I. LÓGICA DIFUSA
PRODUCCIÓN AUTOMÁTICA DE CERVEZA ARTESANAL
CON LÓGICA DIFUSA
Introducciòn:
CON LÓGICA DIFUSA
Resumen
Se controló automáticamente
con lógica difusa, el proceso de producción de cerveza artesanal en las
etapas maceración y cocción de la malta; a través de diferentes
actuadores en función del tiempo y temperatura del proceso, utilizándose
para la interfaz y control el software de la National Instruments (NI)
LabVIEW 2009. El equipo estuvo constituido principalmente de tres
recipientes de acero inoxidable de 20 L de capacidad (dosificación de
agua, maceración y cocción), un recipiente
adicional para el lúpulo, una tarjeta de adquisición de datos (con
micro-controlador PIC 16F877a), tres sensores de temperatura LM35 y
11actuadores de tipo on/off, los cuales fueron gobernados por un
total de 47 reglas difusas tipo Mandani, con funciones de membresía
trapezoidales, empleando para la defusificación el método del centro de
área. Se controló adecuadamente en sus etapas de maceración y cocción,
los actuadores: electroválvulas (5), bombas (2), calefactores (3) y un
agitador; empleando un tiempo aproximado de 4 horas.
La
cerveza obtenida mediante el control automático con lógica difusa en
las etapas de maceración y cocción, tuvo las siguientes características:
densidad de 0.98 g/cm3; pH de 3.9; acidez total expresada como ácido
láctico de 0.87%, grado alcohólico de 6.2 ºGL y porcentaje de CO2 de
0.91% p/v.
Palabras clave: Control automático, lógica difusa, cerveza artesanal, maceración, cocción de malta.
Abstract
The
process of home-made beer production in the malt maceration and cooking
stages was controlled automatically with fuzzy logic, across different
performers considering the time and temperature of the process, using
2009LabVIEW. The equipment was mainly composed of three 20 L capacity
stainless steel containers (water supply, maceration and cooking), an
additional hops container, a data acquisition card (PIC 16F877a micro
controller), three LM35 temperature sensors and 11 on/off type
performers, which were governed by a total of 47 Mandani type fuzzy
rules with trapezoidal membership functions, using the method of center
area for the defuzzification. The performers: electrovalves (5), pumps
(2), heaters (3) and a stirrer, in approximately 4 hours, were
adequately controlled in their early maceration and cooking stages.
The
beer obtained by automatic control with fuzzy logic in the maceration
and cooking stages, had the following characteristics: 0.98 g/cm3 of
density, 3.9 of pH, total acidity expressed as 0.87% of lactic acid,
6.2ºGL of alcoholic degree and 0.91% w/v of CO2 percentage.
Keywords: automatic control, fuzzy logic, home-made beer, maceration, cooking malt.
Introducciòn:
Debido
a las diversas ventajas que muestra el automatizar un proceso ya sea
parcial o totalmente, mediante el empleo de controladores difusos; en la
actualidad estàn ganando espacios en su aplicaciòn. Se emplean en
industrias de cementos, industrias metàlicas (hornos), en la medicina,
en la agricultura, en la industria de alimentos, etc. Su utilizaciòn se
basa escencialmente en que no requiere altos conocimientos de la teorìa
del control, no requiere de un modelo matemático, es fácil de ser
manipulado, es muy versátil; pero sin embargo es fundamental que el
programador conozco bien el proceso o en su defecto lo desarrolle junto a
personas expertas en el tema, dado que el control difuso trata de
razonar como un cerebro humano y necesita por lo tanto de una buena base
de experiencias.
