Equipo [Equipo 2 - 6o B- Estación meteorológica automatizada.] Liam Nathan Rodríguez Cruz[6o B], Mateo Cipactli Rojo Ruvalcaba[6o B], Padme Samantha Vargas López[6o B]
El presente proyecto describe el diseño y construcción de una estación meteorológica automatizada con el propósito de comprender cómo se miden y registran algunas de las principales variables atmosféricas que permiten estudiar el estado del tiempo. A través del uso de herramientas tecnológicas accesibles, como sensores ambientales y una placa Arduino, se desarrolló un prototipo capaz de medir condiciones del entorno de manera automática.
Para la medición de las variables ambientales se utilizaron sensores especializados que permiten registrar la temperatura y la humedad relativa del aire, además de la presión atmosférica. Ambos sensores fueron integrados en un circuito montado sobre una protoboard y conectados a una placa Arduino, lo que permitió realizar la lectura y registro de los datos de forma automatizada sin necesidad de instrumentos meteorológicos tradicionales.
El prototipo fue utilizado para realizar mediciones dentro del entorno escolar, permitiendo observar cómo cambian las condiciones ambientales a lo largo del día. Esto permitió comprender que variables como la temperatura, la humedad y la presión atmosférica pueden variar constantemente debido a factores como la hora del día, la presencia de nubes, el viento o los cambios en el clima.
El desarrollo de este proyecto permitió comprender la importancia del monitoreo del clima y el papel de la tecnología en la recopilación de datos ambientales. Asimismo, fomentó el aprendizaje de conceptos científicos relacionados con la meteorología, la electrónica y la programación, demostrando que es posible construir sistemas de medición ambiental utilizando herramientas tecnológicas accesibles en un entorno educativo.
Palabras clave: Meteorología, Clima, Sensores, Arduino, Automatización.
This project describes the design and construction of an automated weather station with the goal of understanding how some of the main atmospheric variables used to study weather conditions are measured and recorded. By using accessible technological tools, such as environmental sensors and an Arduino board, a prototype was developed that can automatically measure environmental conditions.
To measure these environmental variables, specialized sensors were used to record air temperature, relative humidity, and atmospheric pressure. These sensors were integrated into a circuit assembled on a protoboard and connected to an Arduino board, which made it possible to read and record the data automatically without the need for traditional meteorological instruments.
The prototype was used to take measurements within the school environment, allowing us to observe how environmental conditions change throughout the day. This helped us understand that variables such as temperature, humidity, and atmospheric pressure can vary constantly due to factors like the time of day, the presence of clouds, wind, or general weather changes.
The development of this project helped us understand the importance of climate monitoring and the role of technology in collecting environmental data. It also encouraged the learning of scientific concepts related to meteorology, electronics, and programming, demonstrating that it is possible to build environmental measurement systems using accessible technological tools in an educational environment.
Key words: Meteorology, Climate, Sensors, Arduino, Automation.
Inin tequitl ticchihuah ipan totlamachtiloyan se estación meteorológica. Ipan inin estación ticnechcahuah tlen quimati tlen mochihua ipan ilhuicatl: ehecatl, quiahuitl, tonalli ihuan sequi tlamantli. Inin techpalehuia tictlalia tlamachtilistli ihuan ticmomachtia quenicatza motta ihuan mopatla in tonalli ipan totlal.
El clima y el estado del tiempo influyen directamente en muchas actividades de la vida diaria. Desde la agricultura hasta la construcción de ciudades, conocer las condiciones atmosféricas permite tomar decisiones más seguras y eficientes. Para comprender estos fenómenos es necesario medir diferentes variables de la atmósfera mediante instrumentos especializados instalados en estaciones meteorológicas.
Una estación meteorológica es un conjunto de instrumentos diseñados para registrar variables ambientales como temperatura, humedad, presión atmosférica, velocidad del viento, radiación solar y precipitación. Estos datos permiten estudiar el comportamiento del clima y generar pronósticos meteorológicos.
