electricidad 1 b1 ags 07

TecnologaDiseo de Circuitos Elctricos 1

Luis Antonio Magaa Pineda

Bloque I. Tcnica y tecnologa

1.1 Tcnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1.1 Latcnicaenlavidacotidiana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Losobjetostcnicosdeusocotidianocomoproductosdelatcnica.. . . . . . . . . . . . . . . 13 Lastcnicasenlavidacotidianaparalasatisfaccindenecesidadeseintereses.. . . . . . . 14 Latcnicaeneldiseodecircuitoselctricosysusimplicacionesenlavidacotidianaparalasatisfaccindenecesidadeseintereses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

1.1.2Latcnicacomosistema,clasesdetcnicasysuselementoscomunes . . . . . . . . . 22 Loscomponentesdelastcnicascomoconjuntodeaccionesestratgicas,instrumentalesydecontrol. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Lasoperacionespuestasenprcticaeneldiseodecircuitoselctricos:latomadedecisiones,laseleccindematerialesylaejecucindelasacciones. . . . . . . . 24 Lainstalacinyoperacindecircuitosenparaleloyenseriecomoclasesdetcnicas. . . 25

1.1.3Latcnicacomoprcticasocioculturalehistricaysuinteraccinconlanaturaleza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Losprocesosdeproduccindebienesyserviciosparalasatisfaccindenecesidadeseintereses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Laparticipacinsocialorganizadaydirigidadelaproduccinmediantelatcnica.. . . . 28 Latcnicacomomedioderelacinconlanaturaleza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Elusodecircuitoselctricosendiversosmbitosdelavidacotidianaparalasatisfaccindenecesidadeseintereses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

1.1.4Lastcnicasylosprocesosproductivosartesanales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Losprocesostcnicosartesanalesenlacomunidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Lascaractersticasdelosprocesostcnicosartesanaleseneldiseoyconstruccindecircuitoselctricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Elprocesoartesanaleneldiseodecircuitoselctricos:empleodeherramientaseintervencindelserhumanoenlasfasesdelprocesotcnico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.2 Tecnologa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331.2.1Latecnologacomocampodeconocimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Latecnologacomocampodeestudioyreflexindelatcnica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 LasdiversasacepcionesdeTecnologa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Elestudiodelastcnicaseneldiseodecircuitoselctricosparaentenderymejorarsusprcticas: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Funcionesyaccionestcnicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Recursosnaturalescomofuentesdeinsumos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Funcionalidad.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Infraestructuraylosequipos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Preferenciasdelconsumidor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

1.2.2Elpapeldelatecnologaenlasociedad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Latecnologaparalasatisfaccindenecesidadeseinteresesyparalamejoradeprocesosyproductos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Eldiseodecircuitoselctricosparalaseguridadyelconfort. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

1.2.3Laresolucindeproblemastcnicosyeltrabajoporproyectosenlosprocesosproductivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Latecnologaysusmtodosdetrabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Trabajoporproyectos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Resolucindeproblemas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

ndice

4 EDICIONES

NDICE

Losproblemastcnicosenlavidacotidiana................................... 41 Elproyectoproductivoartesanal.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Integracindeconceptos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Bloque II. Medios tcnicos

2.1 Herramientas,mquinaseinstrumentoscomoextensindelascapacidadeshumanas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Losprocesosdecreacindeherramientasymquinassegnsusfuncionesenlassociedadesantiguasysusprocesosdecambio:lasaccionesylosgestostcnicos. . . . 50 Ladelegacindefuncionesenherramientasymquinasempleadasenlainstalacindecircuitoselctricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.2 Herramientas,mquinaseinstrumentos:susfuncionesysumantenimiento. . . . . 51 Loscomponentesdeunamquina:fuentesdeenerga,motor,transmisin,actuador,sistemasderegulacinycontrol.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Lasherramientas,mquinaseinstrumentosempleadoseneldiseoyconstruccindecircuitoselctricos:definicinconceptual,morfologayfuncin.. . . . . . . . . . . . . . . . 53 Elmantenimientopreventivoycorrectivodeherramientasymquinasutilizadasenellaboratorio de tecnologa de diseo de circuitos elctricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

2.3 Lasaccionestcnicasenlosprocesosartesanales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Losprocesosartesanalesparaeldiseoyconstruccindecircuitoselctricos.. . . . . . . . 59 Elprocesoartesanal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Elempleodeherramientasymquinaseintervencindelserhumanoenlasfasesdelprocesotcnico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Lasaccionesderegulacinycontrolenelusodeherramientasymquinasparalainstalacindecircuitoselctricos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

2.4 Conocimiento,usoymanejodelasherramientas,mquinaseinstrumentosenlosprocesosartesanales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Losconocimientosparaelmanejodeherramientas,mquinaseinstrumentosenlosprocesostcnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Ladescripcindelasaccionesestratgicaseinstrumentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Latomadedecisionesparaalcanzarlosfinesdeseadosenlasfasesdelproceso. . . . . . 63 Lasaccionesinstrumentalesparaelmanejodeherramientasymquinas. . . . . . . . . . . 65 Losprocesosderegulacinycontrolenelusodeherramientasymquinas. . . . . . . . . 65

Introduccinalastcnicasenlaconstruccindecircuitoselctricos:elusodelmultmetroenloscircuitoselctricos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

2.5 Aplicacionesdelasherramientasymquinasennuevosprocesossegnelcontexto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Elorigenyadecuacindelasfuncionesdeherramientasymquinas.. . . . . . . . . . . . . . . 69 Laaplicacindemotoreselctricosalasmquinas:larefrigeracinylascomputadoras. 70 Elempleodenuevosmediostcnicoseneldiseodecircuitoselctricos.. . . . . . . . . . . . 70

2.6 Herramientas,mquinaseinstrumentosenlaresolucindeproblemastcnicosyeltrabajoporproyectosenlosprocesosproductivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Lasherramientas,mquinaseinstrumentosempleadosenelprocesodeinstalacinymantenimientodecircuitoselctricos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Eltrabajoporproyectoseneldiseodecircuitoselctricos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

Integracindeconceptos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

EDICIONES 5

TECNOlOga, DISEO DE CIrCuITOS ElCTrICOS 1

Bloque III. Transformacin de materiales y energa

3.1 Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 803.1.1Origen,caractersticasyclasificacindelosmateriales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

Losmaterialesenlosprocesosyproductostcnicos:enlacasa,laoficinayenellaboratoriodetecnologa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Losmaterialesconqueestnhechaslasherramientasysurelacinconlosmaterialessobrelosqueactan.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Losmateriales,propiedadesyusos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Materialesaislantesyconductoresdelaelectricidadenloscircuitoselctricos.Resistenciaalpasodelacorrienteelctrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Aislantesnaturalesysintticos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Reaccionesqumicasylaelectricidad.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Lapiladehidrgeno.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

3.1.2Uso,procesamientoyaplicacionesdelosmaterialesnaturalesysintticos . . . . . . 87 Losnuevosmaterialesysusaplicaciones.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Losmetalescomoconductoresdelaelectricidad.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Losconductoresdecobreysufuncinsegnelcalibre.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Lasaleacionesdeplomoyestaoparalaunindecomponentesenloscircuitoselctricos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Losmaterialesinflamablesyresistentesalcalor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Losnuevosmaterialesparaelaislamientodecables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

3.1.3Previsindelimpactoambientalderivadodelaextraccin,elusoyprocesamientodelosmateriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Losproblemasquegeneraenlosecosistemaslaextraccin,yelusoyprocesamientodelosmaterialesempleadoseneldiseodecircuitoselctricos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Laprevisindelosimpactosambientalespormediodenuevastcnicasenlaconstruccindecircuitoselctricos:elempleodematerialesdeltimageneracin. . . . . . . . . . . . . . . . 100

3.2 Energa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1003.2.1Fuentesytiposdeenergaysutransformacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Lostiposyfuentesdeenergaempleadosenlosprocesostcnicosparaeldiseoyconstruccindecircuitoselctricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Laenergaelctricaysususos.............................................. 102

3.2.2Funcionesdelaenergaenlosprocesostcnicosysutransformacin . . . . . . . . . . 103 Lasfuncionesdelaenergaenlosprocesostcnicos:activacindemecanismosytransformacindemateriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Lafuncindelosconversoresdeenerga.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Lasfuncionestcnicasdelaenergaelctricayelmagnetismo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Larelacinentrelacorrienteelctrica,suconduccinyusos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Elcircuitoelctrico:voltaje,resistenciaeintensidaddelacorriente,susrelacionesyusos(LeydeOhm). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

3.2.3Previsindelimpactoambientalderivadodelusodelaenerga . . . . . . . . . . . . . . 112 Losproblemasquegeneranenlosecosistemaselusodelaenergaysuprevisin. . . . . . 112 Lascorrientesdeaguayelvientocomofuentesdeenerga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Laruedahidrulicayelmolinodevientocomoantecedentedelosconversoresdeenerga.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Losdinamos,alternadoresygeneradores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

Lascorrientesdirectayalternaysususos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Lasbaterasdematerialesnocontaminantescomofuentedeenerga. . . . . . . . . . . . . . . 116

6 EDICIONES

NDICE

Elsol,elvientoylasmareascomofuentesparalageneracindeenergaelctricanocontaminante;conversores:fotoceldasyturbinas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

3.2.4Losmaterialesylaenergaenlaresolucindeproblemastcnicosyeltrabajoporproyectosenlosprocesosproductivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Seleccindelosmaterialesylaenergaparaeldesarrollodelproyecto.. . . . . . . . . . . . . . 117 Eltrabajoporproyectosenelnfasisdediseodecircuitoselctricos............... 117


