CARTILLA SANSIM-PROGRAMATIC: PENSAMIENTO COMPLITACIONAL PROYECTO DEPURACION DE AGUA NO POTABLE Y MED

AÑO 2024-2025

CARTILLA

SANSIM-PROGRAMATIC

CARTILLA PEDAGOGICA DE PENSAMIENTO COMPUTACIONAL Y PROGRAMACIÓN DIRIGIDA A LAS Y LOS ESTUDIANTES INSTITUCIÓN EDUCATIVA COLEGIO DE

SAN SIMÓN RECTORA:

SANDRA BARON VALBUENA

REALIZADO POR:

EDNA NAYIVE BARRIOS

FABIOLA GÓNGORA MORENO

PROYECTO: MODELO DE DEPURACIÓN DE AGUA NO POTABLE, MEDICIÓN DEL PH

Introducción

SANSIM-PROGRAMATIC La cartilla esta dirigida a los y las estudiantes de secundaria, planeada por las docentes EDNA NAYIVE BARRIOS (docente de tecnología) y FABIOLA GÓNGORA MORRENO (Docente de C. Naturales y Biología) de la IECSS de acuerdo a las orientaciones dadas por la estrategia COLOMBIA PROGRAMA y su capacitación NODOS DE PENSAMIENTO COMPUTACIONAL en el Rol de PAR EXPERTO. Para llevar a cabo las actividades propuestas, los estudiantes deberán enfrentar el reto planteado en la ficha N°1: "El Río Chipalo en problemas", que consta de dos momentos: Actividades Desconectadas (Algoritmos) y Actividades Conectadas (Bucles).

Es fundamental destacar que estas actividades están centradas en el pensamiento computacional, definido como el proceso mental de formular problemas y sus soluciones, representándolas de manera que puedan ser ejecutadas por un agente de procesamiento de información (Wing, 2006) Además, como se menciona en la página del MinTIC, esta iniciativa, apoyada por el Ministerio de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones y el British Council, junto con el Ministerio de Educación Nacional, busca generar recursos y oportunidades de desarrollo profesional para docentes, con el objetivo de promover el pensamiento computacional en los estudiantes, siempre con un enfoque en la equidad de género.

Acompañamiento de la Mentora DIANA PAOLA GONZALEZ

IECSSI.: Institución Educativa Colegio de San Simón Ibagué

NODOS DE PENSAMIENTO COMPUTACIONAL

ACTIVIDADES FICHA 1

Desconectadas

MAS ROBLE P N E LO CHIPA O I R L E

APRENDIZAJES Subhabilidad: Pensamiento lógico Objetivos: 1. Analizar la información de los hechos que se presentan.

2. Usar la lógica booleana, evaluando el cumplimiento de una o más condiciones.

3. Apropiar el uso de los operadores lógicos “Y” y “O”.

4. Proponer soluciones que permitan dar respuesta a los retos propuestos.

Lo que sabemos y lo que debemos saber

ORIENTACIONES INICIALES Al iniciar el reto propuesto en las siguiente problematica podras contribuir de manera significativa con aportar a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), también conocidos como Objetivos Globales, que fueron adoptados por las Naciones Unidas en 2015 como un llamamiento universal para poner fin a la pobreza, proteger el planeta y garantizar que para el 2030 todas las personas disfruten de paz y prosperidad.

Asi mismo es importante conocer que la creatividad, el conocimiento, la tecnología y los recursos financieros de toda la sociedad son necesarios para alcanzar los ODS en todos los contextos.

Para desarollar las actividades planteadas y alcanzar los aprendizajes es necesatio conocer algunos conceptos:

Algoritmo: secuencia lógica de pasos.

Programa: es una secuencia de instrucciones, escritas para realizar una tarea específica en un procesador.

Programador(a): persona que escribe el programa para un procesador.

Procesador: dispositivo electrónico que entiende esas instrucciones y las ejecuta automáticamente.

Lógica Booleana: es una forma de álgebra que se utiliza para crear afirmaciones verdadero/falso.

Condicionales: definen bifurcaciones en el código, donde se ejecuta un conjunto de instrucciones si se cumple una condición, y otro conjunto si no se cumple.

Operadores Lógicos: se utilizan para evaluar condiciones en declaraciones condicionales, bucles y otras estructuras de control.

Proporcionan una forma de combinar múltiples condiciones y producir un único valor booleano como resultado.

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NODOS DE PENSAMIENTO COMPUTACIONAL

Lo que sabemos y lo que debemos saber

FICHA 1

S BLEMA O R P LO EN CHIPA O I R EL

Descripción

Evaluar la calidad del agua , en cinco puntos de diferentes tramos, del rio Chipalo, en el recorrido que hace por la zona urbana de Ibagué, con indicadores de pH. El pH es un parámetro importante de control, afecta la apariencia física del agua y su capacidad para desarrollar microorganismos en zonas de alta contaminación.

Contexto Narrativo de la Actividad

1-INICIO ALASKA. 2-CALAMBEO. 3-SAN SIMÓN. 10-ESTADIO. 4-PIEDRAPINTADA. 5-JORDAN. 6-VERGEL 8-SIMON BOLIVAR 7-SALADO, SANTA ANA.

