Aprendizaje por descubrimiento Bruner

Tema : Conocer el funcionamiento de las válvulas “OR” “AND” en un circuito neumático de aplicación industrial.

Objetivo : Realizar montaje de válvulas “OR” “AND” en banco de pruebas y analizar funciones de estas de acuerdo a su simbología.Poner en funcionamiento el circuito y determinar el funcionamiento de dichas válvulas en base a pruebas hechas.

Contenido : Aplicaciones en el diseño de circuitos típicos neumáticos

Nivel : 2° Medio ETP

Inicio de la clase

Al inicio de la clase el profesor lleva a los alumnos a los bancos de trabajo y les explica brevemente el uso y condiciones de trabajo de las válvulas “OR” y “AND”.

Los alumnos ya poseen un conocimiento previo de estas válvulas, pues ha sido parte de la materia teórica entregada por el profesor en clases anteriores.

P: Profesor

A: Alumno

P: Buenos días estimados alumnos, como ya hemos visto en clase anteriores, el diseño y armado de los circuitos neumáticos, es una competencia que ustedes como alumnos de segundo nivel, deben manejar, hoy vamos a descubrir que estamos en condiciones de verificar el correcto funcionamiento de un circuito y más aún vamos a comprobar en la práctica el funcionamiento y las diferencias de trabajo de dos válvulas esenciales en el armado de un circuito.Ustedes serán quienes comprueben el uso y las distintas aplicaciones de las mencionadas válvulas.Ustedes hoy van a armar un circuito y van a discriminar las diferencias de uso entre una y otra.El profesor entrega los elementos de trabajo y provee a cada alumno una válvula “OR” una válvula “AND”, y un plano simple de la práctica que se va a realizar en la clase, además señala en el banco de trabajo, los elementos que se han de utilizar para el armado del circuito.

Desarrollo de la clase

P: muchachos, hoy nos corresponde comprobar el funcionamiento y aplicación de dos válvulas muy importantes en la conformación de un circuito neumático.Me refiero a las válvulas “AND” y “OR”.Nota: junto al banco de trabajo se encuentra posicionado un gran mural explicativo con la simbología de los distintos elementos usados en neumática.

P: alguien me puede indicar en la simbología, cual es la válvula “AND”?

A: es esta que está aquí profesor, contesta Diego Pino, un alumno de mi clase, señalando correctamente en el mural, la válvula aludida.

P: muy bien, exactamente es esa la válvula Diego, y me puedes describir el funcionamiento de esta?

A: Esta válvula se llama también válvula de seguridad profesor?

P: exactamente, y porque se llama así?, trata de hacer memoria Diego. Cuando por ejemplo una persona necesita operar una prensa neumática, el trabajador

necesita tener sus dos manos fuera de la zona de trabajo. Recuerdas?

A: Ahhh…Siiii…esta válvula necesitados pulsos de aire para que se produzca el trabajo, necesita tener aire en X y en Y, para que el aire salga por A.

P: Muy bien. Es decir es una válvula de simultaneidad…dos pulsos de aire, para que la válvula pueda trabajar.

P: Bien, entonces vamos a armar este circuito para verificar esta teoría.

Los alumnos arman el circuito y el profesor supervisa el correcto armado de este, una vez que el circuito está armado, los alumnos proceden a verificar las condiciones de trabajo y pueden comprobar por ellos mismo la teoría que les fue entregada en la clase anterior.

P: bien estimados alumnos, ya vimos cómo se arma y cómo funciona esta válvula, ahora quiero preguntarles por la simbología de la válvula “OR”.

A: Claudia Carrillo, levanta su mano y me muestra en el mural, la simbología de la válvula, la cual está correctamente identificada.

P: bien Claudia, me puedes describir el funcionamiento de esta válvula?

A: Esta válvula funciona con solo un pulso de aire, no necesita los dos pulsos para funcionar.

P: Muy bien, y como se llama también esta válvula?

A: los alumnos responden casi al unísono…...válvula selectora de circuito.

P: Excelente alumnos, pues entonces ahora vamos a armar este circuito, considerando el uso de esta válvula, y ustedes me explicaran y demostraran como funciona.

Los alumnos nuevamente proceden a armar el circuito y el profesor supervisa el correcto armado de este, una vez que el circuito está armado, los alumnos a verifican las condiciones de trabajo y pueden comprobar por ellos mismo la teoría que les fue entregada en la clase anterior.