Bloque IV. Comunicacin y representacin tcnica

4.1 Laimportanciadelacomunicacintcnica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Laimportanciadelacomunicacintcnicaeneldiseoyconstruccindecircuitoselctricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Losmediosdecomunicacintcnica:oral,gestual,escrita,grficayseales. . . . . . . . . . 124

4.2 Larepresentacintcnicaalolargodelahistoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Losmediosderepresentacinycomunicacintcnicaendiferentesculturasytiempos. . 126 Larepresentacindeloscircuitoselctricosenfocadaensucomunicacinyreproduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Lasfuncionesdelarepresentacintcnica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Transmisindelosconocimientostcnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Reproduccindetcnicasyprocesos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Difundirlaoperacindelosproductos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Disearyproyectarprocesosyproductos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

Lossmbolosycdigosenlasrepresentacionesdecircuitoselctricos. . . . . . . . . . . . . . . 130

4.3 Lenguajesyrepresentacintcnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Elusodelenguajesparalarepresentacindeloscircuitoselctricos. . . . . . . . . . . . . . . . 137 Losmanualesparaelusoymantenimientodelosaparatoselectrodomsticos. . . . . . . . 138

4.4 Ellenguajeylarepresentacintcnicaenlaresolucindeproblemastcnicosyeltrabajoporproyectosenlosprocesosproductivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 Losconocimientoseinformacintcnicacomoinsumosparalaresolucindeproblemas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Eltrabajoporproyectoseneldiseodecircuitoselctricos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140


Bloque V. Proyecto de produccin artesanal

5.1 El proyecto como estrategia de trabajo en Tecnologa. . . . . . . . . . 1465.1.1Procesosproductivosartesanales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

Caractersticasdeunprocesoproductivoartesanal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Elsistematcnicopersona-producto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Laintervencindelserhumanoencadafasedelproceso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

5.1.2Losproyectosentecnologa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Elproyectodeproduccinartesanaleneldiseodecircuitoselctricos. . . . . . . . . . . . . . 151

5.2 El proyecto de produccin artesanal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1545.2.1Acercamientoaltrabajoporproyectos:fasesdelproyecto

deproduccinartesanal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Lasfasesdelproyectodeproduccinartesanaldediseodecircuitoselctricos. . . . . . . 155


EDICIONES 7

TECNOlOga, DISEO DE CIrCuITOS ElCTrICOS 1

Tcnica y Tecnologa

IBLOQUE

1.1 Tcnica1.1.1 Las tcnicas en la vida cotidiana.1.1.2 La tcnica como sistema, clases de tcnicas y sus

elementos comunes.1.1.3 La tcnica como prctica sociocultural e histrica y su

interaccin con la naturaleza.

1.2 Tecnologa1.2.1 La tecnologa como campo de estudio y como reflexin

sobre la tcnica.1.2.2 El papel de la tecnologa en la sociedad.1.2.3 La resolucin de problemas tcnicos y el trabajo por

proyectos en los procesos productivos.1.1.4 Las tcnicas y los procesos productivos artesanales.

10

BLO

QUE

Contenido

10

el alumno: Caracteriza a la tecnologa como campo de conocimiento que estudia la tcnica. Reconoce la importancia de la tcnica como prctica social para la satisfaccin de necesidades e intereses. Identifica las acciones estratgicas, instrumentales y de control como componentes de la tcnica. Reconoce la importancia de las necesidades e intereses de los grupos sociales para la creacin y el uso de tcnicas en diferentes contextos sociales e histricos. Utiliza la estrategia de resolucin de problemas para satisfacer necesidades e intereses.

Se posibilita un primer acercamiento de la tecnologa como estudio de la tcnica, la cual se caracteriza desde una perspectiva sistmica como la unidad bsica de estudio de la Tecnologa.Promueve el reconocimiento del ser humano como creador de tcnicas, que desarrolla una serie de actividades de carcter estratgico, instrumental y de control, para actuar sobre el medio y satisfacer sus necesidades conforme a su contexto e intereses.

Reconocer a la tcnica como objeto de estudio de la tecnologa.

Distinguir a la tcnica como un sistema constituido por un conjunto de acciones para la satisfaccin de necesidades e intereses.

Identificar a los sistemas tcnicos como el conjunto que integra a las acciones humanas, los materiales, la energa, las herramientas y las mquinas.

Demostrar la relacin que existe entre las necesidades sociales y la creacin de tcnicas que las satisfacen.

P ropsitos

Aprendizajes esperados

En este bloque

11

La tcnica surge del deseo del hombre de producir objetos para satisfacer sus necesidades, y es el procedimiento o conjunto de procedimientos destinados a obtener un resultado determinado, como fabricar bienes o proveer servicios. La tcnica nos rodea en todos los aspectos de nuestra vida y muchas de las actividades que realizamos integran diferentes tcnicas: elctrica, electrnica, hidrulica, ciber ntica, automotriz, etc. Empecemos por conocer qu es la electricidad.

Electricidad es el nombre que damos a la energa que proviene de una de las partculas ms pequeas de la Naturaleza: el electrn. Su tamao exacto es todava un enigma, se calcula que tiene una masa de 9.10 1031 kg; es un nmero muy pequeo y se representa con el punto decimal seguido por 31 ceros, un nueve (9) y la unidad (1). Para trasladarlo a una escala visible, imagina una plaza pblica cuyas dimensiones sean 320 m de longitud por 240 m de anchura, capaz de albergar 300 mil personas. En esas dimensiones, el ncleo del tomo sera del tamao de un baln de basquetbol y el electrn sera del tamao de una mota de polvo, ubicada en cualquier parte de la plaza. La Plaza de San Pedro, en Ciudad del

Vaticano (Italia), tiene dimensiones semejantes a las descritas. Si trasladamos un tomo de hidrgeno (que contiene un solo electrn) a estas dimensiones, el ncleo sera un baln de basquetbol en el centro y el electrn sera una mota de polvo en cualquier lugar de la plaza.

Miles de millones de estas pequeas partculas en movimiento hacen funcionar todas las computadoras del mundo, los medios de comunicacin, la industria, el comercio. El electrn es una partcula minscula, pero sobre ella se sientan las bases de nuestra civilizacin.

1.1 Tcnica1.1.1 la tcnica en la vida cotidiana

Activacin de conocimientosEn grupo, y con ayuda de su maestro, reflexionen y respondan las siguientes

preguntas:

A. Expliquen qu entienden por tcnica.

B. Mencionen tres actividades en las que, para desarrollarlas, necesiten de

alguna tcnica.

C. De qu nos sirve seguir una tcnica?

La Plaza de San Pedro, situada en la Ciudad del Vaticano, dentro de la ciudad y capital italiana de Roma, precede a la Baslica de San Pedro, el magno templo de la cristiandad.

Bloque I Tcnica y Tecnologa

12 eDicioneS

Actividad 1

Dibuja un cuadro en tu cuaderno e incluye los aparatos de cada categora que ms

utilices en la escuela y en el hogar.

Tipo de aparatos Casa Escuela

Elctricos

Electromecnicos

Digitales

El microprocesador es un dispositivo electrnico que utiliza millones de transis tores para convertir seales elctricas en instrucciones lgicas. Se le conoce tambin como microchip, y est inte grado a todos los productos digitales como computadoras, telfonos celulares, reproduc tores de msica y dems.

los objetos tcnicos de uso cotidiano como productos de la tcnica

El hogar es el primer lugar donde se manifiesta la presencia de la tecnologa: aparatos elctricos, agua potable, drenaje, utensilios y muebles que proporcionan comodidad. Los objetos que utilizan electricidad para su funcionamiento se dividen en tres grandes grupos: 1. Elctricos: transforman la electricidad en otro tipo de energa, principalmente

lumnica y calorfica. 2. Electromecnicos: utilizan un motor elctrico para realizar cierto trabajo

(convierten energa elctrica en mecnica).3. Digitales: contienen un microprocesador que utiliza la energa elctrica para

realizar tareas complejas que implican la interaccin lgica con el usuario.

el tomoPara comprender el funcionamiento de la electricidad es indispensable estudiar la naturaleza del tomo. Seguramente has visto en algn lugar la famosa ecuacin de Albert einstein E=mc2. Significa que la cantidad de energa (E) que contiene un objeto cualquiera es igual a su masa (m) multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz (c2); la velocidad de la luz en el vaco es de 300 mil km por segundo. La ecuacin de Einstein tiene muchas implicaciones de gran importancia para la ciencia que no es posible abordar aqu; lo importante para nuestra materia es que la ecuacin demuestra sin lugar a dudas lo siguiente:1. Incluso los objetos ms pequeos contienen una gran cantidad

de energa.2. La materia y la energa son dos caras de la misma moneda, o

bien: son dos manifestaciones del mismo fenmeno y ambas estn relacionadas con el tomo.

Actualmente sabemos con certeza que el tomo est integrado por dos partes fundamentales:a) Un ncleo, circundado por b) una nube de electrones que traza rbitas muy precisas alrededor

del primero.

Albert einsteinFsico alemn, nacionalizado suizo y posteriormente estadounidense. Public en 1905 un artculo sobre la relatividad espacial, del cual dedujo su frmula fsica sobre la equivalencia de la masa y la energa en un cuerpo (E=mc), que lo hizo mundialmente famoso. Sus trabajos revolucionaron el mundo de la fsica y sentaron las bases para la mecnica cuntica (el estudio de las partculas ms pequeas que el tomo), que es una importante rama de la fsica contempornea.

Tecnologa, DiSeo De circuiToS elcTricoS 1

eDicioneS 13

El ncleo es la parte ms grande y pesada del tomo; est constituido por dos diminutas partculas llamadas protones y neutrones. El electrn, como lo explicamos al principio del bloque, es ms pequeo con relacin al ncleo.

