Proyecto de innovación 2024-25
En el presente curso escolar, el IES Carlos III de Aguadulce ha desarrollado Smart Greens, un innovador huerto vertical domotizado que combina tecnología, sostenibilidad y aprendizaje interdisciplinar. Este proyecto, que surge como proyecto de innovación educativa para el presente curso, no solo ha permitido integrar a la mayoría de los departamentos didácticos y a todos los niveles educativos, sino que también ha fomentado el uso de materiales reciclados y técnicas avanzadas de cultivo como la hidroponía y la automatización inteligente.
El concepto de huerto vertical tiene su origen en los trabajos del arquitecto paisajista Patrick Blanc, quien revolucionó el diseño urbano con sus tapices vegetales en fachadas y taludes. Más allá de su estética naturalista, la agricultura vertical responde a una necesidad global: producir más con menos espacio, reduciendo el consumo de agua y minimizando el impacto ambiental. En Almería, donde la agricultura es un pilar económico, este modelo sostenible representa una solución eficiente ante los desafíos de la producción agroalimentaria.
Buena parte de nuestro centro ha colaborado en el desarrollo de SmartGreens, desde Biología y nuestro Aula específica con la selección de semillas, el proceso de germinación y el análisis de las condiciones de cultivo y los requisitos para optimizar la fotosíntesis y la polinización, hasta Tecnología con el montaje estructural pasando por Matemáticas para el estudio estadístico de variables y predicción de eventos, Química para evaluar la calidad del agua, Física para estudiar el espectro luminoso de nuestras luminarias, Geografía e Historia con el estudio del contexto socioeconómico de un motor económico de primer nivel como es la agricultura en nuestra región, Lengua Castellana, Francés e Inglés potenciando el vocabulario y creando textos y estudios de investigación y Educación Física donde se han creado multitud de combinaciones alimentarias saludables.
El diseño preliminar del huerto comenzó con una ubicación exterior, pero tras un análisis de viabilidad llevado a cabo por el alumnado, se propuso trasladarlo a un espacio interior más protegido de las inclemencias del tiempo y posibles actos vandálicos. La dirección del centro aprobó la adaptación de una zona de tránsito principal, convirtiéndola en el epicentro de uno de los proyectos de innovación más ambiciosos del instituto.
La primera fase del proyecto implicó la adecuación del espacio, incorporando puntos de iluminación LED de cultivo, suministro de agua y conexiones eléctricas para los sistemas automatizados. En paralelo, el alumnado del aula específica participó activamente en la selección y germinación de semillas, siguiendo las decisiones de sus compañeros de 1º de ESO, promoviendo así un aprendizaje inclusivo y colaborativo.
Para la estructura del huerto vertical, se reutilizaron tres depósitos reciclados y tramos de tubería de PVC, que, tras un proceso de limpieza y pintura, se convirtieron en la base del sistema de cultivo. El diseño buscó maximizar la eficiencia del espacio, asegurando que cada nivel aprovechara al máximo la luz y los recursos disponibles.
Uno de los retos clave fue distribuir estratégicamente las especies vegetales para optimizar su tasa de crecimiento sin generar sombras sobre las plántulas inferiores. Aquí, la aplicación de conceptos geométricos y el uso de impresión 3D fueron fundamentales para diseñar soportes y estructuras adaptadas que permitieran una disposición óptima de las plantas. Gracias a esta planificación precisa, cada nivel del huerto mantiene el equilibrio entre luz, agua y nutrientes, favoreciendo un desarrollo armonioso y sostenible.
Que las plantas necesitan luz para crecer es un conocimiento básico, pero ¿cómo asegurar una iluminación adecuada en un huerto vertical ubicado en un espacio interior? Traer la luz solar directamente sería inviable por su alto coste, pero la tecnología LED de cultivo nos ofrece una solución eficiente y sostenible.
A través del estudio de biología y física, nuestros estudiantes analizaron los espectros de luz que mejor favorecen la fotosíntesis y el desarrollo vegetal. Tras diversas pruebas y cálculos, determinaron la combinación óptima de longitudes de onda necesarias para cada fase del crecimiento de las plantas. Gracias a este enfoque científico, el huerto ahora cuenta con un sistema de iluminación LED especializado, capaz de replicar las condiciones lumínicas ideales para un desarrollo saludable y eficiente de los cultivos.
