Cumplimiento de las condiciones de diseño

Las condiciones de diseño son las siguientes:

1. No existen restricciones en cuanto a materiales, dimensiones o forma del dispositivo.

Como se explica en el diseño, usamos materiales económicos y de fácil trabajo, las dimensiones del dispositivo son exactamente para que no perjudique su traslado y para que no pase en desapercibido, por esta razón la forma será la unión de los cinco recipientes mediante un sólo soporte.

2. El costo estimado para el dispositivo es $18.690

3. Debe ser un dispositivo concentrado en el diseño y utilidad, enfocándose en la idea educativa e interactiva del MIM.

En este punto y en el siguiente fuimos muy estrictos a la hora de tomar decisiones. Ya que uno de nuestros objetivos es entrar en el concurso, participar y ganar para exponer en el MIM, por lo mismo analizamos cual de todas las alternativas cumplía a mayor nivel con todas las exigencias del dispositivo.

El dispositivo elegido cuenta con un diseño muy simple y de fácil lectura. También es importante considerar que el niño debe entender la utilidad del diseño, por lo mismo queremos enseñar de forma didáctica e interactiva, haciendo participe al espectador del mismo experimento y que el usuario aprenda haciendo y observando. Éste debe con sus propias manos desarrollar el experimento y luego observar los resultados aprendiendo cómo se relacionan la fuerza, la presión y el área de aplicación. También queremos que comprenda como actúa la presión, que siempre lo hace en forma perpendicular a la superficie. Y por último dimensionar y estar consiente de que estamos sumergidos en la presión atmosférica.

4. Debe ser un dispositivo educativo, no frágil y que no presente riesgo para los usuarios que lo manipulen.

Como mencionamos en el punto anterior, uno de los aspectos que consideramos fue que el usuario desarrollara con sus propias manos el experimento ya que es una forma muy didáctica para aprender (uno de nuestros objetivos), luego observando se dará cuenta de como actúa la presión atmosférica con respecto a la presión hidrostática.

Luego, la estructura que consideramos al crear el dispositivo constato que debía ser muy firme y segura. Por lo mismo usamos materiales muy estables y preventivos frente a accidentes.

Ensayos para evaluar el desempeño del prototipo

Luego de realizar varios ensayos con distintos materiales, recipientes y superficies, decidimos los siguiente:

a. Material que tapa el recipiente.

Los aspectos que consideramos a la hora de elegir este material, fueron: Vida útil, costo (los costos de los materiales todos fueron bajos), resistencia del material o tiempo que dura el experimento, ayuda al medio ambiente y porcentaje de éxito del experimento.

Probamos con:

1. Servilleta: un sólo uso, muy poca resistencia, material reciclable y no obtuvimos un 100% de los éxitos en los ensayos

2. Bolsa: Varios usos (cambio cada 24 horas), poca resistencia, no aporta al cuidado del medio ambiente y no obtuvimos un 100% de los éxitos

3. Cartón: Bajo costo, varios usos (dependiendo del número de veces que se realice el experimento al día, si es alto el número, un recambio diario y si es bajo 0 recambios), muy resistente, material reciclable y obtuvimos un 100% de los éxitos

4. Plumavit: Bajo costo, varios usos (cambio cada 24 horas), muy resistente, material no reciclable y no obtuvimos el 100% de los éxitos.

Considerando todos estos aspectos elegimos cartón.

b. Elección de recipiente

Aspectos que consideramos para elegir el recipiente: debe tener vida útil infinita, material seguro y peso.
Considerando todos estos aspectos elegimos envases de plástico, ya que en caso de caer estos no se quebraran a diferencia de los de vidrio, por lo tanto son más seguros para nuestro público objetivo, es más liviano y tiene una vida útil larga.


c. Elección del soporte del dispositivo

Para elegir el soporte fuimos a una ferretería con alta variedad de productos y analizamos diferentes alternativas de soporte. Y finalmente, luego de simular con algunas alternativas (propuestas anteriormente y otras inventadas en la acción), decidimos que vamos a usar una estructura de PVC que servirá de soporte.

Estimación de costos

Cotizamos en distintos lugares, Jumbo, Homecenter Sodimac, Easy y Yolito.

En la siguiente tabla presentamos los lugares más económicos para adquirir nuestros materiales y luego construir nuestro dispositivo.

El costo del dispositivo por el momento será $18690.
Tenemos un presupuesto de $20000, por lo que dejamos así un pequeño rango para cubrir pequeños imprevistos.

Descripción de la solución adoptada

Elegimos la de la comparación de la presión atmosférica con la presión hidrostática.

Alternativa 2: Presión del aire vs. Presión Hidrostática o "¿Por qué el agua no cae?"

Haremos lo que sigue con diferentes envases (distintos radios, cambiando volumen, etc) para mostrar que la fuerza dependerá sólo la superficie del orificio.

¿Cómo se hace?

Pensamos hacerlo de la siguiente manera luego de haber probado con distintos papeles y distintos recipientes:

Habrá un dispositivo que tendrá 5 tubos en forma horizontal, los cuales estarán suspendidos sobre una armazón, (como lo muestra la figura). Estos tubos se podrán rotar de manera independiente y tendrán una base ubicada en el centro que es donde estarán los distintos envases completamente llenos con agua y que solo estarán tapados por un pequeño pedazo de cartón.

El experimento consiste en que los usuarios vayan dando vuelta uno a uno los recipientes y notarán que el agua no caerá y sera "sujetada" por el cartón. (la idea es que vaya aumentando el "nivel de sorpresa", es decir, el primer envase debe ser relativamente básico y pequeño, el segundo de mayor volumen, el siguiente con peso dentro de él y así hasta el quinto).

