Resumen de Development of monitoring applications for refrigerated perishable goods transportation
Supervisar el almacenamiento, transporte y distribución de los productos agroalimentarios perecederos es fundamental para garantizar su calidad de cara al consumidor final. Estos productos, tales como frutas, verduras, carne o pescado, pueden sufrir daños y pérdida de calidad debido a descontroles durante su logística. Dentro de los distintos factores que afectan a la vida útil de los productos, la temperatura es el más importante de ellos.
El propósito de esta tesis doctoral es mejorar el control y la supervisión durante la cadena de frió, a través del desarrollo de sistemas de monitorización En este ámbito, los recientes avances en diversas tecnologías emergentes ofrecen nuevas prestaciones que requieren ser estudiadas. El documento incluye los resultados de experimentos llevados a cabo tanto en condiciones de laboratorio, como en entornos reales de transporte y distribución de productos perecederos.
Como primer paso, se hizo una revisión del estado del arte. En este proceso se tuvieron en cuenta revistas científicas, normas, patentes, webs, libros, artículos de divulgación y otras publicaciones de múltiples disciplinas relacionadas con el tema de la tesis. Después de la revisión se identificaron varias tecnologías clave para el desarrollo de sistemas de monitorización. Entre ellas destacan las redes inalámbricas de sensores (WSN) y los sistemas de identificación por radio frecuencia (RFID).
En el caso de RFID, los experimentos han centrado en la aplicación de dispositivos semi-pasivos que incorporan sensores de temperatura. Este nuevo hardware amplía el espectro de aplicación de estos sistemas en la supervisión de transportes frigoríficos. Como primer paso se realizo un estudio comparativo de tres sistemas RFID, esto permitió seleccionar el que tenia las mejores prestaciones, a continuación se instalaron 48 de esto dispositivos en un pallet, para estudiar la distribución de temperaturas. Finalmente, se monitorizaron 15 camiones frigoríficos compartimentados, diferentes temperaturas de consigna. A partir de los datos obtenidos fue posible detectar gradientes de temperatura, cuantificar las desviaciones respecto de la temperatura de consigna y estimar el número mínimo de sensores que son necesarios para una monitorización fiable en camiones frigoríficos. La utilización de un modelo de predicción de la calidad que tiene en cuenta las variaciones de temperatura durante el transporte y distribución, permitió estimar la vida útil de los productos, a partir de los datos obtenidos durante los ensayos. De esta manera, los dispositivos utilizados se mostraron muy útiles en la optimización de la distribución, detectando puntos débiles y suministrando información valiosa para las entidades implicadas en la cadena de frió.
El trabajo experimental con redes inalámbricas de sensores, se centró en explorar el potencial de esta tecnología para monitorizar cámaras de almacenamiento de frutas y transportes frigoríficos. Los experimentos se centraron en la aplicación de sistemas basados en ZigBee/IEEE 802.15.4, puesto que se trata de un protocolo que opera en frecuencias libres, permite la implementación de topologías de red avanzadas, tiene un bajo consumo de energía y una adecuada transferencia de datos. La mayor contribución en esta área fue el análisis de la duración de las baterías bajo condiciones frigoríficas y la evaluación de la fiabilidad de las comunicaciones y de las mediciones. Para ello se desarrolló un procedimiento de determinación del número de fallos basado en la identificación del número de fallos múltiples. La aplicación del modelo psicrométrico de la ASABE permitió la detección inmediata de los cambios en contenido del agua del ambiente, estimando la condensación sobre la superficie del producto y las pérdidas de agua del mismo.
Los apéndices de la tesis recogen una serie de estudios complementarios como son la sensórica de gases, las redes de control mediante buses de campo y los sistemas de trazabilidad.
En el ámbito de la sensórica de gases se estudiaron espectrofotómetros de infrarrojos con filtros lineales variables (LVF-IR), específicos para la detección de etileno, etanol y C02. Como técnicas de referencia se emplearon la cromatografía de gases y sensores comerciales de etileno y etanol.
El resultado probó la especificidad de los sensores LVF-IR para la segregación entre etileno y etanol, en contraposición con los sensores comerciales.
La implementación de redes de control basadas en el bus de campo CAN mejoraría la monitorización de los transportes, ya que permite la interoperabilidad del sistema en los distintos modos de transporte. La principal innovación es que el sistema debe manejar información multidistribuida como la temperatura, el flujo de aire, humedad, condensación y concentración de compuestos volátiles, permitiendo la intercomunicación con centros de supervisión remotos, que pueden realizar un control a distancia de la unidad.
Finalmente, se desarrolló una prototipo de aplicación para el control de la trazabilidad, basado en la tecnología de servicios web. Dicho prototipo ha permitido integrar, en un mismo sistema de trazabilidad, la información procedente de la agricultura de precisión junto con la información registrada durante la supervisión del transporte y distribución. El sistema desarrollado permite la detección de anomalías, como por ejemplo la ruptura de la cadena de frió, detectando descontroles en la temperatura. De esta manera, este sistema de trazabilidad representa una efectiva forma de incrementar la seguridad y la calidad, generando confianza para y por lo consumidores.
