Circuitos eléctricos domésticos: Genera electricidad con aerogenerador

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QCarlos Roberto Olvera Torres md
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CUADERNO DE
PROYECTOS
Campo tecnológico: Tecnologías de la construcción

Campo tecnológico:
Tecnotogías de la construcción.
Énfasis de campo:
Diseño de circuitos eléctricos 3
Autor
Carlos Roberto Olvera Torres
E d i t o r i a l
U m b r a l ®
ww w.um bral.com .m x

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Coordinador académico y edición: Higinio Barrón Rodríguez
Desarrollo editorial: Fusión Diseño
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Diseño de colección: Fusión Diseño: Martín Morales, Juan Manuel Albarrán y Jesús Peralta
Fotografía: Shutterstock y Fusión Diseño
Campo Tecnológico: tecnologías de la construcción. Énfasis de campo: Diseño de
circuitos eléctricos 3
Derechos de autor:
© 2013 Carlos Roberto Olvera Torres
© Umbral Editorial, S.A. de C. V.
ISBN: 978-607-619-010-4
Primera edición: 2013
Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana Socio # 3338
Umbral y su símbolo identificador son una marca comercial registrada.
Queda prohibida la reproducción o transmisión total o parcial del contenido de la
presente obra mediante algún método, sea electrónico o mecánico (incluyendo el
fotocopiado, la grabación o cualquier sistema de recuperación o almacenamiento
de información), sin el consentimiento por escrito del editor.
Impreso en México / Printed in México

El propósito principal de esta obra es servir como una herramienta complementaria a
los cuadernos de Tecnología con los que estarás trabajando en el presente ciclo escolar.
En este texto encontrarás actividades muy concretas que te permitirán desarrollar tu
capacidad de trabajar con el método de proyectos y avanzar hacia la construcción de
tu visión sistémica de los procesos involucrados en el campo tecnológico: Tecnologías
de la construcción con énfasis de campo: Diseño de circuitos eléctricos 3.
Con el método de proyectos enfrentarás situaciones en la que tendrás que rescatar,
comprender y aplicar tus aprendizajes, como herramienta para resolver problemas que
lleven al mejoramiento de la comunidad en la que te desenvuelves. Con este método
también desarrollarás nuevas habilidades que notarás como parte de ti mismo, cuando
apliques lo aprendido en contextos diversos dentro y fuera del aula.
Este libro te proporcionará las herramientas metodológicas necesarias para que a través
de la visión sistémica de las cosas vincules las actividades que desarrollarás en cada una
de las lecciones con los problemas diarios de tu vida cotidiana.
En estas páginas encontrarás los aspectos fundamentales del análisis sistémico que
se plantean para ei énfasis de campo: Diseño de circuitos eléctricos 3, a través de
diversos ejemplos enmarcados en el método de proyectos; de esta manera, mediante
el análisis de los impactos sociales y ambientales, comprenderás la aportación de los
objetos técnicos en la transformación del entorno para elevar las condiciones de vida
de los seres humanos.
Otro aspecto importante que explorarás es el proceso de manufactura de los objetos.
Con ello desarrollarás la visión sistémica que te permitirá partir del enfoque general de
los sistemas para conformar una lógica de construcción, tomando en cuenta que los
elementos que conforman este sistema se organizan, interactúan y se afectan mutuamente
a lo largo del tiempo pero siempre con un propósito común.
Este libro está constituido por 10 proyectos distribuidos a lo largo de los cinco bloques
de trabajo. Además, tendrás la posibilidad de extender el estudio y diseño de proyectos a
través de diez propuestas de trabajo adicionales que encontrarás a través de los códigos QR
situados en momentos clave del ciclo escolar. Estos códigos, son fácilmente reconocibles
por ser un recuadro bicolor, son un link visual hacia un sitio específico de Internet. Podrás
acceder a estas actividades visuales, proyectos complementarios y extender el desarrollo
de tus habilidades y conocimientos a través de un teléfono inteligente u otro dispositivo
como Tablet o iPad usando una App que pueda escanear códigos.
Esperamos que esta experiencia tecnológica se conviertan en verdaderas herramientas
de tu pensar diario.
Enhorabuena.
El autor
*
i

Conoce tu libro
Nombre y título
del bloque.
Muestra los propósitos,
aprendizajes esperados,
competencias y el
cronograma compuesto
por los proyectos,
vinculación con el
cuaderno de trabajo,
contenidos, tiempo
estimado, así como las
actividades o proyectos
complementarios.
I
Indica el tipo de
actividad: individuales,
binas y equipos.
Número y título de la
secuencia didáctica.
Es una estrategia didáctica que
constituye pasos o actividades
individuales o en equipo que permite
desarrollar habilidades a través de
problemas que requieran una solución
basada en la investigación
y resolución.
C'í' Conceptos básicos
Unaerogeneradoreléctricoesmovidoporunaturbinaaccionadaporel viento(turbina
cólica). Sus precedentes directosson los molinos de vientoquese empleabanparala
moliendayobtencióndeharina.Enestecaso,laenergíaeólica,queesaireenmovimiento,
proporcionaenergíamecánicaaunrotorhéliceque,atravésdeunsistemadetransmisión,
hacegirarelrotordeungenerador,normalmenteunalternadortrifásico,queconviertela
dependiendodesu potencia, ladisposicióndesuejederotación, el tipodegenerador,
generadasporelmovimientodelaspalas.
Para aportar energía a la red eléctrica,
los acrogeneradores debenestar dotados
deunsistemadesincronizaciónparaque
mantengaperfectamentesincronizadacon
la frecuenciadela red. Yaenla primera
mitad del siglo XX, la generación de
energía eléctrica con rotores eólicos fue
bastantepopularencasasaisladassituadas
1energíacólicaeslaenergíaquesepuedelogrardelmovimientoqueproduceelviento
interaccionarconlaspalasdeunaerogenerador. Estaenergía, quesigueenproceso
¡cesídaddegarantizarlacontinuidaddel suministroenzonasimportadorasnetasde
icursosenergéticosydelabúsquedadelasostenibilidadenelusodelosrecursos.
costas,debidoalas
raciónlocal.
D efinición dei proyecto
•ndelproblema
. _ , esquizálademayorpresencia
y utilidaden todos los hogares. Debidoa esta situación, se precisa¡mplementar
sistemas que generen electricidadsuilciento para hacer funcionarlos aparatos y
equiposquelarequieren,buscandosiemprelaoptimizaciónderecursosyevitando
eldañoalmedioambiente.
¡S. IU'íoicceióis, búsqueday análisis de la información
Lastres principólosforrrosdeproducirelectricidadsonlahidroeléctrica,nucteoetéctrico
ytermoeléctrica,peroresultancostosasyconciertoImpactoambiental.Elproyectoque
nosocupadesarrotiartLamodalidadbasadaenlafuerzadeIviento,esdecir, laenergía
eólica.lacualeslibre,gratuitaysindañosalanaturaleza.
IIJ. C«f¡srrssectéHdí ia imagen-objetivo
Utilizandomaterialessrnptcscomolamaderay/oelplásticoseconstruiráunatorre
quesoportaráunahéliceparacaptarlascorrientesdeaire,mismasquealhacergirar
lasaspastransmitiránsuenergíaalgeneradorparaconvertirlaen energíaeléctrica.
' iV. Búsqueday selección áe alternativas
Paraincrementarlatuercadelvientocapturadaenlasaspasdelahélice,seadaptarán
dospoleasenelsistema,mismasquemultiplicaránlaintensidaddelaenergíalaCual
soveráreflejadaentaproducciónfinaldeelectricidad.
V. Piancaciót!
1. Aerogeneradorunahéliceconaspasdi
hacia unjuego Oapoleas para intens
convertirá la energía mecánica en er
encenderunfocopequeño.
Vi. Sdctdüll de iucáioa v malcríales
■ Unatablademaderade30cmx20en
' Cuatropalitosdemaderade50cmde
lárricacaptarácorrientes
vimiontoserátransmitido
y al final ungenerador
■Unapoleasimple
’ Unapoleadoble
* Unaligagrande
■ Unaligachica
! Ungenerador
Ayudan a comprender y emplear de mejor
modo los contenidos que se trabajarán durante
el desarrollo del proyecto.

Conoce tu libro
Se presentan nueve
pasos en cada proyecto
como estrategia de
trabajo en tecnología.
laconstruccióndetsimuladordoreflejosserequieren:
• Unapilade12voltsdecorrientedirecta
• Unpulsadornormalmentecerrado
' Doslámparasparacorrientedirecta
Dosportalámparas
■ Cuatroconmutadores
• Dosresistenciasde460ohms
• Unrollodecableconductordecobra
1 Doshojasdecartoncilloblancoomadi
- Pegamento
Segueta
struccióndelsimuladordereflejos:
- Diseño una bitácora donde vayas registrando paso a paso la construcción
del simuladorde reflejos conlaIdeade sistematizar ol procesoy reportarlas
dificultades0inconvenientesquesurjanduranteeldesarrollodelproyecto.
Incluyeenlabitácoralasiguientetabla, lacualpermitiráestablecerunbalance
económicoparaoptimizarlosrecursosenlatomadedecisionesposteriores.
■í Conoceypreparalosmaterialesautilizan
Pilade12Voltios
malmentecerrado normalmenteal
Cableconductor
Hojasdemadera
■», Observaeldiagramaeléctricodelcircuito.
ÜBMfiB a
Pegamento
I .
Cartoncilloblanco
i ‘¿i-j
Encontrarás páginas
en Internet con temas
relacionados al proyecto
y otras secuencias
didácticas que
enriquecerán el énfasis
de campo a través del
código QR.
II
i
•' Analizaelsiguienteesquomadondoseexplicaelfuncionamientodelmotorhomopolar.
VII. Evaluación
Alterminarelproyectocontestaydiscutanenelgrupolassiguientespreguntas
¿Quéconversionesdeenergíasellevanacaboenelmotorhomopolar?
¿Cuáleslafuncióndelapilaydelimáneneldispositivo?
entocientíficoparaelfuncionamientode!dispositivo.
Explicacómopodríasincrementarlavelocidadyladuracióndegirodettomillo.
IX. Comunicación
’ Imanesdediversosformasytamaños
- Diferentestiposdepilas
J Tomillos,clavos,clipsoalgúnotroobjetometálicodedimensionesadecu;
Arreglosenseriedevariaspilas
Comentacontuprofesorlaposibilidaddeutilizarcorrientealternaenlugari
dadrequeridasparaostec¡
i| lostemásdel
5

Presentación 3
Conoce tu libro 4
/ >
Bloque 1
Tecnología, información e innovación
8
Proyecto 1
El motor eléctrico más sencillo 10
Proyecto 2
Cómo hacer una batería con papas 16
Bloque 2
Campos tecnológicos y diversidad cultural
'y
24
Proyecto 3
Aerogenerador 26
Proyecto 4
Motor líquido sencillo 34
............ ^
•>
Bloque 3
Transformación de materiales y energía
40
Proyecto 5
Motor homopolar 42
Proyecto 6
Cómo hacer una alarma sencilla 48
Bloque 4
Comunicación y representación técnica
54
Proyecto 7
Simulador de reflejos 56
Proyecto 8
Central hidroeléctrica 62
t

