SSeerriiee:: RReeccuurrssooss ddiiddááccttiiccooss

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

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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

Equipamiento EMA-Características físicas de los materiales de construcción-

María Gabriela Durán

Aquiles Gay

Durán, María GabrielaEquipamiento EMA: características físicas de los materiales de construcción /María Gabriela Durán; coordinado por Juan Manuel Kirschenbaum.- 1a ed. - Buenos Aires: Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de laNación. Instituto Nacional de Educación Tecnológica, 2005.104 p.; 22x17 cm. (Recursos didácticos; 9)

ISBN 950-00-0504-2

1. Construcción-Materiales. I. Kirschenbaum, Juan Manuel, coord. II. Título

CDD 691

Fecha de catalogación: 12/05/2005

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 950-00-0504-2

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

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:

VVIIIIII

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

IIXX

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.

XX

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

XXII

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:

XXIIII

LA SERIE “RECURSOS DIDÁCTICOS”

XXIIIIII

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-

XXIIVV

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

XXVV

9. Equipamiento

EMA-Características físicas

de los materiales de

construcción-

22

Este material de capacitación fuedesarrollado por:

María Gabriela Durán.Ingeniera civil (Universidad Nacional deCórdoba), especialista en TecnologíaAvanzada del Hormigón (UniversidadNacional de La Plata), con EstudiosMayores de la Construcción (Instituto E.Torrojas. España.). Es profesora en laFacultad de Ciencias Exactas, Físicas yNaturales de la (UNC), subdirectora delCentro de Investigaciones Avanzadas enTecnología del Hormigón (UNC) y subdi-rectora del Departamento de Enseñanza dela Ciencia y la Tecnología (UNC). Se hadesempeñado por más de diez años comodocente en escuelas técnicas y como aseso-ra en el área de la tecnología del hormigón.

Aquiles Gay.Ingeniero mecánico electricista (Univer-sidad Nacional de Córdoba). Diplomado enCiencias de la Educación (Universidad deGinebra). Autor de diversos libros, entreotros: La educación tecnológica. Aportes parasu implementación (CONICET 1997.Buenos Aires), Temas para educación tecno-lógica (La Obra. 2000. Buenos Aires), Lalectura de objeto (TEC. 2003. Córdoba). Exprofesor titular de la Universidad Nacionalde Córdoba, de la Universidad TecnológicaNacional y de la Escuela de IngenieríaAeronáutica de la Fuerza Aérea Argentina.Ex funcionario de la UNESCO en la OficinaInternacional de Educación en Ginebra,Suiza. Ex decano de la Facultad RegionalCórdoba de la Universidad TecnológicaNacional. Ex ingeniero de la CompañíaTelefónica Ericsson en Estocolmo, Suecia.

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 VIII

Las acciones del Centro Nacional de Educación Tecnológica X

La serie “Recursos didácticos” XII

1 Problemas tecnológicos en el aula 4

• El recurso didáctico que proponemos

2 Encuadre teórico para los problemas 12

• Fundamentos de las propiedades de los materiales

• Clasificación de materiales

• Propiedades estándar de los materiales para la construcción

• El futuro de los materiales

3 Hacia una resolución técnica.Manual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento del equipo 43

• El producto

• Los componentes

• Los materiales, herramientas e instrumentos

• La construcción

• El armado

• El ensayo y el control

4 El equipo en el aula 58

5 La puesta en práctica 64

Índice

44

Lo invitamos a analizar estos testimonios. En ellos, profesores y alumnos desarro-

llan tareas que involucran EMA

1. UN PROBLEMA TECNOLÓGICO EN EL AULA

VILLA CREAR

El pueblo Villa Crear, ubicado en el centro de la Argentina, se encuentra rodeado de hermosos bosques de pinosy enmarcado con montañas. En los últimos años, al igual que los pueblos vecinos, ha experimentado un fuertecrecimiento habitacional: Muchos habitantes han ido construyendo sus viviendas en torno a la plaza, donde yase encuentran la iglesia, la escuela, el dispensario, el almacén y una sucursal del Banco Provincial, reciente-mente establecida en el lugar donde antes existía la mercería de esta comunidad.

Durante los meses de primavera y verano se realizan las fiestas patronales de los pueblos cercanos y, comoconsecuencia, se genera mucho tráfico en la calle Mariano Moreno, una de las vías que confluye a la plaza y laúnica de acceso vehicular al pueblo. Cuando esta calle se encuentra congestionada, parte de los vehículos sedesvía por una calle paralela a Mariano Moreno y la otra continúa por la calle principal; esta solución generaotros inconvenientes. Ya hay que lamentar dos accidentes fatales.

En esta época, el pueblo queda "dividido en dos"; y, en un sector, el dispensario, la escuela, el banco y elalmacén.

Frente a esta situación, al asumir su cargo, el nuevo intendente plantea la prioridad de dar una respuesta a lasituación de la calle Mariano Moreno en época de primavera y verano. Para abordar la problemática, conformauna comisión integrada por cinco vecinos elegidos por los habitantes de Villa Crear, personal del dispensario yde la escuela, el dueño del almacén, un contador y el juez de paz.

En un acto público, un representante de esta comisión y el intendente presentan un informe a la comunidad.Son sus puntos principales:

• Para realizar una obra vial alternativa a la calle Mariano Moreno, que no atraviese el pueblo y que evite lacongestión que se produce durante las fiestas patronales, se necesita una inversión equivalente a sesentaveces el presupuesto anual de la Municipalidad.

Los profesores de Dibujo técnico, y de Estructurasy materiales del último año del Trayecto

Técnico-Profesional "Construcciones", presen-tan a sus alumnos la siguiente situación:

55

Las formulaciones se realizan a partir de diá-logos y de trabajos en grupos. Así, vansurgiendo:

1. ¿Cómo conseguir dinero para la construc-ción de una nueva vía?

2. ¿Cómo llegar sin dificultad al dispensario,a la escuela y al almacén, en épocas deprimavera y de verano?

3. ¿Cómo cruzar fácilmente la calle MarianoMoreno, en épocas de primavera y de ve-rano?

La primera formulación analizada concluyeen que son escasas las posibilidades de con-seguir dinero.

Los alumnos se concentran en la segunda yen la tercera formulación del problema. Latercera formulación, resulta más general quela segunda. De tal forma, el problema quedaplanteado:

• ¿Cómo cruzar fácilmente la calleMariano Moreno, en épocas de prima-vera y de verano?

Esta situación problemática es encuadradapor los alumnos como un problema de di-

seño; porque una posible solución es la cons-trucción de un puente peatonal para cruzarla calle Mariano Moreno.

Para concretarla, se proponen definir unmodelo de resolución de problemas y cons-truir modelos de puentes peatonales a unaescala adecuada. Como momento previo a suconstrucción, es necesario elaborar modelosde puentes peatonales que reflejen una "solu-ción elegante".

Los estudios realizados indican que lasdimensiones óptimas para el puente peatonalson: luz libre de 10 metros y una altura mí-nima de 3,5 metros.

Para determinar el nivel de eficiencia técnicade los modelos, los alumnos se concentranen las vigas, utilizando la siguiente expre-sión matemática para evaluar su nivel de efi-ciencia:

NNEE== [[ KK((11//NN))((PP//GG))]]

Donde:• NE = Nivel de eficiencia.

• K = Factor por utilización de elementosreciclados, que toma los siguientes va-lores:

• La Municipalidad no cuenta con esos recursos; la posibilidad de pedir crédito es escasa. • Los accesos peatonales al dispensario, a la escuela y al almacén en esta época, resultan difíciles.

Se propone formar grupos de alumnos para:

• Definir en términos generales el problema -sin preocuparse por detalles-.• Determinar los aspectos controlables del problema; es decir, identificar las variables sobre las que se pueden

tomar medidas o manejar.• Proponer una situación deseada o meta.• Establecer los límites de la amplitud de la formulación del problema, vinculándolos con sus aspectos contro-

lables.

Los alumnos de Tecnología están dando respuesta a este problema:

66

CUIDEMOS MONTE VERDE

En la localidad de Monte Verde se prevé la construcción de un puente y de obras civiles complementarias quedemandarán 1500 metros cúbicos de hormigón. La dosificación del hormigón por metro cúbico es:

Para iniciar la construcción de la obra y mantener una producción continua de hormigón, será necesario acopiaráridos -agregado fino (arena) y agregado grueso (piedra)- para producir 200 metros cúbicos de hormigón por día.

El acopio de los áridos se realizará a cielo abierto, en un terreno cercano al del emplazamiento de la obra que,además, debe posibilitar el ingreso de camiones con los materiales y el de una pala escavadora. El acopio delcemento será en un silo de diámetro de 2 metros; el aditivo se almacenará en recipientes estancos metálicos,de 1,5 metros de diámetro.

Con el objetivo de acopiar los materiales y de no contaminar los áridos, será necesario realizar un desmonte dela zona para crear una superficie limpia de apoyo y de circulación.

Si bien la construcción del puente mejorará el acceso a las zonas preferidas por los turistas, es de interés parala comuna causar el menor impacto ambiental posible.

La tarea es determinar la superficie mínima del terreno a desmontar para producir el acopio de los materiales.

191

Agua

L

343

Cemento

kg

277

Arena fina

kg

628

Arena gruesa

kg

941

Piedra 6-19

kg

2,793

Aditivo super-fluidificante

kg

K = 0,5. Si menos del 50 % de losmateriales utilizados son reciclados.

K = 1. Si el 50 % de los materiales uti-lizados son reciclados.

K = 2. Si más del 50 % de los mate-riales utilizados son reciclados.

• N = Número de elementos o piezas.

• P = Carga de colapso del modelo.

• G = Peso del modelo.

Antes de comenzar la tarea, surge un interro-gante:

• ¿Cómo determinar los valores de P y G,necesarios para establecer el nivel de efi-ciencia de las vigas?

77

EELL LLIIBBRROO QQUUEE YYOO LLEEÍÍ,, ¿¿LLOO QQUUEERRÉÉSS LLEEEERR VVOOSS??

Los alumnos del Centro de Formación Pro-fesional "Doctor Massa", de la localidad de Be-lla Vista, cooperan en la campaña "El libro queyo leí, ¿lo querés leer vos?". La idea consiste enpromocionar la lectura y, para ello, realizan true-ques de libros, reciben donaciones y recolectandinero para conseguir nuevos ejemplares.

Este emprendimiento se difunde con gran éxitoen toda la zona y, al cabo de tres meses, se agotala capacidad de almacenar y ordenar los librosen los muebles y estantes disponibles.

La tarea de los alumnos e instructores del Centroes, entonces, reparar siete muebles con estantesde madera, cuyas máximas dimensiones inter-nas de marcos son: 1,80 m de alto por 1,20 mde ancho. Muchos soportes y estantes están ro-tos, y otros se encuentran en muy mal estado.

Abocándose a la búsqueda de materiales,encuentran algunos disponibles en laAsociación Vecinal:

• Aglomerado de madera; espesor 18 mm.

• Aglomerado de madera; espesor 15 mm.

• Aglomerado melamínico; espesor 15 mm.

• Chapas onduladas.

• Listones de madera; espesor 2,54 cm.

• Listones de madera; espesor 4,08 cm.

• Listones de madera; espesor 6,62 cm.

• Placas de yeso; espesor 12,5 mm.

• Poliestireno expandido (telgopor), placasde 5 m2 y 20 mm de espesor.

• Vidrios; espesor 2,3 mm.

• Vidrios; espesor 4 mm.

• Vidrios; espesor 6 mm.

• Otros

El problema a encarar queda formulado enestos términos:

• ¿Cómo rehabilitar los muebles para labiblioteca y crear un plan de mante-nimiento para ellos?

Para analizar el problema, se establece undialogo organizado por un procedimiento-eje: Modelar esta situación utilizando ellenguaje de sistemas.

Considerando el sistema "biblioteca conlibros":

• ¿Cuál es el propósito del sistema?

• ¿Cuales son los subsistemas involucra-dos (estantes, soportes, elementos defijación o unión, libros, etc.)?

• ¿Cuáles son las funciones de cada subsis-tema?

Cada grupo de alumnos, se propone:

• Buscar la información necesaria (dimen-sión de los camiones, radio de giro, etc.).

