BLOQUE II:

CALCULAMOS LA ENERGÍA

ACT. EXPLORACIÓN: ¡Vamos a explorar!

1. ¿QUÉ SABEMOS DE LA ENERGÍA?

Para conocer las ideas previas del alumnado sobre la energía y, particularmente sobre la energía hidráulica, realizaremos en el grupo-clase una serie de preguntas guiadas para que, finalmente, ellos perciban que se puede conseguir energía a partir del agua. Creemos que esto es viable debido a la proximidad del centro al embalse de Bellús y su experiencia en los distintos niveles anteriores. A continuación os dejamos las posibles preguntas y unos consejos didácticos:

PREGUNTA CONSEJO DIDÁCTICO

¿Cómo venís a clase?

Intentar relacionar esta pregunta con el concepto de energía. Las respuestas más usuales de los niños/as serían: coche, autobús, bicicleta… intentaremos reconducir estas respuestas con el concepto que nos interesa. Debido a que esto ya lo han trabajado años anteriores, será fácil de conducirlo.

¿Cómo definiríais la energía?

Una vez ya hemos conducido la clase hacia el concepto de energía, sería conveniente intentar dar una definición, más o menos exacta de lo que ellos entienden por energía. Será más fácil para ellos intentar realizar una definición intercalando las respuestas a la pregunta anterior. De esta forma, a partir de las respuestas anteriores el alumnado podría explicar, con sus propias palabras, qué entiende por energía

¿Qué fuentes de energía conocemos?

El alumnado, normalmente, este tema lo domina y se trabaja profundamente en cursos anteriores, así pues, creemos que sabrá responder: energía solar, hidráulica, eólica, mareomotriz, nuclear…

¿Cuáles son los elementos naturales por

Una vez ya hayan reconocido las diferentes fuentes de energía, les preguntaremos cuáles son los elementos

los que se producen las energías enumeradas anteriormente?

naturales que las producen.

- Energía solar el sol

- Energía eólica el aire

- Energía mareomotriz el mar.

- Energía hidráulica el agua.

- ….

¿Y cómo podemos conseguir energía a partir del agua?

Debido a la proximidad del alumnado al pantano de Bellús, situado en la Vall d’Albaida, ya sabrán cómo responder a esta cuestión y ellos mismos nos introducirán el tema de la energía hidráulica. En el caso que no sepan responder a la pregunta, el alumnado realizará sus primeras hipótesis y, posteriormente (después de realizar las demás actividades) verificar o descartar estas hipótesis.

Posteriormente, como actividad voluntaria, pueden escribir sus reflexiones y explicaciones sobre estas preguntas en forma de comentario en la misma entrada. Pueden surgir debates entre los distintos comentarios de los compañeros y compañeras de clase. Así que, para aprovechar esta situación, el docente, deberá estar al corriente de los comentarios. Si surge algún debate interesante, puede ser útil trasladarlo a la clase el próximo día.

2. ¿QUÉ SABEMOS DE LA CAPACIDAD O VOLUMEN DE UN RECIPIENTE?

Esta actividad tiene como objetivo saber cuáles son los conocimientos previos respecto al cálculo del agua contenidos en un espacio dado. Además de trabajar las concepciones previas respecto la capacidad y volumen de los espacios, también trabajaremos el agua como elemento propio de nuestro entorno.

Nos desplazaremos al Molí del Pas, donde un guía nos hará una visita por todo el recinto, observando cada lugar característico de allí.

A continuación, y después de la visita por el entorno del Molí del Pas, el alumnado deberá realizar dos actividades.

PRIMERA ACTIVIDAD

En primer lugar, el alumnado deberá realizar el puzle de las imágenes del Molí del Pas que contienen agua (ver fotografías) mediante la aplicación de cuadernia.

SEGUNDA ACTIVIDAD

De manera individual deberán reflexionar acerca de la capacidad y volumen de cada imagen del puzle, respondiendo a través de un comentario en la blog, las siguientes preguntas:

- ¿Hay la misma cantidad de agua en todos ellos?

- ¿En qué nos basamos para decir la cantidad de agua que hay?

- ¿Se podría calcular?

