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Desarrollo de un sistema integrado para el
mantenimiento y cría de roedores en el bioterio de la
Universidad El Bosque, mediante un dosificador
semiautomático para la alimentación y una aplicación
remota para el monitoreo y registro de variables
ambientales.
Manuela Alejandra Mora Albarracín
Sebastián Augusto Triana Bonilla
Universidad El Bosque
Facultad de Ingeniería
Programa de Bioingeniería
Bogotá, Colombia
2021
Desarrollo de un sistema integrado para el
mantenimiento y cría de roedores en el bioterio de la
Universidad El Bosque, mediante un dosificador
semiautomático para la alimentación y una aplicación
remota para el monitoreo y registro de variables
ambientales.
Manuela Alejandra Mora Albarracín
Sebastián Augusto Triana Bonilla
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de:
Bioingeniero
Tutora y Cotutora:
Ing. Lizeth Johanna Vega Medina M.Sc.
Biol. Karem Andrea López Gómez Esp.
Línea de producto:
Tecnologías para la salud de sistemas biológicos
Universidad El Bosque
Facultad de Ingeniería
Bogotá, Colombia
2021
Dedicatoria
Dedicamos este trabajo de grado a nuestras fa-
milias, quienes nos apoyaron durante todo este
proceso, que sin su compañía y sus constantes
mensajes de motivación para continuar no lo
habríamos logrado. También, a nuestros amigos
que a lo largo de estos años estuvieron a nuestro
lado cuando más los necesitábamos.
Gracias por el apoyo y compañía
Agradecimientos
Principalmente, agradezco a mis padres y hermanos, con todo el corazón por estar siempre
acompañándome durante el proceso de formación como Bioingeniera. Gracias a ellos por no
solo apoyarme económicamente, sino que también anímicamente y darme un apoyo incondi-
cional para finalizar este proyecto.
Agradezco a mi compañero de trabajo, que gracias a él nos dimos fuerza mutuamente para
finalizar este proyecto durante estos años.
A nuestras tutoras Lizeth Vega y Karem López las cuales me aportaron positivamente y nos
hicieron un acompañamiento excepcional. Finalmente, le doy gracias a la universidad por
permitirme compartir con profesionales y compañeros, los cuales me forjaron valores para
crecer profesionalmente y como persona.
-Manuela Mora
Primero que todo, le agradezco a mi compañera, que durante estos años avanzamos paso
a paso en este proyecto; con la que compartí esta carga con todos sus desafíos y percances
hasta el final.
Desde lo más profundo de mi corazón le agradezco a mi madre, mi hermana, mi abuela y mi
padre, que sin importar la situación o distancia, me dieron su apoyo incondicional. Desde el
inicio de mi carrera hasta el final de este proyecto, en ningún momento dudaron de mi y solo
me llenaron de esperanza y motivación para continuar sin detenerme.
Agradezco a mis tutoras Lizeth Vega y Karem López, porque sin el acompañamiento y mo-
tivación de ambas, este proyecto no se acercaría a lo que es en estos momentos. También, le
quiero agradecer a esta institución, que me dio la oportunidad de tener tantas experiencias,
obtener tanto conocimiento con excelentes profesionales y vivir estos años con los mejores
amigos que una persona podría pedir.