• Determinar los datos necesarios paraanalizar el problema.

• Identificar y documentar los pasos paraarribar a la solución.

• Dibujar o realizar una diagrama de lassoluciones propuestas.

• Evaluar las posibles soluciones.

Esta situación problemática es encuadradapor los alumnos como un problema queinvolucra aspectos de diseño y de evaluaciónde impacto.

88

En la etapa de búsqueda de solución delproblema, resulta necesario seleccionaralguno de los materiales para rehabilitar losmuebles de la biblioteca. Esta selección sebasa en las solicitaciones o esfuerzos a losque estará sometido, y a algunas de las pro-piedades de los materiales -densidad, com-portamiento frente a esfuerzos de flexión ycompresión, durabilidad-.

Una vez realizada una preselección delos materiales, los alumnos consideran elfactor económico para proponer la solu-ción y elaboran un manual de mante-nimiento.

Esta situación problemática es encuadradapor los alumnos como un pprroobblleemmaa ddee mmaann--tteenniimmiieennttoo.

BOSQUE DE ÁRBOLES EXÓTICOS

Un grupo de adolescentes que recibe asistencia médica en un hospital quiere expresar su agradecimiento alpersonal de esa institución por los cuidados recibidos.

Y desean hacerlo mediante una idea que tiene como fin alegrar tanto la estadía de los niños que se encuentraninternados, como la de aquellos que reciben asistencia médica en forma esporádica.

El hospital fue construido en la década del '50. Tiene un patio interno rectangular con una vereda periférica de3 m de ancho. Las dimensiones de este patio son: 50 m de largo por 35 m de ancho. Por las condiciones climáti-cas del lugar y la poca luz natural, es muy difícil que las plantas crezcan. Estas circunstancias hacen que el patiotenga una apariencia desagradable, y genere sentimientos de tristeza y soledad.

Este grupo de adolescentes está decidido a cambiar el aspecto del patio y, para lograrlo, en ese espacio físicorealizará una exposición de esculturas, denominada "Equilibrio de árboles exóticos", con el objetivo de con-formar un alegre y colorido bosque artificial.

Han formado grupos de 5 a 6 miembros para proponer un esquema de distribución de los árboles en el patio ydiseñar por lo menos un árbol exótico por grupo.

Con el objeto de agudizar el ingenio y de economizar recursos, se han planteado algunas restricciones para laelaboración de los árboles exóticos.

• Emplear más del 90 % de materiales de desecho (cajas, escombros, etc.) o materiales naturales (piedras,troncos, etc.).

• Los materiales pueden ser previamente tratados (pintura, tallado, etc.), para lograr determinados efectosestéticos.

• Deben tener un solo apoyo, simulando el tronco de un árbol.

• Los brazos que modelan las ramas deben ser desiguales y de una sola pieza.

En el aula-taller de Tecnología de primer añode Educación Polimodal, seis grupos de

alumnos están trabajando para desarrollarrespuestas a:

99

• Los brazos del árbol pueden tener elementos que aparenten flores, hojas, nidos, etc. en sus extremos oen cualquier posición.

• No deben utilizarse elementos de fijación.

Además, se han establecido pautas de presentación de las propuestas:

• Cada árbol exótico debe estar acompañado de un modelo gráfico (dibujo o croquis) y de un informe técnicoen el que se muestren los cálculos realizados sobre equilibrio de fuerzas, momentos de fuerzas, etc.

• Es necesario, además, un plano del patio en escala adecuada, que permita ilustrar la ubicación de losárboles exóticos.

Esta situación problemática es encuadrada por los alumnos como un problema de diseño

El recurso didáctico que proponemosPara analizar e intervenir con propuestas enlos cuatro testimonios de realidad que lehemos presentado, resulta útil contar con unrecurso didáctico que permita la determi-nación de las principales características físi-cas de los materiales de construcción a inte-grar en el proyecto tecnológico:

• En el diseño del puente peatonal, esteequipo permite establecer los valores deP -carga de colapso y del peso G- re-queridos para precisar el nivel de eficien-cia del modelo.

• En el segundo caso, determinar la densi-dad a granel de los áridos, dato necesariopara establecer el volumen que ocupan yanalizar el problema de la superficie mí-nima a desmontar.

• Para la rehabilitación de los muebles dela biblioteca, un equipamiento adecuadoresulta imprescindible para seleccionarmateriales que soporten los esfuerzosrequeridos.

• En el desarrollo del informe técnico y enla exploración de posibilidades para el

diseño de los árboles exóticos, se hacenecesario establecer el peso de los mate-riales con los cuales se construirán, asícomo el volumen, para calcular los cen-tros de gravedad.

Nuestra propuesta es desarrollar unEEqquuiippaammiieennttoo EEMMAA.

A partir de la premisa de trabajar con proble-mas simples para desarrollar capacidadescomplejas, este recurso didáctico incluye:

Un artefacto para comparar valoresde resistencia mecánica de materia-les tales como maderas, ladrillos,cementos, barro, suelo, etc.

Una balanza con un complementopara determinar el volumen demateriales regulares e irregulares,lo que permite el cálculo de lasdensidades relativas, peso y masa,entre otras propiedades.

Las situaciones de enseñanza y aprendizajeen las cuales es posible utilizar el EEqquuiippaa--mmiieennttoo EEMMAA se basan en la resolución deproblemas tecnológicos.

En este modelo de enseñanza mediante laresolución de problemas tecnológicos seasume que, para lograr cambios profundosen la estructura cognitiva de los alumnos -nosólo conceptuales sino también actitudinalesy procedimentales-, es preciso situarlos encontextos similares al de un tecnólogo, unseleccionador o un usuario inteligente detecnología.

En estos contextos en los que "se hace tec-nología", el docente dialoga, motiva, orienta,ayuda a integrar, cuestiona y aporta conoci-mientos -en la oportunidad en que éstos seanrequeridos-, estableciendo un tipo de rela-ción social que compromete a los que partici-pan. En este enfoque, se concibe la actividadtecnológica como un proceso de construc-ción social, en un lugar y tiempo determina-dos, y a la tecnología como una respuesta ouna forma de intervención en problemas téc-nicos sociales que se plantean en una deter-

minada sociedad.

La enseñanza seorganiza, así, entorno a la resolu-ción de proble-mas.

El desarrollo dehabilidades pararesolver problemas tecnológicos permiteejercitar la creatividad y afianza un apren-dizaje autónomo. Los conocimientos disci-plinares necesarios se articulan en torno a laresolución de problemas tecnológicos.

Es posible dividir el campo de la resoluciónde problemas tecnológicos en tres categorías1:

• PPrroobblleemmaass ddee ddiisseeññoo: Involucran inves-tigación, experimentación y desarrollo,para elaborar productos o procesos.

• PPrroobblleemmaass ddee mmaanntteenniimmiieennttoo: Consistenen encontrar y corregir dificultadesdurante la producción o la utilización desoluciones.

• PPrroobblleemmaass ddee eevvaalluuaacciióónn ddee iimmppaaccttoo:Permiten predecir el efecto, y analizarcon espíritu crítico el impacto de solu-ciones tecnológicas existentes o futuras.

En muchas situaciones conflictivas se puedendeterminar una, varias o combinaciones deestas categorías de problemas.

El EEqquuiippaammiieennttoo EEMMAA puede servir comouna posible respuesta a un problema tec-

1100

Una definición simpley significativa de "pro-blema" es: Necesidadque debe enfrentarsepara ser satisfecha.

1 Mc Cade, J. (1990) "Problem solving: much more thandesign". Journal of Technology Education. Vol 2.hhttttpp::////wwwwww..sscchhoollaarr..lliibb..vvtt..eedduu//eejjoouurrnnaallss//JJTTEE

nológico -aún cuando sabemos que paracada problema tecnológico, existen variassoluciones posibles- o como herramientapara resolver problemas tecnológicos dediseño, mantenimiento o de evaluaciónde impacto. A título de ejemplo podemoscitar:

• PPrroobblleemmaass ddee ddii--sseeññoo: Nuestro re-curso didácticoresulta útil en elmomento de re-solver situacio-nes que implican"Diseñar una es-tructura que pue-da soportar xcarga con un pe-so que no superex valor". Tam-bién, en proble-

1111

Entendemos porsolución elegan-te, a aquélla en lacual los costosestán controla-dos, los plazos detiempo se respe-tan, los criteriosse satisfacen y lasolución se logracon precisión ysimplicidad.

mas más complejos que introducencondicionantes tales como utilizar mate-riales de desecho, limitar el número depiezas o encontrar una solución elegante.

• PPrroobblleemmaass ddee mmaanntteenniimmiieennttoo: Elequipo resulta útil cuando la tareaconsiste en elaborar un manual demantenimiento, tarea que se puedetornar compleja, cuando se trata deajustar criterios o normativas naciona-les o internacionales de calidad, talescomo ISO, IRAM, normas MERCO-SUR, etc.

• PPrroobblleemmaass ddee eevvaalluuaacciióónn ddee iimmppaaccttoo:EMA constituye un buen recurso didác-tico cuando los alumnos seleccionan unmaterial que cumple con determinadascaracterísticas físicas y analizan su im-pacto a fin de predecir su efecto futuro.Este tipo de problema se puede tornarmás complejo en función de las cate-gorías de impactos a analizar, tales como:impacto técnico, social, económico, po-lítico, etc.

1122

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

Fundamentos de las propiedades de los materiales Cuando se desea transformar una idea o unanecesidad en un conjunto de informacionesdetalladas para posibilitar un producto, encada una de las etapas se requieren deci-siones acerca de los materiales con los que elproducto será hecho.

Frecuentemente, el material está establecidoo condicionado por razones de diseño oeconomía; pero, en ocasiones el nuevo pro-

ducto o los cambios en uno existentedemandan un nuevo material; y, si bien, enuna primera etapa, todos los materiales seconsideran, en las etapas finales se necesitandatos muchos más precisos para realizar loscálculos.

La elección del material no se efectúa enforma independiente del proceso mediante elcual el producto será formado, ensamblado,

terminado o tratado y transportado. Los cos-tos de dichos procesos influyen y debereconocerse que no sólo el funcionamiento,sino, la forma, la textura, la percepción y elcolor son importantes. Un buen productofunciona; un excelente producto, además,otorga placer.

Las posibilidades de utilización de unmaterial están en función de sus carac-terísticas y éstas son el resultado directode mecanismos que suceden a escalaatómica o microscópica. Por tal razón,para comprender las propiedades es nece-sario analizar su estructura atómica y/omicroscópica.

En términos generales, se denominammaatteerriiaa a todo aquello que tiene masa yocupa un lugar en el espacio. La masa es lamedida de la cantidad de materia conteni-da en una muestra de cualquier mmaatteerriiaall.Mientras más masa tenga un objeto, másfuerza se requerirá para ponerlo enmovimiento. Suelen ser los sentidos de lavista y el tacto los que permiten recono-cer que un objeto ocupa un lugar en elespacio, aún cuando, en el caso de losgases (algunos incoloros, inodoros einsípidos) tales como el aire, los sentidospueden fallar.

La eenneerrggííaa se define como la capacidad derealizar trabajo. Se conocen diversas formasde energía, que incluyen energía mecánica,energía potencial, energía calorífica, eléctricay luminosa

En la física clásica, la materia y la energía seconsideraban dos conceptos diferentes;pero, con el advenimiento de la era nuclear

en la década de los '40, los científicos, com-prendieron que la materia se puede conver-tir en energía. En las reacciones nucleares,la materia se transforma en energía. Larelación entre materia y energía fue estable-cida por Albert Einstein mediante laecuación:

EE == mmcc22

Esta ecuación establece la cantidad deenergía (E) que se libera cuando la materiase transforma en energía. La expresiónmuestra el producto de la masa (m) que setransforma por el cuadrado de la velocidadde la luz (c2). En determinadas circunstan-cias, resulta más sencillo y práctico seguirconsiderando la materia y la energía comoentes distintos.

Hasta donde hoy sabemos, la materia ordi-naria está constituida por partículas elemen-tales que se combinan para formar átomosque, a su vez, se combinan para formarmoléculas.