El tomo es la parte fundamental de toda la materia y la energa del Universo. Todo lo que conocemos est hecho de estas diminutas partculas. Los tomos individuales reciben el nombre de elementos en qumica, y tienden a combinarse entre s de manera natural para formar estructuras ms complejas llamadas molculas. Por ejemplo, un tomo de oxgeno que se combina con dos de hidrgeno forman una molcula de agua, y una gota de agua contiene millones de molculas. A su vez, las molculas se combinan entre s para dar forma a estructuras ms complejas, incluyendo a todos los seres vivos y objetos inanimados.

Cabe preguntarnos: cmo se mantienen unidas estas tres partculas (protones, electrones y neutrones)? Por qu no salen disparados los electrones? Por qu no se desintegra el ncleo del tomo?

La respuesta es sencilla: porque estn cargados de energa, como lo indica la frmula de Einstein. La esencia de este fenmeno radica en que son cargas de energa contrarias, pero en equilibrio: los electrones tienen una carga predominante negativa, los protones positiva y en los neutrones no predomina ninguna, por eso se dice que son neutros. Ambas cargas energticas reciben el nombre de cargas electrostticas y la fuerza que une a las tres partculas se conoce como fuerza atmica.

Las cargas electrostticas son el principio bsico de la electricidad: su naturaleza, funcionamiento y control. De hecho, la electricidad es un fenmeno natural que sucede cuando los electrones se mueven libremente por el espacio. Un rayo, por ejemplo, es una fuerte descarga elctrica natural que se mueve libremente a travs del aire. El estudio de la electricidad consiste en aprender las tcnicas para generar, transmitir, controlar y transformar esta poderosa fuerza natural.

las tcnicas en la vida cotidiana para la satisfaccin de necesidades e intereses

Entendemos por tcnica un conjunto de acciones que se ejecutan en pasos su cesivos con el fin de realizar una tarea determinada; intervienen mquinas y herramientas. En tu vida cotidiana ejecutas muchas tcnicas para obtener un satisfactor: en la cocina, al preparar los alimentos; en la casa, al hacer una repara cin o mejora; por las maanas, cuando te levantas y apagas el despertador, prendes el calentador y tomas una ducha, te preparas un caf y ves las noticias por la televisin; cuando sales de casa y tomas el camin a la escuela; todas estas ac tividades forman parte de una tcnica (elctrica, electrnica, hidrulica, ciber ntica, automotriz, etc.).

Electrones

Protones

Neutrones

Los nombres de las cargas electrostticas positivo y negativo son meramente convencionales, es decir, no responden a ninguna caracterstica distintiva de pro tones ni electrones. El primero en darles ese nombre fue Benjamn Franklin en la dcada de 1760 y desde entonces se han conservado los nombres por costumbre; pero bien podramos llamar a las cargas norte y sur (como sucede con los polos de los imanes), alto y bajo, blanco y negro o cualquier otra combinacin para indicar que son cargas contrarias.


14 eDicioneS

Actividad 2

Escribe y explica cinco tcnicas que realizas en el hogar y en las que intervenga la energa

elctrica. Las actividades que describiste son posibles gracias a la forma particular en

que se comporta el tomo, como lo vers a continuacin.

cargas electrostticasComo sabes, el tomo est constituido por protones con carga positiva (+), electrones con carga negativa () y neutrones, unidos por la fuerza atmica.

La fuerza que ejercen las respectivas cargas de protones y electrones se representa grficamente con lneas de fuerza electrosttica, como se muestra a continuacin:

Se trata de lneas imaginarias que muestran la direccin y potencia del campo; por convencin y para evitar confusiones, las lneas de fuerza de la carga positiva se representan siempre saliendo de ella y las negativas entrando a la suya.

atraccin y repulsin entre cargas Las cargas electrostticas interactan entre s de manera natural por medio de dos fuerzas: atraccin y repulsin siempre en el mismo sentido: cargas iguales se repelen y cargas contrarias se atraen, como se muestra en el diagrama.

Para comprobar este fenmeno natural realizars un sencillo experimento.

En la gran mayora de las actividades que realizamos en el hogar planchar, ver T.V., aspirar la alfombra, cocinar etc. interviene la energa elctrica.


eDicioneS 15

Actividad 4

Ahora construirs un electroscopio, aparato que permite detectar la presencia de cargas elctricas en un cuerpo.

Objetivo: construir un aparato que detecte la presencia de cargas elctricas en reposo.

Materiales: un vaso de cristal, un clip, una tapa desechable de plstico, papel alu minio, un globo,

nailon, lana o cabello.

Actividad 3

Objetivo: demostrar las fuerzas de atraccin y repulsin entre dos objetos con cargas electrostticas.

Materiales: globos de plstico; nailon, lana o cabello; hilo.

Procedimiento: 1) Infla dos globos hasta que el plstico quede tenso. 2) Corta dos hilos de 10

cm y uno de 30 cm. 3) Amarra la punta de cada hilo de 10 cm al nudo de cada globo, con la otra

punta haz un pequeo lazo de manera que pueda entrar y moverse libremente por el cordel de 30

cm. 4) Frota ambos globos con un trozo de nailon, lana o sobre tu cabello (debe estar seco y libre de

ungentos). 5) Acerca los globos desde el lazo, arrastrndolos por el cordel tenso. Los globos tienen la

misma carga electrosttica, por lo que tendern a separarse (repulsin).

Toma un nuevo globo y antes de colgarlo del cordel toca con l alguna pieza de metal y repite el paso

5. Ahora los globos tienen carga electrosttica distinta, por lo que tendern a juntarse (atraccin).Conclusin: el material con el que se frot el globo le transmiti una sobrecarga de electrones; por

tal razn, el globo obtuvo una carga negativa predominante. Al acercar otro globo con la misma

carga, los globos tendieron a rechazarse (repulsin). Cuando se toc un tercer globo con metal, el

globo transmiti parte de sus electrones, por lo que obtuvo una carga positiva predominante. Al

acercarlo al globo con carga negativa, ambos tendieron a unirse (atraccin). En resumen: los globos

con cargas iguales se rechazan y los globos con cargas distintas se atraen.

Este fenmeno recibe el nombre de magnetismo y se define como la capacidad de ciertos materiales

para ejercer fuerzas de atraccin o repulsin sobre otros. El magnetismo es esencial para generar

energa elctrica, como lo estudiars ms adelante.


16 eDicioneS

Procedimiento:

1. Desdoblaelclipcomoapareceenlaimagen.

2. Insertaelclipenlatapa.Elextremomsanchodebeirhaciaabajo.Elabora

unabolaconpapelaluminioycolcalaenlapartesuperior.

3. Elabora una tira con papel aluminio y colcala doblada a lamitad en el

extremoanchodelclip,eintroduceelconjuntoenelvasodecristal.

4. Frotaelgloboconelnailon,lanaoelcabello.

Acrcalolentamentealaboladepapelaluminioconunmovimientovertical

(dearribahaciaabajo).

Losextremosdelpapelaluminiotendernasepararse.

Ahoraquitaelgloboytocaconundedolaboladealuminio;losextremosde

latiravolvernaunirse.

5. Escribelasconclusionesentucuaderno.

a)Qusucedeconlatiradepapelaluminio?

b)Aqusedebelaseparacindesusextremoscuandoacercaselglobo?

c) Porqusevuelvenauniralcolocarundedoenlaboladealuminio?


eDicioneS 17

Todos los objetos estn cargados electrostticamente en mayor o menor medida (incluyendo el cuerpo humano) con cargas positivas y negativas repartidas por toda su superficie. Los imanes son objetos especiales que tienen sus cargas electrostticas polarizadas, es decir, concentradas en dos polos opuestos: uno completamente negativo y

otro completamente positivo.

Michael Faraday utiliz esta caracterstica peculiar de los imanes para demostrar que las alteraciones en el campo magntico provocadas por ciertos metales son capaces de producir una corriente elctrica. Al mtodo de Faraday se le conoce como induccin electromagntica, porque las alteraciones en el campo inducen o provocan el movimiento de electrones que da como resultado la corriente.

Al final de este bloque demostraremos la exactitud de las conclusiones de Faraday, pero antes debes comprender la naturaleza y el funcionamiento del campo electromagntico y sus componentes.

campo electromagntico MichAel FArAdAy fue el primero en deducir y comprobar que el magnetismo y la electricidad son dos aspectos del mismo fenmeno, esto es: el magnetismo produce electricidad y la electricidad magnetiza los cuerpos, como lo estudiars con detalle en lecciones posteriores. Por el momento, lo importante es saber que los experimentos de Faraday demostraron que la fuerza que ejercen entre s las respectivas cargas positivas y negativas de un cuerpo crea un campo de fuerza electromagntico a su alrededor.

MichAel FArAdAyFue un fsico y qumico britnico del siglo xix. Es reconocido por haber descubierto la induccin electromagntica, fenmeno que permiti la construccin de generadores y motores elctricos. Faraday tambin plante las leyes de la electrlisis, por lo que es consi derado como el verdadero fundador del electromagnetismo y de la electroqumica.

Actividad 5

Para comprobar la existencia del campo de fuerza electromagntico y las

lneas de fuerza electrosttica que produce, realiza el siguiente experimento.

Objetivo: visualizar las lneas de fuerza electrosttica.

Materiales: imanes rectangulares, una hoja de papel o un pedazo de

cristal, rebaba metlica.

Procedimiento: coloca los imanes debajo del papel o el cristal. Esparce la

rebaba metlica sobre el lugar donde se encuentran los imanes.

Resultado: las rebabas metlicas son atradas por el campo de fuerza

que forman los imanes y dibujan las lneas de fuerza electrosttica sobre la

superficie de papel o cristal.


18 eDicioneS

ley de culomboEn el tomo, las cargas electromagnticas corres ponden a partculas especficas: protones, po sitiva (+) y electrones, negativa ().

