Tecnología: automatismos y sensores

Este artículo cuenta una experiencia de clase con chicos del segundo ciclo, en la que se puso la mirada en el funcionamiento de algunos sistemas automáticos.

Por Gabriel Serafini

Para comenzar: sensores y sentidos

Los términos "sentido" y "sensor" poseen una misma raíz latina: sensus, que significa precisamente sentido. Un sensor es un dispositivo que, en primera aproximación, es capaz de reemplazar en su función a alguno de los sentidos humanos. La función de los sensores puede ser muy variada, sea detectar modificaciones en la posición de un objeto, cambios en la temperatura o alteraciones en la iluminación. En otras palabras, los sensores recogen datos que, a su vez, deben ser procesados por algún otro dispositivo para dar una orden; esta orden puede ser, por ejemplo, hacer que algo funcione o bien que deje de funcionar. Los elementos que reciben y procesan esos datos se llaman  controladores. Este último rol actualmente suele ser cubierto por computadoras; para ello se requiere conectarles a la entrada, mediante aparatos adecuados, los sensores que sean necesarios. 

Introduciendo algunos automatismos

Un primer intercambio con el conjunto de la clase nos permite individualizar varios sistemas automáticos ampliamente utilizados en el mundo de hoy; entre ellos, redes de semáforos que regulan la circulación de tránsito en la ciudad, barreras que operan sin la intervención humana cuando se aproxima el tren, y dispositivos aplicados en la producción industrial de artículos de todo tipo. 

Tras esta breve mención, hacemos hincapié en un aspecto central: ¿Por qué podemos afirmar que esos sistemas son automáticos? Y ésta es la respuesta a la que vamos llegando: Porque su funcionamiento es controlado no por personas, sino por máquinas. Los chicos continúan citando ejemplos, que vamos analizando desde la perspectiva de la definición anterior:

* Un sistema automático selecciona el destino de una llamada telefónica sin que deba intervenir una operadora.

* Un avión puede ser piloteado por un sistema de vuelo automático al que, simplemente, se le entregan una serie de indicaciones: rumbo que se desea seguir, velocidad del viento, etc.

* Las luces de una ciudad se encienden solas, gracias a un sistema que tiene en cuenta la disminución de la luz ambiente. 

* En una estación de servicio, el combustible deja de salir del surtidor cuando un sistema detecta que el tanque del vehículo está lleno.

Las trampas de animales

Para lo que sigue, hemos preparado una serie de fotocopias con ilustraciones de trampas para capturar animales. Antes de entregarlas para su análisis en pequeños grupos, explicamos que seguramente las trampas figuraron entre los primeros artefactos automáticos inventados por las personas. En efecto, cumplen con nuestra definición: Son sistemas de control automático pues se ponen en funcionamiento sin la intervención humana. Introducimos en este momento la noción de sensor, como el dispositivo que en esas trampas detecta la presencia de la presa y envía la información para disparar algún mecanismo que consiga atraparla.

Junto con las ilustraciones, los chicos realizan la lectura del siguiente texto:

Para conseguir el correcto funcionamiento de las diversas trampas, los primitivos seres humanos deben haber hecho una observación minuciosa de los hábitos de los animales, así como muchos ensayos y ajustes. Una gran variedad de ingeniosas ideas se incorporaron a los diseños, cuya principal finalidad era obtener alimento. Más tarde surgieron trampas para eliminar animales perjudiciales para las actividades humanas, y luego otras con propósitos de estudio, que capturaban a la presa sin causarle daño.

En las hojas mostramos algunos de los tipos de trampas más utilizados, desde una muy simple consistente en un agujero cavado en el suelo, disimulado con hojas y ramas que se desploman junto con el animal cuando éste las pisa. En otro diseño, el agujero es ocupado por una especie de caja que sirve de jaula al animal. La idea es remarcar que aun estas trampas tan sencillas constituyen verdaderos sistemas automáticos, pues son activadas por la propia presa.

También presentamos el esquema de una trampa, en la que el animal libera una rama al pasar sobre ella y la rama tensa la cuerda que sujeta su cuerpo. Incluimos ilustraciones de algunas trampas en las que los animales son inducidos a seguir un camino, que los conduce a algún lugar del que no pueden regresar. En los diseños que elegimos, esto se consigue mediante la exhibición de alimento. 

Los chicos pueden apreciar otras trampas con compuertas especiales: En ellas, a veces la compuerta está abierta, y se cierra una vez que el animal entró a algún tipo de caja o de jaula. Otras veces, la compuerta permite el paso de la presa sólo en un sentido y no en el contrario.