Tradicionalmente, muchas estaciones meteorológicas realizaban sus mediciones de forma manual, lo que implicaba que los observadores registraran los datos periódicamente utilizando instrumentos analógicos. Sin embargo, el avance de la tecnología ha permitido desarrollar estaciones meteorológicas automáticas que utilizan sensores electrónicos conectados a sistemas digitales capaces de registrar información de forma continua.
El uso de microcontroladores como Arduino ha facilitado el desarrollo de proyectos educativos que permiten construir sistemas de medición ambiental accesibles y funcionales. Estos sistemas permiten a los estudiantes comprender de manera práctica cómo se obtienen los datos meteorológicos y cómo se utilizan para estudiar el clima.
Pensamos que el conocer el funcionamiento y utilidad de una estación meteorológica automatizada nos permitiría aprender sobre los efectos ambientales y valorar la importancia de la medición científica del clima.
El conocimiento del clima es fundamental para diversas actividades humanas. Sin embargo, muchas personas desconocen cómo se obtienen los datos meteorológicos y cómo funcionan los instrumentos que permiten registrar estas variables.
En el contexto escolar, los estudiantes suelen aprender sobre el clima principalmente de forma teórica, sin tener la oportunidad de experimentar directamente cómo se miden las variables atmosféricas. Esto puede dificultar la comprensión del proceso científico que se utiliza para estudiar el estado del tiempo.
Por esta razón surge la necesidad de desarrollar un modelo práctico que permita comprender cómo se registran las condiciones ambientales utilizando sensores y tecnología accesible.
El monitoreo de variables meteorológicas como temperatura, humedad, presión atmosférica y velocidad del viento es fundamental para comprender el comportamiento climático de una región.
Sí nosotros creamos una estación meteorológica automatizada, entonces solucionaremos el problema de desconocer el clima y otros efectos ambientales.
OD S4. Educación de calidad. Garantizar una educación inclusiva, equitativa y de calidad y promover oportunidades de aprendizaje durante toda la vida para todos.
ODS 11. Ciudades y comunidades sostenibles. Garantizar que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles.
ODS 13 Acción por el clima. Evitar que el cambio climático afectará a todas las personas de todos los países de todos los continentes de alguna forma.
La meteorología es una ciencia que se dedica a hacer mediciones e investigaciones sobre el comportamiento de los fenómenos atmosféricos. Esta ciencia es importante no sólo para un país, sino para todos los países el mundo ya que siempre se ha tratado de cubrir a la superficie terrestre de una red cada vez más densa de estaciones meteorológicas en superficie, con el fin de determinar el clima en forma global del planeta Tierra y predecir el tiempo que ésta tendiera a tener en un futuro a corto, mediano y largo plazo.
Los primeros estudios sobre los fenómenos del estado del tiempo, se cree que se dieron en forma aislada en el mundo antiguo. Por ejemplo, en la gran Mesopotamia, India, China y las costas del mar mediterráneo, donde se observaron y registraron dichos fenómenos naturales, aunque con la tendencia de una manifestación de carácter divino. Sin embargo, a partir de los filósofos griegos (especialmente Aristóteles e Hiparco) se desataron una serie de polémicas en torno a este tema iniciándose así, la invención y construcción de instrumentos convencionales que han ayudado a medir estos fenómenos atmosféricos cada vez con mayor exactitud.
Existen tres tipos de estaciones meteorológicas: terrestres y marítimas o de superficie; y aéreas o de altura.
Todas ellas, deben tomar en cuenta la aplicación que se dará a la información estadística que generen, para poder dotarlas del personal e instrumental adecuado y buscar el sitio más representativo de una región geográfica, donde el terreno sea accesible al observador; esté nivelado y despejado conforme lo indicado en las normas establecidas por la Organización Meteorológica Mundial.
Las dimensiones de una estación son variables ya que depende de la magnitud de las observaciones que se realicen; lo importante es que los instrumentos se hallen correctamente instalados, que estén bien orientados y que no se interfieran entre ellos mismos.
