Diseño de una estación modular meteorológica para la integración y protección de nodos sensores destinados al monitoreo de variables ambientales en el cantón Baños de Agua Santa
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Date
2026-07-06
Authors
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Publisher
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO; FACULTAD DE DISEÑO Y ARQUITECTURA CARRERA DE DISEÑO INDUSTRIAL
Abstract
This degree project addresses the design of a modular meteorological station for
the integration and protection of sensor nodes intended for monitoring environmental
variables in the Baños de Agua Santa canton. Faced with operational issues caused by
severe climate conditions such as high humidity (87-91%), frequent rainfall reaching
2,755 mm/year, and eventual volcanic ash falls from the Tungurahua volcano, the
objective focused on materializing a physical structure that acts as a protective shield for
low-cost sensors.
Methodologically, a mixed approach with qualitative predominance and a projectapplied orientation was adopted. An analytical-synthetic process was executed,
comprising the contextual characterization of the territory, the three-dimensional
measurement of the electronic components (DHT22, MQ-135, and GPS sensors, among
others), and semi-structured interviews conducted with ten experts from the industrial
design and telecommunications fields.
As a main result, the systemic and volumetric configuration of a micro-station was
developed, dividing it into distinct functional blocks or chunks (designated as Gateway,
Urban, and Mirador modules). These subsystems were manufactured via 3D printing using
Acrylonitrile Styrene Acrylate (ASA) filament, strategically selected through Ashby's
methodology due to its high resistance to UV radiation and weathering.
Finally, the prototype's relevance was validated through expert judgment,
achieving high approval ratings in criteria such as hydraulic runoff, passive ventilation,
modularity, and manufacturing viability, demonstrating the effectiveness of industrial
design morphological solutions in safeguarding local technological hardware exposed to
aggressive Andean microclimates.
Description
El presente trabajo de titulación se enmarca dentro del diseño de una estación
meteorológica modular para la integración y el resguardo de nodos sensores, cuyo
objetivo es monitorear las variables ambientales de la localidad de Baños de Agua
Santa. Ante los problemas de funcionamiento de estos nodos provocados por los severos
factores climáticos de gran humedad (87-91%), las frecuentes lluvias de hasta 2.755
mm/año y la caída de ceniza del volcán Tungurahua en el exterior, el propósito fue
materializar una estructura física que actuara como escudo protector para los sensores
de bajo costo. De manera metodológica se implementó un enfoque mixto de
predominancia cualitativa y con una orientación proyectual-aplicada. Se escribió un
análisis analítico-sintético que incluyó la caracterización contextual del territorio, el
levantamiento tridimensional de los componentes electrónicos (sensores DHT22, MQ-
135, GPS, etc) y la realización de entrevistas semiestructuradas a diez expertos en total
de las áreas de diseño industrial y telecomunicaciones. Como resultado principal, se
desarrolló la configuración sistémica y volumétrica de una micro estación, dividiéndola
en bloques funcionales diferenciados o chunks (donde se nombraron los módulos
Gateway, Urbano y Mirador) y cuya fabricación para la generación de prototipos fue a
través de impresoras 3D con filamento de Acrilonitrilo Estireno Acrilato (ASA) para
ejecutar la elección estratégica de los materiales siguiendo la metodología de Ashby, en
función de sus altas prestaciones de resistencia a la radiación UV y a la intemperie. En
último lugar, la pertinencia del prototipo fue validada por el juicio de expertos,
obteniéndose una alta consideración por parte de los criterios de escurrimiento
hidráulico, ventilación pasiva, modularidad y viabilidad constructiva, evidenciando la
eficacia de las soluciones morfológicas propias del diseño industrial para resguardar
hardware tecnológico local expuesto a la agresividad de microclimas andinos.
Keywords
DISEÑO Y ARQUITECTURA, DISEÑO INDUSTRIAL, DISEÑO DE UNA ESTACIÓN MODULAR, ESTACIÓN MODULAR METEOROLÓGICA, INTEGRACIÓN, PROTECCIÓN DE NODOS, Y PROTECCIÓN DE NODOS SENSORES, MONITOREO DE VARIABLES AMBIENTALES, MONITOREO DE VARIABLES, ESTACIÓN METEOROLÓGICA, MONITOREO AMBIENTAL, MODULARIDAD, PROTECCIÓN CLIMÁTICA