Reacondicionamiento de la estación meteorológica del programa de ingeniería mecatrónica
En este trabajo, se describe paso a paso para el reacondicionamiento de la estación meteorológica del programa de Ingeniería en Mecatrónica de la Universidad Tecnológica de Pereira. El objetivo principal fue medir los distintos fenómenos meteorológicos de manera precisa y confiable. Inicialmente, se...
- Autores:
-
Galeano León, Víctor Manuel
Moreno Valencia , Felipe
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad Tecnológica de Pereira
- Repositorio:
- Repositorio Institucional UTP
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:repositorio.utp.edu.co:11059/14772
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/11059/14772
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- Palabra clave:
- 550 - Ciencias de la tierra::551 - Geología, hidrología, meteorología
Mantenimiento y reacondicionamiento de equipos
Sensores meteorológicos
Ingeniería mecatrónica
Estación meteorológica
Temperatura - Variable
Anemómetro - Herramientas - Instrumentos
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En este trabajo, se describe paso a paso para el reacondicionamiento de la estación meteorológica del programa de Ingeniería en Mecatrónica de la Universidad Tecnológica de Pereira. El objetivo principal fue medir los distintos fenómenos meteorológicos de manera precisa y confiable. Inicialmente, se realizó un análisis de las variables meteorológicas, los sensores y otros componentes electrónicos importantes presentes en la estación. Esta etapa permitió identificar las mejoras necesarias y los componentes que requerían reemplazo o ajustes. A continuación, se planteó el diseño y construcción de un pluviómetro, así como el acondicionamiento de un anemómetro. Se prestaron especial atención al correcto funcionamiento de estos dispositivos clave en la medición de la precipitación y la velocidad del viento. Además, se propuso un nuevo esquema de conexiones para optimizar la recopilación de datos y se implementó una interfaz HMI (Interfaz de Usuario) para el monitoreo constante de cada una de las variables meteorológicas. Esta interfaz facilitó la visualización y el análisis de los datos recopilados en tiempo real. Finalmente, se llevó a cabo el ensamble de la estructura mecánica de la estación meteorológica y se realizaron pruebas para verificar su correcto funcionamiento. Los resultados obtenidos durante el reacondicionamiento de la estación meteorológica fueron analizados y discutidos, con el objetivo de evaluar la efectividad de las mejoras implementadas y su contribución al monitoreo preciso de los fenómenos meteorológicos. |
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[1] D. F. Belda, «Predicción Meteorológica,» AEMET, España . [2] G. M. R. B. D. M. K. A. Saima Zafar, «An IoT Based Real-Time Environmental Monitoring System Using Arduino and Cloud Service,» Engineering, Technology & Applied Science Research, vol. 8, nº 4, 2018. [3] Campbell, «Estaciones meteorológicas automáticas (EMA) e instrumentos de meteorología,» 2023. [En línea]. Available: https://www.campbellsci.es/aws meteorology. [4] F. U. Elizondo, «Utilización de estaciones meteorológicas automáticas como nueva alternativa para el registro y transmisión de datos,» Posgrado y Sociedad, vol. 11, nº 1, 2011. [5] M. M.-H. a. J. M. P. b. J.S. Botero-Valencia a, «Low cost climate station for smart agriculture applications with photovoltaic energy and wireless communication,» ELSEVIER, vol. 11, 2022. [6] IDEAM, «Manual para la Operación, Inspección y Mantenimiento de estaciones meteorológicas,» 2019. [7] B. Mihai, «HOW TO USE THE DHT22 SENSOR FOR MEASURING TEMPERATURE AND HUMIDITY,» DE GRUYTER OPEN, vol. LXVIII, 2016 [8] L. A. R. P. y. V. G. J. L. C. M. González, «Prototipo de estación meteorológica,» vol. 11, nº 2, 2019. [9] S. E. G. y. E. J. K. A. R. RUBERTO, «Estacion meteorológica de capacitación,» Departamento de Hidráulica de la Facultad de Ingeniería de la UNNE., Chaco, Argentina., 2010. [10] J. P. Oliver, «Diseño y construcción de un registrador de velocidad y dirección de viento para la evaluación del potencial eólico,» Instituto de Ingeniería Eléctrica. [11] C. A. M. Molina y W. F. R. Galvis, «Diseño y construcción de estación meteorológica,» Universidad Católica de Colombia, Bogotá, 2019. [12] V. A. Armijos, «Módulo Adafruit ESP32, 2023,» Electronics, [En línea]. Available: https://vasanza.blogspot.com/2021/07/especificaciones-del-modulo-esp32.html.. [13] G. Torres, «Principios básicos del sensor de efecto hall.,» Julio 2022. [En línea]. Available: https://urany.co/blog/adquiere-precisi%C3%B3n-con-efecto-hall. [14] Electronilab, «Sensor de efecto Hall.,» 2023. [En línea]. Available: https://electronilab.co/tienda/a3144-sensor-de-efecto-hall/. [15] Davis Instruments, «Anemómetro estándar 7911,» 2023. [En línea]. Available: https://www.davisinstruments.com/. [16] S. L. S. José Jair Alves Mendes, «LDR Y SENSORES DE LUZ AMBIENTE : FUNCIONAMENTO Y APLICACIONES,» SEA, 2013. [17] ROHM Semiconductor, «Digital 16bit Serial Output Type Ambient Light Sensor IC,» 2014. [18] Mactrónica, «Sensor de Rayor UV ML8511,» 2023. [En línea]. Available: https://www.mactronica.com.co/sensor-de-rayos-uv-ml8511. [19] LAPIS