El rio Chípalo, nace en la vereda La Cascada, en los cerros noroccidentales del municipio de Ibagué pasa por más de 70 barrios de la ciudad y desemboca en el rio Totare.

La localización geográfica de este afluente no es conveniente para su estabilidad biológica ya que parte del tramo inicial del río se encuentra en zona rural y la mayor parte en el casco urbano de la ciudad, implicando una descarga alta de contaminantes que aumentan la actividad microbiana y alteran la calidad del agua.

Evaluar la calidad del agua con indicadores de pH, en algunos tramos de la trayectoria del rio, es la tarea de los microbiólogos de la IECSS. Varios factores pueden afectar el pH del agua, incluida la actividad microbiana, la presencia de sustancias ácidas o alcalinas, etc. Estos efectos deben considerarse al evaluar la calidad del agua, mantener las condiciones de pH adecuadas es crucial para la estabilidad y eficacia de los sistemas de tratamiento biológico. El valor óptimo para el crecimiento de los microorganismos esta entre 6,5 y 7,5, indicando un alto riesgo en la calidad del agua.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CALIDAD DEL AGUA

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IECSS: Institución Colegio de San Simón

Educativa

Indica en que direción se avanza

Orienta que se realiza giro a la izquierda

Actividad 1 Los microbiologos de la IECSS, se preparan para tomar muestras en diferentes tramos del Rio Chipalo, se deben identificar los puntos de la trayectoria del Rio, que tengan un riesgo medio, un riesgo bajo y dos altos de basura y mineria que influyan en la calidad del agua. Las muestras recolectadas se les determina el pH y se observan al microscopio para su correspondiente analisis analisis.

Esta actividad ayudará a usar su pensamiento lógico, que es otra de las subhabilidades del pensamiento computacional. El ejercicio requiere que comprendan las condiciones que se presentan y que evalúen cuáles se cumplen en cada punto donde se recorre el rio Chipalo.

Orienta que se realiza giro a la derecha.

Indica que se avanza en la direccion en la que se encuentra se debe repetir 2 veses la instrucción anterior

Indica que se toma muestra de agua

Indica que se verifica muestra PH

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FICHA 1

AS OBLEM R P N LO E CHIPA O I R EL

ACTIVIDAD LABERINTO

Aprendizaje: Interpretar un diagrama de flujo para resolver el problema de toma de muestras de agua no potable, en un laberinto, que hace parte del cauce del Rio Chípalo.

Planteamiento de la situación Los estudiantes de la IECSS, se preparan para tomar y posteriormente analizar, muestras de agua no potable, en cinco puntos del Rio Chípalo. Al respecto conviene decir, que el rio recorre más de 70 barrios de la ciudad y desemboca en el rio Totare, la localización geográfica de este afluente no es conveniente para su estabilidad biológica ya que parte del tramo inicial del río se encuentra en zona rural y la mayor parte en el casco urbano de la ciudad, implicando una descarga alta de contaminantes que aumentan la actividad microbiana y alteran la calidad del agua.

Se deben recorrer los cinco puntos marcados en el laberinto ,donde hay varios tipos de riesgos, que son la causa de contaminación del rio. Los puntos cuatro y cinco son los escogidos para la toma de muestras estos son los cuerpos de agua más contaminados por factores como: desforestación, minería, descargas altas de aguas residuales no tratas y basuras.

Actividad1 Puedes usar una hoja con el dibujo de los laberintos y una ficha para representar tu desplazamiento.

Si estas trabajando en grupo pueden asignar los siguientes roles: • Depurador: sigue el diagrama de flujo poniendo una ficha en la instrucción que se está ejecutando e indicándola en voz alta.

• Procesador: se ubica a la entrada del laberinto, si está hecho con cinta en el piso, o coloca un objeto o ficha en la entrada sobre el papel. En el caso de usar un objeto, debe tener claro cuál es el frente para saber cuál es la izquierda o la derecha.

• Medidor de complejidad: va contando los pasos requeridos para salir del laberinto.

• Verificador: si hay alguien más en el grupo, esta persona debe verificar que se siga la secuencia de instrucciones y cuenta cuántos pasos se dan.

Se deberá trabajar para reproducir las instrucciones de un diagrama de flujo.

Ejecuta el algoritmo que se encuentra a la derecha

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D D F E ‌ E ‌ L I U ‌ A J ‌ G O ‌ R A M A‌

PARA TENER EN CUENTA: El bucle que repite un conjunto de instrucciones por un número de veces.

El bucle que repite un conjunto de instrucciones mientras una condición sea verdadera, esto es, se cumpla.

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FICHA 1

MAS ROBLE P N E LO CHIPA O I R L E

Actividad 2

Los microbiologos de la IECSS, se preparan para tomar muestras en diferentes tramos del Rio Chipalo, se deben identificar los puntos de la trayectoria del Rio, que tengan un riesgo medio, un riesgo bajo y dos altos de basura y mineria que influyan en la calidad del agua. Las muestras recolectadas se les determina el pH y se observan al microscopio para su correspondiente analisis analisis.