La alumna Claudia Carrillo, procede a armar el circuito en un tiempo menor que el anterior y una vez armado, me demuestra el funcionamiento de la mencionada válvula y sus aplicaciones industriales, los demás alumnos repiten esta acción.

Cierre de la Clase

Bien muchachos, quiero felicitarlos por el excelente trabajo realizado en el día de hoy, a continuación vamos a repasar algunos de los contenidos más importantes a fin de reforzar aquellos elementos que ustedes deben conocer y aplicar en el campo laboral.

P: Fernando, me puedes indicar que es una válvula en Neumática?

A: una válvula, es un elemento que sirve para controlar o regular la presión de aire.

P: Excelente Fernando…y cuál es la diferencia entre una válvula “AND” y una válvula “OR”, Patricio?

A: la Válvula “AND”, es una válvula de seguridad y la “OR”, es una válvula selectora…

P: Bien, pero cuál es la diferencia entre ambas?

A: La válvula “AND”, se usa para la seguridad del trabajador…

P: excelente y la válvula “OR”?

A: Es para hacer funcionar un circuito desde dos lugares distintos…

P: muy bien, es decir, con la válvula “OR”, puedo accionar el funcionamiento de un circuito desde dos puntos de trabajo distintos.

P: Excelente estimados alumnos, en la clase de hoy, ustedes han descubierto por sus propios medios las distintas aplicaciones de esta dos importantes válvulas, y lo más importante es que el armado de los circuitos entregados en el día de hoy, fueron generados por ustedes mismos, y las conclusiones sacadas de esta experiencia, fueron hechas también por ustedes.

En las clases siguientes seguiremos haciendo nuevos descubrimientos de los usos de las válvulas de control y sus aplicaciones en los circuitos neumáticos.

Quiero felicitarlos sinceramente por su disposición y sus aportes a la clase de hoy.

Pueden salir a recreo y nos vemos la semana que viene.

FIN DE LA CLASE.

MATERIAL GRAFICO DE APOYO PARA LA CLASE

CUADRO DE SIMBOLOS NEUMATICOS

Mando de un cilindro usando Válvula de Seguridad (AND)

ELEMENTO CANTIDADCilindro de simple efecto 1Válvula accionamiento mecánico (pulsador) 3/2 monoestable 2Válvula AND 1Válvula distribuidora con enclavamiento mecánico 3/2 (opcional) 1Unidad de mantenimiento 1Unidad de presión (compresor, deposito, y elementos mando) 1Tubo de conexión El necesario

Su funcionamiento es el siguiente:En la válvula AND, en la salida (2) hay presión, cuando hay presión en las dos (1) simultáneamente. Accionando las dos válvulas de pulsador simultáneamente (P1 y P2), hacemos que cambien de posición, por lo que tenemos presión en la salida de la válvula AND, introduciendo presión en la cámara anterior del cilindro, haciendo que este salga. El cilindro se va a mantener en esta posición, mientras las dos las válvulas están accionadas.Cuando dejamos de accionar cualquiera de las dos válvulas, hace que en la salida de la válvula AND no tengamos presión, lo que provoca que la cámara anterior se ponga a escape, por lo que el cilindro retorna por acción del resorte interior.

Mando de un cilindro desde varios puntos (OR)

ELEMENTO CANTIDADCilindro de simple efecto 1Válvula accionamiento mecánico (pulsador) 3/2 monoestable 2Válvula OR 1Válvula distribuidora con enclavamiento mecánico 3/2 (opcional) 1Unidad de mantenimiento 1Unidad de presión (compresor, deposito, y elementos mando) 1Tubo de conexión El necesario

Su funcionamiento es el siguiente:En la válvula OR, en la salida (2) hay presión, cuando en cualquiera de las dos entradas (1) hay presión. Accionando cualquiera de las válvula de pulsador (P1 o P2), hacemos que cambien de posición (comunica las vías 1 y 2), por lo que tenemos presión en la salida de la válvula OR, introduciendo presión en la cámara anterior del cilindro, haciendo que este salga. El cilindro se va a mantener en esta posición, mientras cualquiera (o las dos) de las válvulas están accionadas.Cuando no accionamos ninguna de las dos válvulas, hace que en la salida de la válvula OR no tengamos presión, lo que provoca que la cámara anterior se ponga a escape, por lo que el cilindro retorna por acción del resorte interior.

Aprendizaje Verbal Significativo Ausubel

Tema : Distinguir las propiedades físicas y químicas del aire y su aprovechamiento en los procesos de uso industrial.

