Exercicis: Les fases del projecte tecnològic

Aquestes fases d'un projecte tecnològic estan desordenades: (a) construcció del prototip, (b) detecció de la necessitat, (c) avaluació i millora, (d) cerca d'informació, (e) disseny de la solució. Ordena-les correctament i explica amb una frase què es fa en cadascuna.

Explica què es fa en la fase de cerca d'informació i per què convé fer-la abans de dissenyar. Posa un exemple aplicat a aquest repte: construir un suport per al mòbil amb materials reciclats.

L'esquema mostra les fases d'un projecte tecnològic, però una d'elles està tapada amb un signe d'interrogació. Indica quina fase falta i explica en què consisteix.

Defineix amb les teves paraules què és la «necessitat» que engega un projecte tecnològic i escriu dues necessitats reals de la teva aula o del teu institut que podrien convertir-se en un projecte.

En la fase de fabricació, per què convé seguir els plànols i la llista de materials en comptes d'improvisar sobre la marxa? Explica dos riscos concrets d'improvisar.

Relaciona cada lliurable amb la fase en què es produeix: (a) llista de materials i plànols, (b) informe de proves amb propostes de millora, (c) prototip acabat, (d) recopilació de dades i de solucions ja existents. Fases: recerca, disseny, fabricació i avaluació.

Explica què és un prototip i raona per què el primer prototip gairebé mai és el producte definitiu.

Un equip redacta així la seva necessitat: «volem fer un trasto xulo». Reescriu-la de manera concreta i comprovable: per a qui, quin problema resol i en quin context s'utilitzarà.

Un grup vol millorar la llum sobre els pupitres de la seva classe. Aquestes són les seves accions: (a) mesuren la llum amb una aplicació del mòbil a diverses aules, (b) dibuixen tres propostes de làmpada, (c) munten la triada amb una placa LED, (d) comproven si enlluerna i anoten millores, (e) redacten el problema: «ens falta llum per llegir sense forçar la vista». Indica a quina fase del projecte correspon cada acció.

Explica amb un exemple per què la fase d'avaluació pot obligar a tornar al disseny, o fins i tot a la recerca, i raona per què aquest retorn no s'ha de considerar un fracàs.

Explica la diferència entre la fase de disseny i la fase de construcció, i raona per què convé tenir enllestit el disseny (plànols, llista de materials i pressupost) abans de començar a construir.

En un projecte per crear un bancal escolar, la recerca descobreix que regar al capvespre redueix molt l'evaporació. Explica com aquesta dada pot canviar el disseny del sistema de reg i per què investigar primer estalvia feina després.

Distingeix entre avaluar el procés (com ha treballat l'equip) i avaluar el producte (l'objecte construït). Posa un exemple de pregunta de cada tipus aplicat al projecte d'una prestatgeria.

El teu equip disposa de deu sessions per a un projecte complet. Reparteix les sessions entre les cinc fases de manera raonada i justifica per què l'avaluació necessita un espai propi i no pas «el que sobri».

Explica què és la memòria del projecte i raona per què convé escriure-la al llarg de totes les fases i no només al final.

Un tendal prototip funciona bé al banc del taller però es mou i fa soroll quan s'instal·la al pati. En quina fase es detecta aquesta fallada i quins canvis de disseny se'n podrien derivar?

Un equip va instal·lar un tendal de 4 × 3 m al pati escolar fixat amb càncams estàndard a una paret de maó buit. En el primer temporal amb ràfegues de 65 km/h (pressió dinàmica estimada de 200 N/m²), els ancoratges es van arrencar i la lona es va estripar. L'equip va al·legar que «el muntatge físic estava perfecte segons el seu esbós inicial».

1. a) Determina en quina fase del projecte tecnològic (anàlisi de necessitats, plec de condicions, disseny tècnic o control de qualitat) es va produir la fallada crítica i quin càlcul o assaig previ es va ometre.
2. b) Si la força total del vent sobre el tendal en el pitjor angle arriba a 2,4 kN distribuïts entre 4 ancoratges, justifica tècnicament l'elecció entre tacs químics o tacs d'expansió plàstics, i dissenya un protocol d'assaig per validar la resistència de l'ancoratge a escala o amb càrrega controlada abans del muntatge definitiu.

A l'aula d'informàtica, 30 llocs pateixen trencaments recurrents d'auriculars per estrebades al connector jack i torsió del cable a la vora de les taules (vida mitjana: 3 mesos per unitat; cost de reposició: 8,50 € per unitat). Disposeu d'impressores 3D i peces de ferreteria estàndard.

1. a) Redacta el Plec de Condicions Tècniques del projecte amb almenys 4 requisits quantificables: mecànics, ergonòmics, de muntatge i de cost màxim per lloc.
2. b) Dissenya el protocol d'assaigs de fatiga mecànica i tracció que ha de superar el prototip abans d'aprovar-ne la fabricació en sèrie, indicant magnituds a mesurar, mètode de càrrega i llindar quantitatiu d'acceptació.

Una cooperativa escolar dissenya i fabrica 50 làmpades solars portàtils per vendre-les en un mercat solidari. L'equip dona per acabat el projecte després d'acoblar l'última unitat i repartir els guanys. Al cap de dos mesos, el 40 % de les bateries de liti es degraden per falta d'un circuit de tall per baix voltatge, i diversos compradors exigeixen reparació o reciclatge segur.