Esperemos que el alumnado nos conteste que, para saber la cantidad de agua de un recipiente, nos basamos en la anchura, longitud, pero también en la profundidad.

Si observamos que tienen muchas dificultades para responder estas preguntas, les pondremos el ejemplo de un charco de agua: a misma anchura y longitud pero diferente profundidad encontramos que, un charco siempre va a haber menor cantidad de agua que en una de las fotografías expuestas anteriormente.

3. HIPOTETIZAMOS SOBRE LA ENERGÍA HIDRÁULICA Y SALTO DEL AGUA

Para iniciarles en el funcionamiento del salto del agua que disponemos en el Molí del Pas, nos dirigiremos allí, donde el alumnado, sin ninguna explicación por parte del profesorado, deberá hacer sus propias hipótesis acerca de cómo puede funcionar la obtención de energía a partir del salto.

Por otro lado, repetiremos la actividad anterior pero en relación a la presa hidráulica: acompañaremos al alumnado a la planta donde está todo el mecanismo eléctrico de la presa y simplemente observando deberán hacer sus especulaciones.

De este modo, podemos conocer los conocimientos previos que tienen acerca de la energía hidráulica y el salto del agua. La actividad que deberán realizar será enviarnos un correo de forma individual contestando estas dos preguntas:

1. Después de haber visto el funcionamiento del salto del agua, ¿cómo crees que se puede obtener energía a partir de este?

2. Después de observar las maquinarias de la presa hidráulica, ¿cómo crees que es su funcionamiento?

ACT. INTRODUCCIÓN DE CONCEPTOS Y/O MODELIZACIÓN: ¡Aprendemos más!

1. ¡NOS ADENTRAMOS EN LAS MEDIDAS DE CAPACIDAD!

Esta actividad la realizaremos en el aula. Les explicaremos que las medidas de capacidad son las que sirven para medir líquidos. Aunque esto ya lo han trabajado en cursos anteriores, es importante recordarlo para poder relacionarlo con la actividad 2 de exploración.

Por otra parte, también recordaremos que la unidad de medida del volumen es el Litro, aunque dependiendo del recipiente o el espacio que queremos medir utilizaremos esta medida u otra. Para comprobar si han entendido esta apreciación, realizaremos la primera actividad con la aplicación del hotpotatoes.

Los resultados son los siguientes:

- Para medir un vaso de agua utilizaríamos los centilitros.

- Para expresar la cantidad de agua de un embalse, utilizaríamos los kilolitros.

- Para medir una lágrima, usaríamos los mililitros.- Para calcular la cantidad de agua de un cubo,

usaríamos los litros.

2. ¡HORA DE LOS PROBLEMAS!

Lo que introduciremos en este apartado será la correspondencia litro-decímetro cúbico. Para practicar esta correspondencia, realizaremos problemas de capacidad pidiéndoles que expresen el resultado en decímetros cúbicos. Además, también estaremos practicando la conversión de unidades. Así pues, realizarán los dos problemas y nos deberán entregar en papel el procedimiento y la solución del mismo:

PROBLEMA 1:

El hipopótamo del zoo tiene cuatro charcas para poder bañarse. El cuidador le ha pedido a Gabriel que le ayude a decidir cuál sería la más indicada para el hipopótamo, sabiendo que necesita la charca más grande.

CHARCA 1: 6370L

CHARCA 2: 6050DM3

CHARCA 3: 6,10CL

CHARCA 4: 65200DAL

Expresa todas las charcas en dm3 y, posteriormente, decide cual sería la charca más adecuada para el hipopótamo.

PROBLEMA 2:

Si en la piscina de Pedro cabe 100 L de agua pero para regar el campo se ha usado 0,025 KL, ¿cuánta agua queda en la piscina? Expresa el resultado en dm3.

3. ¡PRACTICAMOS!

A medida que dominen los conceptos, las actividades aumentarán el grado de dificultad. Las siguientes actividades las realizaremos en la pizarra digital conjuntamente:

http://ntic.educacion.es/w3/recursos/primaria/matematicas/volumen/practica/umedida.html

4. ¿APRENDIZAJE REALIZADO? ¡DEMUÉSTRALO!

Además, para afianzar conceptos y garantizar el aprendizaje global, en esta actividad realizaremos un hotpotatoes con conceptos relacionados.

