Secundaria. Tecnología 3. Mie 03/03/21
Miércoles
03
de Marzo
3° de Secundaria
Tecnología
Innovar para solucionar problemas técnicos
Aprendizaje esperado: Propone
alternativas de solución a problemas técnicos y elabora proyectos de
innovación.
Énfasis: Innovar un proceso,
producto o servicio que dé solución a un problema técnico.
¿Qué vamos aprender?
Es importante que tengas a la mano el diseño que
hiciste en la sesión anterior, ya que ahora elaborarás el producto que dará solución al problema técnico que se ha
planteado, de acuerdo con criterios de desarrollo sustentable.
También será importante que tengas a la mano cuaderno y lápiz o bolígrafo para
tomar nota de las ideas principales, preguntas y reflexiones de esta sesión.
Considera tener el diseño y los materiales que
utilizarás para la construcción de tu prototipo. Recuerda que el ejemplo fue un
auto eléctrico a escala, baterías de aparatos descontinuados o descompuestos,
caimanes y un multímetro.
En la sesión anterior elaboraste el diseño para la
conversión de un automóvil con motor de combustión interna a eléctrico.
Como recordarás, analizaste un problema de
contaminación aunado al parque vehicular existente de la Zona Metropolitana del
Valle de México, ya que la CDMX en promedio aporta 30 % de partículas y 40 % de
precursores de ozono de las emisiones generadas.
Es por ello que durante las sesiones anteriores has
analizado la problemática, elegiste una alternativa de solución y elaboraste tu
diseño general.
Recordarás que el diseño del producto tiene como
objetivo el cambio de los motores de combustión interna de los vehículos por
uno eléctrico.
Cabe destacar que los motores de combustión interna
antiguos no cuentan con un sistema de diagnóstico a bordo. Y qué decir de los
sensores de oxígeno, catalizador, inyectores electrónicos, éstos permiten
monitorear y controlar por completo la eficacia y eficiencia del motor de
combustión interna.
La metodología del proceso de innovación es la
siguiente:
Como primera etapa, identificaste las necesidades y fue indispensable recabar
información a partir de entrevistas, estudios sociales e inclusive investigando
a partir de fuentes confiables que encontraste, principalmente en Internet.
A partir de la información recabada llegaste a
identificar el problema y proponer
alternativas de solución. Aquí analizas la información sobre
innovaciones y avances tecnológicos que encuentras en fuentes confiables, sobre
todo en Internet.
Eso ha llevado a la etapa para la selección de una alternativa viable.
Esto lo hiciste a partir de la búsqueda de información sobre las
características de las soluciones y evaluaste cuál sería más sustentable.
A partir de dicha alternativa has llegado a la
etapa del diseño del prototipo,
que está orientada con la información relevante en cuanto a lo que la agenda
2030 marca, así como a los gustos de las personas, ergonomía, materiales,
medios y procesos técnicos.
¿Qué hacemos?
Analizarás la etapa del desarrollo de los procesos productivos que, de acuerdo con el
conocimiento técnico, es decir, el saber hacer, generarás un prototipo que te
lleve a la última etapa que es la comercialización.
El desarrollo del prototipo requiere creatividad, ya que ésta será la
materia prima para la innovación. Ésta no puede ser impuesta, pero se puede
fomentar creando las condiciones para que surja.
Ahora innova en cuanto al mejor aprovechamiento de
las baterías, tomando en cuenta el prototipo que diseñaste en la sesión
anterior.
Debes comenzar con un prototipo a escala que simule el diseño real.
Observa el siguiente video para que quede más clara
la elaboración del prototipo.
1. Prototipo
Recuerda que para lograr un buen prototipo es
importante:
-Mostrar todas las partes del prototipo.
-Usar materiales que tengas a tu alcance.
-Usar tu imaginación.
-Despreocuparse de su apariencia, no es necesario
que sea bonito.
-Empezar en cuanto tengas todos los materiales.
En efecto, recuerda que lo más importante es hacer
realidad tus ideas, ya que a partir de un prototipo puedes obtener una prueba
tangible de lo que estás pensando y mostrarlo a todos.
El funcionamiento del auto eléctrico es a través de
un motor eléctrico y su paquete de baterías es de níquel-cadmio. Por su composición, la duración de la energía
eléctrica es poca a comparación de las baterías de iones de litio.
La carga de las baterías se mide en
miliamperio-hora, el cual es hasta 3 veces mayor comparado con la batería
original.
Las baterías recargables, a su vez, tienen un periodo de vida útil, que en el caso
de las de níquel-cadmio es más reducido en comparación con las de iones de
litio.
