Misión 04 Lince AIDARAC: Eco-Estepona Air – Monitor de Calidad del Aire y Tráfico Urbano en Zonas Escolares
Curso / Materia: 1º / 2º ESO (Computación y Robótica)
Ubicación: Estepona (Zonas peatonales y entornos de centros educativos)
Línea MonteSTEAM: Ciencia Ciudadana + IoT + Robótica + IA
🍃 1. La Misión del Lince
Tras auditar las cumbres de Sierra Bermeja en la detección de incendios y vigilar el cauce de los ríos Padrón y Monterroso frente a riadas, los equipos de investigación AIDARAC (Lince) bajan al núcleo urbano de Estepona.
Las zonas peatonales y los accesos a los colegios sufren en las horas punta de entrada y salida una concentración puntual de gases contaminantes ($NO_2$, $PM_{2.5}$, $O_3$) provocada por la circulación y retención de vehículos. La Misión del Lince consiste en diseñar e implementar una red escolar de monitoreo ambiental (“Eco-Estepona Air“) capaz de auditar la calidad del aire a la altura de los estudiantes, emitir los datos en tiempo real por el Puerto Serie / Monitor Serie y activar un LED indicador de alerta ambiental.
🛠️ 2. Diagnóstico de Hardware y Montaje Inicial (Iniciación Absoluta a Circuitos)
Para que el alumnado que se inicia por primera vez en robótica y electrónica pueda montar el circuito rápidamente sin complicaciones de librerías complejas ni conexionados difíciles, utilizamos la configuración mínima esencial: 1 sensor analógico, 1 LED de aviso y salida de datos por el ordenador.
Identificación de Sensores en el Taller
- Sensor Principal (Rejilla metálica limpia / Sin capuchón): Es un MQ-135. Mide la calidad general del aire ($NH_3$, $NO_x$, alcohol, benceno, humo y $CO_2$). Es nuestro sensor ideal para la práctica.
- Sensor Secundario (Elemento con capuchón naranja): Corresponde a un MQ-3 (específico para vapores de alcohol) o MQ-2 (humo y gases combustibles). Lo guardaremos para pruebas secundarias.
[ SENSOR A: MQ-135 ] [ SENSOR B: MQ-3 / MQ-2 ]
Calidad del Aire General Sensor de Vapores / Alcohol
(Rejilla metálica vista) (Pieza naranja interior)
┌───────────┐ ┌───────────┐
│ ( ) │ │ ( o ) │
└───────────┘ └───────────┘
-> PRINCIPAL PARA CLASE -> COMPLEMENTARIO
🔌 3. El Circuito Básico (Paso a Paso)
Solo necesitamos tres elementos sobre la protoboard: la placa Arduino Uno, el sensor MQ-135 y 1 LED con su resistencia de protección (220 $\Omega$).
Tabla de Conexiones Rápidas (Pinout)
| Componente | Pin del Componente | Pin en Arduino Uno | Función |
| Sensor MQ-135 | AOUT | A0 | Lectura analógica del sensor |
| Sensor MQ-135 | VCC / GND | 5V / GND | Alimentación del módulo |
| LED Rojo (Ánodo / Pata larga) | Anodo (+) | Digital 9 (a través de R 220$\Omega$) | Salida digital (Indicador de Alerta) |
| LED Rojo (Cátodo / Pata corta) | Cátodo (-) | GND | Toma de tierra |
Arduino Uno MQ-135 LED Rojo
┌───────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────┐
│ A0 │───────────│ AOUT │ │ │
│ D9 │───────────┼──────────────┼────[220Ω]──│ Anodo (+)│
│ 5V │───────────│ VCC │ │ │
│ GND │───────────│ GND │────────────│ Cátodo(-)│
└───────────────┘ └──────────────┘ └──────────┘
Consejo didáctico para el aula (1º/2º ESO):
Para comprobar que el circuito y el código funcionan correctamente sin exponer a los alumnos a riesgos, basta con acercar a la rejilla del sensor MQ-135 un rotulador de pizarra borrable en seco o soplar aire acumulado. Verás cómo suben los valores de inmediato en el Monitor Serie del ordenador y se enciende el LED de alerta.
💻 4. Código Arduino C++ (Entrada Analógica, LED y Puerto Serie)
Este código está adaptado al nivel de iniciación. Imprime las lecturas formateadas en el Monitor Serie (o en el Serial Plotter para ver la gráfica de picos de contaminación en tiempo real) y enciende el LED cuando se supera el umbral de gas.