Si el tomo est constituido por un ncleo de carga positiva predo minante (protones y neu trones), rodeado de una nube de electrones con carga negativa, y los objetos con cargas distintas se atraen, en tonces por qu los electrones no se precipitan sobre el ncleo?

La explicacin es sencilla: sus fuerzas electrostticas estn en equilibrio, como lo explica la Ley de Culombo, que estipula: La fuerza de atraccin o repulsin entre dos cuerpos con cargas electrostticas es proporcional a la intensidad de la carga presente en cada uno de ellos, dividida por el cuadrado de la distancia que los separa.

En cargas contrarias significa que mientras mayor sea la magnitud de cada una, mayor ser la fuerza de atraccin entre ellas y mientras ms cerca est una de otra, la atraccin se incrementar. Lo mismo aplica a cargas iguales, pero con repulsin.

Dentro del tomo, por cada protn en el ncleo existe un electrn en la nube circundante, de tal manera que el total de sus cargas se anula, es decir, queda en equilibrio.

Por ejemplo, el tomo de Boro tiene en su ncleo 5 pro tones (+5) con 5 neutrones y es circundado por 5 electrones (5), de modo que 5 5 = 0, es decir, no predomina ninguna carga electromagntica y el tomo est en equilibrio. Adems, la distancia a la que se encuentran las rbitas de los electrones es la exacta para permitir la estabilidad.

La Ley de Culombo es fundamental para nuestra materia, ya que explica cmo se genera la corriente elctrica como consecuencia de la distancia entre los electrones de la ltima rbita y el ncleo.

chArles-Augustin de couloMbFsico e ingeniero francs del siglo xviii. En su honor, la unidad de medida de los electrones lleva su nombre: culombio que se simboliza con la letra C. Dado que el electrn es una partcula extremadamente pequea no es posible medirlo por unidad (uno por uno) por lo cual, el culombio representa un enorme conjunto de electrones, aproximadamente 6.28 trillones. Es decir: un culombio equivale a 6.28 trillones de electrones.


eDicioneS 19

Banda de conduccinLos electrones giran alrededor del ncleo en diferentes rbitas (cuyo nombre correcto es niveles energticos). En cada nivel, los electrones se alejan ms del ncleo y la fuerza de atraccin disminuye. Como es lgico, en el ltimo nivel energtico la atraccin del ncleo sobre los electro nes es ms dbil.

A este ltimo nivel se le conoce como banda de conduccin y los electrones que se encuentran en ella reciben el nombre de electrones libres, porque pueden saltar de dicha banda y desplazarse de un tomo a otro dentro del cuerpo que los contiene. Este fenmeno ocurre cuando el tomo es excitado por medio de calor, luz o electricidad, de manera que algunos de sus electrones absorben energa en exceso y eso provoca el salto.

El movimiento de electrones libres es lo que crea la corriente elctrica, pues al saltar de la banda de conduccin liberan un poco de su energa negativa, que vuelven a recuperar cuando llegan al siguiente tomo. El proceso se repite millones y millones de veces. Entre ms electrones vaguen libremente por el cuerpo que los contiene, mayor ser la energa que se genere.

Este proceso no es desorganizado, de hecho est regulado de manera natural por la estructura misma de los tomos. Tal mecanismo regulador es llamado regla del octeto y consiste en lo siguiente:

En todo tomo, la ltima rbita (banda de conduccin) admite un mximo de ocho electrones para completar su estructura y todos los tomos tienden a llenarla. Los tomos que tienen entre uno y tres electrones en la ltima rbita tiende a cederlos a otros que los requieran para completar el octeto (ocho electrones).

La exactitud del funcionamiento de la banda de conduccin y la regla del octeto son fundamentales para comprender la generacin de la corriente elctrica, como lo estudiars en el siguiente apartado.

Actividad 6

Dibuja un cuadro comparativo con dos columnas. En la primera anota el nombre de

un aparato elctrico que conozcas y una breve descripcin de la tarea que realiza; en la

segunda, escribe el antecedente del aparato y su funcionalidad. Sigue el ejemplo.

Aparato elctrico Antecedente

Bombadeagua.

Seutilizaparamoverellquido

agrandesdistancias.

Acueductodepiedra.

Utilizalagravedadpara

moverelagua.


20 eDicioneS

la tcnica en el diseo de circuitos elctricos y sus implicaciones en la vida cotidiana para la satisfaccin de necesidades e intereses

El trmino circuito es una derivacin de la palabra crculo y designa todo recorrido o trayectoria cuyo punto de origen es el mismo que el destino. En el caso de la electricidad, origen y destino se ubican en la fuente de energa (que estudiars en el Bloque III). El circuito elctrico es, por lo tanto, el recorrido que hace la electricidad desde su punto de origen en la fuente hasta su regreso a la misma. El recorrido puede ser tan grande como una ciudad, muy pequeo como en el interior de un microchip o de tamao medio como una casa o una fbrica.

Es durante tal recorrido cuando aprovechamos las caractersticas de este energtico: lo utilizamos para crear iluminacin artificial en calles, residencias, fbricas; producimos calor con la calefaccin y fro con los sistemas de refrigeracin; hacemos funcionar aparatos elctricos, electromecnicos y digitales que nos facilitan enormemente la existencia.

ValenciaComo explicamos en el apartado anterior, todos los tomos tienden a llenar su ltima rbita con ocho electrones que se conoce como regla del octeto.

La cantidad de electrones que un tomo puede ceder o requiere para completar el octeto se representa por un valor conocido como valencia. Por ejemplo, un tomo con siete electrones en su ltima rbita tiene una valencia de 1, porque necesita un electrn para completar el octeto. Otro tomo que tenga un electrn en la banda de conduccin tendr una valencia de +1, porque puede cederlo a otro para completar el octeto.

En apartados anteriores representamos la molcula del agua (ver pg. 14) formada por un tomo de oxgeno (valencia 2) y dos tomos de hidrgeno (valencia +1). En este caso, dos tomos de hidrgeno ceden su electrn al oxgeno para completar el octeto de la ltima rbita y se genera as el agua.

Para la electricidad, la valencia es de suma importancia porque deter mina la capacidad que tiene un material determinado para conducir corriente elctrica.

Por ejemplo, los metales que tienen mayor capacidad para conducir la electricidad son el oro, la plata y el cobre, en ese orden. Todos ellos tienen valencia +1, lo cual significa que en su ltima rbita slo existe un electrn que puede convertirse en electrn libre y vagar por el cuerpo que lo contiene.

Sin embargo, el oro es mejor conductor que la plata, porque el electrn ubicado en la banda de conduccin est ms alejado del ncleo y de acuerdo con la Ley de Culombo, la atraccin es menor, por lo que puede desprenderse con mayor

La electricidad ha cambiado nuestra forma de vivir, de trabajar, de comunicarnos y hasta de disfrutar del tiempo libre. La electricidad mueve el mundo, por eso es difcil imaginar nuestra vida sin electricidad.


eDicioneS 21

facilidad y moverse libremente por el material. Lo mismo sucede con la plata respecto al cobre y con el cobre respecto al aluminio.

En bloques posteriores estudiaremos con detenimiento esta cualidad de los materiales. Por el momento, slo debes comprender que el libre movimiento de los electrones por la banda de conduccin responde a la Ley de Culombo y es lo que genera la corriente elctrica.

En el siguiente apartado conocers las caractersticas ms importantes de este fenmeno.

1.1.2 la tcnica como sistema, clases de tcnicas y sus elementos comunes


preguntas:

A. La tcnica es un conjunto de procedimientos para obtener un resultado.

Mencionen un ejemplo en electricidad.

B. Expliquen qu entienden por sistema.

C. Ahora concluyan, qu entienden por tcnica como sistema?

Entendemos por sistema un conjunto de elementos que interactan adecuadamente entre s para conseguir un fin predeterminado. El cuerpo humano es un sistema biolgico, porque todos los rganos que lo conforman cumplen una tarea especfica e interactan entre s: los dientes muelen el alimento, el estmago digiere los nutrientes, la sangre los transporta a los rganos que lo necesitan, el corazn bombea la sangre, el cerebro controla los latidos del corazn, etc.

Al examinar a la tcnica como sistema se ha de considerar al conjunto de sus componentes y la relacin que existe entre ellos para determinar las caractersti cas de todo el agregado. Por tanto, la tcnica como sistema abarca aspectos materiales como las herramientas, pero tambin incluye la organizacin, la planea cin, los procedimientos y aspectos ms abstractos como el conocimiento y la informacin.

los componentes de las tcnicas como conjunto de acciones estratgicas, instrumentales y de control

Toda tcnica se divide en dos grandes segmentos: acciones estrat gicas, con las que se planea qu se va a hacer, y acciones instrumentales y de control, que son la puesta en prctica de lo planeado y mantener control sobre el proceso.

Las acciones estratgicas se aplican en el periodo de planeacin, que estudiaremos con detalle ms adelante cuando se planeen los circuitos elctricos.

Por su parte, las acciones instrumentales incluyen los siguientes elementos:


22 eDicioneS

Actividad 7

Dibuja un cuadro comparativo con dos columnas. En la primera, escribe el nombre de la

accin instrumental y en la segunda, explica cmo se aplica en la tcnica elctrica. Sigue

el ejemplo.

Accin instrumental Aplicacin en la tcnica elctrica

Cambiarelinterruptorde

unalmpara.

Energa: provienedelatomaoenchufedelapared.

Fuerza de trabajo:laproporcionalapersonaque

cambiarelinterruptor.

Medios tcnicos: desarmadorypinzas.

Conocimiento: requieresabercmofuncionaelcircuito

elctricoylafuncinquedesempeaelinterruptor,las

partesdelmismoysuubicacindentrodelcircuito.