Esta actividad ayudará a usar su pensamiento lógico, que es otra de las subhabilidades del pensamiento computacional. El ejercicio requiere que comprendan las condiciones que se presentan y que evalúen cuáles se cumplen en cada punto donde se recorre el rio Chipalo.

Las buenas soluciones no son evidentes. No te quedes con lo primero que se ocurrió por interesante que parezca. Las buenas soluciones usualmente llegan después de varios ensayos.

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ACTIVIDADES FICHA 1

Conectadas

Y IENTO M I C O -CON ALO AMOSEL RIO CHÍP M A R ROG IDADO D CU

Lo que sabemos y lo que debemos saber

Módulo de Mini Estación Depuradora Micro:bit

✓ LO QUE SABEMOS La secretaria de Educación de Ibagué, al inicio del año escolar, solicita a las Instituciones Educativas el cumplimiento de actividades y acciones populares a favor del Río Chípalo, gestiones dentro de los programas educativos ambientales PRAE, para el conocimiento de la situación del río en su travesía por la ciudad de Ibagué.

Conseguir que las y los estudiantes de la IECSS conozcan y se involucren en el fortalecimiento y cuidado de esta importante fuente hídrica es reto difícil, pero se intenta abordar en este proyecto.

Analizar los cuerpos de agua contaminada, es necesario ya que, permite medir la eficacia y los efectos del sistema de tratamiento de agua que se debe realizar. El pH del agua contaminada con agua residual de alta carga orgánica, varia en un rango de 3,7 a 7,0. Simular el proceso de autodepuración del agua contaminada, con el aumento del caudal, es una de las alternativas para contribuir a la descontaminación del Rio Chipalo.

EL reto es muy importante: Con una pequeña placa micro:bit programada con MakeCode se puede conseguir. Programar la placa micro:bit, para que mida, con un sensor externo, el nivel de agua que se le va adicionando a diferentes muestra de agua contaminada, tomadas de algunos puntos críticos del Rio Chípalo, y registrar datos de cambio de pH, incorporando otro sensor externo de pH a la placa, es la forma de replicar uno de los procesos de análisis que se hace en una estación depuradora.

✓ LO QUÉ NECESITAMOS SABER La capacidad de autodepuración de un río depende de tres aspectos: el caudal, que permitirá diluir el vertido y facilitar su posterior degradación, la turbulencia del agua, que aportará oxígeno diluido al medio, favoreciendo la actividad microbiana y, la naturaleza y tamaño del vertido que se haya producido a lo largo de su curso. ¿Por qué es importante conocer y controlar la tasa de pH de muestras en una estación depuradora?

Fig 1. Escala de pH

El pH mide la acidez o alcalinidad del agua en una escala de 0 a 14, un pH neutro es 7, por debajo de 7 es ácido y por encima es alcalino. El agua potable normalmente tiene un pH entre 6.5 y 8.5. Sin embargo, en zonas donde la actividad microbiana es alta se altera el pH del agua y el valor óptimo para el crecimiento microbiano esta entre 6,5 y 7,5. De modo que valores de pH inferiores a 4,5 y superiores a 13, son considerados como factores limitantes de crecimiento microbiano.

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FICHA 1

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Y IENTO M I C O LO CON MOS - RIO CHÍPA A M A L ROGR IDADO DE CU

Lo que sabemos y lo que debemos hacer

Así se puede entender como se realizaria el cambio de pH en la muestra contaminada

Fig 2. Rangos de pH, crecimiento microbiano. Indicadores de calidad del agua En el laboratorio de Biología de la IECSS, las y los estudiantes del grado 10:04 JM analizan muestras de agua de algunos tramos del río Chípalo. La contaminación microbiológica, en la comuna 6, Barrio El Vergel, se debe a las descargas de aguas residuales provenientes de las quebradas La Pioja y Ambala esta será la muestra problema.

Para el análisis se tienen como base los conocimientos desarrollados en clase, sobre los factores que afectan la calidad del agua y utilizan el pH como parámetro importante de control, y su capacidad para desarrollar microorganismos en zonas de alta contaminación.

Se simula con un prototipo en el laboratorio, monitoreado con la micro:bit, el proceso de autodepuración que poseen los ríos, siendo un evento de carácter natural donde en temporada seca se presenta mayor degradación de materia orgánica, mientras que en temporada de lluvia la precipitación contribuye con la recuperación de oxígeno disuelto.

El dispositivo debe tener: Recipiente de medición de volumen de agua (Beacker de 1000 mL): El sistema debe contar con un recipiente que mida el nivel de agua de la muestra contaminada y del agua pura vertida.

Bombeo de agua pura (Embudo de decantación de 250MmL): Debe permitir el bombeo de agua pura sobre la muestra contaminada.

Sensores de pH y nivel de agua: A medida que aumenta el nivel del agua, se debe determinar el pH. El pH será el parámetro que determine los rangos en los cuales se reduce o elimina la actividad microbiana. Así mismo, el sensor de nivel de agua, indicara el maximo volumen de agua que se le debe adicionar a la muestra problema.

¿Qué aprendemos mientras programamos?

Buscar soluciones para afrontar el problema de la contaminación del agua, proponiendo medidas para una actitud responsable.

