Sistemas de Cultivo

Método optoelectrónico para medir el volumen del biofloc

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By Milthon Lujan

El uso de la tecnología biofloc se está volviendo muy popular para el cultivo de peces y camarones debido a la alta eficiencia que ofrece; no solo porque permite ahorrar agua o alimento, sino también por las altas densidades de cultivo.

Generalmente, los conos Imhoff son usados para medir los volúmenes de los bioflocs. En este sentido, los acuicultores deben contar con un cono Imhoff para monitorear el volumen de biofloc en sus tanques o estanques.

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Sin embargo, el uso de tubo cónico de Imhoff requiere de al menos 10 minutos para esperar que los flóculos se asienten en el fondo del tubo para poder medir su volumen; lo cual suele no ser un problema cuando se tienen pocos tanques, pero ¿qué pasa si el acuicultor tiene un número gran tanques?

Para encontrar una respuesta, los investigadores del Research Center for Physics en la National Research and Innovation Agency (BRIN) probaron medir el volumen del biofloc por el método optoelectrónico con el fin de ahorrar tiempo a los acuicultores.

Ellos emplearon como referencias los conos Imhoff para validar los resultados de la medición y su trazabilidad.

Métodos optoelectrónicos

Para facilitar la medición del volumen del biofloc los investigadores proponen el uso de métodos optoelectrónicos. El principio de dispersión de la luz se puede aplicar para determinar el contenido de flóculos en un fluido.

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La optoelectrónica es el conocimiento y la aplicación de dispositivos y sistemas electrónicos que generan, detectan y regulan la luz, generalmente reconocida como un subcampo de la fotónica.

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Las estrategias de técnicas optoelectrónicas que implementan propiedades de dispersión de luz se distribuyen en fuentes emisoras y sensores receptores de luz.

El método se caracteriza por el uso de una fuente de luz directa del dispositivo láser en lugar de un diodo emisor de luz (LED) como lado emisor. La luz directa es de uso obligatorio para investigar la reflexión y la absorción de la luz que pasa a través de una partícula líquida en los fenómenos de dispersión de la luz.

Por otro lado, reportan los autores del estudio, un sensor de luz como un fotodiodo es una buena opción que se conecta a un microcontrolador.

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En este sentido, la luz de dispersión que pasa a través del líquido de bioflocs será medida por el fotodiodo al cambiar la señal del voltaje analógico leída por el microcontrolador.

Estimación del volumen del biofloc

El valor del volumen del biofloc se estima comparando el valor de escala de los flóculos medidos con el volumen total del tubo cónico de sedimentación.

El cilindro de medición de Imhoff tiene una forma cónica y cuenta con una escala de lectura del volumen. En este sentido, el operario mide los flóculos que se asientan en el fondo del recipiente de 1000 ml durante unos 10 a 20 minutos.

Método de dispersión de luz y optoelectrónica

La dispersión de la luz es un proceso en el que un sistema absorbe la fuente de luz de energía y, posteriormente, se emite la luz de energía. Se ve forzado a desviarse de una trayectoria recta por no uniformidades localizadas donde partículas en movimiento o radiación de luz pasan por el medio.

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“Nuestra hipótesis es que cuantas más partículas hay en un líquido, menos dispersión de luz se transfiere. Esto sucede porque cuantas más partículas hay en una solución, más luz absorben”, reportan los investigadores.

Para analizar la estimación detallada del volumen de los investigadores compararon agua de grifo clara y el fluido de estanques de bagre y tilapia.

El experimento de la técnica de optoelectrónica para medir el volumen del biofloc. Fuente: Medina et al. (2022).
El experimento de la técnica de optoelectrónica para medir el volumen del biofloc. Fuente: Medina et al. (2022).

Conclusiones

Las partículas del flóculo se asientan en el fondo del cono de 250 ml en un período de 5 minutos; sin embargo, el método propuesto toma la muestras y ahorra datos en solo 1 segundo.

“El método optoelectrónico propuesto permitió medir con éxito el volumen del biofloc. Aunque los resultados no son lineales, los líquidos con más partículas de flóculos absorben más para transmitir menos luz”, concluyen los investigadores.

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El fluido del estanque de bagre tiene un volumen de partículas de biofloc aproximadamente tres veces que la tilapia, lo que también fue validado por las mediciones con el tubo cónico Imhoff.

Los investigadores recomiendan analizar un mayor número de muestras, y desarrollar un sensor digital conectado a sensores de una red de internet y de proyectos de internet de las cosas.

Contacto
Jalu A. Prakosa
Research Center for Physics
National Research and Innovation Agency (BRIN)
South Tangerang, 15314
Indonesia
jalu.ahmad.prakosa@lipi.go.id

Referencia (acceso libre)
Mefina Y. Rofianingrum, Jalu A. Prakosa, Bernadus H. Sirenden, Edi Kurniawan, Mohamad I. Afandi, Suryadi Suryadi, and Andi Setiono , «Bioflocs volume measurement by optoelectronics method: A case study of catfish and tilapia ponds«, AIP Conference Proceedings 2652, 020006 (2022) https://doi.org/10.1063/5.0106387

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