Inventa, emprende y aprende con robots
INSTITUCIÓN EDUCATIVA GENERAL SANTANDER
MUNICIPIO DE VILLA DEL ROSARIO
NORTE DE SANTANDER, COLOMBIA.
Competencias
1. Naturaleza y evolución de la tecnología: El estudiante comprenderá y apropiará las características de la tecnología, sus conceptos fundamentales, sus relaciones con otras disciplinas, y reconocerá su evolución a través de la historia y la cultura.
2. Apropiación y uso de la tecnología: El estudiante utilizará adecuada, pertinente y críticamente la tecnología, con el fin de optimizar y aumentar su productividad, facilitándole la realización de diferentes tareas y potenciar sus procesos de aprendizaje, entre otros.
3. Solución de problemas con tecnología: El estudiante manejará estrategias en y para la solución de problemas con tecnología, así como, para la jerarquización y comunicación de ideas. Comprenderá estrategias que van, desde la detección de fallas hasta llegar al diseño y su evaluación. Utilizará niveles crecientes de complejidad.
4. Tecnología y sociedad: El estudiante adoptará actitudes, valorará y comprenderá la participación social de la tecnología.
5. Tecnologías de la información y la comunicación: El estudiante compenderá, analizará y utilizará responsablemente, los: conocimientos, artefactos, procesos y productos que permitan automatizar la información a través del computador y facilitar la telecomunicación en el hogar, el trabajo y en otros ámbitos.
LOGROS:
1. Argumenta acerca de problemas y soluciones tecnológicas, a partir de su experiencia y de la apropiación de saberes.
2. Rediseña algunos instrumentos tecnológicos de su vida cotidiana en relación con la forma, la función y la estructura, basado en la decodificación de los mismos.
3. Asume una postura crítica creativa y reflexiva, con respecto al uso de la tecnología en la solución de problemas, y en la satisfacción de necesidades humanas.
4. Maneja de manera apropiada la representación simbólica de elementos que hacen parte de proyectos, en aspectos concernientes a la normalización, codificación, decodificación de la información de carácter tecnológico, de acuerdo con estándares internacionales.
5. Procesa datos y navega en la información para la resolución de problemas y la satisfacción de necesidades.
6. Reconoce los procesos de retroalimentación y autorregulación, como característicos de las TIC y es concerniente de sus implicaciones y aplicaciones en la vida personal y social.
PALABRAS CLAVES:
Autómata, automatismo, electricidad, sistemas de control, entrada, salida, máquinas simples, palancas, poleas, polipastos, engranajes,bandas transportadoras,relé, motor, PLC.PREGUNTA GENERADORA:
¿Para qué servían los primeros autómatas?
Situación de Aprendizaje
Pablo vive en el barrio Antonio Nariño parte Alta de Villa del Rosario. Todos los días muy temprano sus padres salen a trabajar en la ladrillera que está cerca al hogar. Pablo observa con preocupación que sus padres llegan cansados en las noches y muchas veces no juegan, ni conversan con él, se preparan los alimentos con desazón, y rápidamente se acuestan a dormir porque el desgaste físico en la ladrillera es demasiado. Él y sus amigos han incursionado en los terrenos de la ladrillera, y se han dado cuenta que todos los procesos se realizan manualmente. La extracción de arcilla la realizan algunos varones fuertes que excavan y sacan el material en carretillas. Luego, otros hombres, con largas palas van poniendo la arcilla en las bandas transportadoras que la llevan al molino. Una vez sale del molino, algunas mujeres humectan la arcilla manualmente y se envía al amasador, para que luego varias personas la coloquen en moldes hechos en madera o en metal, para darle forma y sacar el producto a secado. Los ladrillos se secan durante tres días.
Los hornos se encuentran alejados del proceso de extrusión y secado; y son alimentados manualmente con carbón. Un trabajador debe estar muy pendiente, que los hornos no se suban de la temperatura estipulada y una vez terminado el quemado, el horno debe enfriarse durante tres días totalmente vacío. El transporte de los productos hacia la zona de embalaje, es realizado por algunos hombres que los llevan en andamios muy pesados. Pablo y sus amigos imaginan creativamente, de qué manera pueden ayudar a la fábrica, a que esos procesos no se lleven manualmente, sino que la fuerza humana pueda ser reemplazada por algunas sencillas máquinas de fabricación casera.
