Máquinas - Experimento Ventaja Mecánica

En la última sesión trabajamos aspectos relativos a las máquinas, partiendo de la idea de que son aparatos que transmiten y cambian fuerzas y que tienen la finalidad de minimizar el esfuerzo o trabajo necesario para realizar determinadas tareas.

Partiendo de esta idea, nos hemos centrado en las máquinas simples, más concretamente el plano inclinado, que nos permite elevar objetos reduciendo la fuerza empleada para ello. Al emplear un plano inclinado para elevar un objeto, a pesar de que se debe realizar un esfuerzo (fuerza), éste es menor al que sería necesario si tuviésemos que elevar la misma carga en vertical, a pesar de que el esfuerzo en distancia sea mayor que en la distancia vertical.

A partir del plano inclinado, hemos realizado una práctica para trabajar la ventaja mecánica, siendo ésta una magnitud adimensional que indica cuánto se amplifica la fuerza aplicada usando un mecanismo (ya sea una máquina simple, una herramienta o un dispositivo mecánico más complejo) para contrarrestar una carga de resistencia. Es decir, la razón entre la fuerza de carga y la fuerza de esfuerzo, por lo que su fórmula es la siguiente:

Ventaja mecánica = fuerza de carga / fuerza de esfuerzo

Partiendo de esta fórmula y para poner en práctica lo anteriormente dicho, hemos realizado un experimento para el cual hemos empleado planos inclinados a distintas alturas, un móvil con un peso determinado y un dinamómetro, de manera que hemos calculado la ventaja mecánica de este móvil para cada una de las alturas del plano. Para ello, hemos seguido los siguientes pasos:

1.- En primer lugar, hemos colocado un taco de libros en la mesa y hemos colocado el extremo de una tabla sobre él, creando así nuestro plano inclinado.

2.- En segundo lugar, hemos unido el dinamómetro a nuestro móvil para calcular la Fuerza de la Masa (FM).

3.- En tercer lugar, hemos medido la Fuerza de Esfuerzo necesaria para elevar la altura del ladrillo, así como la Distancia de Esfuerzo realizada.

4.- En cuarto lugar, sumando más libros, es decir, aumentando el desnivel del plano inclinado, hemos medido estas mismas variables (FE y DE), tomando la referencia de tres alturas diferentes.

5.- Finalmente, hemos elaborado la siguiente tabla con los datos recogidos:

Así, podemos concluir que la ventaja mecánica en el primer caso es de 8 N, en el segundo caso, de 3,63 N y en el tercer caso, de 1,73 N.

  

Para obtener estos resultados y realizar los cálculos, hemos considerado que el móvil tiene un peso de 4,0 N (dato que hemos calculado a partir de un dinamómetro, teniendo en cuenta que la gravedad ejerce una fuerza de 9,8 N).

Por tanto, a partir del experimento realizado, podemos deducir que en un plano inclinado, la ventaja mecánica será mayor cuanto menor sea la inclinación y el desnivel del mismo, ya que de este modo, la fuerza de esfuerzo disminuirá, siendo ésta menor cuanto menor sea la altura del plano, partiendo de la base de que el peso del objeto que ejerce la resistencia y la longitud del plano inclinado no varían.

¿Cómo ahorrar en nuestra factura eléctrica?

En la sesión de hoy hemos seguido trabajando en torno a nuestra factura eléctrica, más concretamente, teniendo en cuenta los datos reales, hemos tratado de buscar alternativas para poder ahorrar y disminuir el consumo. Para ello, empleando el simulador de la factura eléctrica de la CNMC, vamos a modificar los datos relativos a la potencia contratada, el consumo realizado para ver si nos compensaría llevar estos cambios a la práctica. Además, teniendo en cuenta la oferta ofrecida por la compañía Som Energía, comprobaremos si nos resultaría rentable cambiarnos a esta compañía.

Antes de comenzar, considero imprescindible presentar algunos datos reales de mi factura, emitida por la compañía Gas Natural Fenosa, que, aunque incluye datos relativos a la facturación del gas y la electricidad, únicamente tendré en cuenta los segundos:

En primer lugar, decir que esta factura corresponde al mes de Enero y presenta los siguientes datos:

Teniendo en cuenta estos datos, a partir del simulador anteriormente mencionado vamos a realizar una serie de cambios para analizar el ahorro que supondrían en la factura.

Manteniendo los datos anteriores, si cambiásemos únicamente la variable de la potencia a 2,5kW, que tal como se puede ver en la entrada correspondiente al consumo de los electrodomésticos, es una potencia factible, veríamos que la factura disminuiría de la siguiente manera:

 

Asimismo, si mantuviésemos esta potencia contratada y redujésemos el consumo de 225kWh a 200kWh, lograríamos reducir el coste de la factura hasta obtener la siguiente cifra:

 



Por otra parte, tal y como hemos visto en clase, existen diferentes tipos de peajes de acceso. El más habitual es el 2.0A, en el que no se realiza discriminación horaria, que es, concretamente, el que presenta mi factura. No obstante, si volvemos a los datos originales de la factura e introducimos un peaje de acceso de 2.0DHA (nocturna) que parte de un consumo de 150 kWh en el periodo 1 (punta) y 200kWh en el periodo 2 (valle), podemos ver que la factura asciende, por lo que no merecería la pena cambiar a este tipo de contrato.

