Situación problema: "Un problema de control"

El Señor Juan Valdez es dueño de una pequeña ferretería de barrio. Cada vez se le hace más difícil pagar el consumo de electricidad, por lo que se planteó cómo podría ahorrar energía eléctrica.

Su negocio tiene un cartel luminoso que le ocasiona un consumo importante de energía porque tiene que encenderlo a las 18.00 hs, cuando él se va y todavía no oscureció, y apagarlo a las 10.00 hs de la mañana siguiente cuando ya hace rato que hay luz natural, durante todo el año.

El Señor Valdez, conociendo el hecho que su hijo es alumno del Profesorado en Tecnología de la Escuela Normal de San Rafael, le pregunta si no sería posible realizar el proyecto de un sistema de control que resuelva la necesidad de producir el encendido de su cartel luminoso sólo cuando hay muy poca luz diurna y en cualquier época del año.

Entonces, su hijo, siguiendo cuidadosamente todos los pasos del proyecto tecnológico, solucionará el problema de su padre. Para ello recurrirá a la colaboración de algunos compañeros de estudio.

Don Juan le ha solicitado un dispositivo automático, pequeño, liviano, flexible, de bajo costo y bajo consumo eléctrico. Es importante brindar una respuesta satisfactoria ya que, si la solución propuesta satisface los requerimientos de Don Juan, él mismo podría recomendar a su hijo para brindar soluciones a necesidades similares de otros colegas comerciantes.

Pautas:

I-Diseño

1.   Identificar claramente el problema y sus restricciones.

2.  Proponer y describir al menos dos soluciones y seleccionar una en función de la mayor eficiencia sobre la base de los criterios preestablecidos. ¿Cómo funciona la solución propuesta?

3. Justificar la elección de cada uno de los componentes eléctricos y electrónicos seleccionados. Adjuntar las hojas de datos de cada una de ellos.

4.  Explicar detalladamente el criterio de selección de la mejor alternativa construyendo una Tabla de doble entrada donde se presenten las diferentes alternativas de solución en función de las restricciones del problema.

5.  Identificar criterios de montaje del detector en el local comercial. ¿Qué aspectos debería tener en cuenta para su correcto funcionamiento una vez instalado?

II-Proyecto constructivo

1. Simular el funcionamiento de la mejor alternativa de solución seleccionada utilizando el software Crocodile o el Laboratorio virtual Livewire.

2. Analizar las necesidades de máquinas, materiales, herramientas, instrumentos e infraestructura necesarios para ejecutar el diseño.

3.   Adecuación a las posibilidades existentes.

4.  Realizar una Tabla que contemple cada herramienta, máquina e instrumento utilizado, su función y cómo se usa.

5.  Formular una secuencia y organización de las actividades constructivas. Justificar la respuesta.

6.  Realizar una Ficha de “Organización de tareas en función del tiempo” en donde indique, para cada tarea a realizar para construir el prototipo, el tiempo demandado por cada una de ellas.

7.  Realizar un “Diagrama de Gantt” para las tareas realizar y su prelación en función del tiempo. Emplear utilitarios específicos o una hoja de cálculo.

8.   Adjudicación inicial de roles y de responsabilidades a cumplir por los integrantes del grupo de trabajo.

III-Construcción

1.  Realizar una secuencia fotográfica de las etapas del montaje del producto tecnológico seleccionado, iniciando con la fotografía de la totalidad de los componentes a emplear. Utilizar un servicio como Flickr, o similar, para compartir las fotografías en la Web.

2.  Realizar un pequeño video, de duración máxima en 5 minutos,  donde el grupo comunique el funcionamiento del producto terminado. Utilizar el servicio YouTube para incorporarlo a la Web.

3.  Realizar un presupuesto para la mejor alternativa seleccionada indicando: listado de componentes (BOM), cantidad de cada uno, precio unitario, costo de cada ítem y costo total. ¿Considera que presupuestar 100 unidades en lugar de una unidad contribuiría a mejorar los costos del proyecto? Estimar un precio de venta. Justificar la respuesta.

IV-Ensayo

1.  Una vez construido el prototipo de la solución propuesta, realizar el ensayo del mismo, analizar el resultado final y evaluar posibles mejoras, siempre considerando el cumplimiento de las pautas de diseño.

 2.   ¿Qué otras necesidades podría satisfacer con este tipo de dispositivo? Identificar áreas de demanda. Realizar y evaluar un prototipo de acuerdo a los procedimientos de la tecnología (análisis de productos, enfoque sistémico y proyecto tecnológico) para una demanda concreta seleccionada por el grupo.

Contenidos científicos y matemáticos a considerar en cada una de las etapas

1.   ¿Qué es un Sistema de Control?

2.  Realizar un diagrama en bloques del sistema de control que considere la mejor solución a la situación problema planteado.

3.  ¿Cuáles son los elementos del sistema que actúan como sensores, cuáles actúan como controladores, cuáles cómo reguladores, y cuáles como actuadores?

4.  ¿Existe realimentación? Si la respuesta es afirmativa, ¿qué elemento del sistema realiza la realimentación de la salida a la entrada?

5.  ¿Considera que el sistema de control propuesto es manual o automático? Justifique su respuesta.

6.   ¿Se trata de un sistema de control por tiempo o por sensores? Justifique su respuesta.

7.  ¿Estamos en presencia de un sistema de control de lazo abierto o de lazo cerrado? Justifique su respuesta.

8.   ¿Identifica flujos de energía, materia e información? Justifique su respuesta.

Pautas para desarrollar el Informe Final

Considerando todos y cada uno de los puntos anteriores:

1. Elaborar un documento que contenga una portada o carátula con la siguiente información: Institución, Profesorado, Espacio Curricular, título de la práctica, datos del alumno/grupo, datos del docente, fecha y el desarrollo de las actividades propuestas incluyendo circuito eléctrico de cada alternativa y de la seleccionada, simulación utilizando Crocodile / Livewire o similar, PCB de la alternativa solucionada, presupuesto, hojas de datos de los componentes eléctricos y electrónicos utilizados, registro fotográfico del montaje y enlace al video de la puesta en funcionamiento y pruebas en YouTube además de la propuesta para satisfacer una necesidad alternativa. Incluir la bibliografía consultada. 

Compartir en la Web utilizando el servicio Google Docs y en el blog de cada grupo. Indicar en el blog del docente que la propuesta del grupo está finalizada y escribir un breve comentario acerca de la experiencia desarrollada.

2. Elaborar una presentación multimedia que no supere los 10 slides, incluyendo información de identificación, alternativas de solución, criterios de selección de la mejor alternativa y, para esta, circuitos eléctricos-electrónicos, simulaciones, PCB, presupuesto, registro fotográfico y enlaces a YouTube, Flickr, Slideshare y a todo recurso digital en la web que hubieran utilizado.

3. Incorporar esta presentación a la Web utilizando un servicio como Slideshare o similar.

4. Previo a ejecutar la propuesta, acceder al blog del docente en http://sabetecnologia.blogspot.com  y desarrollar, a modo de revisión de conocimientos previos, las actividades indicadas en sistemas de control de nivel de líquidos, de iluminación y temperatura. Responder, mediante comentarios en el mismo Blog, los interrogantes que allí se plantean.

5. Recordar que el blog del docente es el único espacio de intercambio de consultas, ideas, propuestas y dificultades que integra a todos los grupos.