AlgaeIoT

JSON: Acrónimo de (JavaScript Object Notation), es un formato de texto ligero para el intercambio de datos. SAP: Sigla en inglés de (Sistemas Aplicaciones y Productos en Procesamiento de Datos) es un software utilizado para la gestión empresarial.

Acerca del cliente

Las condiciones climáticas de Uruguay y los recursos hídricos disponibles hacen potencialmente viable el cultivo e industrialización de algas, pero para minimizar los riesgos asociados a la producción industrial es necesario conocer las condiciones que hacen viable el cultivo. Para que los investigadores puedan determinar las condiciones anteriores, es necesario contar con un dispositivo industrial que pueda monitorear y responder a todas las variables que influyen en el proceso.

Motivación

Entre los diversos proyectos que tienen, utilizan prototipos de fotobiorreactores para el cultivo de cianobacterias, específicamente Espirulina. La motivación es formar un equipo multidisciplinario con especialistas de Latitud para desarrollar un prototipo industrial de un fotobiorreactor que asegure el mantenimiento del ambiente estable, control de los parámetros necesarios y gobernanza permanente, de modo que los especialistas cuenten con equipos adecuados a los requerimientos y acercarse a la realidad. de un cultivo a mayor escala.

Antecedentes del proyecto

Actividades predecesoras

Luego, para cultivar un mayor volumen y emitir el espectro de luz adecuado para cada proyecto, se desarrolló un prototipo más grande con un panel de luz RGB. No tiene ningún control de temperatura, por lo que no fue posible mantener estable el medio. Por tal motivo fue colocado en la citada cámara termocontrolada.

Alternativas del mercado

Objetivos

En la fase de control se propone inicialmente mantener estable el medio, donde se implementará un control para asegurar que la temperatura se mantenga dentro del rango especificado en todo el cultivo. El cultivo podrá ser monitoreado e influenciado en tiempo real a través de una interfaz web en cualquier momento del día, pero también existirá la opción de monitoreo y control local.

Investigación 22

Tipo de fotobiorreactores
Condiciones necesarias para la viabilidad del cultivo

Medio inocuo
Variables contempladas
Variables y parámetros de control

Cálculos térmicos y estabilidad de temperatura
Diseño y fabricación
Sistema de agitación

En el gráfico de la figura (ver figura 2.4) se puede ver la densidad óptica a 750 nm (OD 750 nm) del cultivo en función del tiempo en días. El prototipo de prueba se utilizó para comprobar el sistema de agitación diseñado completo (ver figura 4.10).

Instrumentación 41

Sensores de pH
Sensor de oxígeno disuelto
Sensor de sólidos disueltos
Sensor de temperatura
Distribución de los componentes
Comunicación y calibración
Radiación

Simulación de la incidencia de luz
Conexión de los módulos
Flujo luminoso

Con base en estos estudios se diseñó un plano con las dimensiones de los paneles, las dimensiones de los módulos y las distancias entre ellos (ver Figura 5.13). Luego, el más (+) de cada módulo se conecta de forma independiente al más (+) del controlador (ver Figura 5.14).

Ensamble 59

En el lado derecho, según la imagen (ver Figura 6.4), se puede ver el sensor de temperatura PT100, colocado en el medio. El diseño final completo en 2D y 3D (ver Figura 6.10) con la plantilla adecuada, recortes y detalles terminados se puede ver en el Anexo del Plano (ver Anexo E).

Control 66

Circulación continua con camisas en serie
Control ON/OFF
Termografías
Otros controles de temperatura
Agitación axial

Control PI del agitador
Consideraciones adicionales
Estudio de frecuencia
Resultados del control

Control de radiación

Modulación de intensidad de radiación
Fotoperíodo

Para conectar hidráulicamente las camisas en serie (ver Figura 7.3), la salida de agua del baño se conecta a la entrada de la primera camisa (1 en la figura), pasando a través de ella, luego a la salida de la primera camisa (2 pulgadas). . figura) se conecta a la entrada de la segunda camisa (3 en la figura), pasa a través de la segunda camisa (sale por 4) y finalmente regresa al baño de circulación. Esto permite mantener la temperatura más estable dentro del umbral permitido (ver figura 7.11). El fabricante del regulador afirma que la corriente de salida constante del regulador tiene una respuesta lineal a la variación de la resistencia variable (ver Figura 7.20).