Utilizar la placa micro:bit como un aparato medidor de pH, la temperatura y el volumen del agua (caudal) Aprender a programar la placa la robótica micro:bit con MakeCode creando un proyecto en el que intervengan sensores, bucles, condicionales y variables.

Conocer y desarrollar las fases de un proyecto de diseño: identificación de necesidades, diseño, prueba, evaluación y comunicación.

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FICHA 1

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Lo que debemos hacer

¿Qué aprendemos mientras programamos?

Teniendo en cuenta todo los conceptos, se convierte la placa micro:bit en un sensor y se prográma para que ejecute, al menos, las siguientes instrucciones: Muestre el volumen de agua adicionada a la muestra de agua problema.

Dé distintas repuestas en función del volumen de agua 1. Elabora un programa utilizando variables.

2. Elaborar programas en el que se empleen bloques condicionales,variables con dos o tres condiciones.

Fig 3 Componentes del medidor de pH

SENSORES Para convertir la placa en un instrumento para medir temperatura, volumen de agua adicionada (caudal) y medir pH de la muestra, los sensores son los componentes indispensables para conseguirlo. Se transforma la placa micro:bit en auténticos instrumentos de medición: La temperatura está estrechamente relacionada con el pH del agua. Cuando hay un incremento en la temperatura, el pH disminuye, de igual forma una disminución de temperatura implica un aumento en el pH. Para conocer la temperatura que hay en el prototipo del sistema de autodepuración del agua no potable, se programa el sensor de temperatura de la placa micro:bit.

Fig 4. Simulador de Temperatura de MakeCode para micro:bit.

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FICHA 1

TO Y IMIENO C O N S -CO ÍPAL MAMODEL RIO CH A R G RO DO CUIDA

Lo que debemos hacer

¿Qué aprendemos mientras programamos?

Sensor externo Ultrasonido HC-SRO4 Tienen dos transductores, un emisor y un receptor, puede detectar la distancia a la que se encuentra un objeto. Para el proyecto de medición de pH en agua no potable de muestras del Río Chípalo,el sensor tiene la función de medir la distancia del nivel de agua de la muesta.

Fig 5. Sensor de ultrasonido, pines de conexión

Se Localiza y añade del bloque EXTENSIONES “sonar”, que dispone de un único bloque: puede devolver la distancia a un obstáculo detectado por el sonar

Fig 6 Pines de conexión del cuadro de herramientas de SONAR

El bloque permite configurar los pines de conexión y puede devolver, el tiempo transcurrido de la emisión de la señal hasta la recepción del rebote o la distancia, puede devolverla en centímetros o en pulgadas. Para la Programación se crea una variable llamada distancia y guarda en ella la lectura del sensor ultrasonido, del bloque dentro de la sección «Sonar».

Sensor externo de pH de la micro:bit Diagrama de configuración 1. Sensor de pH con módulo de sonda 2. Cable de alimentación de tres pines 3. Placa de de micro:bit 4. Conexión de dispositivo placa extensora para micro:bit 5. Bateria o fuente de poder

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FICHA 1

TO Y IMIENO C O N S -CO ÍPAL MAMODEL RIO CH A R G RO DO CUIDA

Lo que debemos hacer

¿Qué aprendemos mientras programamos?

Fig 7. Sensores de pH

PINES La placa micro:bit no cuenta con sensor de nivel de agua ni de pH, pero tiene una serie de elementos llamados pines que permiten conectar tanto sensores como actuadores externos.

Se dividen en pines analógicos y digitales.

Fig 8.Identificación de pines de la Microbit

Los elementos externos se conectan mediante una placa de expansión. De izquierda a derecha, el primero es el pin 0; el siguiente es el, pin 1 y el siguiente el pin 2. En estos tres pines se conecta tanto sensores como actuadores, ya que pueden funcionar como entradas o como salidas. Además, son capaces de leer y emitir señales analógicas y señales digitales. También se pueden configurar para que funcionen como botones táctiles.

El cuarto pin, es 3V y sirve para suministrar energía al sensor o actuador que se conecte; por ejemplo, los sensores de pH y ultrasonido que para funcionar necesite energía. El Pin GND, es el polo tierra o negativo.

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FICHA 1

TO Y CIMIEN O N O O S -C ÍPAL MAMODEL RIO CH A R G RO DO CUIDA

Lo que debemos hacer

DIAGRAMA DE CONEXIONES MEDIDOR DE PH. AUDIO DE CONEXIONES DEL PROYECTO: MODELO DE DEPURACIÓN DE AGUA NO POTABLE, MEDICIÓN DEL PH

Fig 9 Diagrama de Conexiones medidor de pH -Modelo de depuración de Agua no Potable.

CONEXIONES EXTERNAS Para trabajar con el sensor de ultrasonido, se pulsa el bloque EXTENSIONES, o el icono del engrane, después en extensiones, se hace clic sobre la extensión ¨SONAR¨

TRADUCIENDO A LA MICRO:BIT

VIDEO COMPLETO DEL PROYECTO: MODELO DE DEPURACIÓN DE AGUA NO POTABLE, MEDICIÓN DEL PH

Fig 10. Herramientas de la categoría Extensiones

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FICHA 1

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Lo que debemos hacer

Se selecciona el bloque, “SONAR” para realizar lecturas con el sensor ultrasonido.

