Actividades Experimentales para el Área de Ciencias Naturales

El aula es el espacio adecuado que puede facilitarle al estudiante como establecer la relación entre observación y teoría, y suministrarle la oportunidad para conocer como los científicos tratan las teorías alternativas y/o métodos para elegir la más apropiada y de esta manera llegar a conclusiones. Distintos autores (Novak, 1990; García y otros, 1999; Salinas y Otros, 1992; Salinas, 1996a, Gil Pérez y Valdez Castro, 1996; Capuano y otros, 2001, Martín y otros, 2011) proponen en sus escritos que una actividad importante a desarrollar, con fines a propiciar el cambio conceptual en los alumnos, es el desarrollo de trabajos de experimentos, pues en ese ámbito es donde el alumno, al enfrentar una situación problemática hábilmente presentada, puede entrar en un conflicto conceptual ó cognitivo, al ver que surgen discrepancias entre sus conceptos incorporados y las evidencias que provee el trabajo experimental, pudiendo esto favorecer la modificación de sus ideas previas y abandonar los esquemas mentales no científicos, si correspondiera. Si analizamos la historia de las Ciencias naturales, desde tiempos remotos hasta nuestros días, podremos identificar numerosas e importantes experiencias llevadas a cabo por científicos, que podríamos definir como “experiencias cruciales” (EC), puesto que las conclusiones a las que llegaron, marcaron un hito referencial en la evolución del conocimiento científico, dando lugar al descubrimiento de nuevas leyes, y en algunos casos, dejando de lado otras. Se sabe que los experimentos constituyen actividades muy útiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje de la Física (Salinas y Colombo, 1992; Capuano y otros, 2001), pero esto se hace efectivo siempre y cuando se logre que el alumno reflexione críticamente acerca del trabajo experimental, no lo desarrolle mecánicamente al estilo de una receta, y que la experiencia diseñada logre despertar su interés (Salinas, 1996b). Las prácticas de laboratorio como actividades de mera ilustración son cuestionables (Gil Pérez y Valdez Castro, 1996). El alumno debe ser el principal actor en este ámbito y sentirse partícipe de la formación de su propio conocimiento. Si las prácticas experimentales se piensan y desarrollan, estructuradas de manera tal que resulten significativas para los alumnos, se podría revertir la actitud desinteresada hacia la actividad experimental que ellos presentan y generar las condiciones para favorecer el cambio conceptual en su estructura cognitiva. Si logramos que los alumnos comprendan que las dificultades que ellos experimentan al intentar abordar un nueva situación problemática, son similares a las que tuvieron que enfrentar los científicos en su intento de entender y poder explicar los fenómenos del mundo natural y que éstos, en muchos casos, los resolvieron mediante la práctica experimental, daremos un paso muy importante motivándolos a entender el complejo mundo que los rodea. A partir de estos supuestos resulta por lo menos interesante disponer de un Cuaderno de Experimentos que permita introducir actividades experimentales dentro de las prácticas educativas como una herramienta de útil para la enseñanza de las Ciencias Naturales Bibliografia Capuano, V.; Follari, B.; Dima, G.; De La Fuente, A.; Gutierrez, E. y Perrotta, M., Los experimentos cruciales en la enseñanza de la Física y el espejo de Lloyd. Memorias del Encuentro Nacional de Profesores de Física. Córdoba. pp.119-127, 2001. García, P., Insausti, M. y Merino, M., Propuesta de un modelo de trabajos prácticos de física en el nivel universitario. Enseñanza de las Ciencias, 17 (3), 533-542, 1999. Gil Pérez, D. y Valdéz Castro, P., La orientación de las prácticas de laboratorio como investigación: un ejemplo ilustrativo. Enseñanza de las Ciencias, 14 (2), 155-163, 1996. Martín, J; Cantero, P; Rodriguez, C; Galeasso, A; Rossi, F, Babenco, M. Diseño y construccion de un datalogger para instrumentar la toma de datos en el laboratorio de física. Memorias de la XVII Reuni

