Diseño de puentes de palitos de helado

Puente de palos de helado Página 1 de 13
Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering
www.tryengineering.org
Puente de palos
de helado
Proporcionado por TryEngineering, www.tryengineering.org
E n f o q u e d e l a l e c c i ó n
La lección se concentra en cómo se diseñan los puentes para soportar peso, al mismo tiempo
ser durables y, en algunos casos, estéticamente agradables. Los estudiantes trabajan en
equipos para diseñar y construir su propio puente usando como materia prima 200 palos
de helados y pegamento. Los puentes deben tener un largo de por lo menos 35 cm
(14 pulgadas) y ser capaces de sostener un peso de unos 2 kg (5 libras) (estudiantes más
jóvenes) o de 9 kg (20 libras) (en el caso de los estudiantes mayores). Se recomienda a
los estudiantes que ahorren material y utilicen la menor cantidad de palitos de helado que
les permita lograr sus objetivos. Los estudiantes evalúan tanto la eficacia de sus propios
puentes como los de los demás equipos y presentan sus hallazgos a la clase.

S i n o p s i s d e l a l e c c i ó n
La lección “Puente de palos de helado” explora de qué manera
ha incidido la ingeniería en el diseño de puentes a lo largo
del tiempo, incluyendo diseños innovadores y el desafío
de crear puentes que se transformen en puntos atractivos
de una ciudad. Los estudiantes trabajan en equipos de
“ingenieros” para diseñar y fabricar su propio puente
utilizando pegamento y palitos de helado. Prueban sus
puentes usando pesos, evalúan sus resultados y presentan
los hallazgos a la clase.
N i v e l e s d e e d a d
8 a 18.
O b j e t i v o s
Aprender sobre la ingeniería civil.
Aprender sobre el diseño de ingeniería.
Aprender sobre la planificación y la construcción.
Aprender sobre el trabajo en equipo y en grupo.
R e s u l t a d o s a n t i c i p a d o s d e l a p r e n d i z a j e
Como resultado de esta actividad, los estudiantes deben lograr la comprensión de:
el diseño y la ingeniería estructurales
la resolución de problemas
el trabajo en equipo

A c t i v i d a d e s d e l a l e c c i ó n
Los estudiantes aprenden cómo se diseñan los puentes para superar desafíos de carga,
tensión y estética. Trabajan en equipos para diseñar y fabricar un puente con un total de
200 palitos de helado y pegamento que pueda sostener un peso estándar, según la edad
de los estudiantes. Los equipos prueban su puente, evalúan sus propios resultados y los
de los de los demás estudiantes y presentan sus hallazgos a la clase.
I n f o r m a c i ó n / m a t e r i a l e s
Documentos informativos para el maestro (adjuntos)
Hojas de trabajo para el estudiante (adjuntas)
Hojas de información para el estudiante (adjuntas)
C o n c o r d a n c i a c o n l o s p r o g r a m a s d e e s t u d i o
Consulte la hoja adjunta sobre la concordancia con los programas de estudio.
C o n e x i o n e s a I n t e r n e t
TryEngineering (www.tryengineering.org)
Historia del puente del Puerto de Sydney
(www.cultureandrecreation.gov.au/articles/harbourbridge/)
(sitio disponible sólo en inglés)
Grandes construcciones: Puentes (www.pbs.org/wgbh/buildingbig/bridge)
Normas de ITEA para la competencia tecnológica: Contenidos para el estudio
de la tecnología (www.iteaconnect.org/TAA) (sitio disponible sólo en inglés)
Normas nacionales de educación científica (www.nsta.org/standards)
L e c t u r a s c o m p l e m e n t a r i a s
Bridges of the World: Their Design and Construction (Puentes del mundo: su diseño
y construcción) (ISBN: 0486429954)
Bridges: Amazing Structures to Design, Build & Test (Puentes: estructuras
asombrosas para diseñar, construir y probar) (ISBN: 1885593309)
A c t i v i d a d o p c i o n a l d e r e d a c c i ó n
Escribe un ensayo o párrafo sobre cómo los nuevos materiales sintéticos afectaron
el diseño de puentes en el siglo pasado.
I d e a s p a r a l a e x t e n s i ó n
Desafíe a los estudiantes más avanzados a diseñar y construir un puente con
palitos de helado y pegamento que pueda sostener el peso de tres estudiantes.