Fig 11. Herramientas de la categoría Extensiones

En el bloque Extensiones, también se incorpora el Display Alfanumérico LCD i2C, pantalla de cristal líquido que puede mostrar los mediciones a trabajar como temperatura, pH, y nivel del agua.

Fig 12. Herramientas de la categoría Extensiones LCD

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FICHA 1

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A PROGRAMAR

DESCRIPCIÓN DEL CÓDIGO

Programación del sensor de Ultrasonido SR04 Programar funciones: Las funciones en la programación por bloques de la Microbit, tienen parámetros que permiten pasar valores o datos a una función y realizar acciones en función de esa información, haciendo que las funciones se puedan reutilizar en otras entradas del código.

Del cuadro de herramientas, del editor MakeCode, que proporciona bloques en categorías, se utiliza el bloque “funciones”. Se crea una primera función llamada “distancia SR04” que corresponde al sensor de ultrasonido, esta indica el nivel de agua que se adiciona a 200mL de agua, No potable, que es la muestra de análisis del proyecto. El sensor funciona con dos entradas el Trigger que es la entrada de datos y el Echo que es la salida del sensor.

Fig 13. Áreas y controles en el editor MakeCode.

Fig 14. Herramienta categoría Funciones.

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FICHA 1

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A PROGRAMAR

Para calcular la distancia se utiliza la fórmula:

Se programa el tiempo en que se reciben y calculan los datos, en el cuadro de herramientas en la categoría “pines” se selecciona el bloque “ escritura digital” del pin5, donde se conecta el Trigger del sensor ultrasonido.

Fig 15. Herramienta categoría Pines, programar tiempo del sensor ultrasonido.

En el cuadro de herramientas en la categoría “control” se selecciona el ítem ” espera” en milisegundos, se cambia a 2ms.¨

Fig 16. Herramienta categoría Control, programar espera en milisegundos.

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FICHA 1

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A PROGRAMAR

En el área de codificación se duplican los bloques, de “escritura digital del pin-5” que se cambia a 1 y “espera” que se cambia a 10ms.

Se duplican el bloque de “escritura digital del pin-5” que cambia a cero (0) y se finaliza el código para enviar una onda de ultrasonido con el sensor.

Esto es, los pines digitales solo tienen dos estados, cero y uno, cero para apagado uno para encendido, con esto lo que se hace es:

Fig 17. Duplicación de bloques para programar Pin5.

Luego de realizar él envió de este dato, por el TRIGGER (ojo derecho del sensor), se reciben en el ECHO (ojo izquierdo del sensor).

Se crea una primera variable que lleva el nombre ¨Echo¨, se le fija un valor del pulso que recibe el pin8, que es donde esta conectado el Echo del sensor HC-SR04 del proyecto. Una variable es un espacio en la memoria donde el programa puede almacenar valores.

Fig 18. valor del pulso que recibe el pin8 de la variable echo

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FICHA 1

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A PROGRAMAR

Con este bloque queda programada el envió y la recepción de las ondas de ultrasonido del sensor

Fig 19. Bloque completo de envío y recepción de ondas de ultrasonido

Se calcula y programa el tiempo en que las ondas van y vuelven. Se crea una segunda variable llamada ¨distancia¨ que se le da el valor a partir de la fórmula de distancia. Del bloque matemáticas se selecciona el bloque multiplicación, se le anexa a este bloque, ¨Echo¨ del bloque variables, echo es el tiempo y se multiplica por la velocidad del sonido que es 343 m/s, se convierte este valor a cm, que corresponde a 0,0343cm/s.

Fig 20. Primer paso para generar Bloque de variable distancia

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FICHA 1

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A PROGRAMAR

El valor fijado en la variable distancia se divide entre dos, de la herramienta matemáticas se saca el bloque división, se arrastra este bloque al primer cero del bloque de división y se superpone nuevamente. Se divide entre 2

Fig 21. Segundo paso para generar Bloque de variable distancia dividiendo tiempo por velocidad entre dos.

Esta última variable es la fórmula de distancia Echo= tiempo x 0,0343(velocidad del sonido)/2 Se redondean los datos de la formula para que no arrojen muchos valores decimales sino enteros, para esto de la herramienta matemática se selecciona el bloque redondeo y se superpone al inicio de la variable distancia. Se cortan los decimales dando la opción ¨truncar¨, con esto solo quedan números enteros. Este bloque ya es el programa del sensor ultrasonido que da la distancia que corresponde al nivel de agua adicionado a la muestra.

