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“DESARROLLO DE UNA TÉCNICA PARA CONTEO DE LARVAS Y

ALEVINES APLICADA A LA PISCICULTURA”

HELDA TATIANA PEÑA FERREIRA

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE MECANICA

BOGOTA 2005

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2

“DESARROLLO DE UNA TÉCNICA PARA CONTEO DE LARVAS Y

ALEVINES APLICADA A LA PISCICULTURA”

HELDA TATIANA PEÑA FERREIRA

Trabajo de grado presentado como

Requisito para optar el titulo de

Ingeniero Mecánico

Director del Proyecto:

Jaim e Loboguerrero.

Ingeniero Mecánico, PhD.

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE MECANICA

BOGOTA 20054

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3

Nota de aceptación:

__________________________________ __________________________________

__________________________________

__________________________________

__________________________________

__________________________________

_________________________________

Firma del presidente del jurado

_________________________________

Firma del jurado

_________________________________

Firma del jurado

Bogotá, Diciembre de 2004

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4

Este proyecto va dedicado al más grande De los grandes…”Dios”, quien me han

Dado la vida y la oportunidad de

Conocer a muchas personas durante

El transcurso de mi existencia…

A mis padres, quienes me han brindado

Todo su apoyo durante este largo camino

Y han colocado peldaños para poder culminar

Este lapso de mi vida.

Gracias.

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5

AGRADECIMIENTOS

Doy gracias muy especialmente a mi asesor el Ingeniero Jaime Loboguerrero, por su constante ayuda y corrección. Además, por su sus conocimientos

trasmitidos, y el tiempo que me brindo para concluir exitosamente este

proyecto de grado.

A los fieles compañeros que para muchos son invisibles; pero siempre están

brindando una mano para ayudar, y con su paciencia logran un ambiente

agradable para nuestro trabajo en todas nuestras instalaciones, ellos son los

técnicos de los talleres de Mecánica y de Electrónica, especiales

agradecimientos a: Don Mateo, con su habilidad para solucionar problemas de

ensamble, los cuales me contribuyeron en el montaje. A Norman por su

amabilidad y solidaridad. Y finalmente a William, por su astucia en el área de

los sensores.

A todos mis compañeros que tuve en las diferentes materias en mi carrera, a

todos ellos gracias.

A mis hermanos, por estar a mi lado en cada instante de mi vida y darme su

apoyo para salir adelante.

A Mauricio por el apoyo, paciencia y amor brindado.

Lorena, mi gran amiga que me supo escuchar en los momentos que lo

necesitaba.

A Andrea, por regalar me un pedacito de su amistad.

A Lina, por concederme muchos de sus conocimientos durante mi carrera y

en este proyecto. Además, de su preciada amistad.

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CONTENIDO

INTRODUCCION

1. OBJETIVOS………………………………………………………………………13 1.1. OBJETIVO GENERAL………………………………………………………13

1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS……………………………………………….13 2. FORMULACION DEL PROYECTO……………………………………………14

2.1. IDENTIFICACION DEL PROYECTO……………………………………..14 2.2. JUSTIFICACION…………………………………………………………….14 2.3. DELIMITACION DEL PROYECTO………………………………………..14

3. DESCRIPCION GENERAL……………………………………………………..15

3.1. DESCRIPCION DEL PROYECTO………………………………………..15 3.2. SITUACION ACTUAL DEL PROBLEMA………………………………...15 3.3. ALCANCE DEL PROYECTO……………………………………………...15

4. ANTECEDENTES………………………………………………………………..16

4.1 MÉTODOS EXISTENTES………………………………………………….16 4.1.1. Método de conteo fotográfico……………………………………….16 4.1.2. Método de conteo volumétrico……………………………………...23 4.1.3. El Bioscanner Micro & Macro………………………………………..24

5. DESARROLLO DEL PROYECTO……………………………………………..26

5.1. Morfología de los peces…………………………………………..………..26 5.2. Diseño del ducto transportador de alevinos……………………..……….27

5.3. Diseño del vertedero de alevinos………………………………………….28 5.4. Desarrollo del modelamiento del circuito…………………..……………31

5.4.1. Montaje del emisor de infrarrojo………………………….............32 5.4.2. Montaje del receptor y comparador de señales…………………32

5.4.2.1. Para Alevinos……………………………………………...32 5.4.2.2. Para larvas………………………………………………..33

5.4.3. Montaje del circuito contador MM74C925 de 4 dígitos con multiplexor de 7 segmentos de salida……………………...33

5.4.4. Montaje definitivo del contador digital de peces……………….....................................................34

5.5. Pruebas del montaje………………………………………………….…….35 5.6. Resultados de las pruebas del montaje…………………………………..35

5.6.1. Pruebas realizadas para alevinos………………………………..35 5.6.2. Pruebas realizadas para larvas………………………………..…36

5.7. Análisis de resultados…………..…………………………………….........37 5.7.1. Análisis de resultados para alevinos……………………………...37

5.7.2. Análisis de resultados para larvas………………………….......... 44

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7

5.8. Conclusiones del experimento…………………………………………..44 5.9. Comparación con otras técnicas………………………………………..45

6. MARCO TEÓRICO………………………………………………………………46 6.1. Especies a trabajar…………………………………………………………46 6.2. Transductores detectores de luz……………………………………….....48

6.2.1. Fotocelda…….…………………………………………………….. 49 6.2.2. Opto acoplador……………………………………………………...50

6.3. Elementos y Función De Las Partes Del Circuito……………..............50 6.3.1. Trimer………………………………………………………………...50 6.3.2. Resistencias………………………………………………………....50 6.3.3. Tips…………………………………………………………………...50

6.3.4 Display………………………………………………………..51 6.4. Determinación de Eventos de Conteo, Eventos por Unidad

de Tiempo e Intervalos de Tiempo……………………….....................51 6.4.1. Uso de contadores………………………………………………….52 6.4.2. EPUT metro……………………………………………………….....53

6.4.2.1. Elementos fundamentales de circuitos digitales………...53 6.4.3. Tiempo intervalo metro……………………………………………..53

6.5. Sistema contador de pulsos………………………………………………53 6.5.1. Montaje que realizara el conteo…………………………………...53

6.5.2. Características………………………………………………………54 6.5.3. Consideraciones de diseño………………………………………..54 6.5.4. Diagrama de conexión……………………………………………...55 6.5.5. Descripción funcional……………………………………………….55

7. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES…………………………………………..57 8. CONCLUSIONES………………………………………………………………..58 BIBLIOGRAFIA ANEXOS

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LISTA DE ANEXOS

Anexo A. Cuadro comparativo de los métodos de conteo Anexo B. Planos del Vertedero

Anexo C. Glosario.

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9

LISTA DE FIGURAS Pág.

Fig. 1 Aparato para el conteo fotográfico para alevinos. a. Cámara 16 Polaroid; b. Soporte ajustable; c. Bandeja blanca de polietileno Parcialmente traslucida; d. Cubierta contrachapada de grado-marino; e. plexiglás Sub.-base; f. Base contrachapada de grado – marino; g. Tubos de Luces fluorescentes de blanco fresco industrial (60-85 W); h. Aberturas. Fig. 2 Fotografías polaroid de a. Una submuestra de Dicentrarchurs labrax sobre la fotografía. b. Conteo de los cuadrados de la submuestra son 17 parcialmente dibujados. La cabeza de los alevinos que estén en los cuadrados subrayados, son contados.

Fig. 3 Coeficiente de variación para diferentes densidades medias con 24 la misma muestra de 50.57 ml. Fig. 4 Alevín de un mes de nacido. (Especie Bocachico). 26

Fig. 5 Larva de dos a cuatro días de nacidas.(Especie Bocachico). 27

Fig. 6 Vista lateral del ducto 28

Fig. 7 Vista frontal Sección transversal del ducto 28

Fig. 8 Esquema de análisis general del sistema. 29

Fig. 9 Estructura del circuito general. 31

Fig. 10 Circuito emisor. 32

Fig. 11Circuito receptor. 33

Fig. 12 Montaje opto acoplador. 33 Fig. 13 Circuito del contador. 34 Fig. 14 Montaje definitivo del contador. 34

Fig. 15 Opto acoplador. 50

Fig. 16 Diagrama de conexión de MM74C925. 55 Fig. 17 Diagrama de conexión entre los displays y el contados MM74C925. 56

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LISTA DE TABLAS Pág.

Tabla 1 Estimación del número de peces en una población y el 19 Tiempo requerido usando los tres métodos diferentes. Tabla 2 Velocidad de la corriente. 30 Tabla 3 Resultados teóricos de la altura para una posible calibración. 31 Tabla 4 Resultados teóricos de la altura para una posible calibración 31 Tabla 5 Resultados de la calibración de las pruebas realizadas con 35 Alevinos. Tabla 6 Comparación teórico – experimental de los resultados 36 obtenidos con el contador digital. Tabla 7 Datos obtenidos de la simulación de larvas en el circuito. 36 Tabla 8 Comparación teórico - experimental de larvas medidas 37 por el contador digital. Tabla 9 Comparación entre conteo manual y digital de alevinos. 38 Tabla 10 Estadística del conteo manual y digital de los alevinos. 38 Tabla 11 Criterios de rechazo para la prueba de hipótesis con 39 respecto a las medias cuando las observaciones están apareadas. Tabla 12 Estadística de t- student para las pruebas con contador 40 Digital.

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11

Tabla 13 Límites del intervalo de confiabilidad. 40 Tabla 14 Límites de confiabilidad. 41 Tabla 15 Límites de intervalo de confiabilidad. 41 Tabla 16 Tabla de error promedio. 43 Tabla 17 Tabla de error promedio de conteo teórico y experimental 44 de alevinos. Tabla 18 Tabla de error promedio. 44 Tabla 19 Datos de especies registradas en el río Sinú y Vertiente 46 del Magdalena. Tabla 20 Nombre biológico de las especies a estudiar. 47 Tabla 21 Manejo de la primera alimentación en larvicultura de las 49 especies nativas (Tomada de ATENCIO-GARCÍA, 2000a). Tabla 22 Cronograma de actividades 57

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12

INTRODUCCIÓN

En acuicultura, la precisión del muestreo y procedimientos del conteo son esenciales para determinar exactamente el número de animales en cultivos para cualquiera de las siguientes funciones como lo son: las ventas, para desarrollar regímenes alimentarios, analizar ratas de intercambio de agua, para la realización de cálculos de ratas de supervivencias, y para ayuda en las realizaciones de presentes y futuras investigaciones que conciernen al medio piscícola. El conteo es uno de los principales problemas envuelto en los cultivos de pequeños o frágiles organismos acuáticos. Las soluciones para las operaciones técnicas disponibles en la actualidad en los criaderos son bastante ineficientes, ya que en el mundo solo se manejan grandes peces con sistemas de conteo de alto manejo de electrónica, haciendo de estos instrumentos sistemas muy complejos y costosos, requiriendo a su vez por parte de ellos, habilidad en el manejo y destreza en el análisis de imágenes, como en el caso de los contadores opto electrónicos y los fotográficos. La población de alevinos criados es estimada cuando los peces son transferidos de tanque a tanque. En los criaderos se usan sistemas intensivos de cría; esto generalmente ocurre al final del periodo de crecimiento de la larva cuando el peso del pez es de aproximadamente 30 mg. y al final del desove, el cual es el periodo de pre-crecimiento cuando ellos han alcanzado tan solo unos pocos gramos. Los alevinos mas grandes, mayor a 1 g, pueden fácilmente ser manipulados por redes y por toma de peso en estado húmedo, permitiendo la estimación pesando una submuestra contada, y a su vez de la población entera. En contraste, las larvas de pocos miligramos, no pueden ser manipuladas por redes sin inducir fuerte mortalidad y son por consiguiente contados manualmente por operarios. No hay ninguna manera de estimar correctamente una población de larvas o alevines por conteo volumétrico de submuestras del volumen total del tanque de cría. Esto es debido a la imposibilidad de realizar una distribución aleatoria uniforme de larvas o peces jóvenes bajo anestesia en un tanque para criadero.