índice
Bloque 5
Proyecto de producción artesanal
Proyecto 9
Principio de Joule, calor por inducción electromagnética
Proyecto 10
Simulador crocodile clips
68
70
78
Encuadre de las primeras sesiones de clases
Aspectos Competencias Sesión
Conceptos
relacionados
Dinámica de integración
grupal
Integración y adaptación al Laboratorio
de Tecnología
1 hora
Adaptación
Integración
Presentación del programa
de la asignatura de
Tecnología
Conocer el programa y su estructura 1 hora
Organización y
planeación
Metodología de trabajo
Establecer reglas para el curso y orientar
acuerdos y compromisos, así como
criterios de evaluación, cuaderno de
trabajo, puntualidad, entrega oportuna de
tareas y los proyectos que se desarrollan
1 hora
Reglas
Compromisos
Evaluación
Cuaderno de trabajo
Aplicación del examen
diagnóstico
Fortalecimiento en áreas de oportunidad 1 hora
Conocimientos
Competencias
Habilidades
Actitudes
Destrezas
Análisis de resultados del
examen diagnóstico
Reconocer aprendizajes previos y
detectar deficiencias
1 hora
Conocimientos
Habilidades
Lineamientos generales de
higiene y seguridad en el
hogar, escuela, comunidad y
laboratorio
Lineamientos de higiene y
seguridad para las normas
de convivencia en el
laboratorio de tecnología
Orientar, intervenir y ayudar en su
proceso formativo bajo principios
de respeto a la diversidad de cada
uno, asimismo asuman su gran
responsabilidad y estén inform ados de
las sanciones que pueden recibir en
caso de eludir situaciones que pudieran
considerarse como factores de riesgo en
la comunidad escolar
Interactuar con padres de familia,
maestros, directivos y alumnos en la
seguridad del hogar, escuela comunidad
y laboratorio
2 horas
Normas de organización
N orm as d© operación
Normas de higiene y
seguridad
Ficha técnica
Compromiso alumno,
maestro y padre de familia
Reconocer, cumplir las obligaciones y
compromisos que adquieren en este
ciclo escolar.
Conocer el comportamiento que se
espera y estar al tanto de cuáles son las
responsabilidades que adquieren
2 horas
Acciones acordadas en
compromiso tutor (padre
de familia)
Compromiso del alumno
Compromiso del maestro

Bloque 1:
Tecnología, información
e innovación| .. --&***■

kcias: intervención, diseño, gestión y resolución-de problemas
Cronograma
Proyecto
Vinculación
con el cuaderno
de Tecnología 3
Contenido
Tiempo
estimado
Actividad
complementaria
1. El motor eléctrico
más sencillo
Secuencia didáctica 2 Características y fuentes
de la innovación técnica:
contextos de uso y de
reproducción
8 sesiones Código QR: diseño de un motor
eléctrico diferente al original
2. Cómo hacer
una batería con
papas
Secuencia didáctica 4 El uso de los
conocimientos técnicos
y de las TIC para la
resolución de problemas y
el trabajo por proyectos en
los procesos productivos
8 sesiones Video demostrativo para construir ;
otro ejemplo de bateríacon
papas:
http://www.youtube.com/
watch?v=nol7TmspMrM

Proyecto: el motor eléctrico más sencillo
Un motor eléctrico es una máquina que realiza la transformación de la energía eléctrica
a mecánica por medio de campos electromagnéticos variables. Algunos de los motores
eléctricos son reversibles, pueden transformar la energía mecánica en eléctrica
funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras
o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si están equipados con frenos
regenerativos.
Son muy utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden
funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, están empezando
a utilizarse en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos.
Ventajas:
En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto
a los motores de combustión:
• A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.
• Se pueden construir de cualquier tamaño.
• Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno
a 75%, aumentando a medida que se incrementa la
potencia de la máquina).
• Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque
en la generación de energía eléctrica de la mayoría
de las redes de suministro sí emite contaminantes.
Usos:
Los motores eléctricos se utilizan en la gran mayoría de las máquinas modernas. Su
reducido tamaño permite introducir motores potentes en máquinas de pequeño tamaño,
por ejemplo taladros o batidoras.

Definición del proyecto
I. Identificación y delimitación del problema
Muchas actividades que realizamos a diario se facilitan por el uso de aparatos e
instrumentos que funcionan apegados a leyes físicas, por ejemplo se sustituyó el
uso del molcajete por la licuadora que realiza el mismo trabajo pero más rápido.
Muchos de estos aparatos necesitan motores que requieren electricidad para
operar, así que en este proyecto entenderemos el funcionamiento básico del
motor eléctrico más sencillo.
II. Recolección, búsqueda y análisis de la información
La energía es lo que mueve el Universo y su característica más importante es la
conversión que hay entre sus diferentes formas. En esta ocasión atenderemos
la transformación de la energía eléctrica en mecánica (movimiento) que es el
sustento científico del funcionamiento de todos los motores eléctricos.
III. Construcción de la imagen-objetivo
Existen motores eléctricos para cada necesidad, los puede haber pequeños como
los de un carrito de juguete o enormes como los de una planta industrial. Para el
proyecto que nos ocupa diseñaremos el modelo más simple y básico que puede
existir partiendo de la electricidad proveniente de una pila y convirtiéndola en
movimiento rotativo de un alambre.
IV. Búsqueda y selección de alternativas
La idea central del proyecto es demostrar la simplicidad del motor construido,
por ello solamente se utilizarán los elementos estrictamente necesarios en el
entendido que puede haber modelos más sofisticados y complejos que operen
bajo los mismos principios físicos.
V. Planeación
1 . El motor eléctrico más sencillo: sobre un imán redondo se colocará una
pila de 1.5 voltios tamaño “AA” para generar campos electromagnéticos y
posteriormente un alambre doblado apropiadamente se montará sobre el polo
libre de la pila para iniciar el movimiento circular, con lo cual se producirá la
conversión de energía eléctrica en mecánica.
VI. Selección de medios y materiales
Para iniciar la construcción del aerogenerador se requieren:
• Una pila de 1.5 voltios tamaño “AA”
• Un imán circular del mismo diámetro de la pila
• Un trozo de alambre de cobre

VII. Ejecución de la alternativa seleccionada (tareas a desarrollar)
Construcción del motor eléctrico más sencillo:
1. Diseña una bitácora donde registres, paso a paso, la construcción del motor
eléctrico más sencillo con la idea de sistematizar el proceso y reportar las
dificultades o inconvenientes que surjan durante el desarrollo del proyecto.
2. Incluye en la bitácora la siguiente tabla, la cual permitirá establecer un balance
económico para optimizar los recursos en la toma de decisiones posteriores.
Memoria económica
Materiales
j |
Cantidad Costo ($)
3. Conoce y prepara los materiales a utilizar:
Imán circular
pequeño
Pila de 1.5 Voltios
tamaño “AA”
4. Observa el diagrama eléctrico del circuito.
Pila de 1.5 voltios
Cable conductor
Alambre de
cobre
Cable conductor

5. Primeramente corta un trozo del alambre de cobre y dóblalo formando una figura
como la que se muestra en la imagen.
. Esta punta se
coloca en el
extremo libre de la
^ —
Este semicírculo
rodeará el imán de
la base
6. Posteriormente haz una columna con el imán circular y la pila.

7. Ahora coloca cuidadosamente el alambre de cobre doblado sobre el polo libre de
la pila y rodea el imán de la base, tal y como se observa en las imágenes.
8. Finalmente aplica un pequeño impulso al alambre para que dé inicio su movimiento
circular, el cual durará hasta que se termine la energía de la pila.
diseno es el
adecuado, la fuerza
m agnética hará girar
el conductor.
Un conductor por
el que circula una
corriente eléctrica
experimenta una
fuerza en el interior
de un campo
magnético.

VIII. Evaluación
Al terminar el proyecto contesta y discutan en el grupo las siguientes preguntas:
1. ¿Qué función tiene cada elemento del motor eléctrico construido?
2. ¿Cómo lograrías que gire más tiempo el alambre?
3. Escribe las diferencias que existen entre este dispositivo y un motor eléctrico
convencional.
4. Menciona algunas aplicaciones de los motores eléctricos.
5. Si se requiriera mayor velocidad de giro en el alambre, ¿cómo lo lograrías?
IX. Comunicación
Presenta tu prototipo a tus compañeros de laboratorio de Tecnología y explica:
• Aplicaciones o usos del motor eléctrico
• Ventajas y desventajas sobre el modelo convencional.
• Costos de producción
• Posibles mejoras al diseño original.
CONSULTA $
't í
Escanea el
código QR y
encontrarás
otra forma de
diseñar un
nuevo modelo
de motor
eléctrico.
http://w w w .
cienciapopular.
com /n/
Experimentos/
Motor_Electrico/
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php

Proyecto: cómo hacer una batería con papas
Conceptos básicos
La papa o patata (Solanum tuberosum) corresponde
a la clase de los tubérculos y raíces que contribuye
con los requerimientos energéticos y de nutrición
de más de dos mil millones de habitantes en los
países en desarrollo.
Originaria de América, posee una serie de
propiedades nutritivas que le permite jugar un rol de
real importancia en la alimentación mundial. Como
uno de los productos base en la tabla alimenticia,
este tallo subterráneo posee un alto nivel de hidratos
de carbono, vitaminas y minerales.
La idea básica es construir un circuito simple tomando la papa
como parte de una sencilla batería, y comprobar la circulación de la
corriente eléctrica de alguna manera, siempre y cuando tal circuito
¡no consuma demasiado! Pero, ¿la papa genera electricidad?
la verdad es que no. La papa no es un generador eléctrico ni un
acumulador, es simplemente un elemento más en el circuito.
El fundamento de estos montajes se basa en las reacciones redox
(reducción-oxidación). Los circuitos, en cuanto a la “batería” se
refiere, se reducen a una papa y dos electrodos de diferente metal.
Por ejemplo, un electrodo puede ser de cobre y el otro de zinc.
La papa actúa como electrólito, el ácido ascórbico es el elemento que cierra el circuito.
Al disponer cobre y zinc en una disolución de electrólito, se produce la reacción redox
y los electrones fluyen desde el zinc hasta el cobre, pero en realidad esto es bastante
lento. Por ello, los voltajes obtenidos por la papa no suelen superar los 0.5 V y los 0.2 mA
(miliamperios). Esto no llega a nada, pero colocando las papas en serie (para aumentar
el voltaje) y posteriormente juntando series de papas en paralelo (para aumentar la
corriente), se pueden conseguir baterías decentes. Eso sí, inmanejables.
La reacción durará lo que dure la solución de electrolito. Puedes ver un asombroso ejemplo
de batería de papas, capaz de alimentar un pequeño equipo de sonido, o incluso un reloj de
cocina, pero es bastante más barato una pila.