Fig 22. Primer paso para generar Bloque de variable distancia

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FICHA 1

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A PROGRAMAR

Fig 23 Bloques para completar la programación de variable distancia redondeando datos para mayor precisión

DIAGRAMA DE FLUJO PRIMERA PARTE DEL CÓDIGO – MEDICIÓN DE pH -MODELO DE DEPURACIÓN DE AGUA NO POTABLE CONTEXTUALIZANDO:

DIAGRAMA DE FLUJO

Es un esquema para representar gráficamente un algoritmo. Se basan en la utilización de diversos símbolos para representar operaciones específicas, es decir, es la representación grafica de las distintas operaciones que se tienen que realizar para resolver un problema, con indicación expresa el orden lógico en que deben realizarse. Se les llama diagramas de flujo porque los símbolos utilizados se conectan por medio de flechas para indicar la secuencia de operación. Para hacer comprensibles los diagramas a todas las personas, los símbolos se someten a una normalización; es decir, se hicieron símbolos casi universales, ya que, en un principio cada usuario podría tener sus propios símbolos para representar sus procesos en forma de Diagrama de flujo. Esto trajo como consecuencia que sólo aquel que conocía sus símbolos, los podía interpretar. La simbología utilizada para la elaboración de diagramas de flujo es variable y debe ajustarse a un patrón definido previamente. El diagrama de flujo representa la forma más tradicional y duradera para especificar los detalles algorítmicos de un proceso. Se utiliza principalmente en programación, economía y procesos industriales

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ALGORITMOS

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ALGORITMOS

Se crea una Segunda función para realizar la lectura del pH, en la muestra analizada. Se hace con un sensor de pH análogo, para esta función se crea una tercera variable que se nombra “pH” que se establece en la lectura analógica del “pin0” que es donde se conecta el sensor de pH. La lectura analógica daría valores de cero (0) a mil veintitrés (1023), luego se convierten a los rangos del pH que son de 0 a 14. Para esto se crea en este bloque una cuarta variable llamada “Conversión”.

Fig 24 Bloques para la segunda función lectura de pH en el pin cero y cuarta variable

Se fija la variable conversión, al mapeo de la variable pH, el mapeo se incluye desde Pines.

Con esto se convierten los 1024 datos del pin analógico en los valores del rango de pH, se va a variables y se saca pH y se incluye en el bloque de mapeo.

Para el registro de pH se tienen dos sustancias, una es la muestra problema que corresponde a agua no potable del Rio Chípalo, con un pH ácido de 3,0 cuya lectura analógica de inicio dio 450 y otra sustancia básica, agua potable de la tubería previamente decantada a temperatura ambiente con pH 7,8 y con una lectura analógica de 650. Estos valores analógicos se convierten en valores reales.

Fig 25 Bloques completo, para tercera y cuarta variable de la segunda función, lectura del pH

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FICHA 1

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DIAGRAMA DE FLUJO SEGUNDA PARTE DEL CÓDIGO – MEDICIÓN DE pH -MODELO DE DEPURACIÓN DE AGUA NO POTABLE

PROGRAMACIÓN DE ALARMA Se programa una Tercera función llamada “Alarma”, se relaciona con la variable distancia que lee la cantidad de agua que se va adicionando a la muestra problema, que va variando el pH, cada cierto nivel de agua, suena la alarma y se verifica el cambio de pH de la muestra.

Fig 26. Herramienta funciones, con las tres funciones programadas, variables del proyecto.

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FICHA 1

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ALGORITMOS

Del cuadro de herramientas, del editor MakeCode, se utiliza el bloque “Bucles” repetir 4 veces, se anexa a este bloque el tono de timbre, del bloque de “Música”, seguido se le coloca una pausa de 200msg, se repite los dos bloques y se finaliza con el ítem “pare todos los sonidos” , del bloque de Música Después que se reproduzcan todos los sonidos, se anexa debajo del bloque repetir 4 veces, una pausa más larga de 5sg, significa que cada cinco segundos suena una alarma indicando el nivel de agua adicionada a la muestra que se está analizando.

Fig 27 Bucles, bloques que repiten el número de veces que se indique (4),los tonos de la alarma de nivel de agua.

Creadas las tres funciones, se programa desde la herramienta del editor MakeCode el bloque “extensiones” la extensión “Makerbit” que permite visualizar la lectura de la distancia (nivel de agua), pH y temperatura de la muestra en la pantalla LCD. Con la extensión de Makerbit se selecciona el ítem conectar “LCD” quedando conectada a la Microbit para poder enviarle datos a la misma. Esta extensión se incluye en el bloque al iniciar de la herramienta “Básico”.

Fig 28 Extensiones para el bloque Makerbit, pantalla LCD

PROYECTO: MODELO DE DEPURACIÓN DE AGUA NO POTABLE, MEDICIÓN DEL PH

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Fig 29 Bloque de trabajo Makerbit LCD, para conexión de pantalla LCD a la placa Microbit.

En el bloque “para siempre” donde se establecen todas las tareas del proyecto, y se organizan de modo que sea un bucle, que se ejecute siempre, se programa la Temperatura de la muestra analizada, utilizando el sensor de temperatura de la microbit.

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Programación Variable Temperatura Se crea la quinta variable “Temperatura”, esta variable se fija en el bloque para siempre, y en la lectura temperatura que esta en el bloque de “Entrada”

Fig 30 Bloque de Entrada para fijar y leer en la variable temperatura

Se crea un nuevo bloque para siempre, para monitorear la temperatura, los valores óptimos de la temperatura para la variación del pH se establecen entre 18°C y 27°C, en estos rangos de temperatura no afecta en valores considerables el pH, si las temperaturas de la muestra cambian a valores menores de 18°C y mayores de 27°C se da una variación notable en el pH, significando que la muestra contaminada disminuye el crecimiento microbiano.