Energa: capacidad de realizar un trabajo. Los energticos son todas aquellas entidades, naturales o artificiales, con potencial para producir energa.

Fuerza de trabajo: capacidad de una persona para realizar una accin, es decir, un trabajo.

Medios tcnicos: herramientas y mquinas con que se aplica la energa, a travs de la fuerza de trabajo para conseguir un fin determinado.

Conocimiento: saber aplicar la fuerza de trabajo a travs de los medios tcni cos para realizar las acciones.

Habilidades: destreza del individuo para utilizar los medios tcnicos.

corriente elctricaYa sabes que la corriente elctrica es generada por el movimiento de los electrones libres dentro de un cuerpo, que saltan de la banda de conduccin de un tomo a otro cuando se les aplica energa (calor, luz o electricidad). Ahora vers cmo ocurre este fenmeno y sus consecuencias.

Imagina un cable de cobre al que se le aplica una carga negativa en un extremo y una positiva en el otro.

Todos los electrones libres del cobre sern repelidos por la carga negativa porque las cargas iguales se repelen; y ms importante an: sern atrados por la carga positiva, porque cargas contrarias se atraen. Como consecuencia, los electrones libres comenzarn a moverse en una misma direccin y todos al mismo tiempo. Al movimiento continuo de electrones desde la carga negativa hacia la carga


eDicioneS 23

andr-marie ampreFue un matemtico y fsico francs del siglo xix, reconocido por sus aportaciones al estudio de la corriente elctrica y el magne tismo. Ampre descubri las causas fsicas del movimiento de un metal magnetizado (una aguja) al aplicarle una corriente elctrica, y con ello sent las bases para el funciona miento de los aparatos de medicin de corriente elctrica, los ampermetros que actualmente forman parte del multmetro (Bloque II: Los medios tcnicos para la medicin: el multmetro). Tambin descubri la interaccin entre la corriente elctrica y el campo magntico: demostr que dos con ductores paralelos por los que circula una corriente en el mismo sentido se atraen; mientras que las corrientes en sentido opuesto se repelen, con lo cual no queda duda de que la corriente elctrica produce un campo magntico.

posi tiva se le conoce como flujo de corriente, y la corriente elctrica siempre fluye en la misma direccin: desde el punto donde existe un exceso de electrones () hacia el punto donde hay escasez de los mismos (+). Dado que el flujo de corriente est determinado por la cantidad de electrones libres en movimiento, se miden con la unidad culombio (C). Como recordars, un culombio equivale aproximadamente a 6.28 trillones de electrones; con esa base decimos que un culombio que pasa por un punto fijo cada segundo equivale a un amperio (representado por la letra A), y esta relacin la expresamos con una sencilla frmula: 1C/s = 1A.

No es importante calcular la cantidad exacta de electrones que corren por un cuerpo. Lo importante es comprender que el flujo de corriente elctrica se mide en amperios o bien, que el amperio es la unidad de medida de la corriente elctrica, y un amperio representa la cantidad de electrones que pasan por un punto fijo cada segundo: mientras ms electrones pasen por un punto dado cada segundo, mayor ser el amperaje y viceversa. Finalmente, el flujo de corriente (o corriente para abreviar), se representa en diagramas y frmulas con la letra i mayscula (I). Puedes recordarlo poniendo en mayscula la i de corrIente.

las operaciones puestas en prctica en el diseo de circuitos elctricos: la toma de decisiones, la seleccin de materiales y la ejecucin de las acciones

A lo largo de estos tres cursos aprenders mtodos y tcnicas para poner en prctica la eficacia y la eficiencia en circuitos elctricos de diferente magnitud aplicados a diversos sistemas, desde una sencilla lmpara de pie hasta la instalacin elctrica de una casa habitacin.

Por ello, es importante que aprendas y comprendas los principios fundamentales de la energa elctrica, porque son exactamente los mismos para cualquier circuito, lo que vara es la intensidad de la corriente y con ella, los materiales y dispositivos que debes utilizar para que tu trabajo sea eficaz y eficiente.

componentes de un circuitoComo ya estudiaste, el circuito elctrico es el recorrido que hace la electricidad desde su punto de origen en la fuente de energa hasta su regreso al mismo. Es durante ese recorrido cuando sacamos provecho de sus caractersticas, al incluir en el circuito dispositivos elctricos,


24 eDicioneS

Si eliminaras el interruptor y el foco del ejemplo, an tendras un circuito elctrico, porque la electricidad sigue fluyendo por los cables; slo que no obtendras ningn provecho de ella.

Actividad 8

Objetivo: construir un circuito elctrico sencillo.

Materiales: fuente de poder, interruptor, foco, cables conductores.

Procedimiento: conecta los componentes como se sugiere en el diagrama.

La fuente de poder puede ser una pila o la toma de corriente del aula

laboratorio; la decisin la toma el maestro.

En el circuito, la electricidad est realizando un trabajo. En mecnica clsica, el trabajo se define como la energa necesaria para desplazar un cuerpo, y se mide en unidades llamadas julios o JOULES (se pronuncia yuls) y se representa con la letra J; en el Sistema Mtrico Internacional el joule se utiliza como unidad para medir energa, trabajo y calor. En los siguientes apartados estudiars con detalle lo que sucede en el circuito elctrico que enciende el foco (ver JAMes-Prescott Joule, pg.26).

la instalacin y operacin de circuitos en paralelo y en serie como clases de tcnicas

Slo existen dos tipos de circuitos elctricos: en serie y en paralelo, que se diferencian por la manera como se conectan las terminales de los dispositivos dentro del circuito.

Circuitos en serie: las terminales de los dispositivos se conectan secuencialmente: la terminal de salida de un dispositivo se conecta a la entrada del siguiente, de tal manera que existe slo un camino por el que fluye la corriente. Por ello, el segundo dispositivo depende del primero para recibir energa, el tercero del segundo y as sucesi vamente.

Circuitos en paralelo: las terminales de entrada de todos los dispositivos conec tados al circuito coinciden entre s, lo mismo que sus terminales de salida; es decir, las terminales estn conectadas una al lado de la otra, por lo que existe ms de un camino por donde fluye la corriente. Por tal razn, los dispositivos son independientes entre s.

elec tromecnicos o digitales (estudiados al inicio del bloque) con el fin de realizar una tarea determinada.

Un circuito elctrico funcional sencillo consta de los siguientes elementos:1. Fuente de poder (pila).2. Dispositivo para controlar el flujo de corriente (interruptor).3. Dispositivo para transformar la energa elctrica en otro tipo de

energa para realizar una tarea (foco).4. Canal material para conducir la energa elctrica (cables de cobre).


eDicioneS 25

El diseo, la planeacin y construccin de circuitos en serie, en paralelo y la combinacin de ambos son el objeto de estudio de nuestra materia, por lo que retomaremos constantemente el tema y lo estu diaremos a profundidad a lo largo de los tres cursos. Por el momento slo debes tener presente que en los circuitos en serie la corriente fluye por un solo camino y por los circuitos en paralelo por varios.


preguntas:

A. Cmo han beneficiado las tcnicas a la sociedad?

B. Cmo creen que cambi la vida sobre la faz de la tierra con la invencin de

la luz?

C. Se puede culpar a la tecnologa por la contaminacin ambiental?

La tcnica no existe por s misma, sino en un contexto social que la condiciona por particularidades econmicas, culturales e histricas. Sabemos que surge con el fin de satisfacer necesidades y que vara segn el entorno; por ejemplo, las tcnicas agrcolas cambian segn el tipo de tierra, los hbitos alimenticios y el momento histrico; primero se us la coa, luego el arado, le sigui el tractor y ahora las trilladoras. El automvil, por ejemplo, desplaz a la carreta y los viajes se acortaron de das a horas, beneficiando y modificando todas las actividades socioculturales. El descubrimiento de la luz elctrica no slo cambi la vida de las personas, sino al mundo entero en todos los quehaceres de la humanidad.

A lo largo de la historia, el desarrollo tecnolgico ha sido la mejor oportunidad del hombre para satisfacer sus necesidades bsicas y no bsicas; sin embargo, su abuso indiscriminado ha puesto en peligro el equilibrio natural del planeta. Por supuesto, no debemos culpar a la tecnologa por los excesos en el consumo y transformacin de recursos naturales y la consiguiente contaminacin ambiental. El hombre es quien ha incurrido en los excesos y el reto ahora es tomar acciones para detener la contaminacin y el desequilibrio ecolgico.

La ingeniera elctrica es una ciencia relativamente nueva que comenz a impartirse en las universidades durante el siglo xix y sienta sus bases en los experimentos cient ficos de Alejandro Volta, quien invent la primera pila en 1800, llamada pila voltaica, que transforma energa qumica en elctrica. Desde entonces, varios cientficos e inge nieros dedicaron su talento al estudio de la energa elctrica y su aplicacin en la industria.

JAMes Prescott JouleFsico ingls, uno de los ms notables de su poca. Estudi el magnetismo y descubri la relacin de ste con el trabajo mecnico; sus estudios en este campo lo condujeron a la teora de la energa. Por tal razn, la unidad internacional de energa, calor y trabajo lleva su nombre.

1.1.3 la tcnica como prctica sociocultural e histrica y su interaccin con la naturaleza


26 eDicioneS

los procesos de produccin de bienes y servicios para la satisfaccin de necesidades e intereses

El estudio de la electricidad cobr importancia cuando se descubri su potencial industrial, es decir, que poda utilizarse en la industria para crear mercancas que satisficieran necesidades sociales y al mismo tiempo dar un valor al capital invertido para crear objetos. Entre las personalidades ms importantes que participaron en el desarrollo de la ingeniera elctrica cabe mencionar a Georg Ohm, quien midi la relacin entre corriente elctrica y la diferencia de potenciales en un conductor (1827); Michael Faraday descubri la induccin electro magntica (1831); James Clerk Maxwell public la teora unificada de la electricidad y magnetismo (1873); Nikola Tesla, inventor de la corriente alterna (1887), cre el mtodo de distribucin de energa elc trica que se utiliza actualmente en todo el mundo.