Programa de capacitación y actualización en modernas técnicas experimentales para medición de caudales de aguas superficiales en cauces naturales

La determinación experimental in situ del escurrimiento superficial en cauces naturales (mediante aforos) en forma sistemática permite lograr una mayor eficiencia en la gestión del recurso hídrico en una cuenca determinada. Además, la determinación precisa de los caudales es relevante para el diseño sustentable de infraestructura hídrica (puentes, canalizaciones, etc.) debido en parte a que el sobredimensionamiento de las obras genera un impacto innecesario sobre el medio ambiente, además de que resulta antieconómico. Además, la subestimación de las obras a diseñar provoca fallos con resultados catastróficos con alto impacto sobre la sociedad y el medio ambiente, ya sea por la pérdida de vidas humanas como de bienes públicos y privados. En los últimos años se ha incrementado el instrumental disponible para la cuantificación experimental de caudales de agua superficial en cauces naturales con tecnología que permite caracterizar el flujo de agua con mayor resolución espacial y temporal. Específicamente, el empleo de la anemometría acústica basada en el efecto Doppler (que utiliza el principio físico del cambio de frecuencia ante el rebote acústico que produce una partícula transportada por el flujo) se ha tornado actualmente una práctica universal en hidráulica fluvial y está reemplazando a las metodologías convencionales como por ejemplo el uso de molinetes. El instrumento acústico utilizado comúnmente en el caso de mediciones en campo, es el ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler). Por otra parte desde hace algunos años se están desarrollando metodologías experimentales que permiten medir el campo de velocidades del flujo en manera instantánea y con alta resolución espacial mediante el procesamiento digital de imágenes. Dentro de estos métodos se destaca el de velocimetría por seguimiento de partículas PTV (Particle Tracking Velocimetry) de reciente aplicación a nivel mundial en mediciones de campo. Sobre esta base, se considera un desafío tecnológico la implementación en nuestra provincia de estas modernas tecnologías, ya validadas en el ámbito de la Universidad Nacional de Córdoba para la obtención precisa de registros de caudales en cauces naturales. Mediante este proyecto de transferencia de los resultados de investigación y comunicación pública de la ciencia, el grupo de Investigación del CETA - FCEFyN -UNC realizará un "Programa de capacitación y actualización en modernas técnicas experimentales para medición de caudales de aguas superficiales en cauces naturales" que incluye los recientes avances observados en la temática. La Secretaría de Recursos Hídricos del Ministerio de Agua, Ambiente y Energía de la Provincia de Córdoba será beneficiada y se fortalecerá en una de sus principales funciones que es: "procurar el fortalecimiento de redes de mediciones o monitoreo sistemático a través de programas de cooperación técnica y presupuestaria con entidades provinciales y nacionales -públicas o privadas-, prestatarias de obras y servicios públicos y los usuarios del agua, manteniendo un sistema de información provincial sobre las variables meteorológicas y el recurso hídrico con el objeto de procesar su flujo en forma permanente".

Estudios experimentales y teóricos de materiales y su optimización para uso como electrodos de baterías de ión-litio.