Se programa la temperatura para que la microbit informe cuando la temperatura cambia a valores muy bajos o muy altos y cambien las condiciones de la muestra. Se utilizan los bloques de lógica, se trae una comparación a la zona de codificación y un boléano

Fig 31 Bloques de condicionalesboléanos y matriz de LEDs para visualizar cambio de temperatura en la microbit

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Programación Variable nivel del agua Se crea una sexta variable “Nivel de Agua”, funciona para registrar la cantidad de agua que se va adicionando a la muestra de agua no potable, que esta en el beaker 200mL. Se combina la variable distancia que ya esta programada, con la resta del nivel de agua del beaker donde se van a mezclar los dos líquidos, agua No potable y agua potable con diferentes pH. El beaker tiene 12cm de altura con respecto al sensor de ultrasonido, a esos 12cm de altura del beaker se le resta la distancia programada en la variable, utilizando del bloque matemática con una función de resta.

Con esta parte del código se programa que la lectura de la distancia del nivel de contenido del recipiente comience en cero y el valor aumente cada vez que se le adicione agua potable al beaker.

Fig 32. 1 Resta de altura del beaker con la variable distancia

Utilizando el cuadro de herramientas “Avanzados” del bloque “funciones” se utilizan nuevamente la función distancia del SR04 y lectura del pH, también se fijan en el bloque para siempre.

Asimismo, se crea una pausa de 5sg para que las lecturas que se haga tengan un rango de tiempo y se puedan leer.

Utilizando el cuadro de herramientas “Avanzados” del bloque “funciones” se utilizan nuevamente la función distancia del SR04 y lectura del pH, también se fijan en el bloque para siempre. Asimismo, se crea una pausa de 5sg para que las lecturas que se haga tengan un rango de tiempo y se puedan leer.

Fig 32.2 Resta de altura del beaker con la variable distancia

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Fig 33 Boque creador de bits para visualizar datos en pantalla LCD

Fig 34 Boque creador de bits para visualizar datos en pantalla LCD

Para incorporar estos parámetros a unir, tomamos los valores que se tienen en variables, el primer parámetro es nivel de agua, en cm, y se va a localizar en la posición 1 de la pantalla.

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Fig 35 Incorporación de variable nivel de agua a visualización en pantalla LCD.

Fig 36 Posiciones de datos en la pantalla LCD, posición 1 para nivel de agua.

Se duplica el bloque completo de LCD1602, para incorporar la variable pH, este bloque se visualiza en la posición 17 renglón 2 de la pantalla.

Fig 37 Posiciones de datos en la pantalla LCD, 16 posición 17 para lectura del pH segundo renglón de la pantalla

Se duplica el bloque completo de LCD1602, para incorporar la variable temperatura, este bloque se visualiza en la posición renglón 26 de la pantalla, para que el valor se visualice en la mitad de la pantalla.

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Fig 38 Posiciones de datos en la pantalla LCD, 26 para Temperatura segundo renglón de la pantalla.

Con este código ya se puede visualizar la temperatura ambiente que registra el sensor de la microbit, que para el proyecto corresponde a la temperatura de las muestras que se han igualado a temperatura ambiente, el nivel de agua que se adiciona al beaker y se tiene configurada la pantalla LCD donde se visualizan todos los valores.

Se programan unos bloques de condiciones en donde se pueda ver cuanta agua se le va adicionando desde un embudo de separación con llave, al beaker que contiene 200mL de la muestra de agua no potable, con relación a la cantidad de agua que se muestre en el gráfico de la matriz de led y que llame la alarma Del cuadro de herramientas se selecciona el bloque de lógica, se selecciona los parámetros de comparación y boléanos. En la comparación se coloca nivel de agua que sea mayor a cero, se duplica para colocar el nivel de agua menor a dos. Las dos comparaciones se insertan en el boléano y se coloca todo el bloque en la condición.

Fig 39 Bloque de comparación para valores de nivel de agua adicionada al sistema.

La condición seria sim el nivel de agua es mayor a cero y menor que dos ejecutar la tarea de no mostrar nada en la matriz de LEDs

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Fig 40 Primera matriz de led ejecutando la primera tarea, si el nivel de agua es mayor de cero no muestre nada

Se duplican los bloques generando varias condiciones, para seguir ejecutando las tareas en la matriz de LEDs según la condición del nivel de agua. Cuando el nivel del agua este entre 2 y 3 cm en la matriz de LEDs solo se observe una fila y de la herramienta funciones le adiciono el bloque alarma Cuando el nivel de agua este entre 3 cm y 4 cm, entre 4 cm y 5 cm se asignan tareas en la matriz de LEDs y nuevamente se duplica e inserta la llamada de alarma, se dan varios valores repitiendo todos los bloques. Es así, que se programan los niveles de agua que se pueden visualizar en la matriz de LEDs.

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Fig 41 Bloques de condicionales y boléanos ejecutando la tarea nivel de agua en LEDs

QUÉ HEMOS APRENDIDO Revisa y completa la siguiente tabla marcando con una X en la columna que mejor represente tu aprendizaje: Verifica los aprendizajes logrados Utilizar variables booleanas de entrada que simulan la acción de sensores.