Además de la luz, el agua es un recurso esencial para el desarrollo del huerto vertical. Para garantizar su uso eficiente, hemos diseñado un sistema de recirculación que permite el reaprovechamiento y la monitorización continua de su calidad. Gracias al taller y a la experiencia de nuestro compañero Ángel, el equipo ha implementado una red hidráulica capaz de regular la acidez (pH), la conductividad y la concentración de nutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas.
El sistema se basa en un circuito cerrado impulsado por dos bombas de acuario, seleccionadas por su eficiencia y bajo coste. Estas bombas elevan el agua a través de los montantes, permitiendo su distribución uniforme entre los distintos niveles del huerto. Además, se han incorporado grifos de control, válvulas antirretorno y llaves reguladoras de caudal, garantizando que cada grupo de plantas reciba la cantidad exacta de agua que necesita. Para ello, un equipo de estudiantes ha trabajado en la distribución estratégica de las especies dentro del sistema, optimizando su crecimiento y evitando desperdicios.
Uno de los avances más innovadores del huerto vertical ha sido el desarrollo de una pieza de diseño propio que optimiza la distribución del agua dentro de los montantes. Esta pieza permite rociar el agua en forma de lluvia fina, maximizando la eficiencia del riego y asegurando que cada planta reciba la cantidad necesaria sin desperdiciar recursos.
El diseño presentó un desafío técnico: el diámetro a cubrir era mayor que el área de impresión de nuestras impresoras 3D. Para resolverlo, el equipo exploró diversas soluciones, evaluando materiales, formas y ensamblajes hasta encontrar el diseño óptimo. Tras varias pruebas y ajustes, logramos fabricar una estructura funcional que ahora forma parte esencial del sistema de riego del huerto.
Con el circuito de agua completamente instalado, llegó el momento de realizar los primeros ciclos de llenado y control de calidad. Para garantizar que el pH, la conductividad y la concentración de nutrientes disueltos fueran óptimos, nuestros estudiantes de Química pusieron en marcha una serie de análisis utilizando los medidores específicos adquiridos para el proyecto.
Los primeros resultados revelaron la necesidad de ajustar la acidez del agua, aumentando el pH en medio punto, y de reducir la concentración de minerales disueltos, conocidos en agricultura como PPM (partes por millón). Sin embargo, la solución ideal—instalar un sistema de ósmosis inversa—superaba el presupuesto establecido. Ante esta limitación, se optó por una alternativa eficiente y asequible: incorporar un filtro de rejilla registrable a la salida de las bombas, permitiendo eliminar los sedimentos de mayor tamaño sin comprometer el funcionamiento del sistema.
Con el sistema de riego en marcha, el siguiente paso fue la automatización mediante una controladora Arduino. Para ello, los estudiantes de 4º de ESO y Bachillerato desarrollaron el programa de control y realizaron simulaciones para optimizar su funcionamiento. Utilizando los datos recopilados en las investigaciones previas de sus compañeros de 1º y 2º de ESO, el equipo de automática ajustó con precisión los ciclos de riego y las pautas de encendido de las pantallas LED de cultivo, asegurando que cada planta recibiera la cantidad óptima de agua y luz en cada fase de su crecimiento.
Una vez verificada la eficiencia del sistema, se implementó un programa de comunicación con una app móvil, permitiendo la transmisión en tiempo real de los datos recogidos por los sensores distribuidos en el huerto. Gracias a la conectividad Bluetooth, el sistema monitoriza y registra variables clave como la humedad interior de los montantes, la temperatura de las raíces, la humedad del sustrato, la humedad ambiental exterior y la temperatura exterior. Con esta innovación, el huerto vertical domotizado se convierte en un espacio de aprendizaje inteligente y conectado, donde los estudiantes aplican conocimientos de programación, electrónica y agricultura sostenible en un entorno real.
El proyecto Smart Greens ha demostrado cómo la combinación de tecnología, ciencia y sostenibilidad puede transformar la educación. Más allá de su valor académico, este proyecto ha fortalecido el compromiso del IES Carlos III de Aguadulce con el aprendizaje interdisciplinar, la educación inclusiva y el desarrollo sostenible. Cada fase ha sido un reflejo de la creatividad y la capacidad de innovación de nuestros estudiantes.
Créditos:
Imágenes: IES CARLOS III
Texto: F. Javier Luque
Coordinación de proyecto: F. Javier Luque (Tecnología).