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1. OBJETIVO

1.1. OBJETIVO GENERAL

Desarrollar un modelo cuyo método de empleo sea simple para conteo de larvas y comparar esta precisión y eficiencia con el conteo manual, el conteo fotográfico y otros métodos ya estudiados en la actualidad.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar un diseño que permita un fácil uso del instrumento de conteo de alevinos y larvas para el operario.

Preparar planos y realizar la construcción de un montaje para efectuar

pruebas que evidencien una posible confiabilidad para su implementación en el área pesquera.

Reducir los factores que afectan el conteo de larvas o de alevinos en cuanto

a tiempo, confiabilidad y complejidad en el uso. Implementar el sistema teniendo en cuenta durante el diseño el medio en el

cual se desarrolla y no afectar los niveles de estrés de los peces.

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14

2. FORMULACIÓN DEL PROYECTO

2.1. IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO

Se requiere implementar un sistema práctico, de fácil uso y bajo costo para mejorar la estimación, ahorrar tiempo en el proceso del conteo y vender al consumidor con mas certeza la cantidad que este necesite, ya que en este sector de la producción se vende por cantidad de larvas o alevinos y no por peso; esto implica que siempre van a estar perdiendo una de las partes, el comprador o el vendedor.

2.2. JUSTIFICACIÓN

La idea de este proyecto es facilitar el conteo de larvas al igual que reducir los costos y la complejidad de los sistemas ya existentes que cuentan con porcentajes de error bastantes confiables y a pesar de ser bajo este error el área de investigación y la industria pesquera en Colombia se han visto afectadas por pesos bastantes aparentes y poco confiables, algo así como pagar mas por menos productos, por la falta de implementación de estos sistemas a mayor escala. Además, ninguno de estos sistemas ha sido implementado en el país por su costo, a pesar de ser un área de amplia exploración ante una necesidad tan emergente como lo es el conteo.

2.3. DELIM ITACIÓN DEL PROYECTO

El proyecto “Desarrollo de una técnica para conteo de larvas y alevines aplicada a la piscicultura” se enfocara en proponer un nuevo diseño de conteo de larvas y alevinos con el fin de mejorar el sistema actual y de proveer un nuevo mecanismo al sector piscícola.

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15

3. DESCRIPCIÓN GENERAL

3.1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

La presentación de un diseño fácil, aplicable a cualquier área de producción pesquera con el fin de mejorar las técnicas de conteo actuales.

3.2. SITUACION ACTUAL DEL PROBLEMA

El problema del conteo de larvas no viene desde los criaderos. La problemática que sé esta presentando en el sector pesquero es la falta de infraestructura para el conteo de larvas de especies nativas. Se están basando en el método menos confiable que es el conteo por estimación volumétrica. 3.3. ALCANCE DEL PROYECTO

El proyecto tiene como propósito el diseño de una técnica para el conteo de larvas y alevinos con el fin de acreditar una confiabilidad prudente, una buena efectividad, y mejorar el desempeño productivo del sector, en cuanto a tecnificar, reducir tiempo, mano de obra y costos del sistema.

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4. ANTECEDENTES

Durante la investigación se encontraron variados métodos, que se practican, que se emplean, o que se tienen como opción con el fin de ser ofrecidos al mercado acuícola, a bajos costos, y con precisiones que presentan altos niveles de confiabilidad. Entre todos los que se lograron observar, se encontraron unos de alto costo, otros bastante sofisticados con implementación de softw are, y en promedio son de alto nivel de complejidad para un operario común.

4.1. MÉTODOS EXISTENTES

4.1.1. Método de conteo fotográfico

Uno de los instrumentos hallado, el cual fue propuesto por Chantain, Debas y Burdillon1, quienes desarrollaron el método por conteo fotográfico, lo describen de la siguiente manera:

Fig.1 Aparato para el conteo fotográfico para alevinos. a. Cámara Polaroid; b. Soporte

ajustable; c. Bandeja blanca de polietileno parcialmente traslucida; d. Cubierta contrachapada de grado-marino; e. Plexiglás sub.-base; f. Base contrachapada de

grado- marino; g. Tubos de luz fluorescente de blanco fresco industrial (60-85W); h. Aberturas. 2

El sistema incluye una cámara Polaroid 670 AF, montada sobre una ménsula3 directamente ajustable sobre un plástico translucido blanco de 85 cm. X 85 cm. X 15 cm., probando una bandeja diseñada para sostener las muestras de

1 B. Chatain, L. Debas, A. Burdillon. A photographic larval fish counting technique: comparison with other methods, statistical appraisal of the procedure and practical use. Edition of Aquaculture 141 (1996). ELSEVIER magazine. Traducido por: Helda Tatiana Peña., p.84. 2B. Chatain, L. Debas, A. Burdillon. A photographic larval fish counting technique: comparison with other methods, statistical appraisal of the procedure and practical use. Edition of Aquaculture 141 (1996). ELSEVIER magazine. Traducido por: Helda Tatiana Peña.; p.85. 3 Ménsula: Pieza en ángulo que se usa como soporte.

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17

peces. Esta bandeja se encuentra equipada con tubos de luz blanca, los cuales constan de 1 m. de longitud, dichas lámparas presentan luz fresca, (60-85W) fluorescente, las cuales son montadas sobre las cuatro paredes y al igual que en la parte mas baja de la base. Una cubierta, con Plexiglás, el cual sirve como un sellante a prueba de agua entre la bandeja y la unidad de alumbrado. Las aberturas en las paredes disipan el calor producido por la luz fluorescente los tubos de luz.

Fotografiando alevines

Fig. 2 Fotografías polaroid de a. Una submuestra de Dicentrarchurs labrax. Sobre la

fotografía b. el conteo den los cuadrados de la submuestra son parcialmente dibujados. Las cabezas de los alevinos que estén en los cuadrados subrayados, son contados 4.

Ante la complejidad que se va generando en este método, se deben seguir unas reglas básicas las cuales deben ser sucedidas o relacionadas a las cantidades y a las distribuciones de peces en aras de obtener un conteo preciso desde las fotografías. Para ello, los creadores de este método, Chatain, Debas, Burdillon, 5 apuntan a las siguientes recomendaciones durante su uso:

1. Los peces son situados en la bandeja de muestreo y el volumen del agua es minimizado usando un sifón capacitado con un filtro de malla de 1 mm al final de la succión. La profundidad del agua no debe ser excedida de 40-50 mm evitando que los peces estén sobre puestos.

2. El número de peces que pueden ser puestos en la bandeja, depende del tamaño y el comportamiento de los peces, y se determina con pocas

4 Ibíd., p.86. 5 Ibíd., p.84-86.

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18

pruebas…Los peces deben ser concentrados a la capacidad máxima que pueden ser soportados durante el muestreo. Se obtuvo una carga media de 2000-4000 peces por bandeja, o 55-110 peces 1-1 in el actual conteo de una población de 30 mg de alevinos D. Labrax.

3. Los peces deben ser homogéneamente distribuidos como sea posible

en la bandeja…El mejor camino de obtener una distribución homogénea es exponer a los alevinos a oscuridad media sobre 10 s, se ubica una tapa sobre la bandeja y esta se remueve inmediatamente antes de tomar la fotografía. La fotografía debe ser tomada en cuanto, nada mas la luz es desviada bajo la bandeja por que los alevinos son estimulados y consecuentemente agregados en las esquinas y a lo largo de las paredes de la bandeja, después de pocos minutos de fuerte exposición de encendido. Los tubos fluorescente que forman líneas en las paredes y la base de la unidad, proporciona un encendido uniforme, así la sombra de los peces no aparecen en las fotografías. La fotografía es inmediatamente disponible en la cámara Polaroid. El operario puede por consiguiente realizar los ajustes y que los peces estén homogéneamente distribuidos en la bandeja. Los alevinos en la bandeja son luego inmediatamente transferidos al tanque mientras una segunda bandeja contiene otra muestra de población que es colocada en el aparato fotográfico. Esta operación entera toma solo pocos minutos. Después que la población entera ha sido fotografiada, el conteo de peces es llevado a cabo directamente sobre las fotografías. Cada fotografía es dividida entre un número de cuadrados regulares cuyas dimensiones están diseñadas a facilitar el conteo y evitar que los peces se sobrepongan. Las fotografías de 70 mm. X 70 mm. son obtenidas con la cámara Polaroid 670 AF en 196 cuadrados de 5 mm. X 5 mm. Esta rejilla esta marcada directamente sobre la fotografía o sobre la transparencia. Los alevinos son marcados cada vez que estos son contados. El uso del lápiz para contar las colonias pueden facilitar el conteo y evitar el error humano. Cuando los peces encuadran la línea entre los cuadrados, ellos solo se cuentan cuando la cabeza está en el cuadrado que esta siendo probado.

En orden de evaluar el error del conteo humano que se toma en cuenta durante este sistema de conteo, los analistas de este método Chatain, Debas, Burdillon6, apuntan a lo siguiente: “Comprender los diferentes tamaños de la población entre 100 y 3000 peces, siendo contados por 4 operarios inexpertos. La diferencia media entre operarios es de 7% cuando son contados sobre 100 o 200 peces, 4% sobre 400 peces, 2% sobre 900 peces y 1% sobre 3000 peces. Por consiguiente nosotros debemos considerar una rata de error de 1-2 %, para ser asequible en la práctica“.

6 Ibíd., p.87.

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19

Una de las estimaciones realizadas por el equipo investigador de este método, resumen un cuadro comparativo de este método, frente a otros ya existentes, que nos puede servir para un balance comparativo global más adelante; por esto, es válido tomarlo en cuenta.

Método

Conteo manual Peso Fotográfico

Numero estimado de peces 20580 19406-21586 17896

Tiempo contando requerido(hombre-hora) 12 2 5

Tabla 1. Estimación del número de peces en una población y el tiempo requerido usando los tres métodos diferentes.7

El conteo de mano obtuvo 20580 peces y el método fotográfico 17896. El promedio de 1.88±0.1g (95% de intervalo de confiabilidad) y el peso total de la población es de 38423 g. El numero de peces estimado por este método esta por lo tanto entre 19406 y 21586 (de acuerdo a los limites de los intervalos de confianza). Como cada pez es contado uno por uno en las fotografías, el solo error que puede ocurrir usando el método fotográfico, es error humano. Como se mostró previamente, este no excede el 1%, para una población de este tamaño. Consecuentemente estos resultados del método del peso y el conteo manual de la población es sobreestimado por 8-21% y 15%, respectivamente. En este estudio, el método de peso tiene la más baja precisión (cuatro de diez veces menos preciso que el método fotográfico). La sobreestimación es fácilmente explicada por la presencia de agua residual retenida con el pez durante la operación de peso. Puede ser mejor drenando para mejorar la estimación pero puede causar mortalidades. Los creadores de este método, Chatain, Debas, Burdillon, analizan la parte experimental de la siguiente manera:

ntCIo

mnst

I v±=±= ,

Donde t es la variable t de student, Cv es el coeficiente de variación de la muestra s y m son el peso medio de los peces probados y la desviación Standard, respectivamente... Una baja dispersión no puede

7 Ibíd., p.87.

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20

ser obtenida en los tres meses de edad de la población de alevines sin clasificación del pez8.