-Sebastian Triana
viii
Contenido
Dedicatoria v
Agradecimientos vii
Lista de tablas xiii
Lista de ecuaciones xv
Lista de figuras xvii
Resumen 2
Introducción 5
1 Definición del problema 7
2 Justificación 12
3 Objetivos 17
3.1 Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2 Objetivos específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4 Marco referencial 18
4.1 Marco teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.1.1 Bioterio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.1.2 Especies criadas en condiciones de bioterio . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.1.3 Factores macroambientales y microambientales del bioterio . . . . . . 20
4.1.4 Crecimiento y desarrollo de los roedores . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.1.5 Elementos del sistema mecánico y electrónico . . . . . . . . . . . . . 24
4.2 Estado del arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3 Marco Normativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
x Contenido
5 Metodología 33
5.1 Conceptualización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.1.1 Diseño conceptual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.2 Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.2.1 Diseño preliminar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.2.2 Diseño detallado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.3 Implementación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.3.1 Metodología de construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.3.2 Simulación y calibración del sistema electrónico . . . . . . . . . . . . 74
5.3.3 Diseño y distribución de las estaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
5.4 Operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
5.4.1 Evaluación del estado del roedor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
6 Resultados y discusión 88
6.1 Conceptualización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.1.1 Requerimientos finales del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.2 Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
6.2.1 Características de los componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
6.2.2 Diseño final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
6.3 Implementación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
6.3.1 Implementación física y mecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
6.3.2 Implementación electrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
6.3.3 Instalación final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
6.4 Evaluación del sistema integrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
6.4.1 Aplicación móvil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
6.5 Operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
6.5.1 Evaluación de las curvas de crecimiento pre implementación del sistema107
6.5.2 Evaluación de las curvas de crecimiento post implementación del sistema109
7 Conclusiones y Recomendaciones 114
7.1 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
7.2 Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Bibliografía 116
8 Anexos 122
A Matriz de despliegue de la función de calidad (QFD) 123
Contenido xi
B Matrices de decisión 125
B.1 Alternativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
B.2 Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
B.3 Actuadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
B.4 Base de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
B.5 Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
C Planos técnicos 140
D Tablas de valores 147
D.1 Biológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Lista de Tablas
4-1 Espacios recomendados para las jaulas de ratones en un bioterio. . . . . . . . 21
4-2 Espacios recomendados para las jaulas de ratas en un bioterio. . . . . . . . . 21
4-3 Mecanismos de dosificación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4-4 Marco Normativo Nacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4-5 Marco Normativo Internacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5-1 Dimensiones de las jaulas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5-2 Cantidad porcentual de cada alimentomezclado en el pienso para los roedores. 37
5-3 Dieta estándar de los roedores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5-4 Cantidades de alimento por jaula. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5-5 Cantidades de roedores por jaula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5-6 Requerimiento técnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5-7 Requerimientos del cliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5-8 Correlación de los requerimientos técnicos ponderados. . . . . . . . . . . . . 45
5-9 Requerimientos del técnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5-10Rangos de medición de los sensores de la tapa. . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5-11Rangos de medición de los sensores de las jaulas. . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5-12Datos para slección de sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5-13Componentes seleccionados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5-14Potencia de las bombas a distintas alturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5-15Valores teóricos de la impresión 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6-1 Comparación teórica y real de los componentes mecánicos y actuadores . . . 90
6-2 Valores reales de la impresión 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
6-3 Porcentaje de cambio entre el promedio de la primera y la última medición . 107
6-4 Porcentaje de cambio entre el promedio de la penúltima y la última medición 108
6-5 Porcentaje de cambio entre el promedio de las mediciones zoométricas . . . . 109
6-6 Porcentaje de cambio entre el promedio de la primera y la última medición . 110
6-7 Porcentaje de cambio en el aumento y disminución de peso . . . . . . . . . . 110
6-8 Porcentaje de cambio entre el promedio de las mediciones zoométricas . . . . 111
xiv Lista de Tablas
6-9 Porcentaje de cambio de la evaluación pre y post implementación de Mus
musculus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
B-1 Selección alternativas de solución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
B-2 Selección sensor de humedad relativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
B-3 Selección sensor de humedad relativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
B-4 Selección sensor de distancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
B-5 Selección sensor de distancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
B-6 Selección de sensor de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
B-7 Selección sensor de amoniaco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
