Escuela Secundaria Técnica 28
Asignatura Tecnología
Tecnologías de la Información y la Comunicación
Informática
Bloque III. Transformación de Materiales y Energía
3.1 Materiales
Silicio
3.1.1.3 Las características técnicas de los materiales empleados en los procesos y productos técnicos de la informática.
¿De qué material están hechos los monitores de computadora?
Escrito por Xugro Xiphius | Traducido por Martín Giovana
Te sorprendería saber lo que hay dentro del dispositivo en el que algunas personas pasan viendo todo el día. Las pantallas de computadora contienen una variedad de materiales, algunos de ellos peligrosos. Son piezas sorprendentes de nuestra rutina diaria. ¿Qué más puedes observar de forma regular que puede mostrar millones de colores?
Visión general
Las pantallas de computadoras generalmente constan de una superficie de vidrio que se mantiene en su lugar por un plástico o metal. Las imágenes se proyectan desde el equipo detrás de la pantalla.
Materia prima
Los monitores de computadora contienen materia prima y materiales tratados como semiconductores de metal, fósforo, plomo y mercurio. Dependiendo del tipo de pantalla, son usados diferentes tipos y cantidades de dichos materiales. En general, el tipo de tecnología de pantalla determina la naturaleza de estos materiales debido a su composición (iónico) eléctrica.
Tipos de monitores
Las pantallas LED (Light Emitting Diode) contienen materiales como el arseniuro de galio consumen menos energía que otras. Los LCD (pantallas de cristal líquido) contienen vidrio polarizado y están cubiertas de cristales a través de los cuales pasa la corriente eléctrica para formar imágenes. Mayores CRT (tubos de rayos cotódicos) contienen grandes cantidades de fósforo y utilizan tubos de vacío.
Impacto ambiental
Las pantallas de computadora que contienen materiales peligrosos como el mercurio y el plomo son dañinos para el medio ambiente y deben ser reciclados adecuadamente.
El futuro
Las pantallas de LED Organico (por sus siglas OLED) son las más modernas y tienen un menor impacto ambiental, ya que emplean materiales naturales y consumen menos energía, pero no duran tanto como otros tipos de pantallas.
Dato curioso
La mayoría de las pantallas actuales de computadora pueden mostrar más de 16 millones de colores diferentes.
Fabricación de Placas de Circuitos Electrónicos
Silicio
http://www.slideshare.net/nerokzito/presentacion-final-monitor-1
http://www.slideshare.net/Blood1087/analisis-tecnico-de-la-calculadora
http://es.scribd.com/doc/5562948/Analisis-de-Objeto-Tecnico-La-Tostadora
http://www.inventionary.com.ar/2009/08/24/fabricacion-de-las-memorias-usb/
Fabricación de CD's y DVD's
3.1.2 USO, PROCESAMIENTO Y APLICACIONES DE LOS MATERIALES NATURALES Y SINTÉTICOS.
Los materiales naturales son aquellos que, como su nombre lo indica, se encuentran en su estado final en la naturaleza, como la madera y la piedra. Los materiales sintéticos son los creados por el hombre, a través de procesos físicos o químicos, como es el caso de los metales, plásticos, vidrios o fibra de carbono. Constantemente se está en la búsqueda de nuevas aplicaciones para hacer objetos y equipos más eficientes y útiles.
Los metales son, en su estado puro, quebradizos y poco maleables. Por ello se mezclan con otros materiales y metales para obtener mayor dureza y otras características.
Fibra de carbono
3.1.2.1 Los materiales con que están hechos los medios técnicos y su relación con los objetos o procesos sobre los que actúan.
El plástico es un material que se utiliza en la fabricación de varios objetos técnicos de la informática y la característica principal de uno de los tipos de plástico, los fluoropolímeros, es su alta resistencia a las temperaturas, su inercia química a la mayoría de productos, su bajo coeficiente de fricción, su resistencia a la luz UV y sus excelentes propiedades como aislantes eléctricos.
ACTIVIDAD. Investiga las características del arseniuro de galio, material que se utiliza en la fabricación de pantallas LED y la función que cumple.
3.1.2.2 El uso de los materiales sintéticos en la construcción de equipo informático.
ACTIVIDAD. Investiga que es el policarbonato y en qué se utiliza en la informática.
