricos son simples, par

facilitar el anlisis y la construccin; loelementos ele-gidos son con-vencionales,de fcil mon-taje y reposi-cin.

El ascensor es-t comandadodesde tablerosde mando quesimulan su ma-

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El recurso didctico que proponemos

No obstante, el cir-cuito elctrico desa-rrollado no contem-pla todas las situa-

ciones de uso quepueden presentarse.Esto requiere unasolucin ms com-pleja, que no pre-sentamos aqu y quequeda abierta parasu ejecucin.

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

Como componente de un sistema deseguridad real ms 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, detencin dela marcha entre pisos, trabado de puer-tas, entre otros.

Se ha tenido en cuenta un sistema deconfort que incluye iluminacin interna

de la cabina (que representa las condicio-nes de iluminacin artificial para el usodel ascensor en horarios nocturnos o enlugares de insuficiente luz natural casocasi general en el interior de edificios; y,tambin, un sistema de aireacin forzada.

La estructura es lo suficientemente slidacomo para soportar el montaje de todaslas partes y para permitir la manipulacin

del equipo completo y su transporte du-rante las etapas de uso en el tiempo de en-seanza y de aprendizaje en el aula-taller.

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

- el diseo de un producto,- la adaptacin de insumos a distintas

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

otras posibilidades.

Entre la variedad de opciones que se puededesarrollar con el equipo en la etapa de contruccin y una vez construido se encuentraentre otras:

- experimentos simples de cinemtica,- anlisis, diseo y simulacin de circuito

elctricos,- anlisis lgico,- reflexiones sobre normas de seguridad.

Se prev que el equipo sirva en una escuecomo insumo bsico para el anlisis de uobjeto tecnolgico y, a la vez, que ste puedtomarse como referencia para un posterioanlisis de un objeto tecnolgico como sistma tecnolgico.

Es central a este proyecto la integracin dconocimientos cientficos y tecnolgicos. Pello, en el texto que se presenta estn contnidos y enfatizados aquellos conocimientoque se consideran esenciales para la comprensin y resolucin de los distintos problmas que el ascensor ayuda a resolver.

Consideramos que este recurso didctico pemite a los alumnos explorar distintas etapdel proyecto tecnolgico y a los docentes contar con un equipo para ensear y modelizaproponer mejoras, y contribuir a desarrollnuevas perspectivas de enseanza de la tenologa y de sus derivaciones cientficas.

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El esquema da cuenta del anlisis previo del

sistema que queremos desarrollar; sirve, asi-mismo, para mostrar su complejidad y lasmltiples maneras de abordarla porque,como sistema tecnolgico, el ascensor ofrecediversas posibilidades de exploracin.

Simultnea o sucesivamente, cada parte

subsistema del ascensor puede tratarse poseparado. Esta oportuna diseccin puedfavorecer, con holgura y elegancia, la comprensin de ellas y su interrelacin con ladems.

El ascensor como sistema

Subsistemas del objeto

Sistema elctrico

Sistema mecnico

Sistema de seguridad

Sistema de control

Sistema de confort

MotorCircuitos

lctrico Puesta a tierra

ElementosistemaEstructura

Cabina

ecnico CableSala de mquinas

Llamadas y paradasontrol Lgica de funcionamientoCable

Control de sobrecargaeguridad Alarma

Puesta a tierra

Velocidad y aceleracin adecuadasonfort Iluminacin y ventilacin

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El reconocimiento de un sistema es el pasoprevio conceptual para entender su razn deser o misin. La identificacin de las partes escrucial para alentar una mirada ms precisa alos contenidos temticos que necesitamosdisponer para evaluar soluciones especficas.

Esto nos lleva a usar un mtodo bsico queconcibe, primero, un enfoque general delproblema para, luego, resolver los detallestcnicos de la construccin de los objetos.Esta separacin conceptual y prctica esimportante de reconocer y es deseable quesea compartida con los alumnos. La reflexinprevia a la accin aparece como una condi-cin necesaria del proyecto tecnolgico y

amerita su atencin. Ahora, podemos recu-rrir al nominalismo y decir que tendremosque pasar en el momento adecuado de laingeniera conceptual a la ingeniera del

detalle.2 y 3

En sntesis, esta propuesta:

trata de abarcar y explorar posibilidades

educativas muy intensas, conducentes auna modalidad de trabajo por proyectos,

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

favorece el no menos importante buenhbito del trabajo en equipo, la organi-zacin y la gestin de un proyecto.

No menos relevante es el propsito didcticoque anima y orienta a este proyecto. Pensamosque el equipo se constituye en un valiosorecurso complementario para numerosas cla-ses, ya sea de fsica o de tecnologas bsicas.

El recurso didctico que proponemos espensado para integrarse en las distintas fasde ejecucin de un proyecto tecnolgico. Hmos necesitado de una idea previa, un diseprimigenio del producto a conseguir, muchmodificaciones, e idas y vueltas impre

cindibles para lograr el objetivo. Esta versies, a nuestro entender, la ms refinada, aunque dista de quedar cerrada o de ser la defintiva lo que alejara al proyecto de su esenctecnolgica, por lo que queda abierta a futuras modificaciones y mejoras, y esto vale tanpara este texto como para el producto.

2 Buch, T. (2001) Sistemas tecnolgicos. 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 desafo perma-nente de seguir aprendiendo y de refle-xionar crticamente sobre la infor-macin que se nos presenta.

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En esta parte de nuestro material de capaci-tacin presentamos los conceptos bsicoscientficos y tecnolgicos involucrados enel proyecto que vamos a llevar a cabo.