Para la realización de sus respectivos análisis estadísticos, Chatain, Debas, y Burdillon, desarrollaron una estrategia de muestreo para la verificación de su método, y lo explican diciendo:

“Treinta y siete fotografías son requeridas para incluir la población total, y los peces son contados en 196 cuadrados sobre cada fotografía... La densidad varía entre 2000 a 4000 peces por bandeja. El tamaño de la población, P, fue 116383 peces, y m, significa el número de peces por cuadrado (para 37 X 196 cuadrados), fue 16.05.

Sobre cada 37 fotografías, 60 cuadrados (nh =60) fueron muestreadas aleatoriamente y x el número de peces contado en cada cuadrado. El significado de mh y la varianza sh2 y los valores de x fueron calculados desde estos conteos. El acuerdo de la distribución de x fue probado con una distribución de Poisson…”

Revisando los apuntes de este diseño, se pudo observar el uso que Chatain, Debas, y Burdillon, hicieron al muestreo aleatorio estratificado para determinar el número de cuadrados por fotografía en el cual se ejecuta el conteo de peces.

Cada fotografía toma un registro de una capa y el conteo es llevado a cabo sobre nh, y los cuadrados son escogidos aleatoriamente dentro de cada fotografía; este número debe ser determinado de acuerdo a la distribución óptima principal.

La estimación usada en estrategia estratificada del muestreo es:

222

1

,

mP

h

k

h

h

SNS

mNNm

=

= ∑= ,,11 ^

1

2

2

22 NmP

Nns

NN

Shh

k

hh

hm =⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= ∑

=

(1)

Donde k es el numero del estrato, Nh es el numero total de cuadrados dentro de la capa o estrato (Nh= fotografía), nh es el numero de cuadrados en el h-ésima capa de la muestra, es la estimación de de la varianza de x en la h-ésima capa, N es el numero total de cuadrados en todos los estratos, n es el numero total de cuadrados contados en el k estrato, m significa el numero de peces por cuadrado en todos las capas,

S2m es la varianza estimada de m,

^P es el estimador del tamaño de la

población y 2pS es la varianza estimada de

^P .

En este caso, hN es constante. De esta manera 8 Ibíd., p.88.

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21

2

1

2

1

^

2

12

2

12

11

)3(

111

1

1)2(

^ h

k

h hhhP

k

hhh

h

k

h hhm

k

hh

hh

sNn

NS

y

mNP

sNnk

S

mk

m

kNNW

∑

∑

∑

∑

=

=

=

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

=

==

Donde hW es la capa o estrato del peso

La precisión ^P es expresada por el error predicativo E el cual es

reducido con incrementos de precisión y depende de la variable t de student para seleccionar α, si

2

1

11)4(

^

h

k

h hhh

P

sNn

NtE

luego

StE

∑=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

=

α

α

El inverso de E, el cual debe servir como la precisión de el método, se vuelve mayor con la varianza 2

hs la cual disminuye, y como nh se aproxima a Nh. La precisión es infinita (E=0) cuando todos los peces son contados en todos los cuadrados en todas las fotografías (nh= Nh) o cuando la distribución dentro de cada estrato es absolutamente regular ( )∑ =

=k

h hs1

2 0 Así de esta manera, por consideración las ecuaciones 1 y 4

(5)2

2⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

αNtEsm

Para un estado dado h, el “costo del conteo” por cuadrado es

6) hh

h mncc == …

(7)

∑

∑∑

=

==

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=k

hh

h

k

hh

hh

k

h hh

tE

Ns

msmsN

n

1

22

1!

1

α

y

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22

(8)

∑ =

=k

hh

h

h

h

h

ms

ms

nn

1

Si Nh es constante, el cual es este el caso, y si allí no hay grandes variaciones entre capas o estrato Nh, luego gh es casi constante, ne es dado por

(9) ( )( )∑∑

=

=−= k

h h

k

h hhe

s

snn

14

2

1

2

1

Si 2_

hs y var ( 2hs ) representa la media y la varianza del valor de k de 2

hs

y hs4_

representa la media del valor de k de hs4 , luego…

( )

( )...

1var

1)9(

2

2_

2

+⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−=

h

h

he

s

s

nkn

quedaria

En el caso de las capas que son aleatoriamente distribuidas, las ecuaciones 7 y 8 se vuelven

knn

tE

P

kNn

h

h

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=

)11(

11

)10( 2

^α

Se quería mostrar fragmentos de las estadísticas que evidencian parte de la complejidad del método, al igual del manejo que se muestra de manera insistente en trabajar a partir de error, para generar más error, por lo que se trabaja con la sub muestra de la sub muestra de la muestra. Y para todo ello, primero que todo, toda la población debe ser fotografiada, se debe dividir cada fotografía en cuadrados de 5X5mm, se escoge un número aleatorio de cuadrados para ser contados, usando los estimativo P y E, mencionados en la ecuaciones anteriores, sin descuidar realizar cálculos de medias, varianzas, y demás ecuaciones numeradas por los creadores de este sistema de conteo, para obtener un número estimado de cuadrados confiables, para esas estimaciones, en conclusión, este método es bastante complicado para un operario común, el cual le tocaría aprender a tener un uso adecuado de herramientas matemáticas y estadísticas, para ser esto implementado.

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4.1.2. Método de conteo volumétrico. Las técnicas de muestreo volumétrico, como anota los autores Naegel et al. en su artículo son usadas para lo siguiente: “…son usadas para la determinación de la estimación de la densidad de una población larval… Por medio de distribuciones de frecuencia, se pueden encontrar decrecimientos de la variación significativos con respecto al incremento del volumen de la muestra, a través de diferencias no significantes que han sido observadas en los diferentes volúmenes contados.” 9 Este método es uno de los más usados en nuestro país, y consiste en estimar el número de larvas en un tanque de cultivo que es muestreado, después de la mezcla, se toma un volumen conocido, contando los organismos cogidos, se calcula el número por unidad de volumen, y este número se multiplica por el total del volumen del tanque. Algunos métodos de muestreo representativo nombrados por los autores donde se requiere el número total de larvas, Naegel y Gómez Humarán nombran los siguientes los siguientes:

1. Artemia. Cervantes –Trujano (1996)10 sugirió que tomando un ml de muestra para determinar el número de rata de supervivencia para las densidades medias de 4 a 13 organismos por ml-1.

2. Huevos de peces. En determinación de la precisión, y los limites de confidencia del método de conteo de volumétrico aplicado a los huevos de peces. Álvarez –Lajonchere (1982)11 determino el coeficiente de variación que disminuye con un incremento en el número de huevos contados.12

El método más exactamente trata de la toma de una muestra de larvas en un volumen determinado, se muestrea alrededor de unas 10 veces con una pipeta Eppendorf, ver anexo C, con volúmenes de 0.1, 0.2, 0.3, y 0.5 ml), y se cuenta sobre un papel filtro usando un stereomicroscopio Wild M-5. ver Anexo C. Esta técnica viene siendo implementada desde 1977 por Zorruelos. La distribución variable de los animales en el tanque de cultivo se asegura por una mezcla activa de agua con una fuerte aireación y por una agitación manual con un agitador plástico. 9 NAEGEL, LUDWING C.A, & MÉNDEZ GÓMEZ, IGNACIO-HUMARÁN. Effect of sample of simple volume and population density on precision of larval population estimates. Aquacultural Engineering 17(1998)11-19.ELSEVIER MAGAZINE. Una traducción de Helda Tatiana Peña Ferreira. 10 CERVANTES-TRUJANO. Artemia. (1996), citado por Naegel et al en el artículo Ef fect of simple of simple volume and population density on precision of larval population estimates. 11 Álvarez –Lajonchere (1982) Huevos de peces., citado por Naegel y Gómez Humarán en el artículo Ef f ect of simple of simple volume and population density on precision of larval population estimates. 12 NAEGEL, LUDWING C.A, et al. Effect of sample of simple volume and population density on precision of larval population estimates. Aquacultural Engineering 17(1998) 11-19. ELSEVIER MAGAZINE. Una traducción de Helda Tatiana Peña Ferreira.

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Para ofrecer una confiabilidad moderada es necesario confirmar las diferencias de variación y evaluar las diferencias estadísticas entre las medias de los animales contados con cada catador, con los diferentes métodos estadísticos existentes como el Krustal –Walls, el test de suma de rangos, el test Barlett fue usado para evaluar las diferencias de varianzas (Montgomery, 1976), para hallar el error estándar y el coeficiente de variación que rodean las muestras de volumen diferente. La densidad media mas baja, i.e. el número más pequeño contado de animales por muestra, el más grande coeficiente de variación. Estimando el número de animales con el mismo catador pero con una densidad media mas alta resulto en un significante coeficiente de variación bajo. (Figura 3).

Fig. 313 Coeficiente de variación para diferentes densidades medias con la misma

muestra de 50.57 ml. Para el uso de este método, Naegel et al. Concuerdan con Robertson et al. (1993) que cinco muestras repetidas por lo menos 20 animales por muestra, son el numero mínimo de muestras requeridas. Con todo esto, todo este sistema se empieza a complicar con las restricciones que este tiene, como lo es el no poder contar más de 120 animales por muestra, y el posible traslapo de un animal sobre otro cuando las muestras son bastante grandes. 4.1.3. El Bioscanner Micro & Macro. Estos contadores son utilizados en muchas empresas del área de la acuicultura donde es importante conocer el número de peces con precisión. Las aplicaciones incluyen el contar durante los procesos de selección por tamaño, para control preciso del número de peces al transferir entre estanques y durante entregas por helicóptero, camión y barco. En la actualidad son utilizados para contar salmón del Pacífico y del Atlántico, trucha, Sea Bass, Sea Bream, bacalaos y peces planos.

13 Ibíd.,p.15

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Ambos contadores se basan en una visión computarizada a través de una cámara digital. Los contornos de los objetos que pasan bajo esta cámara son registrados y con el uso de un softw are especialmente diseñado, se analizan las imágenes para poder contar los peces individualmente. Los peces ingresan al contador y el agua de la bomba arrastra los peces a lo largo del canal contador curvado. Los peces pasan sobre una fuente de luz y un espejo ubicado por arriba refleja las imágenes de cada pez hacia la cámara digital donde los contornos son registrados y contados. Según la casa vendedora de este método Vaki ofrece lo siguiente:

Los peces son tratados delicadamente y siempre en agua a través del área de escaneo lugar en que las imágenes son grabadas. Un softw are diseñado especialmente analiza y cuenta cada imagen. Aún a su máxima capacidad el contador es extremadamente preciso (sobre 98%). … La pantalla principal del programa muestra la cuenta total, cuenta parcial del lote de peces y el número de peces de cada rango de peso. Un gráfico muestra la tasa peces por minuto a través del contador y su máxima capacidad. Si el límite máximo es excedido se mostrará una señal de alerta. El contador graba dos archivos después de cada cuenta, un archivo de imagen y un reporte. Los archivos pueden ser desplegados en la pantalla, grabados en un CD o transferidos a través de una red a otro computador o cargados a un disco portátil USB...14

El MICRO es utilizado para contar peces pequeños desde 0,2 g y tiene un canal contador de 500 mm de ancho, el canal del MACRO tiene un ancho de 1000 mm y es utilizado para contar tanto alevines como peces más grandes tales como smolts, Ver anexo C. A manera de resumen, durante la investigación se encontraron diversas técnicas que tratan de solucionar el problema del conteo. Por ello se ha querido mostrar un cuadro comparativo que especifica las diferencias entre cada uno de estos métodos, para tener la información lo más compacta posible, entre las diferencias, similitudes, confiabilidades, tipos de tamaños que maneja, entre otros. Ver Anexo A: Cuadro comparativo de los métodos de conteo. 14 Disponible en Internet: http://www.vaki.is/Products/Fiskeldi/Micro/Spaenska/Micro1.htm, mediante el comando de envío www.google.com

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5. DESARROLLO DEL PROYECTO Para iniciar la investigación, fue necesario acudir a todos los métodos existentes en la actualidad, para observar detalladamente las falencias, las necesidades, y las posibles innovaciones que se le podrían adecuar a un sistema de conteo. Durante ese tiempo, se observó, que ninguno de los métodos existentes contaba uno a uno, por lo cual, se llegó a pensar, que se podía eliminar parte de este error y dar mayor confiabilidad o certeza al comprador de este dispositivo. 5.1. Morfología de los peces. Para hacer el diseño de este instrumento de medición, fue inevitable contar con las medidas morfológicas estándar de unas especies en especial, en este caso, se quiso tomar especies colombianas de agua dulce, para sesgar la abundante información que hay sobre estas. Se tomo el tamaño promedio al cual se requiere que estas especies sean contadas, ya sea para el caso de ser vendidas, o en el caso de las larvas para ser estudiadas para análisis estadísticos de mortalidad y densidad poblacional, entre otros. El tamaño para el cual se venden los alevinos, son al cabo de un mes de nacidos, y gracias a los datos suministrados por el ingeniero pesquero Víctor Julio Atencio15, se pudo obtener la siguiente información:

Fig. 4 Alevín de un mes de nacido. (Especie Bocachico).