3.1.2.3 El empleo de nuevos materiales en los procesos y productos de la informática.
minuto 8:54 a 10:45
ACTIVIDAD. Resumen en word.
3.1.3 PREVISIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL DERIVADO DE LA EXTRACCIÓN, USO Y PROCESAMIENTO DE LOS MATERIALES.
ACTIVIDAD. Investigación sobre las industrias contaminantes en México.
Instituto Nacional de Ecología
http://www2.inecc.gob.mx/publicaciones/libros/372/fuentes.html
3.1.3.1 Las implicaciones en el ambiente generados por los desechos de la informática.
Si hablamos de impacto ambiental, la cara buena de las computadoras y sus componentes es que constituyen un "ahorro ecológico", dado que permiten almacenar un sinfin de información en lugar de utilizar kilos y kilos de papel; sin embargo, el lado oscuro de la alta tecnología representa contaminación del agua potable, vertido de desechos que matan a los peces y a la vida salvaje, defectos de nacimiento, y altos índices de abortos y cáncer entre los trabajadores.
Si bien la informática nos ha facilitado la vida en la casa, la escuela y la oficina, y ha simplicado los procesos productivos, también representa un serio problema con la llamada "basura electrónica"; el desarrollo de la industria vuelve obsoletos los aparatos y genera desechos con químicos peligrosos, como retardantes de fuego bromados, igua que metales pesados (plomo, mercurio, cadmio y berilio).
Si hablamos de impacto ambiental, la cara buena de las computadoras y sus componentes es que constituyen un "ahorro ecológico", dado que permiten almacenar un sinfin de información en lugar de utilizar kilos y kilos de papel; sin embargo, el lado oscuro de la alta tecnología representa contaminación del agua potable, vertido de desechos que matan a los peces y a la vida salvaje, defectos de nacimiento, y altos índices de abortos y cáncer entre los trabajadores.
Si bien la informática nos ha facilitado la vida en la casa, la escuela y la oficina, y ha simplicado los procesos productivos, también representa un serio problema con la llamada "basura electrónica"; el desarrollo de la industria vuelve obsoletos los aparatos y genera desechos con químicos peligrosos, como retardantes de fuego bromados, igua que metales pesados (plomo, mercurio, cadmio y berilio).
Para evaluar el impacto ambiental de un material (computadora, televisor, celular, etcétera) hay que analizar su ciclo de vida, tanto biológico como de manufactura; es decir toda su historia, desde su origen como materia prima hasta su final como residuo, tomando en cuenta todas las fases intermedias: preparación de materias primar, manufactura, distribución, uso, y desecho; y cada proceso implica efectos ambientales derivados del consumo de materias primas y de energías necesarias para su manufactura, así como los efectos procedentes del fin de vida del producto, cuando se consume o ya no puede utilizarse, incluyendo su empaque.
ACTIVIDAD. Consulta los siguientes sitios e investiga qué es la chatarra electrónica o basura electrónica también llamada e-basura y los riesgos de la basura electrónica. Elabora un reporte en word.
3.1.3.2 El ciclo de vida de productos electrónicos y sus consecuencias en la naturaleza
El ciclo de vida normal de los productos electrónicos es muy largo, su funcionamiento puede durar al menos una década y en ocasiones más tiempo si se le aplica mantenimiento preventivo y correctivo. Sin embargo, existe una tendencia hacia el consumo inmoderado que acorta artificialmente el uso de muchos productos electrónicos y crea grandes cantidades de "chatarra electrónica" con productos que todavía tienen vida útil.
Como resultado de más de un siglo de abuso en la producción de contaminantes y deforestación, nuestro planeta está experimentando un serio cambio climático y un calentamiento global inesperado. Parte de la comunidad científica afirma que es consecuencia de las crecientes concentraciones de gases en la atmósfera como el bióxido de carbono, el metano y el cloroflurocarburos, entre otros, conocidos como gases con efecto invernadero. Advierte que durante el siglo XXI, la temperatura del planeta podría aumentar entre 1.5 y 4.5 ºC.