El
presente trabajo (aplicaciòn a la Agroindustria), permite verificar el
grado de robustez de utilizar lógica borrosa (fuzzy logic), al intentar
desarrollar una miniplanta a nivel de laboratorio en el proceso de
elaboración de cerveza casera. Las etapas que se automatizaron fueron
maceración, cocción y dosificación de lúpulo.
 |
| Fig.01 Conecciones eléctricas y electrónicas de la miniplanta de proceso. |
Presentación general:
Materiales:
- Cilindros de acero inoxidable c/u con capacidad de 20 L
- Hornillas eléctricas
- Motores tipo lavadora
- Mangueras
- Tarjeta de adquisición de datos
- Ordenador (S.O. windows xp)
- Sensor de temperatura LM35
- Intercambiador de calor
- Electroválvulas
- Software: Labview 2009, tool kit fuzzy logic
- Cebada malteada
- Agua tratada
En
la siguiente imagen (Fig. 02), se muestra la interfaz realizada en
Labview (panel frontal), en la que se observan los diversos controles, e
indicadores de entradas y salidas : selección de puerto, de válvulas,
tiempos de proceso, visualizaciòn gráfica del desarrollo del proceso.
 |
| Fig. 02. Interfaz de usuario |
El
siguiente recuadro (Tabla 01) muestra las funciones de membresia
correspondiente a la temperatura en la fase de recirculaciòn para la
extracción de la malta. Así mismo se puede apreciar la morfologìa que
èstas adoptan (trapezoidales y triangulares).
 |
| Tabla 01. funciones de membresìa y sus respectivas morfologìas (extracciòn malta) |
 |
| Fig, 03. Respuesta en superficie -- extracción de malta. |
La
Figura 03, muestra el comportamiento del motor de recirculacion en
funcion de la temperatura y el tiempo en la etapa de extracción de
malta.
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autor: Ing. Mariano Lujan Corro
e-mail: malprice9@gmail.com
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autor: Ing. Mariano Lujan Corro
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RESUMEN
Sensor de temperatura.
El sensor de temperatura fue un LM 35. El LM35 es un sensor de costo
relativamente económico, es fácil de conseguir, además de ofrecer una
precisión aceptable, con desviaciones de 0.3 ºC, el mismo que trabaja
adecuadamente hasta aproximadamente 150 ºC. Para nuestro sistema se
colocaron 2 uno internamente (en contacto con los huevos) y el otro al
ambiente.
INCUBADORA AUTOMATICA DE POLLOS
CONTROLADACON LÒGICA DIFUSA
CONTROLADACON LÒGICA DIFUSA
El
presente proyecto, tuvo como objetivo proyectar, simular y montar una
incubadora para pollos que sea controlada por un controlador difuso de
facil uso e interfaz amigable al usuario.
El
controlador difuso estuvo manejada por unas 25 reglas difusas tipo
Mandani y una defusificacion de centroide.Finalmente, se obtuvo
resultados aceptables (no manejados estadisticamente), con gran interes
de reescalar el prototipo por su funcionalidad.
PRESENTACIÒN
La
aplicaciòn que se propone en el presente trabajo es en el àrea de la
zootecnia. La reproducciòn artificial de polluelos en una incubadora
controlada por un controlador difuso, en el que con la experiencia de un
grajero se determinan los paràmetros importantes e indispensables para
que el proceso sea satisfactorio. El diseño apunta a dar las condiciones
òptimas físico ambientales al interno de la construcciòn: temperatura,
oxìgeno, humedad, ventilaciòn y movimiento como si se tratase de
construir una gallina clueca artificialmente.
MATERIALES
- Chasis en vidrio
- Focos de 100 W
- Ventilador tipo cooler de ordenador
- Sensores de temperatura LM35
- Tarjeta de adquisiciòn de datos (USB)
- Motor paso a paso
- Contenedor de huevos
- Huevos de gallina
- Software de programaciòn Labview 2009, toolkit fuzzy logic
- Ordenador (mìnimo windows XP)
- Poleas
METODOLOGIA
Dispositivos de salida.
Sistema calefactor. Para ello se trabajó con
2 focos de bulbo de 100 W de potencia cada uno. Para mantener la
temperatura ideal de incubación 37-38 ºC para los primeros 17 días,
trabajaron a potencias de 25 W en promedio cada uno.
Sistema de ventilación.
Para este fin se instaló un ventilados tipo cooler de PC (12V), el cual fue
colocado al costado de la fuente de agua para así a parte de forzar el
intercambio de aire internamente permitió que la humedad se distribuya
uniformemente dentro del chasis de la incubadora.
Sistema contenedor de agua.
Se colocó un recipiente con agua, permaneciendo por los 18 primeros
días abierto hasta 1/3 de su área superficial (radio=5cm) para luego ser
aperturada hasta sus 2/3 partes (Ver Ilustración).
