Conceptos Previos y Desafíos en el Aprendizaje de Máquinas y Energía

Ideas Previas de los Alumnos sobre Máquinas y Aparatos

Las experiencias e ideas previas de los alumnos sobre máquinas y aparatos revelan varios desafíos conceptuales:

• Piensan que cualquier máquina debe ser sofisticada; no consideran que una rampa, una rueda o una polea pueda ser una máquina simple.
• Se ven influenciados por un finalismo simple y por aspectos perceptivos.
• Tienen problemas con la descomposición de fuerzas y no pueden usar relaciones trigonométricas.
• Les resulta irrelevante el principio de conservación; tienen más dificultades para trabajar desde el punto de vista energético que dinámico.
• Centran su razonamiento en la fórmula que hay que aplicar y no en el concepto de máquina.
• Usan indistintamente términos como fuerza aplicada, potencia, trabajo, etc.
• Tienen problemas para identificar algunas variables.
• No son capaces de realizar un control y excursión de variables.
• Consideran las fuerzas de rozamiento como algo destructivo.

Clasificación de las Fuentes de Energía

Para clasificar las distintas fuentes de energía se usan varios criterios:

1. Según la Capacidad de Regeneración

• Renovables: Son aquellas cuyo potencial es inagotable por provenir de la energía que llega a nuestro planeta de forma continua por la radiación solar o gravitatoria de otros planetas. Son la energía solar, eólica, hidráulica, mareomotriz, geotérmica y biomasa.
• No Renovables: Son las que existen en una cantidad limitada en la naturaleza: carbón, petróleo, gas natural y uranio.

2. Según el Desarrollo Tecnológico

• Convencionales: Son aquellas que tienen una participación importante en los balances energéticos de los países industrializados (carbón, petróleo, gas natural).
• Alternativas: Son aquellas que, por estar en una etapa de desarrollo tecnológico en cuanto a su utilización generalizada, no cuentan con una participación apreciable en la cobertura energética de esos países (solar, eólica, mareomotriz y biomasa).

3. Según el Acceso a su Utilización

• Primarias: Son las que se obtienen directamente de la naturaleza, como el carbón, petróleo y gas natural.
• Secundarias: Se obtienen a través de las primarias: propano, butano, gasolina, gasoil, etc.

Impacto Ambiental de la Producción de Electricidad

Como toda actividad humana, la producción y transporte de energía eléctrica produce efectos sobre nuestro medio ambiente. Una manera de evaluar los efectos es examinar cómo afecta a:

• Impacto sobre la Atmósfera: La emisión de partículas a la atmósfera es evidente al quemar combustibles fósiles para producir electricidad, pues supone generar diversos compuestos contaminantes.
• Impacto sobre las Aguas: Tiene impacto sobre las aguas tanto si se utiliza para refrigerar, como para tareas de mantenimiento y limpieza.
• Impacto sobre el Suelo: El principal problema es la producción de residuos sólidos. Las centrales térmicas de carbón producen grandes cantidades de escorias, residuos de la combustión, que deben ser almacenadas en parques especiales junto con cenizas de composición variable.
• Impacto sobre el Paisaje y la Biodiversidad: Este impacto es difícil de medir. Cualquier central ocupa un espacio e impide otros usos y supone la destrucción de cierta cantidad de vegetación y de fauna.

Obstáculos para el Aprendizaje sobre la Energía

• Consideran la energía como un fluido que puede almacenarse, transportarse, etc., asignándole un carácter sustantivo.
• Asocian la energía a los seres vivos o combustibles; tienen una visión antropocéntrica de la energía "está cansado, no tiene energí").
• Se solapan algunos términos en el lenguaje cotidiano: trabajo-esfuerzo, energía-fuerza.
• Asocian la energía al movimiento.
• Tienen muchas dificultades para aplicar el principio de conservación y no comprenden por qué se transforma la energía.
• Cada vez tienen más condicionamientos por el conocimiento transmitido por la prensa, la publicidad y la televisión.

Finalidades Educativas para el Estudio de la Energía

Objetivos que pueden plantearse para el estudio de la energía:

• Análisis crítico de noticias que aparecen en revistas y periódicos.
• Estudio del consumo energético personal y familiar (ej. recibo de luz).
• Diseño de un plan personal y colectivo de ahorro energético.
• Construcción de maquetas para obtener energía eléctrica a partir de diferentes fuentes de energía alternativa.
• Estudio del impacto ambiental de la utilización de alguna fuente de energía.