HOTPOTATOES 1

- Si un cubo mide 1 dm de largo, ancho y alto, lo podemos llamar decímetro cúbico. Si llenamos este cubo con agua podremos comprobar que cabe una botella de 1 litro de agua.

HOTPOTATOES 2

- El litro es la unidad fundamental para medir capacidades; aunque para medir pequeñas capacidades podemos usar: decilitro, centilitro o mililitro.

- En un litro de agua caben: 10 dl.

- En un litro de agua caben: 100 cl.

- En un litro de agua caben: 1000 ml.

HOTPOTATOES 3

-El litro es la unidad fundamental para medir capacidades; aunque para medir grandes capacidades podemos usar: kilolitro, hectolitro, decalitro.

-En un litro de agua caben: 0.1 dal.

-En un litro de agua caben: 0.01 hl.

-En un litro de agua caben: 0.001 kl.

5. FINALIZANDO CON LAS MEDIDAS DE CAPACIDAD

Posteriormente y para finalizar el tema de las medidas de capacidad se realizará de forma individual, las siguientes actividades de este enlace. A continuación hemos dejado, cronológicamente, las imágenes y explicación de cada actividad:

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/carambolo/WEB%20JCLIC2/Agrega/Matematicas/La%20capacidad/El%20litro/contenido/index.html

Página 1: explicación, por parte de una científica, de las medidas de capacidad. Esto servirá a modo de repaso.

Página 2: Dada una imagen de un objeto el alumnado ha de identificar con qué medida lo mediría.

Página 3: Dada una cantidad en un depósito (120L) el alumnado deberá elegir una botella y, de acuerdo a la unidad seleccionada, indicar la correspondencia.

En el ejemplo que hemos hecho, hemos seleccionado los centilitros. La equivalencia a 120L son 12000 cl.

Página 4: Esta actividad es justamente al revés de la anterior. Dado un depósito, en este caso de 73 000L y sabiendo el número de botellas que se pueden llenar, el alumnado debe averiguar las unidades, es decir, descubrir las unidades correspondientes según el número de botellas que se llenen.

6. ¡COMPROVAMOS NUESTRAS HIPÓTESIS!

El objetivo de esta actividad es que, teniendo en cuenta los conocimientos previos del alumnado expuestos en la actividad de exploración, intentar cambiarlos si son erróneos, afianzarlos si son correctos o incluso ampliarlos si estaban incompletos.

Realizaremos la actividad con el programa cuadernia donde el alumnado, en primer lugar, visionara un vídeo sobre la energía hidroeléctrica y posteriormente deberá contestar unas preguntas abiertas.

El video es el siguiente:

http://www.youtube.com/watch?v=MIlBmQzVGVs

Las preguntas son:

1.- Según el vídeo, la energía eléctrica se puede obtener de la quema de petróleo, carbón o gas, o incluso de la fusión nuclear. ¿Sabes en qué consisten estas técnicas? Si no es así, infórmate y realiza una breve descripción de como se podría obtener energía a partir de estos elementos.

2.- Busca otras fuentes de energía eléctrica no citadas en el video.

3.- ¿Qué ventajas tiene la energía hidroeléctrica?

4.- ¿Por qué la energía producida por el agua es más segura y limpia que existe?

5.- ¿Por qué crees que el agua es un combustible renovable?

6.- Explica, de forma breve y con tus propias palabras, el funcionamiento de una central hidroeléctrica.

7.- Define con tus propias palabras estos términos: central hidroeléctrica, embalse, compuertas, turbina, transformador.

8.- Explica la importancia de las turbinas en la producción de energía indicando su funcionamiento dentro de una central hidroeléctrica.

9.- En el video habla sobre el proyecto INAMBARI. Contesta las siguientes preguntas respecto este proyecto:

- Infórmate sobre este proyecto en Internet.- Utilizando el Google Earth, realiza la búsqueda del

lugar dónde se desarrolla este proyecto. (Realiza una captura de pantalla).Después de haber realizado las distintas preguntas que aparecen en Cuadernia, haremos hincapié en que reflexionen sobre lo que sabían antes del mecanismo y funcionamiento de la central hidroeléctrica y lo que saben ahora, comparándola con la redacción realizada en la parte de exploración. (Pregunta 3).