Interfaz y acceso remoto 86

Componentes

Servidor Thingsboard
Comunicación con el servidor
Microcontroladores

Flujo lógico
Formato de los mensajes
Paneles web

Control de agitación y paneles LED
Sensado de variables
Control de temperatura

Coexistencia de las gobernanzas local y remota

Como se puede observar en la figura (ver Figura 8.3), aunque el mensaje se envía a todos los microcontroladores, no todos están necesariamente operativos. En el caso de la figura (ver Figura 8.3), uno de ellos tomó acción y los otros dos ignoraron el cambio de atributo. En la primera parte (ver Figura 8.12) del panel, puede ver los datos actuales que cambian en tiempo real.

Integración 106

Mejoras y trabajos futuros

Para el diseño de la estructura y del propio fotobiorreactor se utilizó el programa “AutoCAD”. Coloque la salida de agua de la fuente de agua controlada (baño de agua) en la entrada inferior de la camisa de agua derecha. Conecte la salida superior de la chaqueta izquierda (arriba) a la entrada de la fuente de agua controlada (baño de agua).

Consideraciones iniciales

Control local del fotobiorreactor

Consideraciones del panel local
Control de agitación axial
Control de radiación
Control de temperatura

P2 es un potenciómetro utilizado para modular la intensidad de radiación de los paneles LED. El carácter "*": se implementa como separador de la parte entera de la parte decimal de los números ingresados, es decir, realiza la función de una coma.

Control remoto del fotobiorreactor

Control remoto de la agitación axial

Control remoto de la radiación

Control remoto de la temperatura

Sin embargo, esto sin considerar el efecto de la temperatura y la intensidad de la luz solar. La temperatura de la superficie Ts es la temperatura de la pared de entrada del serpentín cuyo valor se asumió y se corrigió repitiendo este proceso. La temperatura ambiente se considera estable (sin muchas variaciones) y es conveniente encontrar el valor del régimen de temperatura en el reactor.

Apéndice D: Investigaciones 144

Influencia del espectro en el cultivo de Spirulina

Para definir la influencia del espectro LED en el crecimiento de la cianobacteria Espirulina se toma como base un artículo[3], donde se realizan experimentos con dicha cianobacteria, las pruebas se describen con más detalle en el artículo, pero A continuación se describe lo mismo en términos generales. Aunque se utilizaron LED cuyos picos se encuentran en un pequeño rango de longitudes de onda y esto determina su color, contienen componentes alrededor de estas frecuencias que cubren gran parte del espectro, especialmente el LED blanco. Dado que la absorbancia se produce no sólo en el rango de longitudes de onda interpretadas como rojo, sino en todo el espectro, es concebible que la espirulina (que realiza naturalmente la fotosíntesis al recibir luz solar) generaría más biomasa bajo luz blanca que bajo luz roja. luz.

Nueva hipótesis

Por ello, y teniendo en cuenta que la espirulina, las algas y otras cianobacterias interactúan de forma natural con la luz solar, intentaremos buscar una fuente de luz lo más parecida posible al sol y que no descuide la gama de azules y rojos. sobre todo, porque el objetivo es promover el crecimiento de la biomasa. Hoy en día se comercializan muchas fuentes de luz, incluidas bombillas incandescentes, bombillas fluorescentes, LED y algunas menos comunes como los LED negros[12]. En la figura (ver figura D.3), se puede observar como la fuente de luz más parecida al sol es el LED blanco, sin embargo carece de los componentes del espectro rojo, y en el caso de un LED blanco normal, excede los componentes del espectro de luz azul.

SunLike LEDs

Teniendo esto en cuenta, junto con el resto de propiedades y el hecho de que su temperatura de color puede variarse, es fácil suponer que estamos ante una fuente de luz que podría ser una excelente candidata para el cultivo de cianobacterias. No se puede comparar a niveles de temperatura de 5000K con un LED blanco cálido, ya que probablemente nunca alcanzará ese nivel de color y tendrá un color más cercano a 2700K. Por tanto, es necesaria una superficie de tamaño similar para iluminar de la forma más homogénea posible.

