📌 Libro Ares · borrador de contenido y estructura. Las imágenes son genéricas/de referencia (ilustraciones y marcos rotulados): reemplazar por fotos y renders del producto real.
🌆 ODS 11 · Ciudades y comunidades sostenibles
El aire de mi barrio
Línea Ares · Innovadores · 10°
Una herramienta del estudiante · prototipa en papel, construye en MDF
Este libro pertenece a
Nombre del estudiante
Grado y grupo
Colegio
Docente
Índice
1. Aire y ciudad
2. La pregunta
3. Lo que vamos a construir
4. El mapa del libro
Antes de empezar · tus comodines
MP1 · El nodo que mide
MP2 · Que hable por internet
MP3 · Guardar y mostrar (dashboard)
MP4 · La estación para el barrio
Del papel al MDF
Lo mostramos
Mi nota
Anexo recortable
Palabras nuevas
📖 La historia
INICIOÉrase una vez… A Valentina le gusta salir a correr por su barrio.
NUDOAlgunos días el aire le pica en la garganta, pero nadie tiene pruebas de qué tan contaminado está.
DESENLACEValentina quiere medirlo y mostrarlo. Vas a construir una estación IoT que mide la calidad del aire, la publica en internet y la grafica para toda la comunidad.
Y aquí empiezas tú: este libro es el camino para que esa historia termine bien. ¡Manos a la obra!
1 · Aire y ciudad
En muchas ciudades el aire no es sano, pero la gente no lo sabe en tiempo real. El ODS 11 busca comunidades más sostenibles, y eso empieza por medir y mostrar lo que respiramos.
Una red de sensores conectados (IoT) puede informar a todo un barrio… si los datos llegan a un tablero que cualquiera pueda ver.
Imagen de referencia: ciudad y monitoreo de calidad del aire
2 · La pregunta que nos mueve
Pregunta que detona
¿Cómo puede una comunidad saber, en tiempo real, si el aire que respira es sano?
Vas a construir una estación que mide el aire, lo envía por internet y lo muestra en un dashboard del barrio.
3 · Lo que vamos a construir
Tu reto es una estación de monitoreo IoT: mide la calidad del aire, la publica en internet y la grafica en un dashboard. Papel y luego MDF.
Render de referencia: estación de aire IoT en MDF + dashboard
4 · El mapa del libro
Aquí cierras el ciclo del IoT: del sensor al dashboard. Vamos así:
1 Comprender
→
2 Diseñar (sistema + UI)
→
3 Construir (nodo ESP32)
→
4 Programar (MQTT + SQL + web)
→
5 Datos / IA
→
6 Integrar / MDF
Antes de empezar · tus comodines
Repasas ESP32 y WiFi, y entras al IoT de verdad: tu dato viaja a internet (MQTT), se guarda en una base de datos y se ve en un dashboard.
COM-PL-ESP
ESP32 (con WiFi) REPASO
Placa · 📕 Cartilla · 💻 Academy
COM-SE-AIRE
Sensor de calidad del aire NUEVO
Sensor · 📕 Cartilla · 💻 Academy
COM-BS-IOT
MQTT, base de datos y dashboard NUEVO
Base · 📕 Cartilla · 💻 Academy
¿Cómo viaja un dato del barrio a internet?
Tu nodo mide el aire, publica el dato en internet, alguien lo guarda y todos lo ven en un tablero. Esa cadena es el IoT.
MQTT = una forma simple de publicar datos a un tema (topic); un broker los reparte a quien los escucha.
Base de datos = guarda el histórico de lecturas para consultarlo después (SQL).
Dashboard = un tablero que grafica los datos para entenderlos de un vistazo.
Verifica que entendiste: Sigue el viaje de un dato: del sensor al tablero, ¿por dónde pasa?
