Reto: HydroSpace

HydroSpace: Cultivo hidropónico automatizado de sobremesa inspirado en tecnología espacial

Tipo de reto

Reto

Modalidad

Colaborativo

Coordinador/es

José Fernando Cerdán Cartagena (fernando.cerdan@upct.es)

Descripción breve

¿Cómo cultivar alimentos frescos en una nave espacial camino a Marte? En microgravedad, el
agua no cae, las burbujas no suben y las raíces no reciben nutrientes por convección natural.
Resolver estos problemas es uno de los grandes retos de la ingeniería de soporte vital para la
exploración espacial.
Este reto propone que un equipo de estudiantes de 1.º de Bachillerato junto con un alumno de
doctorado del programa de TTII de la UPCT diseñe, construya y evalúe un prototipo de sistema
hidropónico automatizado de sobremesa que reproduzca, de forma accesible, los principios clave
del cultivo vegetal espacial: circulación forzada de nutrientes, oxigenación activa de la solución y
monitorización mediante sensores electrónicos.
El equipo construirá un sistema de cultivo sin suelo (tipo NFT o DWC) para 4-8 plantas de ciclo
corto (lechuga, rábano o albahaca), instrumentado con una placa Arduino y sensores de pH,
temperatura y conductividad eléctrica. Los datos se registrarán automáticamente para su análisis.

Se diseñarán experimentos controlados para medir cómo influyen la frecuencia de circulación del
flujo y el nivel de aireación en el crecimiento vegetal. Estos factores son análogos directos a los
que deben optimizarse en los módulos de cultivo de las estaciones espaciales.
El resultado final incluirá el prototipo funcional con plantas vivas, datos experimentales y un póster
científico que conecte los hallazgos con las necesidades reales de los sistemas de soporte vital
para misiones de larga duración.

Producto, prototipo o resultado final esperado

Un prototipo funcional de sistema hidropónico automatizado de sobremesa que integrará:

Módulo de cultivo: sistema hidropónico NFT (Nutrient Film Technique) o DWC (Deep Water
Culture) construido con materiales accesibles (Impresión 3D, tubos PVC, contenedores plásticos,
bomba de acuario) con capacidad para 4-8 plantas de ciclo corto.
Sistema de sensores: placa Arduino o ESP32 conectada a sensores de pH, temperatura del
agua y conductividad eléctrica (EC), con registro automático de datos en tarjeta SD o envío por
WiFi para visualización en tiempo real.
Diseño experimental: configuración que permita comparar al menos dos condiciones de cultivo
(por ejemplo, diferentes frecuencias de circulación o niveles de aireación) para obtener datos
cuantitativos sobre el crecimiento vegetal (altura, número de hojas, peso fresco).
Documentación: cuaderno de laboratorio con registro del diseño, construcción, calibración de
sensores, protocolo experimental y resultados. Informe final que relacione los hallazgos con la
bibliografía sobre cultivo en microgravedad.
Material para la Feria de Retos: póster científico y prototipo en funcionamiento con plantas vivas,
demostrable ante el público.

El prototipo no replica la microgravedad, sino que sirve como banco de pruebas terrestre para
comprender experimentalmente los principios de ingeniería del cultivo vegetal espacial, usando
tecnología asequible para estudiantes de Bachillerato. Coste estimado: 190 €.

Competencias a adquirir por los estudiantes

Los estudiantes desarrollarán competencias prácticas en múltiples disciplinas, aprendiendo
construyendo y experimentando:
Biología y química: preparación de soluciones nutritivas hidropónicas, comprensión de pH y
conductividad eléctrica, seguimiento del crecimiento vegetal, análisis del efecto de distintas
variables sobre el desarrollo de las plantas.

Electrónica y programación: montaje de circuitos con Arduino/ESP32, conexión y calibración de
sensores, programación en C++ para adquisición automática de datos y control de la bomba de
circulación.

Ingeniería y diseño: diseño del sistema hidropónico, selección de materiales, resolución de
problemas prácticos de fontanería y estanqueidad, prototipado iterativo con mejoras sucesivas,
modelado e impresión 3D.

Método científico: formulación de hipótesis, diseño experimental con variables controladas,
recogida sistemática de datos, análisis e interpretación de resultados y elaboración de
conclusiones fundamentadas.

Comunicación científica: redacción de informes técnicos, elaboración de un póster científico y
presentación oral de resultados en la Feria de Retos.

Trabajo en equipo: reparto de responsabilidades, planificación temporal del proyecto y toma de
decisiones conjunta.

El enfoque conecta directamente el currículo de 1.º de Bachillerato (Física y Química, Biología,
Tecnología) con una aplicación real de la ingeniería química y aeroespacial .

Composición esperada del equipo

Equipo de 4 estudiantes de 1.º de Bachillerato de la modalidad de Ciencias y Tecnología. Un
profesor de enlace del centro de Bachillerato como tutor presencial, guía para los alumnos y
coordinación con el responsable UPCT del reto.

Estudiantes universitarios con los siguientes perfiles:

Perfil biología/química/agronómico: diseño experimental, preparación de soluciones nutritivas,
seguimiento del crecimiento vegetal y análisis de datos.

Perfil Telemática/electrónica: montaje del sistema de sensores Arduino, programación del código
de adquisición de datos y visualización de resultados.

Perfil Mecánica/diseño: construcción física del prototipo hidropónico, fontanería, corte y ensamblaje
de piezas, acabado del conjunto para la Feria.

No se requieren conocimientos previos de hidroponía ni de electrónica; se adquirirán durante el
proyecto. Se valorará la curiosidad, la constancia y la disposición para trabajar en equipo y
aprender de los errores.

Colaboraciones externas previstas (opcional)

Se sugieren las siguientes colaboraciones orientativas:
Departamentos de Ingeniería Agronómica, Electrónica y TIC de la UPCT: asesoramiento en
nutrición vegetal hidropónica, selección de sensores y comunicaciones.
Lab DINTEL: acceso puntual a impresora 3D para carcasas o soportes.
Estas colaboraciones son orientativas y se formalizarán según disponibilidad.

Equipos participantes

[6 integrantes] Nombre: "EmuGrow Space"
- Representantes: Juan José Solano Solano (Máster en Ingeniería Telemática), Antonio Martínez Llorente (Grado en Ingeniería Telemática), 4 representantes pre-universitarios del IIES BEN ARABÍ.