Comunicar instrucciones utilizando la pantalla de LEDs y un código de flechas.

Iterpretar una secuencia de instrucciones para resolver un problema como el de un laberinto Interpretar un diagrama de flujo para resolver problemas como el de un laberinto.

Utilizar operaciones lógicas para decidir qué acción se ejecuta.

Utilizar lazos que se repiten hasta terminar la tarea.

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Si

Algo

No

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QUÉ HEMOS APRENDIDO Selecciona la opción que mejor representa su opinión:

Contesta las siguientes preguntas

Si

Algo

No

Las ac=vidades realizadas fueron digciles.

Las ac=vidades me mo=varon.

Siento que aprendí muchas cosas.

Aun me quedan muchas dudas sobre lo que hice.

CURIOSIDADES DE PENSAMIENTO COMPUTACIONAL La artista de la programación: rompiendo barreras en el mundo del pensamiento computacional.

“Los sueños nunca son demasiado grandes. Si crees en ti y trabajas duro, puedes lograrlo en cualquier área y más en el pensamiento computacional. No te rindas, persigue siempre lo que amas y demuestra que no hay límites para lo que puedes alcanzar” Estudiante de Ingeniería de Datos e Inteligencia Artificial de la Universidad Autónoma de Occidente.

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Desde que tengo memoria, he estado fascinada por la tecnología. Recuerdo pasar horas observando a mi papá trabajar en su taller, rodeado de máquinas y computadoras. Esa curiosidad innata me llevó a estudiar electricidad en el colegio, un camino que me abrió las puertas al mundo del pensamiento computacional.

Una de las experiencias que más me ha marcado fue cuando, en el colegio, tuve que elegir una especialidad. Siempre pensé que iba a estudiar idiomas, pero finalmente opté por electricidad. Recuerdo cómo una profesora intentó desanimarme, diciendo: "¿Cuándo has visto a una electricista exitosa?". Ese comentario, en lugar de desmotivarme, me impulsó a demostrar que las mujeres también podemos tener éxito en campos tradicionalmente dominados por hombres.

El camino no ha sido fácil. Las mujeres muchas veces enfrentamos un bloqueo impuesto por la sociedad que dice que estas cosas son más para hombres. A pesar de estos desafíos, siempre he creído en mí misma y en mis capacidades. Si alguien te dice que no puedes hacerlo, hazlo con más fuerza. No para demostrarle a ellos, sino para demostrártelo a ti misma. Esta es la mentalidad que me ha llevado a donde estoy hoy, estudiando Ingeniería de datos e Inteligencia Artificial.

Además de mi pasión por la programación y la electricidad, también amo los idiomas, la música y la actuación. Soy cantante y actriz, y siempre he estado involucrada en diversas disciplinas. Creo firmemente que las personas no deberían encerrarse en una sola área, sino explorar y desarrollar todas sus pasiones. Las personas tienen tanto potencial y tanto poder en sus mentes y habilidades, que si se escaparan de los paradigmas sociales, serían mucho más poderosas.

Mis planes futuros incluyen ejercer mi carrera, mantenerme activa en redes sociales para inspirar a otros(as) y, eventualmente, tener mi propia empresa. Quiero motivar a las personas, a jóvenes, a adultos, a quien sea, a creer que pueden hacer lo que se propongan, si ellos(as) quieren. Mi mensaje para todos(as) es que los sueños nunca son demasiado grandes. Todo lo que sueñes, lo puedes alcanzar, ya sea en pensamiento computacional o cualquier otra área. Si crees en ti y trabajas duro, puedes lograrlo.

Me siento afortunada de contar con el apoyo de mi familia y de proyectos como Colombia Programa, que buscan fortalecer el pensamiento computacional en nuestro país. Estoy emocionada por el futuro y por las oportunidades que vendrán. A los jóvenes, les digo: no se rindan, persigan sus sueños y hagan siempre lo que quieren hacer y hagan todo tan bien como puedan. Algún día, se lo agradecerán a sí mismos(as).

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D D E ‌ E I A G R A M A‌

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Invitación a..

DESARROLLAR ACTIVIDADES DE PENSAMIENTO COMPUTACIONAL! Estimados estudiantes y docentes Nos complace invitarlos a participar en las actividades conectadas y desconectadas de nuestra cartilla Sansim-ProgramaTic de pensamiento computacional. Estas actividades han sido diseñadas para estimular su creatividad y lógica, y les ayudarán a desarrollar habilidades esenciales para el futuro como lo es el pensamiento lógico.

Bajo la orientación de las y los docentes, explorarán conceptos fundamentales de programación, resolución de problemas y pensamiento crítico. No importa si tienes experiencia previa o si es tu primera vez; todos son bienvenidos a unirse y aprender juntos. ¡Los esperamos con entusiasmo para explorar el fascinante mundo del pensamiento computacional!

ATENTAMENTE,

Edna Nayive Barrios y Fabiola Góngora Moreno Docentes: Par Experto Colombia Programa Ibagué - Tolima