 

Así, podemos concluir que modificar el peaje de acceso no supondría una buena decisión, ya que el precio de la factura ascendería considerablemente. No obstante, bajando la potencia contratada y el consumo sí se produciría una reducción en el precio de la factura, por lo que considero que sería una decisión acertada que supondría la toma de conciencia por parte de todos los miembros de la casa hacia el ahorro de energía y la adquisición de hábitos de consumo responsable.

Por otro lado, en clase hemos conocido la oferta de la compañía "Som Energía". Esta compañía ofrece la siguiente oferta:

 

Así, podemos comprobar que en la tarifa 2.0 DHA (tarifa con discriminación horaria), el precio en las horas punta es únicamente un poco más caro del que ofrece la tarifa 2.0 A (tarifa sin discriminación horaria), pero el precio en las horas valle desciende muy considerablemente hasta llegar prácticamente a la mitad. Por lo tanto, gestionando adecuadamente nuestro consumo, podemos observar que en esta compañía compensaría contratar este tipo de tarifa. 

El consumo que suponen nuestros electrodomésticos

En estas sesiones estamos tratando aspectos relativos a nuestro consumo energético, para lo que estamos trabajando con datos reales de nuestra factura eléctrica. Uno de los datos sobre el que hemos estado trabajando es el que se refiere a la potencia contratada, por lo tanto, con el fin de ahorrar y saber si la potencia contratada es la adecuada, vamos a analizar la potencia que consumen nuestros electrodomésticos, que en mi caso es la siguiente:

 

Así, si comparamos estos valores con los de la siguiente tabla en la que se indica el promedio de la potencia habitual consumida por estos aparatos, podemos observar que en la mayoría de los casos, ésta se encuentra dentro de la media. Esta tabla está extraída de la página web www.bájatelapotencia.com, a la que se puede acceder en el siguiente enlace.



Desde la página anteriormente mencionada, también se propone una forma de comprobar si la potencia que tenemos contratada es la más adecuada o podemos ahorrar y reducir esta potencia. Para ello, debemos sumar la potencia (kW) de todos los electrodomésticos de mayor potencia y añadir a esta suma un margen de 1kW para iluminación y pequeños electrodomésticos.

Una vez realizada la suma resulta adecuado dividir el total por 3, ya que no todos los aparatos tienen que funcionar a la vez, a esto se le llama Factor de Simultaneidad. El valor resultante siempre debe ser mayor que el electrodoméstico de máxima potencia pues, de lo contrario, no podríamos utilizarlo.

En mi caso, el resultado de la operación es 2,36 kW, y la potencia contratada, 3,3 kW, por lo tanto, se puede comprobar que la potencia contratada es superior a la que se consume.

Centrales de transfomación de la energía

En esta sesión hemos trabajado sobre los diferentes tipos centrales de conversión de la energía  así como la energía que se obtiene a partir de una determinada materia prima diferente en cada una de ellas que, en función de si es o no limitada en el entorno natural hace que la central sea renovable o no renovable. Así, hemos estado tratando diferentes aspectos sobre su funcionamiento, los impactos ambientales que generan y las más cercanas a nuestra universidad.

A cada uno de nosotros nos tocó buscar información sobre una de ellas para posteriormente compartirla con los demás compañeros, así, en este mapa conceptual recojo los rasgos principales de cada una de ellas.

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Central Hidroeléctrica

En las dos últimas clases hemos estado tratando diferentes aspectos relacionados con la energía, entre otros, sus transformaciones, cosa que se ve claramente en el proceso que siguen las diferentes centrales, ya que éstas tienen como función principal transformar la materia prima en un determinado tipo de energía.

Por ello, cada uno de nosotros ha tenido como trabajo buscar información sobre el funcionamiento y el impacto ambiental  de un tipo de central concreta, así como encontrar las más cercanas a nuestra universidad. En mi caso, he tenido que informarme sobre la central hidroeléctrica, por lo que a continuación se muestra más información sobre la misma.

Antes de comenzar, este es un pequeño esquema de una central hidroeléctrica con sus elementos fundamentales:

• FUNCIONAMIENTO

Las centrales hidroeléctricas son instalaciones que permiten aprovechar la energía potencial gravitatoria (masa a una cierta altura) contenida en el agua de los ríos, al convertirla en energía eléctrica mediante turbinas hidráulicas acopladas a generadores eléctricos. 

 

Su funcionamiento podría explicarse de la siguiente manera: 

 

La presa (2), situada en el lecho de un río, acumula artificialmente un volumen de agua para formar un embalse (1), lo que permite que el agua adquiera una energía potencial (masa a una cierta altura) que luego se transformará en electricidad. Una toma de agua protegida por una rejilla metálica (3) con una válvula que permite controlar la entrada del agua en la galería de presión, previa a una tubería forzada (4) que conduce finalmente el agua hasta la turbina situada en la sala de máquinas de la central.