Objetivo : Este módulo es teórico práctico y para una adecuada transferencia de los contenidos se debe potenciar una metodología activo – participativa que le permita al alumno desarrollar su capacidad de creatividad y de asociación, indispensables para el logro de competencias adecuadas a este nivel.

Contenido : El aire y sus aplicaciones

Nivel : 1° Medio ETP

Inicio de la claseAl iniciar la clase el profesor trata a través de imágenes y preguntas, rescatar los conceptos preconcebidos en los alumnos y a partir de ese punto construir un nuevo aprendizaje.El tema principal de esta clase es estudiar el aire tal y como lo conocemos y luego conocer sus propiedades y características, la meta de esta sesión es que los alumnos vayan incorporando en su estructura cognitiva este nuevo aprendizaje.

P: hasta ahora hemos estudiado cómo determinados objetos tecnológicos se ponen en funcionamiento con energía, por ejemplo con energía muscular una bicicleta, con energía eléctrica el motor eléctrico de una máquina herramienta, y con energía térmica el motor de combustión de un automóvil.Sin embargo, muchos sistemas funcionan gracias al aire que nosotros respiramos a diario, el aire es un fluido que, sometido a una presión elevada, mueve un elemento que realiza una acción, estos elementos se denominan circuitos neumáticos.Tal vez haya sido el aire una de las primeras fuentes de energía utilizada por el hombre, que en la actualidad ha recuperado su protagonismo por motivos de ahorro energético.En este tema nos centraremos básicamente en las ventajas que el aire posee como medio de trabajo, en qué son los circuitos neumáticos, de qué elementos están compuestos, cómo funcionan y cuáles son sus aplicaciones.

Quiero pedirles alumnos que observen la siguiente imagen:

P: Que les dice esta fotografía? Hay algún el elemento o dispositivo que realiza la acción de abrir la puerta?

A: Un alumno levanta la mano y le cedo la palabra para que se exprese.Profesor…yo me he fijado que cuando el chofer de un bus abre las puertas, acciona una palanca y se escucha el ruido del aire cada vez que hace esto.

P: Así es estimado alumno, ese ruido que se escucha cada vez que el conductor acciona la palanca que permite que las puertas de un bus se abran, es el aire que se mueve a través de los conductos.El aire puede ser movido desde un compresor, pero para ello debo comprimirlo primero.Los circuitos neumáticos emplean aire comprimido y se ha escogido este medio de trabajo por sus numerosas ventajas.

Comentario: Con esta imagen y una adecuada introducción, he logrado captar la atención de mis alumnos, lo que deja un ambiente también muy propicio para seguir desarrollando el tema y luego presentar una siguiente pregunta, aprovechando el conocimiento previo de lo que los alumnos observan en la vida cotidiana, respecto del uso del aire comprimido.

Desarrollo de la clase

P: El aire es la mezcla de gases invisibles que rodea la tierra y que constituyen la atmósfera. Ésta se encuentra sujeta a la tierra por la fuerza de gravedad y en condiciones libres de contaminantes posee la siguiente composición volumétrica aproximada:

Nitrógeno : 78 %Oxígeno : 21%Dióxido de carbono : 0,03%Vapor de agua : variableOtros gases : 0,97%

El aire que cada uno de nosotros respiramos posee muchas cualidades positivas conocidas como ventajas, estas cualidades hacen que desde muchísimos años atrás se le esté usando como medio de trabajo.Alguien me puede mencionar alguna ventaja que el aire nos ofrece?

A: el aire es gratis.

P: Si es verdad, el aire es gratis, pero para poder utilizarlo como medio de trabajo, debo invertir una cierta cantidad de dinero….más adelante hablaremos sobre el tratamiento de compresión que debe dársele al aire para dejarlo en condiciones de ser utilizado.Quien me puede mencionar otra ventaja que posee el aire?

A: Profesor…el aire está disponible en todo el mundo.

P: Muy bien, precisamente esa es una característica muy ventajosa, ya que indica que en cualquier parte de la tierra, puedo producir aire comprimido.Alguien más puede mencionar otra característica?