Muchos aparatos caseros funcionan gracias a la energía eléctrica que les proporciona
una o varias pilas acomodadas normalmente en serie, lo cual incrementa el voltaje
total. En este proyecto construiremos una batería que cumple con la misma función
que las pilas pero con elementos menos costosos y contaminantes.
Las pilas convencionales proveen energía debido a una reacción química entre el
dióxido de manganeso, polvo de zinc e hidróxido de potasio apoyados en un electrodo
de grafito (carbono). Estos elementos son muy contaminantes por ello los sustituiremos
por electrodos de uso común insertados en un alimento habitual como es la papa.
III. Construcción de la imagen - objetivo
Se diseñará una batería con varias papas para generar el voltaje suficiente que
permita hacer funcionar dispositivos eléctricos de bajo consumo energético. Se
experimentará con arreglos en serie y en paralelo medidos con un multímetro para
observar las diferencias y ventajas de cada uno.
Los electrodos a utilizar serán tornillos comunes y monedas, los cuales harán la
función que normalmente cumplirían el zinc y el cobre. Como conductores se usarán
caimanes de varios colores para diferenciar su función específica en los arreglos y
como medio de transferencia (electrolito) se empleará el ácido ascórbico de la papa.
V. Planeación
1. Batería con papas: se medirá el voltaje que proporciona una papa con el
multímetro, después se realizará un arreglo en serie y al final se arm ará un
circuito en paralelo de papas seriadas para incrementar tanto el voltaje como
la intensidad de corriente. Al final se conectarán los dispositivos eléctricos que
serán alimentados por la batería y se comprobará su funcionamiento activando
y desactivando una de las terminales.
Para iniciar la construcción de la batería con papas se requieren:
• Seis papas de tamaño similar
• Seis tornillos ¡guales
• Seis monedas iguales
• Multímetro con puntas

• Diez juegos de caimanes de diferentes colores
• Un led
• Un reloj chico que funcione con pilas
• Una calculadora de bolsillo que opere con pilas
VIL Ejecución de la alternativa seleccionada (tareas a desarrollar)
Construcción de la batería con papas:
1. Diseña una bitácora donde registres paso a paso la construcción de la batería
con papas con la idea de sistematizar el proceso y reportar las dificultades o
inconvenientes que surjan durante el desarrollo del proyecto.
Memoria económica
Materiales Cantidad Costo ($)
Multímetro
con puntas
Reloj
digital
Calculadora
de bolsillo
Moneda
d r - a t
Focos - led Juego de
caimanes
Tomillos Papas

5. Toma una papa e introduce cuidadosamente
un tornillo y una moneda en puntos opuestos
sin que se toquen entre ellos y con ayuda
del multímetro mide el voltaje que ofrece.
6. Alinea las seis papas y mide el voltaje de
cada una para que compruebes que no
todas ofrecen el potencial.
Tornillo en el
extremo izquierdo

7. Como habrás observado, aunque el voltaje de cada papa es diferente, en todos
los casos se reportan valores muy bajos. Con el fin de incrementar la diferencia
de potencial se armará un arreglo en serie con tres papas y luego se medirá con
el multímetro.
Revisa muy bien cómo
deben conectarse los
caimanes para que al
acomodario funcione,
ya que de lo contrario el
voltaje no se incrementará.
En el display del multímetro se observa un incremento en el voltaje por el arreglo
de tres papas en serie, pero ¡todavía no es suficiente para hacer funcionar los
dispositivos que deseamos!
8. Para que el foco led, la calculadora de bolsillo y el reloj digital funcionen, se
precisa una mayor cantidad de voltios. Esto se logrará ensamblando un arreglo
en paralelo de tres parejas de papas seriadas.
Observa que todas las
monedad quedaron al
frente de la im agen y
que todos los tornillos
están en la parte trasera.

9. Primero deberás hacer conexiones en serie por parejas, uniendo las dos monedas
con un caimán rojo y los dos tornillos con un caimán negro.
Realiza las mismas conexiones con
las dos parejas de papas restantes.
Los caimanes negros quedarán en
la parte trasera y los caimanes
rojos al frente.
10. Ahora conecta en paralelo las parejas de papas seriadas de acuerdo con la
siguiente imagen.
Una punta del caimán blanco al tornillo
de la pareja uno y la otra terminal a la
moneda de la pareja dos.
Una punta del caimán verde al tom illo
de la pareja 2 y la otra terminal a la
moneda de la pareja tres.
Una punta del caiman
blanco al tortnillo de la
pareja 3 y la otra terminal
a una línea del led.
Una punta del caimán
amarillo a la moneda
de la pareja 1 y la otra
terminal a la segunda
línea del foco led.

11. Haz funcionar el led conectando la batería de papas a las terminales del dispositivo.
Terminal amarilla
proveniente de la
primera pareja de
papas.
Terminal blanca
proveniente de la
tercera pareja de
papas.
12. Sustituye el foco led por el reloj digital y la calculadora de bolsillo y conéctalos a
las terminales de la batería de papas.
¿os>
mT
Reloj digital
VIII. Evaluación
1. ¿Qué propiedad eléctrica se mejora al arreglar las papas en serie?
Calculadora de bolsillo

2. ¿Cuál es la propiedad eléctrica que se modifica al acomodar las parejas de
papas en paralelo?
3. Menciona otros alimentos que servirían para crear baterías.
4. Menciona algunas aplicaciones de las baterías eléctricas.
5. Explica las diferencias basadas en su funcionamiento y construcción entre una
pila y una batería.
IX. Comunicación
Explica el proyecto ante tus compañeros, propongan otros alimentos y construyan
la batería correspondiente siguiendo el método descrito. Al finalizar comparen el
voltaje obtenido con cada uno y concluyan los beneficios, ventajas y desventajas
de cada especie. CONSULTA {$
t ........ ■'■■■■"S
Visita el siguiente
link y aprende
otra forma de
construir una
batería con
papas.
http://w w w .
youtube.com/
watch?v=noi7
TmspMrM

Bloque 2:
Campos tecnológicos y
diversidad cultural

Propósitos
1. Reconocer la influencia de los saberes
sociales y culturales en la conformación de
los campos tecnológicos.
2. Valorar las aportaciones de los
conocimientos tradicionales de diferentes
culturas a los campos tecnológicos y sus
transformaciones a lo largo del tiempo.
3. Tomar en cuenta las diversas aportaciones
de diversos grupos sociales en la mejora de
procesos y productos.
Aprendizajes esperados
Identifican las técnicas que conforman
diferentes campos tecnológicos y las
emplean para desarrollar procesos de
innovación.
Proponen mejoras a procesos y
productos Incorporando las aportaciones
de los conocimientos tradicionales de
diferentes culturas.
Plantean alternativas de solución a
problemas técnicos de acuerdo con el
contexto social y cultural.
Competencias: intervención, diseño, gestión y resolución de problemas
C r o n o g r a m a
3, Aerogenerador
4, Motor líquido
sencillo
Secuencia didáctica 9
Contenido
Las generaciones
tecnológicas y la
configuración de
campoa tecnológicos
La resolución d§
problemas y el trabajo
por proyectos en los
procesos productivos
en distintos contextos
socioculturales
¡sesiones
8 sesiones
Código QR: funcionamiento <
los aerogeneradores
Explicación científica en video
acerca del funcionamiento del
motor líquido;
http://www.voutub8.eom/
wateMvshBKXaxkelhKk

Proyecto: aerogenerador
Un aerogenerador eléctrico es movido por una turbina accionada por el viento
(turbina eólica). Sus precedentes directos son los molinos de viento que se empleaban
para la molienda y obtención de harina. En este caso, la energía eólica, que es aire en
movimiento, proporciona energía mecánica a un rotor hélice que, a través de un sistema
de transmisión, hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador trifásico,
que convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctrica. Existen diferentes tipos
de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, la disposición de su eje de rotación, el
tipo de generador, etcétera.
Los aerogeneradores pueden trabajar de
manera aislada o agrupados en parques
eólicos o plantas de generación eólica,
distanciados unos de otros, en función del
impacto ambiental y de las turbulencias
generadas por el movimiento de las palas.
Para aportar energía a la red eléctrica,
los aerogeneradores deben estar dotados
de un sistema de sincronización para que
la frecuencia de la corriente generada se
mantenga perfectamente sincronizada con
la frecuencia de la red. Ya en la primera
mitad del siglo XX, la generación de
energía eléctrica con rotores eólicos fue
bastante popular en casas aisladas situadas
en zonas rurales.
La energía eólica es la energía que se puede lograr del movimiento que produce el viento
al interaccionar con las palas de un aerogenerador. Esta energía, que sigue en proceso
de desarrollo, nace como respuesta a una mayor demanda del consumo energético, la
necesidad de garantizar la continuidad del suministro en zonas importadoras netas de
recursos energéticos y de la búsqueda de la sostenibilidad en el uso de los recursos.
En general, las mejores zonas de vientos se encuentran en las costas, debido a las corrientes
térmicas entre el mar y la tierra; las grandes llanuras continentales, por razones parecidas;
y las zonas montañosas, donde se producen efectos de aceleración local.
Esquema de una turbina eólica
1. Cimientos
2. Conexión a la red eléctrica
3. Torre
4. Escalera de acceso
5. Sistema de orientación
6. Góndola
7. Generador
8. Anemómetro
9. Freno
10. Multiplicadora
11. Pala
12. Raíz de pala
13. Buje

1. Identificación y delimitación del problema
De los diversos tipos de energía que existen, la eléctrica es quizá la de mayor presencia
y utilidad en todos los hogares. Debido a esta situación, se precisa ¡mplementar
sistemas que generen electricidad suficiente para hacer funcionar los aparatos y
equipos que la requieren, buscando siempre la optimización de recursos y evitando
el daño al medio ambiente.
Las tres principales formas de producir electricidad son la hidroeléctrica, nucleoeléctrica
y termoeléctrica, pero resultan costosas y con cierto impacto ambiental. El proyecto que
nos ocupa desarrollará la modalidad basada en la fuerza del viento, es decir, la energía
eólica, la cual es libre, gratuita y sin daños a la naturaleza.
Utilizando materiales simples como la madera y/o el plástico se construirá una torre
que soportará una hélice para captar las corrientes de aire, mismas que al hacer girar
las aspas transmitirán su energía al generador para convertirla en energía eléctrica.
Para incrementar la fuerza del viento capturada en las aspas de la hélice, se adaptarán
dos poleas en el sistema, mismas que multiplicarán la intensidad de la energía la cual
se verá reflejada en la producción final de electricidad.
V. Planeación
1. Aerogenerador: una hélice con aspas de forma aerodinámica captará corrientes
de aire provenientes de una secadora de cabello, el movimiento será transmitido
hacia un juego de poleas para intensificar la fuerza y al final un generador
convertirá la energía mecánica en energía eléctrica con la cual se podrán
encender un foco pequeño.
Para iniciar la construcción del aerogenerador se requieren:
Una tabla de madera de 30 cm x 20 cm x 1 cm
Una tablita de madera de 30 cm x 20 cm x 0.2 cm
Cuatro palitos de madera de 50 cm de largo
* Una polea simple
* Una polea doble
• Una liga grande
Una liga chica
• Un generador

Zumbador: es un transductor electroacústico que produce un sonido
o zumbido continuo o intermitente de un mismo tono. Sirve como
mecanismo de señalización o aviso, y son utilizados en múltiples
sistemas como en automóviles o en electrodomésticos.
Medir: es asignar un valor numérico a una magnitud concreta (tensión, corriente,
potencia, resistencia...), de acuerdo con una regla predeterminada que esté basada en la
experimentación. Toda medida implica cuando menos tres funciones:
detectar la magnitud de interés, empleando si hace falta un transductor, o un sensor que
ofrezca una señal eléctrica útil a partir de la señal de entrada;
procesar la señal obtenida por el detector para extraer la información deseada y ofrecerla
al indicador en forma de una señal adecuada;
presentar la lectura, almacenarla, o transmitirla, o varias acciones a la vez.
Clasificación de los instrumentos electrónicos
Instrumentos de medida y visualización. Son sistemas electrónicos que realizan la
evaluación de uno o varios parámetros de una señal eléctrica y los presentan de forma
gráfica, numérica o alfanumérica. La representación se realiza en la unidad de medida
adecuada al parámetro a medir y de acuerdo con el sistema de unidades de medida
adoptado. Ejemplo: el osciloscopio.
Instrumentos generadores de señal. Son sistemas electrónicos que tienen como
misión generar señales eléctricas de características determinadas. Ejemplo: el
generador de señales.
Instrumentos convertidores de señal. Son dispositivos o circuitos electrónicos que
convierten una señal eléctrica o no eléctrica, en otra señal eléctrica de características
y rango determinados, en uno de cuyos parámetros está contenida toda la información
correspondiente a la primera. Ejemplos: los sensores y los transductores.