Comenzamos con conceptos de tecnologa;

hemos integrado tres excelentes libros4 cuyalectura recomendamos enfticamente. Ms

adelante, presentamos los conceptos fsicosen vinculacin con el proyecto especfico. Encada tramo, hemos desarrollado ejemplos yanalogas que pueden inspirarnos solucionesfactibles para los problemas que tengamosque resolver durante el desarrollo del proyec-to. Hemos tratado de poner en contexto lainformacin ofrecida y de darle una conti-nuidad adecuada, de manera de evitar que

cada tpico expuesto se lea como un com-partimiento aislado de los dems; considera-mos conveniente una presentacin entrelaza-da de los conceptos asociados al proyecto yno hemos hecho esfuerzo por separar lo quepueda entenderse como cientfico de lo quepueda pertenecer al campo tecnolgico(una excepcin se hace en las definicionesiniciales de los componentes de la tecnolo-

ga). No cremos necesaria tal divisin paracubrir los objetivos de este trabajo; hemospreferido encadenar los conceptos, a medidaque percibamos que bamos necesitndolos,tratando de mantener un orden didctico, dela misma manera que un profesor pasa de un

tema a otro segn el inters que van mostrando sus alumnos. Hemos tratado, desdluego, lograr secuencias conceptuales coherentes.

Por ejemplo, cuando hablamos de energaapuntamos a ilustrar la necesidad imperiosde transformar algn tipo de energa en ener

ga elctrica. La energa es un concepto fsic(cientfico); pero, la transformacin eficientde energa es un asunto tecnolgico. Logeneradores de energa elctrica son productos tecnolgicos; en tanto las leyes que logobiernan son leyes experimentales, obtendas con algn mtodo cientfico. De la mismmanera, por ejemplo, la insercin del concepto de calidad adoptara un marco abstrac

to si no se asocia oportunamente a las propiedades fsicas de los materiales. Vale lpena escindir estas ideas?

Como veremos, el entrecruzamiento de loconceptos bsicos cientficos y tecnolgicoen el texto responde con un No a la pregunta anterior. Una de las razones es que nhay una rutina para pensar, un orden esta

blecido, cuando analizamos un caso o resovemos un problema. Desde el punto de vistcognitivo, cuando frente a un problema evocamos nuestras memorias de mediano y largplazo, nos abstraemos de la dicotoma de nuestros razonamientos cientficos preceden a los tecnolgicos o viceversa. Estados maneras de pensar han sido siempre do

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

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

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escalones del avance histrico del conoci-miento y su acompaamiento mutuo ha sidomuy fructuoso.

En lo que se refiere al contexto de los ejem-plos, los que surgen para favorecer la com-

prensin de los conceptos, concurren sobreel objeto ascensor y/o sus partes ms sobre-salientes. Estamos convencidos de que pode-mos recorrer un atractivo camino cientfico-tecnolgico en torno al tema elegido.

Los objetos y los sistemastecnolgicosEl hombre ha imaginado como Homo sapiensy 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 inspeccin de

restos arqueolgicos lleva a afirmar que laconstruccin de utensilios, herramientas eindumentaria ha sido una de las actividadesms salientes de su quehacer cotidiano.Tambin apreciamos cambios en los diseos yfinalidades de esos productos. De la mismamanera, del estudio histrico pueden inferirselos tipos de organizaciones que ha ido formu-lando el hombre, desde los primitivos gruposnmades 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 diseados por el hombre, con elobjeto de que cada uno de ellos sirva para unpropsito definido, tenindole a l mismocomo su principal destinatario.

La accin constante es la que ha hecho emeger y construir tales componentes, los quetravs del tiempo se han ido modificando refinando, hasta ser adaptados ms y mejorsus propsitos. Esta ltima tarea es atribuida la reflexin sobre el anlisis de las accion

y los resultados.

De la coleccin de estos componentes credos por el hombre, sobresalen los objetomateriales. De stos se distinguen los que llmamos artefactos (del latn arte factus, hechcon arte) que son, en general, aparatos mquinas. Podramos pensar que slo estartefactos caben dentro del desarrollo tecn

lgico. Sin embargo, es menester introducla idea de objeto tecnolgico, con un significdo ms amplio y que los abarca.

Objetos tecnolgicosUn objeto es una cosa, algo que tiene entdad; esta entidad puede ser corporal o espir

tual, natural o artificial, real o abstracta5. Lobjetos diseados, a los que reconocemocomo artefactos, son, evidentemente, matriales; en cambio, una organizacin no corprea ni tangible y hasta podramos ponen duda su presencia concreta o real. Ambocasos ejemplificados, por ser diseados poel hombre, corresponden a lo que llamamoobjetos tecnolgicos6.

Los objetos tecnolgicos no necesariamentienen que ser artificiales desde su gnesiPor ejemplo, imaginemos que caminamopor un bosque y empezamos a sentirnos can

5 Diccionario de la Real Academia Espaola. Puede consultarse en: www.rae.es.

6 Buch, T. (2001) Sistemas tecnolgicos. Aique. Buenos Aire

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sados. Tomamos, entonces, una rama dura yla usamos como bastn. La rama es una cosanatural; pero, al convertirla en un utensiliode auxilio, la hemos resignificado como obje-to tecnolgico. Notamos aqu que el objetotecnolgico devino de nuestra accin que, a

priori, previ un fin para l.

Si ahora, tras seguir de paseo, tenemos ham-bre y queremos cortar una fruta que estdemasiado alta en un rbol y a la que nopodemos alcanzar ni siquiera saltando, noses posible usar la misma rama para extenderel alcance de nuestras extremidades superio-res y, as, poder llegar a la fruta. De nuevo,

hemos resignificado a la rama e, incluso, lehemos cambiado su primera utilidad (bas-tn), momentneamente. La idea es msgeneral. 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 constituyen

acciones tecnolgicas. Ahora, supongamos quela rama sigue sirvindonos de bastn, peronos queda corta para alcanzar objetivos amayor altura. El anlisis de la situacin y lareflexin sobre el uso de la rama como ins-trumento de mayor alcance pueden orientar-nos a disear nuevas herramientas para esepropsito. Esta reflexin sobre la accin mismaes parte del proceso tecnolgico.

La triloga consciente esbozada: actuar-hacer-reflexionar est en la esencia de lo que hoyllamamos tecnologa. As, el trmino quedaliberado de su significado etimolgico tech-no, tcnica y logo, conocimiento; que puedeleerse como conocimiento de la tcnica.En una visin actualizada del significado de

la tecnologa, se la concibe como el conocmiento tcnico al que se le agrega una reflexin sobre la accin previa.