El armazón previamente nombrado esta hecho casi en su totalidad con tubos de PVC. Como se aprecia en la imagen, estos están interconectados con otros tubos los cuales son de mayor grosor para así agregar estabilidad (son de 25mm en vez de 20mm como los horizontales), por último para la rotación, los tubos de menor grosor atraviesan unos conectores de T hecho para los de mayor grosor, permitiendo así un libre giro como si tratara de un "taca-taca".

Decisión

Si se fijan todas las alternativas propuestas son simples pero cumplen con lo más importante: ser mostrado en el MIM, es original y fomenta la interacción con el usuario y además se aprende!

De todas las anteriores nos quedamos con la alternativa 2 ya que encontramos que es la más creativa, asombrosa y entretenida. Para asegurarnos de lo anterior cada integrante del grupo mostró el experiemento a personas de distintas edades y pudimos notar que llama mucho la atención, sobre todo en los niños. 

Sabemos que queremos hacer, pero ... ¿Cómo?

Vamos a buscar la manera de hacer un dispositivo de modo que los envases de distintos diámetros se vayan dando vuelta uno por uno y que idealmente no se necesite de un personal del MIM, para que pueda ser manipulado únicamente por el usuario.

Metodologías

Las distintas etapas que seguiremos son:

Identificacion del Problema: ¿Cuáles son nuestros objetivos y restricciones?
Además de los distintos debates intergrupales para decidir el enfoque que le queremos dar al problema. Tuvimos una salida de terreno como grupo, en la cual fuimos a conocer desde un punto de vista más científico el MIM. En esta sacamos conclusiones respecto a los aspectos que debemos considerar a la hora de elegir el dispositivo que vamos a crear y reafirmar nuestros objetivos y complementar con lo observado en la visita.

Brainstroming :

Realizamos una lluvia de ideas en la que cada integrante dijo las ideas que tenía para crear el dispositivo. Así, con eso nuestras ideas se fueron complementando, jugando con la creatividad y dando origen a nuevas ideas que antes no se tenían pensadas.

Selección y descarte:

Dentro del brainstorming salen una infinidad de ideas que para algunos casos caen dentro de la categoría “irrealizables”, tanto por su tamaño, porque se escapan de nuestros límites o simplemente no se pueden crear por necesitar de cánones ideales. Analizamos las propuestas hechas y dejamos las que se consideraron viables y originales. Esta selección se basó principalmente en que no saliera de la restricción económica y que cumpliera con los objetivos planteados por el grupo.

Desición:

Analizamos los pro y contras de las opciones factibles, lo pusimos a prueva en un grupo de niños, elegimos la que más cumpía nuestros objetivos, para luego implementarla y que finamente sea expuesta en el MIM.

Construcción y elavoración:

Construímos un modelo del dispositivo seleccionado detallando todo el procedimiento que conlleva su elavoración tanto como la elección de materiales, la compra de estos según el presupuesto y el tiempo que demora. Pensamos cómo se podría mejorar el diseño para luego realizar cambios y llegar al objeto final.

Alternativas de diseño

Alternativa 1: Volumen de aire

Todos los días vemos autos pasar y es por esto que se nos ocurrió reflejar el fenómeno de que las ruedas de estos puedan soportar algo tan pesado siendo que son tan ligeras.

Pensamos en un experimento que mostrara al público que el aire es capaz de soportar peso, llegando así al siguiente experimento.

Tomamos un tarro de vidrio y lo unimos a un embudo con un material deformable, aislándolo de manera que no salga aire por allí.

Luego le derramamos agua al embudo y observamos que el agua no bajará por la presencia del aire en el tarro y se podrá ver un espacio lleno de aire y sobre la "superficie" del aire, agua.

Si le hacemos agujeros al material que une y asila para que salga aire del tarro, el agua empezará a bajar como se podría haber pensado desde un principio.

Alternativa 2: Presión del aire vs. Presión Hidrostática o "¿Por qué el agua no cae?"

Los pasos son los siguientes; primero se pone una botella, vaso o cualquier envase lleno con agua, se tapa con algún tipo de papel o plástico y se sujeta, luego se voltea la botella y se le quita el apoyo al papel.

Lo que ocurre es que el agua no cae y es "sostenida" sólo por el pequeño pedazo de papel.

Lo que en realidad ocurre acá es que sobre el papel actúan dos fuerzas, una generada por el agua con dirección hacia el suelo y otra por el aire con sentido contrario.

Por lo que con este simple ejercicio se logran explicar varias cosas:

- la presión atmosférica, está siempre presente y su magnitud es más grande de lo que uno se imagina.

- la presión siempre actúa perpendicular a una superficie.

- toda presión genera una fuerza.

Pensamos en agregar más de un envase que tengan distintos diámetros y cambiando el área y así reflejar que la fuerza dependerá sólo de la superficie del orificio y de la presión ejercida en dicha superficie.

http://www.youtube.com/watch?v=vfi_PU7q_Zw

Alternativa 3: Fluido dilatante o “El chaleco antibalas”

La maicena es un fluido dilatante capaz de aumentar su viscosidad con un esfuerzo de corte tendiendo a comportarse como un sólido.

En clases se nos mostró cómo era posible cruzar una piscina de maicena con agua sin hundirse. Para esto era necesario pasar corriendo para así generar el esfuerzo de corte necesario.

Así se nos ocurrió la idea de confeccionar un chaleco anti-balines, el cual estaría compuesto por maicena y así evitaría los golpes producidos por los balines que impactan a gran velocidad.

http://www.youtube.com/watch?v=Oocx0yvQ4lI