C++
/*
==============================================================
MonteSTEAM - Mision 04 Lince AIDARAC (Montaje Minimo)
Proyecto: Eco-Estepona Air
Componentes: Arduino Uno + MQ-135 + 1 LED + Resistencia 220 Ohmios
Salida: Monitor Serie (9600 baudios)
==============================================================
*/
const int PIN_SENSOR = A0; // Pin donde conectamos la señal del sensor MQ-135
const int PIN_LED = 9; // Pin digital para el LED de alerta
const int UMBRAL_ALERTA = 100; // Valor del ICA a partir del cual el aire es malo
void setup() {
// Iniciar la comunicación serie a 9600 baudios
Serial.begin(9600);
// Configurar el pin del LED como salida
pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
// Cabecera informativa en la consola serie
Serial.println("==================================================");
Serial.println(" ECO-ESTEPONA AIR - MONITOREO DE CALIDAD DE AIRE ");
Serial.println(" Mision Lince 04 | MonteSTEAM - 1º/2º ESO ");
Serial.println("==================================================");
Serial.println("Lectura(A0) \t ICA Calculado \t Estado \t LED Alerta");
Serial.println("--------------------------------------------------");
}
void loop() {
// 1. Leer la señal analógica del sensor (valor entre 0 y 1023)
int lecturaAnalogica = analogRead(PIN_SENSOR);
// 2. Mapear la lectura a un Índice de Calidad del Aire (ICA) simulado (0 a 300)
int ica = map(lecturaAnalogica, 0, 1023, 0, 300);
// 3. Enviar datos formateados al Monitor Serie
Serial.print(lecturaAnalogica);
Serial.print("\t\t ");
Serial.print(ica);
Serial.print("\t\t ");
// 4. Evaluar el estado de alerta y encender/apagar el LED
if (ica > UMBRAL_ALERTA) {
digitalWrite(PIN_LED, HIGH); // Encender LED de alerta
Serial.print("🔴 ALERTA");
Serial.println("\t ON");
} else {
digitalWrite(PIN_LED, LOW); // Apagar LED (Aire normal)
Serial.print("🟢 OK");
Serial.println("\t\t OFF");
}
// Esperar 1 segundo antes de realizar la siguiente lectura
delay(1000);
}
Esquema de Conexiones en Wokwi (MQ-2 + LED)
En Wokwi el módulo de gas MQ-2 dispone de 4 pines: VCC, GND, DO (salida digital) y AO (salida analógica). Para la simulación de aula utilizaremos la salida analógica AO conectada al pin A0 del Arduino Uno.
Arduino Uno Sensor MQ-2 LED Rojo
┌───────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────┐
│ A0 │──────────────│ AO │ │ │
│ D9 │──────────────┼──────────────┼──────[220Ω]──│ Anodo (+)│
│ 5V │──────────────│ VCC │ │ │
│ GND │──────────────│ GND │──────────────│ Cátodo(-)│
└───────────────┘ └──────────────┘ └──────────┘
| Componente en Wokwi | Pin del Componente | Pin en Arduino Uno |
| Sensor MQ-2 | VCC | 5V |
| Sensor MQ-2 | GND | GND |
| Sensor MQ-2 | AO (Analog Out) | A0 |
| LED Rojo | Anode (+) | Digital 9 (con resistencia de 220 $\Omega$) |
| LED Rojo | Cathode (-) | GND |
Cómo probarlo en Wokwi: Una vez iniciada la simulación, haz clic sobre el sensor MQ-2. Aparecerá un potenciómetro/deslizador flotante sobre el sensor que simula el distanciamiento o densidad del gas. Conforme muevas ese deslizador, cambiará la lectura en el Monitor Serie.
Código C++ para Wokwi (Sensor MQ-2 y Monitor Serie)
C++
/*
==============================================================
MonteSTEAM - Mision 04 Lince AIDARAC (Simulador Wokwi)
Componentes: Arduino Uno + Sensor MQ-2 + LED de Alerta
Salida: Monitor Serie (9600 baudios)
==============================================================
*/
const int PIN_SENSOR = A0; // Pin analógico conectado al pin AO del MQ-2
const int PIN_LED = 9; // Pin digital para el LED rojo de aviso
const int UMBRAL_ALERTA = 300; // Umbral analógico para activar la alerta en Wokwi
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
Serial.println("==================================================");
Serial.println(" ECO-ESTEPONA AIR - SIMULACION WOKWI (MQ-2) ");
Serial.println(" Mision Lince 04 | MonteSTEAM - 1º/2º ESO ");
Serial.println("==================================================");
Serial.println("Lectura(A0) \t Estado del Aire \t LED Alerta");
Serial.println("--------------------------------------------------");
}
void loop() {
// 1. Leer el valor del sensor MQ-2 (salida analógica)
int valorGas = analogRead(PIN_SENSOR);
// 2. Mostrar la lectura por la consola serie
Serial.print(valorGas);
Serial.print("\t\t ");
// 3. Evaluar el umbral y activar el LED de alerta
if (valorGas > UMBRAL_ALERTA) {
digitalWrite(PIN_LED, HIGH); // Encender LED Rojo
Serial.print("🔴 ALERTA: Gas/Humo");
Serial.println("\t ON");
} else {
digitalWrite(PIN_LED, LOW); // Apagar LED
Serial.print("🟢 OK: Aire Normal");
Serial.println("\t OFF");
}
delay(1000); // Pausa de 1 segundo entre lecturas
}
🤖 5. Generador del Simulador Web Interactivo (Prompt para Claude)
Copia este prompt en Claude para generar un simulador web interactivo que recree el circuito mínimo montado en el aula y la ventana de la consola serie de Arduino:
Plaintext
Crea una aplicación web interactiva en un único archivo HTML con Tailwind CSS, FontAwesome y Chart.js titulada "Eco-Estepona Air - Misión 04 Lince AIDARAC (Simulador de Consola Serie y LED)".