Piedra, papel y tijera...Clasificacin de los objetostecnolgicosPodemos reconocer que los objetos tecnolgicos abundan. Realizar una clasificacin dellos, en el sentido de ordenarlos por clasessera una tarea muy ardua. A continuacinensayamos sobre por qu es difcil la tarea.

Nos referiremos brevemente a la Taxonoma, ciencia que trata los principios de la clasificacin. Esta ciencia responde a una preocupacin muy antigua del hombre, frente a ldiversidad de las cosas y de los seres vivos qulo rodean. Esta inquietud ante la diversidad dobjetos animados e inanimados se ha idresolviendo en un largo proceso taxonmic

que ha permitido agrupar objetos segn lofines que se persiguen, que son, en general, dndole prctica. Por ejemplo, los hombres mujeres del campo clasifican a los caballos poel pelaje, como bayo, moro, tordillo, cebrunocolorado, rosillo, zaino, etctera; y distinguehasta 40 tipos, si lo que les interesa es identficarlos por su aspecto. Pero, los llaman de tirode yugo, de carrera o de paseo, si quieren dis

tinguirlos por la utilidad que les prestan. Posu parte, un esquimal distingue decenas dtipos distintos de nieve y las nombra con palabras diferentes; es decir, tiene la habilidad dclasificar la nieve, dado que de la correcta distincin puede depender su supervivencia.

Cuando la clasificacin es ms difcil de esta

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blecer o se quieren destacar generalidades, se

necesita de un sistema7; tal es el caso de laclasificacin de libros que vayan a ordenarseen estantes de una biblioteca: la clasificacintiene que responder al propsito de la rpidalocalizacin, afinidad con sus vecinos, etcte-

ra. De todas maneras, no tenemos que perderde vista que cualquier clasificacin es imper-

fecta.8

En el caso de los artefactos, podramos empe-zar a clasificarlos, por ejemplo, como de usoindividual o colectivo. As, 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 jabn en el baofamiliar, no es ni una cosa ni la otra; slo lopuede usar una persona a la vez, pero todaslas personas pueden usarlo.

Tambin podramos clasificar los objetossegn su finalidad. Un objeto puede tenercomo finalidad ser un bien de consumocomo son los alimentos, o de uso personal

como son los libros y los CD de msica. Lafinalidad de un objeto est determinada porla funcin que va a desempear. La funcinpuede ser especializada; entonces, decimos

que el objeto tiene una finalidad principaPor ejemplo, en un edificio alto, un ascenstiene como finalidad principal el transporvertical de personas. Otros objetos puedetener una finalidad secundaria a veceimpensada en el momento del diseo orig

nal como, por ejemplo, es el caso de usecador de pelo, usado en trabajos artesanles como fuente de calor para el secado rpdo de materiales y pegamentos.

La complejidad del artefacto tambin pueddeterminar su clasificacin. Algunos objetotecnolgicos son ms simples que otros. Pejemplo, un cepillo para dientes es ms sim

ple que una plancha, y sta, ms simple quun horno a microondas. La complejidaqueda establecida si otras tecnologas tieneque emplearse para su produccin o para suso, segn cules sean estas tecnologas. Ucepillo de dientes presenta una mayor facildad de fabricacin, por lo que su produccipuede hacerse artesanalmente; y, para usarlempleamos slo la energa de nuestros m

culos. Por su parte, aunque necesite de nuetra energa muscular para desplazarla sobre ropa, la plancha tiene una resistencia elctrca que requiere energa elctrica para calentarse. Finalmente, el horno tambin necesienerga elctrica; pero, se aade la complejdad inherente del generador de microondasu sujecin a normas de seguridad ms exgentes, etctera.

Para intentar otro tipo de clasificacin, podmos servirnos de la observacin de si, en sucesin de cambios de los objetos tecnolgicos, ha prevalecido la continuidad de idea general del objeto y sus fines, o bien ha habido una discontinuidad en la realizcin. Los ejemplos abundan: El uso de indu

7 De la Sota, E. (1982, 3 ed.) La taxonoma y la revolucin enlas ciencias biolgicas. Departamento de Asuntos Cientficosy Tecnolgicos de la Secretara General de la Organizacinde los Estados Americanos. Washington.

8 Si a usted le gusta leer, asmbrese con la taxonoma quemaneja Borges en El idioma analtico 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 clasificacin, i] que se agitancomo locos, j] innumerables, k] dibujados con un pincelfinsimo de pelo de camello, l] etctera, m] que acaban deromper un jarrn, n] que de lejos parecen moscas. Vemosque hace falta ingenio para clasificar...

9 O, al menos, debera serlo... Los integrantes ms jvenes dela familia no siempre lo permiten...

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

los procesos de fabricacin y tecnologascomplementarias involucrados.

En los objetos tecnolgicos tenemos queidentificar su dominio de existencia. En gene-ral, este concepto est asociado a si encontra-mos al objeto en un mbito espacio-temporalordinario o en otro de algn tipo. Recorde-mos que un objeto es una cosa, que puede

ser real o abstracta. Ante la pregunta sobrecul 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 ste es su mbito. Pero, cul esel mbito de existencia de la organizacin deuna cooperadora escolar, de nuestro sistemaeducativo o de Internet? Esta pregunta es dems difcil respuesta. Estas organizaciones

diseadas superan los mbitos ms elementa-les; no obstante, tambin son objetos tecno-lgicos.

La identificacin del dominio de existenciade un objeto tecnolgico dado puede ser,tambin, un criterio de clasificacin y, aun-que reconocemos la menor diversidad quepermite el criterio, ste puede servir como

punto de partida. Los artefactos ocupan ungran grupo. Podemos crear nuevos mbitos,como el de las organizaciones, para agrupar acooperadoras y consorcios de edificios, anuestro sistema educativo y a los clubes,etctera. Dejamos para el lector el desafo deidear o definir el mbito donde se desenvuel-ve Internet.