Aclaración:
La arcilla norte-santandereana es considerada como la mejor del mundo.
Cúcuta, Los Patios, El Zulia y Villa del Rosario poseen sendos depósitos de arcilla dúctil y de buena maleabilidad, para desarrollar todo tipo de productos: loza sanitaria, tejas, ladrillos, pisos, rosetones, enchapes, porcelanato, vajillas, mayólicas, vasos, pocillos, jarrones, joyería, revestimientos para residencias y empresas, entre otros. En estos municipios del Norte de Santander, existen varias fábricas de: pequeña, mediana y gran envergadura que venden este tipo de productos al interior del país y se exportan a las naciones vecinas. Una gran cantidad de la población rosariense, trabaja en los chircales en donde se extrae y procesa la arcilla. Debido a que éstas empresas poseen casi todos sus procesos manuales, la Institución Educativa General Santander, ha propendido por preparar mano de obra calificada capaz de crear e instalar sistemas de control para: extracción, modelado, extrusión, hornos, secadores y transporte de los diferentes tipos de productos. Esta web-lesson permite introducir a los alumnos en el mundo de los autómatas programables, empezando desde la historia y evolución de los mismos, con el fin, de que se les haga más fácil comprender que para elaborar un sistema de control, no son necesarias piezas costosas, sino sólo la imaginación y el ingenio para resolver los diferentes tipos de problemas que enfrenten en el mundo laboral.
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Pablo vive en el barrio Antonio Nariño parte alta de Villa del Rosario. Todos los días muy temprano sus padres salen a trabajar al tejar que está cerca al hogar. Pablo observa con preocupación que sus padres llegan cansados en las noches y muchas veces no juegan, ni conversan con él, se preparan los alimentos con desazón y rápidamente se acuestan a dormir porque el desgaste físico en el tejar es demasiado. Él y sus amigos han incursionado en los terrenos del tejar y se han dado cuenta que todos los procesos se realizan manualmente. La extracción de la arcilla la realizan algunos hombres forzudos que excavan y sacan el material en carretillas. Luego otros hombres con largas palas van poniendo la arcilla en las bandas transportadoras que la llevan al molino. Una vez sale del molino algunas mujeres la humectan manualmente y se envía al amasador para que luego varios hombres la coloquen en moldes hechos en madera o metal para sacar el producto a secado. Las tejas se secan durante tres días. Los hornos se encuentran alejados del proceso de extrusión y son alimentados manualmente con carbón. Un trabajador debe estar muy pendiente que los hornos no suban de la temperatura estipulada y una vez terminado el quemado, el horno debe enfriarse durante tres días totalmente vacío. El transporte de los productos hacia la zona de embalaje es realizado por algunos hombres que los llevan en unos andamios de madera muy pesados. Pablo y sus amigos imaginan creativamente de qué manera pueden ayudar a la fábrica a que esos procesos no se llevan manualmente, sino que la fuerza humana pueda ser reemplazada por algunas sencillas máquinas de fabricación casera. Aclaración: La arcilla norte-santandereana es considerada como la mejor del mundo. Cúcuta, Los Patios, El Zulia y Villa del Rosario poseen sendos depósitos de una arcilla dúctil y de buena maleabilidad para desarrollar todo tipo de productos: loza sanitaria, tejas, ladrillos, pisos, rosetones, enchapes, porcelanato, vajillas, mayólicas, vasos, pocillos, jarrones, joyería, revestimientos para residencias y empresas, entre otros. En estos municipios del Norte de Santander, existen varias fábricas de pequeña, mediana y gran envergadura que venden al interior y exportan este tipo de productos a los países vecinos. Una gran cantidad de la población rosariense trabaja en los chircales en donde se extrae y se procesa la arcilla. Debido a que estas empresas poseen casi todos sus procesos manuales, la Institución Educativa General Santander, ha propendido por preparar mano de obra calificada, capaz de crear e instalar sistemas de control para: extracción, hornos, secadores, y transporte de los diferentes tipos de productos. Esta web lesson pretende introducir a los alumnos en el mundo de los autómatas programables, empezando desde la historia y evolución de los mismos, con el fin de que se les haga más fácil comprender que para elaborar un sistema de control, no son necesarias piezas costosas, sino sólo la imaginación y el ingenio para resolver los diferentes tipos de problemas que enfrenten en el mundo laboral. |
Herramientas de andamiaje
Grado al que va dirigido:
Alumnos de Undécimo grado de Automatización y Sistemas de Control para Procesos Cerámicos en convenio con la Universidad de Pamplona.