Foco de corriente
directa
V
Pincel Generador Ligas Poleas
Aspas receptoras
de aire y generadoras
de movimiento. Sistema de poleas
multiplicadoras del
movimiento.
Generador que
transforma la
energía mecánica
en eléctrica.
Foco que utiliza la
electricidad generada.
5. Con los materiales enlistados anteriormente construye una estructura similar a la
que se muestra en la imagen.
■Tablas de madera
Poleas
Ligas
Palitos de madera
X9

6. Pega la estructura anterior en una base de madera, arma el circuito con el generador,
el foco, el portalámparas y los cables y finalmente une todo a la polea inferior por
medio de una liga.
Polea
Liga que une
la polea inferior
con el generador
Generador
Foco
y portalámparas

*1Hélice construida
con cartoncillo
blanco y montada
sobre el mismo eje
de la polea superior.

8. Finalmente conecta la secadora de cabello a un tomacorriente y dirige las
corrientes de aire hacia las aspas, observa lo que sucede.
Las corrientes de aire provenientes
de la secadora de cabello harán girar
las aspas a gran velocidad, el eje
transmitirá el movimiento a la polea
superior quien por medio de la liga
comunicará la rotación a la polea inferior.
Esta última al estar conectada al
generador provocará la conversión
de energía mecánica a energía eléctrica,
misma que encenderá el foco
de corriente directa.
VTIÍ. Evaluación
1. ¿Qué conversiones de energía se llevan a cabo en el aerogenerador?
2, ¿Cuál es la fuente de energía de los molinos de viento?

3. Menciona las ventajas que ofrece la energía eólica sobre la nuclear, la térmica y
la hidráulica.
4. Menciona las zonas geográficas más adecuadas para instalar un
aerogenerador.
5. Explica las modificaciones que le harías al diseño original para maximizar su
rendimiento.
IX. Comunicación
Presenta el proyecto a tus compañeros del laboratorio de Tecnología, explica el
principio de funcionamiento y organiza una feria de prototipos basada en dos aspectos:
Un diseño original y novedoso
• Producción de energía eléctrica para alimentar varios circuitos o dispositivos
eléctricos
Óf .......... ............
Aprende
mucho más
acerca de los
aerogeneradores
escaneando el
siguiente código
QR.
http://twenergy,
com/energia-eoiica/
aerogeneradores-
que-son-y-com o-
func¡or¡an-375

4 Proyecto: motor líquido sencillo
|§l Conceptos básicos
Un motor líquido lleva ese nombre ya que su funcionamiento produce el giro del fluido, como
si fuesejustamente un motor, con la salvedad que no hay ninguna parte mecánica móvil.
¿Cóm o funciona?
El sulfato de cobre (o la sal) se disuelven en el agua produciendo iones, los cuales
transforman al agua (que no es conductor) en un fluido que permite el paso de la corriente
eléctrica. Estos iones son partículas con carga eléctrica positiva o negativa.
Cuando conectamos la batería, se establece un flujo de corriente entre el recipiente y el
tubo. Son justamente los iones los que se mueven para permitir que la corriente circule
sin olvidar el campo magnético generado por el imán. Es allí cuando entra en juego la
famosa Ley de Lenz, la cual nos dice que si una carga eléctrica (como los iones) se mueve
dentro de un campo magnético, experimentará una fuerza. En la siguiente imagen puede
apreciarse este efecto:
Simbología:
Q = carga eléctrica
v = velocidad de la carga eléctrica (iones)
B = líneas de cam po m agnético
F = fuerza generada por ei cam po m agnético
N = polo norte de! imán
S = polo sur dei imán
Nota: las flechas arriba de las letras v, B y F signifi
can que son m agnitudes vectoriales.
En física, la velocidad de los iones tiene
una dirección radial, es decir, desde el
tubo hacia el recipiente o viceversa, las
líneas de campo magnético podemos
suponerlas casi verticales, y la fuerza F
tiene dirección tangencial. Justamente
esta fuerza, y con esa dirección, es la que
hace girar los iones, los cuales transfieren
su movimiento al líquido.
Tubería de
cobre
Aislante
Imán potente
Vaso
metálico
^ — Aislante

Un motor convencional transforma la energía eléctrica en energía mecánica utilizando
piezas metálicas en movimiento. En esta ocasión se busca producir desplazamientos
sin emplear partes móviles habituales, para lo cual se empleará un fluido (líquido) que
se encargará de recibir la energía y provocará el deslizamiento de sus moléculas.
Ií, Recolección, búsqueda y análisis de la información
Los motores fueron diseñados para generar movimiento a partir de electricidad, y
en el caso particular del proyecto que nos ocupa además de las cargas eléctricas se
incluirán los fuertes campos magnéticos provenientes de un imán para confirmar la
ley de Lenz.
III. Construcción de la imagen—objetivo
Se diseñará un dispositivo similar a una celda voltaica donde los electrodos serán el tubo
de cobre y el vaso de aluminio y el electrolito o sustancia conductora será el sulfato de
cobre (CuS04) o en su defecto podrá utilizarse sal común (NaCI). Los iones formados por
el paso de la corriente eléctrica serán desplazados al interactuar con el campo magnético
generado por el imán circular.
La ley de Lenz afirma: “El sentido de la corriente inducida sería tal que su flujo se
opone a la causa que la produce”, es decir, la fuerza proveniente de los campos
magnéticos es la causante del movimiento de los iones en la solución electrolítica.
Por lo tanto, al mantener conectados los cables a la pila se observará claramente
como el sulfato de cobre o la sal girarán alrededor del tubo de cobre.
V. Planeación
1 , Motor líquido sencillo: ©l circuito eléctrico se conforma de un tubo de cobre o un
vaso de aluminio (electrodo), cables con punta de caimán (conductores) sulfato
de cobre o sal (electrolito) y una pila de 9 voltios que suministrará la corriente
eléctrica para romper las moléculas del líquido. Un imán grande proporcionará
el campo magnético que al interactuar con las cargas provocarán la fuerza que
iniciará el movimiento circular.
VI. Selección de medios y materiales:
Para iniciar la construcción del motor líquido se requieren:
• Un vaso de aluminio
• Un tubo de cobre de 20 cm de largo (puede ser de otro metal)
• Un imán redondo grande
35

• Sulfato de cobre o sal común (se disolverán en agua y la cantidad formada
deberá cubrir la mitad del vaso de aluminio)
• Tres cables con puntas de caimán en ambos extremos
• Una pila de 9 voltios
• Un interruptor
• Cinta de aislar
• Trozos de corcho
Construcción del motor líquido:
1. Diseña una bitácora donde registres paso a paso la construcción del motor líquido
con la idea de sistematizar el proceso y reportar las dificultades o inconvenientes
que surjan durante el desarrollo del proyecto.
Memoria económica

Vaso de aluminio Tubo de cobre
§Cinta de aislar Juego de caimanes
Trozos de corcho Pila de 9 voltios Interruptor Imán circular
Sulfato de cobre
(CuS04)
Cable conductor
Pila de 9
Tubo de cobre
Vaso de
aluminio
Interruptor
Imán circular

5. Coloca el vaso de aluminio sobre el Imán y vierte agua hasta la mitad,
posteriormente adiciona dos cucharadas de sulfato de cobre o sal común
(solamente una sustancia) y mezcla perfectamente.
Sulfato de cobre
o
Sal común
6. Cubre un extremo del tubo de cobre con cinta de aislar hasta un centímetro de
altura como máximo. Esto se hace para evitar que haya contacto entre el vaso de
aluminio y el tubo, ya que se podría ocasionar un corto circuito.
0 * -
7, Arma el circuito eléctrico con la pila, los caimanes y el interruptor dejando dos
extremos abiertos.
8- Conecta el circuito eléctrico al vaso y al tubo de cobre. Checa que el interruptor
esté apagado.
Recuerda que el tubo de
cobre y el vaso de aluminio
no deben tocarse, porque
se puede provocar un
corto circuito.

9. Enciende el interruptor y observa lo que sucede con la solución de
sulfato de cobre o solución salina en el interior del vaso de aluminio.
Para que sea más notorio introduce algunos trozos de corcho y
revisa el fenómeno que se lleva a cabo. Si realizaste las conexiones
adecuadamente el líquido girará en una dirección específica, al invertir
la polaridad de la pila el sentido de giro se cambia automáticamente.
VIII. Evaluación
Al terminar ei proyecto contesta y discutan en el grupo las siguientes
preguntas:
1. ¿Qué conversiones de energía se llevan a cabo en el motor líquido?
2. ¿Cuál es la función del tubo de cobre y el vaso de aluminio?
3. Menciona las características químicas que le permiten al sulfato de cobre o al
cloruro de sodio desempeñar su función.
4. Menciona el sustento científico para el funcionamiento del motor líquido.
5. Explica las modificaciones que le harías al diseño original para incrementar la
velocidad del fluido.
IX. Comunicación
Presenta el prototipo a tus compañeros del laboratorio de Tecnología y elabora la
siguiente tabla comparativa:
0 CONSULTA
........_... ...........
En el siguiente
link encontrarás
una demostración
científica del
motor líquido,
¡chécala y te
sorprenderás!
http://w w w .
youtube.com /
watch?v=h9K
XaxkdhKk

Bloque 3:
Innovación técnica y■ ,,..ir¡i..._ _ ¿Jim dyf
lesarrollo sustentable

.., W t - . ' i íi-s ■ - :
«fjgjfeS
2.
Propósitos
Tomar decisiones para emplear de manera
eficiente materiales y energía en los
procesos técnicos, con el fin de prever
riesgos en la sociedad y la naturaleza.
Proponer alternativas a problemas técnicos
para aminorar los riesgos en su comunidad
de acuerdo con criterios del desarrollo
sustentable.
Distinguen las tendencias en los desarrollos
técnicos de innovación y las reproducen
para solucionar problemas técnicos.
Aplican las normas ambientales en sus
propuestas de innovación, con el fin de
evitar efectos negativos en la sociedad y en
la naturaleza.
Plantean alternativas de solución a
problemas técnicos y elaboran proyectos de
innovación.
>mpetencias: intervención, diseño, gestión y resolución de problemas
Cronograma
Proyecto
Vinculación
con el cuaderno
de Tecnología 3
Contenido
Tiempo
estimado
Actividad
complementaria
5. Motor homopolar | Secuencia didáctica 11 La innovación técnica
en los procesos
productivos
8 sesiones Código QR: funcionamiento
de un
motor homopolar
6. Cómo hacer una
alarma sencilla
i Secuencia didáctica 13 La innovación técnica
en la resolución de
problemas y el trabajo
por proyectos en los
para el desarrollo
sustentable
8 sesiones
Construcción de una alarma
casera GSM
En video:
http://www.youtube.com/
watch?v=YSN-Y7TvU04

Proyecto: motor homopolar
Conceptos básicos
Un generador homopolar es un generador eléctrico de corriente continua que consta de
un disco conductor que gira en un plano perpendicular a un campo magnético estático
y uniforme. Una diferencia de potencial se origina entre el centro del disco y el borde,
la polaridad depende del sentido de rotación y de la orientación del campo magnético.
También se le conoce como generador unipolar, disco dinamo o disco de Faraday. El voltaje
es generalmente bajo, del orden de unos pocos voltios en el caso de pequeños modelos para
demostraciones, pero los grandes generadores para investigación pueden producir cientos
de voltios, y algunos sistemas tienen múltiples generadores en serie para producir incluso
más voltaje. Son poco frecuentes los que pueden generar un caudal eléctrico tremendo,
algunos de ellos de más de un millón de amperios, gracias a que los generadores homopolares
pueden crearse de forma tal que tengan una resistencia interna muy pequeña.
El generador homopolar fue desarrollado por primera vez por
Michael Faraday durante sus experimentos en 1831. En su
honor se le conoce como disco de Faraday. Fue el comienzo
de los modernos dinamos, es decir, generadores eléctricos que
funcionan por medio de un campo magnético. Era muy poco
eficiente y no tenía ningún uso como fuente de energía práctica,
pero demostró la posibilidad de generar electricidad usando
magnetismo y abrió la puerta a los conmutadores, dinamos de
corriente continua y finalmente a los alternadores de corriente.
El disco de Faraday fue ineficiente en un principio debido a los contraflujos de corriente.
Mientras que un flujo se induce directamente debajo del imán, la corriente circula en
sentido contrario en regiones fuera de la influencia del campo magnético. Este contraflujo
limita la potencia de salida a los cables y provoca pérdida por sobrecalentamiento del disco
de cobre. Los motores homopolares posteriores solucionaron este problema utilizando
una serie de imanes dispuestos alrededor del perímetro del disco para mantener constante
el campo de forma radial desde el centro hasta el borde y eliminar de esta manera las
zonas donde el contraflujo ocurría.
2