  

El agua a presión de la tubería forzada va transformando su energía potencial en cinética, es decir, va perdiendo altura y adquiriendo velocidad. Al llegar a las máquinas, la turbina hidráulica (5) transforma su energía cinética en energía mecánica de rotación. El eje de la turbina está unido al del generador eléctrico (6) que, al girar, convierte la energía rotatoria en corriente alterna de media tensión y alta intensidad. Mediante transformadores (7), es convertida en corriente de baja intensidad y alta tensión, para ser enviada a la red general mediante las líneas de transporte (8).

 

Una vez que ha cedido su energía, el agua es restituida al río, corriente abajo de la central, a través del canal de desagüe.

 

•  IMPACTOS AMBIENTALES

Siempre se ha considerado que la electricidad de origen hidráulico es una alternativa energética limpia. Aun así, existen determinados efectos ambientales debido a la construcción de centrales hidroeléctricas y su infraestructura.

 

La construcción de presas y, por extensión, la formación de embalses, provocan un impacto ambiental que se extiende desde los límites superiores del embalse hasta la costa. Este impacto tiene las siguientes consecuencias, muchas de ellas irreversibles:

Sumerge tierras, alterando el territorio.

Modifica el ciclo de vida de la fauna.

Dificulta la navegación fluvial y el transporte de materiales aguas abajo (nutrientes y sedimentos, como limos y arcillas).

Disminuye el caudal de los ríos, modificando el nivel de las capas freáticas, la composición del agua embalsada y el microclima.

 

Los costes ambientales y sociales pueden ser evitados o reducidos a un nivel aceptable si se evalúan cuidadosamente y se implantan medidas correctivas. Por todo esto, es importante que en el momento de construir una nueva presa se analicen muy bien los posibles impactos ambientales en frente de la necesidad de crear un nuevo embalse.

 

• CENTRALES HIDROELÉCTRICAS CERCANAS A NUESTRA UNIVERSIDAD 

- Central hidroeléctrica Errotazar (Industi, Dima). 

 

- Central hidroeléctrica de Barazar (Zeanuri).

 

- Central hidroeléctrica de Bolueta (Bilbao).

La energía

En la clase de hoy hemos tratado diferentes aspectos relacionados con la energía, así como la importancia del ahorro de la misma, que es responsabilidad de cada uno de nosotros.

Para comenzar, hemos extraído nuestras ideas previas acerca de la energía mediante "kahoot", una aplicación que permite, en forma de juego, realizar un test en el que hemos podido comprobar nuestros conocimientos previos sobre este tema.

A continuación, hemos trabajado diferentes aspectos relacionados con la energía como tal, así como sus tipos y transformaciones. Sobre este tema, con el fin de presentarlo de la forma más clara y visual posible, he elaborado el mapa conceptual que se puede observar a continuación

 

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Comparativa entre las salidas realizadas

Durante este primer cuatrimestre hemos realizado dos salidas como parte de esta asignatura. Ambas tienen aspectos comunes, por ejemplo, el hecho de tratarse de dos museos, no encontrarse ninguno de los dos al aire libre, y formar parte de la educación no formal que recibimos, ya que ambas han tenido intencionalidad educativa y una planificación de los contenidos y experiencias de enseñanza - aprendizaje, además, forman parte de la educación que se desarrolla dentro del ámbito escolar pero fuera del aula.

En cuanto a las diferencias entre las salidas, considero que la principal a destacar es la metodología empleada. En el museo Eureka! trabajamos con una metodología demostrativa más dinámica y práctica, ya que el monitor nos iba enseñando los diferentes conceptos a través de la experimentación, participando nosotros mismos de primera mano en estos experimentos, es decir, todo lo que aprendíamos podíamos observar cómo sucedía y porqué.

En la segunda salida, por el contrario, la metodología ha sido más bien narrativa, pues en este caso, nuestro guía nos iba llevando por los diferentes lugares del museo mientras nos iba dando las explicaciones correspondientes, de forma que nosotros escuchábamos lo que él nos iba contando, resultando así una salida más teórica.

Como futuros profesores debemos valorar ambas metodologías así como aprender de las posibilidades que estas nos ofrecen, pues, a pesar de ser prácticamente opuestas resultan útiles en función del tema que tratemos, es decir, tenemos que saber cuál es la metodología más adecuada en cada momento con el fin de lograr un aprendizaje significativo.

Considero que a mi me ha gustado más la visita al museo Eureka!, ya que en mi opinión, el hecho de ser contenidos más prácticos y tener la oportunidad de comprobar de manera visual lo que estamos aprendiendo, así como poder participar en nuestro proceso de aprendizaje me parece muy importante, al tiempo que, por lo menos a mi, me genera mayor interés y motivación en los contenidos, por lo que considero que también resulta más interesante para los niños.

No obstante, también me parece interesante conocer la realidad que se vivía en otras épocas, en este caso, la vida de los mineros, pues, esto hace que los niños sean conscientes de la evolución por la que ha pasado nuestra sociedad y de los privilegios de los que gozamos hoy en día.