Puente de palos de helado
P a r a l o s m a e s t r o s :
Concordancia con los programas de estudio
Nota: Todos los planes de las lecciones de esta serie cumplen con las Normas nacionales
de educación científica, formuladas por el Consejo Nacional de Investigación (National
Research Council) y avaladas por la Asociación Nacional de Maestros de Ciencias (National
Science Teachers Association) y, si corresponde, también con las Normas para la competencia
tecnológica de la Asociación Internacional de Educación Tecnológica (International
Technology Education Association) o los Principios y normas de las matemáticas
escolares del Consejo Nacional de Maestros de Matemáticas (National Council
of Teachers of Mathematics).
Normas nacionales de educación científica, de K a 4° grado
(de 4 a 9 años de edad)
NORMA DE CONTENIDO A: La ciencia como indagación
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar:
Capacidades necesarias para realizar indagaciones científicas
NORMA DE CONTENIDO B: Física
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben lograr
la comprensión de:
Las propiedades de los objetos y los materiales
NORMA DE CONTENIDO E: Ciencia y tecnología
Capacidades de diseño tecnológico
La comprensión de la ciencia y la tecnología
NORMA DE CONTENIDO G: Historia y naturaleza de la ciencia
la comprensión de:
La ciencia como cometido humano
Normas nacionales de educación científica, de 5° a 8° grado
Capacidades necesarias para realizar indagaciones científicas
la comprensión de:
Movimientos y fuerzas
Como resultado de las actividades en 5° a 8° grado, todos los estudiantes
deben desarrollar:

C o n c o r d a n c i a c o n l o s p r o g r a m a s d e e s t u d i o ( c o n t i n u a c i ó n )
NORMA DE CONTENIDO F: Ciencia en perspectivas personales y sociales
la comprensión de:
Riesgos y beneficios
La ciencia y la tecnología en la sociedad
la comprensión de:
La historia de la ciencia
Normas nacionales de educación científica, de 9º a 12º grado
Las capacidades necesarias para realizar indagaciones científicas
la comprensión de:
Movimientos y fuerzas
NORMA DE CONTENIDO F: Ciencia en perspectivas personales y sociales
la comprensión de:
La ciencia y la tecnología en los desafíos locales, nacionales y mundiales
la comprensión de:
Las perspectivas históricas
Normas para la competencia tecnológica, todas las edades
La naturaleza de la tecnología
Norma 1: Los estudiantes desarrollarán la comprensión de las características
y el alcance de la tecnología.
Tecnología y sociedad
Norma 4: Los estudiantes desarrollarán la comprensión de los efectos
culturales, sociales, económicos y políticos de la tecnología.
Norma 5: Los estudiantes desarrollarán la comprensión de los efectos
de la tecnología en el medio ambiente.
Norma 6: Los estudiantes desarrollarán la comprensión del rol de la sociedad
en el desarrollo y uso de la tecnología.

C o n c o r d a n c i a c o n l o s p r o g r a m a s d e e s t u d i o ( c o n t i n u a c i ó n )
Norma 7: Los estudiantes desarrollarán la comprensión de la influencia
de la tecnología en la historia.
Diseño
Norma 8: Los estudiantes desarrollarán la comprensión de los atributos
del diseño.
Norma 9: Los estudiantes desarrollarán la comprensión del diseño
de ingeniería.
Norma 10: Los estudiantes desarrollarán la comprensión del rol del diagnóstico
de fallas, la investigación y el desarrollo, los inventos y las innovaciones y
la experimentación a la hora de solucionar problemas.
Capacidades para un mundo tecnológico
Norma 11: Los estudiantes desarrollarán capacidades para aplicar el proceso
de diseño.
El mundo diseñado
Norma 20: Los estudiantes desarrollarán la comprensión de las tecnologías
de construcción y podrán seleccionarlas y usarlas.

