Actividad indagatoria en Ciencias: CÓMO OBTENER AGUA DULCE A PARTIR DEL AGUA SALADA? (Guía para profesor) En la hidrósfera, cerca del 97% del agua se encuentra como agua salada en los océanos y distintos cuerpos de agua salada más pequeños. El agua que tenemos disponible para uso humano (domiciliario, industrial, riegos agrícolas) es sólo el 0,06% del total de la hidrósfera. A través del ciclo del agua, se mantiene circulando constantemente un pequeño porcentaje del agua de la hidrósfera desde los océanos hacia los continentes, donde la tenemos disponible para usar. Por lo tanto, si se crea un sistema que aproveche la energía solar y las variaciones diarias de temperatura, se puede obtener agua dulce a partir de agua salada, disponible para uso humano. CONCEPTOS PARA ABORDAR: Estados de la materia, cambios de estado, hidrósfera, ciclo del agua, salinidad, energía térmica, calor, desalación. HABILIDADES CIENTÍFICAS PARA TRABAJAR: Observar, investigar sobre la base de una pregunta formulada por otros, formular predicciones, planificar y conducir una investigación, tomar registros, analizar evidencias, comunicar resultados, formular conclusiones, proponer soluciones innovadoras. Materiales (por grupo de 3 alumnos): - 1 Taza de loza (traída desde la casa) - Baldes plásticos (traídos desde la casa) - 1 scotch - 1 rollo de alusa plástico - 1 rollo de papel de aluminio - 3 trozos de cartón de cajas, de 30 x 30 cm (usar reciclado) - Sal (3 cucharadas soperas) - Agua potable (500 ml) - 1 tijera punta roma.
PROCEDIMIENTO Reúna en grupos de tres integrantes a sus estudiantes. Sin entregarles los materiales, realice: a) Inicio: Puede detectar ideas previas del tema a través de algunas preguntas abiertas o dirigidas, por ejemplo: - Qué es la hidrósfera? R: Es la totalidad de agua de la Tierra, que contempla: el agua en estado sólido, como los hielos de los polos; el agua líquida, como la de ríos, lagos, océanos, mares, la que se encuentra entre las rocas y los minerales del suelo y el agua en estado gaseoso en forma de vapor de agua, lo que comúnmente se conoce como humedad del aire. - Qué diferencias existen entre el agua dulce y el agua salada? R: La principal diferencia es la salinidad, que corresponde a la cantidad de sales disueltas en el agua. El agua salada presenta una mayor salinidad que el agua dulce. - Deberíamos consumir agua salada para quitar la sed? por qué? R: No, porque debido a la salinidad de esta, nos deshidrataremos más, pudiendo llegar a tener más problemas de deshidratación. - Deberíamos usar agua salada para lavar la ropa, o para regar las plantas? por qué? R: No, porque las sales dejan manchada la ropa cuando se evapora el agua, y casi todas las plantas de jardín se dañan al ser regadas con agua salada. b) Desarrollo: 1) Una vez respondidas dichas preguntas plantee la pregunta de investigación: Cómo obtener agua dulce a partir del agua salada? 2) Y luego de ello, pídale a sus estudiantes que planteen su hipótesis. Hipótesis: Los estudiantes deben responder la pregunta con explicaciones simples y breves. Estimúlelos a que sus respuestas se puedan someter a prueba. Si no responden, puede guiarlos con preguntas como estas: - Qué ocurre cuando pones una botella tapada con un poco de agua en su interior al sol?. - Recuerda cuando te has bañado en el mar y luego te has secado al sol. Qué queda en tu piel?, por qué?. 3) Entréguele los materiales a sus estudiantes, y pídales que efectúen las siguientes instrucciones: I. Armar el marco donde irá el balde. a. Cortar los cartones para que sean 3 cuadrados del mismo tamaño. b. Forrar un lado de cada cartón con aluminio (sin arrugar) para que parezca un espejo y pegarlo con scotch. c. Pegar los 3 cuadros con un poco de scotch.