La Verdad Incómoda
Ex viceprecidente de Estados Unidos Al Gore
ACTIVIDAD. Investiga en internet qué es y en qué consiste el cambio climático, y complementa con la información del video La Verdad Incómoda. Elabora un reporte en word.
http://cambioclimatico.inecc.gob.mx/comprendercc/queeselcc/queeselcc.html
3.1.3.3 La previsión de impactos por la obtención de materiales empleados en la informática
La obtención de los materiales sintéticos para la fabricación de aparatos tecnológicos es un problema general de la petroquímica y abarca toda la poducción de plásticos. Como ya viste, en informática el principal problema es la "chatarra electrónica".
El programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente estima que en el planeta se desechan cada año 50 millones de toneladas de productos electrónicos, entre videocaseteras, reproductores DVD, celulares, televisiones y computadoras.
Una mínima porción se recicla y la mayor parte se envía a tiraderos oficiales, donde causa serios problemas: hasta 40% del plomo de los tiraderos proviene de los equipos electrónicos desechados.
Además del plomo, estos desechos contienen otros metales pesados, como mercurio, cadmio y berilio, peligrosos para la salud.
La mayor parte de la "chatarra electrónica" se envía a países como China, India y Kenia, que los reciben por razones económicas, ya que la procesan para extraer metales valosos, como materia prima para otros procesos industriales.
Análisis sistémico
-
Origen - historia
-
Evolución - cómo era antes y cómo ha ido cambiando
-
Función - para que se usa
-
Estructura - partes que lo componen, materiales, proceso de fabricación
-
Funcionamiento - cómo funciona
-
Implicaciones e impactos - social, ambiental y económico
3.1.3.4 La recuperación de residuos y reciclado de materiales para la previsión de impactos al ambiente
Manejo de software: Word
3.2 Energía
3.2.1 Fuentes y tipos de energía y su transformación
Según el contexto en que se utiliza, la palabra energía puede significar eficacia, poder o virtud para obrar. En física es la capacidad para realizar un trabajo y generar movimiento.
3.2.1.1 Las fuentes y tipos de energía y sus características
La cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que son capaces de realizar. Rudolf Clausius en 1850 nos indica que "la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma: pasa de un cuerpo a otro y en el proceso genera calor".
Por la forma en que se manifiesta, se distinguen diferentes tipos de energía:
-
Mecánica
-
Cinética
-
Eléctrica
-
Hidráulica
-
Eólica
-
Térmica, entre otras.
3.2.1.2 La fuerza humana y la electricidad como principales fuentes de energía
La eléctrica es el tipo de energía que se utiliza en el trabajo informático; su generación de energía eléctrica sigue siempre el mismo principio: la inducción electromagnética, descubierto por Michael Faraday en 1831. Faraday creó una corriente eléctrica al mover un magneto alrededor de un conductor sin corriente.
3.2.1.3 Los conversores de energía en los procesos informáticos
En la actualidad se utilizan dos variantes de energía eléctrica: la corriente alterna (AC) y la corrienta directa (DC).
En la corriente alterna el flujo eléctrico se invierte de forma periódica. Es más eficiente para crear grandes cantidades de energía o energía de alto voltaje, que puede viajar por el conductor a grandes distancias sin perder intensidad.
En la corrienta directa la corriente fluye siempre en la misma dirección. Utiliza las pilas, que transforman energía química en eléctrica: metales con cobre, plata, cadmio y zinc son expuestos a un corrosivo ácido para que liberen electrones.
Las computadoras utilizan ambos tipos, pues la corriente alterna las alimenta mientras están encendidas y, al mismo tiempo, en el caso de las portátiles, mantiene a temperatura constante los ácidos de la pila.
Corriente directa
Corriente alterna
3.2.2 Funciones de la energía en los procesos técnicos y su transformación
La función básica de la energía en los procesos radica en su capacidad para llevar a cabo un trabajo, desde mover un transporte motorizado hasta enfriar alimentos en un refrigerador.
3.2.2.1 La energía en los procesos de producción en la comunidad y sus fuentes de energía
La mayoría de los equipos de las Tecnologías de Informática y Comunicación TIC son alimentados por energía eléctrica, que es transformada en otros tipos.
En la computadora, se convierte en luminosa en el monitor; en las bocinas, en sonora; en la comunicación inalámbrica, en radiante; en los ventiladores, en cinética.