L Identificación y delimitación del problema
Todo en el Universo es movimiento pero generarlo implica consumo y transformación
de energía. Existen diversas formas de lograrlo aunque siempre se buscan técnicas más
eficientes y económicas, un ejemplo de elio son los diferentes tipos de motores como el
que se desarrollará en esta ocasión partiendo de materiales simples y de fácil adquisición.
La función de cualquier motor es producir movimiento a partir de diversas fuentes de
energía principalmente la eléctrica. Partiendo de esta base, se diseñará un dispositivo
que utilice las fuerzas eléctricas y magnéticas combinadas, con lo cual se generarán
campos electromagnéticos que cumplirán con la Fuerza de Lorentz.
Se diseñará un dispositivo muy básico que convertirá la corriente continua proveniente
de una pila y el campo magnético de un pequeño imán en energía mecánica, la cual se
verá reflejada en el movimiento circular de un tornillo por efecto de la Fuerza de Lorentz.
El físico y matemático Hendrik Antoon Lorentz ganador del Premio Nobel de Física en
el año de 1902, enunció una ley que establece: “Cuando una carga se mueve con cierta
velocidad en el seno de un campo magnético, recibe una fuerza como resultado de esa
interacción”. Esta ley sustenta el funcionamiento del motor homopolar.
V. Planeación
Motor homopolar: el dispositivo se construirá utilizando una pila de corriente directa
de 1.5 voltios tamaño “C” o “D” conectada a un trozo de aiambre conductor por un
extremo y a un imán circular de neodimio por el otro lado y sobre el imán se coloca
un tornillo para madera de cualquier tamaño.
Para iniciar la construcción del motor homopolar se requieren:
Una pila de corriente directa de 1.5 voltios tamaño “G” O“D”
Un trozo de alambre de cobre
Un imán circular de neodimio
Un tornillo para madera de cualquier tamaño
Un cutter
Y
Á

Construcción del motor homopolar:
Diseña una bitácora donde vayas registrando paso a paso la construcción del
motor homopolar con la idea de sistematizar el proceso y reportar las dificultades
o inconvenientes que surjan durante el desarrollo del proyecto.
Incluye en la bitácora la siguiente tabla, la cual permitirá establecer un balance
Memoria económica
Materiales Cantidad
i
l. u- n_ • — ’ *— ;—
Costo ($)
- - ................ - : ............................- ■
Conoce y prepara los materiales a utilizar:
Pila de 1.5 voltios
tam año “C ”

Observa el diagrama eléctrico del circuito.
Cable conductor
Pila de
1.5 voltios Tornillo para
madera
Imán de
neodimio
Utiliza el cutter para cortar el revestimiento de plástico del alambre de cobre en
sus dos extremos aproximadamente dos centímetros.
Recorta 2 cm del plástico
que recubre el alambre.
Coloca el tornillo para madera encima del imán de neodimio con la cabeza plana
hacia abajo y céntralo perfectamente.
El campo magnético del imán
atraerá el tornillo hacia su centro.

Posiciona la pila de 1.5 voltios arriba de la punta del tornillo para madera con el polo
positivo hacia abajo.
Esta acción provocará una atracción
entre la pila y el tornillo con tal magnitud
que podrá levantarse todo el dispositivo
en conjunto al mismo tiempo.
Cierra el circuito conectando un extremo del alambre de cobre al polo negativo de ¡a
pila y el otro extremo a la parte lateral del imán de neodimio.
Observa cómo se inicia el movimiento
giratorio del tornillo. Si inviertes la polari
dad de la pila, el sentido de giro cambia
hacia el otro lado. ¡Compruébalo!
Analiza el siguiente esquema donde se explica el funcionamiento del motor homopolar.
El imán de neodimio ejerce
un campo magnético B
sobre el tornillo en sentido
vertical, la carga eléctrica Q
proveniente de la pila a
través del alambre de cobre
llega con una velocidad
radial V (siendo horizontal)
provocando una fuerza F
perpendicular a las dos
anteriores. A esta ley se le
conoce como: “ Fuerza de Lorentz”
Las letras B, VQ y F tienen una flecha en la parte superior que las identifica como magnitudes vectoriales.

VII. Evaluación
¿Qué conversiones de energía se llevan a cabo en el motor homopolar?
¿Cuál es la función de la pila y del imán en el dispositivo?
Menciona las aplicaciones que tiene hoy en día el motor homopolar.
Menciona el sustento científico para el funcionamiento del dispositivo.
Explica cómo podrías incrementar la velocidad y la duración de giro del tornillo.
IX. Comunicación
Invita a tus compañeros, familiares y amigos a que construyan su propio motor
homopolar combinando diferentes elementos, por ejemplo:
Imanes de diversas formas y tamaños
Diferentes tipos de pilas
Tornillos, clavos, clips o algún otro objeto metálico de dimensiones adecuadas
Arreglos en serie de varias pilas
Comenta con tu profesor la posibilidad de utilizar corriente alterna en lugar de
corriente directa tomando las medidas de seguridad requeridas para este caso.
# CONSULTA
Escanea el
código QR
para enriquecer
los temás del
bloque 3.

6 Proyecto: cómo hacer una alarma sencilla
La alarma de intrusión más básica es un circuito eléctrico simple colocado en una puerta
de entrada. En cualquier circuito, ya sea que alimente una linterna o una computadora,
la electricidad fluye solamente cuando existe una trayectoria entre dos puntos de carga
opuesta. Para encender o apagar, lo que se hace es abrir o cerrar parte del circuito.
Para abrir o cerrar un circuito de una linterna, simplemente se utiliza un interruptor. En
una alarma de intrusión, el interruptor detecta el acto de intrusión (abrir una puerta o
ventana, por ejemplo). Este tipo de alarmas son divididas en dos categorías:
Cuando la puerta está cerrada la electricidad puede fluir desde un extremo del circuito
hasta el otro. Pero si se abre, el circuito se interrumpe y la corriente eléctrica deja de
fluir. Esto activa una alarma.
El caso opuesto se da cuando al abrir la puerta se cierra el circuito, permitiendo el flujo
de electricidad. En este sistema, la alarma es activada cuando el circuito se completa.
Existe una variedad de opciones para crear
este tipo de circuitos en una entrada. Los
circuitos normalmente cerrados son por
lo general mejor opción que los abiertos
ya que en estos el intruso puede desactivar
el circuito abierto con simplemente cortar
los alambres conectados.
Un sensor magnético en un circuito cerrado
consiste en unos cuantos componentes. Para
el diseño más básico se requieren:
Una batería alimentando el circuito
Un interruptor metálico de resorte
colocado en el marco de la puerta
Un magneto colocado en la puerta,
alineado con el interruptor
Una sirena alimentada
separadamente con un interruptor
de relevador.
Sensor de agua Detector de
movimiento
Sensor de
congelam iento
Detector de monóxido
de carbono
eLlavero touch Sensor de humo
y calor

Las alarmas son dispositivos eléctricos o electrónicos necesarios que nos alertan
de un evento o suceso en particular dependiendo la función para la que fueron
diseñadas. Las más simples solamente requieren un zumbador o timbre insertado
en un sistema eléctrico mientras que las más sofisticadas utilizan componentes
electrónicos de última generación.
Con el avance tecnológico se simplifican los dispositivos electrónicos en cuanto a
costos, tamaño, durabilidad, precisión y eficiencia. No obstante, las leyes de la física y
en particular las de la electricidad nos permitirán diseñar un prototipo de alarma casera
con materiales de fácil adquisición basado en una estructura simple y económica.
Se diseñará una alarma casera sustentada en circuitos eléctricos conocidos y
trabajados en proyectos anteriores, en donde la energía eléctrica se convertirá
en energía mecánica, la cual a su vez generará energía acústica. Este principio de
funcionamiento es aplicable a cualquier tipo de alarma y tiene cierta semejanza con
un timbre eléctrico.
Las alarmas electrónicas son las más utilizadas hoy en día, pero su construcción,
instalación y funcionamiento resultan más complejos que las que operan con circuitos
eléctricos básicos y elementales. Debido a ello, en este proyecto se ensamblará un
prototipo que obedezca a las leyes de la electricidad y no a las de la electrónica.
V . Planeación
Alarma sencilla: consiste en un circuito eléctrico que opera con corriente directa, la
cual hará funcionar un motor con una tira de papel que producirá un sonido al girar.
Para abrir y cerrar el circuito se utilizará una pinza de madera con ambas puntas
forradas con papel aluminio y una cuerda como la que se usa en los trompos.
Para iniciar la construcción de la alarma sencilla se requieren:
Una pila de corriente directa de 9 voltios
Un motor para corriente directa
Una pinza de madera
Papel aluminio
Una tira de papel
Una cuerda (puede ser la que usan los trompos)
Tres cables con puntas de caimán en ambos extremos

Construcción de la alarma sencilla:
Diseña una bitácora donde registres paso a paso la construcción de la alarma
sencilla con la idea de sistematizar el proceso y reportar las dificultades o
Conoce y prepara los materiales a utilizar:
aPila de 9 voltios Pinza de madera
Papel alum inio Tira de papel
Caim anes eléctricos M otor eléctrico
Cuerda de trom po

M otor para
corriente directa
Pila de 9 voltios
+
Pinzas de
madera
Cable conductor
Arma un circuito abierto con la pila de 9 voltios, el motor eléctrico y los tres
cables con punta de caimán de acuerdo con la siguiente imagen.
Forra perfectamente las dos puntas de la pinza de madera con papel aluminio.
Apóyate en la ilustración.
^ N
v _ _ __________________)

Coloca la tira de papel en el eje del motor eléctrico, conecta las puntas de los
caimanes que quedaron abiertos a las terminales de aluminio de la pinza de
madera, cierra el circuito y observa lo que sucede.
Cuado las pinzas están cerradas,
la corriente circula por los
caimanes hasta llegar al motor
haciéndolo girar libremente.
Al pegar una tira de papel al eje del motor
se provoca un sonido debido al golpeteo
con la superficie, el cual alerta de
un suceso específico.
Utilizando el circuito anterior coloca un extremo de la cuerda de trompo entre
las dos terminales de aluminio de la pinza de madera y amarra el otro extremo
a la pata de una mesa, fíjate en el esquema.

_B_i)—¡y
La cuerda entre las terminales de aluminio
no permite que hagan contacto una con la
otra y por lo tanto el motor no puede girar
debido a que la corriente no
encuentra caminos.
Al tensar la cuerda con la pata de la mesa queda instalada la alarma,
cuando alguien la cruce se soltará de las pinzas, el circuito se cierra,
el motor gira y el sonido se produce alertando de una intrusión.