Semiconductor Co. Ltd., «Datasheet ML8511,» 2013. [20] Naylamp Mechatronics, «Sensor BMP180,» 2023. [En línea]. Available: https://naylampmechatronics.com/sensores-posicion-inerciales-gps/75-sensor-de presion-bmp180.html. [21] Ecoled Colombia, «Módulo solar de 6V 8W,» 2023. [En línea]. Available: https://ecoled.com.co/products/panel-power-bank-8w-6v. [22] Vinibattery, «Samsung 50E 21700 5000mAh 10A BULK,» 2023. [En línea]. Available: https://vinibattery.com/producto/samsung-50e-21700-5000mah-10a bulk/. [23] CEAC, «IoT Cloud,» 2023. [En línea]. Available: https://www.ceac.es/blog/que-es arduino-iot-cloud. [24] Electronilab, «TEMT6000 – Sensor de luz ambiente,» 2023. [En línea]. Available: https://electronilab.co/tienda/temt6000-sensor-de-luz-ambiente/. [25] ProViento S.A, «Anemómetro con veleta,» 2023. [En línea]. Available: https://proviento.com.ec/anemometros/95-anemometroveleta-fijo-para meteorologia-lsi-lastem.htm [26] R. P. M. C. P. C. Jan Feyen, «Comparación entre Pluviómetros Cuantifica Deficiencias en el Monitoreo de la Precipitación». [27] J. F. M. C. P. C. R. C. Ryan Padrón, «Comparación entre Pluviómetros Cuantifica Deficiencias en el Monitoreo de la Precipitación,» LA GRANJA. Revista de Ciencias de la Vida, vol. 31, nº 1, 2020. [28] ADAFRUIT, «Sensor UV LM390,» 2023. [En línea]. Available: https://electronilab.co/tienda/ltr390-sensor-de-luz-uv-i2c-adafruit/. [29] V. A. Armijos, «Electronics,» Módulo Adafruit ESP32, 2023. [En línea]. Available: https://vasanza.blogspot.com/2021/07/especificaciones-del-modulo-esp32.html. |
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessQuintero Vallejo , Hernan AlbertoGaleano León, Víctor ManuelMoreno Valencia , Felipe2023-08-03T21:49:47Z2023-08-03T21:49:47Z2023https://hdl.handle.net/11059/14772Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeEn este trabajo, se describe paso a paso para el reacondicionamiento de la estación meteorológica del programa de Ingeniería en Mecatrónica de la Universidad Tecnológica de Pereira. El objetivo principal fue medir los distintos fenómenos meteorológicos de manera precisa y confiable. Inicialmente, se realizó un análisis de las variables meteorológicas, los sensores y otros componentes electrónicos importantes presentes en la estación. Esta etapa permitió identificar las mejoras necesarias y los componentes que requerían reemplazo o ajustes. A continuación, se planteó el diseño y construcción de un pluviómetro, así como el acondicionamiento de un anemómetro. Se prestaron especial atención al correcto funcionamiento de estos dispositivos clave en la medición de la precipitación y la velocidad del viento. Además, se propuso un nuevo esquema de conexiones para optimizar la recopilación de datos y se implementó una interfaz HMI (Interfaz de Usuario) para el monitoreo constante de cada una de las variables meteorológicas. Esta interfaz facilitó la visualización y el análisis de los datos recopilados en tiempo real. Finalmente, se llevó a cabo el ensamble de la estructura mecánica de la estación meteorológica y se realizaron pruebas para verificar su correcto funcionamiento. Los resultados obtenidos durante el reacondicionamiento de la estación meteorológica fueron analizados y discutidos, con el objetivo de evaluar la efectividad de las mejoras implementadas y su contribución al monitoreo preciso de los fenómenos meteorológicos.TABLA DE CONTENIDO 1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 1 2 MARCO CONCEPTUAL..................................................................................................... 3 2.1 ESTACIÓN METEOROLÓGICA................................................................................. 3 2.1.1 ESTACIONES CLIMATOLÓGICAS. ....................................................................... 5 2.1.2 ESTACIONES SINÓPTICAS. ................................................................................. 6 2.1.3 ESTACIONES PLUVIOMÉTRICAS. ....................................................................... 6 2.1.4 ESTACIONES AGROMETEOROLÓGICAS (AM)................................................... 7 2.1.5 ESTACIÓN DE RADIOSONDA (RS). ..................................................................... 7 2.1.6 ESTACIÓN MAREOGRÁFICA (MM). ..................................................................... 7 2.1.7 ESTACIONES METEOROLÓGICAS AUTOMÁTICAS............................................ 7 2.2 MARCO DE REFERENCIA ........................................................................................ 8 2.2.1 VARIABLES METEOROLÓGICAS ......................................................................... 