JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

La automatización industrial se ha convertido en un área en pleno desarrollo y de gran importancia para algunos sectores empresariales, ya que permite mejoras la productividad de las empresas, la calidad de los productos, la flexibilidad y la seguridad laboral. Sin embargo, sin el aporte de las instituciones de educación superior no se podría lograr el desarrollo de tecnologías de bajo costo que le pueda permitir al sector productivo local mejorar su competitividad.

El proyecto pretende presentar otra alternativa como fuente de empleo para el sector de camaroneras de la ciudad de Cartagena, incursionando en un mercado que en la ciudad de Cartagena hasta el momento está muy poco  explorado, y además mostrar todos los beneficios. 

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar, implementar y validar un sistema hardware software para el control automático de una planta a escala para cultivo de micro algas espirulina.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

·  Recopilar información bibliográfica para la identificación del proceso de producción de micro Alas Espirulina.

·         Identificar las variables de interés en el proceso.

·         Construir la planta a escala con material transparente como el acrílico.

·         Seleccionar el hardware, sensores y actuadores.

·         Diseñar el software de control de los procesos.

·         Llevar a cabo el proceso automatizado  de cultivos de algas espirulina mediante la planta escala.

·         Realizar los ajustes y pruebas de la planta a escala

·         Entrega de la maqueta  a escala automatizada por el software escogido.

·         Entrega del manual de usuario y manual del sistema.

METODOLOGÍA

          

Para poder desarrollar el proyecto con todas las expectativas propuestas será necesario cumplir las siguientes fases:

En la primera fase se hará una revisión y análisis de la información sobre el manejo de algas y en especial el de algas espirulina y los diferentes tipos y estrategias de control realizada por otros investigadores.

Con la información obtenida se procederá determinar cada una de las variables del proceso, sus rangos y las condiciones para utilizarlo.

Posteriormente  se procederá a seleccionar cada uno de los sensores/transductores necesarios en el proceso, así como los actuadores para el control de las variables manipuladas.

Con el conocimiento recogido sobre los procesos, se procederá a diseñar e implementar los algoritmos de control.

Finalmente se procederá a implementar los algoritmos de control y realizar las pruebas y ajustes necesarios para el proceso.

     Tecnologías a Utilizar

·         Tarjeta de interfaz de datos

·         Tanque de almacenamiento(Biorreactor ) + bomba

·         motor

·         sensores

·         Portátil

·         Software labview

ALCANCE DEL PROYECTO

Al terminar el proyecto se dispondrá de una herramienta hardware software para el control automatizado para el cultivo de micro-algas espirulina.

ESTADO DEL ARTE

¿QUÉ SON LAS ALGAS ESPIRULINA?

Espirulina, es un alga producida de forma natural con las técnicas de tradición milenaria utilizadas por los aztecas, mediante aguas limpias y mineralizadas. El secado de esta alga es natural, a través del sol. Debido a su forma de producción es, posiblemente, la mejor Espirulina el mundo.

Las algas al crecer, convierten los minerales inorgánicos del agua en sales minerales orgánicas que son combinadas con aminoácidos lo cual constituye una fuente fundamental de minerales para el organismo en la protección del corazón, crecimiento del cabello, uñas, calidad de la piel, sangre, músculos y huesos. Las algas accionan directamente sobre la sangre, haciéndola más alcalina si ésta es muy ácida y reduciendo excesos de grasa y mucosidades almacenadas.

Contienen abundantes vitaminas (fundamentalmente vit A, B1, C, E, B12), minerales, proteínas y oxígeno (por su contenido en clorofila). Tiene un porcentaje muy alto de hierro. Es uno de los alimentos con más alto porcentaje de proteínas, con la ventaja añadida de que no tiene colesterol.

Alto contenido en clorofila Es en sí misma, un cóctel multivitamínico y mineral.

CONSTRUCCIÓN DE LA PLANTA ESCALA

La planta escala dispone de 4 sensores ubicados de la siguiente manera:

Ø  Sensor Salinidad: Mide el nivel de salinidad en el Biorreactor, envía una señal de 0 a 3.3v

Ø  Sensor Temperatura: Mide la temperatura en el Biorreactor, envía una señal de 10 milivoltios/ºc

Ø  Sensor Luz: Mide la radiación en el Biorreactor, envía una señal de 0 a 3.3 voltios

Ø  Sensor Oxigeno (Simulado): Para mantener el agua aireada para conservar el oxígeno en el Biorreactor.

La espirulina vive en agua salada, contenida en un recipiente (Biorreactor) donde tendremos que considerar el control de las siguientes variables:

v   Salinidad

v  Temperatura

v  Luz

v  Oxígeno

Considerando los requerimientos ya descritos, utilizaremos un tanque de almacenamiento con capacidad de 8 litros, al cual se perforara 3 orificios en la parte superior, para la adecuada aireación. Los sensores en la planta piloto se activaran de acuerdo a las condiciones necesarias para que el alga espirulina se pueda producir, El crecimiento de la espirulina se da entre 25-40ºC, siendo el rango de mayor producción entre 35-40ºC.

En nuestro caso, la temperatura es de 37ºC, debido al efecto invernadero que ocasiona el plástico transparente que recubre la planta. Para la radiación utilizamos el sensor de luz o fotoceldas, se sabe que la mayor producción se da entre 30-50 klux.

Se diseña de forma tal que minimiza las pérdidas de calor para mantener la temperatura constante. El sensor de salinidad se activara si el nivel de salinidad no se encuentra entre este rango 1500 - 5250 g /m2 y por último el sensor de oxigeno será simulado lo cual se activara si el oxígeno del estanque no se encuentra entre 5 - 10 mg/l. Si en algún momento los sensores del tanque sea activaran mandara un aviso para que se tomen las medidas necesarias para corregirlo.

DAQ 2012

La tarjeta cuenta con:

• 4 entradas análogas INO a IN3 que permite entrada hasta 3.3V
• 4 entradas digitales permite entradas de 0 para bajo y alto de 3.3V y soporta entradas de 5 V.
• 4 salidas digitales que permite sacar de 3.3V o tierras.Permite manejar cargas pequeñas o de control de 20ma máximo.
• 1 salida análoga que genera voltajes a baja corriente de 0 a 3.3V
• varias señales de tierra y 3.3V para referencir otros dispositivos.
• Conexión USB al PC. Se conecta mediante un cable mini-USB-USB. Importante tener conectado la tarjeta al pc antes de abrir labview.

 Biorreactor

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES