Descripción del proyecto

Nuestro diseño de jardín vertical está centrado en un concepto modular, cuyo objetivo es optimizar los recursos disponibles y minimizar el espacio utilizado para el cultivo de plantas, ofreciendo una solución sostenible ante la creciente presión sobre los recursos naturales. Utilizando técnicas de fabricación digital, como impresión 3D mediante modelado por deposición fundida (FDM), creamos un prototipo a escala del diseño. La estructura modular de este permite la adaptación a diferentes espacios y entornos, tales como escritorios en oficinas o espacios al aire libre. Con esto, ofrecemos una solución flexible para cultivar plantas en cualquier entorno.

Objetivo general

• Crear un prototipo funcional de un jardín vertical, utilizando técnicas de fabricación digital, cuyo diseño sea adaptable y escalable para su uso en diferentes entornos.

Objetivos específicos

• Promover la sostenibilidad y optimización de recursos mediante la creación de un diseño para agricultura vertical.
• Documentar el proceso del diseño, fabricación y montaje del prototipo de jardín vertical, detallando las instrucciones necesarias para que otros usuarios puedan replicarlo.
• Investigar y seleccionar materiales resistentes a condiciones ambientales, que permitan el crecimiento de plantas en un diseño vertical.

Público objetivo

Dado el enfoque del presente proyecto, nuestro público objetivo está centrado en personas con interés en sostenibilidad y agricultura, así como en aquellos entusiastas de jardinería en el hogar. Para los usuarios que viven en entornos urbanos y cuyo espacio es muy limitado, el diseño del jardín vertical brinda una solución accesible y flexible ante sus necesidades. Asimismo, dado que el diseño es escalable, este se puede replicar para prácticas de agricultura a mayor escala, como agricultura hidropónica.

Descripción del diseño

El jardín vertical propuesto consiste en una serie de cajas modulares que se apilan una sobre la otra, permitiendo así ajustar la altura y cantidad de módulos según las necesidades del usuario. Además, los módulos no requieren ensamblajes complejos, dado que están diseñados para que encajen encima de cada uno.

Cabe destacar que, en el prototipo para demostrar el concepto, se utiliza como material ácido poliláctico (PLA). Sin embargo, dependiendo del fabricante, este material tiende a degradarse con el tiempo expuesto a calor y luz solar. Es por ello que, para su implementación en entornos reales, se recomienda utilizar el filamento ASA debido a sus propiedades de resistencia a la humedad, desgaste, crecimiento de raíces y exposición a rayos UV.

En el prototipo, la maceta de cada módulo tiene dimensiones de 53 mm de largo, 31 mm de ancho y 41 mm de profundidad. No obstante, estas medidas son escalables para adaptarse a las diferentes necesidades de cultivos.

Estructura del módulo

Con respecto a la estructura del módulo, cada uno consta de tres piezas principales:

• Cobertura: Funciona como soporte para los módulos superiores y contiene orificios para permitir el flujo de agua que cae desde arriba. Sus medidas, en el prototipo, son las siguientes: 54 mm de largo, 30 mm de ancho, 5 mm de alto.
• Contenedor: Aquí se coloca el sustrato y la planta, el cual contiene orificios en la parte inferior para el drenaje del agua hacia los módulos de abajo. Además, contiene una curvatura que permite a la planta tener suficiente espacio para crecer (ver figura 2). En caso se requiera una instalación en pared, cada contenedor cuenta con un orificio en la parte trasera para fijarlo con clavos o tornillos. Sus medidas, como se mencionó anteriormente, son las siguientes: 53 mm de largo, 31 mm de ancho y 41 mm de alto.
• Base (opcional): Se coloca solo en los módulos inferiores y ayuda a retener el agua en caso de uso interior del jardín vertical. Sus medidas son: 55 mm de largo, 40 mm de ancho y 9 mm de alto.

