Diseño y Construcción de un Sistema Hidropónico Automatizado
Autora: Teresa Hernández García Tutor/a Académico: Sergio García Sánchez Cotutores: Elena Pascual Corral, Daniel Alonso Martínez
¿Qué es l a hidroponía? 💧 EFICIENCIA HÍDRICA
📐 APROVECHAMIENTO DEL ESPACIO 🤖 AUTOMATIZACIÓN
NFT
—
Nutrient
Film
Ahorro 70-90% agua Technique Bajo consumo energético Alto potencial de automatización
¿Qué problema se pretende abordar? Dependencia y coste del suministro eléctrico
Necesidad de optimizar el uso del agua
PROPUESTA :
Necesidad de conocer y controlar el estado del cultivo
Objetivo
¿Qué se ha desarrollado? MONITORIZACIÓN
AUTOMATIZACIÓN
AUTONOMÍA ENERGÉTICA COMUNICACIÓN
Arquitectura general del sistema propuesto Subsistema Energético
Módulo de Cultivo
Módulo Maestro y Entorno
→ Seguidor solar de doble eje
→ Red de sensores
→ Recepción de datos por LoRa
→ Batería 6V, 4.5Ah
→ Depósito
→ Arduino IoT Cloud via WiFi
→ Panel solar 20W
→ Estructura de dos niveles
→ Monitorización, alertas, control
→ Controlador de carga PWM
→ Microcontrolador
→ Microcontrolador
→ Bomba sumergible
Cloud
Diseño del Sistema Hidropónico
MATERIAL Perfil tubular acero 20x20x1,5 mm Tubos PVC Ø90 mm
DISEÑO
DIMIENSONES
Dos niveles
490X450 mm
Longitud tubos 520 Pendiente 1% aprox mm
CONEXIONES Reducciones escalonadas Codos 90º y 45º
Diseño Seguidor Solar Doble Eje
EJE ACIMUTAL Movimiento horizontal EJE DE ELEVACIÓN Movimiento vertical DETECCIÓN 4 x LDR ACTUACIÓN 2 x Servomotor MG996R SOPORTE Rodamiento axial de bolas 51104
Integración de sensores y SENSORES Temperatura y
(Inputs) humedad
ambiente Temperatura solución nutritiva
actuadores
ACTUADORES (Outputs) Bomba sumergible 2 x Servomotores
pH TDS Nivel del agua 4 x LDR
MICROCONTROLADOR: Heltec WiFi LoRa 32 (V2)
Lógica de control
SEGUIMIENTO SOLAR
CONTROL HIDRAÚLICO
Lectura 4 LDR
Lectura sensores
Evaluación temperatura
Cálculo diferencias
Corrección posición
Movimiento servomotores
Cada 30 ms
Cada 2,5 s
Regulación PWM
Bomba de recirculación
Arquitectura IoT y 1
Telemetría
NODO LOCAL
•
Recogida de datos
•
Control de actuadores
•
Transmisión LoRa
2
3
4
COMUNICACIÓN
MÓDULO PASARELA
CLOUD
•
LoRa punto a punto
•
Largo alcance y bajo consumo
•
Recepción de datos LoRa
•
Envío a la nube por WiFi
•
Monitorización en tiempo real
•
Alertas y control remoto
Validación Experimental y Reirculación y funcionamiento de la
Demostración
bomba Seguimiento bajo iluminación artificial y natural Comunicación LoRa y monitorización Cloud Zona húmeda separada de la electrónica Vídeo de demostración del prototipo
Resultados: Balance GENERACIÓN Y ALMACENAMIENTO
Energético
CONSUMO
PANEL SOLAR 20W
BATERÍA 6V Y 4.5Ah
ENERGÍA ALMACENADA ≈ 27Wh → Consumo habitual ≈ 85,4W Generación teórica ≈ 88Wh/día
→ Autonomía teórica ≈ 5h
Discusión de resultados y Limitaciones
RESULTADO / LIMITACIÓN
MEJORA PROPUESTA
Lecturas de pH inestables
Mejorar aislamiento de los sensores y calibracones periódicas.
Picos de consumo por seguimiento
Implementar seguimiento con pasos discretos
PLA limitado para exposición exterior
Emplear materiales como PEG o ASA o recubrimientos protectores
Falta de redundancia (una bomba)
Añadir bomba secundaria o un sistema de respaldo
Conclusiones y Líneas Futuras LOGROS
APLICACIÓN Y ESCABILIDAD
Se ha diseñado y construido un sistema hidropónico funcional Se han integrado automatización, control automático y comunicación inalámbrica El sistema ha sido validado
Instalaciones de investigación agrícola
experimentalmente La alimentación fotovoltaica permite aumentar la autonomía del sistema, con margen de mejora en su gestión energética
Agricultura de precisión y granjas verticales
Integración en huertos urbanos autónomos
Agradecimientos Este trabajo se enmarca en la Convocatoria de Prototipos Orientados al Mercado en TCUE, Curso 2025/2026 de la Universidad de Salamanca. PROT_TCUE25-26_003
Apoyo e interés en el Hecoesfera proyecto: Hortalizas Blanco Oficina Verde de la Universidad de Salamanca Agrotech España ASAJA León
Diseño y Construcción de un Sistema Hidropónico Automatizado
Autora: Teresa Hernández García Tutor/a Académico: Sergio García Sánchez Cotutora: Elena Pascual Corral