Sistema contenedor de huevos.
Este fue elaborado a partir de los contenedores de huevos que se usan
comercialmente (a base de cartón), el que fue conectado con el sistema
de poleas para ejercer movimiento por periodos repetitivos de una hora, a
partir del tercer día de incubación (Ver Ilustración).
Sistema de poleas y movimiento.
El sistema de poleas fue adaptado a partir del movimiento circular del
motor paso a paso, conectándolo con el contenedor de huevos mediante un
cordón de nylon torcido.
Sistema de interfaz de usuario.
El programa de interfaz con el usuario fue elaborado en el software de
la National Instrument-LABVIEW 2009, el cual muestra finalmente un
interfaz bastante amigable y sencillo de utilizar.
Dispositivos de entrada
Sensor de temperatura.
El sensor de temperatura fue un LM 35. El LM35 es un sensor de costo
relativamente económico, es fácil de conseguir, además de ofrecer una
precisión aceptable, con desviaciones de 0.3 ºC, el mismo que trabaja
adecuadamente hasta aproximadamente 150 ºC. Para nuestro sistema se
colocaron 2 uno internamente (en contacto con los huevos) y el otro al
ambiente.
Tiempo. El tiempo (periodo de incubación) es un parámetro que se controló internamente a partir de mismo programa de Labview.
ASPECTOS CONCLUSIVOS
Con
las distintas pruebas que se realizaron sobre el prototipo, se comprobó
que su comportamiento alcanzó y superó el desempeño de las incubadoras
comerciales en existencia.
La
operación del prototipo por parte de los usuarios fue muy aceptada por
su fácil manejo y no requerimiento de conocimientos avanzados en
control.
Con
respecto al control de temperatura y tiempo mediante lógica difusa,
posee la ventaja de no necesitar un modelo matemático preciso del
sistema a controlar, y la no presencia de forma permanente del operario.
Además permite contemplar situaciones excepcionales del estado del
proceso, gracias a su forma de representar el conocimiento.
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TAD
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Autor(es): Mariano Lujan; Rafael Vergara, David Lujan
E-mail: malprice9@gmail.com
Catálogo Producto por Whatsapp: https://wa.me/c/51971127500
----------------------------------------------------------------------------------- II. VISIÓN ARTIFICIAL
DETERMINACIÓN DE ANTOCIANOS EN VINOS USANDO
VISIÓN ARTIFICIAL
VISIÓN ARTIFICIAL
RESUMEN
El presente trabajo consistio en definir y caracterizar el color del vino mediante analisis de imagen via software, descomponiendo el color en sus tres componentes rojo (R, red), verde (G, green) y azul (B, blu); posteriormente valorarlo segun la cantidad de antocianos (responsables principales del color en vinos) presentes en el mismo y generar una calibracion para posteriores medidas.
La calibracion se hizo midiendo paralelamente la cantidad de antocianos usando un espectrofotometro segun las tecnicas citadas por Hidalgo, J. (2006).
INTRODUCCION
El presente trabajo consistio en definir y caracterizar el color del vino mediante analisis de imagen via software, descomponiendo el color en sus tres componentes rojo (R, red), verde (G, green) y azul (B, blu); posteriormente valorarlo segun la cantidad de antocianos (responsables principales del color en vinos) presentes en el mismo y generar una calibracion para posteriores medidas.
La calibracion se hizo midiendo paralelamente la cantidad de antocianos usando un espectrofotometro segun las tecnicas citadas por Hidalgo, J. (2006).
INTRODUCCION
Hoy
en día con el objetivo de ser cada vez más objetivos en la
determinación de la calidad de un producto, se recurre a una serie de
técnicas
para una determinación rápida, fácil y eficaz. Una de ellas es la
colorimetría, que sirve para valorar el color, parámetro organolèptico
primario y decisivo en la compra, venta y consumo de un producto ya que
es el primer atributo que capta la atención al sujeto.