Sistemas y sistemas tecnolgicosDefinido de la manera ms general posible

Podemos elaborar una descripcinde un ascensor como objeto tecno-

lgico.

Un ascensor es un artefacto existente en eldominio del espacio ordinario. Como objeto

tecnolgico, tiene una finalidad principalestablecida: transportar personas y cargasverticalmente (ascenso y descenso). Elaparato reemplaza al trabajo muscular que,de otra manera, sera 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-

gas, tanto en el nivel de produccin comoen el de funcionamiento. En cuanto a sucomplejidad, sta le confiere especialatencin de diseadores y constructores11.Su funcionamiento es autnomo y transpa-rente para los usuarios. Est sujeto a nor-mas de fabricacin y de funcionamiento, afin de brindar un servicio seguro. Tantoconstructores como usuarios prestanespecial atencin a la aplicacin de esasnormas, que anticipan y vigilan el resultado

de las acciones previstas.

Entre las actividades sugeridas para desa-rrollar en el aula, aparece oportuna la rea-lizacin de este anlisis del recursodidctico ascensor como un genui-no objeto tecnolgico.

10 Un ascensor de uso privado es un artculo suntuoso. Scree que el primero fue construido para el Rey Luis XV, e1743 en el Palacio de Versalles, Francia.

11 El diseo de ascensores de alta complejidad, como el de Torre de Kuala Lumpur, ha requerido el concurso de mde una centena de ingenieros de diversas ramas.

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un sistema es un conjunto formado por ele-mentos o componentes, junto con las rela-ciones o interacciones que los vinculan entre

s12. Un sistema fundamenta su existencia ysus funciones como un todo mediante lainteraccin de sus partes.

Por lo anterior, la disposicin de las piezas esfundamental: las partes estn juntas y funcio-nan todas juntas. Un sistema cambia si sequitan o aaden piezas; y, si se divide en dos,no se conseguirn dos sistemas ms peque-os, sino un sistema defectuoso que proba-blemente no funcione (Dividir un elefantepor la mitad no genera dos elefantes peque-

os.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 agrupacin de piezas, ni es unaserie de partes sin conexin y que funcionanpor separado. A una serie de partes podemosagregarle y quitarle piezas, y sus propiedadesbsicas no se alterarn; y, si tuviera algn

comportamiento, ste depender, en general,del nmero de piezas presentes. En cambio,

un sistema no es un montn.14

Las propiedades de un sistema emergencuando el sistema entero acta. Estas propie-dades emergentes no se encuentran en laspartes que lo componen. En principio, no sepueden predecir las propiedades de un siste-

ma entero dividindolo y analizando sus par-tes. Slo poniendo en funcionamiento el sis-tema podremos saber cules son sus propie-dades emergentes.

El provecho o ventaja que sacamos de lapropiedades emergentes de un sistema es quno hace falta comprender el sistema en detlle para beneficiarnos de l. No es necesarsaber electromecnica para usar un ascenso

como no necesitamos entender la mirada dlneas de cdigo de programacin para usaun procesador de texto.

Segn lo precedente, el cuerpo humano, poejemplo, es un sistema. Lo interesante de definicin de sistema es que nos habilita pabuscar aspectos en comn entre entidadtan variadas como una bicicleta (que tien

varias partes mecnicas), la geometra dEuclides (con su conjunto de postulados axiomas) y el sistema solar (con el Sol y loplanetas). En este esquema general, los objtos tecnolgicos tambin pueden ser analizdos como sistemas y ubicados segn distintos niveles de complejidad. Tenemos, enton

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

quinta disciplina. Granica. Barcelona.14 OConnor, J. y McDermott, I. (1998) Introduccin al pensa-

miento sistmico. Urano. Barcelona.

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

cable de traccin, botones, freno y guasson sus partes. Observados por separado,slo 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-cin que mantiene con los dems, sloveremos piezas; difcilmente podamosdeducir cmo sus funciones particularese influencias mutuas estn ensambladas yadecuadas para la finalidad de elevar ybajar personas y cargas.

La propiedad emergente del sistema

ascensor es el logro de un movi-miento vertical controlado.

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

Conceptostecnolgicos

SistemasSistemas

tecnolgicos

Clasificacin

Finalidad

Ejemplos

Recursodidctico

Niveles

Objetostecnolgicos

Ascensor

Otro tipo de complejidad es la dinmica,definida por la relacin de los elementos.

Los elementos pueden relacionarse demuchas formas distintas y generar dife-rentes estados. En este caso, la compleji-dad no est generada por el nmero 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, ms que de lacantidad de partes involucradas.

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

Objetos y sistemas tecnolgicos. Las distintas alter-nativas de anlisis. El destino de nuestro proyecto esel ascensor y, finalmente, el recurso didctico

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El ascensor comosistema tecnolgicoEl ascensor puede pensarse como parte de unsistema complejo que abarca a los edificios, astos en la planificacin de una ciudad, etc-tera. En efecto, no hay ascensores sin edifi-cios, y tampoco los hay sin una fuente deenerga que accionesus partes motrices,las centrales de pro-duccin de esa ener-ga y su sistema detransporte.

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

En el Nivel 1 se encuentran:

subsistema motriz,

subsistema estructura y proteccin, subsistema control.15

En el Nivel 2 se encuentran:

sistema motriz: motor, transmisin;

sistema de control: interruptores, alar-mas;

sistema de estructura y proteccin:

cabina, puertas, sala de mquinas;

sistema de confort: luces interiores,arreglo del interior;

sistema de seguridad: frenos, alarmas.

A mayor profundidad (Nivel 3) encontramolos detalles de cada parte. A su vez, podemoencontrar aqu ms complejidades, por ejemplo:

Subsistema motor: estructura, aliment

cin, aislaciones, lubricacin.

En el Nivel 4, el motor se compone de bobnados, rotores, un cableado interno y otrexterno, etctera. A niveles ms profundollegamos al detalle de cada pieza, tuerca arandela.