B-8 Selección sensor de fuerza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
B-9 Selección sensor de fuerza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
B-10Selección Motor del mecanismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
B-11Selección Motor del mecanismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
B-12Selección LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
B-13Selección LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
B-14Selección Bomba de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
B-15Selección Bomba de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
B-16Selección Electroválvula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
B-17Selección Electroválvula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
B-18Selección Base de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
B-19Selección Base de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
B-20Selección Materiales de la estructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
B-21Selección Materiales de la estructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
B-22Selección Materiales para tolva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
B-23Selección Materiales para tolva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
B-24Selección Materiales para impresión 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
B-25Selección Materiales para impresión 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
D-1 Datos Jaula No. 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Lista de ecuaciones
5-1 Ecuación para determinar la densidad de un cuerpo irregular. . . . . . . . . . . . 37
5-2 Ecuación del volumen de un cilindro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5-3 Ecuación de densidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5-4 Ecuación para determinar la cantidad de alimento por jaula. . . . . . . . . . . . . 39
5-5 Ecuación para determinar la cantidad de roedores por jaula . . . . . . . . . . . . 40
5-6 Ecuación para determinar la densidad de una mezcla. . . . . . . . . . . . . . . . 53
5-7 Ecuación del volumen de la tolva. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5-8 Teorema de pitagóricas del cilindro inscrito en un círculo . . . . . . . . . . . . . . 54
5-9 Derivada del volumen y despeje de la variable no dependiente . . . . . . . . . . . 54
5-10Ecuación del radio en función de la altura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5-11Ecuación de la altura en función del volumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5-12Ecuación para hallar la altura del embudo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5-13Ecuación para el volumen de un embudo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5-14Ecuación de respuesta polinomial del sensor de humedad relativa . . . . . . . . . 57
5-15Ecuación de diseño del puente de wheatstone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5-16Ecuación de comportamiento frente amoniaco MQ-135 . . . . . . . . . . . . . . . 61
5-17Ecuación de una celda de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5-18Voltaje según resolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5-19Ecuación del torque total requerido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5-20Ecuación del par de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5-21Ecuación del par de aceleración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5-22Ecuación de la inercia con eje central . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5-23Ecuación de velocidad máxima en la longitud del arco del cilindro . . . . . . . . . 65
5-24Ecuación de la potencia mecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5-25Conversión de RPM a velocidad angular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5-26Ecuación para el calculo de la señal PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5-27Ecuación de caudal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5-28Ecuación de perdidas por fricción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5-29Ecuación de la altura manométrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5-30Ecuación para la potencia de la bomba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
xvi Lista de ecuaciones
5-31Comportamiento frecuencial del flujo en el sensor yf-s201 . . . . . . . . . . . . . 68
5-32Conversión de la solución a ppm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5-33Dilución de las soluciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Lista de Figuras
1-1 Árbol del problema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2-1 Peso corporal en función de la edad de roedores alimentados ad libitum (AL)
contra día de por medio (EOD). Desde la 5 semana después de su nacimiento
hasta su muerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2-2 Árbol de objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4-1 Mus musculus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 19
4-2 Rattus rattus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4-3 El ratón, su macroambiente y microambiente. . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4-4 Fases de crecimiento de los roedores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4-5 Curva de crecimiento relación peso con el tiempo. . . . . . . . . . . . . . . . 24
4-6 Diagrama de funcionamiento de un sensor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4-7 Diagrama de bloques del sistema de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5-1 Metodología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5-2 Dimensiones del estante a utilizar, distribución y espacio disponible en el
bioterio de la Universidad El Bosque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5-3 Sistema de ventilación, almacenamiento de alimento y fuente de agua del
bioterio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5-4 Distribución de los roedores y estado de los estantes del bioterio. . . . . . . . 36
5-5 Representación de la metodología QFD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5-6 Alternativas de solución. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5-7 Caja gris - Funcionamiento del sistema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5-8 Representación geométrica del espacio disponible para el mecanismo lateral y
superior. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5-9 Diagrama de cuerpo libre del mecanismo de dosificación. . . . . . . . . . . . 50
5-10Ángulos de giro del mecanismo de dosificación. . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5-11Coraza del mecanismo de dosificación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5-12Cilindro inscrito en un circulo para encontrar el volumen máximo. . . . . . . 54
5-13Dimensiones de un embudo ó tronco de cono . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
xviii Lista de Figuras