8 2.3 MARCO NORMATIVO...............................................................................................13 2.3.1 REQUISITOS DE LA INSTRUMENTACIÓN METEOROLÓGICA: [6] ....................13 2.3.2 INSTRUCCIONES DE UBICACIÓN DE LA ESTACIÓN METEOROLÓGICA. .......13 3 DISEÑO ELECTROMECÁNICO........................................................................................16 3.1 CONSTRUCCIÓN DE PLUVIÓMETRO.....................................................................16 3.1.1 PLUVIÓMETRO.....................................................................................................16 3.1.2 PARÁMETROS......................................................................................................16 3.1.3 DISEÑO CAD DE LAS PARTES QUE COMPONEN EL PLUVIÓMETRO .............17 3.1.4 IMPRESIÓN Y PRUEBAS. ....................................................................................20 3.2 DISEÑO CAD DE LOS SOPORTES PARA COMPONENTES DE LA ESTACIÓN METEOROLÓGICA..............................................................................................................22 3.3 COMPONENTES ELECTRÓNICOS DE LA ESTACIÓN METEOROLÓGICA. ..........25 3.3.1 MÓDULO ESP 32..................................................................................................25 3.3.2 SENSOR DE EFECTO HALL: ...............................................................................26 3.3.3 ANEMÓMETRO DE VELETA DAVIS-7911............................................................27 3.3.4 SENSOR DE LUZ GY302......................................................................................29 3.3.5 SENSOR DE LUZ UV ML8511 ..............................................................................31 3.3.6 SENSOR DE PRESIÓN ATMOSFÉRICA BMP180................................................32 3.3.7 SENSOR DE TEMPERATURA Y HUMEDAD STH31............................................32 3.3.8 IMÁN DE NEODIMIO.............................................................................................34 3.4 ESQUEMA DE CONEXIONES. .................................................................................35 3.4.1 DISEÑO DE PCB...................................................................................................36 4 ENSAMBLAJE DE LA ESTACIÓN METEOROLÓGICA. ...................................................42 4.1 SISTEMA DE ENERGÍA (PANEL SOLAR)................................................................42 4.1.1 PANEL SOLAR 6V 8W ..........................................................................................42 4.1.2 CONTROLADOR SOLAR MPPT DRF0559 ...........................................................42 4.1.3 BATERÍA LITIO SAMSUNG INR21700 5000MAH.................................................43 4.2 CODIFICACIÓN ........................................................................................................44 5 INTERFAZ HMI .................................................................................................................47 5.1 IOT ARDUINO CLOUD [2].........................................................................................47 5.1.1 ARDUINO IOT CLOUD..........................................................................................47 5.2 DISEÑO DEL HMI .....................................................................................................48 6 DISCUSIÓN Y RESULTADOS..........................................................................................53 PRESUPUESTO.......................................................................................................................61 CONCLUSIONES .....................................................................................................................63 RECOMENDACIONES.............................................................................................................65 REFERENCIAS ........................................................................................................................66 ANEXOS...................................................................................................................................68PregradoIngeniero(a) Mecatrónico(a)84 Páginasapplication/pdfspaUniversidad Tecnológica de PereiraIngeniería MecatrónicaFacultad de TecnologíasPereira550 - Ciencias de la tierra::551 - Geología, hidrología, meteorologíaMantenimiento y reacondicionamiento de equiposSensores meteorológicosIngeniería mecatrónicaEstación meteorológicaTemperatura - VariableAnemómetro - Herramientas - InstrumentosReacondicionamiento de la estación meteorológica del programa de ingeniería mecatrónicaTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis[1] D. F. Belda, «Predicción Meteorológica,» AEMET, España .[2] G. M. R. B. D. M. K. A. Saima Zafar, «An IoT Based Real-Time Environmental Monitoring System Using Arduino and Cloud Service,» Engineering, Technology & Applied Science Research, vol. 8, nº 4, 2018.[3] Campbell, «Estaciones meteorológicas automáticas (EMA) e instrumentos de meteorología,» 2023. [En línea]. Available: https://www.campbellsci.es/aws meteorology.[4] F. U. Elizondo, «Utilización de estaciones meteorológicas automáticas como nueva alternativa para el registro y transmisión de datos,» Posgrado y Sociedad, vol. 11, nº 1, 2011.[5] M. M.-H. a. J. M. P. b. J.S. Botero-Valencia a, «Low cost climate station for smart agriculture applications with photovoltaic energy and wireless communication,» ELSEVIER, vol. 11, 2022.[6] IDEAM, «Manual para la Operación, Inspección y Mantenimiento de estaciones meteorológicas,» 2019.[7] B. Mihai, «HOW TO USE THE DHT22 SENSOR FOR MEASURING TEMPERATURE AND HUMIDITY,» DE GRUYTER OPEN, vol. 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La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de 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