A fin de comprender sistmicamente al obj

to, tenemos que poder identificar las interrlaciones entre los subsistemas y tambin cules de esos subsistemas pueden cambiarse salterar el funcionamiento del conjunto.

En general, el funcionamiento tiene que setransparente al usuario. Por ejemplo, reemplazo de un tipo de motor por otrdebera pasar inadvertido para el usuari

que espera del ascensor la misma finalidaEn definitiva, esta transparencia resulta eque distintos usuarios, sin conocimientoprevios sobre el artefacto, puedan usarsin dificultad. El usuario puede ignorar existencia de la mayor parte de las componentes del artefacto y servirse de l dentrde las especificaciones para las que se hdiseado y construido, y que l mism

espera que funcionen de una manera prevsible.

Finalmente, notamos que el sistema elctrices un sistema transversal que cumple numerosas funciones parciales, como la de proveenerga al sistema motor, a las luces y alamas, etctera.

El ascensor es unsubsistema delsistema trans-porte.

15 Seguimos a T. Buch (2001. Sistemas tecnolgicos. Aique.Buenos Aires) en su anlisis del automvil como sistematecnolgico.

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El movimientoUno de los fenmenos 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 posicin respec-to de un sistema de referencia dado.

Un sistema o marco de referencia es un con-junto de objetos inmviles entre s, que cons-tituye el fundamento para describir la posi-cin y el movimiento de otros objetos. Porejemplo, dentro de una habitacin las aristasque forman la interseccin del piso con dos

paredes contiguas y la interseccin de las dosparedes forman un sistema cartesiano respec-to del cual podemos ubicar otros cuerpos.Una persona se mueve si cambia su posicinrespecto del sistema de ejes.

El movimiento o-curre en el espa-cio ordinario tri-dimensional. Paraubicar un avinen 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 marcoms reducido. Por

ejemplo, imagine-mos a un directortcnico de unequipo de ftbolpensando el movi-miento de sus jugadores en el campo d

juego. Necesita de una pizarra para ubicasus posiciones y analizar las variaciones dstas. En el mundo bidimensional de la can

cha, el movimiento de cada jugador es aproximadamente bidimensional y los lados decampo definen bien el marco de referencia.

La descripcin del movimiento implica quhaya un observador. La historia tambiindica que dos de los observadores del movmiento, los ms importantes de sus tiem

pos16, Aristteles y Galileo Galilei, separado

casi por 2.000 aos, confrontaron con suideas sobre el movimiento, como veremos continuacin.

Una caracterstica del equipo re-curso didctico 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 posicin respecto

de un marco de referencia

Decimos que el mo-vimiento ocurre enuna dimensin cuan-do slo 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 lnea recta verti-cal.

16 Le proponemos considerar, por ejemplo: Lombardi, O

(1997) Comparacin entre la fsica aristotlica y la mec

nica clsica. Educacin en Ciencias 1(3), 62-7

Universidad Nacional de General San Martn. San Martn

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La naturaleza del movimiento.Un poco de historiaLa naturaleza del movimiento ha sido objetode atencin desde tiempos remotos. Aristte-les (hacia 350 a. C.) describi en una snte-sis del pensamiento griego la naturaleza delas causas del movimiento y gener una pers-pectiva que imper por siglos. En esta pers-pectiva, los cielos deban estn formados poruna sustancia ideal y por esferas en rotacinuniforme. 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, tenan supropia esfera. Los objetos estaban constitui-dos por mezclas de estos elementos, agitadosy mezclados por la rotacin del sistema; porejemplo, en la concepcin aristotlica, lamadera era una mezcla de fuego y tierra. Alarder, el fuego se libera y la tierra (las ceni-zas) queda como residuo. Adems de sus

estados reales, a los sistemas se les atribuanestados potenciales, de la misma manera quea un nio 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 propio

en una esfera que est bajo la Luna.

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

que un objeto pesado (como un carro) smueva horizontalmente y no verticalmentEstos movimientos no naturales requieresegn Aristteles, causas externas.

El xito de estas ideas por siglos se debi

que Aristteles era persuasivo al basarse enociones comunes e intuitivas, y porque steora unific todo el conocimiento y la expriencia humanos de su poca en una slidestructura.

No obstante, el esquema aristotlico spoda ofrecer una explicacin somera y culitativa del movimiento. Por ejemplo,

explicacin del movimiento balstico presentaba dificultades. Para Aristteles, el movmiento era causado por fuerzas; es decir, sobun cuerpo que se mueve siempre actan fuerzaUna flecha lanzada desde un arco, una vez eel aire, al no estar afectada ya por un impusor externo (el arquero), debera adoptar smovimiento natural y caer directamente

tierra17.

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

Aristteles

Galileo Galilei

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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), fsico y astrnomo, establece elprincipio de inercia: El movimiento de un cuer-

po no requiere causa alguna; slo el cambio enel movimiento de un objeto requiere una explica-cin fsica. Volviendo al caso de la flecha,segn Galileo, la trayectoria es curva porqueel movimiento es la combinacin de unmovimiento horizontal a velocidad constantecon un movimiento vertical, completamente

independiente.18

Es importante destacar que Galileo emple lomejor de la tecnologa de su poca para susobservaciones y experimentos. Por un lado,us el telescopio para observar el cielo, conlo cual refut muchas de las creencias aristo-tlicas de la poca sobre el movimiento de loscuerpos del cielo. En sus estudios sobre elmovimiento, us ingeniosos dispositivosespecialmente diseados planos inclinados,

pndulos y medidores de tiempo, entreotros de su propia construccin19. Podra-mos decir que la nueva fsica que emerge conGalileo tambin es consecuencia del adelantotecnolgico de su tiempo, y que constituyeuna manifestacin cabal de la interrelacinentre ciencia y tecnologa, interrelacin quedebemos comprender y valorar. Quiz no es

ya importante discutir si la ciencia se motorz por la tecnologa o si la crisis aristotlicnecesit de nueva tecnologa y el genio dGalileo que la destronara.