5-14Curva de respuesta típica del sensor HS1101 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5-15Circuito integrado 555 en configuración astable. . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5-16Comportamiento del sensor de temperatura resistivo PT100 . . . . . . . . . 58
5-17Puente de wheatstone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5-18Amplificación de la señal del puente de Wheatstone . . . . . . . . . . . . . . 59
5-19Curva de sensibilidad del MQ-135 para distintos gases . . . . . . . . . . . . . 60
5-20Comportamiento del MQ-135 para NH3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5-21Puente de Wheatstone completo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5-22Curva de comportamiento Sharp GP2Y0A41SK0F . . . . . . . . . . . . . . . 63
5-23 Selección de la jaula (APP). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5-24 (A) Perfil de movimiento de un motor acelerando y desacelerando. (B) Lon-
gitud de arco de una circunferencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5-25Curva de comportamiento del sensor de flujo yf-s201 . . . . . . . . . . . . . 68
5-26Monitoreo del estante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5-27Prototipo de tolva en acero inoxidable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5-28Plano de corte para la tolva superior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5-29 Software Cura con la pieza a imprimir. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5-30Mecanismo y coraza sin procesado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5-31Modificaciones para finales de carrera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5-32Acople y motor adheridos a la coraza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5-33Conexión del circuito integrado 555 al conversor de frecuencia a voltaje LM331 75
5-34 Simulación de la conexión del circuito integrado IC555 y LM331 . . . . . . . 76
5-35Curva de comportamiento del conversor de frecuencia a voltaje LM331 . . . 76
5-36 Simulación del circuito de medición de temperatura con PT100 . . . . . . . . 77
5-37Montaje de pruebas de la PT100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
5-38 Simulación del sensor de detección de gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5-39Montaje experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
5-40 Simulación de conexión del HX771 con una celda de carga . . . . . . . . . . 79
5-41Montaje experimental para la celda de carga y instrumento patrón de peso . 80
5-42 Simulación sensor Sharp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5-43Montaje experimental para la calibración del sensor Sharp GP2Y0A41SK0F 80
5-44Conectores del L298n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
5-45Diseño de las estaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5-46Distribución de las estaciones en el estante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5-47Tanques de almacenamiento y ubicación de sensores. . . . . . . . . . . . . . 83
5-48Comederos y ubicación de los sensores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5-49Mecanismo de compuerta rotativa y ubicación del los sensores y el actuador. 84
Lista de Figuras 1
5-50Tanques de agua y ubicación del los sensores y actuadores. . . . . . . . . . . 84
5-51Proceso de restauración del estante de pruebas . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
5-52Toma de medidas de los Mus musculus y Rattus rattus. . . . . . . . . . . . . 86
5-53Marcaje de las Rattus rattus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
6-1 Alternativa de solución final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
6-2 Sistema de dosificación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
6-3 Modelo y construcción de las tolvas finales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
6-4 Mecanismo de dosificación con tapa de acrílico y PETG . . . . . . . . . . . . 93
6-5 Representación del relleno del mecanismo al 10% . . . . . . . . . . . . . . . 94
6-6 Tubo termo formado para conexión con el mecanismo . . . . . . . . . . . . . 95
6-7 Bifurcación y tubo de transporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6-8 Comederos en PVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6-9 Placa del sensor de humedad relativa, temporizador y conversor de voltaje a
frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
6-10Montaje de estaciones 1 y 2 en PCB. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6-11Montaje de la estación 3 en PCB. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6-12 Instalación final (Tolva superior y estación 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
6-13 Instalación final (Estación 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
6-14 Instalación final (Estación 3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
6-15 Instalación final (Tanque de agua, estación 3 y fuente de energía) . . . . . . 100
6-16 Instalación final (Comederos, bebederos y caja de sensores) . . . . . . . . . . 100
6-17Comederos, bebedero y caja de sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
6-18Comportamiento del sensor de humedad relativa en voltaje. . . . . . . . . . . 102
6-19Curva de comportamiento del sensor PT100 en resistencia y voltaje amplificado102
6-20Curva de comportamiento del sensor Sharp GP2Y0A41SK0F . . . . . . . . . 103
6-21Bifurcación y tubo de transporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
6-22Comparación entre el peso real y el peso de la lectura del microcontrolador . 104
6-23 Inicio de sesión de la aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
6-24Pantalla de contenedores y configuración de los bloques. . . . . . . . . . . . . 105
6-25Pantalla de las jaulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
6-26Pantalla de las jaulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
6-27Tendencia de peso y crecimiento de Mus musculus. . . . . . . . . . . . . . . 107
6-28Medidas de crecimiento de Rattus rattus. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 108
6-29Tendencia de peso y crecimiento de Mus musculus. . . . . . . . . . . . . . . 110
6-30Medidas de crecimiento de Rattus rattus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6-31Comparación de la evaluación pre y post implementación de Mus musculus . 112
6-32Gráfica de desviación estándar de los roedores. . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
2 Lista de Figuras
Resumen
En la Universidad El Bosque, se emplean estrategias para preservar los instintos naturales
de especies de reptiles y anfibios albergados en el biorama con el fin de investigar su compor-
tamiento y reproducción. Una de estas es preservar comportamientos de cacería por medio
de la ingesta de presa viva de roedores. Estos especímenes forman parte de las especies Mus
musculus y Rattus rattus, provenientes del bioterio de la institución.