En
el mundo vinícola éste atributo es fundamental ya sea al momento de la
compra-venta, como en su propio proceso de maduración(en fabrica-cría de
vinos). Su color es atribuido básicamente a la cantidad de antocianos
presentes en el mismo, que con el pasar del tiempo (crianza) estos
sufren molificación, por ende variación de color.
 | |||
| Fig. 1 Espectro visible y su respectiva longitud de onda. |
La medicion de antocianos puede realizarse con los siguientes metodos (Hidalgo, 2006):
Un metodo aproximado para conocer la cantidad de antocianos consiste en medir directamente los mostos obtenidos a pH 1,0 y 3,2 con un espectrofotometro, realizando 3 lecturas, una a 420 nm de longitud de onda, otra a 520 nm y la ultima a 620 nm, expresandose los resultados como Intensidad Colorante (IC) por suma de ambos valores, es decir:
EA (%) = [(IC pH 1,0 - IC pH 3.2) / IC pH 1,0] * 100
Otro metodo de medir la cantidad de antocianos consiste en aniadir a 0,1 ml o 100 microlitors de muestra, 10 ml de ClH 1,0 Molar/litro, esperando 3 horas y luego medir la absorbancia a 520 nm de longitud de onda en una cubeta de 1 ml, expresando los resultados como sigue:
---> 101 es el factor de dilucion
Cuando se desea conocer la fraccion de antocianos polimerizados o polimericos (AP) se toman 2 ml de vino, aniandiendo 30 microlitros (0.03 ml) de una solucion al 20% de metabisulfito sodico (S2O5Na2), midiendo en una cubeta de 1 mm de oasi optico la absorbancia a 520 nm de longitud de onda, resultado lo siguiente:
Por lo tanto, los antocianos libres o no polimerizados (AL) resultan:
Pudiendo establecer el grado de polimerizacion de los antocianos de un vino, como:
MATERIALES Y MÉTODOS
Un metodo aproximado para conocer la cantidad de antocianos consiste en medir directamente los mostos obtenidos a pH 1,0 y 3,2 con un espectrofotometro, realizando 3 lecturas, una a 420 nm de longitud de onda, otra a 520 nm y la ultima a 620 nm, expresandose los resultados como Intensidad Colorante (IC) por suma de ambos valores, es decir:
IC = DO420+ DO520+ DO620
Potencial de antocianos = IC pH 1,0
Antocianos extraibles = IC pH 3.2
Extractabilidad de antocianos = EA (%) ---> expresado en porcentaje
EA (%) = [(IC pH 1,0 - IC pH 3.2) / IC pH 1,0] * 100
Otro metodo de medir la cantidad de antocianos consiste en aniadir a 0,1 ml o 100 microlitors de muestra, 10 ml de ClH 1,0 Molar/litro, esperando 3 horas y luego medir la absorbancia a 520 nm de longitud de onda en una cubeta de 1 ml, expresando los resultados como sigue:
Antocianos (mg/l) = 20 * Absorvancia 520 nm * 101
---> 101 es el factor de dilucion
Cuando se desea conocer la fraccion de antocianos polimerizados o polimericos (AP) se toman 2 ml de vino, aniandiendo 30 microlitros (0.03 ml) de una solucion al 20% de metabisulfito sodico (S2O5Na2), midiendo en una cubeta de 1 mm de oasi optico la absorbancia a 520 nm de longitud de onda, resultado lo siguiente:
AP (mg/litro) = 20* Absorbancia 520 nm * 5/3 = 33,33 * Absorbancia 520 nm
AL (mg/litro) = AT-AP
Pudiendo establecer el grado de polimerizacion de los antocianos de un vino, como:
AP*100/AT
MATERIALES Y MÉTODOS
- Una web-cam (5 Mp)
- Ordenador
- Software Labview 2011, Vision assistant, Vision adquisition
- Vino
- Recipientes de vidrio
- Porcelana blanca (àrea 10 cm2)
Análisis de imagen
Análisis
en continuo de la calidad de materiales orgánicos e inorgánicos,
mediante la descomposición de sus espectro visible (color
RGB-red.green.blue).
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| Fig.2 Interfaz de usuario, descomposición de colores RGB de una muestra determinada.
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
Hidalgo, J. (2006). La calidad de los vinos desde el viniedo. Ediciones Mundi Prensa. ISBN: 84-8476-279-3. Madrid-Espania.
National Instrumente. (2012). Analisis de imagen con Vision. Catálogo Producto por Whatsapp: https://wa.me/c/51971127500
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