Automatixacion del proceso de incubacion

CENTRO DE FORMACIÓN EJECUTOR

Centro de la Industria, la Empresa y los Servicios. Regional Huila.

NOMBRE DEL GRUPO DE INVESTIGACIÓN

Grupo de Investigación para el Desarrollo Social y Tecnológico.

Código de Colciencias del Grupo: COL0149439.

TÍTULO DEL

PROYECTO

Automatización de variables críticas del agua para la fase de incubación  del cultivo tilapia.

LÍNEA(S) DE INVESTIGACIÓN

Línea No. 4 del grupo de investigación: Sistemas Computacionales, automatización y robótica (SICAR).

RED(ES) DE CONOCIMIENTO

El proyecto favorece a la Red de conocimiento en Electrónica y Automatización a la cual pertenece el Centro de la Industria, la Empresa y los Servicios. Regional Huila.

DESCRIPCIÓN DE LA NECESIDAD

El problema que ha sido identificado en el sector piscícola productor de Tilapia, es la mortalidad de los alevinos (semilla para el cultivo de peces) en el proceso de incubación.

La causa de la mortalidad de los alevinos en esta etapa, es la variación de los parámetros físico-químicos del agua, tales como, oxígeno, temperatura, PH, amonio, nitritos, alcalinidad, por fuera de los rangos necesarios para eclosión y el crecimiento de la Tilapia. El deterioro de la calidad del agua en la que habitan los peces, al salirse de los rangos mencionados, puede convertirse en un generador de estrés y predisponer al alevino frente a enfermedades.[1]

Dentro de los parámetros mencionados anteriormente, las variables críticas en el proceso de incubación de la tilapia, son la temperatura, el PH y el oxígeno, por tener un impacto directo sobre la productividad del sector piscícola.

Los rangos ideales en los que debe mantenerse las variables críticas, son las siguientes:

• El oxígeno disuelto debe ser superior a 4mg/L.
• El PH debe estar en un rango entre 6.5 y 9.0.
• La temperatura debe mantenerse entre 24ºC y 32ºC, siendo óptimo entre 28ºC y 29ºC. [2]

Cuando estos parámetros se encuentras por fuera de los rangos mencionados, las tasas de mortalidad en los lotes de producción y los tiempos de eclosión de los huevos de la Tilapia aumentan. Además existe una menor probabilidad de que los alevinos adopten el sexo masculino, lo cual impactará la productividad de los empresarios, si se tiene en cuenta que las hembras alcanzan un menor peso que los machos. Esto se debe a que las hembras realizan una incubación bucal de los huevos, gastando tiempo y energía en esta actividad. [3]

El monitoreo y control de las variables críticas que afectan la calidad del agua para el proceso de incubación, actualmente se realiza de manera manual. Una vez al día se realiza el muestreo para verificar el estado de las variables antes mencionadas, lo cual no permite tomar decisiones en tiempo real, para prevenir las afectaciones que puede tener en la producción.  

Teniendo en cuenta lo anterior la pregunta de investigación que se plantea para el desarrollo del proyecto, es la siguiente: Controlando las variables críticas (temperatura, PH y oxígeno) para la incubación de tilapia, ¿es posible disminuir la tasa de mortalidad de los alevinos, acelerar los tiempos de la eclosión de los huevos y afectar el proceso de reversión?

Referencias bibliográficas:

[1] Pulido, E. A. (2012). Principales causas de mortalidad en cultivos intensivos y superintensivos de Tilapia en Colombia. Revista Electrónica de Ingeniería en Producción Acuícola, 6(6).

[2] Prieto, C. A., & Olivera, M. (2009). Incubación artificial de huevos embrionados de Tilapia Roja Oreochromis sp. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias (Colombian journal of animal science and veterinary medicine), 15(1), 115-120.

[3] Riverón, J. H., & Acevedo, A. M. G. Incubación artificial y reversión sexual de Tilapia.

OBJETIVO GENERAL DEL PROYECTO

Automatizar la fase de incubación del cultivo de tilapia a través del diseño e implementación de un proceso de monitoreo y control de las variables criticas del agua, con el fin de aumentar la productividad y la competitividad del sector piscícola.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  DEL PROYECTO

1. Caracterizar las variables críticas en la fase de incubación de la Tilapia a través de un proceso de vigilancia tecnológica para establecer una línea base de medición.  
2. Diseñar y construir un prototipo que permita el control autónomo en tiempo real de las variables críticas en el proceso de incubación de la tilapia para validarlo técnicamente y con el sector piscícola.
3. Transferir conocimiento al divulgar los resultados del proyecto de investigación aplicada con la comunidad SENA y con el sector productivo.  