Las fuerzasRecordemos que, antes de Galileo, se creque todo movimiento necesitaba de uimpulsor activo, como una persona, un caba

llo o una mquina. Galileo descubri que ecambio de velocidad, y no la velocidamisma, requiere de una explicacin fsicaIsaac Newton (1642-1727) dio el nombre d

fuerza al proceso que proporciona esa explicacin. Newton enunci tres leyes en tornal concepto de fuerza y su relacin con emovimiento.

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, esprituculto de su poca, y Simplicio, filsofo peripattico que,frecuentemente, invoca opiniones de Aristteles.Una versin del libro en castellano es: Galileo Galilei(2003). Dilogos acerca de dos nuevas ciencias. Losada.Buenos Aires.

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

Telescopio

de GalileoGalilei;Galileo

innov susexperimen-tos con los

mejoresobjetos

tecnolgi-cos de su

poca

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Podemos entender el concepto de fuerzacomo una descripcin del proceso por el cualdos objetos interactan. En s misma, unafuerza no es un objeto ni tiene existencia

alguna independiente de los objetos queinteractan. Al respecto, Hewitt20 ejemplifi-ca, con razn: 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 se

presentan de a pares e, inva-riablemente, interviene unpar de objetos interactuan-do entre s. Una de las fuer-zas (accin) acta sobre uncuerpo y la otra (reaccin),sobre el otro.

El peso de una persona es el

resultado de su interaccingravitatoria con la Tierra y

se calcula como

P = mg

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

g = 9,8 m.s2.

Tercera ley: Cuan-do un cuerpo A e-jerce una fuerzasobre un cuerpo B,el objeto B ejerceuna fuerza igual y

opuesta sobre elcuerpo A (principiode accin y reac-cin).

Leyes de Newton Primera ley: Un cuer-

po permanece en es-tado de reposo o demovimiento rectilneo

uniforme, a menosque una fuerza exter-na no equilibrada ac-

te sobre l.

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

a =Fm

(1)

Clasificacin prctica de tipos de fuerzas21

Entre dos cuerpos cualesquiera que tienen masa. E

particular, llamamos peso dun cuerpo a la fuerza gravtacional que le ejerce lTierra.

Cuando se deforma un cuerpo, ejerce una fuerza elstca de direccin contraria la deformacin.

Se presenta en superficieen contacto; se opone amovimiento relativo de deslzamiento.

Se ejerce internamententre elementos distintos dun fluido, o entre un fluido un slido sumergido o quse mueve dentro de l.

Peso de un cuerpo

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

Rozamiento entre dossuperficies

Flotacin, empuje, resis-tencia, sustentacin,viscosidad

Gravitatoria

Elstica

De friccin

Provocadapor fluidos

Dnde se presentaasoipo Nombre

20 Hewitt, P. G. (1999, 3 ed.) Fsicaconceptual. Addison Wesley Long-man. Mxico.

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

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

La elasticidadde los materialesCuando presionamos un trozo de material,ste cede, se deforma. Si la fuerza es sufi-cientemente pequea (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 dec

mos que el comportamiento es elstico. Ecampo de la elasticidad trata el comportamiento de los cuerpos que tienen la propiedade recuperar su tamao y forma cuando squitan las fuerzas que les producen deformaciones. En cierta medida, la propiedad elsticest presente en todos los slidos cuando ladeformaciones son pequeas. Los resortes, la

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

reposo. Si el peso fuese la nica fuerza que

acta sobre ella, la persona estara segn laSegunda ley, acelerada, cayndose, atradapor la Tierra.

Dado que la persona est en reposo, debemosconcluir por la Primera ley que el piso delascensor est 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.

Tambin notamos que de acuerdo con laTercera ley, la persona ejerce al piso del as-censor una fuerza opuesta de igual valor. Por

tanto, 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 diseo estructural se requiere conside-rar tolerancias de seguridad, por lo que podraestimarse una carga mxima de 1,5 PPy disear

la cabina (en reposo) para una carga de aproxi-madamente PT= 5500 N.

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

na tendr que poder soportar una tensin Tigual a la suma del peso de la cabina PC, delpeso de los pasajeros PPy una parte de su pro-

pio peso, PB(la parte del cable que cuelga, porlo que PBes variable):

T = PC+ PP+ PB (2)

La situacin cambia cuando, por ejemplo, lacabina se mueve hacia arriba con movimientoacelerado con aceleracin mxima aM. Ahorapor la Segunda ley, el cable tirar de ella conla mxima fuerza y por la Tercera ley, elcable estar exigido con la mxima tensin TM,

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

Un cable est construido por materiales els-ticos (hilos, alambres en manojo); por tanto, latensin a la que est sometido lo deformar. Laeleccin del cable est sujeta a que puedasoportar una tensin TM. Nuevamente, porcuestiones de seguridad, se supone que elcable estar an ms exigido, y se afecta a TM

por un coeficiente de seguridad CS> 1.Por tanto, el cable debe elegirse para quesoporte la tensin de seguridad TM,S:

TM,S = CS . TM (4)

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bandas de goma y un cable metlico compar-ten la caracterstica de ser cuerpos elsticos.

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

Se definen:

Tensin: La aplicacin de fuerzas exterio-res a un cuerpo puede generar solicita-ciones de traccin, compresin, flexin,etc. Internamente, el cuerpo reaccionapor medio de tensiones. El mdulo ointensidad de la tensin se halla dividien-do el mdulo de la fuerza por la seccin

sobre la que acta. Ejemplo: = F/A, launidad de medida puede ser N.m-2.

Deformacin: Cambio relativo en lasdimensiones o en la forma de un cuerpocomo resultado de la aplicacin defuerzas exteriores.

