Proyecto: Invernadero Autosostenible

1. Introducción

 

En el siguiente proyecto vamos a construir y desarrollar un sistema autosuficiente de reciclado de agua que servirá para el cultivo de plantas y el cuidado de peces.

El proyecto será completamente autónomo, y para que esto sea posible, con la ayuda de una placa llamada Micro:bit lo conseguiremos.

El objetivo que buscamos es construir una plataforma de dos pisos de altura, en la que en la altura superior  nos encontremos un invernadero de plantas y  en el piso de abajo una pecera con peces. El agua sucia de los peces subirá hasta las platas, estas absorberán esos nutrientes de manera natural, que las ayudarán a crecer, y una vez limpia el agua, volverá de nuevo a los peces, completando un sistema circular de aprovechamiento. Este sistema estará ayudado tecnológicamente con las placas programables Micro:bit que nos ayudaran con sus distintos sensores y motores que conectaremos a ellas y programaremos para que realicen diferentes funciones.

Con el sistema que desarrollaremos conseguiremos que ambos elementos se alimenten los unos a los otros.

 

2. Pensando en un proyecto

 

A la hora de pensar en un proyecto para realizar que sea novedoso pero que también esté relacionado con una problemática de nuestro planeta se nos ocurrió esta idea. Queríamos diseñar algo que tuviera que ver con el agua y con su reutilización, debido a la escasez de agua de nuestro planeta y sobre todo de nuestra región, y también queríamos trabajar sobre la alimentación, por lo que se nos ocurrió la idea de "la alimentación a través del agua", por lo que pensemos en un invernadero que tuviera plantas y que estas se alimentaran a través de agua reutilizada.

A su vez, también queríamos que la estructura del invernadero fuera autosuficiente, por lo que teníamos que incluirle un elemento tecnológico que fuera la cabeza pensante de toda la estructura. Rápidamente decidimos usar la placa de programación Micro:bit, ya que también resulta algo novedoso porque todavía no se pueden ver muchos proyectos que usen esta tecnología.

3. ¿Qué es Micro:bit?

 

 Micro:bit es una pequeña tarjeta programable de 4x5 cm diseñada para que aprender a programar sea fácil, divertido y al alcance de todos.

Gracias a la gran cantidad de sensores que incorpora, sólo con la tarjeta se pueden llevar a cabo centenares de proyectos. Es Open Source tanto el hardware como el software de es de código abierto.

Tiene un entorno de programación gráfico propio: MakeCode de Microsoft, un sencillo editor gráfico online muy potente y gratuito que posibilita introducirnos en el mundo de la programación de forma intuitiva a través del lenguaje de programación visual o de bloques.

Micro:bit nos ayudará a programar los motores necesarios para la circulación de aire de los plantas, gracias también a su sensor de temperatura que controlará la temperatura exterior del aire, así como la luz que tenemos en el exterior del proyecto.

 

 

 

 

4. Explicación del proyecto

 

Como hemos mencionado anteriormente, este proyecto se trata de un invernadero auto-sostenible y autosuficiente, ya que el solo y con la ayuda de las placas Micro:bit va a realizar todo el proceso que queremos que haga.

El proyecto se trata de una construcción realiza en metal con dos pisos en total. Tiene aspecto de edificio de dos plantas.

En la plata de abajo estará situado un acuario relleno de agua que tendrá peces viviendo en él. En la planta superior habrán pequeños huecos donde estarán colocadas y plantadas una serie de plantas con bolas fertilizantes para de esta manera no usar abono.

Esta planta superior será completamente hermética, como si de un invernadero se tratase. Contendrá dos puertas realizadas con policarbonato. Estas puertas tendrán a sus alrededor construidos una serie de engranajes en los que a través de un motor de Lego conectado a la placa Micro:bit harán que las compuertas se abran al detectar una temperatura muy elevada.

Para detectar la temperatura del ambiente también nos ayudaremos con la placa, ya que tiene integrada un sensor de temperatura que detecta en todo momento la temperatura que hace.

Lo que queremos es que cuando haga mucho calor, las puertas del invernadero se abran para que entre el aire. La placa también contiene dos botones que nosotros podremos pulsar manualmente por si también queremos abrir las puertas sin necesidad de que haga una temperatura determinada.

Al mismo tiempo también instalaremos alrededor de las plantas una tira de luces led. Estas luces también irán conectadas a la placa Micro:bit y en este caso programaremos para que se detecte la luz que hay fuera del invernadero gracias a la ayuda de un sensor de luz ambiente. De este modo lo que queremos es que cuando no haya luz las luces led se enciendan para que las plantas reciban luz y puedan seguir realizando la fotosíntesis. Además, estas luces que se encenderán serán de color rojo ya que tiene beneficios para las propias plantas, ya que la  luz roja es importante en la regulación del florecimiento y la producción de frutos. Además, ayuda a aumentar el diámetro del tallo y estimula la ramificación.

En la planta inferior, la que contiene el acuario, habrá una serie de peces colocados dentro de él. En esta planta también entra en juego el Micro:bit, y en este caso para realizar la  función de alimentar a los peces.

La pecera tendrá incorporada dentro de ella un comedero de forma circular con un orificio para la salida del alimento al que le instalaremos un motor.

Este motor estará conectado a la placa y lo programaremos para que cada 8 horas mueva el motor, por lo que el comedero girará y soltará la comida para los peces. También lo hemos programado para que al mantener pulsado el botón A de la placa gire y suelte la comida cuando nosotros queramos, por si queremos darles de comer antes de que pasen esas horas.

Por otro lado, los dos pisos estarán conectados a través de unos tubos que serán por donde se realice el proceso de reutilización y depuración del agua. Habrá un tubo que suba de la pecera hasta el invernadero y otro que baje del invernadero a la pecera.

Para ello hemos colocado un motor de circulación de agua, para que este agua se mueva, circule y así regenere y sirva de alimento.

El proceso será un proceso cíclico que se realizará de la siguiente manera: los peces en el agua acumulan unos residuos orgánicos que pueden acabar matándolos, entonces  esa agua por medio de un tubo sube hasta las plantas que hemos plantado en la planta de arriba, que mediante un proceso natural limpia ese agua y entonces esa agua mediante el otro tubo vuelva a bajar limpia hasta los peces, de esta forma conseguimos que haya alimentos para todos.

Los residuos tóxicos del agua que viene a través de los peces ayudan a las plantas a crecer y a su vez limpian este agua que volverá a los peces y así se forma un circulo que hace que se alimenten los unos de los otros todo el rato.

A continuación os mostramos uno de los ejemplos de programación que hemos realizado con Micro:bit.

En este caso correspondería a que cuando la placa, que tiene un sensor de temperatura integrado, detecte un temperatura superior a 28º abra las puertas del invernadero para que a estas les entre aire y se oxigenen.

 

5- Materiales de construcción

 

  • Palos de metal para crear la estructura

  • Láminas de policarbonato para cerrar la estructura

  • Pecera de cristal

  • Bandejas de plástico con pequeños huecos donde plantar las plantas

  • Plantas

  • Peces

  • Bolas de fertilizante

  • 2 placas Micro:bit

  • 1 Robo:bit para colocar el Micro:bit

  • 2 motores de Lego EV3

  • Sensor de luz ambiente

  • Piezas y engranajes de Lego EV3

  • Tira de luces led

  • Motor de circulación del agua

  • Tubos para la circulación del agua

  • Comedero para los peces

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