A: Profe…yo he leído que el aire es un medio de trabajo limpio…

P: Excelente Diego…...exactamente, a diferencia de otros medios de trabajo el aire es un elemento de trabajo sumamente limpio, y es por eso que se le utiliza en algunas empresas en donde la limpieza es vital para conservar las características de lo que se produce…Me pueden dar un ejemplo alumnos, si el aire como medio de trabajo es limpio, en qué tipo de procesos lo puedo utilizar?Algunos alumnos levantan la mano y por orden voy cediéndole espacio para hablar.Bien muchachos, pero vamos a hablar de a uno...Ok?A ver tu Brian. Que me puedes decir…

A: en las empresas de alimentos profesor.

P: Excelente, precisamente en aquellas empresas en donde se envasan alimentos, el aire comprimido es la fuente de energía para que aquella empresa pueda funcionar bajo ciertos parámetros de calidad, ya que es imprescindible, para que sus procesos resulten limpios, deban utilizar una fuente de energía limpia.Qué pasaría si en esa empresa utilizaran otra fuente de energía que fuera más contaminante, como por ejemplo el aceite?

A: Los alimentos se contaminarían.

P: Así es, por eso es que estos procesos en donde están implicados los alimentos, deben hacerse de la forma más limpia posible.Prosigamos con la clase, en qué otro tipo de procesos puedo utilizar el aire comprimido?

A: Para envasar remedios Profesor

P: Excelente….muy bien…los remedios son otro tipo de elementos que necesitan procesos limpios en su envasado, se imaginan ustedes si no hubiera limpieza en el envasado de los alimentos?..Muy bien, estimados alumnos, ya hemos visto y analizado como el aire puede transformarse en una fuente de energía limpia y segura, ahora veremos el proceso de comprimir el aire.Quien me puede dar un ejemplo simple de un elemento cotidiano que sirve para comprimir aire?.

Se genera un silencio en la sala…los alumnos tratan de deducir a que elemento me estoy refiriendo….para ello les entrego una segunda imagen…

Que ven ustedes en esta imagen muchachos?

A: Un señor que está inflando una bicicleta…

P: Eso es correcto…pero hablando del aire comprimido…que me pueden decir de esta imagen?

A: Ahh…el bombín es también un compresor?…

P: Exactamente…el bombín que todos conocemos, es también un pequeño compresor que se utiliza para obtener aire comprimido y así poder inflar la rueda de la bicicleta.

A: Entonces el bombín es capaz de generar aire comprimido profesor?…

P: Por supuesto que sí….es un compresor a pequeña escala, el bombín es capaz de comprimir a la presión de aire que la rueda de una bicicleta necesita…..una pregunta más…..podría yo inflar una rueda de bicicleta usando solo mis pulmones para soplar?

A: Todos los alumnos responden al unísono. Nooooooo…

P: Exactamente…no es posible….por eso es que el bombín está diseñado para realizar este trabajo de comprimir el aire y así poder inflar la rueda de una bicicleta.

Miremos las siguientes imágenes

Bombín Neumático Compresor Neumático

P: Vemos en las imágenes un bombín y un compresor, ambos son capaces de generar aire comprimido, uno a menor escala respecto del otro.Estimados alumnos, quiero comentarles que el aire presenta connotaciones muy importantes desde el punto de vista de su utilización.El ser humano, sin saberlo, llena en sus pulmones, el que es considerado el compresor más antiguo de la historia, capaz de bombear 100 litros de aire por minuto con una presión entre 0,02 y 0,08 bar.En la antigüedad, los griegos, en su búsqueda de la verdad, fueron cautivados por cuatro elementos que se presentan con relativa continuidad y abundancia, estos eran: el agua, el fuego, el aire y la tierra.De estos cuatro elementos, uno en particular, el aire, poseía por su naturaleza volátil y presencia transparente, la más fina expresión de la materia, la palabra PNEUMA en griego significa alma o respiración y en consecuencia la técnica que utiliza el aire como vehículo para transmitir energía se llama NEUMATICA.

P: Estimados alumnos hay alguna pregunta que tengan ustedes en esta clase?

A: Francisco levanta su mano y pregunta, como se utiliza el aire profesor para accionar un cilindro, como en el caso de la micro cuando se abre la puerta?

P: Esa es la materia que esta contemplada para la próxima semana Francisco, pero gracias por preguntar.Hay alguna otra pregunta alumnos?Bien en vista de que no hay mas preguntas, ahora quiero dejarles una tarea de investigación para la semana entrante.Anoten por favor.Una vez que el aire es comprimido, que tratamiento debo hacerle al aire para su utilización industrial?

P: Gracias estimados alumnos por su atención y colaboración en esta mañana, nos vemos la semana siguiente.

FIN DE LA CLASE