Algunas de las trampas seleccionadas poseen un mecanismo disparador que deja caer una red sobre la víctima, o un manojo de hilos que se enredan en su cuerpo. Un mecanismo similar, en otro diseño, libera a una rama flexionada o un resorte. Entre las exhibidas en las fotocopias, hay una utilizada por los pueblos originarios americanos: consistía en un mecanismo que era activado por el animal al intentar comer un alimento, y que dejaba caer troncos o rocas sobre su cabeza. En algunos lugares aún se usa una trampa que, al ser disparada por algún movimiento de la presa, le enlaza el cuello o las patas.

También es automático uno de los modelos más corrientes de trampa, consistente en dos mordazas metálicas, con o sin dientes, que se cierran cuando la víctima introduce sus patas en el espacio intermedio. Las destinadas a atrapar osos, por ejemplo, llegan a pesar más de veinte kilogramos.

 

Un debate ético 

 Los chicos organizan la información provista por las fotocopias y confeccionan un cuadro en el que van clasificando los distintos tipos de sensores usados en las trampas. Mientras trabajan notamos un cierto revuelo en los grupos que, como habíamos previsto, deriva en un debate general respecto de los alcances éticos del empleo de trampas. A lo largo de este intercambio las críticas se dirigen muy especialmente a los modelos que ocasionan un sufrimiento prolongado a la víctima. Informamos entonces que ciertas trampas son combatidas por numerosas organizaciones defensoras de los animales y que algunos países prohibieron el uso de las de mayor crueldad.  En varios casos también se estudiaron modos de evitar que ellas causaran la muerte de animales diferentes a los que estaban destinadas.

Los chicos expresan su rechazo sobre todo con aquellas trampas empleadas para capturar animales como una forma de diversión. Nosotros aportamos una variante aún más lamentable: cierto número de trampas automáticas han sido empleadas para atrapar seres humanos en épocas de guerra o de esclavitud. Como un caso particular de trampas destinadas a cazar personas mencionamos a las minas, que son bombas que explotan cuando se las pisa o cuando detectan la presencia de una fuente de calor, etc. 

Mientras tiene lugar el debate vamos incorporando nuevas preguntas vinculadas con nuestro tema central, del estilo de:

Para un pueblo que se alimenta con los animales que captura ¿cuáles son las ventajas de usar trampas en lugar de organizar cacerías?

La primera fábrica automática

Como aplicación de los conceptos aprendidos, y para continuar dentro de una perspectiva histórica, les presentamos un esquema de lo que se considera que fue la primera fábrica automática. Entregamos a cada grupo la fotocopia de un grabado para su análisis.

 

 

Les pedimos que observaran cuidadosamente la imagen. En ella puede apreciarse un molino de harina de 1790. El lugar donde se realiza cada operación está señalado con un número, y a continuación se incluye un texto. Les explicamos que podrán conocer de qué operación se trata en cada caso si leen el texto y miran la imagen, siguiendo paso a paso los números:

En 1 se ve la descarga de granos de trigo, que son pesados en la balanza 2 y depositados en 3. 

Los granos se transportan verticalmente de 4 a 5 y se almacenan en 6, desde donde son conducidos al “granero colgante” 7. 

El granero alimenta con granos al recipiente 8, donde se retira la cáscara del grano. 

El grano descascarado pasa a 9 y vuelve a ser elevado hasta 5, pero esta vez se deposita en 10, y luego en 11. 

El grano pasa por el tamiz giratorio 12 y es llevado por una corriente de aire, producida por el ventilador 13, hacia el embudo 14. 

El transportador 15, 16 lo distribuye entre tres graneros colgantes 7, 17 y 18. Estos, a su vez, dejan caer el grano limpio hacia las piedras de moler 8, 19 y 20. 

La harina es transportada por un conjunto de recipientes 21, 22, 23, 24 y vertida en una pieza giratoria 25 que se filtra hacia unos rollos de tela 26, 27. 

Al ser tamizada por los rollos la harina queda muy fina, y se recoge en un cajón 28. La harina pasa luego a 29, y de allí es conducida al interior de barriles que se cargan en un barco 30.

(Los otros sectores numerados del diagrama forman parte del camino seguido por el procesamiento del producto “grueso” de la harina, o por formas de procesar el grano cuando éste proviene de un barco).

Como cierre de la actividad les pedimos que expliquen por qué creen que este molino de harina se considera automático. Los chicos discuten lo que piensan con sus compañeros y anotan sus conclusiones. Cerramos la clase con un nuevo intercambio general.