“Para Bocachico, cachama y dorada, para un mes de nacidos: Dimensiones:

• Largo: 2.5-3.5 cm. • Alto: 0.9-1.1 cm. • Ancho: 0.5-0.6 cm.”.

Y en el caso de las larvas, su número o cantidad son requeridas para estimaciones de la densidad larval, tasas de sobre vivencia entre otros análisis estadísticos, se estiman al cabo de dos a 4 días de nacidas, según el ingeniero Víctor Julio Atencio16: 15 ATENCIO, VÍCTOR JULIO. Ingeniero Pesquero. Director del Centro de Investigación Piscícola (CINPIC). Prof esor de planta, Universidad de Córdoba, Montería. 16 ATENCIO, VÍCTOR JULIO. Ingeniero Pesquero. Director del Centro de Investigación Piscícola (CINPIC). Prof esor de planta, Universidad de Córdoba, Montería.

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Fig. 5 Larva de dos a cuatro días de nacidas.(Especie Bocachico).

“Para Bocachico, cachama y dorada, entre 2 a 4 días de nacidas:

• Longitud: 0.8-1 cm. • Alto:2-3mm • Ancho:1-2 mm17”

Para nuestro primer esquema de diseño, requerimos los siguientes elementos:

1. Un estanque de almacenaje de larvas o alevinos. 2. Un tubo traslucido que transporte los peces a partir de las medidas

propuestas por el ingeniero Atencio. 3. Un tanque receptor de las larvas o alevinos después de ser contadas y

registradas. 4. Un sistema receptor y transmisor de la señal de conteo. 5. Un controlador que transforme la señal de análoga a digital para tener el

registro final del conteo parcial o total. Por ello he querido tocar puertas a las eventuales posibilidades existentes para poder asociar los diferentes instrumentos de medición 5.2. Diseño del ducto transportador de alevinos. Se tuvieron ideas, bastante apresuradas durante el diseño, y entras esas estuvo, el diseño de un ducto para hacer la transferencia de un pez uno a uno, de un estanque a otro, y por ello se hicieron necesarias las dimensione. Se tomaron las dimensiones del alto y del ancho para la sección transversal, y el largo no nos interesaba por el momento. Se requería que este medio de transporte fuera transparente por que se tenía la idea primaria de detectar cada uno de los peces con algún sistema sensorial. Se compró una manguera de 5/16 de in con un metro de longitud, que era la que mas se acercaba al perfil transversal. A cada una de las dimensiones se les agregó algo más para el paso del fluido, mas conservando que no pasaran dos alevinos, o larvas a la vez.

17 ATENCIO, VÍCTOR JULIO. Ingeniero Pesquero. Director del Centro de Investigación Piscícola (CINPIC). Prof esor de planta, Universidad de Córdoba, Montería.

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Las dimensiones que quedaron para el ducto de los alevinos fueron las siguientes: Alto: 2 cm. Ancho: 1 cm. Para darle forma a este ducto de sección transversal rectangular, la cual no es comercial, toco usar un proceso mecánico el cual fue realizar un dado de aluminio de esas dimensiones, y a base de calor, con una pistola termo formadora, se fue ingresando el dado dentro de la manguera y a la vez se le iba agregando presión, y de esta manera, fue dando las dimensiones requeridas. Hubiera podido ser de mucho más precisión si se hubiera mandado a hacer, pero los costos se hubieran incrementado mucho más. El resultado final de este ducto fue el siguiente:

Fig. 6 Vista lateral del ducto.

Fig. 7 Vista frontal. Sección transversal del ducto.

5.3. Diseño del vertedero de alevinos. Para el diseño del vertedero, se tuvo en cuenta que las dimensiones fueran prudentes para tener alrededor de unos 20 a 25 peces, como un simple modelo de muestra. A parte de esto, no se debía echar de menos la necesidad de que este tuviera forma de embudo, para que los animales se transportaran desde

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este vertedero, pasaran por el ducto, se cuentan, y pasaran a otro recipiente modelo. En la figura 6, se muestra un esquema de este. Para las especificaciones del diseño en sí, se encuentran sus planos. Ver Anexo B: Planos Vertedero. Se tomaron algunos cálculos predeterminados para relacionar las velocidades de salida con la cabeza de presión o altura, para que ayudaran en cierta medida a durante la calibración, realizando las ecuaciones de Bernulli, se obtuvo los resultados que se muestran a continuación, con su pertinente bosquejo:

Fig. 8 Esquema de análisis general del sistema.

∑+=

=

=

+++=++

=

=

gVk

gV

DL

Rh

gV

DLfz

quedaríaPPcomog

VDLfZ

gVP

zg

VPVV

f 2264

2

..222

00

22

1

21

2

222

1

211

2

1

γγ

Para las larvas g

VLR

hf 203.064 2

= , y entrando en el diagrama de Moody, se

obtiene

gV

DLh

f f

2

2= , a partir del número de Reynolds, y para una tubería lisa.18

Donde D = 3mm. Para las larvas, y para los alevinos se realizó la siguiente relación dada por Street et al. con el radio hidráulico, para secciones transversales cuadradas o rectangulares de un ducto, donde:

18 Nota: Se asume la densidad de las peces sumada a la del agua, igual a la del agua, por lo tanto PARA 15º C µ=1.139x 10 -06Pa s y ρ=999.1 Kg./m3 y para 35º C µ=0.7215x 10 -06Pa s y ρ=993.95 Kg./m3

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úmedoPerímetroHÁreaRh =

Que en el caso de los alevinos sería: Área =2X1cm2

=0.2m2

Perímetro Húmedo = 2X1+ 2X2= 6cm=0.06 cm.

Y en el caso de las larvas, el área simplemente sería

.10068.7068.74

2622 mXmmD −==π

El número de Reynolds para las larvas sería la ecuación que comúnmente utilizamos:

µρVDRe =

Y para los alevinos, por ser sección transversal cuadrada sería:

µρ)4( h

e

RVR =

Para hallar los valores de las alturas H, con relación a la longitud del ducto definitivo, se obtuvo una ecuación con dos incógnitas. Las incógnitas fueron la altura H o z1 y la longitud del ducto L. Se iteró para cada uno de los valores de las velocidades, se daba un valor de z1, para hallar una longitud del ducto, para tenerlos en cuenta más adelante, la ecuación definitiva fue la siguiente:

+=g

VDLfz

2

2

1 ∑ gVk2

2

Para dicha ecuación anterior, se tuvo que tomar en cuenta las velocidades de corriente que estos animales pueden soportar, entre larvas y alevinos en un río enunciado por el autor Arrignon J 19. Se encuentran:

Intensidad Velocidad de la corriente Muy lento <10 cm./s

Lenta 10-25 cm./s Medias 25-50 cm./s Rápida 50-100 cm./s

Muy rápida >100 cm./s Tabla 219 Velocidad de la corriente

Las larvas resisten entre velocidades de corriente muy lentas a lentas, y los alevinos resisten todos los valores registrados.

19 J, ARRIGNON J. Ecología y piscicultura de aguas dulces. Pagina 80, 1984.

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A parte de lo anterior, se tomaron las temperaturas de Bogotá, por ser realizados los experimentos en dicha ciudad, se tomó 15º C, al igual que se tomo una temperatura promedio de los climas de ciudades que explotan el área pesquera, como Barrancabermeja o Montería, asumiéndola como 35º C. Realizando los cálculos de las ecuaciones anteriores se obtuvo lo siguiente: Para las larvas.

V(m/s) Re

f

T(º C) Z1 L (cm.)

0,1 263151 0,0147 0,00193878 15 0,00281378 35 0,25 657879,71 0,0123 0,01211735 15 0,0165625 34 0,5 13157559,4 0,0112 0,04846939 15 0,06370748 32

0,75 1973639 0,0109 0,10905612 15 0,14033801 30 1 2631518 0,0098 0,19387755 15 0,24054422 28

0,1 4132284 0,016 0,00193878 35 0,00289116 35 0,25 1033212 0,012 0,01211735 35 0,01645408 34 0,5 2066424 0,0082 0,04846939 35 0,05962585 32

0,75 3099636,18 0,000005 0,10905612 35 0,10907047 30 1 4132848,23 0 0,19387755 35 0,19387755 28 Tabla 3 Resultados teóricos de la altura para una posible calibración.

Para los alevinos.

V(m/s) Re

f

T(º C) Z1 L(cm.)

0,1 911,45 0,072 0,0016327 15 0,0138776 100 0,25 2278,64 0,032 0,0102041 15 0,0289116 55 0,5 4557,29 0,038 0,0408163 15 0,1135204 45 0,75 6835,94 0,034 0,0918367 15 0,234949 44

1 9114,5 0,031 0,1632653 15 0,389966 43 0,1 1429,96 0,05 0,0016327 35 0,0058844 50 0,25 3574,91 0,018 0,0102041 35 0,020727 55 0,5 7149,82 0,033 0,0408163 35 0,1039541 45 0,75 10724,73 0,028 0,0918367 35 0,2096939 44

1 14299,64 0,024 0,1632653 35 0,3387755 43 Tabla 4 Resultados teóricos de la altura para una posible calibración.

5.4. Desarrollo del modelamiento del circuito.

Fig. 9 Estructura del circuito general.

∑ gV

k2

2

∑ gVk2

2

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El circuito básicamente contó con el sistema de la figura 7, en el cual se puede distinguir la parte del emisor de infrarrojo, el cual es quien se encarga de emitir una señal constante, y esta va a ser recibida al receptor de infrarrojo. Esta señal va a ser interrumpida con el paso de los alevinos o de las larvas. La señal va a ser trabajado en el comparador, el cual maneja la señal ideal, por lo que si se envía una señal cercana a los 5 voltios, este comparador la asume como 5 voltios, y si la señal se encuentra cercana a 0, en nuestro caso se manejaron señales de 1.5 V, el comparador las asumió como 0 voltios. La señal se requiere que se maneje para 0 y 5 voltios, por que el contador que fue implementado, requería este tipo de señal, para hacer su respectivo conteo. Seguidamente se pasa al circuito contador que hace el conteo de las señales a los 5 voltios, y por ultimo se realiza la visualización mediante un display.

5.4.1. Montaje del emisor de infrarrojo.

Para especificar aun más cada una de las partes de este circuito, tenemos en este sistema el esquema del circuito del emisor. Este consta de un emisor de infrarrojo, el cual es conectado a una fuente de 5 V, con una resistencia de 1 K, el cual sirve para mandar la señal continua antes mencionada. Esta resistencia va conectada a tierra.