Una aproximación a la estructura interna delááttoommoo puede realizarse a través de un mode-lo relativamente sencillo, en donde se repre-senta a los electrones en órbita alrededor deun núcleo.

Para identificar químicamente un átomoen particular, se considera el número deprotones y neutrones en el núcleo. Paranuestro propósito no es necesario llegar a laestructura detallada del núcleo, en la quelos científicos de las últimas décadas hancatalogado un gran número de partículaselementales.

1133

En realidad, elnúcleo es muchomenor que lo re-presentado en lafigura, aún cuan-do contiene casitoda la masa delátomo. Cada pro-tón o neutróntiene una masaaproximada de1.66 x 10-24 g. Este valor es la unidad demmaassaa aattóómmiiccaa ((uummaa))..

Conviene hacer notar que hay 0,6023 x 1024uma por gramo. Este valor tan alto se conocecomo número de Avogrado, que representa elnúmero de protones o neutrones que senecesitan para producir una masa de ungramo. En general, el número de protones en

el núcleo constituye el nnúúmmeerroo aattóómmiiccoo delelemento. Para un elemento dado, los distin-tos números de neutrones determinan distin-tos isótopos.

La periodicidad de los elementos químicos sebasa en este sistema de números atómicos ymasas atómicas elementales, ordenadas engrupos químicamente semejantes (columnasverticales de la tabla periódica deMendeleev).

Si bien la identidad química es determinadapor el núcleo, en el enlazamiento atómicointervienen los orbítales electrónicos. El elec-trón cuya masa es 0.911 x 10-27 g contribuyemuy poco a la masa atómica de un elemento.Sin embargo, esta partícula tiene una carganegativa, 0.16 x 10-18 Coulomb, que es deigual magnitud que la carga positiva del pro-

1144

Órbita Interna con dos electrones

Órbita externa con cuatro electrones

Núcleo (con seis neutrones y seis protones)

Esquema (que no está a escala) del modelo propuesto, en donde se representa el átomo de C12.

MMaassaa aattóómmiiccaa ((uummaa))es la doceava parte dela masa de un átomode carbono 12, que esprácticamente igual;esta ligera diferenciatiene implicaciones enfísica atómica y nu-clear, no en ciencia demateriales.

tón y, en cambio, el neutrón es eléctrica-mente neutro.

El enlazamiento de átomos adyacentes es, enesencia, un proceso electrónico. Se formanenlaces fuertes (primarios) cuando en losorbítales externos se transfieren o compartenelectrones entre átomos. Los enlaces secun-darios, más débiles, son el resultado de unaatracción menos intensa entre las cargas posi-tivas y negativas, sin transferencia o distribu-ción compartida de electrones.

Describamos, de modo sistemático y sin-tético, las diversas posibilidades de enlaza-miento.

Enlace iónico

El eennllaaccee iióónniiccoo oo eelleeccttrroovvaalleennttee es el resulta-do de la transferencia de uno o más elec-trones de un átomo a otro. Este tipo deenlace se produce con mayor facilidad cuan-do los elementos con energía de ionizaciónbaja (metales) reaccionan con elementos quetienen alta electronegatividad y muchaafinidad electrónica (no metales). Muchosmetales pierden electrones con facilidad,mientras que los no metales tienden a ganarelectrones.

La figura muestra el enlace entre el sodio yel cloro. La transferencia de un electrón delsodio se favorece, porque con ello se produceuna configuración electrónica más estable. Laespecie que resulta, Na+ (ion sodio) tiene unacapa orbital externa llena y el Cl acepta confacilidad al electrón, produciendo una espe-cie estable, Cl- (ion cloro).

Las especies con cargas, en este caso Na+ yCl-, se llaman iones, lo que origina el nom-bre de enlace iónico; el ion positivo Na+, sellama catión y el ion negativo, Cl- , anión. Elenlace es el resultado de atracción elec-trostática, coulombiana -o de Coulomb-entre las especies con cargas opuestas.

1155

ENLACE

iónico

covalente

metálico

secundario deVan der Waals

Enlace iónico entre el sodio y el cloro

El enlace icónico es no direccional. Un Na+

con carga positiva atrae Cl- adyacentes, porigual en todas las direcciones. Los iones deNa+ y Cl- están apilados entre sí, en formasistemática, para maximizar el número deiones de carga opuesta adyacente a cualquierion dado; seis Na+ rodean a cada Cl- y seisCl- rodean a cada Na+.

La fuerza electroestática de atracción entrelos iones de los compuestos iónicos explicasus puntos de fusión relativamente altos.Según la ley de Coulomb:

Donde:

• Fc es la fuerza de atracción electroestáti-ca entre dos iones de cargas opuestas (silas cargas no fueran opuestas, Fc sería

una fuerza de repulsión)

• a es la distancia entre los centros de losiones.

• K está expresada por:

K = Ko(Z1q) (Z2q) (2)

Donde:

• Zi es la valencia del ion cargado

(+1 para el Na+ y -1 para el Cl-),

• q es la carga de un electrón(0,16 x 10-18 C).

• Ko es una constante de proporcionalidad

(9 x 109 N.m2/C2) que depende delmedio.

La figura muestra la fuerza electroestática deatracción en función de “a”. La fuerza deatracción aumenta a medida que la sepa-ración entre los centros iónicos (a) dismin-uye, hasta un valor que, al tratar de acercarmás y más dos iones de cargas opuesta, opara aumentar la atracción de Coulomb, seopone una fuerza de repulsión (Fr). Esto se

debe a que se están tratando de acercar entresí los dos núcleos atómicos. La fuerza neta deenlazamiento, es:

F = Fc + Fr (3)

La longitud de equilibrio del enlace, ao, se

encuentra en el punto en el cual se equilibranlas fuerzas de atracción y de repulsión:

F = 0 = Fc + Fr

1166

Estructura del cloruro de sodio, represen-tando la posición de los iones en una celda

unitaria

Fc Fc

a

Fc=-Ka2

(1)

1177

Fuerza requerida para aumentar la distancia aa

La fuerza electroestáticaFc predomina cuando los

valores de a son grandes,mientras que las fuerzasde repulsión Fr predomi-

nan para valores peque-ños de a.

Para acercar más los io-nes entre sí -es decir, amenor distancia que ao-

se necesita una fuerza decompresión aplicada ex-ternamente. Igualmente,se necesita una fuerza detracción aplicada exter-namente para retirar losiones. Esto explica elcomportamiento mecáni-co de los sólidos.

La energía de enlace, EE, serelaciona con la fuerza deenlazamiento mediante laecuación diferencial:

Así, la fuerza neta de en-lace, es la derivada de laenergía de enlace con res-pecto a la separación entrelos centros iónicos, talcomo se observa en la fi-gura. Esta relación de-muestra que la longitudde equilibrio de enlace ao,

corresponde a un mínimoen la curva de energía.

F=dEda

(4)

1188

Los diagramas fuerza-distancia y energía-dis-tancia proporcionan valiosa informaciónteórica. La máxima estabilidad del enlace seproduce cuando la energía es mínima. Elvalor de ao es la distancia de equilibrio entre

los iones que corresponde al valor de energíamínima representada. LLaa tteennssiióónn ddee rroottuurraa esla máxima fuerza por unidad de área nece-saria para continuar el incremento de a,hasta que se produzca la rotura, sin apli-cación adicional de tensiones.

Enlace covalente

El enlace iónico no puede producirse entredos no metales, porque su diferencia de elec-tronegatividad no es suficientemente grandepara que se efectúe transferencia de elec-trones. Las reacciones entre dos no metalesproducen enlaces covalentes que se formancuando dos átomos comparten uno o máspares de electrones. Un caso simple de enlacecovalente es la reacción de dos átomos de Clpara formar la molécula de gas cloro, Cl2.

Analicemos otra molécula covalente, la deetileno (C2H4). La doble raya entre los dos

átomos de carbono, significa un dobleenlace, de dos pares de electrones por valen-cia. Al convertir el doble enlace a dos enlacessencillos, pueden enlazarse moléculas deetileno entre sí, produciendo una moléculade cadena larga, de polietileno. Estasmoléculas poliméricas -en las que cadaunidad de C2H4 es un monómero- son las

bases estructurales de los polímeros.

Enlace covalente para el caso de una molécula de clorogaseoso, Cl2, en cuatro modelos distintos. a) Modelo pla-netario. b) Ilustra la densidad. c) y d) Muestran nota-ciones taquigráficas comunes -el primer modelo, la de"electrones" (punto-electrón); el segundo modelo, la líneade enlazamiento, en donde una raya representa un par deelectrones compartidos-.

HICIH

HICIH

=

Molécula de etileno (C2H4)

HICIH

HICIH

HICIH

HICIH

HICIH

HICIH

_ _

Molécula de polietileno que resulta de laconversión del doble enlace C=C en dosenlaces sencillos C-C

1199

Es importante notar que los enlaces fuertes,covalentes se representan mediante rayasentre C y C y entre C y H. Entre las sec-ciones adyacentes de las largas cadenas mo-leculares sólo se presentan enlazamientosdébiles o secundarios. Son estos enlacessecundarios los que funcionan como

"eslabones débiles" que causan las bajasresistencias y los bajos puntos de fusión delos polímeros normales. En contraste, eldiamante, que tiene una dureza muy alta yun punto de fusión mayor a 3500 °C, quetiene enlazamientos covalentes entre cadapar adyacente de átomo.

Representación esquemática de una estructura del polietileno sólido

Enlace metálico

Es el tercer tipo de enlace primario. En elenlace metálico, interviene una distribucióncompartida de electrones que es adirec-cional. En este caso, los electrones de valen-cia están deslocalizados; o sea que es igual-mente probable que estén asociados concualquiera de un gran número de átomosadyacentes.

En los metales característicos, esa desloca-lización se relaciona con todo el material, loque ocasiona una nube de electrones o un"gas" de electrones. El gas móvil es la basede la alta conductividad eléctrica de losmetales.

La forma general de la curva de energía deenlace y la terminología asociada, se aplicantanto al enlace covalente como iónico, y sonválidas para los enlaces metálicos y secun-darios.

Enlace secundario deVan der Waals

Es posible obtener cierto enlazamiento conenergías bastantes menores a las anterior-mente señaladas, sin transferencia o distribu-ción compartida de electrones: A éste se lollama enlazamiento secundario o de Van derWaals.

El mecanismo de enlazamiento secundario esanálogo al iónico; difiere sólo en que se basaen la atracción de cargas opuestas. La dife-rencia clave es que no se transfieren elec-trones; la atracción depende de distribu-ciones asimétricas de carga positiva y negati-va dentro de cada unidad atómica o molecu-lar que se enlaza. Esa asimetría de carga sellama ddiippoolloo..

2200

Enlace metálico. Se muestra un corte ima-ginario de la estructura cristalina delcobre, con una "nube" de electrones

Curva de energía de enlace

2211

Dipolos inducidos en átomos adyacentesde argón, originando un enlace secundario débil

El punto de fusión de un sólido es la tem-peratura a la que se lo debe someter, para quela energía térmica agregada pueda romper los

enlaces; es una representación de las energíasrelativas de los enlaces.

2222

Clasificación demateriales

En ingeniería, la clasificación de los materia-les se basa en determinados tipos o combi-nación de tipos de enlazamiento.

Así, las diferentes categorías son:

Estas cuatro categorías de materiales de usoen ingeniería son los tipos fundamentales.

Existen también los denominados mmaatteerriiaalleessccoommppuueessttooss, realizados con una mezcla he-

terogénea de uno o más fases homogéneas.

En forma generalizada, no es aceptada laclasificación de los materiales compuestos enfunción de su estructura. Los materiales com-puestos utilizados en construcción puedendescribirse en términos de una matriz -que esla fase continua- y de inclusiones que se en-cuentran embebidas en la matriz. Comoejemplo, podemos mencionar el hormigón,constituido por dos fases: pasta de cementohidratada (matriz frágil) y agregados (inclu-sión de partículas duras); en consecuencia, laspropiedades del hormigón están definidaspor las propiedades de las dos fases y por lapresencia de la interfase entre ellos.

Los materiales compuestos pueden ser artifi-ciales -como los polímetros reforzados confibras de vidrio- o compuestos naturales -comola madera-. Algunos autores2, limitan elámbito de los materiales compuestos a aque-llos realizados por el hombre; esta definición,más estricta excluye, entonces, a materialescomo la madera.