Esta batería de níquel-cadmio tiene un voltaje de
9.6 voltios con una capacidad de 800 miliamperios-hora.
Para el prototipo se considera pilas de nueva
generación, pero también será importante revisar, principalmente, el valor
nominal de energía eléctrica que requiere el motor.
Debes revisar las características del motor y de
las pilas que reciclarás para que no dañes ningún componente de este modelo a
escala.
Por ejemplo, el voltaje de la batería de la
computadora es de 10.8 voltios y 2,200 miliamperios-hora.
Tenemos un margen de 10 % de tolerancia, por lo que
podrás utilizarlo para la construcción de tu prototipo.
Otro dato a considerar en los motores eléctricos es
los “kWh”, mejor conocido como kilovatios-hora.
En los autos híbridos y eléctricos esta capacidad
oscila entre los 35 kWh en coches pequeños y los 100 kWh de los modelos más
grandes.
En efecto, los kWh también serán un factor
importante por considerar para la autonomía del modelo que debes calcular a
partir del consumo de energía que tiene el motor.
Actualmente puedes encontrar en el mercado coches
eléctricos con autonomía entre 200 y 600 kilómetros.
Eso quiere decir que para la conversión que tienes
en mente habrá que observar la eficacia y eficiencia del motor eléctrico, a fin
de lograr dicha autonomía.
Y repercute en el modelo a escala, ya que puedes
determinarlo a partir de sus propiedades actuales y convertirlo a la escala
real.
Como se trata de un prototipo podrás utilizar unos
cables con terminal de caimán para la conexión al circuito original y
realizarás unas pruebas de funcionamiento.
Recuerda que la propuesta se originó a partir del
problema de contaminación ambiental que generan los automóviles con motor de combustión
interna y dio como propuesta la conversión a eléctrico.
El diseño del prototipo también tiene como objetivo
evitar la contaminación y reutilizar materiales.
Se te invita a que continúes innovando tu
prototipo. Por ejemplo, para el modelo real se debe implementar un regenerador
de energía eléctrica que proveerá al sistema eléctrico de más carga,
prolongando mucho más su autonomía.
La recuperación
de energía en los automóviles eléctricos se hace a partir del frenado ya
que, su principal objetivo es el ahorro en consumo y la prolongación de la
autonomía del coche sin perder por ello prestaciones o confort.
El principio, para la conversión de la inercia en electricidad aprovecha la energía
cinética del vehículo transformándola en energía eléctrica.
Para que en un auto eléctrico el frenado sea más
efectivo y no se frene de golpe, se suele utilizar una transmisión equivalente
a la del vehículo, con la ventaja de que, si necesitas más resistencia al
avance, sólo tienes que ajustar la transmisión.
Ahora deberás aplicarlo al prototipo.
Para regenerar la energía se puede utilizar
fotoceldas solares, pero no se deja de lado lo que diseñaste en un inicio.
Recuerda seguir con la búsqueda de objetos que
estén a tu alcance y que puedas utilizar para la elaboración de tu prototipo.
Es una buena propuesta lo de las fotoceldas
solares, pero tendrás que considerar nuevamente los kWh que proporcione.
Por cierto, ¿alguna vez te has subido a un autobús
híbrido?
Ya existen en la Ciudad de México, y no solamente
en la Ciudad de México, también los hay en otras zonas conurbadas.
Y qué decir de los 100 % eléctricos, articulados
con cámaras de videograbación en alta definición y capacidad para 160
pasajeros.
Observa el siguiente video para poder visualizar su funcionamiento.
2.
Autobús eléctrico
No deja de sorprender que a pesar
de tener un peso de 30 toneladas permita una autonomía de 330 kilómetros.
Es un hecho que, desde el modelo
a escala, hasta un modelo real de autobús articulado, se pueda contribuir para
la eliminación de contaminantes y la reducción de emisiones.
Y puedes seguir buscando más
innovaciones para el diseño.
El Reto de Hoy:
Recuerda que por tratarse de un
prototipo no es necesario que se vea bonito, ya que más adelante y, claro está,
con la ayuda de tu maestra o maestro de Tecnología y de ser posible con la
valoración de tus compañeros de clase, así como de tus familiares, podrás validar
el prototipo para poder construir la versión final.
Hasta su comercialización, ya
dada la aceptación social.
Recuerda tener presente un
listado de costos para valorar si es viable tu prototipo e incluso si existe
alguna competencia actualmente en el mercado.
¡Buen trabajo!
Gracias por tu
esfuerzo.
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