Fig. 10 Circuito emisor.

5.4.2. Montaje del receptor y com parador de señales. 5.4.2.1 Para Alevinos. Al circuito anterior, va conectado el circuito receptor, el cual se comunican por las tierras, y el voltaje de la fuente. La fuente va conectada a sensor de infrarrojo, receptor , el cual va conectado a una resistencia 100K, que va conectada entre tierra y un amplificador LM 324, a su pata negativa, y un potenciómetro de 100 K, que se calibra para que se este percibiendo lo mejor posible la señal. Este potenciómetro va conectado entre la fuente de 5 V y una resistencia que va a tierra de 1K. Como se ve en la figura 9. Por ultimo esta resistencia de 1K va conectada a la pata no inversora de dicho amplificador, y según la configuración del LM324, se conecta la salida a la parte del reloj del contador.

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Fig.11 Circuito receptor.

5.4.2.2. Para larvas.

Este sistema se realizó, con un opto acoplador, el cual hace el sistema de emisor y receptor del montaje anterior, con la diferencia que este viene con un punto específico o agujero el cual permite el envío y la recepción exacta de la señal, y mas aun fue de absoluta conveniencia por el espacio que hay entre los dos sensores, el cual permitió la entrada del tubo para el tamaño de las larvas, el cual se encuentra estipulado en la sección de la morfología. En este caso, se utilizo un tubo de vinilo transparente, de diámetro exterior de 5mm, y el diámetro interno de 3 mm el cual es el tamaño máximo de estas. Se realizaron los respectivos ajustes del potenciómetro para calibrar la visualización de la señal en el osciloscopio, para que fuera lo mas cercano a cero o a los 5 voltios, para que el contador percibiera la señal cuadrada.

Fig. 12 Montaje opto acoplador.

De la misma forma se implementó el circuito del comparador, por lo que persistían los acercamientos a 5 y 0 voltios. Solo se utilizaron conectores para realizar cambios del montaje, ya sea para utilizar el sistema para contar alevinos, o para contar larvas. De la misma manera se implementó el mismo circuito del contador digital. 5.4.3. Montaje del circuito contador MM74C925 de 4 dígitos con multiplexor de 7 segm entos de salida. Para el montaje del circuito contador, primero se tuvo que adquirir 4 displays de 7 segmentos tipo cátodo, para que la señal se pudiera contar en 5V al pasar cada uno de los animales, 4 TIP, que regulan la potencia y por consiguiente la corriente para controlar la intensidad de luz a la cual esta puede ser registrada mediante los displays, el contador 74C925, que es el que hace de multiplexor, realizando múltiples tareas durante el paso interrumpido de la señal. Cada una de las interconexiones, se encuentran en el marco teórico expuesto más

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adelante. Probando, se encontró la configuración de los displays, ya que esta depende de la marca o casa que vende este tipo de dispositivos, al igual que el sw itch.

Fig. 13 Circuito del contador.

5.4.4. Montaje definitivo del contador digital de peces. El montaje total es la mezcla de las figuras antes explicadas y que se resumen en una sola a continuación junto al vertedero desarrollado con los planos del anexo B:

Fig. 14 Montaje definitivo del contador.

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5.5. Pruebas del montaje. Las pruebas se realizaron vertiendo primero el agua de los peces sobre el vertedero. Se tapaba el final del ducto para resetear el circuito, y que tomara en 5 voltios la señal del agua de los peces, ya que venía con alto grado de impurezas. Como los peces siempre quedan al final del recipiente, en principio, entonces estos se dejaban verter de últimos, Ellos mismos por su naturaleza, asocian en filas. Se deja de tapar el ducto, y empiezan a pasar uno a uno por medio del sensor. Y se da el conteo final, a manera de registro en el display. 5.6. Resultados de las pruebas del montaje. 5.6.1 Pruebas realizadas para alevinos. Resultados de la primera fase experimental. Altura inicial de la cabeza de presión: 25 cm. Longitud inicial del ducto: 1m Altura final de la cabeza de presión: 12 cm. Longitud final del ducto: 43 cm. Resultados durante la calibración.

# de la prueba

Altura del ducto al piso (cm.)

longitud del ducto (cm.)

1 al 3 25 100 4 al 6 23 90 7al 9 21 80

10 al 12 19 70 13 al 14 17 60

15 15 50 16 14 55 17 13 45 18 13 44 19 12 43 20 12 43

Tabla 5 Resultados de la calibración de las pruebas realizadas con alevinos. Para las pruebas 1-3.

Pruebas con el contador Digital # de

prueba Alevinos contados

antes(teórico) Alevinos contados después

(experimental) 1 5 3 2 5 3 3 5 3 4 5 4 5 5 4 6 5 4 7 10 7

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8 10 7 9 10 7

10 10 8 11 10 8 12 10 8 13 15 12 14 15 12 15 15 13 16 15 14 17 15 14 18 15 15 19 15 15 20 15 16

Tabla 6 Comparación teórico – experimental de los resultados obtenidos con el Contador digital 5.6.2 Pruebas realizadas para larvas. Resultados de la primera fase experimental. Altura inicial de la cabeza de presión: 15 cm. Longitud inicial del ducto: 35 cm. Altura final de la cabeza de presión: 6 cm. Longitud final del ducto: 28 cm. Debido al retardo y al difícil acceso de la compra de larvas, se simularon loas larvas con la forma bastante similar, haciendo uso del papel, se simularon 10 larvas, con el fin de probar el funcionamiento del circuito, y los resultados fueron los siguientes:

Nº de la prueba

Altura del ducto al piso

(cm.) Longitud del ducto

(cm.) 1 15 35 2 15 35 3 13 34 4 13 34 5 10 32 6 10 32 7 8 30 8 6 28 9 6 28

10 6 28 Tabla 7 Datos obtenidos de la simulación de larvas en el circuito.

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Pruebas con el contador Digital Nº de

prueba Larvas contadas

antes(teórico) Larvas contadas después (experimental) 1 5 2 2 5 2 3 5 3 4 5 3 5 5 4 6 10 4 7 10 7 8 10 7 9 10 7

10 10 8 Tabla 8 Comparación teórico - experimental de larvas medidas por el contador digital.

5.7. Análisis de resultados. 5.7.1. Análisis de resultados para alevinos. La prueba que mayor se puede aproximar a este evento, es la prueba sobre las medias cuando las observaciones están apareadas20, ya que las observaciones que se cumplen dentro de cada nivel, se encuentran bastante homogéneas. Este tipo de prueba controla la variación no deseada controlando los factores extraños, a partir de la toma de observaciones por pares. Este tipo de prueba maneja el supuesto de que las condiciones externas son iguales para cada par, pero puede variar de par en par. Lo cual indica que existe una relación bastante cercana entre cada par. En este caso, se tomará n como el número total de muestras; Sean (X1,Y2),(X2,Y2),...(Xn,Yn)los n pares , Donde Xi, se denotará al número inicial o teórico de peces contados manualmente, antes de ser contados por el contador digital; y el Yj, se denotará a los alevinos ya contados después de pasar por el circuito. Como se están formando pares, se esta sesgando el error con relación a los factores externos, y los efectos que realmente se estén presentando, lo más posible es que se deba al sistema del conteo digita, y a la morfología de los peces. Así, al tomar la diferencia entre ambas observaciones, es posible bloquear la variabilidad del conteo a los factores externos, lo cual hace posible una comparación válida del conteo, antes y después de la prueba.

20 Probabilidad y Estadística. Aplicaciones y Métodos. Canavos, George C .Pág. 341. Editorial Mc Graw Hill

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Por eso lo mas interesante, e importante de la siguiente tabla es la columna donde se hace la diferencia entra ambas observaciones, entre antes y después del conteo.

Pruebas con el contador Digital

Número de la

prueba

Alevinos contados

antes(manual)

Alevinos contados después (digital)

Diferencias(antes-después) ( d )

(di- d ) 2̂/ (n-1) d

1 5 3 2 0,626 -1,45 2 5 3 -2 0,016 -1,45 3 5 3 -2 0,016 -1,45 4 5 4 -1 0,011 -1,45 5 5 4 -1 0,011 -1,45 6 5 4 -1 0,011 -1,45 7 10 7 -3 0,126 -1,45 8 10 7 -3 0,126 -1,45 9 10 7 -3 0,126 -1,45 10 10 8 -2 0,016 -1,45 11 10 8 -2 0,016 -1,45 12 10 8 -2 0,016 -1,45 13 15 12 -3 0,126 -1,45 14 15 12 -3 0,126 -1,45 15 15 13 -2 0,016 -1,45 16 15 14 -1 0,011 -1,45 17 15 14 -1 0,011 -1,45 18 15 15 0 0,111 -1,45 19 15 15 0 0,111 -1,45 20 15 16 1 0,316 -1,45

Media 10,5 8.85 -1,35 Tabla 9 Comparación entre conteo manual y digital de alevinos.

d -1.45

SD ^2 1.945

SD 1.395

Tabla 10 Estadística del conteo manual y digital de los alevinos.

Las diferencias fueron realizadas a partir de Yj-Xi. Estas diferencias son variables aleatorias independientes, y se distribuyen normalmente, donde Varianza (diferencia i)= idiferencia

2σ , para todos lo i = 1,2…n. La media en este caso sería la diferencia media entre el conteo teórico y el experimental. Por lo tanto si la media de la diferencia es mayor que cero, indica

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39

que el error aumenta; si la media es igual a cero, indica que no existe diferencia significativa entre la estimación teórica y experimental, por lo tanto el error sería igual a cero. Es este caso, las varianzas de las diferencias son desconocidas, y por ende se hace evidente que la varianza depende de la muestras antes y después del conteo. A pesar que las varianzas 22

yx yσσ podrían en principio ser diferentes, se supone constante entre prueba y prueba. Por ende la columna de importancia, es la columna de las diferencias, y se pueden realizar inferencias sobre los pares antes mostrados, como variable aleatoria. Entonces tenemos, que bajo la hipótesis nula

oDHo δµ =:

La estadísticanS

DT

D

o

/δ−

= Tiene una distribución t de student con n-1

grados de libertad, en donde

∑

∑

−−

=

==

−

1)( 2

2

1

nDD

S

ynDD

D

n

i

i

Las regiones críticas de tamaño α para las hipótesis alternativas unilateral y bilateral son las siguientes: Hipótesis nula Valor de la estadística de prueba bajo Ho

0: δµ =DHo

nsdtd /

0δ−=

Hipótesis alternativa Criterios de rechazo

01

01

01

:::

δµδµδµ

<

>≠

D

D

D

HHH

Rechazar Ho cuando 1.2/ −≤ ntt α o cuando

1,2/1 −−≥ ntt α Rechazar Ho cuando 1,1 −−≥ ntt α Rechazar Ho cuando 1, −≤ ntt α

Tabla 11 Criterios de rechazo para la prueba de hipótesis con respecto a las medias cuando las observaciones están apareadas21.