Investigación Documental
Una estación meteorológica es una estructura o dispositivo dotado de diversos instrumentos y sensores diseñados para medir y registrar las variaciones de las condiciones atmosféricas en un lugar determinado
Según las fuentes que consultamos, existen diferentes categorías basadas en su construcción y uso:
Investigación de Campo
Para conocer el funcionamiento de una estación meteorológica, visitamos el Observatorio Meteorológico de la UNAM, ubicado en Ciudad Universitaria.
Sus coordenadas geográficas son: 19° 19’ 42” de latitud Norte, 99° 11’ 47”, de longitud Oeste y 2278 m. s. n. m.,de altura. Y su ubicación se encuentra dentro del área deportiva de Ciudad Universitaria.
En el Observatorio aprendimos que, adicionalmente al registro de los parámetros meteorológicos por parte del instrumental convencional, se cuenta con un programa de observación (los 365 días del año) integrado por cuatro lecturas diarias a las 7:00, 9:00, 12:00 y 18:00 hora local realizadas por el personal académico o equipo piloto de estudiantes de este observatorio.
Este observatorio meteorológico pertenece al Colegio de Geografía de la Facultad de Filosofía y Letras de la UNAM. Fue establecido en 1963 con la participación del Dr. Jorge A. Vivó, las maestras: Dolores Riquelme y Teresa Ayllón, con la finalidad de ser un espacio donde los estudiantes de la Licenciatura en Geografía pudieran realizar sus prácticas de las asignaturas de Meteorología y Climatología, que se cursan en dicha Facultad de Filosofía y Letras. Inicialmente contó con instrumental meteorológico básico convencional y posteriormente se fue equipando con equipo tanto de lectura directa como de tipo registrador.
Actualmente este observatorio pertenece a la Red Sinóptica Internacional con el Número de clave 76681 asignado por la Organización Meteorológica Mundial.
Un Observatorio Sinóptico es un centro que realiza reportes del tiempo cada 6 ó 3 horas los 365 días del año y los transmite mediante mensajes codificados y a través de Internet al Servicio Meteorológico Nacional que le corresponda. Con ésta información se elaboran los boletines de pronósticos del tiempo y los mapas meteorológicos, para el país o la región a la que pertenezca.
El Observatorio Meteorológico que visitamos, cuenta con instrumental de vanguardia tanto de tipo convencional y automático.
A partir de marzo de 2001 cuenta con una estación meteorológica automática que registra los parámetros atmosféricos continuamente y los promedia cada 10 minutos.
Con ambos instrumentos, se registran los parámetros de:
Así mismo, se calculan las variables de temperatura de punto de rocío, tensión de vapor de agua, porcentaje de humedad relativa y presión atmosférica reducida al nivel del mar.
Por otra parte se tienen registros sensoriales de la cantidad de nubosidad y del tipos de nubes en optas, visibilidad sobre el horizonte y fenómenos diversos (fotometeoros, hidrometeoros y líto meteoros).
Inv. Experimental
Materiales:
Procedimiento:
El proyecto permitió construir una estación meteorológica automatizada capaz de medir temperatura, humedad y presión atmosférica utilizando sensores electrónicos.
Las mediciones realizadas en la escuela mostraron que las condiciones ambientales cambian constantemente durante el día, especialmente la temperatura y la humedad.
El uso de sensores electrónicos permitió obtener datos de forma rápida y automática, lo que demuestra que es posible desarrollar sistemas de monitoreo ambiental utilizando tecnología accesible.
El desarrollo del proyecto permitió comprender cómo funcionan las estaciones meteorológicas y cómo se pueden medir variables atmosféricas utilizando sensores electrónicos.
Los sensores DHT22 y BMP280 permitieron registrar información ambiental importante como temperatura, humedad y presión atmosférica dentro del entorno escolar.
El uso de Arduino y una protoboard facilitó la construcción del sistema y permitió comprender los principios básicos de la electrónica y la programación.
Además, la visita al Observatorio Meteorológico de la UNAM permitió conocer cómo se realizan mediciones meteorológicas profesionales y la importancia de registrar datos durante largos periodos de tiempo para estudiar el clima.
Este proyecto demostró que la tecnología puede utilizarse como una herramienta educativa para comprender fenómenos naturales y fomentar el interés por la ciencia.