D o c u m e n t o i n f o r m a t i v o p a r a e l m a e s t r o
Meta de la lección
La lección se concentra en cómo se diseñan los puentes para soportar peso, al mismo
tiempo ser durables y, en algunos casos, estéticamente agradables. Los estudiantes trabajan
en equipos para diseñar y construir su propio puente usando como material 200 palos de
helados y pegamento. Los puentes deben tener un largo de por lo menos 35 cm (14 pulgadas)
y ser capaces de sostener un peso de unos 2 kg (5 libras) (estudiantes más jóvenes) o de
9 kg (20 libras) (en el caso de los estudiantes mayores). Se recomienda a los estudiantes
que ahorren material y utilicen la menor cantidad de palitos de helado que les permita
lograr sus objetivos. Los estudiantes evalúan tanto la eficacia de sus propios puentes
como los de los demás equipos y presentan sus hallazgos a la clase.
Objetivos de la lección
Aprender sobre la ingeniería civil.
Aprender sobre el diseño de ingeniería.
Aprender sobre la planificación y la construcción.
Aprender sobre el trabajo en equipo y en grupo.
Materiales
Hoja de información para el estudiante
Hojas de trabajo para el estudiante
Un juego de materiales para cada grupo de estudiantes:
o 200 palitos de helado, pistola de pegamento caliente (o cola de carpintero
para los estudiantes más jóvenes)
o Peso estándar de 2 y kg (5 y 20 libras) (bolsa de azúcar, pesa de ejercicios, u
otro peso que se pueda estandarizar)
Procedimiento
1. Muestre a los estudiantes las diversas hojas de referencia para el estudiante.
Se pueden leer en clase, o bien, se pueden entregar como material de lectura
de tarea para la noche anterior.
2. Divida a los estudiantes en grupos de 2 ó 3 y entréguele un juego de materiales
a cada equipo.
3. Explique a los estudiantes que deben construir su propio puente usando como
materiales pegamento y un máximo de 200 palos de helados. Los puentes deben
ser capaces de sostener un peso de 2 kg (5 libras) en el caso de los estudiantes
más jóvenes y de 9 kg (20 libras) al tratarse de los estudiantes mayores. El puente
debe permitir cruzar un tramo de al menos 35 cm (14 pulgadas) (por lo que debe
medir más que eso). Una vez construido, el puente se colocará a un mínimo de
30 cm (1 pie) por sobre el piso (por ejemplo, entre dos sillas) y se medirá su
resistencia colocándole un peso de prueba. Además de cumplir los requisitos
estructurales y de tolerancia al peso, el puente también será evaluado desde
el punto de vista estético, de modo que se recomienda estimular la creatividad
de los estudiantes. Los estudiantes deben usar la menor cantidad posible de palitos
de helado para lograr su objetivo.
4. Los estudiantes se reúnen y formulan un plan para construir el puente.
Dibujan el plano y luego lo presentan ante la clase.

D o c u m e n t o i n f o r m a t i v o p a r a e l m a e s t r o
( c o n t i n u a c i ó n )
5. Luego los grupos estudiantiles ejecutan sus planes. Puede que necesiten reformular
su diseño o incluso empezar de nuevo.
6. Después, los equipos probarán la capacidad de resistencia al peso de su puente
colocándole encima dos ladrillos (uno en cada extremo). El puente debe ser capaz
de soportar el peso asignado (según la edad de los estudiantes) un minuto completo.
7. Cada puente debe ser evaluado por la clase en términos de su valor estético en
una escala del 1 al 5 (1: para nada atractivo; 2: no atractivo; 3: neutro/promedio;
4: un tanto atractivo; 5: muy atractivo). Naturalmente, esto es subjetivo.
8. Posteriormente los equipos completan una hoja de trabajo de evaluación/reflexión
y presentan sus hallazgos a la clase.
Tiempo necesario
De dos a tres sesiones de 45 minutos
Consejos
• Para los estudiantes mayores, aumente la carga que deba soportar el puente.
Cuando están bien construidos, los puentes de este tipo hechos con pegamento
caliente pueden soportar el peso de varios estudiantes.
• Una pistola de pegamento da mejores resultados para este proyecto, pero por
razones de seguridad, le sugerimos usar cola de carpintero en el caso de los
estudiantes más jóvenes.