Sea α=0.05 21 Probabilidad y Estadística Aplicaciones y Métodos. Canavos, George C. Pág. 343. Editorial Mc Graw Hill

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Probando la hipótesis nula

0: µµ =Ho Contra la alternativa

01 : µµ ≠H No llevará al rechazo de Ho para α=0.05; α=0.1; α=0.01 y con

0µ =0

3.420/612.1055.1

/0 −=

−−=

−=

nsd

td

δ

Confianza t

1.2/ −ntα 1,2/1 −− nt α Limite inferior

Limite superior

90 -4.64 -1.729 1.729 8.92 12.07 95 -4.64 -2.093 2.093 8.63 12.36 99 -4.64 -2.861 2.861 8.05 12.94

Tabla 12 Estadística de t- student para las pruebas con contador digital. Se rechaza Ho cuando 1.2/ −≤ ntt α o cuando 1,2/1 −−≥ ntt α , pero como t=-4.3 y

1.2/ −ntα =-1.729, entonces -4.3 ≤ -1.729, por lo tanto se puede decir que la Hipótesis nula, Ho, se rechaza, por ende hay existencia de un error significativo. Ahora probando con las hipótesis alternativas

0δµ == DHo Contra la alternativa

01 : δµ >DH Con 0µ =0

Confianza t 1.1 −− nt α Limite

inferior Limite

superior 90 -4.64 1.328 8.92 12.07 95 -4.64 1.729 8.63 12.36 99 -4.64 2.539 8.05 12.94

Tabla 13 Límites del intervalo de confiabilidad. Se rechaza Ho cuando 1,1 −−≥ ntt α , y como t =-4.3 y -4.3 no es ≥ 1.328, 1.729 ó 2.539, por lo tanto se acepta. Y para corroborar la última hipótesis, tenemos:

0: δµ =DHo Contra la alternativa

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01 : δµ <DH Con 0µ =0

Confianza t 1, −ntα Limite

inferior Limite

superior 90 -4.64 -1.328 8.92 12.07 95 -4.64 -1.729 8.63 12.36 99 -4.64 -2.539 8.05 12.94

Tabla 14 Límites de confiabilidad. Se rechaza Ho cuando 1, −≤ ntt α , y como t = -4.3 y este parámetro es ≤ -1.328,-1.729,-2.539, se puede decir que se rechaza la hipótesis analizada. Con los intervalos de confiabilidad. Asumiendo que estas diferencias son los valores de dos variables aleatorias independientes y normalmente distribuidas, con intervalos de confianza del 90, 95 y 99% para µD.

nstd D

n 1,2/1 −−± α

Confianza t

1,2/1 −− nt α Limite inferior

Limite superior

90 -4.64 1.729 -2.17 -0.92 95 -4.64 2.093 -2.3 -0.79 99 -4.64 2.861 -2.58 -0.51

Tabla 15 Límites de intervalo de confiabilidad.

Dado que el valor cero no se incluye en estos intervalos, se rechaza la correspondiente hipótesis nula de que la diferencia es cero a los niveles del 90, 95 y 99%. Por ello resulta apropiado colocar el problema de comparar las medias de dos niveles en una mejor perspectiva para justificar la planeación de un experimento con base en muestras independientes o con base en muestras pareadas. Sean X y Y los dos niveles de interés, asumiendo un tamaño n igual para las dos muestras independientes y n pares de observaciones. Dado que lo que se desea en cualquiera de los casos es una inferencia con respecto a la diferencia entre las medias, la estadística para ambos casos es YX − . De esta manera bajo la suposición de que se muestrean distribuciones normales un intervalo de confianza del 100(1-α) % para la diferencia media en cualquiera de los casos se tiene la siguiente forma general22

)(.)( ,2/1 YXedtYX m −±− −α Donde m = número de grados de libertad

22 Probabilidad y Estadística. Aplicaciones y Métodos. Canavos, George C. Pág 345. Editorial Mc Graw Hill

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Si son apareadas, m = n-1, y son muestras independientes M =2n-2 grados de libertad.

3852.17*1915.18*192 +

=ps =17.835

22.4=ps , como se puede ver este valor es mucho mayor del doble que

Ds =1.612 Ahora construyendo un intervalo de confianza del 95%, para muestras independientes. Tendríamos como intervalo de confianza, suponiendo varianzas iguales:

201

201*4.22*2.0211.55- +±

Ó (-4.24, 1.14). En este caso, no se podría rechazar la hipótesis nula de no diferencia entre las medias, considerando los datos como independientes, entre muestra y muestra, o sea, existe un diferencia entre las medias, y por ende un error evidente y significativo del experimento. Errores experimentales durante la calibración Tomando como error

TeóricoDatoalExperimentDatoTeóricoDatoError

...% −

=

Se efectuó la siguiente tabla: # de

prueba Alevinos contados

antes(teórico) Alevinos contados después

(experimental) Error (%) 1 5 3 40,000 2 5 3 40,000 3 5 3 40,000 4 5 4 20,000 5 5 4 20,000 6 5 4 20,000 7 10 7 30,000 8 10 7 30,000 9 10 7 30,000 10 10 8 20,000 11 10 8 20,000 12 10 8 20,000 13 15 12 20,000 14 15 12 20,000 15 15 13 13,333 16 15 14 6,667

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43

17 15 14 6,667 18 15 15 0,000 19 15 15 0,000 20 15 16 6,667

Error promedio (%) 20,167 Tabla 16 Tabla de error promedio.

Prueba después de la calibración. Para análisis de t de student.

# de prueba

Alev inos contados antes(teórico)

Alev inos contados después (experimental)

Dif erencias (antes-después) ( Di)

(Di-D trazo) 2̂ /(n-1) D trazo

1 5 4 1 0,316 -1,45 2 5 4 -1 0,011 -1,45 3 5 4 -1 0,011 -1,45 4 5 5 0 0,111 -1,45 5 5 5 0 0,111 -1,45 6 5 6 1 0,316 -1,45 7 10 9 -1 0,011 -1,45 8 10 8 -2 0,016 -1,45 9 10 9 -1 0,011 -1,45

10 10 9 -1 0,011 -1,45 11 10 10 0 0,111 -1,45 12 10 11 1 0,316 -1,45

7,5 7 -0,33

Media experimental 7 Media teórica 7,5

D trazo -0,333 SD̂ 2 1,349 SD 1,161

# de prueba

Alevinos contados antes(teórico)

Alevinos contados después (experimental)

Error (%)

1 5 4 20,000 2 5 4 20,000 3 5 4 20,000 4 5 4 20,000 5 5 5 0,000 6 5 6 20,000 7 10 9 10,000

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8 10 8 20,000 9 10 9 10,000 10 10 9 10,000 11 10 10 0,000 12 10 11 10,000 ERROR PROMEDIO (%) 13,333

Tabla 17 Tabla de error promedio de conteo teóricos y experimentales de alevinos. 5.7.2. Análisis de resultados para larvas.

Pruebas con el contador Digital #

prueba Larvas contadas

antes(teórico) Larvas contadas después

(experimental) Error 1 5 3 40 2 5 2 60 3 5 3 40 4 5 3 40 5 5 4 20 6 10 4 60 7 10 7 30 8 10 8 20 9 10 8 20 10 10 8 20

Error promedio (%) 35 Tabla 18 Tabla de error promedio.

Los errores fueron bastante elevados, por la necesidad de realizar las pruebas con el modelo de larvas, al no haber larvas vivas y el medio no fue agua, sino aire, se pudo haber afectado de cierta manera los resultados. Evidentemente, hace falta mayor número de pruebas para hacer más efectivo los niveles de confiabilidad, y sesgar el error con mayor certeza, por tal motivo, este trabajo tiene la intención de abrir inquietudes a los nuevos profesionales para explorar cualquier campo inexplorado mediante la aplicación de la ingeniería en nuestro país, como lo es la piscicultura. 5.8. Conclusiones del experim ento. Estos errores, son debido a que la mayoría de las pruebas fueron efectuadas con alevinos que no son de las especies a partir de las cuales se diseñó el ducto que transporta los peces, por que a la fecha no encontraba en la ciudad, o se retardaba el envío desde la ciudad de Montería, y tomé a manera de ensayo se pudo comprar mojarras de menos de 1 mes de nacidas, a manera de ensayo, además, los datos están tomando en cuenta el ajuste que se fue

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dando durante la aproximación a una mejor precisión, que entre estas se encuentra la altura del vertedero de peces, que varía a su vez con la velocidad de salida de los peces junto con el agua, junto con la longitud de la manguera. Por lo tanto, en la fase inicial, el diseño tiene un fiabilidad del 84%, el cual es bastante alto para incluir todos los ajustes antes mencionados. En el caso de las larvas, se requiere mayor trabajo posterior, ya que los resultados realizados fueron efectuados por simulaciones, y no con muestras reales, para tener la certeza de que este dispositivo funciona con las especies y el ambiente real. 5.9. Comparación con otras técnicas.

Este método no presenta elevados niveles de mortalidad, por lo menos durante las pruebas realizadas; y después de estas a los 3 días murió solo uno, tres se murieron por que ellos no se encontraban en las condiciones adecuadas.

Se mantienen los peces en el medio de ellos que es el agua.

Tiene niveles de confianza del 90% y con mayor número de datos, se

puede sesgar aun más el error, indicando la no existencia d una diferencia significativa entre lo teórico y lo experimental.

Cuenta entre 70 -80 alevinos por minuto alevinos por hora, para ser

sistema uno a uno.

Inicialmente se requieren solo de dos operarios. Tiene un bajo costo, el cual es bastante accesible para el área piscícola

colombiana.

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6. MARCO TEORICO 6.1. Especies a trabajar. Colombia posee una de las ictiofaunas más ricas en diversidad en todo el planeta, seguido de especies de consumo masivo y por ende de gran importancia económica. Este grupo de invertebrados se encuentra altamente abandonado en investigación básica, como lo es su biología, taxonomía, crecimiento, entre otros temas, que podrían ser de gran importancia para próximos investigadores. En muchas regiones del país se hace escaso inventarios de especies, e inclusive, muchas de nuestros ejemplares solo son conocidas por pocas muestras depositadas en museos extranjeros. De las mismas especies que se encuentran sometidas a un arduo aprovechamiento pesquero, solo se conocen comportamientos básicos de dichas especies, y pocos fragmentos de la biología de estas, que se encuentran envueltos en trabajos que no son publicados o que presentan difícil consecución. Las especies dulceacuícolas en Colombia se encuentran altamente presentes en las actividades económicas y culturales de nuestro país. Uno de los casos que son bastante contundentes es la sobre explotación es la cuenca del Río Magdalena, la cual presenta neurálgicos descensos en las pesquerías de esa región, como se anota en el “Libro rojo de especies dulceacuícolas de Colombia”, donde realizan un llamado de atención, al igual que se percibe una evidente escasez, se han registrados descensos del 90% de las capturas los últimos 25 años. Por tal motivo, las especies que se quieren tratar en esta investigación son en lo posible especies colombianas, pero al ser estas de poco foco para la investigación, el área se encontró un poco restringida, y se procuro investigar sobre las especies de las regiones más explotadas y de mayor consumo, como lo son las zonas del Sinú, cuenca del Magdalena, para el manejo de especies marinas y dulceacuícolas.

Región hidrográfica

Número de especies registradas

Cuenca del Sinú 71 Vertiente del Magdalena 190

Tabla 1923: datos de especies registradas en río Sinú y Vertiente del Magdalena.

