Diseño de un módulo electrónico para la crianza automatizada de peces mediante modelamiento matemático multiparamétrico que simule las condiciones básicas necesarias para la crianza, en estanques artificiales en función de parámetros fisicoquímicos

Resumen

La acuicultura es una de las actividades que, en el sector productivo, ha tenido un crecimiento económico en el ámbito nacional. Esta depende del manejo que se le pueda brindar al cuerpo de agua, lo cual requiere la atención de ciertos parámetros fisicoquímicos como temperatura, oxígeno disuelto, pH, entre otros, para obtener el éxito de la producción. En este trabajo se muestra el estudio de varios modelos matemáticos en los que se toma la calidad de agua como caso de estudio, con el propósito de simplificarlos, usando tres metodologías a través de herramientas computacionales, así como de las relaciones o evolución temporal de cada variable, expresadas a través de relaciones matemáticas correspondientes del mundo real (relaciones tecnológicas, leyes físicas, restricciones del mercado, etc.) estimando el comportamiento del proceso para determinadas condiciones.

 En primera instancia se definen los parámetros para la caracterización, tales como el régimen de alimentación, biomasa, alcalinidad, aireación, efectos fotosintéticos, entre otros factores físicos, químicos y biológicos de fácil medición, en una secuencia de casos particulares. Con esto se adapta el modelo matemático tomando elementos desde su codificación en ecuaciones, las cuales permiten hacer un análisis y encontrar una expresión para su concentración en estado estacionario; mediante la relación de estas cantidades con la concentración máxima admisible, que se espera poder condensar en un “único” modelo multifactorial que caracterice todo el proceso, buscando mantener ciertos parámetros considerados como críticos, dentro de unos límites aceptables. Esto, basados en modelos estandarizados, incorporando las modificaciones o mejoras que cada uno de ellos aporta, mediante el estudio previo que ha pretendido integrar todo el proceso en el interior de estanques artificiales de geomembrana, implementando herramientas de monitoreo que posibilitan el manejo estadístico, registrar cambios en los patrones, además de poder generar reportes históricos e información importante del proceso.

 Se realiza la identificación en sistemas reales haciendo uso de la herramienta “Control System Toolbox”, de Matlab, a través de una versión institucional; esto permite la obtención de una cantidad de datos significativos con suficiente información de la dinámica del sistema, validando varios modelos, reduciendo la solución a la “mínima expresión”. Adicionalmente, se diseña una interfaz que facilita el ingreso de parámetros, simula diferentes escenarios de cultivo o condiciones iniciales del sistema para la estimación de las múltiples variables en un número reducido. La interfaz permite, de igual manera, determinar el número máximo de la población cultivada que el ambiente puede soportar en un periodo de tiempo, que condescienda en la adecuada operación de proyectos piscícolas de forma continua, sin afectar la salud de los peces, debido en gran medida a la falta de un instrumento para controlar la calidad del agua del proceso; de modo que minimice el impacto ambiental, mejore los beneficios comerciales, atendiendo especialmente a aquellos aspectos que más influyen en el cultivo comercial, cumpliendo con las recomendaciones sobre estabulación de los peces. El proyecto ha atendido a la necesidad de una serie de procedimientos, observaciones, así como recomendaciones al respecto.