Laboratorio de química en VR (3DLAB)
Laboratorio de química inmersivo en realidad virtual para Meta Quest, desarrollado en Unity.
01 Problema y contexto
Los laboratorios de química reales tienen cupos, horarios y riesgos: un error con un reactivo o un mechero tiene consecuencias. Practicar procedimientos antes de entrar al laboratorio físico requiere una alternativa segura y repetible.
La química de primer año se aprende en un laboratorio físico donde un procedimiento mal ejecutado tiene consecuencias reales. El encargo vino de un cliente externo (un profesor que además dirige los laboratorios de química) y consistía en construir un entorno de realidad virtual donde los estudiantes pudieran practicar esos procedimientos antes de pisar por primera vez el laboratorio real. La restricción central era la fidelidad: una simulación que se equivoca en el orden de los pasos, en el material o en lo que ocurre al mezclar, prepara peor que no practicar. A eso se sumaba el hardware, porque todo debía correr de forma autónoma dentro de un visor Meta Quest.
02 Solución
Un laboratorio virtual completo en Unity 6 para Meta Quest: el estudiante manipula instrumental simulado (pipetas, pH-metro, mechero, filtración) con física y partículas realistas, y una interfaz evaluativa conectada a un LMS externo registra su desempeño. CI/CD con GitHub Actions compila y firma el APK automáticamente.
- Levantamiento con el cliente: qué procedimientos debían poder practicarse y con qué nivel de fidelidad el director de los laboratorios los daría por válidos.
- Construcción del entorno en Unity 6 sobre el XR Interaction Toolkit, con material de laboratorio manipulable con las manos y el espacio recorrible a escala real.
- Implementación de los experimentos, los elementos animados y los cuestionarios que comprueban que el estudiante siguió el procedimiento en el orden correcto.
- Conducción del equipo como Scrum Master: iteraciones cortas contra un Product Owner y revisiones periódicas con el stakeholder, que corregía la fidelidad de cada procedimiento.
- Empaquetado autónomo para Meta Quest, sesiones de prueba con estudiantes dentro del visor y presentación final al cliente.
03 Resultados
Cifras verificables en el repositorio y su documentación:
04 Cómo está construido
3DLAB es un laboratorio de química en realidad virtual construido en Unity 6 con el XR Interaction Toolkit y el plugin de Oculus, orientado a Meta Quest (Android). Simula instrumental y procedimientos de laboratorio mediante cerca de 80 scripts en C#: pipetas, vasos precipitados, pH-metro y papel pH, mechero, válvulas de gas, sistema de filtración y detección de derrames, entre otros. Incluye una interfaz evaluativa conectada por REST a un LMS externo (token, preguntas y envío de resultados) y un pipeline de CI/CD con GitHub Actions y game-ci que compila y firma el APK.
05 Decisiones éticas
- Un simulador de entrenamiento hereda la responsabilidad de lo que enseña: un procedimiento mal reproducido no se queda en la pantalla, viaja con el estudiante al laboratorio real. Ningún experimento se implementó por parecer verosímil; cada uno se validó con el director de los laboratorios antes de darlo por cerrado.
- El entorno se presentó como práctica previa y no como reemplazo del laboratorio físico. Los cuestionarios comprueban que el estudiante recorrió el procedimiento, no acreditan competencia para operar con reactivos reales.
06 Aspectos destacados
- Cerca de 80 scripts en C# que simulan instrumental de laboratorio: pipetas, pH-metro, papel pH, mechero, válvulas de gas, filtración y detección de derrames.
- Interacción VR con XR Interaction Toolkit 3 y plugin Oculus, orientada a Meta Quest (build Android).
- Módulo de evaluación integrado con un LMS externo vía API REST (autenticación por token, carga de preguntas y envío de resultados).
- Pipeline CI/CD con GitHub Actions y game-ci que compila en Unity 6, firma el APK con keystore y lo prepara para despliegue en Meta.
- Simulación de procesos químicos con sistemas de partículas y física de Unity (reacciones, llenado de recipientes, roturas y derrames).
07 Limitaciones
No hay dataset: los límites son de simulación y de hardware. La química está modelada al nivel de detalle que el cliente consideró suficiente para preparar la práctica, no como un motor general de reacciones, y fuera de los experimentos implementados el entorno no predice nada. Todo corre de forma autónoma en el visor, lo que fija un presupuesto de rendimiento estrecho. La transferencia al laboratorio real no se midió y exigiría un seguimiento posterior.