🧠 Pensamiento computacional primero: haz la actividad desenchufada de apertura (sin computador) y practica la misma lógica del proyecto en Python (retos) antes de construir. Cada microproyecto se diseña con su diagrama de flujo o pseudocódigo.
1
El nodo que mide
Microproyecto 1 · leer la calidad del aire
El nodo sensor
Un nodo es una ESP32 con su sensor que mide algo del ambiente: aquí, la calidad del aire (polvo/PM o gases).
🎯 Objetivos
Conectar el sensor de aire a la ESP32.
Leer e interpretar el valor.
🧰 Materiales
Del anexo recortable
Plantilla A-1 (carcasa del nodo)
Componentes
ESP32
Sensor de calidad del aire
Cables
🔧 Construcción paso a paso
1
Conecta el sensor de aire a la ESP32. ¿Qué mide? Partículas o gases: a mayor número, aire más contaminado.
Por qué: El sensor traduce el aire a un número: sin número no hay con qué comparar ni mostrar.
2
Lee el valor cada cierto tiempo.
Por qué: Leer cada cierto tiempo crea el historial que después publicas y grafícas.
Ojo: los sensores de aire necesitan calentar unos segundos al prender — no confíes en la primera lectura.
Compruébalo: ¿El número se mueve cuando cambias el sensor de lugar?
3
compara el aire cerca de una ventana y cerca de un marcador destapado. ¿El número sube con el olor?
Foto: nodo ESP32 con sensor de aire
✏️ Diseña tu algoritmo (antes de programar)
Antes de escribir el programa, dibuja el diagrama de flujo o escribe el pseudocódigo de lo que hará tu proyecto. El código es la consecuencia de pensar el algoritmo.
Pseudocódigo:
💻 Programación (MicroPython (ESP32))
valor = sensor_aire.read()
if valor > limite_sano:
estado = 'malo'
else:
estado = 'bueno'
print('Aire:', valor, estado)
🎨 Diseño
Diseña la carcasa del nodo. Criterio: que el aire circule hacia el sensor (rejillas), no encerrado.
✍️ Responde en tu libro
¿Qué significa un número alto en tu sensor?
¿Por qué hay que dejar calentar el sensor?
📊 Evaluación del microproyecto (la llena el docente)
Criterio
1
2
3
4
Puntos
Construcción
○
○
○
○
__/4
Programación / lógica
○
○
○
○
__/4
Diseño
○
○
○
○
__/4
Preguntas del libro
○
○
○
○
__/4
Trabajo y proceso
○
○
○
○
__/4
TOTAL
__/20
Nota
Firma del docente
Jugar en Academy
🎮 Actividad del microproyecto 1 · El nodo que mide
Actividad táctil para repasar jugando (el docente lee en voz alta). Escanea el QR o ábrela aquí ▶.
2
Que hable por internet
Microproyecto 2 · publicar el dato (MQTT)
Publicar a la nube
El nodo publica su lectura por MQTT a un topic (como un canal). Un broker en internet la reparte a quien la escuche.
🎯 Objetivos
Publicar la lectura por MQTT.
Usar un topic claro.
🧰 Materiales
Del anexo recortable
—
Componentes
ESP32 + sensor
WiFi
🔧 Construcción paso a paso
1
Conéctate al broker MQTT (gratuito de pruebas) y elige un topic, p. ej. aire/mibarrio.
Por qué: El broker MQTT es el cartero: tú publicas en un topic (la dirección) y quien quiera se suscribe a esa dirección.
2
Publica el valor: client.publish('aire/mibarrio', str(valor)).
Por qué: Publicar es soltar tu dato en el topic; cualquiera suscrito lo recibe al instante, esté donde esté.
Ojo: MQTT envía texto; convierte el número con str() o falla.
3
con una app MQTT en el celular, suscríbete al topic. ¿Llega el dato que mides?