23 Tomado de Libro rojo de peces dulceacuícolas de Colombia. (Junio de 2002).XXX

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Describiendo algo mas acerca de la cuenca del río Magdalena, se puede decir que esta cuenta con los ríos Magdalena, Cauca, San Jorge y sin duda alguna la mas importante del país. Para esta cuenca se encuentran registros de 190 especies de peces dulceacuícolas (Mojica (1999), al igual que para los años 70 produjo cerca del 51% de la pesca total del país, que en proporciones se acerca al 80% de la pesca continental. Entre las especies mas populares de esta región se encuentran:

Nombre popular de la especie Nombre biológico

Bocachico Prochilodus Magdalenae

Bagre rayado Pseudoplatystoma

fasciatum Blanquillo Sorubin cuspicaudus Doncella Ageneiosus caucanus Pataló Ichthyoelephas longirostris Pácora Plagioscion magdalenae Nicuro Pimelodus clarias

Tabla 20 Nombre biológico de las especies a estudiar. De las especies anteriormente nombradas se han realizado investigaciones en el Bocachico y la Doncella, en cuanto a las necesidades de nuestra investigación, y de la cual hablare mas adelante en cuanto alguna de sus propiedades que se encuentra en nuestro interés especifico para este proyecto.24 “Como las especies con las cuales se trabajó, son dulceacuícolas, es de gran importancia tener en cuenta, parte de su biología e impacto que se tiene sobre estas en su consumo. Tocando alguna de las especies, de las más populares en nuestro país en el sector dulceacuícola es el bocachico. En estanques de alevinaje se ha observado que los alevinos de bocachico van a la superficie a consumir dieta seca, molida, hasta aproximadamente los 90 días de vida (SOLANO, común. personal 2000). Según WEDLER (1998), el primer alimento del bocachico es el zooplancton.... Este mismo autor asegura que el alimento típico del bocachico es el detritus, también consumen plantas en descomposición y plancton,

24 Tomado de: Kerguelen Durango, E. 2001. INFLUENCIA DE LA PRIMERA ALIMENTACIÓN EN EL DESEMPEÑO DE LA LARVICULTURA DEL BOCACHICO (Prochilodus magdalenae STEINDACHNER, 1878). Trabajo de Grado (Acuicultor). Universidad de Córdoba. Montería. 61p.

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además, aceptan muy bien el suplemento alimenticio ofrecido en partículas pequeñas. El bocachico aunque logra madurar sus productos sexuales no se reproduce en cautiverio (SOLANO et al., 1986; ATENCIO-GARCÍA, 2000a) su reproducción artificial, mediante la técnica de hipofisación, fue estandarizada por SOLANO (1973). Una hembra de 25cm. desova entre 80.000 y 150.000 ovocitos por Kg. de peso. El diámetro medio de los ovocitos es de 1.5 a 2 mm, eclosionan entre 12 y 14 horas post-fertilización (HPF), a una temperatura entre 27 y 28° C (ATENCIO-GARCIA, 2000a). Según WEDLER (1998), en monocultivos producen de 1 – 2 t/ha/año, sembrados a una densidad de 400 a 500 ind/ha. La tecnología de producción de alevinos cachama negra (Colossoma macropomum), cachama blanca (Piaractus brachypomus) y bocachico (Prochilodus sp.) es una adaptación de la tecnología de producción de alevinos de carpa común (Ciprinus carpio), transferidas por la empresa húngara AGROVER, inicialmente a las estaciones piscícolas de las compañías hidroeléctricas brasileras, para producir alevinos para sus programas de repoblamientos como medida de mitigación de los impactos causados por estos proyectos. Luego esta transferencia fue expandida a otros países latinoamericanos como Venezuela, Perú y Colombia a través de cursos de extensión promovidos por la FAO. Esta tecnología considera que a partir del momento en que la larva inicia la alimentación exógena pueden ser sembradas en estanques con abundante alimento natural, hasta que se convierten en alevinos (WOYNAROVICH, 1986). Las elevadas mortalidades, frecuentes en esta tecnología son explicadas en parte, a la pobre experiencia de la post-larva en conseguir su propio alimento, a la depredación y a la preparación del estanque (WOYNAROVICH & HORVATH, 1983). WOYNAROVICH (1986), recomendó la preparación de los estanques por lo menos cuatro días antes de sembrar las post-larvas. Cuando esta tecnología de producción se hizo extensiva a especies del género Brycon los fracasos fueron más evidentes (ATENCIO-GARCIA, 2000; SENHORINI et al., 1998).”

ESPECIE

Inicio primera alimentación

exógena (HPE)

Densidad de

Siembra (PL/l)

Manejo de la primera

alimentación

Tiempo de alimentación

(días)

Bocachico

44 – 48

100 – 200

Nauplios Artemia sp., Zooplancton

silvestre (250-400µm)

2 – 4

Cachama

96 – 100

100 – 200

Nauplios Artemia sp., Zooplancton

silvestre (250-400µm)

2 – 4

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Dorada

20 – 24

50 – 100

Larvas de bocachico o

cachama negra

1

Yamú

32 – 36

50 - 100

Larvas de cachama blanca

1

HPE: Horas post-eclosión, a una temperatura entre 26-28° C. Tabla 21 Manejo de la primera alimentación en larvicultura de las especies nativas (Tomada de ATENCIO-GARCÍA, 2000a). 6.2. Transductores detectores de luz. 6.2.1. Fotocelda. Es una resistencia, cuyo valor en ohmios varía ante las variaciones de la luz. Estas resistencias están construidas con un material sensible a la luz, de tal manera que cuando la luz incide sobre su superficie, el material sufre una reacción química, alterando su resistencia eléctrica. Una fotocelda presenta un bajo valor de su resistencia ante la presencia de luz, y, un alto valor de resistencia ante la ausencia de luz. La fotocelda se emplea para controlar el encendido automático del alumbrado público. También se utiliza ampliamente en circuitos contadores electrónicos de objetos y personas, en alarmas, etc. Los detectores sensibles de luz, fotosensores o fotoceldas deben ser categorizadas como detectores térmicos o foto detectores. El detector térmico envuelve un elemento de temperatura sensible, el cual es calentado por la incidencia de la luces maquina de fotones que responden directamente a la absorción de fotones y cualquiera de ellos emite electrones desde la superficie (los efectos fotoeléctricos) o por la creación adicional de parejas de electrones agujerados en un semiconductor. Las aplicaciones de las foto celdas en las mediciones mecánicas, incluyen un el conteo simple, donde se usa la interrupción de un haz de luz, mediciones de esfuerzos, controles de punto de rocío, mediciones de temperatura y controles de tensión. Dos series dimensionales de foto detectores son la base de cámaras digitales, la cual reduce una imagen visual a discretos conjuntos de voltajes foto detectores. Los paquetes especiales, opto interruptores y opto aislantes, consisten de fotoceldas combinadas con diodos emitiendo luz (LEDs), ordenados, por lo tanto la luz desde el LED afecta sobre la calda. El interruptor es configurado por lo tanto algunas formas mecánicas, deben ser usados para romper el rayo de luz entre el LED y la celda, de ese modo, proporciona una interrupción de on/off, para el conteo o para otra variedad de propósitos.

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6.2.2 Opto acoplador. Una fuente fotoemisiva, como un diodo emisor de luz, encapsulada con dispositivo fotosensible, como un fototransistor, diseñado para responder a la radiación (normalmente infrarroja) de la fuente. Esta combinación da una salida eléctrica que depende de la entrada eléctrica, y pueda así acoplar dos circuitos. Sin embargo, no hay conexión eléctrica entre la entrada y la salida del opto acoplador, por lo que este dispositivo es útil cuando se necesita que los circuitos acoplados estén aislados eléctricamente. Un opto acoplador combina un dispositivo semiconductor formado por un foto emisor y un fotorreceptor y entre ambos hay un camino por donde se transmite la luz. Todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP25.

Fig. 15 Opto acoplador.

Figura tomada de la página Web: http://www.solo1.com.ar/index.html?http://www.solo1.com.ar/Materias/Electronica/optoacopladores.htm

6.3. Elementos y Función De Las Partes Del Circuito. 6.3.1. Trim er.

Sirve para realizar las calibraciones de un montaje, en cuanta se puede relacionar con las resistencias.

6.3.2. Resistencias.

Componente fabricado específicamente para ofrecer un valor determinado de resistencia al paso de la corriente eléctrica.26

6.3.3. Tips.

Es un regulador de la potencia, para controlar los niveles de corriente que se deseen en un determinado circuito.

25 Disponible en Internet, visitando la página Web: http://www.solo1.com.ar/index.html?http://www.solo1.com.ar/Materias/Electronica/optoacopladores.htm 26 Disponible en Internet, en la pagina Web : http://www.arrakis.es/~fon/simbologia/simbolos/resistencias.htm

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6.3.4. Display.

Visualización en pantalla, de cualquier tipo de registro, generalmente numérico,. Dependiendo del máximo que se quiere ver en cada cifra, depende su respectivo número de segmentos visibles.

6.4. Determinación de Eventos de Conteo, Eventos por Unidad de Tiempo e Intervalos de Tiempo. Para manejar un poco el tema del conteo, fue necesario investigar algo sobre esto, para ir un poco mas a fondo de la ingeniería que esconde detrás de ello. Según Beckw ith, Thomas G.27 Contar ítems o eventos es básico de la ingeniería. Los ítems o eventos para ser contados tal vez sean libras de vapor, ciclos de desplazamiento, número de rayos de luz, o cualquier divisible dentro de unidades discretas. El tiempo también es a menudo introducido, y el número de ítems o eventos por unidad de tiempo (EPUT) debe ser medido. Las expresiones”EPUT” y “frecuencia” usualmente tiene leves diferencias de connotación La frecuencia es pensar como serán los eventos por unidad de tiempo para el fenómeno bajo oscilaciones, como vibraciones mecánicas o voltaje a/c, o corriente. EPUT, por lo tanto no depende de la tasa estable estado estable, y el termino incluye los eventos de conteo que toman lugar intermitentemente o esporádicamente. Un ejemplo de esto es el conteo de cualquiera de las partículas radiadas desde una fuente radioactiva. El intervalo de tiempo es de alguna manera decidido, y este viene a ser un periodo, si esta duración es de un ciclo periódico de tiempo por evento. O el intervalo de tiempo decidido tal vez ocurra entre eventos de fenómeno errático o variable, o tal vez de duración rápida, como eventos de presión impulsiva o fuerza. Los problemas en conteo emergen primariamente cuando los eventos también son rápidos para determinar por observación directa, o los intervalos de tiempo son de duración muy corta, o de precisión inusual que se haya decidido. En general, el conteo y el cronometraje presentan problemas que se pueden clasificar como los siguientes:

27 Beckwith, Thomas G., Mechanical measurements. 5ª Edición. Editorial Addison-Wesley , c1993 Capítulo 6.

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1. Conteo básico, determinar un total, o indicar el talento de predeterminar una cuenta.

2. Numero de eventos o ítems por unidad de tiempo (EPUT), independiente

de la tasa de ocurrencia.

3. Frecuencia, o el número de ciclos de eventos uniformemente recurrentes, por unidad de tiempo.

4. El intervalo, entre dos condiciones o eventos predeterminados.

5. Relación de fase, o porcentaje de periodo entre condiciones o eventos

recurrentemente predeterminados. 6.4.1. Uso de contadores. Contadores electrónicos. Los contadores electrónicos usados como dispositivos conteo básico o EPUT metros, requiere que la entrada contada sea convertida a pulsos de voltaje simples, y la cuenta debe ser guardada para cada pulso. Debe ser claro que las funciones de entrada sean usadas como gatillo el contador necesita no ser análogo a cualquier otra cantidad más que la cuenta; por lo tanto un simple interruptor debe ser usado, actuando como la función que va a ser contada. En adición, las fotoceldas; variable resistencia, inductancia dispositivos de capacitancia, los tubos Geirges; y como tal vez sean empleados. Los amplificadores simples tal vez usados, si necesariamente, aumenta el nivel del voltaje requerido para el contador, y por que los contadores más electrónicos tienen alta impedancia a la entrada y se impone un requerimiento de potencia particular. Las señales de entrada, pueden incluir cualquier cantidad mecánica, como el desplazamiento, la velocidad, la aceleración, esfuerzo, presión, y carga, a lo largo de los distintos ciclos o pulsos de entrada que son provisionados. El inicio de la parada del ciclo del conteo tal vez sea controlado por un interruptor manual directo de operación sobre el panel o por interruptor remoto. Uno no debe pasar por alto, don de sea, el ±1 cuenta de ambigüedad. Una variación del conteo simple electrónico, es el instrumento de control de cuenta. La provisión es hecha para el marco de la cuenta predeterminada, y cuando el conteo el alcanzado, el instrumento suple una salida eléctrica que debe ser usada como una señal de control.