Proceso de fabricación

Instrucciones de ensamblaje

Las instrucciones de ensamblaje son sumamente sencillas, para que cualquier persona pueda realizar el proceso:

1. Debemos asegurarnos de que las piezas estén limpias y libres de residuos de impresión. De ser necesario se debe de limpiar cualquier residuo con cuidado. Es importante verificar los agujeros impresos tienen el tamaño suficiente para funcionar como sistema de riego.
2. Luego de tener las piezas limpias, ponemos la base y por encima el primer recipiente.
3. Se debe colocar la tapadera del recipiente para poder seguir.
4. Para el siguiente nivel, se coloca un nuevo recipiente sobre la tapadera del anterior.
5. Estos pasos se deben repetir dependiendo de la cantidad de recipientes deseados
6. Una vez toda nuestra estructura se encuentre ensamblada debemos de verificar haberlo hecho de la forma correcta.
7. En caso de que alguna pieza no encaje correctamente, se debe revisar las medidas adecuadas para imprimir una pieza adecuada.
8. Opcional: Los recipientes tienen una hendidura, la cual puede usarse para colgarlos de una pared utilizando clavos u otras herramientas.

Instrucciones de uso

• Debemos buscar un lugar seguro para dejar nuestro vertical farm. Hay que procurar que tenga acceso a luz solar y espacio suficiente alrededor.
• Debemos elegir plantas adecuadas al espacio de los cuadros en los que se almacena la vegetación.
• Se debe asegurar que las plantas y sus raíces estén limpias para no afectar el desarrollo de las demás.
• Rellenar los cubículos con suficiente tierra para poder colocar las plantas con cuidado de que sus raíces no topen con los bordes para que tengan espacio de crecer.
• Se debe monitorear el avance de las plantas y darle los cuidados correspondientes.
• Recomendamos regar desde la planta mas alta para que el agua pueda fluir por medio de los agujeros que funcionan como sistema de riego.
• Realizar el podado regularmente para mantener las plantas saludables, fomentar un crecimiento óptimo y asegurar el funcionamiento del vertical farm.
• Limpiar regularmente todas las partes para evitar la acumulación de suciedad y el crecimiento de bacterias o hongos.
• Inspeccionar el sistema regularmente en busca de signos de problemas, como enfermedades de las plantas, fugas en el sistema de riego o roturas en las piezas.

Conclusiones y recomendaciones

Al concluir este proyecto de diseño e implementación de herramientas 3D, se ha alcanzado un diseño que combina de manera eficaz la estética y funcionalidad de una maceta en escalera para agricultura vertical, para ello se realizaron diversas investigaciones, además se analizaron múltiples diseños preexistentes que permitieron obtener el producto final.

La maceta creada es funcional, ya que permite colocar la cantidad de niveles deseados según las necesidades del usuario. Además, cuenta con orificios en la parte superior de cada nivel para distribuir el agua de riego de manera uniforme entre las plantas. Este sistema asegura un riego eficiente en todos los niveles. Por otro lado, su diseño versátil facilita su uso y adaptabilidad, pudiendo ser colocada en el suelo o colgada gracias al orificio posterior diseñado con este propósito.

En primer lugar, es importante planificar adecuadamente el tiempo de ejecución del proyecto. La fabricación por medio de impresión 3D es considerablemente más lenta, lo que puede afectar los plazos de entrega. Por lo tanto, se recomienda comenzar el trabajo con suficiente anticipación para evitar contratiempos de última hora.

Además, es fundamental analizar cuidadosamente las medidas requeridas para las piezas del diseño. Un mal establecimiento de las medidas de las dimensiones genera problemas de ensamblaje y causa que las piezas no encajen, lo que genera desperdicio de materiales y tiempo. Por ello, es recomendable realizar pruebas preliminares y ajustes precisos antes de comenzar la impresión definitiva.

Este actividad ha sido una experiencia enriquecedora sobre la precisión que debe tener un en el diseño y la exploración de alternativas de fabricación.

Video tipo reel

Integrantes

• Javier Alejandro Andino García - 20215887
• Laura Mercedes Angel Lazo - 20225315
• Ariel Armando Ávila Artiga - 20215783
• Adrián Francisco Benítez Samayoa - 20215210
• María Angélica Escobar García - 20215186
• Andrea Lourdes Morales Guevara - 20215151

Referencias bibliográficas

• AntonioJose81 (2017). Modular Vertical Garden. Recuperado de https://www.thingiverse.com/thing:2076614
• MatterHackers (2023). The Best 3D Printing Filament for Outdoor Use. Recuperado de https://www.matterhackers.com/articles/the-best-3d-printing-filament-for-outdoor-use