Material Enlace tipo Punto de fusión (oC)

Punto de fusión para algunos materiales representativos1

NaCl

C (diamante)

(C2H4)n

Cu

Ar

Iónico

Covalente

Covalente y secundario

Metálico

Secundario (Dipolo inducido)

801

� 3550

� 120

1083.4

-189

• MMeettaalleess. Implican enlazamientos metáli-cos.

• CCeerráámmiiccooss yy vviiddrriiooss. Implican enlaza-mientos iónicos; por lo general, en con-junto con un fuerte carácter covalente.

• PPoollíímmeerrooss.. Implican fuertes enlacescovalentes a lo largo de las cadenas;pero, tienen enlazamientos secundariosmás débiles entre cadenas adyacentes.El enlazamiento secundario funcionacomo eslabón débil en la estructura, pro-duciendo resistencias y puntos de fusióncaracterísticamente bajos.

• SSeemmiiccoonndduuccttoorreess. Tienen naturaleza pre-dominantemente covalente.

1 Shackelford, J.(1992) Ciencia de materiales para ingenieros.Prentice Hall Hispanoamérica. Madrid.

2 Young, F.; Mindess, S.; Gray, R.; Bentur, A. (1998) The Scien-ce and Tecnology of Civil Engineering Materials. Prentice-Hall.New Jersey.

2233

Estructura a escala atómica

Gran número de materiales utilizados en elcampo de la construcción es de naturalezacristalina; esto es, los átomos del materialestán dispuestos de una forma regular yrepetitiva. Esta regularidad permite definir suestructura en términos de una unidad estruc-tural fundamental, la cceellddaa uunniittaarriiaa.

Hay siete sistemas de cristales, los que co-rresponden a las posibles formas de celdasunitarias. Solamente hay siete formas de cel-das unitarias únicas que pueden agruparsepara llenar el espacio tridimensional; debe-

mos considerar cómo los átomos puedenagruparse dentro de una celda unitariadada.

Para hacer esto de una manera general,empecemos considerando el arreglo tridi-mensional de puntos de retículas en lugar deátomos reales.

Existe un número limitado de posibilidades,conocidas como los 14 retículos de Bravais.El agrupamiento periódico de celdas uni-tarias genera una red espacial de puntos, queson arreglos de puntos con idénticos entor-nos en el espacio tridimensional.

MMEETTAALLEESS

CCEERRÁÁMMIICCOOSS YYVVIIDDRRIIOOSS

CCOOMMPPUUEESSTTOOSSPPOOLLÍÍMMEERROOSS

MMAATTEERRIIAALLEESSUUTTIILLIIZZAADDOOSS

EENNCCOONNSSTTRRUUCCCCIIOONNEESS

CCIIVVIILLEESS

"Menú" de los materiales utilizados en construcciones civiles

2244

Los sietes sistemas de cristales

2255

Los catorce retículos de cristales

2266

Ningún material real usado en ingeniería estan perfecto como podría suponerse a partirde las descripciones estructurales; siempreexiste alguna contaminación.

Hay tres estructuras de cristales principales,las que se observan en los metales comunes:cúbica centrada en el cuerpo, cúbica centra-da en las caras y hexagonal de empaquetadocompacto. Los compuestos cerámicos pre-sentan una amplia variedad de estructurascristalinas. Los polímeros se caracterizan porlargas cadenas de estructuras poliméricas: lasestructuras de cristal resultantes son relativa-

mente complejas: en la mayoría de lospolímeros comerciales es cristalina parcial-mente.

Cuando los materiales carecen de una estruc-tura regular cristalina, se denominan ssóólliiddoossaammoorrffooss oo nnoo ccrriissttaalliinnooss. Los más comunesson los vidrios de óxidos.

La difracción en rayos X es la herramientaestándar experimental para analizar lasestructuras de cristales. La microscopia elec-trónica es una poderosa herramienta paraobservar el orden y el desorden estructural.

Propiedades estándar de los materiales de la construcción

Masa y peso

Densidad y peso específico

Densidad a granel

Centro de gravedad

Elasticidad

Tensión máxima

Módulo de rotura

Propiedades térmicas

Calor específico

Conductividad térmica

Coeficiente de expansión térmica

PROPIEDADESESTÁNDAR

Masa y peso

La masa mide la cantidad de materia que uncuerpo contiene; la masa no varía si el cuer-po cambia de posición.

En cambio, el peso de un cuerpo es la medi-da de la atracción gravitacional de la Tierrasobre él, la cual varía según la distancia alcentro de la Tierra: Un objeto pesa ligera-mente menos en la cima de una montaña queal nivel del mar.

Por lo tanto, la masa es una propiedad másfundamental que el peso; sin embargo, seacostumbra usar el término "peso" cuando serequiere decir masa, porque el peso es unaforma de medir la masa.

En el sistema in-ternacional de u-nidades -SI-, launidad fundamen-tal de la masa es elkilogramo.

Si un cuerpo demasa m se dejacaer desde cierta altura sobre la superficie dela Tierra, se moverá debido a la acción de supeso P, siendo P la única fuerza que actúa enél. El cuerpo adquiere la aceleración de lagravedad. El peso de un cuerpo, entonces, esuna fuerza y, en el SI, su unidad fundamentales el Newton.

Densidad y peso especifico

La densidad de un cuerpo se representa, ge-neralmente, por la letra griega � (ro) y se

define como la relación entre la masa y el vo-lumen del cuerpo:

En el sistema internacional de unidades, launidad de la densidad es el kg/m3.

Para resolver muchos problemas tecnológi-cos se necesita conocer el peso por unidad devolumen. En tal caso, la masa del cuerpo sedebe multiplicar por la aceleración de lagravedad:

Para determinar elvolumen de cuer-pos irregulares -a-rena, piedra, etc.-,se aplica el princi-pio de Arquíme-des: Si el cuerpose encuentra total-

2277

El kilogramo es lamasa de un cilin-dro de platino irra-diado que se con-serva en una bóve-da de Sèvres, cer-ca de Paris.

��m= (5)

Algunos valores característicos demateriales utilizados en la construcción

Material Densidad kg/m3

Quebracho colorado

Hormigón de masa normal

Agregados granitos

Agregados basaltitos

Agregados calcáreos

Hierro

1200 a 1300

2000 a 2800

2600 a 2700

2700 a 3000

2600 a 2700

7600

�m.g

= (6)Pe

El principio de Arquí-medes plantea que"Todo cuerpo sumergi-do en un liquido recibeun empuje vertical ha-cia arriba, igual al pesodel liquido desplazadopor el cuerpo."

mente sumergido, el volumen del líquidodesplazado es igual al volumen del propiocuerpo.

Para determinar el peso especifico de mate-riales de construcción tales como áridos finoso gruesos, se deben indicar las condicionesde humedad en las que se encuentra.

Entonces, se determinan los valores:

Conociendo la densidad �L del líquido, se

puede determinar el volumen del cuerpo, yaque éste es igual al del líquido desalojado:

En el sistema internacional de unidades, launidad del peso especifico es N/m3.

Densidad a granel

En determinadas situaciones como la comer-cialización o para determinar el volumen queocuparán al ser almacenados, resulta nece-sario conocer la densidad a granel de algunosmateriales tales como arena (árido fino), ári-dos gruesos, cemento, etc. ya que éstos seadquieren por unidad de peso a granel.

La densidad a granel también se denominadensidad aparente y se define como la masade la unidad de volumen del material agranel, en las condiciones de humedad ycompactación en que se efectúa el ensayo.

Con este valor se pueden determinar,además, los espacios entre partículas en unamasa de agregado no ocupados por materiamineral sólida, por unidad de volumen delagregado.

2288

Para la determinación experimental serequiere un recipiente con una capacidad tal

que permita sumergir el material en un cesto dealambre -que debe retener el material- y de una ba-lanza. Estos dos componentes están incluidos en elrecurso didáctico EMA que le hemos presentado yque, en unas páginas más, detallaremos.

D = Masa del materialseca o a otrahumedad especifi-cada

C = Masa del recipien-te lleno de aguacon el cesto

B = Masa del recipien-te con la muestraen agua

mL = Masa del líquido desalojado = D + C - B (7)

V = mL / �L (8)

Para el caso de los áridos, la determi-nación de la densidad a granel se puede

realizar con el equipo EMA, aplicando los li-neamientos establecidos en la NormaIRAM 15483.

3 Norma IRAM 1548 (1992) "Determinación de la densidad agranel (comúnmente denominada "peso unitario" o "densi-dad aparente") y de los espacios vacíos". Buenos Aires.

El primer paso consiste en seleccionar unrecipiente resistente de forma cilíndrica de:

• 3 litros, como mínimo, para agregados detamaño máximo no mayor de 13 mm.

• 15 litros, para agregados de tamaño má-ximo de hasta 40 mm.

• 30 litros, para agregados de tamaño má-ximo de hasta 100 mm.

Luego, se pesa el recipiente vacío (Mrv). Para

calibrar el recipiente, se lo llena con agua atemperatura comprendida entre 15 °C y 20 °Chasta rebosar; entonces, se enrasa con unaplaca plana y se determina el peso (Mrw).

Conociendo la densidad del agua �, se calcu-la el volumen del recipiente (Vr), según la

ecuación 9:

Vr = (Mrw - Mrv )/� (9)

a.Densidad aparente del agregado compacta-do, para agregados cuyo tamaño máximoes menor o igual que 37,5 mm:

• Se llena 1/3 del volumen del recipientecon el agregado y se alisa la superficiecon los dedos.

• Se compacta la capa con 25 golpes deuna varilla cuyas dimensiones son de16 mm de diámetro y 600 mm de largo,con punta roma.

• Se repite esta operación para los 2/3 delvolumen del recipiente y para el terciorestante.

• Se determina la masa del recipiente mássu contenido, redondeando a los 50 g,obteniendo el valor de Mr+m.

b.Densidad aparente del agregado com-pactado, para agregados cuyo tamañomáximo sea mayor que 37,5 mm y nomayor que 75 mm:

• Se llena el recipiente en tres capasiguales, compactando cada capa con 25caídas de cada lado del recipiente (porcapa), desde una altura de, aproximada-mente, 50 mm.

• Se enrasa a mano.

• Se pesa el recipiente y su contenido,obteniendo el valor de Mr+m..

Las operaciones y cálculos requeridos:

• Masa del recipiente vacío, Mrv (kg).

• Masa del recipiente enrasado con agua,Mrw (kg).

• Volumen del recipiente,Vr = (Mrw - Mrv )/� (m3 ).

• Masa del recipiente más la del material,Mr+m (kg).

• La densidad a granel o aparente enkg/m3, se determina aplicando laecuación 10:

Densidad a granel = (Mr+m - Mrv) / Vr (10)

Centro de gravedad

Decíamos que el peso de un cuerpo repre-senta la atracción de la Tierra sobre cada unade las partículas que lo forman,

La acción de la Tierra sobre un sólido debe

2299

representarse, por tanto, mediante un grannúmero de fuerzas pequeñas distribuidassobre el sólido. Además, podemos interpretarel peso mediante una fuerza única WW. Elpunto de aplicación de esta fuerza se llamacceennttrroo ddee ggrraavveeddaadd.

Consideremos una placa plana horizontal.Si se divide la placa en n pequeños elemen-tos, llamaremos x1 e y1 a las coordenadas

del primer elemento x2 e y2 a las segundas,

etc. Y designaremos �W1, �W2... �Wn,

respectivamente, a las fuerzas ejercidas porla Tierra sobre cada uno de los elementosde la placa.

Estas fuerzas -o pesos- están orientadashacia el centro de la Tierra; sin embargo,en la práctica, pueden suponerse parale-las. La resultante es, por consiguiente,una fuerza única con la misma orien-tación.