Foto: app MQTT en el celular recibiendo el dato
✏️ Diseña tu algoritmo (antes de programar)
Antes de escribir el programa, dibuja el diagrama de flujo o escribe el pseudocódigo de lo que hará tu proyecto. El código es la consecuencia de pensar el algoritmo.
Pseudocódigo:
💻 Programación (MicroPython (ESP32))
from umqtt.simple import MQTTClient
client = MQTTClient('nodo1', 'broker.publico')
client.connect()
client.publish('aire/mibarrio', str(valor)) # publica como texto
🎨 Diseño
Diseña tus topics. Criterio: nombres claros (zona/medida) para no confundir varios nodos.
✍️ Responde en tu libro
¿Qué es un topic en MQTT?
¿Por qué se envía el valor como texto?
📊 Evaluación del microproyecto (la llena el docente)
Criterio
1
2
3
4
Puntos
Construcción
○
○
○
○
__/4
Programación / lógica
○
○
○
○
__/4
Diseño
○
○
○
○
__/4
Preguntas del libro
○
○
○
○
__/4
Trabajo y proceso
○
○
○
○
__/4
TOTAL
__/20
Nota
Firma del docente
Jugar en Academy
🎮 Actividad del microproyecto 2 · Que hable por internet
Actividad táctil para repasar jugando (el docente lee en voz alta). Escanea el QR o ábrela aquí ▶.
3
Guardar y mostrar (dashboard)
Microproyecto 3 · base de datos y tablero
Guardar el histórico y graficarlo
Los datos que llegan se guardan en una base de datos y se grafican en un dashboard para ver la tendencia del aire.
🎯 Objetivos
Guardar lecturas en una base de datos.
Mostrarlas en un tablero.
🧰 Materiales
Del anexo recortable
—
Componentes
PC/servidor
Cuenta de dashboard (Looker Studio, gratis)
🔧 Construcción paso a paso
1
Recibe los datos MQTT en un programa que los guarda en una tabla (hora, zona, valor).
Por qué: Guardar en una tabla (hora, zona, valor) convierte datos que pasan en datos que quedan para analizar.
2
Conecta esa tabla a un dashboard (Looker Studio) y haz una gráfica de línea.
Por qué: El dashboard vuelve visible el dato: una gráfica dice en un vistazo lo que una lista de números esconde.
Ojo: guardar sin la hora — sin tiempo no hay tendencia.
3
deja correr una hora. ¿La gráfica muestra cómo cambió el aire?
Foto: dashboard con la gráfica de calidad del aire
✏️ Diseña tu algoritmo (antes de programar)
Antes de escribir el programa, dibuja el diagrama de flujo o escribe el pseudocódigo de lo que hará tu proyecto. El código es la consecuencia de pensar el algoritmo.
Pseudocódigo:
💻 Programación (Python (servidor))
# al recibir un dato MQTT:
guardar_en_db(hora=ahora(), zona='mibarrio', valor=valor)
# SQL: INSERT INTO aire (hora, zona, valor) VALUES (?, ?, ?)
🎨 Diseño
Diseña tu dashboard. Criterio: que de un vistazo se entienda si el aire está bien o mal (colores, umbral).
✍️ Responde en tu libro
¿Por qué guardas la hora con cada dato?
¿Qué muestra tu dashboard de un vistazo?
📊 Evaluación del microproyecto (la llena el docente)
Criterio
1
2
3
4
Puntos
Construcción
○
○
○
○
__/4
Programación / lógica
○
○
○
○
__/4
Diseño
○
○
○
○
__/4
Preguntas del libro
○
○
○
○
__/4
Trabajo y proceso
○
○
○
○
__/4
TOTAL
__/20
Nota
Firma del docente
Jugar en Academy
🎮 Actividad del microproyecto 3 · Guardar y mostrar (dashboard)
Actividad táctil para repasar jugando (el docente lee en voz alta). Escanea el QR o ábrela aquí ▶.