II. Armar el desalinizador. a. Poner el vaso pesado en el centro del balde. b. Poner agua salada dentro del balde (siempre bajo el nivel del vaso, para que éste no se llene ni flote). Puede preparar el agua poniendo 3 cucharadas soperas colmadas de sal en 500 ml de agua potable. c. Tapar el balde con alusa plástico y sellarlo con scotch en los bordes. d. Poner una piedra en el centro del plástico para que se hunda un poco. III. Poner el desalinizador dentro del marco. Qué hacer Dejar el desalinizador en el marco al sol por varias horas, y dejarlo a la intemperie por la noche. En la mañana del siguiente día, antes que comience a hacer calor, observar qué ocurrió en la película de alusa, y si hay agua en la taza. Si desea repetir el experimento durante varias jornadas, recomendamos que retire el agua de la taza y la guarde embotellada. ANÁLISIS DE RESULTADOS Revisar si la hipótesis coincide con lo observado en el experimento Ahora vuelva a hacerles las preguntas a sus estudiantes: cómo obtener agua dulce a partir del agua salada?. Escuche las respuestas de los estudiantes, y pídales que comuniquen sus hipótesis. Pregúnteles si coinciden o no con la evidencia observada en el experimento. Estimúlelos a que comuniquen qué les llevó a pensar su hipótesis y que fue lo nuevo que aprendieron. EXPLICACION DE LO OCURRIDO EN EL EXPERIMENTO: Explíqueles a sus estudiantes cómo ocurrió lo observado en el experimento, tratando de establecer vínculos con contenidos que estén estudiando actualmente, que hayan aprendido en unidades o cursos anteriores. Qué ocurrió?: En este trabajo pueden evidenciarse algunos de los estados de la materia por los que pasa el agua (líquido, gaseoso), y los cambios de estado que experimenta según la exposición que le demos al calor. Al exponer al calor del sol nuestro desalinizador, estamos permitiendo que obtenga una mayor cantidad de energía térmica, lo que evapora el agua. Es importante hacer notar que solo se evapora el agua, no arrastra a la sal consigo. Una vez que el entorno está más frío, nuestro desalinizador entrega energía térmica, lo que provoca la condensación del agua, preferentemente en las paredes superiores (película de alusa). Si le damos una inclinación que permita fluir el agua hacia el centro de la película, esta se acumulará y podrá gotear hacia la taza ubicada al centro. Si no retiramos el agua de la taza antes que se vuelva a calentar el desalinizador, corremos el riesgo que también se nos evapore el agua desalada.
c) Cierre: Explique a sus estudiantes las aplicaciones que pueden tener la experiencia trabajada. Aplicaciones: El ciclo del agua en la Tierra funciona de la misma manera que el desalinizador del experimento. El agua de mar se evapora durante el día y llega sin sal a las nubes. Por eso cuando cae el agua de lluvia no es salada. La desalación puede llegar a ser una herramienta importante para conseguir agua potable en sitios donde no hay ríos o lagos de agua dulce (por ejemplo en el norte de Chile o en zonas desérticas del mundo). Actualmente, para proveer rápidamente de grandes volúmenes de agua a la población se utilizan plantas de osmosis reversa que se proveen de energía eléctrica para separar las sales del agua. No obstante, el aprovechamiento del agua de las camanchacas (neblinas costeras) en el norte de Chile y sur del Perú mediante atrapanieblas se vale de los mismos principios que usamos en nuestro desalinizador. COSTOS APROXIMADOS DEL EXPERIMENTO (por curso de 45 alumnos): - Tazas de loza (traídas desde la casa) - Baldes plásticos (traídos desde la casa) - 1 scotch - 1 rollo de alusa plástico - 1 rollo de papel de aluminio - Cartón (usar reciclado) - Sal (1 kg) - 9 tijeras $450 $750 $890 $300 $2700 Total $5090 SEGURIDAD Tenga precaución que sus estudiantes: - No se corten con las tijeras al dimensionar cartones, alusa o rollo de aluminio. ESTÁNDARES CURRICULARES Esta experiencia puede ser utilizada como un complemento para la clase de Ciencias Naturales en los cursos 5º y 6º básico, de acuerdo con los contenidos mínimos obligatorios dictados por el MINEDUC en las Bases Curriculares de Ciencias Naturales para Educación Básica del año 2012.
Secciones del currículum en las cuales puede insertar este experimento: 3º Básico 4º Básico 5º Básico 6ºBásico Eje de Ciencias de la Tierra y Universo: Eje de Ciencias Físicas y químicas: - Investigar y explicar efectos positivos y negativos de la actividad humana en océanos, lagos, ríos, glaciares, entre otros, proponiendo acciones de protección de las reservas hídricas en Chile y comunicando sus resultados. - Medir e interpretar la información obtenida al calentar y enfriar el agua, considerando las transformaciones de un estado a otro. REFERENCIAS - MINEDUC. Bases Curriculares para Ciencias Naturales, Educación Básica. Diciembre de 2012. - Ciencias Naturales 5 Básico, Texto de Estudio. Bustamante, Carolina; Morales Natalia. Santillana. 2013 Escrito por: Fabián Bravo fbravo@ecoscience.org Febrero de 2013