1. a) Demostra quines tres fases postconstrucció del cicle de vida del producte es van ometre completament i quin document tècnic havia d'haver previst cada problema.
2. b) Dissenya el pla de fi de vida (gestió de residus RAEE / reciclatge) i la fitxa de manteniment preventiu que s'haurien d'haver lliurat amb el producte per mitigar l'impacte ambiental i econòmic.

Analitza el següent cas real d'enginyeria: en una ciutat es va instal·lar una passarel·la de vianants d'acer de 60 m sobre un riu. Al cap de pocs dies d'inaugurar-se, es va haver de tancar perquè el pas simultani de centenars de vianants generava una oscil·lació lateral sincronitzada que provocava marejos i perill estructural, malgrat que l'estructura suportava de sobres el pes estàtic màxim estipulat.

1. a) Identifica amb precisió quina deficiència metodològica hi va haver a la fase de «Cerca d'informació i antecedents» respecte al fenomen de ressonància i càrregues dinàmiques induïdes per persones.
2. b) Dissenya com s'hauria d'haver plantejat la fase de «Modelització i prototipatge» (simulació d'elements finits, maqueta a escala dinàmica o assaigs de vibració) per predir aquest comportament abans de construir l'obra real.

Al taller de Tecnologia, la recollida final dura 14 minuts d'una sessió de 50 minuts. Un mostreig cronometrat revela:

• 5,5 min buscant eines descol·locades o perdudes.

• 4,0 min de cua per desar els projectes a l'únic armari general.

• 3,0 min netejant encenalls amb escombres compartides.

• 1,5 min verificant llistes en paper per part del professor.

El vostre repte és reduir el temps total de recollida a un màxim de 6,0 minuts amb un pressupost límit de 15 €.

1. a) Aplica les fases d'«Anàlisi de causes» i «Disseny conceptual»: proposa dues solucions tècniques de baix cost (gestió visual, distribució espacial o automatització organitzativa) vinculant cadascuna a la dada del cronometratge que busca reduir.
2. b) Defineix la mètrica quantitativa de validació (KPI) i dissenya el protocol experimental per avaluar durant dues setmanes si el sistema implementat compleix l'objectiu o requereix iterar.

Per a un robot mòbil rastrejador s'han de seleccionar els suports del xassís entre dos prototips per transportar un sensor òptic delicat:

• Prototip A (imprès en PLA, farciment 20 %): massa = 45 g, cost = 1,80 €, temps de fabricació = 2,5 h, resisteix caiguda des de 0,5 m, acabat estètic excel·lent.

• Prototip B (xapa d'alumini mecanitzada): massa = 110 g, cost = 6,20 €, temps de fabricació = 6,0 h, resisteix caiguda des de 2,0 m, acabat tosc.

Els requisits del plec exigeixen: pes mínim per no sobrecarregar els servomotors, resistir impactes de caigudes accidentals d'almenys 1,0 m i cost ajustat.

1. a) Elabora una matriu de decisió multicriteri amb 5 criteris ponderats (la suma de pesos ha de ser 1,00). Assigna puntuacions de l'1 al 5 a cada prototip de manera justificada numèricament.
2. b) Calcula la puntuació total ponderada de tots dos, determina quin s'ha de triar i proposa una modificació de disseny concreta per mitigar el punt feble del prototip guanyador.

Un grup treballa en un aerogenerador escolar per alimentar un circuit de 5 V. El seu registre d'assajos mostra les dades següents:

• Versió 1: 3 pales planes de PVC (angle 0°), vent a 20 km/h → 0,8 V generats. Diagnòstic: el rotor no genera prou parell per falta de sustentació.

• Versió 2: 3 pales amb perfil corbat (angle 15°), vent a 20 km/h → 3,6 V generats, però amb vibració crítica a l'eix a 400 rpm.

• Versió 3: Mateixes pales que la V2 a 15°, s'afegeixen contrapesos d'equilibratge dinàmic i coixinets de boles → 4,9 V a 450 rpm sense vibració.

1. a) A partir de les dades, rebat tècnicament l'afirmació: «L'equip va fracassar dues vegades abans d'encertar». Demostra com cada pas constitueix una iteració basada en el bucle 'mesurar - aprendre - redissenyar'.
2. b) Explica què hauria passat si l'equip hagués recorregut a l''assaig i error a cegues' en comptes de la iteració tecnològica guiada per paràmetres físics.

Un equip disposa de 6 setmanes (12 sessions d'1 h) per construir un hivernacle automatitzat amb control de reg per microcontrolador. La seva planificació inicial lineal va ser:

• Setmanes 1 i 2: Cerca d'informació i disseny 3D de la maqueta.

• Setmana 3: Compra de sensors i materials.

• Setmanes 4 i 5: Construcció de la maqueta i muntatge del circuit amb Arduino.

• Setmana 6: Programació del codi.

En arribar a la setmana 6 descobreixen que el sensor d'humitat de terra lliura un senyal analògic incompatible amb el voltatge de referència configurat i la bomba d'aigua consumeix més corrent de l'admissible, cremant una sortida de la placa.

1. a) Identifica els errors crítics de seqüenciació i dependència de tasques en aquesta planificació lineal. Per què la programació i el testeig unitari de components no s'han de deixar per a la fase final?
2. b) Reestructura el projecte mitjançant un diagrama de tasques concurrents (paral·leles) i introdueix almenys tres «fites de control» intermèdies amb condicions tècniques de pas per evitar arribar al final amb fallades d'integració.