Horticulture LEDs

Los LED Nichia 757 Rsp0a[18] pertenecen a la familia de LED de horticultura y, como ya se mencionó, su diseño es específico para el crecimiento óptimo de las plantas en invernaderos o ambientes interiores. Estos LED tienen luz blanca y un espectro especial para el crecimiento de las plantas. Además, tiene dos opciones, dentro de las cuales puedes elegir luz blanca entre 3000K, que da un aspecto más agradable (más rojo) a las plantas iluminadas, o también tienes luz a 5000K, que asegura un crecimiento más rápido (más azul) de la planta. plantas iluminadas.

Adquisición

Equivalencia teórica entre Lux y PPFD

Dado que los módulos utilizados son de amplio espectro, se toma como longitud de onda un valor central aproximado (ver figura D.14), por lo tanto λ = 600 nm. En resumen, a partir de una medición de Lux expresada en [s.mW2], se puede determinar la cantidad de [s.mJ2].

Cálculos térmicos para un serpentín

Fundamento
Ecuaciones
Transferencia por la pared del serpentín (conducción)
Transferencia de calor dentro del serpentín (convección)
Transferencia de calor fuera del serpentín (convección)
Procedimiento

De la misma tabla, el número de Prandtl se obtiene utilizando la misma temperatura promedio (ver tabla F.2). Una vez calculado esto, y obtenida la conductividad del agua k de la tabla vista anteriormente, se procede a calcular el coeficiente de transmisión térmica h para luego obtener la resistencia a la convección externa Rkonveks. Entonces se suponen dos variables para hacer que el problema sea determinista: la longitud en metros del serpentín y la temperatura en grados Celsius de la pared interior del serpentín (que será un poco más baja que la temperatura de entrada durante el calentamiento o un poco más alta que la temperatura de entrada). temperatura de acceso durante el enfriamiento).

Cálculos térmicos utilizando dos camisas laterales

Introducción
Problema planteado
Intercambios de calor
Ecuaciones
Convección forzada
Convección natural

Como se ve en la imagen, se descuida el grosor de las paredes de la chaqueta; se consideran muy delgados y tienen resistencia térmica nula. Por otro lado, la placa interior intercambiará calor con el reactor de forma similar, el flujo interno será el mismo pero en relación a la convección natural que se produce entre el fluido de la camisa y el fluido del reactor a través de esta placa. En este caso, para la placa interior se considera el intercambio de calor entre las placas de revestimiento y el agua del interior del fotobiorreactor, y para la placa exterior el intercambio con el aire exterior.

Transferencia de calor con el entorno

Procedimiento

Si el valor calculado de la temperatura de salida coincide con el valor supuesto de la temperatura de salida, entonces converge exitosamente a la solución; de lo contrario, se repite nuevamente desde el primer paso. Dada la convección natural que existe dentro y fuera del fotobiorreactor, y la resistencia del vidrio, se calculan las temperaturas externa e interna. Si ambas temperaturas coinciden con las temperaturas supuestas, el problema convergió correctamente; de lo contrario, regrese al paso 1.

Instalación y configuración de AWS

Conexión a través de bitvise

Una vez en la página, inicie una nueva instancia EC2 usando el botón naranja Iniciar instancia. Para una conexión segura, se utilizará un par de claves pública y privada para la conexión remota al servidor EC2. Una vez abierta la instancia, vaya a "Ver todas las instancias" y podrá verificar su estado.

Instalación de Thingsboard

Para este ítem se ofrecen tres alternativas: PostgreSQL recomendado para sistemas con menos de cinco mil mensajes por segundo (este caso), PostgreSQL Híbrido + Cassandra para más de cinco mil mensajes por segundo o PostgreSQL Híbrido + TimescaleDB recomendado para profesionales de TimescaleDB. Para editar el archivo de configuración se utiliza un editor de consola llamado nano, que ya está instalado en todas las máquinas Linux.

Uso de paneles