Diferencia de potencial o tensin En apartados anteriores explicamos que en el circuito, la electricidad realiza un trabajo que se define como la energa necesaria para desplazar un cuerpo y se mide en unidades llamadas joules.

Los cuerpos que se mueven en el circuito son los electrones. Como lo vimos anteriormente, si aplicamos energa elctrica () con una fuente externa en el extremo de un cable de cobre, los electrones del metal comenzarn a moverse a separarse repelidos por la sobrecarga negativa y atrados hacia la carga positiva.

A esta separacin de cargas elctricas la llamamos tensin o dife rencia de potencial, porque existe una diferencia entre la cantidad de electro nes en un extremo del circuito en comparacin con la cantidad de electrones en el otro extremo (Ilustracin 1).

La tensin es lo que genera el movimiento de electrones en el circuito, por lo tanto, para mantener la corriente es necesario que la tensin sea constante. Cuando la tensin disminuye, tambin lo hace el movimiento de electrones lo que sucede cuando la pila se agota hasta llegar al punto en que la diferencia de potencial es igual a cero. En ese punto deja de existir la corriente elctrica (Ilustracin 2).

La tensin es un elemento indispensable en el estudio de la electricidad y se rela ciona con otras instancias de igual importancia, como lo veremos en el siguiente apartado.

Ilustracin 1: Con diferencia de potencial

Ilustracin 2: Sin diferencia de potencial


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la participacin social organizada y dirigida de la produccin mediante la tcnica

El uso de la energa elctrica a nivel social en la industria, el comercio, la administracin pblica y el hogar requiere la participacin de diferentes profesionistas, cada uno aplicando diversas tcnicas: el cientfico descubre el comportamiento del electrn en la Naturaleza; el ingeniero elctrico aplica ese conocimiento para controlar y aprovechar la energa; los industriales la utilizan para crear bienes de consumo que distribuyen los comerciantes, y la poblacin utiliza la energa controlada para realizar sus tareas cotidianas.

Voltios y voltajeSabemos que la tensin es la fuerza que mueve los electrones en el circuito. Ahora cabe preguntar, cuntos electrones puede mover? Como cualquier otro trabajo, depende de la cantidad de energa que se aplique: la unidad de medida de la tensin es el voltio y se requiere 1 voltio para mover 1 culombio (6.28 trillones de electrones) a travs del circuito, lo cual representa 1 joule de trabajo.

As pues, la tensin elctrica se mide en voltios (representados con la letra V); y el conjunto de voltios que se aplica a un circuito dado recibe el nombre de voltaje o fuerza electromotriz, ya que es la fuerza que se requiere para mover cierta cantidad de electrones.

Esta categora resulta de gran utilidad para hacer una distincin general de la cantidad de energa que requieren diferentes trabajos:

Alta tensin o alto voltaje: es la que se utiliza para transportar la energa elctrica a grandes distancias (cientos de kilmetros) y tiene un rango que va de los 110 mil voltios y alcanza hasta 380 mil.

Tensin media o voltaje mediano: se utiliza para transportar la electricidad a decenas de kilmetros y va de los 3000 a los 30 mil voltios de tensin.

Baja tensin o voltaje ligero: es la que se utiliza en la industria, el alumbrado pblico y el hogar, por lo regular va de los 125 a los 220 voltios.


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la tcnica como medio de relacin con la naturaleza

La ciencia, la tecnologa y la tcnica tienen como fin ltimo entender, transformar y controlar los materiales y la energa que ya existen en la Naturaleza, con el fin de crear diversos satisfactores sociales. En el caso de la electricidad, estudiamos su comportamiento en la Natu raleza para comprenderla y poder controlarla; una vez controlada, la aplicamos a dispositivos elctricos, electromecnicos y digitales que nos facilitan el trabajo cotidiano. De esta manera, el bienestar social depende de la relacin que establecemos con la Naturaleza a travs de diversas tcnicas.

Existen ms categoras para medir la tensin que estudiaremos en futuras lecciones, por el momento es suficiente con que conozcas las tres mencionadas y, sobre todo, que comprendas que la tensin elctrica se mide en voltios.

el uso de circuitos elctricos en diversos mbitos de la vida cotidiana para la satisfaccin de necesidades e intereses

Todos los dispositivos de uso cotidiano que utilizan electricidad (computadora, televisor, radio, telfono, licuadoras y dems) lo hacen a travs de un circuito y emplean los elementos que hemos estudiado hasta ahora y otros que estudiaremos ms adelante. Seguramente has escuchado que el consumo de energa elctrica en el hogar se mide en watts, importante unidad de medida derivada de las anteriores.

el wattYa sabemos que existe una relacin proporcional entre el culombio (C), el voltio (V) y el joule (J) en la fuerza electromotriz o voltaje, es decir, cuando los electrones estn en movimiento, que es igual a decir: cuando existe la corriente elctrica (I). Ahora debemos aadir la dimensin del tiempo para obtener la potencia elctrica.

Para comprender correctamente este fenmeno, recordemos que el trabajo en la corriente elctrica consiste en mover electrones a lo largo del circuito, lo cual realiza por medio de la fuerza electromotriz o voltaje: 1 voltio mueve 1 culombio y aplica 1 joule de trabajo.

Cuando esto ocurre en el lapso de un segundo, el circuito tiene una potencia elctrica igual a 1 watt. Si incrementamos el voltaje (la fuerza electromotriz) 15 veces, tendremos una ca pacidad de trabajo de 15 joules y, por lo tanto, una energa igual a 15 watts reco rriendo el circuito, lo suficiente para encender un foco ahorrador, pero no uno convencional.


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En resumen: los watts son voltios medidos en el tiempo y se expresan con una sencilla frmula: 1 watt = 1J/s, porque un joule es el trabajo que requiere de un voltio para mover un culombio. El watt se representa con la letra doble v mayscula: W.

El watt es la unidad de medida de la potencia elctrica, que se representa con la letra p mayscula: P. A su vez, la potencia elctrica es el ritmo al que se ejecuta el trabajo. Recuerda que la energa elctrica se convierte en otro tipo de energa para realizar cierta tarea utilizando un dispositivo.

Un ejemplo muy claro es un motor elctrico capaz de desarrollar 1000 revoluciones por minuto, con una potencia de 110 watts. Si reducimos la potencia a 55 watts, el ritmo de trabajo del motor disminuir a la mitad: 500 revoluciones por minuto. Esta caracterstica resulta de utilidad cuando queremos controlar el trabajo que realiza el dispositivo, como en una licuadora o un ventilador.

Tradicionalmente, el watt se utiliza para medir el consumo de energa de un dispositivo (la energa que utiliza para realizar su trabajo) y el voltio para medir la cantidad de energa que fluye por el circuito, aunque es comn que ambos trminos se intercambien, a causa de la relacin 1 a 1 que existe entre ellos: 1V = 1W y 110V = 110W.

Actividad 9

Objetivo: controlar la tensin en un circuito elctrico.

Materiales: fuente de poder, potencimetro, foco, cables conductores.

Procedimiento: retoma el circuito sencillo que construiste en la Actividad 8 y sustituye

el interruptor por un potencimetro. Este componente regula la potencia elctrica del

circuito. Los dispositivos de control de corriente tienen caractersticas que an no has

aprendido; para colocar el potencimetro adecuado a tu circuito solicita ayuda del

maestro.

Responde las siguientes preguntas: Qu sucede cuando manipulas el potencimetro? A

qu se deben los cambios que experimenta el circuito?


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1.1.4 las tcnicas y los procesos productivos artesanales


preguntas:

A. Qu es una artesana?

B. Qu es un proceso artesanal?

C. Cul es la diferencia entre un proceso artesanal y uno industrial?

La artesana es un objeto producido en forma predominantemente manual con poca intervencin de herramientas y mquinas, empleando materias primas loca les y procesos de transformacin y elaboracin transmitidos de generacin en generacin, con las variaciones que le imprime la creatividad individual del arte sano. La tcnica aplicada es aprendida y se adquiere experiencia con el tiempo. Se caracteriza por tener una produccin limitada, gran parte de su fabricacin es manual, cada pieza es nica y el tiempo que se invierte es mayor que en un pro ducto industrial.

los procesos tcnicos artesanales en la comunidad

Los artesanos se organizan de manera diferente; en Mxico, cuatro son las formas de produccin artesanal:

Familiar: el producto es elaborado por la unidad familiar; el trabajo se asigna por sexo y edad y se hace en casa, sin horarios rgidos y al ritmo personal.

Taller individual: el productor es maestro del oficio y conoce todo el proceso de trabajo; lo ayuda un aprendiz. La cantidad de la produccin depende de la habilidad del artesano y del ritmo de trabajo que le imprima.

Taller con obreros: por el tipo de equipo y herramientas, requiere de una inversin financiera mayor. El proceso lo dirige el dueo quien es maestro del oficio, y aunque laboran varios artesanos y las tareas se dividen, cada artesano sabe el proceso en su totalidad.

Manufactura: rene en el taller a obreros especialistas en operaciones determinadas del proceso de trabajo. Este tipo de produccin (vidrio, tejido, cermica, confeccin de ropa o de calzado) se organiza con el trabajo de obreros asalariados, y estn a las rdenes de un patrn quien ya no es un artesano.

Los artesanos mexicanos son reconocidos como artistas plsticos de profunda sensibilidad y creatividad; las artesanas son consideradas como objetos de identidad, porque renen arte y conocimiento, expresin y tcnica.