VII. Evaluación
Al terminar el proyecto contesta y discutan en grupo las siguientes preguntas:
1. Establece las conversiones de energía que se verifican en el prototipo.
¿Qué sucedería si no se coloca papel aluminio en las puntas de la pinza de madera?
Menciona otras aplicaciones de las alarmas.
Menciona las diferencias que habría si se cambia la corriente directa por
corriente alterna.
Explica cómo podrías incrementar la intensidad y duración del sonido de la alarma.
VIII. Comunicación
Presenta tu trabajo ante tus compañeros del laboratorio de Tecnología e implementa
nuevos accesorios acoplados al eje del motor para producir diferentes sonidos
sustituyendo la tira de papel. También puedes realizar ensayos con varias pilas
conectadas en serie o con el asesoramiento de tu profesor podrías construir un
dispositivo que opere con corriente alterna. Cambia la pinza de madera por una de
plástico y reporta las diferencias en cuanto a funcionamiento.
# CONSULTA
¿Te gustaría
construir una
alarma que
te avise a tu
teléfono celular
cuando haya
una intrusión?
Revisa el
siguiente link
y aprende la
técnica
53

Propósitos
Elaborar planes de intervención en los
procesos productivos, tomando en cuenta
los costos socioeconómicos y naturales en
relación con los beneficios.
Evaluar sistemas tecnológicos tanto
en sus aspectos internos (eficiencia,
factibilidad, eficiacia y fiabilidad) como en los
externos (contexto social, cultural, natural,
consecuencias y fines).
Intervenir, dirigir o redirigir los usos de las
tecnologías y de los sistemas tecnológicos
tomando en cuenta el resultado de la
evaluación.
identifican ¡as características y los
componentes de los sistemas tecnológicos.
Evalúan sistemas tecnológicos, tomando en
cuenta los factores técnicos, económicos,
culturales, sociales y naturales.
Plantean mejoras en los procesos y
productos a partir de los resultados de la
evaluación de los sistemas tecnológicos.
Utilizan los criterios de factibilidad, fiabilidad,
eficiencia y eficacia en sus propuestas de
solución a problemas técnicos.
Competencias: intervención, diseño, gestión y resolución de problemas
Cronogramc*
Proyecto
Vinculación
con el cuaderno
de Tecnología 3
Contenido
Tiempo
estimado
Actividad
complementaria
7. Simulador de reflejos Secuencia didáctica 17 La planeación y la
evaluación en los
8 sesiones Código QR: diagrama eléctrico
para un detector de prioridad
con 6 líneas
8. Central hidroléctrica Secuencia didáctica 18 La evaluación como
; parte de la resolución
i de problemas técnicos y
l el trabajo por proyectos
[ en los procesos
productivos
! ................
8 sesiones Diseño de una planta
. hidroeléctrica casera:
bítp://www,youtube.com/
watch?v^vxeKníCfidU

Proyecto: sim ulador de reflejos
Conceptos básicos
Alternativas de sistemas de timbrado para concursos de preguntas
Atrás quedaron los días de ser el primero en tocar una campana o levantar la mano durante
un intenso programa de concursos o una competencia escolar. Los avances de la tecnología
ofrecen en la actualidad diversos sistemas de timbrado, con encendido de luces, capacidades
de bloqueo e incluso opciones inalámbricas. Con el número creciente de alternativas
para timbrado en concursos de preguntas, los juegos están alcanzando el siguiente nivel,
proporcionando más eficiencia a los participantes.
Timbre tradicional de mano
Es un sistema de dos a doce timbres individuales conectados a la misma caja, operan
manualmente, son alámbricos e incluyen un botón superior. Al ajustar perfectamente en
la palma de la mano, es el estilo de timbre más usado en colegios, universidades e incluso
programas de concursos de preguntas. Usualmente incluye un sistema de bloqueo, mediante
el cual un timbre no puede ser apretado después de que alguien más lo haya hecho.
Estaciones de caja
Las estaciones de caja funcionan de la misma manera que los timbres tradicionales de
mano, son alámbricas e incluyen un timbre de caja arriba o uno de pedal debajo de la
mesa. La primera versión tiene un tamaño similar al de un teléfono celular y cuenta con
un simple botón que frecuentemente enciende una luz conectada a la caja para indicar
I 4 ^
i ’h ftk J
9 ' **
; h # -
2 i» W M w a
A* 1
Quién posibilitó el inicio de la preparación de vacunas gracias asus
estudios sobre los microorganismos (apellido)
...............
Fleming 0 Lincoln ^
lj- Roster J Pasteur

quién ha timbrado. Los de pedal operan como una máquina de coser y están conectados al
mismo sistema de cajas general que los timbres de mesa superior.
Inalámbricos
Existe una variedad de opciones de timbres inalámbricos, incluyendo los de mesa que
son de botón grande y los de mano. Otros timbres inalámbricos incluyen opciones para
control remoto con múltiples botones de selección.
Sistemas de PC
Están conectados a una computadora en lugar de una caja recibidora. Este estilo de
timbre es empleado en conjunto con opciones de control remoto de mano similares al
estilo inalámbrico. Ofrecen un pequeño recibidor inalámbrico usado con la computadora.
Son excelentes para juegos de preguntas, ya que el profesor puede conectar el sistema
directamente a una computadora portátil.
^ Definición del proyecto
Cuando se lleva a cabo un concurso de preguntas y respuestas en una escuela o
un foro, resulta imprescindible contar con un sistema que asigne los turnos para
contestar de manera justa, transparente y sin fallas. Para ello se precisa diseñar
un circuito que resuelva atinadamente este conflicto, ya que los métodos usados
anteriormente resultaban dudosos, poco claros e inclusive tendenciosos.
Se podrían utilizar sistemas rutinarios como la asignación equitativa de turnos, es
decir, cada concursante tiene su oportunidad de participar sin que nadie se lo impida,
pero esto no aplica para todos los concursos, es por ello que se busca una solución
práctica aprovechando los avances tecnológicos en materia de circuitos eléctricos.
Se diseñará una caja conformada por dos pulsadores A y B y dos lámparas que
encenderán al ser oprimido SU correspondiente botón. El circuito solamente permitirá
que se active uno de los dos pulsadores bloqueando automáticamente el otro y SU
lámpara. Se instalará un tercer pulsador C, que servirá para poner a cero el juego e
iniciar nuevamente.
Como se vio en la introducción, existen diversas alternativas para la construcción
del simulador de reflejos: el tradicional de mano, la estación de caja, alámbricos,
inalámbricos o los sistemas de PC. Para nuestro proyecto optaremos por construir un
timbre tradicional de mano alámbrico, el cual podrá ser usado para diferentes juegos
escolares, familiares y laborales.

V. Planeación
1. Simulador de reflejos: el dispositivo consiste en oprimir una sola vez un botón
(pulsador) para que encienda una lámpara y avise del turno ganado, al suceder
esto el otro botón será bloqueado automáticamente y en consecuencia su lámpara
no podrá encender. Debido a que el foco permanecerá encendido se adicionará un
tercer pulsador que cumpla con la función de regresar a cero el circuito y con ello
se inicie nuevamente el juego.
Para iniciar la construcción del simulador de reflejos se requieren:
* Una pila de 12 volts de corriente directa
* Dos pulsadores normalmente abiertos
* Un pulsador normalmente cerrado
* Dos lámparas para corriente directa
* Dos portalámparas
9 Cuatro conmutadores
* Dos resistencias de 460 ohms
* Un rollo de cable c o n d u cto r de cobre
* Dos hojas de cartoncillo blanco o madera
* Pegamento
» Segueta
Construcción del simulador de reflejos:
1. Diseña una bitácora donde registre paso a paso la construcción del simulador
de reflejos con la idea de sistematizar el proceso y reportar las dificultades o
2. incluye en la bitácora la siguiente tabla, la cual permitirá establecer un balance
Memoria económica
Materiales { Cantidad Costo ($)

3, Conoce y prepara los materiales a utilizar:
Pila de 12 Voltios Pulsador
normalmente cerrado
Pulsador
normalmente abierto
Cartoncillo blanco
Lámpara Cable conductor Conmutador Portalámparas
y
Hojas de madera Resistencia
de 460 ohms
Pegamento Segueta
Pulsador C
cerrado
abierto

5. Arma físicamente el circuito eléctrico anterior de acuerdo con la siguiente imagen.
Conmutadores
Lámpara B
Resistencia
de 460 ohms 1
Pulsador B
abierto
6. Utilizando las hojas de madera o el cartoncillo construye una caja similar a la de
la imagen e introduce cuidadosamente el circuito eléctrico verificando que cada
elemento coincida con su señalización.
Lámpara B
Pulsador A Cuando se oprime el pulsa
dor A, la lámpara A enciende
y no se apaga provocando
que el pulsador B quede blo
queado y en consecuencia la
lámpara B no encienda. Esto
también sucede al revés.
Para apagar la lámpara en
cendida y reiniciar el circuito
se deberá oprimir el pulsador
C que es la puesta a cero.
Lámpara A
Pulsador B
Pulsador C

VIII. Evaluación
1. Señala todas las conversiones de energía que se llevan a cabo en el prototipo.
2, ¿Qué sucedería si se quita u omite del circuito eléctrico el pulsador C?
3. Menciona las aplicaciones que le darías al simulador de reflejos.
4. ¿Cuáles son los ajustes que se tendrían que hacer en el circuito si se
sustituyera la pila de 12 voltios por corriente alterna de 110 - 127 voltios?
5. Si se coocarar timbres o zumbadores en el simulador de reflejos para hacerlo
más atractivo, ¿en qué posición del circuito deberían ser colocados? Realiza un
diagrama.
IX. Comunicación
Presenta tu trabajo ante el grupo, explica a detalle su funcionamiento y organiza en
el laboratorio de tecnología un concurso de preguntas y respuestas sobre diferentes
asignaturas donde se aplique el simulador de reflejos. Como actividad adicional
puedes sugerir un diseño de carcaza diferente al que se propone en el proyecto
original o puedes intentar construir otra modalidad con ayuda de tu profesor (una
estación de caja, un sistema de PC o un inalámbrico).
CONSULTA 0
r ^
En el siguiente
código QR
encontrarás
el diagrama
eléctrico para
construir un
detector de
prioridad con 6
líneas, el cual es
muy utilizado en
los concursos
escolares.