A partir del lmite elstico o lmite de propor-cionalidad, la deformacin se hace muy gran-

de con pequeos incrementos de tensin. Estoocurre en el denominado perodo de fluencia;por ello, la tensin donde comienza este fen-meno es la tensin de fluencia ( f). Porejemplo, un cable de acero de seccin 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-per en ese punto; sino, nicamente, que norecuperar el tamao ni la forma originalesluego de que se retire el esfuerzo.La mxima tensin a la que puede someterseun alambre sin que se rompa recibe el nom-bre de lmite de rotura. Para el acero es 490

MN.m2; es decir, el cable de 1 cm2 se rom-per si la fuerza excede 49.000 N.

El mdulo de elasticidad E de un material sdefine como el esfuerzo longitudinal por undad de deformacin relativa a su longituinicial22. Para el acero, E = 207.000 MN.m

Podemos estimar que una tensin de 20.00N deforma a un cable de 1 cm2 much

menos que unas dcimas de milmetro.

El experimento bsico para estudiar las propiedades elsticas de un material se esqumatiza en la figura. ste consiste en aplicaprogresivamente, pesos al extremo libre dun cable e ir midiendo la deformacin.

22 En el Sistema Internacional, E se mide en N.m2

Seccin, ALargo, L

Carga, F Alargamiento, L

LL

FAE =

Elongacin de un alambre sometido a uesfuerzo de tracci

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

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

Notamos que otras fuerzas presentes enun sistema real esencialmente, las de

friccin han sido dejadas de lado paraestas estimaciones y modificanlevemente los clculos.

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Cuando el material no se presenta en laforma de alambre, se recurre a otros diseos.En el caso de vigas, es comn estudiar ladeformacin cuando stas estn sometidas acargas de la manera que se muestra en lafigura. Se trata de relacionar el mdulo E con

la flecha en el extremo de la viga en voladi-zo23. Este mtodo produce muy buenosresultados.

Los materiales de construccin presentandiferentes propiedades elsticas y es menes-

ter conocerlas previamente al uso que lesdemos; por ejemplo, para fabricar herra-mientas, utensilios y mquinas. Es conve-niente que una silla que va a usarse repetida-mente se construya con un material elsticoy, a la vez, resistente. La durabilidad dependedel material, el diseo, y representa unacaracterstica deseable en un objeto de usocontinuo.

Conviene, aqu, virar nuestra mirada a un

contexto tecnolgico, para reafirmar la premisa de que nuestro conocimiento cientficno tiene que quedar aislado. Es importanteentonces, considerar algunos aspectos de lomateriales relacionados con la seguridad dlos objetos que componen y con el cumpl

miento de las normas (las normas son, asmismo, objetos tecnolgicos).

La calidad y la fiabilidadEs usual que un producto o un dispositivo s

defina en trminos de calidad10. Para estosus atributos deben estar definidos, comtambin sus limitaciones; stos se determnan en una etapa de ensayo previa al uso deelemento. Notamos que, en cualquier caso, lcalidad es un atributo significativo de uproducto y confiere a ste un valor agregado

Tambin tenemos que considerar lafiabilidadel dispositivo, en el sentido de que lo usaremos repetidamente y esperamos que no falle

Esto requiere el mantenimiento de la calidadel producto a lo largo del tiempo, lo ququeda fijado por el establecimiento de un

poltica de calidad, que es de competencia defabricante. En muchos casos, esta polticrequiere supervisin o seguimiento externocuando se trata de verificar el cumplimientde normas.

Tomemos el ejemplo de un pulsador en lcabina de un ascensor. Este pulsador se va usar repetidamente a lo largo del da. Su calidad tiene que garantizar un funcionamientcorrecto, sometido a las exigencias de los dis

23 La realizacin 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 colaboracinentre 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 anlisis de la dependen-

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

Carga, F

Flecha,

24Juran, J. M. y Gryna, F. M. (1993, 4 ed.) Manual de contrde calidad. Vol. I. McGraw-Hill Interamericana de EspaMadrid.

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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 funcionamientomecnico y elctrico. Por otro lado, some-tiendo a los pulsadores a condiciones severasde funcionamiento un gran nmero 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 perodo define loque se conoce como vida til del elemento.

Luego de cumplir su vida til, el pulsadortiene que ser reemplazado por uno nuevo.

Corresponde tambin referirnos a las accio-nes de mantenimiento de las partes de undispositivo. El mantenimiento adopta diver-sas formas, segn 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 vlvu-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 observacin permanente

del estado y funcionamiento de los dispos-itivos, a fin de detectar anticipadamenteaquellos problemas que puedan, luego,ocasionar roturas o funcionamiento inde-bido. El anlisis de la observacin decide siel elemento se reemplaza. Practicamos estemantenimiento cuando vemos, por ejem-

plo, que la correa de un motor empieza deshilacharse, y pensamos que en momento menos esperado puede cortary darnos problemas (parar una producin, dar lugar a un accidente, etctera).

El mantenimiento predictivo se apoya elos resultados estadsticos de los ensayode laboratorio, cuando se estima la vidtil de los dispositivos. El cambio daceite de un automvil, tras marchaalgunos miles de kilmetros, corresponda este tipo de mantenimiento. Notamoque no nos importa que el aceite haya pedido o no sus propiedades como refrigrante y lubricante: lo cambiamos igual.

Las normas de seguridad exigen una cultude calidad; sta debe extenderse a todos loprocesos (diseo, fabricacin, pruebas, instlacin y mantenimiento). En conjunto, coesto se tiende a brindar una mxima garantpara la seguridad de las personas y de los bines materiales.

Consideraciones y estrategias para proyectar ecable de un ascensorSupongamos que tenemos que proyectar cable de acero del que cuelga la cabina de uascensor. Supongamos que la cabina pes300 kg y slo estar permitido que viajen pasajeros. Esta ltima restriccin se lee comadvertencia en muchos ascensores; pero, uncosa es que las cuatro personas sean nios d10 aos, y otra, que suban cuatro jugadorde bsquet de la NBA. Entonces, 4 personas 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 quiz no se supere con2 adultos y 2 nios; pero, con mucha proba-

bilidad 4 adultos alcanzarn la marca.

