Prototipo de baño seco con agitación para procesamiento de muestras bacteriológicas (Tpo e. Coli) e implementación en el Laboratorio de Farmacología UNAB

Existen varios agentes biológicos que para su activación y uso en diversos procesos requieren un ciclo de temperatura, donde es importante un control preciso del calor que es suministrado al recipiente donde están contenidos dichos agentes biológicos, además de un movimiento constante para agitar es...

Full description

Autores:: Perez Alfonso, Angel Eduardo
Lopez Moreno, Julian David

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2022

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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description	Existen varios agentes biológicos que para su activación y uso en diversos procesos requieren un ciclo de temperatura, donde es importante un control preciso del calor que es suministrado al recipiente donde están contenidos dichos agentes biológicos, además de un movimiento constante para agitar estas soluciones. Un dispositivo que pueda hacer los procesos previamente mencionados ya se encuentra disponible en el mercado con el nombre de incubadora de baño en seco con agitación; pero estos dispositivos son de un costo muy elevado y de poca disponibilidad en el país con los requerimientos específicos. Por otra parte, el laboratorio de farmacología de la UNAB requiere para el desarrollo de sus investigaciones en la línea de nuevos medicamentos inteligentes (medicamentos sin efectos secundarios), un equipo que realice estos dos procesos simultáneos, mencionados anteriormente.
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Un dispositivo que pueda hacer los procesos previamente mencionados ya se encuentra disponible en el mercado con el nombre de incubadora de baño en seco con agitación; pero estos dispositivos son de un costo muy elevado y de poca disponibilidad en el país con los requerimientos específicos. Por otra parte, el laboratorio de farmacología de la UNAB requiere para el desarrollo de sus investigaciones en la línea de nuevos medicamentos inteligentes (medicamentos sin efectos secundarios), un equipo que realice estos dos procesos simultáneos, mencionados anteriormente.1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 11 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................... 11 3. JUSTIFICACIÓN ...................................................................................................... 11 4. OBJETIVOS ............................................................................................................. 12 4.1 Objetivo General ................................................................................................ 12 4.2 Objetivos Específicos ........................................................................................ 13 5 ESTADO DEL ARTE ................................................................................................ 13 6 MARCO TEÓRICO ................................................................................................... 17 6.1 Crecimiento bacteriano ...................................................................................... 17 6.2 Factores físicos y químicos que influyen en el crecimiento bacteriano .............. 18 6.3 Agitador orbital .................................................................................................. 18 6.4 Transferencia de calor ....................................................................................... 20 6.5 Movimiento circular de un cuerpo rígido ............................................................ 21 6.6 Transmisión de potencia movimiento circular .................................................... 22 6.7 Dispositivos de transferencia de calor: PTC ...................................................... 23 6.8 Dispositivos de transferencia de calor: Celda Peltier ......................................... 24 6.9 Dispositivos de transferencia de calor: Resistencia calefactora ......................... 24 6.10 Sensores de temperatura: PT100 ...................................................................... 25 6.11 Sensores de temperatura: Termistor ................................................................. 25 6.12 Sistema control de temperatura ......................................................................... 26 6.12.1 Sistema de control de temperatura automático ........................................... 26 6.13 Controlador PID ................................................................................................. 27 7 METODOLOGÍA ....................................................................................................... 29 7.1 Descripción de la metodología ........................................................................... 32 8 PLAN DE TRABAJO ................................................................................................. 34 9 FUNCIONALIDADES Y CARACTERÍSTICAS DEL PROTOTIPO ............................. 34 9.1 Parámetros y rango de control ........................................................................... 35 9.2 Funcionalidades y funcionamiento ..................................................................... 35 10 SISTEMA MECÁNICO DE AGITACION ................................................................... 37 10.1 Criterio de selección .......................................................................................... 37 10.2 Movimiento Orbital ............................................................................................. 37 10.3 Análisis estático del movimiento ........................................................................ 39 10.4 Análisis dinámico del movimiento ...................................................................... 43 11 SISTEMA DE CALEFACCION .................................................................................. 44 11.1 Criterio de selección .......................................................................................... 44 12 MODELO MATEMATICO ......................................................................................... 45 12.1 Modelo del calentamiento .................................................................................. 45 12.2 Cálculo de potencia ........................................................................................... 48 12.2.1 Gasto del sistema de calentamiento. .......................................................... 