Desarrollo de un sensor de salinidad de bajo coste para piscifactorias

Abstract

[EN[ The control of physicochemical parameters is needed in the fish farms. This control can suppose several improvements in their production from an economical and operational point of view. Wireless sensor networks are a feasible option to do it. But the sensors should have some desirable characteristics as low cost and low maintenance. In this master thesis we focus on the development of a salinity sensor. The changes in salinity affects to the fishes in their feeding process and larval survival. To obtain an optimum salinity sensor for fish farms we searched exhaustively the state of the art. Finally, we decided to develop an inductive sensor, which is based in the induction of a coil from a magnetic field. First we developed 13 prototypes with different characteristics such as number of spires, diameter of coil, and diameter of copper wire. The obtained data can explain how changes on their physical characteristics of the coil affect. Once it is done, we choose a prototype basing on its price, dimensions, maximum obtained voltage and peak frequency. With the chosen prototype we developed several tests to ensure that sensor raises the objectives. First test was developed to know the extension of the magnetic field. The extension of the magnetic field will affect to the volume of water required for calibration. Later the calibration is performed with more than 30 checkpoints. Finally we performed two tests to determine the suitability of the sensor for fish farms facilities. The first test is developed with a water sample with stable salinity, during one hour we take measures each 5 minutes. The aim of test is to ensure that there is no drift due to the polarization of the ions present in the water caused by the magnetic field. This effect was described in one of the consulted articles. Finally we put the sensor inside an aquarium with a fish. The aim of this test is to ensure that the magnetic field does not affect that fish. At the same time, we ensure that the fish do not cause any interference. In the memory we describe all the performed tests and the obtained results. Keywords: electrical conductivity; inductive coil; magnetic field; salinity sensor, aquaculture, fish farms

[ES] El control de los parámetros fisicoquímicos del agua es una necesidad en las piscifactorías. Este control puede suponer diversas mejoras tanto desde el punto de vista económico como operacional. Las redes de sensores son una opción viable que permite hacerlo. Pero los sensores deben cumplir con ciertas características como tener un bajo mantenimiento y ser de bajo coste. En esta tesina de master nos centramos en el desarrollo de un sensor de salinidad. Los cambios en la salinidad afectar a la forma en que los peces se alimentan y a la supervivencia de las larvas. Para obtener un sensor de salinidad óptimo para las piscifactorías realizamos una búsqueda exhaustiva del estado del arte. Finalmente decidimos desarrollar un sensor inductivo, el cual se basa en la inducción de una bobina a partir de un campo magnético. Primero desarrollamos 13 prototipos con diferentes características como numero de espiras, diámetro de la bobina y diámetro del hilo de cobre. Los datos obtenidos pueden explicar cómo los cambios en las características físicas de la bobina afectan a la forma en que mide el sensor. Una vez está hecho, elegimos un prototipo basándonos en su precio, dimensiones, máximo voltaje obtenido y frecuencia de pico. Con el prototipo elegido hemos desarrollado varios test para asegurar que el sensor alcanza los objetivos. El primero era para saber la extensión del campo magnético. Su extensión afectará al volumen de agua necesario para el calibrado. Más tarde el calibrado se realiza con más de 30 puntos de control. Finalmente realizamos dos pruebas para asegurar la idoneidad del sensor para las piscifactorías. El primero de ellos se desarrolla con una muestra de agua de salinidad estable, durante una hora se toman medidas cada 5 minutos. El propósito de esta prueba es .asegurarnos que no hay una deriva en la medida debido a la polarización de los iones presentes en el agua por el campo magnético. Este efecto había sido descrito en uno de los artículos consultados. Finalmente pusimos el sensor dentro de una pecera con un pez. El objetivo era asegurarnos que el campo magnético no afecta al pez. Al mismo tiempo que asegurarnos que el pez no causa ninguna interferencia. En esta memoria describimos todos los test realizados así como los resultados obtenidos. Palabras clave: conductividad eléctrica; bobina de inducción; campo magnético; sensor de salinidad, granja marina, acuicultura