El módulo W de la fuerza se obtiene su-mando los módulos de los pesos elemen-tales:

Para obtener las coordenadas x e y delcentro de gravedad, punto "G" donde seencuentra la resultante W, se igualan losmomentos de W respecto a los ejes, conlos momentos de cada uno de los elemen-tos, planteando las ecuaciones 12 y 13,cuyas únicas incógnitas son x e y, respecti-vamente:

Si aumentamos el número de elementos enque se divide la placa y, simultáneamente,disminuimos, el tamaño de cada uno deellos, en el límite obtendremos la siguienteexpresión:

En el caso de una placa homogénea de espe-sor uniforme, el módulo �W del peso de unelemento de placa puede expresarse como:

Donde:• Pe es el peso especifico.

• T es el espesor.

• �A es el área del elemento.

Para un cuerpo tridimensional se aplican lassiguientes expresiones:

3300

�Wi= W = �W1+ �W2+……..+ �Wn (11)�i-n

i-1

�My = xW = xi �Wi= xi �W1+ x2�W2 +……..+ xn�Wn

(12)

�n

�Mx = yW = yi �Wi= yi �W1+ y2�W2+……..+ yn�Wn

(13)

�n

W = �dW xW = �xdW yW = �ydW

(14)

�W = Pe T �A (15)

W = �dW xW = �xdW

yW = �ydW zW = �zdW (16)

i=1

i=1

3311

Elasticidad

Al someter un espécimen o probeta a cargascrecientes, se puede determinar elalargamiento longitudinal para cada carga.

Si el alargamiento versus la carga aplicada segrafican en ejes ortogonales, se obtiene lacurva carga-alargamiento.

Para obtener un planteamiento más generalsobre el material, se normalizan estos valorespor geometría. Así, se divide la carga por elárea (ecuación 17), obteniendo la tensión.

Donde:

• � es la tensión.

• P es la carga sobre la muestra.

• Ao es la sección transversal original de lamuestra.

El alargamiento especifico o deformaciónespecifica se define como la relación entre ladiferencia de la longitud de la probeta bajola acción de una carga determinada y la lon-gitud inicial de aquella. El alargamientoespecifico es:

Donde:

• � es el alargamiento especifico.

• l es la longitud de la muestra a unadeterminada carga.

• lo es la longitud original.

Al plantear la tensión en relación con ladeformación especifica en un gráfico con ejesortogonales, se obtiene el grafico tensión-deformación, que varía de acuerdo con eltipo del material, con importantes particula-ridades.

� = P/Ao (17)

� =l - l0

l0(18)

La eellaassttiicciiddaadd ppuurraa se produce cuando ladeformación aparece y desaparece in-mediatamente, al aplicarse y retirarse lacarga.

3322

Dos clases de elasticidad pura; el acerose comporta, aproximadamente, como elcaso a; la madera y algunos polímeros,como el caso b

Los materiales como el vidrio y la mayoría delas rocas se describen como lineales y noelásticos, ya que en el grafico tensión-defor-mación se observa una curva lineal para lacarga, separada de otra curva lineal para ladescarga, y una deformación permanentedespués de retirar completamente la carga.

La cuarta categoría corresponde a un com-portamiento no lineal y no elástico, dondeexiste deformación permanente después deretirada la carga; el área encerrada por lascurvas de carga y descarga representa lahistéresis. Este comportamiento es típico delhormigón en compresión o tracción.

En un ensayo de tracción para un acero, ladeformación plástica es la deformación per-manente que no se recupera cuando se eli-mina la carga, aunque se recupere unapequeña componente elástica.

Con frecuencia, esdifícil especificarcon precisión elpunto en el cual lacurva de tensión-deformación sedesvía de su line-alidad y entra en laregión plástica. En los aceros, la convencióndefine como limite de fluencia a la intersec-ción de la curva tensión-deformación conuna línea recta paralela a la porción elásticadesplazada del origen 0,2% sobre el eje dedeformación.

3333

La imagen c describe el comportamiento delvidrio y de la mayoría de las rocas; el hormigón,en compresión o tracción, está ilustrado en la d.

El límite de fluenciaes la tensión para lacual comienza ladeformación plásti-ca �f.

Resultado de un ensayo de tracción para unacero; la región elástica de la curva tensión-deformación es la porción lineal inicial.

3344

Un mecanismo fundamental de la deforma-ción elástica consiste en el eessttiirraammiieennttoo ddeellooss eennllaacceess aattóómmiiccooss. La deformación delmaterial en la región elástica inicial espequeña; de manera que, en la escala atómi-ca, se trata sólo de la porción de la curva defuerza-distancia entre átomos en la vecindadinmediata de la distancia de separación delos átomos en equilibrio, correspondiente aao y F= 0.

Por otro lado, el mecanismo fundamental dela deformación plástica es la distorsión y lareformación de los enlaces atómicos

El mmóódduulloo ddee eellaassttiicciiddaadd es una constanteelástica propia de cada material que relacionala parte lineal de la curva tensión-deforma-ción.

Expresado en otros términos, es la pendientede la curva tensión-deformación en la regiónelástica. Esta linealidad, es una repre-sentación gráfica de la ley de Hooke:

En el caso de materiales como el hormigón,con fines prácticos, el módulo de elasticidadse determina con tensiones que van del 15 al50 % de la resistencia.

Estiramiento de los enlaces atómicos

�= E x � (19)

3355

Tensión máxima (�u)

Es la tensión correspondiente a la carga máxi-ma alcanzada durante el ensayo de tracción.

Para metales, polímeros dúctiles y la ma-yoría de los materiales compuestos, estatensión es de una a tres veces mayor quela tensión de fluencia.

En los materiales cerámicos sometidos aesfuerzos de compresión, la tensión máxi-ma a compresión ( �u) es 10 a 15 vecesmayor que la tensión máxima a tracción.

Cuando se trata de cumplir una finalidadestructural, la tensión máxima o resisten-cia es considerada como la característicamás valiosa de un material.

Se pude comprobar experimentalmenteque la resistencia máxima teórica esmayor que la resistencia real medida. En

el caso del hormigón, esta resistencia máximateórica se estima 1000 veces mayor que laresistencia real.

Estas discrepancias entre resistencias teóri-cas y reales, se explican por la presencia degrietas o fisuras que conducen a concentra-ciones muy altas de tensiones, en losextremos de las imperfecciones, bajo carga.En general, pueden existir fisurasmicroscópicas localizadas, cuando la ten-sión promedio en todo el material es relati-vamente baja o cuando el material no hasido sometido a ningún tipo de carga (porejemplo, el hormigón).

Módulos de elasticidad -valores característicos-

Material E (GPa)

Acero al carbono 1040

Hormigón

Ladrillo de arcilla

Madera

Policarbonato

Polietileno de alta densidad

Vidrio de sílice

200

34 -69

97

13,4

2 400 000

830 000

72,4

La tteennssiióónn o rreessiisstteenncciiaa mmááxxiimmaa tteeóórriiccaa seestima sobre la base de la cohesión molecularde la estructura atómica y se calcula a partirde la energía requerida para crear nuevassuperficies, por fractura de un material per-fectamente homogéneo y sin grietas.

Concentración de tensiones en el extremo deuna fisura, en un material frágil

c

La concentración de tensionesen el extremo de la fisura es unfenómeno tridimensional. Ladebilidad mayor se da cuandola orientación de una fracturaes normal con respecto a ladirección de la carga aplicada.

De igual forma, el esfuerzomáximo será mayor mientrasmayor es el valor de c (mitaddel largo de la fisura) ymenor el valor de r (radio decurvatura).

Cuando se incrementa la car-ga externa, el esfuerzo máxi-mo sm aumenta hasta llegar ala tensión de falla del materi-al, conocida como rreessiisstteenncciiaaddee ffrraaccttuurraa ddeell mmaatteerriiaall �ft:

Donde:

•T es el trabajo requeridopara ocasionar una frac-tura.

•E es el módulo de elastici-dad.

En esta etapa se forman nue-vas superficies, se extiende lafractura y hay liberación dela energía elástica almacena-da en el material.

3366

Tensión máxima en materiales cerámicos

Curvas de tensión-deformación de polimeros dúctiles y frágiles

�ft = (T.E/ �.C)1/2 (20)

• Si esta energía es suficiente para conti-nuar la propagación de la fractura, exis-tirán las condiciones para una falla inmi-nente de todo el material.

• Por otra parte, si la energía liberada esdemasiado baja, la fractura se detendráhasta que la carga externa se incremente.

De acuerdo con la teoría de la fractura, lafalla se iniciará en la fractura mayor, que estáorientada en la dirección normal a la direc-ción de la carga aplicada.

Módulo de rotura

El módulo de rotura se define como la máxi-ma tensión superficial de una viga, sometidaa esfuerzo de flexión en el momento de larotura.

El gráfico momento (M) versus deformación

(deformación en la fibra externa �) es simi-lar al de tensión-deformación para tracción.

En los materiales cerámicos, el módulo de rotu-ra es un 30 % mayor que la resistencia a trac-ción. Este valor se determina en materiales enlos cuales resulta difícil ensayar la tracciónporque es problemática la fijación de la probe-ta en la prensa, tal es el caso del hormigón. Launidad en el sistema internacional de medidases Mpa.

Propiedades térmicas

aa.. CCaalloorr eessppeecciiffiiccoo

Si un cuerpo recibe una cantidad de calor(�Q) y su temperatura varia (�T), la capaci-dad térmica (C) de este cuerpo está dada porla expresión:

Si un cuerpo de masa m tiene una capacidadtérmica C, el calor específico c del materialque constituye el cuerpo está dado por:

Esta ecuación se puede interpretar como lacantidad de calor necesaria para que la unidadde masa eleve la temperatura en 1 °C.

La unidad de medida utilizada es cal/ g ºC

3377

Gráfico momento-deformación�

Valores de módulos de rotura tipoMaterial Módulo de rotura (Mpa)

Ladrillo de arcilla

Ladrillo de magnesio

Hormigón

5.2

28

4

C= �Q

�T(21)

c= Cm

(22)

Valores característicos de calor específico

Aluminio

Vidrio

Hierro

0,22

0,20

0,11

Material Calor especifico cal/g º C

bb.. CCoonndduuccttiivviiddaadd ttéérrmmiiccaa ((�))

Es una característica propia de cada materialque indica la velocidad a la cual se transmiteel calor, en régimen estable, a través de unsólido.

La conductividad térmica es la cantidad decalor que atraviesa un cuerpo por unidad deespesor, por unidad de superficie y porunidad de tiempo, cuando hay una diferen-cia de un °C entre sus caras. La unidad usuales (cal/ m .°C . s).

La conductividad se calcula por la ley deFourier, según la ecuación:

Donde:• q es el calor.

• T1 y T2 son las temperaturas en las caras.

• x es el espesor del material.

El coeficiente de conductividad térmica varíaen función de la temperatura y de lahumedad del material.

cc.. CCooeeffiicciieennttee ddee eexxppaannssiióónn ttéérrmmiiccaa

Un incremento de temperatura conduce auna vibración térmica mayor de los átomosde un material y al incremento en la distan-cia promedio de separación de los átomosadyacentes, generando un cambio de volu-men.

Generalmente, para fines prácticos, los cam-bios de volumen se evalúan por la variaciónlongitudinal dL, en una dirección L, que seincrementa conforme aumenta la temperatu-ra, T.

Esto se refleja en el coeficiente lineal deexpansión térmica a dado por la expresión:

Donde:

• � tiene unidades de mm/(mm.ºC).

3388

Flujo de calor que atraviesa una superficie

q=�T1-T2

x(23)

Valores de conductividad para materialesde la construcción

Material Conductividad térmica(�) (cal/ m .°C.s).

Acero

Hierro

Ladrillo

Pino

Hormigón

40

58

0,75

0,13

0,70

�= 1L

(24)dL

dT.

El futuro de los materiales

Los materiales cambian rápidamente;numerosas fuerzas producen estos cambios:las fuerzas del mercado, los desarrollos cien-tíficos y los megaproyectos.

La fuerza del mercado:economía versus performance

Los usuarios últimos de los materiales son lasindustrias que generan los productos; éstasson las que deciden qué y cómo comprarpara adaptar el diseño de sus productos almaterial.

Los materiales para grandes obras civiles(peso mayor a 10.000 t) deben cumplir,como requisito fundamental, el sereconómicos -es decir, poseer un valormonetario bajo, por peso del material-,que constituye el factor más importante aconsiderar en este tipo de obras. Nosucede lo mismo, por ejemplo, con losmateriales que se aplican en biomedicina,en los que el requisito más relevante es laperformance del material y no su bajo pre-cio.