Proyecto: central hidroeléctrica
$ Conceptos básicos
En una central hidroeléctrica se utiliza energía
hidráulica para la generación de energía
eléctrica. Son el resultado actual de la evolución
de los antiguos molinos que aprovechaban la
corriente de los ríos para mover una rueda.
En general, estas centrales aprovechan la
energía potencial gravitatoria que posee la
masa de agua de un cauce natural en virtud
de un desnivel, también conocido como salto
geodésico. El agua en su caída entre dos
niveles del cauce se hace pasar por una turbina
hidráulica la cual transmite la energía a un
generador donde se transforma en energía
eléctrica.
Las dos características principales de una central
hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:
La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y
el nivel medio de las aguas debajo de la central y del caudal máximo turbinable, además
de las características de las turbinas y de los generadores usados en la transformación.
La energía garantizada en un tiempo determinado, generalmente un año, que está en
función del volumen útil del embalse y de la potencia instalada.
La potencia de una central puede variar desde unos pocos MW (megavatios), como en el
caso de las minicentrales hidroeléctricas; hasta 14 000 MW como la Itaipú que tiene 20
turbinas de 700 MW cada una; en la frontera de Paraguay y Brasil donde se encuentra la
segunda mayor central hidroeléctrica del mundo
(la mayor es la Presa de las Tres Gargantas, en
China, con una potencia de 22 500 MW).
Las centrales hidroeléctricas y las centrales
térmicas (que usan combustibles fósiles) producen
la energía eléctrica de una manera muy similar.
En ambos casos la fuente de energía es usada para
impulsar una turbina que hace girar un generador
eléctrico, que es el que produce la electricidad. Una
central térmica usa calor para, a partir de agua,
producir el vapor que acciona las paletas de la
turbina, en contraste con la planta hidroeléctrica,
la cual usa la fuerza del agua directamente para
accionar la turbina.
Represa hidroeléctrica
Reservorio
Entrada
Red de transporte eléctrica
de larga distancia
Canal
Central eléctrica
Generador
Turbina
MV - V - - j - ,
V I -j-'
Río

I, Identificación y delimitación del problema
La generación de electricidad siempre será un tema de interés común y aunque existen
diversas formas de obtenerla, regularmente se buscan los mecanismos que resulten más
económicos, limpios y que permitan un desarrollo sustentable para no comprometer
los recursos de la naturaleza. En este proyecto nos ocuparemos de diseñar una central
hidroeléctrica con elementos básicos y de fácil adquisición.
El método hidroeléctrico de producción o generación de electricidad se sustenta en
leyes físicas para su funcionamiento. La ley de la gravedad juega un papel primordial
en el diseño del dispositivo y aunada a las leyes de la mecánica en particular a las de
las máquinas simples se obtiene la conversión de energía deseada.
El prototipo de central hidroeléctrica supone el movimiento continuo de las aspas
de una turbina producto de la caída constante de agua proveniente de un depósito
superior. La turbina comunica su movimiento a un eje que hará girar una polea para
que la banda provoque el movimiento en el extremo correspondiente del generador
y finalmente la energía eléctrica encienda una lámpara o foco colocado en el punto
final del dispositivo.
Las formas más conocidas para producir electricidad son la termoeléctrica (utiliza
el calor del vapor de agua), la nucleoeléctrica (reacciones nucleares en grandes
reactores) y la hidroeléctrica (energía potencial de grandes cantidades de agua). De
estas tres opciones la menos contaminante y más simple es la última, razón por la
cual se desarrollará en este proyecto.
V. Planeación
Central hidroeléctrica: se colocarán dos depósitos de agua, uno por encima del otro
y aprovechando la ley de la gravedad se hará caer el líquido sobre las aspas de
la turbina provocando su movimiento giratorio, el cual será transmitido por el eje
hasta la polea y con ayuda de la banda se hará llegar al generador para finalmente
encender el foco conectado a sus terminales. La recirculación del agua se logrará por
medio de una pequeña bomba conectada a ambos depósitos.
Para iniciar la construcción de la central hidroeléctrica se requieren:
Dos recipientes pequeños e iguales (preferentemente con forma de caja)
Tubería delgada de plásticos (pueden ser varios popotes rígidos)
Una bomba pequeña para succionar el agua
Una fuente de alimentación de 12 voltios para hacer funcionar la bomba
Un palo de madera de 1 cm de diámetro y 30 cm de largo
Á

Una polea de madera
• Dos tablas chicas e iguales
Una liga grande
Un pequeño motor eléctrico
Un foco para corriente directa
Un portalámparas para el foco de corriente directa
• Cable conductor
Una turbina de corcho (puede diseñarse libremente)
Una base de madera de 40 cm x 40 cm
'11. Ejecución de la alternativa seleccionada (tareas a desarrollar)
Construcción de la central hidroeléctrica:
1. Diseña una bitácora donde registres paso a paso la construcción de la central
hidroeléctrica con la idea de sistematizar el proceso y reportar las dificultades o
Memoria económica
Base de madera Portalámparas Contenedores Foco para Liga de hule
de agua corriente directa

Palito-eje
y soporte
para polea
Popotes de
plástico
Turbinas Cable conductor
a?
Tablas de
soporte
Fuente de alimentación
de 12 Volts
Motor eléctrico
(generador)
Polea
transmisora
bomba para
reciclar el agua
A, Observa el diagrama eléctrico del circuito.
Lámpara
- & - 1
Motor
M
Polea
Depósito superior
de agua
Bomba
Caída de agua
Aspas
Subida de
agua
lFuente de
alimentación
Depósito
inferior de agua

5. Arma físicamente el circuito eléctrico anterior de acuerdo con la siguiente imagen.
Depósito superior
de agua
Polea
Depósito inferior
de agua
Bomba
Motor
Fuente de
alimentación
Lámpara
VIII. Evaluación
1. Enlista las conversiones de energía que observes en el prototipo.
2. ¿Qué función cumple la bomba dentro del proceso?

3. Escribe cuáles son los elementos eléctricos en el proyecto y cuáles son los mecánicos.
4. ¿Cuáles son las modificaciones o adecuaciones que se deben realizar para
generar una mayor cantidad de electricidad?
5. Justifica la presencia de la fuente de alimentación y del motor en el
funcionamiento de la central hidroeléctrica.
IX. Comunicación
Realiza una presentación de tu proyecto ante el grupo explicando detenidamente
cada parte del proceso. Invita a tus compañeros a construir otros modelos de central
hidroeléctrica y ensayen con focos de diversos tamaños y potencia eléctrica, prueben
varios arreglos de poleas y turbinas de diferentes materiales y número de aspas.
CONSULTA #
¡Ir .......1
Si quieres
conocer otra
forma fácil
y sencilla
de diseñar
una planta
hidroeléctrica
revisa el
siguiente link
y analiza las
diferencias
entre ambos
proyectos:
http://www.
youtube.com/
watch ?y=vxeKnfC!idll

Propósitos Aprendizajes esperados
1. Utilizar las fuentes de información para ¡a
innovación en el desarrollo de sus proyectos.
2. Planear, organizar y desarrollar un proyecto
de innovación que solucione una necesidad
o un interés de su localidad o región.
3. Evaluar el proyecto y sus fases,
considerando su incidencia en la sociedad, I
la cultura y la naturaleza y su eficacia y
eficiencia.
Identifican y describen las fases de un
proyecto de innovación.
Prevén los posibles impactos sociales y
naturales en el desarrollo de sus proyectos
de innovación.
Recaban y organizan la información sobre la
función y el desempeño de los procesos y
productos para el desarrollo de su proyecto.
Planean y desarrollan un proyecto de
innovación técnica.
Evalúan el proyecto de innovación para
proponer mejoras.
Competencias: Intervención, diseño, gestión y resolución de problemas
Cronograma
Proyecto
Vinculación
con el cuaderno
de Tecnología 3
Contenido
Tiempo
estimado
Actividad
complementaria
9. Principio de Joule,
calor por Inducción
electromagnética
i Secuencia didáctica 19 La innovación técnica
en el desarrollo de los
proyectos productivos
8 sesiones Código QR: experimento de
inducción electromagnética en
encicloabierta.
10. Simulador
crocodile clips
Secuencia didáctica 21 Proyecto de
; innovación para el
Sdesarrollo sustentable
8 sesiones Código QR: liga de descarga
gratuita del programa crocodile
clips.

p . principio de Joule, calor por inducción
rroyecio, electromagnética
1^1 Conceptos básicos
Efecto Joule
Cuando circula corriente eléctrica en un conductor, parte de la energía cinética de los
electrones se transforma en calor y eleva la temperatura de este con lo cual se origina
lo que conocemos como efecto Joule. El enunciado de la ley de Joule dice: “el calor que
produce una corriente eléctrica al circular por un conductor es directamente proporcional
al cuadrado de la intensidad de la corriente, a la resistencia y al tiempo que dura circulando
la corriente”. Matemáticamente se expresa de la siguiente manera:
Q = 0.24 P x R x t
Al observar la expresión matemática anterior encontramos que I2 x R es la potencia
eléctrica multiplicada por el tiempo, lo cual proporciona la energía consumida, es decir:
T = P x t = P x R x t
Esta cantidad de energía eléctrica consumida en Joules se transforma en calor, por ello la
constante 0.24 representa la equivalencia siguiente:
Un Joule de trabajo = 0.24 calorías de energía térmica
Por tanto, si queremos conocer la energía consumida por un aparato eléctrico expresada
en Joules, de acuerdo con su propia ley:
E = T = I2x R x t = P x t = Joule = J
Cualquiera de las expresiones es útil para calcular la energía consumida por un aparato
eléctrico expresada en Joules. Existen varios aparatos y dispositivos eléctricos que
producen calor como consecuencia del efecto Joule.

El calentamiento de cuerpos u objetos es una actividad diaria que puede ser realizada
de diversas formas. La corriente eléctrica tiene la particularidad de generar energía
calorífica como resultado del libre tránsito de los electrones a lo largo de un conductor.
En este proyecto se aplicarán las leyes de la electricidad combinadas con las del
magnetismo para producir calor sin ocupar fuentes de ignición.
La inducción electromagnética consiste en generar campos eléctricos y magnéticos
alrededor de un núcleo metálico a partir del flujo constante de electrones provenientes
de una fuente. Para tal fin se utilizará corriente alterna, un embobinado, un núcleo
de fierro y un dispositivo de aluminio que recibirá todo el calor generado por el paso
de la electricidad.
III. Construcción de la imagen - objetivo
Se diseñará un dispositivo llamado transformador conformado por una bobina primaria
y una bobina secundaria, el cual simulará el funcionamiento de un horno de inducción
o un cautín de lápiz. Estos aparatos basan su operación en el principio de Joule, es
decir, el calentamiento de un conductor como resultado del flujo de corriente eléctrica
a través de él.
Se trabajará con corriente alterna y elementos o dispositivos que requieren
medidas de seguridad extremas. Debido a la gran cantidad de calor que se genera
y a las temperaturas tan altas que alcanzan los metales inducidos se recomienda
el uso de guantes especiales para evitar quemaduras graves así como gafas o
lentes de seguridad.
V. Planeación
Transformador electromagnético: se usará un núcleo de hierro en forma de “u” ,
en un extremo se colocará la bobina primaria con aproximadamente 300 espiras
de cobre barnizado y en el otro el dispositivo de aluminio y/o cobre que funcionará
como bobina secundaria. El núcleo deberá estar herméticamente cerrado para que
la corriente circule sin problemas. Entre la fuente de alimentación y el transformador
se conectará un multímetro en serie con la línea para medir la cantidad de amperios
que se suministrarán.
VI. Selección de medios y materiales:
Para iniciar la construcción del transformador electromagnético se requieren
• Solenoide de 300 vueltas o espiras de alambre de cobre barnizado
• Núcleo de hierro en forma de “U”
• Destornillador
71

Placa de aluminio
Tijeras para cortar metal
Rollo de alambre de cobre
Pinza de presión (no es indispensable)
Gancho de metal
Trozo de madera (10 cm x 1.5 cm x 1.5 cm)
Multímetro con puntas
2 clavijas para corriente alterna
Cable conductor para corriente alterna
Un interruptor
Una placa de contactos o enchufes
Un vaso con agua
Rollo de soldadura de estaño
Trocitos de estaño
Pistola para soldar o cautín
Caimanes eléctricos de colores
Trozo de madera (22 cm x 30 cm)
Construcción del transformador electromagnético:
Diseña una bitácora donde registres paso a paso la construcción del transformador
electromagnético con la idea de sistematizar el proceso y reportar las dificultades
o inconvenientes que surjan durante el desarrollo del proyecto.
Memoria económica

y
Cable conductor Soldadura de
estaño
Trozo de madera Destornillador Núcleo de
hierro en “U”
l ,
* -> /
Clavija
Gancho de metal
y cautín puntas
Rollo de alambre
de cobre
Tijeras para
cortar metal
Solenoide con 300 Interruptor de
vueltas o espiras palanca
de alambre de cobre
galbanizado
Placa de aluminio Vaso con agua Caimanes eléctricos
Bobina con
núcleo de
hierro
Secundario
Recuerda que las bobinas secundarias no deben hacer contacto con el núcleo de hierro en ningún
momento debido a que se trata de una inducción electromagnética.
73