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Actividad 10

Objetivo: construir un circuito elctrico modelo. Como

prctica de planeacin bsica construirs un modelo de circuito

general que te permita utilizar diferentes tipos de fuentes de

poder, controladores de corriente y dispositivos de trabajo

(los elementos bsicos del circuito), con el fin de ocuparlo en

diferentes experimentos sin necesidad de construir un nuevo

circuito cada vez. Con esto ahorrars recursos y tiempo.

Materiales: cables conductores, caimanes, triplay.

Procedimiento: sustituye los elementos bsicos del circuito

por cables con terminal de agarre llamados caimanes (por

su estructura dentada) con el fin de poder conectar diferentes

tipos de dispositivos en el lugar que les corresponde dentro del

circuito, como se sugiere en la imagen. Fija los cables en una

tabla de triplay, para que puedas transportarla.

Con la informacin anterior, responde las preguntas bsicas

planteadas al inicio de este apartado y construye el modelo de

circuito siguiendo las instrucciones y sugerencias del maestro.

las caractersticas de los procesos tcnicos artesanales en el diseo y construccin de circuitos elctricos

Como ya vimos, los procesos artesanales comprenden una serie de actividades manuales y de carcter creador que implican la fabricacin de objetos de uso domstico en los que ha quedado impreso el se llo personal del autor; la esttica del producto tiene un papel destacado que lo coloca entre el diseo y el arte, pero sobre todo, son piezas nicas cuya pro duccin nunca competira con la industrial. En el aulalaboratorio utilizamos tcnicas artesanales para realizar las actividades y construir nuestros modelos, pero no es un proceso productivo porque no crea mos bienes materiales que vayan a comercializarse; se trata de prcticas acadmicas que refuerzan los conocimientos tericos.

Por tanto, en el diseo y construccin de un circuito la planeacin es una etapa importante que responde a las siguientes preguntas bsicas:

Qu se va a hacer? Definir el objetivo del proyecto. La expresin escrita de lo que se pretende conseguir ayuda a clarificar la idea y define la base de la estrategia.

Cmo se va a hacer? Identificar todas las tareas que deben realizarse. El plan debe contener todos los pasos del proceso sin omitir ninguno.

Qu recursos se necesitan? Realizar una lista de los requerimientos materiales y virtuales necesarios para concretar el proyecto.


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el proceso artesanal en el diseo de circuitos elctricos: empleo de herramientas e intervencin del ser humano en las fases del proceso tcnico

En electricidad, los procesos productivos artesanales se limitan a la fabricacin de algunos dispositivos de iluminacin, como lmparas hechas a mano. Fuera de ello, todos los componentes son resultado de un proceso industrial regulado por estndares precisos; de otra manera no sera posible obtener provecho de la energa elctrica.

1.2 Tecnologa1.2.1 la tecnologa como campo de conocimiento


preguntas:

A. Qu entienden por tecnologa?

B. Cul es la diferencia entre tcnica y tecnologa?

C. Cul es el papel de la tecnologa en la sociedad?

La tecnologa es la suma total de conocimientos, capacidades y habilidades para resolver problemas tcnicosociales, y abarca a los medios de que dispone el hombre para controlar y transformar su entorno fsico, as como para convertir los materiales que le ofrece la naturaleza en elementos capaces de satisfacer necesidades. En suma: tecnologa es la aplicacin sistemtica del conocimiento cientfico a tareas prcticas.

La diferencia entre tcnica y tecnologa consiste en que la tcnica abarca los co nocimientos tcnicos y las herramientas, mientras que la tecnologa considera tam bin los conocimientos cientficos, la estructura sociocultural, la infraestructura productiva y las relaciones mutuas que surgen. En la tcnica est el cmo hacer, mientras que en la tecnologa estn los fundamentos del porqu hacerlo as.

la tecnologa como campo de estudio y reflexin de la tcnica

Sabemos que la tcnica es un conjunto de acciones sucesivas con el fin de realizar una tarea determinada. En el caso de la electricidad, la tcnica consiste en ejecutar las acciones necesarias para crear una corriente elctrica que fluya a travs de un circuito.

Tcnica. Actividad que se centra en el saber hacer. Es un sistema simple integrado por un conjunto de acciones, ejercidas por las personas para la transformacin de materiales y energa en un producto.

Muchas tecnologas actuales fueron originalmente tcnicas. Por ejemplo, la ganadera y la agricultura surgieron del ensayo (prueba y error); luego se fueron tecnificando a travs de la ciencia, para llegar a ser tecnologas.


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En nuestra materia, entendemos la tecnologa como el estudio o razonamiento sobre la tcnica cuyo objetivo fundamental es incrementar su eficacia y su eficiencia.

La eficacia es la capacidad de lograr con exactitud y precisin el efecto que se espera. Un ejemplo en la tcnica elctrica sera controlar la tensin exacta para crear la corriente necesaria en un circuito.

La eficiencia es la capacidad de realizar las mismas o ms acciones en menos tiempo y con menos recursos. En este sentido, las lmparas fluorescentes (focos ahorradores) son ms eficientes que las bombillas incandescentes porque producen la misma cantidad de luz artificial con menos energa.

las diversas acepciones de tecnologa

La tecnologa, por otra parte, tiene diversas acepciones o significados; veamos algunos: rea del conocimiento que estudia a la tcnica, sus funciones, los insumos y los medios que la conforman, sus procesos de cambio, as como su interaccin con el contexto sociocultural y natural.

Conjunto de teoras y tcnicas que permiten el aprovechamiento prctico del conocimiento cientfico.

Conjunto ordenado de instrumentos, conocimientos, procedimientos y mtodos aplicados en las distintas ramas industriales.

Conjunto organizado de conocimientos aplicados para alcanzar un objetivo especfico, generalmente el de producir y distribuir un bien o servicio.

el estudio de las tcnicas en el diseo de circuitos elctricos para entender y mejorar sus prcticas:

Funciones y acciones tcnicasComo ya estudiaste anteriormente, para que el circuito funcione es necesario mantener una tensin constante. La fuerza electromotriz se consigue aplicando alguna de las siguientes fuerzas: friccin; calor (o fro); presin; luz; accin qumica y magnetismo apoyado con trabajo mecnico. Cada una de estas tcnicas se utiliza en diferentes contextos, dependiendo de la solucin que se est buscando a un problema determinado.

Recursos naturales como fuentes de insumosCualquiera que sea la fuerza externa aplicada para generar fuerza electromotriz, siempre utiliza recursos naturales que se transforman para generar electricidad.

Friccin. En el experimento realizado con globos utilizamos la friccin para generar electricidad esttica (en reposo); en ella, a diferencia de la corriente elctrica, los electrones se acumulan en un solo punto sin moverse. La ley de atraccin y repul sin entre cargas electromagnticas que surge de la electricidad esttica tiene varios usos prcticos: algunas industrias la utilizan para atraer partculas pesadas contaminantes y evitar que se propaguen por el aire; las impresoras lser y las fotocopiadoras la utilizan para estampar figuras en el papel; la industria automotriz la ocupa para aplicar pintura en las unidades; en investigacin atmica se emplean

Los focos de led usan una dcima parte de lo que usa un foco normal y son 80% ms eficientes que los comunes; estn libres de metales pesados y no producen rayos ultravioleta.


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generadores Van de Graff para producir pequeas chispas elctricas; en este mismo curso construirs uno de estos generadores.

Calor. Cuando se aplica calor a la mayora de los metales, sus elec trones tienden a desplazarse desde el punto ms caliente hacia el ms fro; en algunos casos excepcionales, como el hierro, ocurre lo contrario: los electrones se desplazan de lo fro hacia lo caliente.

Si se trenza un cable de cobre con uno de hierro se crea una diferencia de potencial, porque los electrones del cobre se alejan del calor y los del hierro se acercan al mismo. Dado que la corriente es proporcional a la temperatura, es posible deducir esta ltima por el voltaje que se produce; esta caracterstica de la electricidad se utiliza en los sistemas de control trmico de muchas mquinas, como el motor de un automvil. Cabe des tacar que lo mismo sucede con el fro, pero en sentido inverso: los electrones del cobre se acercan al fro y los del hierro se alejan, lo cual es til para controlar los sistemas de refrigeracin.

Presin. La energa producida por presin recibe el nombre de piezoelectricidad (del griego piezein, que significa estrujar o apretar) y se debe a la constitucin atmica regular de los cristales. Cuando algunos de ellos como el cuarzo, rubidio, cermica tcnica y piezoelctrica, son colocados entre dos placas de metal y se aplica presin, producen una pequea carga elctrica cuya intensidad depende de la presin ejercida.

Este tipo de electricidad se utiliza en micrfonos, audfonos, guitarras elctricas, donde la presin proviene de las ondas sonoras. Dado que el pulso electromagntico generado es de baja densidad, se debe transmitir a un amplificador para poder ser captado por el odo humano.

Luz. Algunos materiales como el potasio, sodio, germanio, cadmio, cesio, selenio y silicn liberan electrones cuando reciben luz en las condiciones adecuadas. Tal fenmeno es llamado efecto fotoelctrico. Existen tres variantes de este efecto:

Fotoemisin: los rayos de luz provocan que una superficie cristalina emita electrones, los cuales son acumulados para formar una corriente elctrica.

Fotoconductividad: la luz altera la capacidad de conduccin de los cristales.

Efecto fotovoltaico: la energa proveniente de los rayos de luz es convertida directamente en corriente elctrica.

Este ltimo es el ms difundido por el uso de celdas solares aplicadas a calculadoras electrnicas, relojes de pulso y actualmente estn ganando popularidad con los calentadores de agua para casas habitacin.

La accin qumica es la que utilizan las pilas y se explica ampliamente en el Bloque III Las reacciones qumicas y la electricidad.