El valor de mercado de un producto está for-

mado por distintos factores, que es posibleagrupar en:

• Costo del material del cual está hecho.

• Costo de investigación y de desarrollo.

• Costo de ejecución.

• Costo de distribución.

• Costo de comercialización.

• Costo asociado al status.

Cuando el costodel material tieneuna gran inciden-cia en el costo delproducto (apro-ximadamente, el50 %), el valor a-gregado al material-o sea, la perfor-mance- es pequeño; el mercado tiende,entonces, a economizar en el material paraincrementar las ganancias. Éste es el caso delhormigón elaborado: El costo de los mate-riales constituyentes (agregados, cemento,aditivos y agua) conforman el 50 % del valorde mercado.

La mayoría de los materiales de la construc-ción tiene un valor agregado relativamentebajo y un mercado de gran volumen, por loque la tendencia es la de mejorar el procesode producción -o la de crear nuevos proce-sos-, incrementar la performance y aumen-tar la confiabilidad. En este tipo de mate-riales, incrementar las mejoras es másimportante que encarar investigaciones re-volucionarias.

Cuando el costo del material es un 1 % del

3399

Expansión térmica -valores medios-

Ladrillo refractario

Vidrio de sílice

Hormigón

5.5

0.5

6 - 14 x 10-6

Material Coeficiente lineal deexpansión térmica, 0 - 1000

ºC (mm/(mm.ºC)

El hormigón elaboradoes un hormigón tipo, deresistencia caracterís-tica a la compresión de21 Mpa, con un asen-tamiento de 7,5 cm.

costo del producto (por ejemplo, en loslentes de contacto o en los productos de elec-trónica), el valor agregado es grande; lasfuerzas del mercado tienden, entonces, amejorar la performance para incrementar lasganancias. Para este tipo de materiales sí sonimportantes las investigaciones revoluciona-rias.

El empuje de la ciencia:La curiosidad, guía de la investigación

Numerosas inves-tigaciones se lle-van a cabo con elobjeto de crearnuevos materiales,optimizar proce-sos y mejorar pro-piedades. Éstas sedesarrollan en uni-versidades, laboratorios del gobierno o de dis-tintas empresas; pero, hasta la actualidad, lasfuerzas del mercado han sido las más rele-vantes en los cambios en estas áreas.

Energía y medio ambiente

El desarrollo tecnológico y la atención almedio ambiente no son incompatibles. Escreciente el interés por reducir y revertir losdaños causados al medio ambiente, lo querequiere procesos poco tóxicos y productosfáciles de reciclar, livianos y de menordemanda de energía; es decir, compromisocon la calidad.

Las nuevas tecnologías deben desarrollarsede tal forma que la producción no representedaños al medio ambiente. La preocupación

por el medio ambiente debe incorporarse enlos procesos de diseño, producción y man-tenimiento, pensando en el ciclo vital delproducto, que incluye fabricación, distribu-ción, uso y disposición final.

Todos los materiales involucran energía; seutiliza energía para la extracción, la refi-nación, la modelación de metales, la cocciónde cerámicos y la producción de cementos, yse encuentra en forma intrínseca en lospolímeros y elastómeros.

El contenido de energía es una de las formasmás sencillas de evaluar y cuantificar la con-taminación de la producción, y permiteobtener un parámetro más, a la hora de selec-cionar materiales.

Consideremos un ejemplo.

Para realizar una viga que debe alcanzar unacondición de rigidez especificada, con unmínimo contenido de energía, se podríaaplicar la siguiente fórmula para cuantificarla energía, frente a la selección del material:

Donde:

• Q es la energía contenida en la viga.

• q es la energía contenida en un materialpor unidad de masa (MJ/kg).

• A es la sección de la viga (cuadrada)(m2).

• L es la longitud de la viga (m).

• � es la densidad (kg/m3).

Considerando la rigidez S como:

4400

Se tarda, aproximada-mente, quince añosdesde la investigaciónde un nuevo materialhasta su comercia-lización.

Q = A.L.�.q (25)

4411

Donde:

• C es una constante que depende de laforma de aplicar las cargas.

• E es el módulo de elasticidad del mate-rial.

• I es el momento de inercia.

Remplazando la ecuación 25 en función de la26 y considerando la viga de sección cuadra-da, se obtiene la siguiente expresión:

En ella se observa que la energía contenida esmínima, cuando es máxima la relación:

Lo que sugiere que los valores de mínimaenergía se producen cuando se minimiza elpeso.

Q=12.S.L5

C(27)

1/2 �.q

E1/2

�.q

E1/2

Tipo

Valores de energía contenida en algunos materiales

Metales

Polímeros

Cerámicos y vidrios

Otros

Aluminio y aleaciones

Cobre y aleaciones

Acero

Nylon 66

Polipropileno

PVC

Vidrios

Ladrillo

Cemento

Hormigón

Piedra

Madera

Hormigón armado

290 - 305

95 -115

50 - 60

170 - 180

108 - 113

67 - 92

13 - 23

3.4 - 6

4.5 - 8

3 - 6

1.8 - 4

1.8 - 4

8 - 20

Material Energía q ( MJ/ kg)

S= C.E.I

L3(26)

4422

El contenido de energía es sólo una forma deevaluar el impacto ambiental del material; enmuchas circunstancias, no suele ser lo másrelevante. También se deben considerar lasemisiones de gases tóxicos en la producción,las dificultades que los materiales presentanpara ser reciclados, la resistencia a la

biodegradación y la energía involucrada en eltraslado del material desde su lugar de pro-ducción hasta su emplazamiento final.

Las legislaciones y los nuevos diseños debenfomentar su rreecciiccllaaddoo44.

4 La bibliografía sugerida para esta segunda parte de EEqquuiippaammiieennttoo EEMMAA --CCaarraacctteerrííssttiiccaass ffííssiiccaass ddee llooss mmaatteerriiaalleess ddee ccoonnssttrruucc--cciióónn- es:

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• Ferrero, M. T.; Durán, M. G. y otros (2003) Los procesos de pensamiento en la lectura comprensiva y en la resolución de proble-mas. Comunicarte, Córdoba.

• Godoy, Flores y Durán "Sobre el concepto de estabilidad en estructuras"http://www.efn.unc.edu.ar/departamentos/estruct/gmnme/Cursos/PresentacionACC_archivos/frame.htm

• Máximo, A.; Alvarenga, B. (1998) Física general. Oxford University Press. México.• Nevillas, A.; Brooks, J. (1998) Tecnología del concreto. Trillas. México.• Norma IRAM 1548 (1992) "Determinación de la densidad a granel (comúnmente denominada "peso unitario" o "densidad

aparente") y de los espacios vacíos". Buenos Aires.• Norma IRAM 9542 "Método de ensayo de flexión estática de maderas con peso especifico aparente mayor de 0,5 g/cm3).

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New Jersey.

4433

El producto

El recurso didáctico EMA está compuestopor dos instrumentos -una balanza y un dis-positivo para realizar ensayos a la flexión-que permiten determinar masa, densidad ymódulo de rotura de materiales, y por unabase de apoyo.

Permite, además, incorporar otros elementostales como: flexímetros para determinar ladeformación, dispositivos para ensayar lacompresión, etc.

Los componentes

La balanza es un instrumento destinado amedir masa. Consiste, esencialmente, en unabarra que puede girar en torno a un eje hori-zontal móvil materializado por los pernos, endonde se sujeta una agarradera. En unextremo de la barra se encuentra un con-trapeso y, en el otro extremo, un gancho quepermite sujetar el material cuya masa ha dedeterminarse. Para facilitar el uso es conve-niente suspender la balanza de un gancho ode una ménsula a la pared o el techo, y pre-ver un elemento de apoyo del brazo en elextremo en donde se encuentra el gancho.

Los criterios utilizados para la selección delmaterial para construir la balanza son técni-cos, económicos, de durabilidad y seguridad:Se necesita un material pesado para aumen-tar la capacidad de la balanza y para facilitarla construcción -aún cuando este rasgogenere conflicto con el criterio de manejabi-lidad-.

La base de apoyo y la tolva de carga formanel ddiissppoossiittiivvoo ppaarraa rreeaalliizzaarr eennssaayyooss ddee ffllee--xxiióónn:

• La bbaassee ddee aappooyyoo está constituida poruna planchuela en donde se encuentrandos apoyos móviles con libre movimien-to, según dos de sus ejes; uno de los

3. HACIA UNA RESOLUCIÓN TÉCNICAManual de procedimientos para la construcción yel funcionamiento del equipo

apoyos se puede desplazar, permitiendoensayar materiales de distintas luces.

• La ttoollvvaa ddee ccaarrggaa está formada por unrecipiente de chapa que, en el extremoinferior, tiene dos apoyos cilíndricos quematerializan dos cargas concentradassobre el elemento a ensayar.

Para realizar el ensayo, se carga la tolva conun material -arena, esferas de rulemanes,agua, etc.- de densidad a granel conocida. Laselección del material se realiza en función dela carga máxima que se desea lograr. Al mul-tiplicar la densidad a granel por el valor de lagravedad del lugar, se obtiene el peso porunidad de volumen a granel. Conociendo elvolumen de material con el que se cargó latolva, se determina la carga máxima aplicada.

Durante el proceso de carga de la tolva serequiere nivelar el material dentro de ésta,para evitar esfuerzos de torsión y otros.

Además, es necesario sujetar la tolva paraque no vuelque en el momento de rotura dela viga, lo que se puede materializar concables de acero o con un contenedor.

Los materiales, herramientase instrumentos

En la tabla se detallan los materiales utiliza-dos; las dimensiones se indican en losplanos.

Como algunos elementos son pequeños enfunción de la unidad de comercialización(tales como las barras de hierro), se puedenutilizar sobrantes, lo que permitiría dis-minuir el costo del equipo.

4444

Equipamiento EMA -Características físicas de los materiales de construcción-

Material Plano Pieza

Barra de hierro cuadrada de 15 x 15 mm

Barra de hierro de 35 x 35 mm

Hierro redondo de 6 mm de diámetro

Hierro redondo de 4 mm de diámetro

Perno de 4 mm de diámetro

Tubo de hierro de 20 mm de diámetro

Chapas de hierro de 4 mm de espesor

Tubo de sección cuadrada de hierro

de 16 mm de luz libre interna

2 pernos de 6 mm de diámetro

Planchuela de hierro de 10 mm

Planchuela de hierro de 5 x 40 x 900 mm

2 pernos de 12 mm de diámetro y

110 mm de largo

Chapa de hierro doble de capada

de 1,2 mm de espesor, 8500 cm2

2 hierros de 12 mm de diámetro y

120 mm de longitud cada uno

Pintura para hierro

Cables de acero

3

4

5

5

5

6

6

6

6

7

7

7

8

8

B - 1

B - 2

B - 3

B - 5

B - 4

B - 6

B - 7

B - 8

B - 9

A-1

A - 2, A - 3

A- 4

T - 1

T - 2

Como todo diseño es perfectible, sus alum-nos y usted pueden introducir modifica-ciones en el producto final o en el procesode producción, para mejorarlo o adaptarlo alas necesidades y disponibilidades locales.

Herramientas:• Amoladora• Lija• Limas• Martillo• Mechas (medidas varias)• Perforadora de banco• Perforadora manual• Pincel• Pinza• Remachadora• Sierra • Soldadora eléctrica• Fragua (opcional)• Yunque (opcional)

Instrumentos:• Regla metálica• Cinta métrica• Calibre• Pesas patrones

La construcción

El proceso de construcción del kit EMA sepuede dividir en tres etapas -aún cuando elorden entre éstas puede ser distinto del quele planteamos aquí-.

Etapa 1. Construcción de la balanza.

Etapa 2. Construcción de la base de apoyo.

Etapa 3. Construcción de la tolva de carga.

Etapa 1. Construcción de la balanza

Para la construcción de la balanza, se marcanlas piezas y se cortan según las dimensionesen mm y las formas especificadas en elplano.

PPrreeppaarraacciióónn ddee llaass ppiieezzaass::

• Se realiza una perforación en el extremode la barra principal.