48 12.2.2 Gasto del sistema de agitación. .................................................................. 49 12.2.3 Gasto de sistema electrónico y control. ...................................................... 50 12.3 Circuito equivalente ........................................................................................... 50 12.4 Linealización y función de transferencia ............................................................ 58 12.4.1 Método de Laplace analítico ....................................................................... 59 12.4.2 Método de reducción de circuito ................................................................. 60 12.5 Diseño de controlador ........................................................................................ 62 12.6 Simulación de modelo real sin carga ................................................................. 68 12.7 Simulación calentamiento del bloque ................................................................. 69 12.8 Simulación de modelo real con carga ................................................................ 70 13 SISTEMA EMBEBIDO .............................................................................................. 71 14 DISEÑO 3D DEL PROTOTIPO ................................................................................. 72 14.1 Diseño 3D del soporte de agitación. .................................................................. 73 14.1.1 Análisis de fuerzas y deformación del soporte ............................................ 74 14.1.2 Análisis de fatiga del soporte ...................................................................... 75 15 SELECCIÓN DE SENSORES Y ACTUADORES ..................................................... 75 15.1 Selección de sensor de calefacción. .................................................................. 75 15.1.1 Calibración del sensor de temperatura. ...................................................... 76 15.1.2 Módulo MAX31865 ..................................................................................... 78 15.2 Selección de método de calefacción. ................................................................. 78 15.3 Fuente de poder ................................................................................................ 79 15.4 Controlador ........................................................................................................ 80 15.5 Selección de ventilación .................................................................................... 81 15.6 Selección del motor ........................................................................................... 81 15.7 Pantalla táctil 3.5” para Arduino ......................................................................... 82 16 DISEÑO DEL CIRCUITO ELECTRONICO ............................................................... 84 16.1 Conexiones generales ....................................................................................... 84 16.1.1 Puente H .................................................................................................... 84 16.2 Conexiones del mosfet para resistencia de calentamiento ................................ 84 16.3 Conexión de los sensores y pantalla LCD ......................................................... 86 16.4 Conexión completa del sistema ......................................................................... 87 17 PRUEBAS DEL PROTOTIPO ................................................................................... 88 17.1 Prueba de movimiento ....................................................................................... 88 17.2 Prueba de control .............................................................................................. 89 17.3 Prueba de prototipo completo ............................................................................ 89 18 CONCLUSIONES ..................................................................................................... 91 19 RECOMENDACIONES ............................................................................................. 92 20 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 93 21 ANEXOS .................................................................................................................. 96PregradoThere are several biological agents that, for their activation and use in various processes, require a temperature cycle, where precise control of the heat supplied to the container containing these biological agents is important, in addition to constant movement to agitate these solutions. A device that can perform the aforementioned processes is already available in the market under the name of a shaking dry bath incubator; however, these devices are very expensive and have limited availability in the country with these specific requirements. On the other hand, the pharmacology laboratory at UNAB requires, for the development of its research in the field of new intelligent drugs (drugs without side effects), an equipment that can perform these two simultaneous processes mentioned above.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Prototipo de baño seco con agitación para procesamiento de muestras bacteriológicas (Tpo e. Coli) e implementación en el Laboratorio de Farmacología UNABShaking dry bath prototype for processing bacteriological samples (Tpo e. Coli) and implementation in the UNAB Pharmacology LaboratoryIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicIncubatorDry BathShakerBacteriumDevelopment of prototypesSimulation methodsTechnological innovationsInvestigation and developmentProduct developmentMecatrónicaDesarrollo de prototiposMétodos de simulaciónInnovaciones tecnológicasInvestigación y desarrolloDesarrollo de productosIncubadoraBaño secoBacteriasAgitadorAgitador magnético. (s.f.). www.agitadormagnetico.net, Agitador orbital. Recuperado el 12 de 02 de 2022, de https://agitadormagnetico.net/orbital/CROMTEK. (s.f.). www.cromtek.cl. Recuperado el 12 de 02 de 2022, de https://www.cromtek.cl/2021/08/26/todo-sobre-los-banos-secos-de-laboratorio/Equipos & Laboratorio de Colombia S.A.S. 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Prototipo de baño seco con agitación para procesamiento de muestras bacteriológicas (Tpo e. Coli) e implementación en el Laboratorio de Farmacología UNAB

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