7. ¿CONTROLAMOS EL AGUA QUE GASTAMOS?

Es importante que los niños tomen conciencia de la importancia que el agua tiene en nuestra vida ya que forma parte de las actividades que realizamos en nuestro día a día, como puede ser la alimentación o la higiene. Pero sobre todo tienen que ser conscientes de que el agua es un recurso natural y tenemos que hacer un buen uso de ella, ya que su reparto no es proporcional a las necesidades de la misma. Muchos niños no son conscientes de la realidad de otros países en los que el agua es un bien escaso. Por ello, para conseguir este objetivo, les proponemos, mediante una webquest, la visualización de un vídeo donde el alumnado se mentalizará de la escasez de agua que muchos niños y niñas del planeta disponen. Posteriormente, deberán averiguar, de manera aproximada, cuánta agua gasta en una semana de acuerdo a los parámetros que cada alumno ha considerado en la tabla adjunta:

ACTIVIDAD BANYARSE DUCHARSE USAR LA

CISTERNA

LIMPIAR

LA CASA

LAVADORA LAVAVAJILLAS LAVAR A

MANO LA

VAJILLA

BEBER

AGUA

LAVARSE

LAS

MANOS

CANTIDAD

DE AGUA

Después de calcular el volumen que usan en una semana, deberán responder a la pregunta: ¿crees que puedes reducir este valor?

Para finalizar la actividad, harán una reflexión donde intentaremos que relacionen este gasto excesivo de agua con la producción de energía a partir de la central hidroeléctrica.

ACTIVIDADES DE ESTRUCTURACIÓN DE CONCEPTOS: ¡Ordenamos nuestras ideas!

1. ORGANIZAMOS LA ENERGÍA HIDRÁULICA

Para organizar el conocimiento del alumnado, les pediremos que con el programa POPPLET, hagan un esquema con aquello que saben sobre la energía hidráulica: funcionamiento, ventajas, inconvenientes...

A modo de ejemplo, les mostraremos un esquema realizado con este programa referente a la energía eólica.

ACTIVIDADES DE APLICACIÓN: ¡Aplicamos nuestros conocimientos!

1. CONTRUIMOS NUESTRO MOLINO

En esta actividad de aplicación, el alumnado deberá aplicar los contenidos aprendidos durante las anteriores actividades, tanto los de ciencias (energía hidráulica) como los de matemáticas (capacidad y volumen) para extraer conclusiones acerca del funcionamiento del molino. El molino que construiremos actuará como un símil sobre el funcionamiento de una central hidráulica.

Material: palillos, corcho de botella de vino, hilo, coche de juguete un recipiente de plástico.

Procedimiento: montaremos el molino de acuerdo con la fotografía.

Conclusiones que deberá extraer el alumnado: la distancia que recorrerá el coche dependerá de la altura y cantidad de agua que verteremos sobre el molino.

Para comprobar que han llegado a estas conclusiones, se realizará en cuadernia unos ejercicios.

En primer lugar, se realizarán unas actividades de rellanar huecos. Las frases serán:

- Cuando hemos vertido mayor cantidad de agua, el coche se ha desplazado más.

- Cuando echamos menor cantidad de agua, el coche avanzará menos.

- A la misma cantidad de líquido, cuando volcamos el agua desde una mayor altura, el coche se desplazará menos que si vertemos el agua desde una mayor altura.

Posteriormente, en el mismo cuaderno, se realizarán unas preguntas donde el alumnado deberá seleccionar la respuesta o respuestas correctas.

COCHE 1: Echamos 200mL de agua al molino.

COCHE 2: Echamos 0.25 L de agua al molino.

PREGUNTA: ¿Qué coche avanzará más?

OPCIONES: Coche 1, coche 2, o los dos el mismo espacio.

COCHE 1: Echamos 0.25kL de agua al molino.

COCHE 2: Echamos 350 dL de agua al molino.

PREGUNTA: ¿Qué coche avanzará más?

OPCIONES: Coche 1, coche 2, o los dos el mismo espacio.

COCHE 1: Echamos 5.02 hL de agua al molino.