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6.4.2. EPUT m etro. EPUT metro combina el contador simple electrónico y la base del tiempo interno con una media para limitar el proceso del conteo para preservar los intervalos de tiempo. 6.2.4.2.1. Elem entos fundamentales de circuitos digitales. Elementos lógicos básicos. Esto permite una medida directa de la frecuencia y es de uso discreto para las determinaciones de velocidades rotacionales. el instrumento no es limitado, por lo tanto la entrada va variando a una rata regular intermitente o esporádica de eventos por unidad de tiempo para ser continuado. 6.4.3. Tiempo intervalo metro. Por modificación del arreglo del circuito de un contador electrónico, uno puede obtener un tiempo –intervalo metro. En este caso, los pulsos de la entrada y parada del proceso del conteo, y los pulsos desde un oscilador interno crea la información de conteo en esta manera el tiempo del intervalo toma lugar entre el comienzo y el fin que sea determinado, provisionando la frecuencia del oscilador interno que es conocido. En el caso de las fotocelda, estas son ordenadas. Un polo sencillo, SPST, interruptor es un elemento digital de manera simple. Cuando actúa este es capaz de producir y controlar una secuencia de entrada si/no, o la secuencia on/off. La ordinaria retransmisión electromecánica, es levemente un mecanismo digital mas avanzado, en el cual una entrada eléctrica debe ser usada para cambiar la condición de salida 6.5. Sistema contador de pulsos. 6.5.1. Montaje que realizara el conteo. El contador de pulsos que en principio se propone para la implementación del montaje es el MM74C925. Este contador consiste de 4 dígitos, una salida cerrada interna, una salida NPN, maneja display de 7 segmentos, y un circuito multiplexor con 4 salidas multiplexores. El circuito multiplexor tiene su propio oscilador corriendo libre y requiere de un reloj no externo. Los contadores avanzan sobre un borde negativo del reloj. Una señal alta sobre la entrada RESET podría resetear el contador a cero, y el carry –out Baja. Una señal sobre la entrada que permite el cierre podría cerrar el número en los contadores dentro de los cierres de la salida interna. Una alta señal sobre el display que selecciona la entrada podría seleccionar el número en el contador se va a representar visualmente en un

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display; nivel bajo de señal sobre el display selecciona el número en la salida cerrada para ser visualizada en el display. El MM74C925 es un contador de 4 decenios, y permite un cierre, y un reloj que resetea las entradas. El MM74C926 es como el MM74C925 excepto que este tiene un display que selecciona y un carry-out usado para contadores escalonados. La señal carry-out es alta a 6000 y es baja a 0. 6.5.2. Características. Amplio rangos de voltaje 3V a 6V. Margen garantizado de ruido: 1 V. Alto ruido: 0.45 Vcc. Alto segmento de fuente corriente: 40 mA @ Vcc-1.6 V, Vcc = 5V. Circuito multiplexante interno.

6.5.3. Consideraciones de diseño. Las resistencias en segmento son deseables para minimizar la disipación de la potencia y el chip de calor. El DS75492 sirve como un conductor de dígito cuando este desea conducir luminosidad al display. Cuando se esta usando el conductor provee 5 V a la temperatura de la habitación el display puede ser conducido sin segmentos de resistencia a iluminación plena. El usuario debe ser precavido en este modo como sea para prevenir el sobre calor de el dispositivo por usarlo también provee un alto voltaje o por operación a la temperatura ambiente. El circuito de protección de entrada consiste de unas series de resistencias y un diodo a tierra. Estas señales de entrada exceden Vcc, no serán sujetadas. Esta señal de entrada no debe permitirse que exceda a 15V.

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6.5.4. Diagram a de conexión.

Fig. 16 Diagrama de conexión de MM74C925. Figura tomada de www.fairchildsemi.com, Pág.1.

6.5.5. Descripción funcional. - Reset — Asynchronous, active high - Display Select — High, displays output of counter - Low , displays output of latch - Latch Enable — High, flow through condition - Low , latch condition - Clock —Negative edge sensitive - Segment Output — Current sourcing w ith 40 mA @VOUT= VCC 1.6V (typ.) - Digit Output — Current sourcing w ith 1 mA @VOUT =1.75V. - Carry-Out — 2 LTTL loads. See carry-out w aveforms. - Voltage at Any Output Pin GND 0.3V to VCC 0.3V - Voltage at Any Input Pin GND 3V to 15V - Operating Temperature: Range (TA) 40ºC to 85ºC - Storage Temperature Range 65º C to 150º C - Pow er Dissipation (PD) Refer to PD (MAX) vs TA Graph - Operating VCC Range 3V to 6V - VCC 6.5V

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Fig. 17 Diagrama de conexión entre los displays y el contados MM74C925.

Tomado de www.fairchildsemi.com, Pág. 5.

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7. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Tabla 22 Cronograma de actividades.

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8. CONCLUSIONES

• Los Pisciculturitas tienen que tener precisión en procesos de muestreo y conteo, para determinar precisamente el número de animales en un cultivo. Por otro lado ellos no hacen algo para calcular efectivamente los métodos de cultivo. El conteo de huevos y larvas en pequeños volúmenes representa el paso final del submuestreo y no debería ser considerado fuera de contexto de la estimación del total de la población. La precisión del conteo de submuestras no representa la precisión total.

• En acuicultura, es confiable estimar el número de animales para calcular las densidades medias, para poder desarrollar regímenes alimenticios y ratas de intercambio de agua, y de igual manera determinar la rata de supervivencia de organismos de un cultivo. Estudios realizados para el muestreo y conteo de huevos y larvas de peces o crustáceos son escasos y a menudo controversiales.

• Es importante plantear métodos estándares de diseño para muestrear y contar con técnicas directas para producir estimaciones repetidas de concentraciones de larvas en criaderos. Estos métodos estándares deberán especificarse con densidades medias, volúmenes de muestra apropiado, y un numero mínimo de replicas para un nivel predeterminado de precisión. En cualquier procedimiento de muestreo, por lo menos 30 muestras son necesitadas para determinar si se puede asumir una aproximación a la distribución normal. Esto no es práctico para criaderos para hacer semejante procedimiento extensivo de muestreo.

Con relación a las otras técnicas

• Este método, de conteo electrónico digital no presenta elevados niveles

de mortalidad, por lo menos durante las pruebas realizadas; y después de estas, a los 3 días murió solo uno, tres se murieron por que ellos no se encontraban en las condiciones adecuadas, (PH, cambio de T, etc.).

• Se mantienen los peces en el medio de ellos que es el agua. • Tiene niveles de confianza del 90% y con mayor número de datos, se

puede sesgar aun más el error, indicando la no existencia de una diferencia significativa entre lo teórico y lo experimental.

• Cuenta entre 70 -80 alevinos por minuto, para ser sistema uno a uno, es un número bastante adecuado.

• Inicialmente se requieren solo de dos operarios. • Tiene un bajo costo, aproximadamente de 500.000 pesos colombianos.

Es un precio bajo, comparado con los métodos actuales que cuestan mas de 5.000 USD.

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• La aplicación del método fotográfico ha sido grandemente mejorada por computarización de pasos matemáticos. La optimización completa debe ser realizada por procedimiento de análisis de imágenes. Cada uno de los estudios son corrientemente en procesos pero revelado los resultados disponibles sobre 5% de precisión (Le Bihan et al., 1994) pero los equipos 10 veces mas costosos.

• Para contar con el método de conteo volumétrico, es bastante necesario determinar la muestra de volumen mas apropiada como una función de densidad del animal, el número más pequeño de muestras para que la toma de datos sea estadísticamente confiables, y por último el coeficiente de variación debería ser en principio bajo para las diferentes condiciones de muestreo.

Sobre el nuevo sistema de conteo del circuito digital: • Los errores presentados son debido a que la mayoría de las pruebas

fueron efectuadas con alevinos que no son de las especies a partir de las cuales se diseñó el ducto en que estos son transportados, por que a la fecha no se encontraba en la ciudad, o se retardaba el envío desde la ciudad de Montería, y se tomaron a manera de ensayo con mojarras de menos de 1 mes de nacidas.

• En ambos casos se requiere abrir mayor campo de experimentación, ya que por ser este proyecto una apertura para la inquietud de nuevos estudiantes, es válido experimentar las especies reales, con los tamaños mas adecuados, desarrollando ductos de mayor precisión, realizar mayor número de pruebas para tener la certeza o confiabilidad más segura para posibles clientes, y lograr establecer el error preciso para obtener ajustarlo a la hora de las ventas, en caso tal, si cada determinado número de peces, se están dejando de contar otro número en particular, es permisible estimar este valor, para que el operario los descuente al final del conteo, para que sea mas equilibrado el conteo tanto para el consumidor, como para el comprador.

• Los datos están tomando en cuenta el ajuste que se fue dando durante la aproximación a una mejor precisión. (la altura del vertedero de alevinos y de las larvas, la velocidad de salida de los alevinos junto con el agua y la longitud de la manguera).

• En la fase inicial, el diseño tiene un fiabilidad del 84%, el cual es bastante alto para incluir todos los ajustes antes mencionados.

• El sensor de infrarrojo trabaja con un ángulo de 60º, ý eso puede estar generando otro tipo de error.

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BIBLIOGRAFÍA

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counting technique: comparison w ith other methods, statistical appraisal of the procedure and practical use”. Edition of Aquaculture 141 (1996). ELSEVIER magazine. Traducido por: Helda Tatiana Peña.

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• CANAVOS, GEORGE C, Probabilidad y Estadística. Aplicaciones y Métodos. Editorial Mc Graw Hill.

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ANEXOS

Anexo A. Cuadro comparativo de los métodos de conteo.

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Anexo B. Planos del vertedero

Base embudo

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Lateral

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Lado Posterior

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Lado unión ducto.

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Montaje del Vertedero

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Vista explosionada del vertedero de alevinos

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Anexo C Glosario

Alevín: pez joven que presenta una morfología y a veces un color diferente de los del ejemplar adulto. La fase de alevín dura desde el nacimiento hasta que el pez adquiere la forma y la coloración adulta y no suele prolongarse mucho. Durante esa etapa es frecuente que el pez se alimente de las reservas de su saco vitelino, como sucede con el salmón y con la trucha. En la mayoría de los casos, los alevines son abandonados a su propia suerte, por lo que sólo un porcentaje pequeño logra escapar a la acción predadora de sus numerosos enemigos; no obstante, algunas especies, como el blackbass, procuran cuidados a su progenie durante algún tiempo. Se suelen utilizar alevines para repoblar de manera artificial estanques, lagos y cursos fluviales con especies de interés económico o deportivo. El nauplio de artemia: es uno de los alimentos vivos más utilizado en el manejo de la alimentación de las post-larvas en medios controlados, por su adecuado tamaño y elevado valor nutricional (WOYNAROVICH, 1986; LAVENS & SORGELOOS, 1996). Stereomicroscopio: son instrumentos profesionales, en el grado de proveer una imagen nítida y una fiel reproducción de color. Son bastante similar a los microscopios, pero manejan las características antes mencionadas con mayor tecnología. Pipeta Eppendorf: Eppendorf, es una casa comercial, la cual distribuye diferentes tipos de pipetas, para la toma de muestras. En este caso, hablan de pipetas que vienen numeradas según los mililitros que se toman de larvas para su muestreo. Sm olts: Es el estado intermedio de crecimiento entre larva y alevín.