Lo deseable sera que un ascensor tenga unsistema de seguridad que le impida arrancarcuando la carga est excedida. Pero, muchostienen el cartel al que aludimos pero no elsistema. Y, si bien las normas estn para sercumplidas, en muchas ocasiones un grupode ms de cuatro personas se sube a la cabi-

na, se amontona un poco y ve qu pasa. Si elascensor arranca, podemos imaginar que elgrupo sube o baja con algo de miedo, sabien-do que eludi acatar la norma. Si el ascensorno arranca, alguien se baja. En este caso, elsistema de seguridad es el que hace respetarla norma.

Volviendo al clculo del cable... ste tendr

que soportar el peso de la cabina ms el de lospasajeros, es decir, unos 600 kg, cuando elascensor est parado. Cuando arranque, habruna fuerza mayor (volveremos sobre esto ms

adelante). Supongamos que a = 0,1g = 1 m.s-2.Entonces, tenemos que proyectar el cable parauna tensin mxima de unos 7.000 N.

Una estrategia para elegir el cable podra sercontar con uno de una seccin transversaldada que soporte, sin romperse, el doble deesta carga mxima. Adems, podramos serms precavidos y poner dos de estos cables,lo que tiene en cuenta la posibilidad de queuno se rompa. Una segunda estrategia con-sistira en poner ms cables para protegernosms frente a un posible accidente; pero, esto

encarecera el producto. Es decir, tenemoque disear el cable y adaptar el nmero dcables que usemos a las restricciones impuestas para mantener una seguridad adecuada yal mismo tiempo, no elevar demasiado locostos. Desde luego, no es correcto sacrifica

seguridad es pos de abaratamiento.

Las normas esta-blecidas tienen encuenta estos as-pectos aludidos.Muchas de estasnormas surgen dela experiencia y

del estudio de an-tecedentes exito-sos o no; loscasos crticos, in-cluso, determinanel cambio de lasnormas.

En el caso de los

ascensores, no de-be esperarse queuno se desplomepara analizar las consecuencias sobre lavidas humanas y, recin, establecer criteriode seguridad. Usamos lo que sabemos de fsca: la convertimos en una hermosa herramienta predictiva para resolver el tema de lseguridad en la eleccin del cable.

La cinemtica en nuestroproyectoLa cinemtica es la rama de la fsica que describe el movimiento de los cuerpos. El nombrse deriva de la raz griega kine, movimiento.

En diciembre de2004, un gran incen-dio ocurrido en unlocal de baile deBuenos Aires produ-jo la muerte de 194personas. Es claro

que las normas deseguridad estaban,ms que incumpli-das, violadas. A par-

tir de este caso, seestn cambiando lasnormas de habilita-cin de los locales yrepensndose lasmedidas de seguri-

dad a adoptar.

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Para describir el movimiento de un cuerpo,necesitamos conocer su posicin a cada ins-tante. Un caso especial lo constituye el movi-miento rectilneo, en el cual el cuerpo semueve siguiendo una trayectoria recta. Eneste caso, se requiere una nica coordenada

para 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 rectilneo puede ser a veloci-dad constante o acelerado.

En el primer caso, el cuerpo se desplaza

distancias z iguales en tiempos igualest (a).

En el segundo caso, las distancias reco-rridas en distintos intervalos de tiempodependen de cmo es la aceleracinCuando la aceleracin 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, movimiento rectilneo es, en parte, acelerady, en parte, a velocidad constante. La acelercin ocurre en los momentos inicial de arranque y final de frenado, mientras que el trama velocidad constante es el intermedio.

Vale la pena considerar que un ascensor dpasajeros se proyecta de manera que, en lotramos inicial y final, la aceleracin no supere valores que puedan afectar al pasajerEsta consideracin recae directamente en concepto del ascensor como objeto tecnolgico. Esto es as, dado que el sistema mecnico que mueve al ascensor aplica una fuerz

para acelerarlo con aceleracin a, y son lapersonas las que se aceleran con l.

Es el piso del ascensor el cuerpo que ejerce pasajero la fuerza impulsora necesaria. Esfuerza tiene distinta magnitud, segn locasos:

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

2. Subida, frenado: F= PP - mp a3. Bajada, arranque: F= PP - mp a

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

Ntese que el pasajero se sentir ms pesdo en las situaciones 1 y 4, mientras que ssentir ms despegado del piso en las situciones 2 y 3. Estas sensaciones durante movimiento ocurren en tiempos muy cortopero, en general, son notables.

Estas fuerzas deben calcularse tomando ecuenta el valor de la aceleracin mxima a que funciona el ascensor. Para sintetizideas, podemos considerar que un ascenso

acelera a 1 m/s2 y mantiene ese valor duran

z = v0 t + a t2

12

(5)

Comportamiento cualitativo del desplaza-miento en funcin del tiempo:

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

zb)

t

za)

t

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te un breve lapsodigamos, un se-gundo. Es con-veniente, a modode comparacin,expresar esta ace-

leracin como unmltiplo de g, laaceleracin debi-da a la gravedad,es decir:

Cabe notar que

este valor es mu-cho menor que laaceleracin a laque una personaempieza a sentirseincmoda, cuyoumbral se estimaen aM 1/3 g.

Cabe comentar

que en experi-mentos sobre losefectos de la ace-leracin sobre elcuerpo humano,se lleg a acelera-ciones hasta 100veces la acelera-cin de la grave-

dad.

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

pocasg, son mnimos, si la aceleracin durun tiempo corto digamos, un segundo.

En un ascensor podemos estimar una aceleracin tpica comprendida entre 0,1g y 0,2gque dura entre 1 y 2 segundos. El lmite d

confort corresponde, aproximadamente, 0,3 g; y una parada de emergencia puedprovocar una aceleracin de 2,5g.

Es til comparar los valores previos con laaceleraciones de un automvil. Una paradconfortable que dure entre 5 y 8 segundos shace a 0,25 g; una aceleracin de 0,45 g edesagradable si dura entre 3 y 5 s; la mxim

posible es alrededor de 0,7g y puede mantenerse durante unos 3 s; y, en un choque frontal, puede lle