5. Antes de ensamblar el circuito eléctrico anterior, construye los complementos
que harán la función de bobinas secundarias. Apóyate en las imágenes.
¡No olvides hacer este hueco!
Enrosca el metal a la madera!
Arma físicamente el circuito colocando cada componente en el lugar que
corresponde, observa las imágenes.
Fuentes de corriente
Cable conductor
Núcleo de hierro
Solenoide o
bobina primarla
Conecta el amperímetro en serie uniendo la punta
roja con el cable amarillo y la punta negra con
una terminal de la bobina o solenoide.
ÍJ
Bobina
secundaria

7 Antes de accionar el interruptor, enciende el multímetro que deberá estar
colocado en la función de amperímetro y comprueba que en el display aparezca
el valor de cero amperes.
Este valor nos indica que
no está circulando
corriente eléctrica hacia
el transformador.
Activa el interruptor, checa en el amperímetro la cantidad de amperios que
circulan hacia el transformador y con mucha precaución vierte una pequeña
cantidad de agua en el hueco de la lámina de aluminio. Observa lo que sucede.
” ^ U u 4------------- valor Promedio de amperes
provenientes de la fuente de
corriente alterna es de 3.0
Apaga el interruptor y cambia la bobina secundaria por el anillo fabricado con el
gancho metálico. Una vez armado el dispositivo, activa nuevamente el interruptor,
mide la intensidad de corriente eléctrica en el amperímetro y acerca la soldadura
de estaño al metal. Observa lo que sucede.
- P .5 3 < -
- La cantidad de amperes es variable
pero no se sale del rango establecido.
Debido a la gran cantidad de calor generado,
el agua se evapora al entrar en contacto con la
lámina de aluminio
La soldadura de estaño se funde al
contactar con el anillo debido al
calentamiento del metal

10. Apaga el interruptor, coloca nuevamente la paleta de aluminio como bobina
secundaria y ajusta el transformador. Deposita los trozos de estaño en el hueco
de la lámina, activa la corriente, mide el amperaje y observa lo que sucede
cuando se calienta la placa.
Se aprecian los trozos de estaño sólido
en el hueco de la lámina de aluminio.
El estaño fundido se vierte sobre la superficie
fría, de preferencia metálica y por el cambio
de temperaturas se solidifica nuevamente.
El estaño se funde debido al calor
generado por la inducción electromagnética.
11. Desconecta el transformador y enchufa la pistola de soldar, enciéndela y acerca
el hilo de soldadura de estaño, después acércalo a un trozo de cable conductor
y aplícale la masa fundida.
Ei calor de la punta de la pistola para soldar El estaño fundido se adhiere a los cables de cobre
funde el hilo de estaño.
Cuando la masa de estaño fundido se
enfria pasa al estado sólido formando una
unión firme y resistente.
VIII. Evaluación
Al terminar el proyecto se discutirán las siguientes preguntas:
1, Menciona las conversiones de energía que se verifican en el dispositivo.

2, ¿Qué es la inducción electromagnética?
3. Escribe el enunciado de la ley de Joule.
4. ¿Cuáles son los aparatos, herramientas o instrumentos que basan su funcionamiento
en el efecto de Joule?
5, ¿Por qué se usa el estaño para soldar cables?
6, ¿Qué otro material se emplea como soldadura?
IX, Comunicación
Presenta tu prototipo ante tus compañeros del laboratorio de tecnología y explica a
detalle su funcionamiento así como la razón de cada componente. Finalmente elabora
la siguiente tabla y en colectivo contéstenla.
f s
Escanea el
siguiente código
QR y descubrirás
un interesante
experimento
sobre inducción
electromagnética
que te ayudará a
profundizar más
sobre este tema.
http://www.
encicioabierta.org1
node/179
yy ■■■— .....— #
I Metales que se pueden Anlirapinripc rfol
Tipos de núcleo para el ser calentados por f ri¡ nnr ;nfi|irrmn Aplicaciones del
transformador e |c “ tica — “ “ J° Ule
77

10Proyecto: simulador crocodile clips
Conceptos básicos
Para el aprendizaje de la electricidad y la electrónica, hoy en día resulta imprescindible la
utilización de simuladores por ordenador, que nos permiten realizar nuestros diseños y
nos muestran el funcionamiento de los circuitos de forma virtual antes de su montaje con
componentes reales.
Son muchos los simuladores de escritorio que se utilizan en distintos niveles educativos,
pero en este proyecto nos centraremos en los simuladores en línea, cuya principal ventaja
es que podemos utilizarlos desde cualquier plataforma, pues se ejecutan a través de un
navegador web.
CircuitLab
Es una aplicación muy reciente que está recibiendo muy buenas críticas por su sencillez de
uso. Permite diseñar muchos tipos de circuitos analógicos y digitales, simularlos, realizar
cálculos, guardar los diseños y compartirlos con la comunidad.
CIRCUIT
— v W — M — L A B
#> Cfi 3 i © ^Wí . Í33
Q r a m tm orz C SfcgSwt* " ose* Qptsp QmécMps ita r w m tc u ... Q t M & a * C i
G R C U iT
’ y - W -U A B " '

Logic.ly
Es un simulador de circuitos digitales que tiene dos versiones, una de pago para instalar
y otra online. La versión en línea no permite guardar los diseños, pero si permite realizar
simulaciones sencillas con puertas lógicas y flips-flops.
logic ly
The Logic Lab
Este sencillo simulador online de circuitos digitales permite guardar los diseños realizados
proporcionando una URL a la que podemos acceder para ver nuevamente la simulación o
modificar algún circuito.
THE LOGIC LAB
j Input
B * T “‘
1 Logicporté
Flip-flops
Extras
Output
*■ ] g n ! * ] ... u |.| ... u
131 t i
E l n - <•! - - □ÍNANmI ¡V; >OH 1^.4
E l u n L J
1*1 . n « r a
E l L E l

Logic Circuit Test
Es una aplicación que nos permite obtener la tabla de verdad de un circuito lógico y, por lo
tanto, la correspondiente función lógica.
All Inputs
Compute
New Circuit
000
001
01 0
0 1 1
100
101
110
111
OlUjMlt
O □
I n f K i t Circuit Ait-a
□
□
□ O □
o
DC/AC Virtual Lab
Es una aplicación para construir circuitos sencillos y observar su comportamiento. No utiliza
símbolos, sino dibujos de los componentes reales, pero podemos realizar mediciones con un
multímetro u observar la señal en un osciloscopio.
DC/AC Virtual Lab
t SPTwwi i «JiAe S/5ení B 43ousfeite (fe-SgnUPtssMvtotren tad »».
..5*v* fvjvpí&rate A Awpmeier jjjüjjoscfoícwa Aí5S!«ncíBox S-tóen**? . i Mete Abóai
DC/AC Virtual Lab Home fi-atures AboutUs Virtual lab Sip.niri SignUp CómateIJs

Ohm Zone
Este simulador de circuitos eléctricos permite medir la intensidad o el voltaje en diferentes
puntos del circuito y puede resultar útil para comprender la ley de Ohm.
S ZONE
Welcomc to OhmZone I
Here, you can build any kíndof circuit you want. Inthe
bottom-right hand córner of the '.creen, you have a battery,
some lightbulbs and resistor*, two swltches and wircs ío
connect everything together.
You can measure voítage using thc voitmeter and current
using the ammeter. Just place them over the part of thc
drcuit that you want to measure.
If you need help in buiiding circuíts, thcre are two kinds of
helpavailable:
click this bution on the dlsplay beiow to turo
é f m ) Popaos’ on. Then, when you ro!l the mouse
over somethirig on the screcn, OhmZone wíll
tell you what that thing Is.
A l * The Hatvf will show you a llst of exhibits on
topics about drcuits. Wateb as OhmZone builds
a drcuit to help you with each topic.
...__ After you build a drcuit, click on the Visualrie’
button. Thls iets you sen the current <firectlon in
" any drcuit that you buíld.
«iiuall» tlK Kami volum* pepupi qutt
* ~ ------Tí ------—------ '¿I
o o .e ro w i
i - ---- ---- - •••5 ---- .. .
Aunque estos u otros simuladores hoy en día resultan imprescindibles, no deben sustituir
la construcción real de circuitos eléctricos y electrónicos o la realización de prácticas y
proyectos con los componentes físicos reales, pues en ellos se ponen enjuego competencias
y habilidades las cuales son imposibles desarrollar delante de la pantalla de un ordenador.
Los circuitos eléctricos implican un gran riesgo a la integridad física de los usuarios
sino se toman las medidas preventivas que corresponden a cada arreglo, debido a
las grandes cantidades de energía eléctrica que pueden circular por un conductor.
Debido a este serio problema y aprovechando la tecnología actual se diseñaron
programas de computadora que permiten ensayar sin riesgo alguno los componentes
que serán instalados en un circuito eléctrico.
Todo inmueble requiere circuitos eléctricos, las casas, departamentos, oficinas, escuelas,
hospitales, bancos o negocios funcionan en gran medida gracias a la electricidad, la
cual está presente en las instalaciones, aparatos o máquinas que cada establecimiento
necesita. Utilizando un programa de cómputo adecuado se puede simular cualquier
circuito que se vaya a construir previendo las fallas o incidentes que se pudieran presentar
en el montaje real.

Con ayuda del profesor se representarán los circuitos eléctricos de todos los proyectos
desarrollados en este cuadernillo empleando una computadora personal y el programa
descargado del simulador crocodile clips. Si el tiempo lo permite, se pueden trabajar
los proyectos de los cursos I y II para reforzar las habilidades de ios alumnos en el
manejo y entendimiento de este recurso tecnológico.
Como se vio en la presentación de este proyecto, existe una gran variedad de
simuladores para el área de electricidad y electrónica, analizando las características y
funcionalidad de cada uno se optó por trabajar con un software gratuito denominado
crocodile clips, el cual permite ensamblar fácilmente circuitos por medio de símbolos
o imágenes reales. La descarga se ejecuta rápidamente desde un link específico en
las computadoras escolares para realizar sesiones grupales dirigidas por el profesor.
V. Planeación
1. Simulador crocodiie clips: el profesor preparará las computadoras escolares
con el software mencionado y asignará a sus alumnos en las máquinas según
la capacidad del aula digital o el espacio destinado para esta actividad. En
una primera sesión dará a conocer las características del programa por medio
de una presentación dinámica elaborando notas o apuntes si se considera
necesario. En clases posteriores se diseñarán los circuitos de los proyectos
paso a paso siempre bajo la supervisión del profesor.
VI. Selección de medios ymateriales
Para desarrollar las sesiones con el simulador crocodile clips se requiere:
• Un espacio amplio con suficientes computadoras personales para todos los
alumnos (laboratorio de cómputo, aula digital u otra instalación que cumpla
con los requerimientos)
• Conexión a Internet Explorer, Google Chrome o Mozilla Firefox
• Programa: “Crocodile clips” instalado en todas las computadoras
• Computadora para el profesor
• Proyector
• Pantalla
« Cuaderno para tomar notas
• Bolígrafo
Desarrollo de las sesiones de trabajo con el simulador:
Diseña una bitácora donde registres ordenadamente los pasos a seguir en el
manejo de! simulador crocodiie clips.

Cuaderno y pluma Pantalla de proyección Aula digital o aula de cómputo
____________ ___________ i / .
njBgHBBB. crocodile clipcrocodile clips
Conexión a Internet Laptop para el profesor Proyector Simulador crocodile clips
3, Para dar inicio a las sesiones todas las computadoras del aula digital o aula de
cómputo deberán tener instalado el programa crocodiie clips.
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