• Con la amoladora, se eliminan las aristasvivas del contrapeso y se realiza el rebaje(opcional).

• Se dobla la barra de 6 mm de diámetropara formar el gancho.

• Se dobla la barra de hierro de 4 mm dediámetro para formar el soporte del gan-cho.

• Se moldean las planchuelas de 4 mm deespesor para realizar los brazos de laagarradera.

• Se sueldan los brazos de la agarradera aésta.

• Con la amoladora, se moldean los pernosdel soporte del gancho y del soporte

4455

Balanza

DenominaciónPieza Cantidad

Barra principal

Contrapeso

Gancho

Soporte del gancho

Perno del soporte del gancho

Agarradera

Brazos de la agarradera

Soporte móvil de la agarradera

Perno

B - 1

B - 2

B - 3

B - 4

B - 5

B - 6

B - 7

B - 8

B - 9

1

1

1

1

1

1

2

1

2

4466

móvil de la agarradera.• Se sueldan los pernos al soporte móvil de

la agarradera.

Etapa 2. Construcción de la basede apoyo

PPrreeppaarraacciióónn ddee llaass ppiieezzaass::

• Se corta la planchuela.• Se perfora la planchuela por donde

pasarán los pernos de los apoyos.• Se sueldan las partes que forman los

apoyos.

Etapa 3. Construcción de la tolvade carga

PPrreeppaarraacciióónn ddee llaass ppiieezzaass::

• Se corta la chapa de hierro; se doblan ysueldan las partes formando la tolva.

• Se cortan los hierros de 12 mm dediámetro.

El armado

Hemos organizado el proceso en tres etapas:

Etapa 1. Armado de la balanza.Etapa 2. Armado de la base de apoyo.Etapa 3. Armado de la tolva.

Etapa 1. Armado de la balanza

Operaciones:• Soldar la barra principal al contrapeso.• Colocar el gancho en su soporte.• Soldar los pernos en el soporte móvil de

la agarradera.• Colocar el soporte móvil de la aga-

rradera, en la barra principal.• Colocar los brazos de la agarradera en

los pernos del soporte móvil de la aga-rradera.

• Remachar los pernos del soporte móvilde la agarradera.

• Colocar el perno del soporte del ganchoen la barra principal.

• Colocar el soporte del gancho en elperno.

• Remachar el perno del soporte del gan-cho.

• Pintar la balanza con pintura para hierro(la pintura protege al hierro de la oxi-dación y otorga un aspecto más agra-dable).

Etapa 2. Armado de la base deapoyo

Operaciones:• Soldar a la planchuela el apoyo móvil no

desplazable.

Base de apoyo

DenominaciónPieza Cantidad

Base

Soporte de apoyo móvil

Soporte de apoyo móvil desplazable

Perno remachado

A - 1

A - 2

A - 3

A - 4

1

1

1

2

Tolva de carga

DenominaciónPieza Cantidad

Tolva

barras

T - 1

T - 2

1

2

• Colocar el perno en el apoyo móvil nodesplazable.

• Remachar el perno del apoyo móvil nodesplazable.

• Colocar el perno del apoyo móvil.• Remachar el perno del apoyo móvil.• Pintar la planchuela con el apoyo móvil

no desplazable y el apoyo móvil despla-zable por separado; esperar a que seseque la pintura.

• Colocar el apoyo móvil en la planchuela.

Etapa 3. Armado de la tolva

Operaciones:• Soldar las barras en la parte inferior de la

tolva.• Pintar el conjunto.

El ensayo y el control

El kit EMA per-mite medir -com-parar la cantidadde magnitud conla unidad de esamagnitud; elresultado seexpresa medianteun número segui-do de la unidad que hemos utilizado-, por loque es necesario considerar que todas lasmedidas están condicionadas por posibleserrores experimentales.

Los errores pueden ser sistemáticos o acci-dentales:

• EErrrroorreess ssiisstteemmááttiiccooss. Son los que serepiten constantemente y afectan al

resultado en un sólo sentido (aumentan-do o disminuyendo la medida). Puedendeberse a un mal calibrado del instru-mento, a la utilización de fórmulas(teoría) incorrectas, al manejo de losinstrumentos de forma no recomendada,etc. Estos errores sólo se eliminan me-diante un análisis del problema.

• EErrrroorreess aacccciiddeennttaalleess oo aalleeaattoorriiooss.. No esposible determinar su causa. Afectan alresultado en ambos sentidos y se puedendisminuir por tratamiento estadístico -realizando varias medidas para que lasdesviaciones, por encima y por debajodel valor que se supone debe ser el ver-dadero, se compensen-.

En el ensayo experimental a la flexión con elequipo EMA se deben considerar numerosasposibles causas de error, tales como el hechode que la carga está aplicada a través de cilin-dros de pequeños diámetros que generantensiones localizadas en los puntos de apoyo,lo que puede causar fallas localizadas.

Del mismo modo, al cargar la tolva del kit sedeben de tomar precauciones. Es importantelograr una distribución homogénea del mate-rial para evitar esfuerzos de torsión. Además,se requiere tomar con precisión la distanciaentre los apoyos y la distancia entre los pun-tos de aplicación de la carga.

Los factores que influyen en el proceso demedición son:

• FFaaccttoorr hhuummaannoo. El "medidor" (obser-vador) puede originar errores sistemáti-cos por una forma inadecuada de medir;así, introduce un error que siempre seregistra en el mismo sentido. Como la

4477

El error en las medidastiene un significadodistinto a "equivo-cación"; el error esinherente a todo pro-ceso de medida.

persona no suele ser consciente de cómointroduce su error, éste sólo se eliminacambiando de observador. Tambiénpuede introducir errores accidentales poruna imperfección de sus sentidos; estoserrores van unas veces en un sentido yotras en otro, y se pueden compensarrealizando un tratamiento estadístico.

• FFaaccttoorreess aammbbiieennttaalleess. La temperatura, lasvibraciones en el lugar, la presión, lahumedad, etc. pueden alterar el procesode medida, por lo que es necesario fijarlas condiciones externas e indicar, enmedidas precisas, cuáles fueron éstas.

• FFaaccttoorreess iinnssttrruummeennttaalleess. Los instrumen-tos de medida también pueden intro-ducir errores sistemáticos en el procesode medida, por un defecto de construc-ción o de calibración; estos errores sólose eliminan cambiando de aparato o cali-brándolo bien.

Todo instrumento de medición -entre ellos,los que conforman el recurso didáctico EMA-tiene como características:

• RRaannggoo ddee mmeeddiiddaa.. Especificación deentre qué valores -máximo y mínimo-puede medir; uno es la cota máxima yotro es la cota mínima.

• SSeennssiibbiilliiddaadd. El umbral de sensibilidad esla menor división de la escala del aparatode medida; es tanto más sensible cuantomás pequeña sea la cantidad que puedemedir (una balanza que aprecia mg es mássensible que otra que aprecia gramos).

• FFiiddeelliiddaadd. Un instrumento es fiel sireproduce siempre el mismo valor, o va-lores muy próximos, cuando medimos la

misma cantidad de una magnitud en lasmismas condiciones.

• PPrreecciissiióónn. Un aparato es preciso si loserrores absolutos (desviación entre lo quemide y el "valor verdadero") que se pro-ducen al usarlo son mínimos. El valorque da en cada medida se desvía poco del"valor verdadero".

Para realizar una medición es necesario:

• Comprobar la calibración del aparato.• Cumplir las normas de conservación y

condiciones de uso.• Conocer y valorar la sensibilidad del

aparato para dar los resultados con lacorrespondiente precisión.

• Anotar cuidadosamente los valoresobtenidos.

Para la ddeetteerrmmiinnaacciióónn ddee llaa eessccaallaa ddee mmaaggnnii--ttuuddeess en la balanza EMA, se requiere dispo-ner de pesas patrón; es decir, pesas indivi-duales de valores conocidos, que pueden serutilizadas en forma individual o combinadas.

El proceso consta de los siguientes pasos:

1. Verificar que la balanza se encuentrelimpia y ubicada en un sitio libre devibraciones y fuentes de calor. La tem-peratura ideal para realizar el proceso esde 20 ºC.

2. Realizar entre 5 a 10 puntos distribuidosde tal forma que el campo de medidaquede dividido en intervalos aproxi-madamente iguales, dentro de la escalade la balanza (que va desde 0 hasta 50kg, aproximadamente), y efectuar entre6 y 10 medidas por cada punto.

4488

4499

3. Determinar el 0 de la escala; es decir, elpunto en el cual se coloca la agarradera yla barra principal queda totalmente hori-zontal. Para marcar el punto en la barraprincipal, se determina la distancia entreel extremo del contrapeso y el punto deapoyo de la agarradera en donde se pro-duce la horizontalidad de la barra. Estaoperación se repite entre 6 y 10 veces.Luego, se obtiene la longitud promedio yse marca el 0 en la barra principal.

4. Colocar la pesa patrón en el gancho de labalanza (si se incluye un plato suspendi-do del gancho, es necesario considerar lamasa de aquel) y se repite la operacióndescripta en el paso 3; es decir, mover laagarradera hasta encontrar que la barraprincipal está horizontal. Repetir laoperación, sacar promedio y marcar.

5. Para indicar en la barra principal las mag-nitudes que se encuentran entre las mag-nitudes obtenidas con la pesa patrón,analicemos este esquema:

Estableciendo la ecuación de equilibrio demomento = 0

Se obtiene:

Remplazando los valores de Pp en laecuación 29, se obtiene la distancia X de labarra principal.

Donde:• Pc es la masa del contrapeso.• L es la distancia desde el centro de

gravedad del contrapeso a la barra prin-cipal.

• Xo es la longitud de la barra principal.• Pp es la masa patrón.• A es el área de la barra principal.• Pe es el peso especifico de la barra prin-

cipal.

Pc (l + X) + Pe . A . X 2/2 = Pp (Xo -X) + Pe . A . (Xo-X) 2/2

(28)

Pp (Xo -X)= x (Pc + Pe . A . Xo) + (Pcl - PeA . Xo 2/2)

(29)

5500

PLANO N° 1

Balanza

5511

PLANO N° 2

Dispositivo de flexión, com-puesto por una bara de apoyoy una bolsa de carga

5522

PLANO N° 3

5533

PLANO N° 4

5544

PLANO N° 5

5555

PLANO N° 6

Sección depieza B-1

Pieza B-9

4.5

8.5

8.5

Pieza B-8 B-9

29.0

16.017.0

5566

PLANO N° 7

5577

PLANO N° 8

5588

Para determinar el grado de complejidad delos problemas tecnológicos a plantear a losalumnos, es necesario considerar sus capaci-dades previas y los contenidos a abarcardurante el desarrollo de la tarea; la resolu-ción resulta, así, acorde a las competenciasde cada grupo concreto de alumnos.

No obstante, estono significa quelos alumnos nodeban enfrentarlas dificultadesque caracterizanlas situacionesproblemáticas.

Antes de plantearle nuestras sugerenciasrespecto de la integración didáctica delequipo EMA, le proponemos detenerse aconsiderar tres aspectos de la enseñanza de laresolución de problemas tecnológicos1:

• el modelo de resolución de problemas,

• la comprensión de los sistemas involu-crados y

• los conocimientos necesarios.

Existen numerosos modelos de resolución deproblemas. El análisis de estos modelos

puede servir para que los estudiantes com-prendan en qué consiste este proceso que seextiende desde la configuración de unasituación como problema hasta su resolu-ción.

A continuación, presentamos cinco modelosque ilustran secuencias que aportan criteriospara organizar los procesos didácticos.

MMooddeelloo AA::

4. EL EQUIPO EN EL AULA

Esencialmente -comodecíamos-, propone-mos a nuestro grupoabordar problemassimples para desarro-llar capacidades com-plejas.

Identificación del problema

Planteamiento de solucionesposibles

Selección de la solución

Verificación. ¿El problema sesolucionó?

1 Mc Cade, J. (1990) "Problem solving: much more thandesign". Journal of Technology Education. Vol. 2.

MMooddeelloo BB::

MMooddeelloo CC::

MMooddeelloo DD::

MMooddeelloo EE::

Consideremos, ahora, el segundo compo-nente de la enseñanza y el aprendizaje de latecnología: llaa ccoommpprreennssiióónn ddee llooss ssiisstteemmaassiinnvvoolluuccrraaddooss..