El simulador debe estar adaptado a alumnos principiantes de 1º/2º ESO que realizan su primer circuito con Arduino (sin pantallas LCD ni tiras de LED complejas) y debe incluir:
1. VENTANA DE MONITOR SERIE ARDUINO:
- Una consola emergente que imite el Monitor Serie de Arduino IDE (fondo oscuro, texto verde/blanco monospace).
- Impresión continua en tiempo real a 9600 baudios con el formato: [Lectura A0 | ICA Calculado | Estado (OK/ALERTA) | LED (ON/OFF)].
- Botón para "Limpiar Consola" y pausar/reanudar el refresco de datos.
2. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL CIRCUITO BÁSICO:
- Ilustración esquemática del circuito: Arduino Uno + Sensor MQ-135 en A0 + 1 LED rojo en Pin 9.
- Un LED virtual que se enciende de color rojo brillante cuando el valor del ICA supera el umbral configurado (ej: >100) y permanece apagado cuando la calidad del aire es buena.
- Deslizador (Slider) para cambiar manualmente el "Nivel de Gas / Contaminación" simulado en el sensor A0 (rango 0 a 1023).
3. MODO DATOS REALES (CONEXIÓN API OPENAQ / ESTEPONA):
- Selector para cambiar entre "Simulación Manual de Aula" y "Datos Reales de Estepona (API OpenAQ)".
- Al conectar con la API real, muestra los datos de NO2 y PM2.5 de la zona de Estepona e imprime las lecturas por el Monitor Serie simulado.
4. GRÁFICA EN TIEMPO REAL (ESTILO SERIAL PLOTTER):
- Un gráfico de líneas interactivo con Chart.js que simule la herramienta "Serial Plotter" de Arduino IDE, registrando la curva del nivel de contaminación analógico en el tiempo.
5. GUÍA ESCOLAR Y ESTÉTICA MONTESTEAM:
- Tarjeta inferior informativa con el significado de las lecturas y recomendaciones de ventilación en la escuela.
- Estilo visual limpio, moderno y didáctico enfocado en educación secundaria inicial.
📊 6. Ciencia Ciudadana: Índice de Salud Respiratoria Escolar
En sus cuadernos de trabajo, los estudiantes registran las lecturas obtenidas a través del Monitor Serie durante la jornada escolar (8:30 h – Entrada, 11:30 h – Recreo, 14:00 h – Salida):
| Rango ICA | Estado en Consola | Estado del LED | Calidad del Aire | Protocolo y Acción en el Centro Educativo |
| 0 – 100 | 🟢 OK | ⚪ OFF (Apagado) | Aire Aceptable | Funcionamiento normal y ventilación rutinaria de las aulas. |
| 101 – 150 | 🔴 ALERTA | 🔴 ON (Encendido) | Atención / Regular | Ventilar aulas fuera de las horas punta de tráfico de vehículos. |
| > 150 | 🔴 ALERTA CRÍTICA | 🔴 ON (Encendido) | Nocivo | Proponer medidas de movilidad sostenible (Camino Escolar Seguro). |
🚀 7. Conexión Curricular y Red MonteSTEAM
Este proyecto constituye el primer peldaño en la adquisición de competencias de electrónica analógica y digital:
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│ SAGA MONTESTEAM │
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│ Misión 01: Detección Temprana de Incendios en Sierra Bermeja (Térmica) │
│ Misión 02: Dron de Vigilancia y Algoritmos de Ruta │
│ Misión 03: Alerta de Crecidas e Inundaciones en Ríos Padrón y Monterroso│
│ Misión 04: Eco-Estepona Air - Monitor de Calidad del Aire (1 Sensor + LED)│
└────────────────────────────────────┬────────────────────────────────────┘
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│ PRÓXIMO PASO (1º BACH) │
│ El Oráculo de la Calima: Predicción de Polvo │
│ Sahariano mediante IA y Satélites Copernicus │
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- Estructura Pedagógica Gradual: El paso de trabajar con un circuito súper sencillo (1 sensor analógico $A0$ + 1 salida digital $D9$ + Monitor Serie) permite afianzar la lógica fundamental de la programación antes de añadir actuadores complejos.
- Proyección Futura: La habilidad de leer datos analógicos y volcarlos al puerto serie sienta las bases para que en Bachillerato estos mismos datos sean transmitidos por Wi-Fi mediante microcontroladores ESP32 a modelos de inteligencia artificial.