El presente proyecto se enmarca en el contexto del desarrollo de vectores de energía, particularmente aquellos destinados a almacenar la energía captada desde fuentes alternativas y sustentables, como son las energías eólica y solar, entre otras. Uno de los vectores de energía actualmente más importante lo constituyen las baterías de ión-Litio, las que por sus características de pequeño tamaño, alta densidad de energía y potencia, y larga ciclabilidad, son ampliamente utilizadas para alimentar todos los dispositivos electrónicos de pequeño tamaño (teléfonos móviles, notebooks, etc.). Este tipo de batería es, hasta el momento, la única que puede satisfacer la demanda de voltaje e intensidad de corriente, junto con bajo peso y volumen, del motor de un vehículo eléctrico, por lo que se espera un gran crecimiento de su demanda cuando comience la consolidación del mercado de este tipo de vehículos. Sin embargo, esto sólo será posible con importantes mejoras en los materiales activos que componen ambos electrodos, ánodo y cátodo, y/o con el desarrollo de nuevos materiales activos, que incrementen aun más la densidad de energía almacenada en dichas batería. En la Universidad Nacional de Córdoba hemos constituido un grupo de trabajo abocado a la investigación y desarrollo de materiales activos para ser utilizados como electrodos en este tipo de baterías, un área de investigación que concentra cada vez más la atención de científicos y tecnólogos en todo el mundo, particularmente, de países líderes del sector de electrónica y automotriz. Entre los objetivos del proyecto se pueden mencionar la intención de desarrollar capacidades científicas y técnicas en aspectos de investigación básica y tecnológica de sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía, mediante la instalación de un laboratorio de síntesis, caracterización, investigación y ensayo de materiales activos para electrodos de baterías de ión-Litio. Específicamente, se llevará adelante la preparación y estudio electroquímico de materiales de ánodo en base a diferentes tipos de carbonos, de diferentes compuestos de titanatos de metales alcalinos, y de materiales de cátodo en base a diferentes tipos de compuestos de espinelas de fosfato de M-Litio, donde M puede ser Fe, Mn, Ni, Co o mezclas, y el ensayo posterior de celdas prototipo. La metodología de trabajo a aplicar es la del estado-del-arte a nivel mundial, que consiste en las etapas de síntesis, caracterización y estudio de funcionamiento de diferentes tipos de materiales activos para electrodos (ánodo o cátodo) de baterías de ión-Litio. Los procesos de síntesis comprenderán métodos por vía seca desde precursores adecuados (tratamientos térmicos) o por vía húmeda (hidrotermal, sol-gel). La caracterización física, química, estructural y morfológica abarcará la aplicación de técnicas de análisis de área específica y porosidad por método BET, microscopías SEM y TEM, análisis químico EDX, difracción de rayos X, espectroscopías XPS y Raman, y RMN, entre otras. Los estudios electroquímicos se llevarán a cabo utilizando técnicas potenciodinámicas, de multipulsos de potencial, galvanostáticas a diferentes densidades de corriente, espectroscopía de impedancia electroquímica y de ciclados de carga/descarga. Con la ejecución del proyecto se espera obtener materiales activos para electrodos de baterías de ión-Litio que cumplan con características tales como: alta capacidad de carga, adecuada densidad de potencia, alto grado de ciclabilidad, alto grado de seguridad, alta resistencia al envejecimiento, tanto estático como dinámico, y bajo costo del material. Teniendo en cuenta la inminente crisis en la producción mundial de combustibles fósiles líquidos, la necesidad de mudar la tecnología de vehículos actuales a la de vehículos eléctricos, y la disponibilidad nacional de recursos minerales de litio, la importancia del proyecto es directa para avanzar hacia un desarrollo tecnológico regional propio e independiente.

Análisis de la problemática hídrica de la región central y norte de la provincia de Córdoba, mediante técnicas experimentales y numéricas.

El presente proyecto de investigacion se orienta a estudiar la disponibilidad, evolucion y variabilidad de los recursos hidricos superficiales de la region central y norte de la pcia. de Cordoba (principalmente la cuenca de aporte a la Laguna de Mar Chiquita), incluyendo además de la propia Laguna las cuencas de los ríos Dulce, Suquia y Xanaes. Esta región por ser semiarida tiene escasa disponibilidad hídrica. Esta sometida a una variable oferta natural de agua y a una demanda variada y creciente. El estudio de las variaciones y tendencias tanto de la ofertas como de las demandas por subcuencas es clave para una correcta gestión integrada de los recursos hídricos provinciales. Para el estudio propuesto se aplicarán complementariamente técnicas experimentales de laboratorio, campo y modelos númericos.