BENEFICIARIOS SENA

A continuación se relacionan los beneficiarios SENA del proyecto:

• Regional Huila: Inicialmente el proyecto pretende beneficiar a la regional Huila, ya que en este departamento fue identificada la necesidad. Sin embargo, se espera que con los resultados del proyecto puedan impactarse otras regionales que tengan dentro de sus apuestas productivas el sector piscícola.  
• Centros de formación: Se beneficiará el Centro de la Industria, la Empresa y los Servicios de la Regional Huila y otro Centro de formación vinculado a la Red de conocimiento en Electrónica y Automatización.
• Aprendices / Programas de formación: Una vez se finalice el proyecto, se ha propuesto realizar una transferencia de conocimientos a aprendices pertenecientes a los siguientes programas de formación; Tecnología en diseño e integración de automatismos mecatrónicos, tecnología en mantenimiento electrónico e instrumental industrial, tecnología en administración de sistemas informáticos y tecnología en diseño de productos industriales.
• Red de conocimiento: Se realizará una transferencia de conocimientos a uno de los Centros de formación  vinculado a la Red de conocimiento en Electrónica y Automatización.
• Grupo de investigación: Con los productos resultado del proyecto, se espera apoyar el Grupo de Investigación para el Desarrollo Social y Tecnológico del Centro de la Industria, la Empresa y los Servicios de la Regional Huila, para obtener la categorización en D o C ante Colciencias.
• Semillero de investigación: Se propone vincular al proyecto, integrantes del semillero de investigación SICIES para fortalecer sus habilidades como investigadores.

BENEFICIARIOS – SECTOR PRODUCTIVO

El sector productivo que se espera impactar positivamente con el proyecto es el sector piscícola, el cual actualmente es una de las cinco (5) apuestas productivas de la agenda interna del Huila. Además es uno de los veinte (20) sectores que transforman a Colombia, según el programa de transformación productiva (PTP).  

Con el proyecto se espera impactar la productividad y la competitividad del sector piscícola, interviniendo el primer eslabón de su cadena productiva, correspondiente a la incubación de los alevinos. Según una investigación en fuentes secundarias y primarias, si se logra controlar la temperatura, el PH y el oxígeno se podrían obtener los siguientes resultados:

• Disminución de la mortalidad de los alevinos en el proceso de incubación: Lo anterior aumentaría el número de alevinos cultivados en cada lote de producción.
• Aceleración del proceso de eclosión: Lo cual disminuiría el tiempo de producción de los alevinos.
• Afectar el proceso de reversión: La industria piscícola realiza un proceso de reversión para conseguir que más alevinos adopten el sexo masculino y no femenino, debido a que los peces machos consiguen un mayor tamaño.

Inicialmente se vienen adelantando validaciones del proyecto con la Piscícola Pénjamo del municipio de Hobo en el departamento del Huila. Una vez finalice el proyecto, se propone realizar un socialización de los resultados del proyecto con el sector productivo para que estos puedan incorporar el tipo de solución propuesta, en sus empresas piscícolas.

JUSTIFICACIÓN DE LA PROPUESTA

Productividad y competitividad del sector piscícola

El proyecto de investigación pretende verificar hipótesis que abrirían la puerta ante una solución que permitiría a las granjas alevineras (primera eslabón de la cadena piscícola), producir más, en menos tiempos y con costos menores, lo que significa un aumento en la productividad y por ende en la competitividad del sector.  

Lo anterior está alineado con lo propuesto en el Plan Nacional de Desarrollo 2014 – 2018 en las estrategias transversales; Competitividad e infraestructura estratégica: Por tratarse de un proyecto que pretende contribuir a la solución de necesidades del país por medio de la ciencia, la tecnología y la innovación; Crecimiento Verde: Debido a que la solución tecnológica planteada utilizará energías alternativas, la cuales pretenden mitigar el impacto ambiental.  

Importancia del sector acuícola y piscícola

El sector que se pretende beneficiar (sector piscícola, incluido dentro del acuícola), ha sido priorizado y resaltado por su importancia a nivel mundial, nacional y regional, de la siguiente manera:

• La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), en su informe “El estado mundial de la pesca y la acuicultura 2014” plantea que en la actualidad más personas que nunca se alimentan y dependen económicamente de la acuicultura y define los peces como el quinto alimento mayor proveedor de proteínas, suministrando el 25% de proteínas en los países desarrollados y el 75% en los país en vía de desarrollo.
• A nivel nacional, el Ministerio de Comercio, Industria y Turismo a través de su programa de transformación productiva (PTP), prioriza el sector de la acuicultura como uno de los veinte (20) sectores que transformarán a Colombia.
• Una de las cinco (5) apuestas del departamento, definidas dentro de la Agenda Interna del Huila, es la apuesta piscícola. En la cual se ha trabajado en posicionar el departamento como el productor número uno a nivel nacional de productos de la acuicultura.

Investigación en el sector piscícola

La importancia del sector en el país ha generado que se propongan acciones a nivel nacional que permitan fortalecerlo. Es por esto que la AUNAP (Autoridad Nacional de Acuicultura y Pesca), en su Plan Nacional para el Desarrollo de la Acuicultura Sostenible en Colombia, propone generar información científica sobre sistemas de producción y tecnologías compatibles con las condiciones geográficas nacionales a través de investigaciones. El cumplimiento de estos objetivos puede apoyarse con el desarrollo de proyectos de investigación como el planteado en esta propuesta.