COCHE 2: Echamos 50200 cL de agua al molino.

PREGUNTA: ¿Qué coche avanzará más?

OPCIONES: Coche 1, coche 2, o los dos el mismo espacio.

ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN: ¡Vamos más allá!

1. CALCULAMOS LA ENERGÍA PRODUCIDA EN EL SALTO DEL AGUA

La actividad que hemos propuesto a nuestro alumnado es calcular cuánta energía podemos obtener con el salto del agua que encontramos en el Molí del Pas. Puesto que es un poco difícil la explicación de cómo calcular la energía que produce este mecanismo, como consejo, sería oportuno dividir la clase en grupos, cada uno de ellos trabajará de forma grupal el siguiente texto:

El salto del agua es una central hidroeléctrica a pequeña escala ya que es una forma de obtener energía a partir del agua, mejorando la productividad.

Para calcular la cantidad de energía eléctrica disponible deberemos considerar dos factores vitales como son el caudal y la altura de la corriente del río.

El caudal es el volumen de agua que puede capturarse y redirigirse para hacer girar el generador de la turbina, es decir, la totalidad de agua que dispone el lecho del río.

La altura es la distancia que el agua caerá en su camino al generador.

Cuanto mayor sea el caudal y la altura desde la que cae el agua más energía estará disponible para su conversión a electricidad. Si doblamos alguno de estos factores, doblaremos la potencia.

JUGANDO CON LAS DOS VARIABLES (CAUDAL Y ALTURA)

Es por ello que, en los sitios de baja altura (inferior a 10m) necesitaremos tener un buen volumen de agua si deseamos generar bastante electricidad. En cambio, si tenemos un sitio alto conseguiremos suficiente energía sin tener un gran caudal.

La ecuación que trabajaremos será la siguiente:

Una vez lo hayan leído, el alumnado deberá desplazarse al lugar donde está el salto del agua para comprobar cuánta energía se podrá extraer de allí. Pero, antes de que se trasladen allí, debemos asegurarnos que lo hayan entendido. Si hay algún grupo que no logra comprender el mecanismo, el docente intentará hacerlo comprensible mediante la explicación con los ejemplos.

Por tanto, los niños y niñas han de medir la altura del salto del agua y el caudal de la acequia (midiendo litros por segundo). Para calcular el salto del agua lo haremos toda la clase conjunta pero, para calcular el caudal, les ayudaremos a realizarlo explicándoles que significa “litros

POTENCIA=ALTURA X CAUDAL X GRAVEDAD

por segundo”. En cuanto a la gravedad les indicaremos que siempre es la misma, siendo esta 10m/s2.

Una vez hayamos hecho esta actividad conjuntamente, iremos variando los valores de la altura manteniendo constante el caudal y al revés, manteniendo constante la altura y modificando el valor del caudal. Se deben dar cuenta que:

- Manteniendo constante la altura y bajando el caudal de la acequia la potencia será menor; pero si aumentamos el valor del caudal la potencia será mayor.

- De la misma forma, manteniendo constante el caudal de la acequia y bajando la altura del salto del agua, la potencia será menor; pero si en lugar de bajarla la aumentamos, la potencia será mayor.

ACTIVIDADES DE REFUERZO: Repasamos nuestros conocimientos

1. ANALIZAMOS EL EMBALSE DE BELLÚS

Como actividad de refuerzo realizaremos individualmente una gráfica con la cantidad de agua embalsada en la presa de Bellús a lo largo de los diferentes meses del año en el programa excel de acuerdo a la tabla que les proporcionaremos.

Además, realizaremos una posterior reflexión sobre el uso abusivo del agua en ciertos períodos del año

MES DEL AÑO EMBALSADO

ENERO 18.220.000 KL

FEBRERO 20.220.000 KL

MARZO 23.470.000.000 DM3

ABRIL 25.460.000 KL

MAYO 21.660.000.000 DM3

JUNIO 16.320.000.000 DM3

JULIO 9.430.000.000 L

AGOSTO 5.330.000.000 L

SEPTIEMBRE 2.020.000.000 L

OCTUBRE 5.550.000.000 L

NOVIEMBRE 19.190.000 KL

DICIEMBRE 23.440.000 KL