H o j a d e i n f o r m a c i ó n p a r a e l e s t u d i a n t e :
T i p o s d e p u e n t e s
Hay seis tipos principales de puentes: abovedado, de vigas, atirantado, voladizo
(o cantiléver), de suspensión y de armadura.
Abovedado
Los puentes abovedados tienen forma de arco y poseen contrafuertes
en cada extremo. Los primeros puentes abovedados de los que
se tiene conocimiento fueron construidos por los griegos e incluyen
el Puente Arkadiko. El peso del puente es desplazado hacia los
contrafuertes en cada lado. El puente abovedado más grande
del mundo, que debiera finalizarse en 2012, se ha planificado para
el sexto cruce de la cala de Dubai, en los Emiratos Árabes Unidos.
De viga
Estos puentes son vigas horizontales apoyadas por pilares en cada
extremo. Los primeros puentes de viga fueron troncos o estructuras
sencillas similares que simplemente se tendían sobre arroyos. En la
actualidad, estos puentes son grandes estructuras con vigas tipo
cajón hechas de acero. El peso en la parte superior de la viga
presiona hacia abajo en los pilares en cada extremo del puente.
Atirantado
Al igual que los cables de suspensión, los cables atirantados se
sostienen mediante cables. Sin embargo, en un puente atirantado,
se requieren menos cables y las torres que los sostienen son
proporcionalmente más cortas. El puente atirantado más largo
que existe es el Tatara que se encuentra en el Mar Interior de Seto,
en Japón.
Voladizo (o cantiléver)
Los puentes voladizos (o cantiléver) se construyen incorporando
vigas voladizas, que son vigas horizontales sujetas en solo un
extremo. La mayoría de estos puentes usa dos brazos voladizos que
se extienden desde lados contrarios del tramo que se ha de cruzar,
encontrándose en el centro. El puente voladizo más grande es el de
Québec, situado en esa ciudad canadiense, que mide 549 m (1801 pies).
Suspensión
Estos puentes están suspendidos por cables. Los primeros puentes de
suspensión fueron hechos de cuerdas o lianas cubiertas con pedazos
de bambú. En los puentes modernos, los cables cuelgan desde torres
que van unidas a pozos de cimentación o ataguías enterrados
profundamente en el lecho de un lago o río. El puente de suspensión
más largo del mundo es el Puente Akashi Kaikyo en Japón, que mide
3.910 m (12.826 pies).

Armadura
Los puentes de armadura están compuestos por elementos conectados.
Tienen una superficie sólida y un entramado de vigas con uniones
articuladas para los costados. Los primeros puentes de armadura
eran de madera, pero los modernos usan metales, como hierro forjado
y acero. El puente de Québec, mencionado anteriormente como un
puente voladizo, es también el puente de armadura más largo
del mundo.

H o j a d e i n f o r m a c i ó n p a r a e l e s t u d i a n t e :
P u e n t e s f a m o s o s
Puente del Fiordo de Forth, Escocia
El de Forth es un puente ferroviario voladizo o de
cantiléver, ubicado sobre el Fiordo de Forth en el este
de Escocia. El puente es, incluso hoy día, considerado
una maravilla de la ingeniería. Mide 2,5 km (1,5 millas)
de longitud y la pista doble se eleva 46 m (aprox.
150 pies) por sobre las mareas altas. Consta de dos
tramos principales de 520 m (1.710 pies), dos tramos
laterales de 206 m (675 pies), 15 tramos de aproximación
de 51 m (168 pies) y cinco de 7,6 m (25 pies). Cada
tramo principal consta de dos brazos voladizos de 210 m
(680 pies) que soportan un puente de viga con un tramo
de 220 m (350 pies). Las tres grandes estructuras
voladizas de cuatro torres miden 104 m (340 pies) de
alto y cada pie de 21 m (70 pies) de diámetro se apoya
en un cimiento independiente. El grupo sur de cimientos
tuvo que construirse mediante pozos de cimentación con
aire comprimido a una profundidad de 28 m (90 pies).
En su momento más intenso, trabajaron unos
4.600 empleados en esta obra.
Puente del Puerto de Sidney, Australia
Éste es un puente abovedado de acero que cruza el
Puerto de Sydney para permitir el tráfico de trenes,
vehículos y peatones entre el distrito comercial central
de la cuidad y la zona de la costa norte. La monumental
vista del puente, el puerto y la cercana y célebre Ópera
de Sydney constituye una imagen imborrable tanto de
Sydney como de Australia. El puente fue diseñado y
construido por Dorman Long and Co Ltd, Middlesbrough,
Teesside, y fue la estructura más alta de la ciudad
hasta 1967. De acuerdo con los Récords Guinness, es el
puente con el tramo más ancho del mundo y el puente
abovedado de mayor altura, con 134 metros (429,6 pies)
desde su parte más alta hasta el nivel del agua. Es
también el cuarto puente abovedado más largo en el
mundo. El arco está conformado por dos entramados
abovedados de 28 paneles. Sus alturas varían de 18 m
(55,8 pies) en el centro del arco a 57 m (176,7 pies)
(al costado de los pilones).