Andamiaje:
1. Mapa mental sobre autómatas antiguos
2. Tabla de hechos y opiniones
Conocimientos Previos
Antiguamente, se creaban artefactos capaces de realizar tareas diarias y comunes para los hombres, o bien; para facilitarles las labores cotidianas, la población de aquella remota época se daba cuenta, de que habían tareas repetitivas, que se podían igualar con un complejo sistema, y es así, como se comienza a crear máquinas capaces de repetir las mismas labores que el hombre realizaba.
Pero no todos los artefactos tenían una utilidad, algunas máquinas solamente servían para entretener a sus dueños, y no hacían nada más que realizar movimientos repetitivos o emitir sonidos. Cabe mencionar, que los árabes fueron unos grandes maestros en la construcción de autómatas y en la precisión de sus cálculos, y como ejemplo de ello, se puede mencionar, que inventaron el reloj mecánico, así como sus grandes aportes a la astrología.
También los ingenieros griegos aportaron grandes conocimientos a los autómatas, aunque su interés era más bien, hacia el saber humano, en vez de aplicaciones prácticas.
En Roma existía la costumbre de hacer funcionar juguetes mecánicos para deleitar a los huéspedes. Trimalco ofreció en su famoso banquete, pasteles y frutas, que arrojaban un chorro de perfume cuando se hacía una ligera presión sobre un priapo de pasta, en cuyo regazo, estaban colocados cuidadosamente los pasteles y las frutas.
La cultura árabe heredó y difundió los conocimientos griegos, utilizándolos no sólo para la recreación y la diversión, sino que les dieron una aplicación práctica en la vida de la realeza, como: los dispensadores automáticos de agua para tomar o para lavarse.
Actividades y Productos – Recursos
Herón de Alejandría, fue un ingeniero y matemático helenístico. Se destacó por su labor en Alejandría, que era una provincia romana de Egipto.
Actividad No. 1:
a. El alumno leerá el documento correspondiente a la biografía de Herón de Alejandría y sobre los diversos inventos que narra en su libro «Autómata».
b. La docente explicará con un ejemplo práctico: «Elaboración del Altar Mágico». El áltar mágico fue utilizado por los antiguos egipcios y griegos, para la población de esa época era motivo de fascinación y para la realeza era una demostración de su poder divino.
c. El estudiante realizará en Power Point un mapa conceptual de los inventos que se habían diseñado en esa época.
d. Los alumnos, en grupos de cuatro personas, narrarán en Scratch, los motivos que surgieron en esa época para la invención de los primeros autómatas.
e. La docente organizará una sesión para socializar y evaluar los productos realizados en Power Point y en Scratch.
Actividad No. 2:
a. El alumno leerá el documento correspondiente al «Gallo de Estrasburgo».
b. La docente explicará, mediante folletos entregados a los alumnos, cómo se fabricó este tipo de autómata y cómo puede recrearse con elementos electrónicos actuales.
c. Los estudiantes elaborarán un blog con los conceptos nuevos aprendidos durante la explicación del automatismo interior del Gallo de Estrasburgo.
d. El docente de apoyo de la Universidad de Pamplona, reforzará nuevamente los conceptos aprendidos y hará las observaciones necesarias a los blogs.
e. La docente aplicará la rúbrica respectiva para evalúar los blogs de los alumnos.
f. En una sesión aparte se socializarán los mejores blogs a la clase.