4
La estación para el barrio
Microproyecto 4 · integrar el sistema
Todo junto: el aire del barrio, visible para todos
Unes nodo + MQTT + base de datos + dashboard en una estación IoT que informa la calidad del aire a la comunidad (ODS 11).
🎯 Objetivos
Integrar la cadena completa.
Presentarla a la comunidad.
🧰 Materiales
Del anexo recortable
Plantilla A-4 (estación)
Componentes
Todo lo anterior
Estructura A-4
🔧 Construcción paso a paso
1
Monta la estación A-4 con el nodo ventilado y, si puedes, una pantalla con el estado.
Por qué: Ventilada y con pantalla, la estación sirve a la comunidad, no solo a ti: cualquiera ve el estado del aire.
Por qué: Convergen los hilos: medir (sensor), publicar (MQTT), guardar (base de datos) y mostrar (dashboard).
Ojo: si el dashboard no actualiza, revisa que los datos sí estén entrando a la base.
3
muestra el dashboard a un compañero. ¿Entiende cómo está el aire sin que le expliques?
Foto: estación de monitoreo de aire terminada
✏️ Diseña tu algoritmo (antes de programar)
Antes de escribir el programa, dibuja el diagrama de flujo o escribe el pseudocódigo de lo que hará tu proyecto. El código es la consecuencia de pensar el algoritmo.
Da forma a tu estación. Criterio: resistente a la intemperie y con el sensor ventilado. Decora y nombra.
🤖 IA · conversa
Pide a la IA: «¿qué decisiones puede tomar un barrio si conoce su calidad del aire?».
✍️ Responde en tu libro
Explica el viaje del dato del sensor al dashboard.
¿A quién y para qué le sirve tu estación?
📊 Evaluación del microproyecto (la llena el docente)
Criterio
1
2
3
4
Puntos
Construcción
○
○
○
○
__/4
Programación / lógica
○
○
○
○
__/4
Diseño
○
○
○
○
__/4
Preguntas del libro
○
○
○
○
__/4
Trabajo y proceso
○
○
○
○
__/4
TOTAL
__/20
Nota
Firma del docente
Jugar en Academy
🎮 Actividad del microproyecto 4 · La estación para el barrio
Actividad táctil para repasar jugando (el docente lee en voz alta). Escanea el QR o ábrela aquí ▶.
Del papel al MDF · el prototipo final
Ahora construyes tu estación en madera (MDF): una carcasa firme y ventilada para el nodo, lista para el exterior.
Render de referencia: estación de monitoreo de aire en MDF
Lo mostramos
Presenta el dashboard a la comunidad y explica qué dice el aire del barrio. Vuelve a la pregunta: ¿ya pueden saberlo en tiempo real?
¿Qué mejorarías si lo hicieras otra vez?
Mi nota · rúbrica final del proyecto
El docente evalúa el prototipo final. La convergencia (que los tres hilos funcionen juntos) vale el doble.
Criterio
1
2
3
4
Puntos
Programación
○
○
○
○
__/4
Robotización
○
○
○
○
__/4
Diseño
○
○
○
○
__/4
Convergencia (×2) — prueba de "quita un hilo"
○
○
○
○
__/8
Proceso y comunicación
○
○
○
○
__/4
TOTAL
__/24
Nota final
Firma del docente
Anexo recortable
✂ Recorta por las líneas rojas. ┄ Dobla por las punteadas. ⬤ Fija el componente en los puntos marcados. No recortes las páginas de guía ni de evaluación.
Plantilla A10-1 · caja del nodo
Plantilla A10-4 · estación
Palabras nuevas
Nodo
Una ESP32 con su sensor que mide algo del ambiente.
MQTT
Forma simple de publicar datos a un topic; un broker los reparte.
Base de datos
Guarda el histórico de lecturas (SQL).
Dashboard
Tablero que grafica los datos (ej. Looker Studio).
IoT
Internet de las cosas: objetos que miden y comparten datos.