La fotocopiadora transforma la eléctrica en cinética y mecánica mediante uno o varios motores que hacen girar el complejo engranaje a cargo de alimentar, procesar y sacar las hojas. En los focos, la energía eléctrica se convierte en luminosa, y en un teléfono, en señales acústicas.
ACTIVIDAD. Elabora una representación gráfica de la información del párrafo anterior, donde se aprecie una imágen del objeto en relación con la imágen del tipo de energía que utiliza y se transforma.
3.2.2.2 La energía y su transformación en el procesamiento de la información.
En la informática la energía eléctrica se transforma en información dentro del microprocesador. Una de sus características fundamentales es la velocidad con la que traduce las instrucciones de lenguaje binario a la acción concreta que se espera del programa que se ejecuta: escribir las palabras en el procesador de texto, resolver una operación numérica en la hoja de cálculo, crear una forma geométrica en un programa de dibujo, reproducir un video, etcétera.
La velocidad del microprocesador se mide en hertz (Hz); cada hertzio es un pulso electromagnético que genera el reloj de la computadora, y recibe el nombre de ciclo. Durante un ciclo, el impulso electromagnético recorre los circuitos del microprocesador, transmitiendo la información necesaria para realizar por lo menos una instrucción.
La velocidad de los microprocesadores comerciales actuales varía entre 1.6 y 3.2 Gigahertz (Ghz); es decir, son capaces de ejecutar entre 1.6 y 3.2 millones de ciclos por segundo.
3.2.3 Previsión del impacto ambiental derivado del uso de la energía
¿Qué entienden por efecto invernadero?
¿Cuáles son las energías verdes?
Mencionen las fuentes de energía renovables.
3.2.3.1 Los problemas generados en la Naturaleza derivados del uso de la energía.
Todos los conversores para extraer la energía de las fuentes (presas, centrales nucleares, etc.) producen un impacto ambiental. Por ejemplo: la energía geotérmica puede ser muy nociva si se arrastran metales pesados y gases con efecto invernadero a la superifcie. La eólica produce impacto visual en el paisaje y puede ser una trampa para aves. La hidráulica provoca pérdida de biodiversidad (interrumpe las migraciones y los movimientos de las especies y separa al río de sus planicies y litorales), genera metano por la materia vegetal no retirada e inunda zonas con patrimonio cultural o paisajístico, originando el movimiento de poblaciones completas.
La energía solar se encuentra entre las menos agresivas, salvo al debate generado por producir los paneles y lleva mucho tiempo amortizar esa cantidad de energía.
La mareomotriz se ha discontinuado por los altísimos costos iniciales y el impacto ambiental que suponen, y la biomasa produce contaminación durante la combustión por emisión de Co2, pero es reabsorvida por el crecimiento de las plantas cultivadas.
3.2.3.2 El uso eficiente de la energía y de fuentes no contaminantes en la informática
3.2.3.3 Nuevas fuentes y alternativas de uso de la energía
Una de las preocupaciones más importantes del hombre es la supervivencia de la especie. Por ello, en las últimas décadas se ha dado a la tarea de encontrar nuevas formas para obtener energía, afectando lo menos posible al medio ambiente, con el propósito de permitir el desarrollo y permanencia de otras especies necesarias para subsistir. Por ejemplo, las centrales geotérmicas intentan aprovechar las altas temperaturas del interior de la tierra para convertir agua en vapor. Una central eólica instala molinos de viento en la cima de montañas o en extensas llanuras, para mover directamente una turbina, con lo que resulta ser otra fuente de energía bastante limpia.
Se han ensayado centrales que separarían una extensa laguna del mar para que, al subir o al bajar la marea, la laguna se alimente o desague por un estrecho canal moviendo una turbina.
Al incrementar el uso de los energéticos renovables se asegura la generación de electricidad a largo plazo y se reducen las emisiones de bióxido de carbono, que es uno de los mayores problemas ecológicos de la actualidad.