H o j a d e t r a b a j o p a r a e l e s t u d i a n t e :
D i s e ñ a t u p r o p i o p u e n t e
Formas parte de un equipo de ingenieros a quienes se les ha planteado el desafío de
diseñar un puente hecho con pegamento y un máximo de 200 palitos de helado. Los
puentes deben ser capaces de sostener un peso determinado (el maestro decidirá cuál
será el peso correspondiente para el diseño de tu equipo). El puente debe permitir cruzar
un tramo de al menos 35 cm (14 pulgadas) de largo. Pero debe medir más de esa longitud
debido a que cuando haya sido construido, se colocará entre dos sillas a una altura de por
lo menos 30 cm sobre el suelo para realizar la prueba de tolerancia al peso. ¡Además de
cumplir los requisitos estructurales y de tolerancia al peso, el puente también será
evaluado desde el punto de vista estético, así que deberás emplear tu creatividad!
Idealmente, usa la menor cantidad de palitos posible para lograr tu meta.
Etapa de planificación
Reúnete como equipo y plantea el problema que necesitan resolver. Luego debes
desarrollar y acordar con el grupo un diseño para el puente. Tendrás que determinar
cuántos palitos de helado usarás (hasta 200) y los pasos que requerirá el proceso de
fabricación. Piensa en qué patrones podrían ser los más resistentes, ¡pero no olvides
que también se evaluará la estética del puente! Dibuja tu diseño en el siguiente cuadro
y asegúrate de indicar el número de palitos que crees que usarás. Presenta tu diseño
a la clase. Puede que te convenga afinar el plan de tu equipo tras recibir los comentarios
y las sugerencias de la clase.
Número de palitos de helado que crees que usarás:

Hoja de trabajo para el estudiante (continuación):
Fase de construcción
Construye tu puente. Durante la construcción puedes
decidir que necesitas palitos adicionales (hasta 200)
o querer hacer modificaciones en tu diseño. No hay
problema; simplemente haz un nuevo bosquejo y
modifica tu lista de materiales.
Voto por estética
Todos los estudiantes emitirán un voto sobre el aspecto
de cada puente. La escala es de 1 a 5 (1: para nada atractivo; 2: no atractivo; 3:
neutro/promedio; 4: un tanto atractivo; 5: muy atractivo). Este número se promedia para
generar un puntaje para cada puente. Este puntaje no se basa en lo bien que el puente
podría sostener peso, sino netamente en su aspecto.
Fase de prueba
Cada equipo probará su puente para ver si puede soportar el peso exigido por lo menos
durante un minuto completo. Asegúrate de presenciar las pruebas de los demás equipos
y observa cómo funcionaron los diversos diseños.
Fase de evaluación
Evalúa los resultados de tu equipo, completa la hoja de trabajo de evaluación y presenta
tus hallazgos a la clase.
Usa esta hoja de trabajo para evaluar los resultados de tu equipo:
1. ¿Lograste crear un puente que soportara el peso exigido durante un minuto completo?
Si no fue así, ¿por qué no?
2. ¿Decidiste modificar tu diseño original durante la fase de construcción? ¿Por qué?
3. ¿Cuántos palitos de helado terminaste usando? ¿Difería esta cantidad de lo que tenías
planificado? De ser así, ¿qué cambió?

Hoja de trabajo para el estudiante (continuación):
4. ¿Cuál fue el promedio de puntaje para la estética de tu
puente? ¿Cómo se compara esto con el resto de los puentes de la clase? ¿Qué elementos
de diseño de otros puentes te gustaron más?
5. ¿Crees que los ingenieros tienen que adaptar sus planes originales durante
la construcción de sistemas o productos? ¿Por qué?
6. Si tuvieras que hacerlo todo de nuevo, ¿cómo cambiaría tu diseño original? ¿Por qué?
7. ¿Qué diseños o métodos constataste que intentaron los demás equipos que en tu
opinión dieron buenos resultados?
8. ¿Crees que hubieras podido completar este proyecto más fácilmente si hubieses
trabajado solo? Explica…
9. ¿Qué clase de equilibrios crees que los ingenieros deben encontrar entre
la funcionalidad, seguridad y estética al construir un puente verdadero?

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