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Este fenmeno recibe el nombre de induccin electromagntica porque el magnetismo induce o provoca el movimiento de los electrones, y los aparatos que aplican esta tcnica llevan el nombre de generadores elctricos.

Bsicamente existen dos tipos de generadores elctricos: aquellos donde el movimiento de rotacin est a cargo de la bobina, es decir, la bobina rota dentro del campo electromagntico del imn; y aquellos donde el movimiento est a cargo del imn: este ltimo rota alrededor de la bobinA. El efecto es prcticamente el mismo y el diseo depende de la ingeniera de construccin del generador.

La cantidad de electricidad que puede crear un generador elctrico depende de tres factores:1. La longitud del cable inductor, o lo que es igual: la cantidad de espirales de

la bobina (mientras ms espirales tiene la bobina, mayor es la longitud del cable).2. La potencia del imn.3. La velocidad a la que gira la bobina alrededor del campo electromagntico

del imn o viceversa.

Al incrementar cualquiera de los tres factores, aumenta la corriente que producen. Esto nos lleva a una conclusin muy importante: toda la energa elctrica creada por induccin proviene del movimiento de la bobina en el campo electromagntico o viceversa. Lo que vara es el energtico que se utiliza para generar el movimiento, que puede ser petrleo, gas, cadas de agua (presas, cascadas naturales) o energa atmica, pero el mecanismo es siempre el mismo: una bobina, un campo electromagntico y movimiento.

La bobina o inductor es un componente elctrico que consiste en un cable de cobre doblado en espirales sobre un eje.

Funcionalidad La funcionalidad de un sistema se mide de acuerdo con su eficacia y eficiencia. En lo concerniente a la generacin de grandes cantidades de energa elctrica, el sistema de mayor funcionalidad es el que la genera por magnetismo. Este sistema es el que alimenta hogares, industria, empresas, transporte y alumbrado pblico en todas las comunidades.

El principio con el que funciona es muy sencillo: cuando un material conductor como el cobre o el aluminio pasa a travs del campo de fuerza electromagntico de un imn permanente (Actividad 5), los electrones libres del metal comienzan a moverse, creando una corriente elctrica.


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La induccin electromagntica es bsica para el estudio de la electricidad, por lo que retomaremos constantemente el tema y ahondaremos en l a lo largo del curso.

Infraestructura y los equiposPara generar la energa elctrica por induccin para satisfacer las necesidades de la poblacin se requiere una gran infraestructura que consta de una estacin generadora, estacin elevadora, red de transporte, subestaciones de transfor macin, red de reparto, estaciones transformadoras de distribucin, red de distribucin de tensin media, y centros de transformacin para baja tensin. En el apartado siguiente encontrars un diagrama que explica claramente este proceso.

Preferencias del consumidor Al final de la cadena de generacin elctrica se encuentran los aparatos que selecciona el consumidor para satisfacer sus necesidades. En la actualidad es muy importante seleccionar aparatos ahorradores de energa, aquellos que consumen menos electricidad para realizar el mismo trabajo. Un claro ejemplo de ello son los focos ahorradores, los refrigeradores de bajo consumo, los monitores de cristal lquido y en general todo aparato elctrico que sea considerado ecolgico.


preguntas:

A. Por qu se dice que la tecnologa satisface necesidades?

B. Mencionen cmo se ha beneficiado la humanidad con el descubrimiento de

la electricidad.

C. Qu entienden por proyecto tcnico?

La tecnologa, como actividad humana, busca resolver problemas y satisfacer necesidades individuales y sociales, transformando el entorno y la naturaleza me diante la utilizacin racional, crtica y creativa de recursos y conocimientos. Sin embargo, en el mundo globalizado de hoy se enfatizan ms el valor econmico y de mercado de la tecnologa que su valor social; pero la tecnologa puede con tribuir an ms a la satisfac cin de demandas sociales, a la resolucin de desigual dades, a la inclusin social y a la solucin de aspectos como el cambio climtico, el incremento de la esperanza de vida y la extensin de las fronteras del conocimiento.

En lo referente al abastecimiento de electricidad, en las centrales elctricas se produce energa de alta tensin que llega a la comunidad a travs de grandes generadores. En Mxico, la Comisin Federal de Electricidad produce anualmente un promedio de 163 TWh (terawatts por hora). Un terawatt equivale a un billn de watts; en nuestro pas se consumen aproximadamente 163 billones de watts cada hora.

Las centrales hidroelctricas toman la energa del flujo de agua en el cauce natural de un desnivel conocido como salto geodsico, donde una turbina transmite la energa a un alternador que la convierte en energa elctrica. Esta forma de aprovechar la fuerza de la Naturaleza genera una energa limpia, renovable y de bajo riesgo.

Hoy en da, la ciencia y la tecnologa estn proporcionando a la sociedad una amplia variedad de opciones en cuanto a lo que podra ser el destino de la humanidad.

1.2.2 el papel de la tecnologa en la sociedad


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la tecnologa para la satisfaccin de necesidades e intereses y para la mejora de procesos y productos

La humanidad comienza a crear tecnologa convirtiendo los recursos naturales en herramientas simples para satisfacer necesidades bsicas como alimentarse y vestirse, iniciando as los procesos productivos para la elaboracin de bienes y servicios.

Hoy, lo procesos productivos estn completamente automatizados y contemplan una serie de operaciones de diseo, produccin y de distribucin que involucra un despliegue de tecnologa que ha eficientado los procesos, hacindolos ms rpidos, confiables y econmicos (con sus relativas consecuencias como contaminacin).

Las tecnologas de prestacin de servicios, como el sistema de suministro elctrico que es el que nos ocupa, hacen uso de instalaciones complejas a cargo de personal especializado.

Como la demanda de energa elctrica aumenta cada ao, los procesos de generacin y distribucin deben incrementar su eficacia y eficiencia con el fin de atender las crecientes necesidades sociales.

Para repartir tanta energa se utiliza el proceso que se muestra en la grfica:

Se trata de un proceso gigantesco que implica la participacin de miles de profesionales tc nicos y administrativos para crear nuevas centrales generadoras, dar man tenimiento a las existentes, a la red de distri bucin y a las estaciones transformadoras, adems de llevar la administracin del con sumo por cada cliente.


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1.2.3 la resolucin de problemas tcnicos y el trabajo por proyectos en los procesos productivos

La solucin de problemas tcnicos requiere, en el trabajo, de un procedimiento creativo, ordenado y sistemtico, as como de las destrezas para analizar y comprender las caractersticas, el funcionamiento y la finalidad del proceso tcnico. El mtodo para elaborar un plan de trabajo que dar solucin a un problema con ayuda de la tecnologa se denomina proyecto tcnico.

En electricidad, los problemas que se presentan se clasifican en cuatro categoras globales: generacin, conduccin, control y transformacin de energa elctrica.Para resolver un problema en cualquiera de esas categoras, es necesario hacer un proyecto tcnico que contemple la aplicacin armnica de varias tcnicas


preguntas:

A. Cul sera un problema tcnico en electricidad?

B. Mencionen cmo se ha beneficiado la humanidad con el descubrimiento de

la electricidad.

C. Por qu el desarrollo de un proyecto tcnico debe seguir una secuencia de pasos?

el diseo de circuitos elctricos para la seguridad y el confort

La funcin bsica de la energa radica en que tiene la capacidad de llevar a cabo un trabajo. La energa elctrica, en particular, es fuente indispensable para casi todas las actividades en la industria, comercio, casa y oficina, tan importante que no podramos imaginar siquiera vivir sin ella. Utilizamos la energa elctrica para generar luz artificial y poder ver de noche, escuchar la radio y ver el televisor; se convierte en energa cintica a travs de motores para bombear agua de la cisterna a los tinacos, activar la compresora de gas que hace funcionar al refrigerador, moler los alimentos en la licuadora. Se convierte en energa trmica en la cafetera, tostadora y la plancha.

La energa elctrica es utilizada tambin en los procesos de comunicacin; las redes computacionales funcionan con la transmisin de datos transformados en impulsos elctricos de baja intensidad, y casi todas las actividades humanas ac tuales estn basadas en el uso de la computadora.

Sin la electricidad desaparecera la civilizacin humana como la conoce mos actual mente y nuestra vida sera mucho ms difcil, ardua e insegura.

En Mxico, la infraestructura de la Comisin Federal de Electricidad cuenta con 187 centrales generadolas, con una capacidad instalada de 52,506 megawatts (MW). Estas centrales utilizan diferentes tecno logas y fuentes de energtico primario para crear el movimiento (como lo explicamos anterior mente): centrales termoelctricas (petrleo y gas); hidroelctricas (cadas de agua); carboelctricas (carbn); geo termoelctricas (calor pro veniente del subsuelo); eolo elctricas (viento) y una nucleoelc trica (energa nuclear).Cabe destacar que se est exten diendo el uso de mdulos solares (electricidad gene rada por luz) para pequeas comunidades muy ale ja das de los grandes centros de po blacin. Se considera que esta tecnologa ser la de mayor aplicacin en el futuro.


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Pasos del proyecto tcnico

El proyecto tcnico sigue una serie de pasos secuenciales que nos ayudan a conseguir nuestro objetivo con la menor cantidad de errores y demoras posibles: 1. Identificacin de una necesidad. Se relacio na

con alguna o varias de las cuatro categoras globales: generacin, conduccin, control y transformacin.

2. Delimitacin del problema. A partir de las cate goras generales se extraen objetos particulares. Si se tratara de un problema de conduccin,

debemos preguntar dnde se aplicar la solucin? Una casa? Una oficina? Una fbrica? Una escuela? La deli mitacin seala el ob jeto particular sobre el que debes enfocarte.

3. Bsqueda de informacin. Es posible que ya exista una o varias soluciones semejantes a la que ests planteando, lo cual es natural porque existen muchas personas que se dedican

electricidad 1 b1 ags 07

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