3.2.3.3 La previsión de los problemas ambientales a través de nuevas técnicas y prácticas en la informática.
La tecnología informática es indispensable para recabar, procesar e interpretar las grandes cantidades de datos que se utilizan para conocer las condiciones del medio ambiente y el impacto de los contaminantes atmosféricos. El uso de simuladores y modelos digitales para registrar los cambios climáticos, es lo que permite a los científicos conocer el estado actual del clima en la Tierra y hacer proyecciones sobre las posibles consecuencis. Sin la informática tales predicciones serían imposibles; éste es un gran aporte de la tecnología para proteger nuestro planeta.
3.2.4 LOS MATERIALES Y LA ENERGÍA EN LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS TÉCNICOS Y EL TRABAJO POR PROYECTOS EN LOS PROCESOS PRODUCTIVOS
Todo proceso productivo tiene su punto de partida en un proyecto, un procedimiento creativo, ordenado y sistemático que proporciona una idea clara de cómo debe ser.
Los pasos a seguir son los siguientes:
-
Definir claramente y por escrito el objetivo.
-
Hacer un diagrama del producto y el proceso de producción.
-
Identificar todas y cada una de las tareas que deben realizarce.
-
Delimitar el tiempo en que debe ser concluida cada tarea.
-
El proceso de producción debe ser medible.
-
Designar puntos de control a lo largo del proceso.
-
Nombrar un responsable de cada tarea.
-
Establecer el presupuesto necesario para iniciar.
-
Identificar los materiales y proveedores.
-
Anticipar los puntos débiles, las posibles fallas y establecer posibles soluciones.
-
En plan debe revisarse periódicamente.
-
Si se trata de un proyecto contaminante que arroja desperdicios al ambiente, debe cumplir con las especificaciones marcadas por la ley.
3.2.4.1 Los nuevos materiales y el uso eficiente de la energía en los procesos de producción para la resolución de problemas
La vanguardia en el uso de materiales reside actualmente en la nanotecnología, la ciencia dedicada al control y la manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro (la millonésima parte de un metro), es decir a nivel de átomos y moléculas.
En el ambiente de la informática se destaca el desarrollo de los nanotubos de carbono. Los nanotubos son de importancia para la informática porque presentan un amplio margen de comportamiento en relación con la electricidad, pues dependiendo de las condiciones a las que se sometan, pueden comportarse como semiconductor o como superconductor eléctrico.
Esta amplia gama, combinada con su minúsculo tamaño, ofrece la posibilidad de fabricar microprocesadores capaces de alcanzar velocidades de terahertz; 10 mil veces más rápidos que las computadoras actuales. Aplicados a la memoria RAM, pueden almacenar en una sola sesión, la información equivalente a miles de bibliotecas y actualmente se realizan investigaciones para que la memoria RAM logre recordar todas las sesiones anteriores, incluso después de haber apagado la máquina, lo que convertiría al disco duro en un dispositivo de almacenamiento obsoleto.
3.2.4.2 Los materiales y el uso de energía en el cuidado del ambiente
Los aparatos digitales que se utilizan a diario están fabricados sobre todo de plástico y metal. De acuerdo con la Agencia Ambiental de Estados Unidos (EPA), en la fabricación de las computadoras se utilizan los siguientes materiales:
-
Metales ferrosos (acero, latón, níquel) 27%
-
Metales no ferrosos (cobre, aluminio, plomo) 25.5%
-
Plásticos 24.5 %
-
Vidrio 12%
-
Metales preciosos (oro, platino, plata) 1-3 %
-
Otros 4%
-
Componentes peligrosos (ácidos de pilas) 3%
La posibilidad de reducir el tamaño de los transistores y otros componentes electrónicos (resistencias, condensadores, bobinas) permitió la creación de los circuitos integrados, que tienen la forma de una pastilla de escasos milímetros cuadrados de área y utiliza mucha menos energía que sus antecesores, los bulbos. Los microprocesadores son mucho más eficientes y eficaces que los circuitos integrados y utilizan menos energía para su funcionamiento.
 Primero Bulbos |
|---|
 Después Transistores |
 Ahora circuitos integrados |
3.2.4.3 El trabajo por proyectos en informática.
1. Planeación. Se presenta una visión del proyecto, de lo que se va a realizar, cómo se va a realizar, y con qué se va a realizar.
2. Preparación. Se recopilan objetos materiales y virtuales que se necesitarán. Se elabora un prototipo.
3. Producción. Se lleva a la práctica todo lo planeado.
