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🌆 ODS 11 · Ciudades y comunidades sostenibles

El aire de mi barrio

Línea Ares · Innovadores · 10°
ODS11
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.

inicio / finacción¿decisión?
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)
Criterio1234Puntos
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.

inicio / finacción¿decisión?
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)
Criterio1234Puntos
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.

inicio / finacción¿decisión?
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)
Criterio1234Puntos
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.
2
Corre todo: medir → publicar → guardar → graficar.
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.

inicio / finacción¿decisión?
Pseudocódigo:
💻 Programación (MicroPython + Python)
# cadena IoT (resumen)
valor = medir_aire()
publicar_mqtt('aire/mibarrio', valor)
# servidor: guardar_en_db(...) -> dashboard grafica
🎨 Diseño

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)
Criterio1234Puntos
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.

Criterio1234Puntos
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 nodorejillas para el aire
Plantilla A10-4 · estacióndobla por ┄

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.
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