Actividad No. 3:
a. El alumno leerá el documento correspondiente a: «El león mecánico de Leonardo Da Vinci».
b. La docente explicará mediante un mapa mental, usando el computador portátil y el proyector, cómo funcionaba internamente el león mecánico.
c. Los estudiantes diseñarán mediante el acompañamiento de los ingenieros de la Universidad de Pamplona, un autómata sencillo, sin llegar a implementarlo.
d. Los estudiantes diseñarán los planos de los proyectos mediante la herramienta Cocodrilo.
f. En una sesión aparte se socializarán y evaluarán todos los proyectos.
g. Los ingenieros de la Universidad de Pamplona, harán las recomendaciones necesarias a cada uno de los proyectos.
Recursos:
Computador, proyector, Power Point, Scratch, Cocodrilo, Internet, Publisher, Folletos Impresos, Destornilladores, Cables, Pilas, Bocinas o Parlantes.
Criterios de Evaluación
Es una máquina que imita los movimientos de un ser animado.
1. Para el mapa conceptual sobre los autómatas antiguos realizado en Power Point:
a. Contiene información relevante sobre el tema de investigación de acuerdo con un propósito comunicativo y a las características del público objetivo.
b. Presenta una organización clara del contenido en temas y subtemas.
c. Incluye gráficas o esquemas que hacen atractivo el texto y facilitan la comprensión del contenido.
d. En espacios adecuados, se citan las fuentes de dónde se obtuvo la información.
e. La puntuación y ortografía son correctas.
2. Para la elaboración del Blog sobre el Gallo de Estrasburgo:
a. Es evidente la organización de temas y sub-temas, los cuales están resaltados mediante títulos y subtítulos.
b. Al inicio de los apartados y párrafos se encuentran las ideas principales, las cuales se expresan por medio de: explicaciones, paráfrasis y ejemplos.
c. Las descripciones están centradas en los aspectos relevantes. En ellas, se utilizan las formas verbales adecuadas. El alumno emplea adjetivos creativamente para describir las características de los objetos.
d. Cita las definiciones y señala las fuentes de dónde obtuvo la información.
e. A lo largo de los textos, utiliza vínculos para introducir ideas y expresiones, que ordenan y jerarquizan los contenidos.
f. Emplea el vocabulario técnico necesario.
g. La puntuación y ortografía son correctas.
3. Para el montaje de los planos de los autómatas usando la herramienta Cocodrilo:
a. Plantea las entradas del plano correctamente.
b. Identifica las salidas del plano plenamente.
c. Sus ideas son presentadas con orden y coherencia al defender su plano.
d. Las respuestas a las dudas de sus compañeros son amplias.
e. Es limpio al trabajar.
f. Utiliza un lenguaje técnico al presentar sus ideas.
g. Resume correctamente lo que hizo y presenta sus conclusiones de una manera clara y concisa.
h. Trabaja colaborativamente de manera pacífica.
i. Es capaz de aceptar la crítica y recomendaciones de los demás.
j. Presenta una actitud tranquila al exponer sus ideas a sus compañeros de clase.
k. Su expresión verbal es fluida.
l. Sus instrucciones son claras y completas.
Vea las rúbricas de evaluación en el siguiente vínculo:
RÚBRICA PARA EVALUAR UN BLOG QUE NARRE LOS DETALLES DE LA FABRICACIÓN DEL GALLO DE ESTRASBURGO
RÚBRICA PARA EVALUAR EL DISEÑO DE UN PLANO UTILIZANDO LA HERRAMIENTA COCODRILO
Webgrafía o Fuentes de Consulta
La automatización ha sufrido un salto imparable, gracias a los brazos robóticos.
http://automata.cps.unizar.es/Historia/Webs/automatas_en_la_historia.htm
http://www.acoleccionar.com.ar/automatas.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Aut%C3%B3mata_%28mec%C3%A1nico%29
http://www.portalplanetasedna.com.ar/leonardo_da_vinci.htm
http://www.anfrix.com/2005/12/los-extravagantes-inventos-de-da-vinci/
http://galia.fc.uaslp.mx/~cantocar/automatas/PRESENTACIONES_PLC_PDF_S/2_HISTORIA_DE_LOS_PLC_S.PDF
Instrumentación y Sistemas de Control para Procesos Industriales 