Trabajo de investigación para optar el Título Profesional en Ingenierías o Biomédicas, 2019-1
Walter Daniel Leon Salas; Ricardo Daniel Rios Perea; Miguel Angel Vizcardo Cornejo
Objetivo
Diseñar, construir y evaluar un fotoespectrómetro para la medición de radiación solar que cuente con un algoritmo de seguimiento en tiempo real.
Resumen:
La radiación fotosintéticamente activa (PAR) se define como la porción del espectro electromagnético que impulsa la fotosíntesis en las plantas. El incidente de PAR en una planta determina la tasa de crecimiento de la planta, su asimilación neta de carbono y la tasa de producción de productos finales de fotosíntesis como el almidón y otros carbohidratos complejos. El modelado y la medida de PAR es un aspecto esencial en campos como la biología vegetal y el cambio climático, la optimización de entornos controlados como los invernaderos y la agricultura urbana y la generación de energía a partir de biomasa. Este proyecto presenta el diseño y desarrollo del sensor PAR (Radiación activa fotosintética) de bajo costo y tamaño pequeño para medir la densidad de flujo de fotones fotosintéticos en el regiones visibles (400 a 700 nm). Aquí tomamos la propiedad de traducción de luz a fotocorriente. Un modelo de circuito de un sensor PAR está diseñado y proporciona detección y monitoreo con unaa mplia gama de flexibilidad que consiste en un fotodiodo, un filtro de banda de paso, difusor, convertidor de corriente a voltaje y procesador FPGA. Se construirá y probará un prototipo del sensor con diferentes condiciones de luz. La metodología optada será la siguiente: - Compilación de material bibliográfico - Diseño teórico del funcionamiento físico y creación del algoritmo de funcionamiento. - Construcción del fotoespectrómetro y posterior calibración. - Prueba en campo del equipo de medición de radiación PAR Este proyecto presenta un sensor PAR de bajo costo dirigido a la industria agrícola y aplicaciones culturales y ambientales en las que se emplean fotodiodos para medir la densidad de flujo de fotones fotosintéticos. La implementación de hardware de este circuito se puede usar para implementar en aplicaciones agrícolas específicamente a los agricultores para el monitoreo del crecimiento de sus plantas.
Palabras clave
Espectrómetro, fotodiodo, irradiancia, radiación solar, radiación fotosintética PAR.
Problema central
La alta radiación solar en la Región Arequipa ocasiona problemas en la salud de las plantas. En el sector agrícola, la radiación UV juega un papel importante en la salud de los cultivos. La medición de la dosis de irradiación solar en tiempo real es necesaria para tomar medidas en la prevención de afecciones ocasionadas por dicha radiación. El problema radica en la ausencia de equipos que puedan medir tanto la dosis acumulada en grandes intervalos de tiempo como la irradiancia solar en tiempo real. Arequipa es una ciudad que recibe una alta dosis de radiación solar debida a la casi total desaparición de la capa de ozono. Tal dosis afecta directamente a la población arequipeña tanto directa (irradiación de las personas) como indirectamente (sector agropecuario). Esta afectación hace necesaria una forma de medición de la dosis por irradiación solar en tiempo real.
Hipótesis planteada
NO
Resultados esperados
Como resultado de la investigación se espera lograr:
- Espectrofotómetro para la medición de la radiación PAR de bajo costo.
Así mismo, como parte de los resultados del financiamiento se tendrá:
- Un artículo publicado en la base de datos Scopus o Web of Science.
- Obtención de un (1) título profesional como Licenciado en Física, con modalidad artículo científico.
Impactos esperados
La construcción de un equipo de bajo costo para medir la radiación fotosintética permitirá el estudio de propiedades físicas y químicas de plantas expuestas a la radiación.