La tecnología constituye un sistema.Entendemos por sistema un conjunto departes entre las que se establece alguna formade relación que las articula en la unidad quees, precisamente, el sistema2. Esta interac-ción de las partes dota al sistema de una enti-dad propia en la que, muchas veces, laspartes componentes del sistema constituyensistemas -que podríamos considerar subsis-temas- por sí mismas.

Es imprescindible la definición de los sis-temas y subsistemas involucrados en unproblema tecnológico, así como la relaciónentre el sistema y los subsistemas.

5599

Detección de una situaciónproblemática

Formulación del problema

Análisis del problema

Búsqueda de la solución

Selección de la solución

Especificación de la solución

Comprender el problema

Concebir un plan

Ejecutar el plan

Examinar la solución

Situación amodificar

Solución delproblema

Situaciónmodificada

Buscarsoluciones

Formular elproblema

Examinar lasolución

Materializarla solución

2 Arcil, J.; Gordillo, F. (1997) Dinámica de sistemas. Alianza.Madrid.

A modo de ejemplo, podemos analizar unedifico como un sistema producido por unaccionar tecnológico que logra satisfacer lanecesidad de albergar muchas personas enun contexto determinado. Este sistema estáconstituido por subsistemas tales como: sub-sistema eléctrico, subsistema hidráulico, sub-sistema estructural -que, a su vez, se puededescomponer en dos subsistemas: la estruc-tura formada por un ensamble de materialque intenta sostener cargas y el subsistemaintegrado por las cargas-.

El equipo EMA puede considerarse como unsistema formado por dos subsistemas queson la balanza y el dispositivo para realizar elensayo de flexión. El subsistema balanza estácompuesto por un conjunto de partes talescomo: barra principal, contrapeso, gancho,pernos, etc., las que están relacionadas entresí, dotándolo de una entidad propia que lepermite determinar la masa de un cuerpo. Elmismo análisis se puede realizar con el sub-sistema dispositivo para el ensayo de flexión.

Pero, a su vez, el equipo EMA puede serdefinido un subsistema en el marco de unsistema -por ejemplo, el problema "Bosquede árboles exóticos"-.

El tercer componente de la enseñanza y delaprendizaje de la tecnología en la escuela -además del modelo de resolución de proble-mas y de la comprensión de los sistemasinvolucrados-, está representado por losccoonnoocciimmiieennttooss nneecceessaarriiooss..

La construcción progresiva de los contenidoscientíficos y tecnológicos se realiza a partir delos conocimientos que ya dispone el alumno,no sólo de los aprendizajes y destrezas del

propio campo disciplinar, sino del conjuntode las disciplinas relacionadas con lasituación problemática en cuestión.

Ahora bien, ¿qué problemas ayuda a resolverel equipo EMA?

El equipo está constituido por dos instru-mentos que se complementan entre sí y quepermiten determinar características de losmateriales, tales como masa, densidad ymódulo de rotura, esencialmente. Conocerestas características resulta necesario cuandose desea solucionar problemas vinculados ala concreción de una construcción,reparación o modificación, ya que permitenel uso racional de los materiales.

EMA y la resolución de lasituación "Bosques de árbolesexóticos"

Al buscar las soluciones posibles a "¿Cómoconstruir un bosque de árboles exóticos enel patio del hospital?", los alumnos realizanuna exploración o investigación en la lite-ratura técnica y científica, y en el mundo quenos rodea; porque, la acumulación deconocimientos humanos nos brinda la posi-bilidad de observar y analizar soluciones yahechas en determinados contextos; y, el bus-car soluciones implica explorar nuestramemoria, consultar libros e informes técni-cos, aplicar prácticas existentes y poner enmarcha la creatividad, ensayando las infinitasposibilidades delimitadas por las restric-ciones.

En nuestro caso, las restricciones -caracterís-

6600

6611

ticas de una solución que se fijan previa-mente por una decisión o por normativa-son:

• Emplear más del 90 % de materiales dedesecho (cajas, escombros, etc.) o mate-riales naturales (piedras, troncos, etc.).

• Los materiales pueden ser previamentetratados (pintura, tallado, etc.), paralograr determinados efectos estéticos.

• Deben tener un solo apoyo, simulando eltronco de un árbol.

• Los brazos que modelan las ramas debenser desiguales y de una sola pieza.

• Los brazos del árbol pueden tener ele-mentos que aparenten flores, hojas,nidos, etc. en sus extremos o encualquier posición.

• No deben utilizarse elementos defijación.

Considerando estas restricciones y paraampliar el campo de posibles soluciones, losalumnos deben disponer de conocimientosque les permitan proyectar y construir losárboles exóticos:

• Masa• Peso • Densidad• Peso especifico• Densidad a granel• Centro de gravedad• Resistencia a compresión• Módulo de rotura• Estructuras (esfuerzos, diagramas de

momentos, etc.)

Por supuesto, contar con conocimientos dearte y ciencias naturales también permitirásuperar las restricciones del problema.

Al proyectar posibles soluciones de árbolesexóticos, el equipo EMA permite a los alum-nos:

• Determinar la masa de los elementos quesimulan hojas, flores, nidos, etc. utilizan-do la balanza.

• Obtener el peso de los materiales, mul-tiplicando la masa -determinada a travésde la balanza- por la aceleración de lagravedad.

• Si los elementos son de forma irregular,determinar el volumen, aplicando elprincipio de Arquímedes y utilizando labalanza.

• Dado que los elementos que conformanlas ramas de los árboles exóticos estaránsolicitadas a la flexión, aprovechando eldispositivo para realizar el ensayo a fle-xión del equipo, es posible determinarexperimentalmente la posición de las car-gas, las dimensiones de las ramas, laposición de las ramas, etc.

Por otra parte, los principales sistemasinvolucrados en el problema del embelle-cimiento del patio del hospital con árbolesexóticos son:

• SSiisstteemmaa ssoocciiaall. En el contexto del proble-ma, la mejora del patio se realiza para ex-presar el agradecimiento al personal de esainstitución y para alegrar la estadía depacientes y de personal; es decir, para ungrupo social determinado. Para compren-

La utilización del equipo EMA favorece lacomprensión de las propiedades de los mate-riales y de las leyes básicas de la mecánicaaplicadas en la construcción.

der el sistema social, el docente fomenta elcuestionamiento por parte de los alumnosrespecto de: ¿Cuál es la edad promedio delos niños que concurren al hospital? ¿Dedónde provienen estos niños? El personalde la institución, ¿está formado principal-mente por hombres? etc.

• SSiisstteemmaa áárrbboolleess eexxóóttiiccooss. Es importanteconocer los posibles materiales que sedisponen para realizar las diferentespartes de los árboles exóticos, indagarcómo se vinculan estas partes, a qué leyesresponden, cuáles son los sistemas cons-tructivos que pueden utilizarse y cuál esel objetivo del sistema.

• SSiisstteemmaa ppaattiioo. El patio está formado porun espacio de 35 metros de ancho por 50metros de largo; tiene como objetivos,entre otros, los de ventilar consultorios yfacilitar el acceso.

Para realizar el estudio comprensivo de lossistemas, el profesor realiza todas las ssuuppoossii--cciioonneess que considere convenientes. Una acti-vidad interesante de desarrollar consiste ensuponer variaciones en alguno de los siste-mas involucrados y analizar qué va a suceder,entonces, con las soluciones. Por ejemplo:¿Formularíamos las mismas posibilidades desolución, si al hospital concurrieran sóloadultos mayores (modificación en el sistemasocial)? Y, ¿si el patio tuviera otras dimen-siones (modificación en el sistema patio)?

Para seleccionar una posible solución, losalumnos se concentran en los ccrriitteerriiooss. Ennuestro caso los principales criterios son:

• alegrar mejorando el aspecto del patio,

• seguridad y

• bajo costo.

Luego, pueden determinar la importanciarelativa de los criterios y predecir el fun-cionamiento de las posibles soluciones,comparar soluciones con relación a los crite-rios y hacer una elección.

Al considerar una solución es valioso refle-xionar sobre:

En nuestro caso, el nuevo problema puedeser: ¿Cómo mantener los árboles exóticos?¿Qué sucederá con ellos al fin del ciclo devida? Etc.

¿El problema se solucionó? Es decir ¿Losárboles exóticos satisficieron la necesidadpara la cual se construyeron? Si la respuestaes no, inicio la formulación del problema.

Determinación del módulo de rotu-ra con el equipo EMA

Nuestro recurso didáctico puede utilizarsepara estudiar algunas de las propiedades delos materiales, para diseñar modelos depuentes o de otra construcción civil, para eldiseño de muebles, etc.

6622

CUANDO SE IMPLEMENTA UNA SOLUCIÓN

TECNOLÓGICA, SE CREA UN NUEVO

PROBLEMA.

ES NECESARIO ANALIZAR EL IMPACTO DE LAS

SOLUCIONES TECNOLÓGICAS ANTES Y DESPUÉS

DE IMPLEMENTARLA Y BALANCEAR ESTE

IMPACTO CON EL OBJETIVO PRINCIPAL DE LA

TECNOLOGÍA QUE ES MEJORAR LA CALIDAD

DE VIDA.

Utilizando el equipo EMA, se puede realizaruno de los más comunes ensayos a la flexión.

Procedimiento:

• Medir la longitud de la viga.

• Medir la altura de la viga.

• Medir el ancho de la viga.

• Colocar la viga sobre la base de apoyo.

• Medir la distancia entre los apoyos de laviga"l".

• Determinar la densidad a granel del ma-terial con el cual se cargará la tolva.

• Determinar la distancia entre los puntosde apoyo y los puntos de aplicación de lacarga de la tolva.

• Colocar los cables de seguridad de la tol-va para que, cuando la viga rompa, latolva no vuelque.

• Llenar la tolva, lentamente, con el mate-rial, nivelándolo.

• Calcular la carga máxima P ( P = peso dela tolva + volumen a granel del materialde carga x peso a granel).

El módulo de rotura -la tensión máximasuperficial de la viga sometida a esfuerzo deflexión-, depende de la distancia entre losapoyos y de las cargas. Para comparar valoresentre distintos materiales, los alumnos repi-ten las mismas condiciones de ensayos.

Este ensayo presenta la ventaja de producirun momento flector máximo constante enuna porción importante de la viga, en el cualel esfuerzo de corte es cero. El ensayo seaproxima, así, al caso de flexión pura.

6633

P = Carga aplicada.l = Separación entre apoyos de la viga.a = Separación entre los puntos de apli-

cación de la carga.

MM mmaaxx = P (l-a)4

Diagrama de carga

Diagrama de momento (M)

Diagrama de corte (Q)

QQ = P/2

6644

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 aeevvcceenneett@@iinneett..eedduu..aarr, 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:

IILa 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 prácticaIIII

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:

IIIIII

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 prácticaIIVV

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:

VVLa 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.).

VVII

VVIIIILa 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.

VVIIIIII

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)

IIXX

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.

XX

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

XXII

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

XXIIII

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):

XXIIIIII

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

XXIIVV

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):

XXVV

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):

XXVVII

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:

XXVVIIII

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:

XXVVIIIIII

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

XXIIXX

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

XXXX

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:

XXXXII

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:

XXXXIIII

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?

XXXXIIIIII

Títulos en preparación de la serie “Recursos didácticos”.

- Arquitectura bioclimática

- Ascensor

- Banco de carpintero

- Biodigestor

- Biorreactor para la producción de alimentos

- Cargador semiautomático para máquinas a CNC deaccionamiento electroneumático

- Celda de combustible

- Celda solar

- Entrenador en lógica programada

- Equipamiento para el análisis de estructuras de edificios

- Equipamiento para matricería

- Generador de biodiesel

- Generador eólico

- Instalación sanitaria de una vivienda

- Manipulador neumático

- Máquina de vapor

- Programador visual para microcontroladores PIC

- Relevador de las características de componentessemiconductores

- Simuladores interconectables basados en lógica digital

- Sismógrafo

- Sistemas SCADA para el control de procesos industriales

- Tren de aterrizaje