Otros aspectos de este plan, a los cuales le apunta el presente proyecto, son los siguientes:

• Optimizar tecnología para la producción y conservación de semilla de tilapia y cachama.
• Evaluación y mitigación de impactos climáticos.
• Manejo y calidad de aguas.
• Innovación y diseños aplicados a los sistemas de producción, cosecha y poscosecha.
• Optimización del manejo de cosecha y poscosecha de productos de la acuicultura.

COMPONENTES DE  INVESTIGACIÓN APLICADA,  DESARROLLO TECNOLÓGICO  Y/O INNOVACIÓN

El proyecto se inscribe en el ítem de investigación aplicada, sin embargo, también posee características de desarrollo tecnológico e innovación. 

Investigación aplicada: Según Colciencias en su documento “Tipología de proyectos calificados como de carácter científico, tecnológico e innovación”, la investigación aplicada cuenta con las siguientes características:

• Generación de nuevo conocimiento en respuesta a un problema o necesidad identificada.
• Su fin último busca aplicación o utilización determinada.

El proyecto propuesto se clasifica dentro de proyectos de investigación aplicada, debido a que pretende generar y divulgar el conocimiento adquirido, el cual gira en torno a la pregunta de investigación planteada: ¿Controlando las variables críticas (temperatura, PH y oxígeno) para la incubación de tilapia, es posible disminuir la tasa de mortalidad de los alevinos, acelerar los tiempos de la eclosión de los huevos y afectar el proceso de reversión?. El fin último es aplicar este conocimiento adquirido en el proceso de incubación del sector piscícola, con el objetivo de aumentar su productividad y competitividad.

Desarrollo tecnológico: Según Colciencias, un proyecto de desarrollo tecnológico cuenta, entre otras, con la siguiente característica:

• Objetivo la creación o mejora desde el punto de vista tecnológico de procesos productivos y/o productos concretos, mediante la aplicación de desarrollos de carácter innovador.

El proyecto propuesto se clasifica dentro de proyectos de desarrollo tecnológico debido a que pretende mejorar el proceso productivo de incubación de tilapia por medio de una solución innovadora de base tecnológica.

Innovación: Según Colciencias, un proyecto que califica como de innovación, cuenta, entre otras, con la siguiente característica:

• Implementación de nuevos métodos o significativamente mejorados de producción o distribución (Incluye técnicas, equipos y/o software).

El proyecto propuesto se clasifica dentro de proyectos de innovación debido a que pretende automatizar el monitoreo y control de la temperatura, el PH y el oxígeno del agua en el proceso de incubación de la tilapia.

RESULTADOS ESPERADOS Y/O PRODUCTOS.

A continuación se listan los productos que serán reportados y visualizados ante Colciencias y que aportan para la categorización en C y D del grupo de investigación para el Desarrollo Social y Tecnológico del Centro de la Industria, la Empresa y los Servicios de la Regional Huila:

• Informe final de la investigación.
• Evento científico o tecnológico: Presentación de ponencia relacionada con el proyecto de investigación.
• Proyecto de Investigación y Desarrollo.
• Prototipo funcional.
• Artículo de investigación postulado para publicación en la revista SENNOVA.  

IMPACTO ESPERADO

A continuación se mencionan los impactos esperados en el proyecto:

• Se socializarán los resultados del proyecto con al menos diez (10) personas del sector productivo.
• Se les transferirá los conocimientos adquiridos durante el desarrollo del proyecto a cuarenta (40) aprendices, veinte (20) de Centro de la Industria, la Empresa y los Servicios y veinte (20) del Centro de formación vinculado a la Red de Conocimientos de electrónica y automatización.
• Se propone realizar una transferencia de conocimientos sobre los resultados del proyecto, a aprendices de las siguientes cuatro (4) titulaciones, tecnología en diseño e integración de automatismos mecatrónicos, tecnología en mantenimiento electrónico e instrumental industrial, tecnología en administración de sistemas informáticos y tecnología en diseño de productos industriales.
• Se impactará una (1) red de conocimiento transfiriendo los conocimientos adquiridos a uno de los centros de formación pertenecientes a la red de electrónica y automatización.
• Con los productos resultados del proyecto, se espera apoyar un (1) grupo de investigación para obtener la categorización en D o C ante Colciencias.
• Se vincularán al proyecto dos (2) aprendices y un (1) egresado del SENA pertenecientes a uno (1) de los semilleros de investigación del centro, con el objetivo de fortalecer sus habilidades de investigación.
• Se beneficiarán dos (2) centros de formación con la transferencia de conocimientos relacionada con los resultados del proyecto de investigación.

CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN.

El proyecto esta propuesto con una duración de diez (10) meses, con el siguiente cronograma.