Durante el proyecto, se evaluaron las características y procedimientos del bioterio y sus en-
cargados. Esto permitió identificar las dificultades de mayor relevancia que fueron el bajo
peso, la obesidad excesiva y la talla de los roedores. Por esta razón, el objetivo del presente
proyecto es el desarrollo de un sistema integrado de alimentación semiautomática con moni-
toreo del ambiente de forma remota. Para esto, se empleó la metodología CDIO en conjunto
con los métodos expuestos por Dieter and Shmidt (2009), con las que se recolectó informa-
ción para el posterior diseño de una propuesta de solución, la cual se seleccionó empleando
el método de Despliegue de función de calidad (QFD) y de Pugh para su implementación.
Dicho dispositivo está constituido por un arreglo de sensores de concentración de amonia-
co, humedad relativa, temperatura ambiental y nivel de alimento almacenado; estos datos
se pueden visualizar en una app móvil. Finalmente, se proporcionaron instrucciones a los
encargados y estudiantes para asegurar el uso y mantenimiento apropiado del dispositivo.
Se evaluó el estado de 4 grupos de roedores separados en machos y hembras, con 3 jaulas de
Mus musculus y una de Rattus rattus por 6 semanas previo y posterior a la implementación
del dispositivo. Lo que resultó en una diferencia promedio del peso de 19 % y una diferencia
aproximada del 5 % de las medidas de largo y ancho. En conclusión, el comportamiento de
estas medidas refleja una extensión en el ciclo de vida del roedor al mantener una dieta
balanceada en cantidad y calidad del alimento.
Palabras clave: Dosificación de alimento, internet de las cosas (IoT), monitoreo del
ambiente, bienestar animal, roedores.
Lista de Figuras 3
Abstract
At El Bosque University, strategies are applied to preserve the natural instincts of reptile
and amphibian species housed in the biorama to research their behavior and reproduction.
One of these is the preservation of hunting behaviors by feedeing live rodent as prey. These
specimens are part of the Mus musculus and Rattus rattus species, from the institution’s
bioterium.
The characteristics and procedures of the bioterium and its managers were evaluated. This
made possible to identify the most important difficulties, which were low weight, excessive
obesity, and the size of the rodents. For this reason, the objective of this project is the de-
velopment of an integrated semi-automatic feeding system with remote monitoring of the
environment. For this, the CDIO methodology was used in conjunction with the methods pre-
sented by Dieter and Shmidt (2009), with which information was collected for the subsequent
design of a solution proposal, which was selected using the Quality Function Deployment
(QFD) method and the Pugh’s decision method for its implementation.
Said device is constituted by a sensor arrangement for ammonia concentration, relative
humidity, ambient temperature, and level of stored food; this data can be viewed in a mobile
application. Finally, instructions were provided to managers and students to ensure proper
use and maintenance of the device
The status of 4 separate groups of male and females rodents was evaluated, with 3 cages of
Mus musculus and one of Rattus rattus for up to 6 weeks before and after the implementation
of the device. This resulted in an average difference in weight of 19 % and an approximate
difference of 5 % in the length and width measurements. In conclusion, the behavior of these
measures reflects an extension in the rodent’s life cycle by maintaining a balanced diet in
quantity and quality of food.
Keywords: Environmental monitoring, food dosage, internet of things, animal well-
ness, rodents
Introducción
La Universidad El Bosque cuenta con un biorama, espacio dedicado al manejo de la fauna y
al estudio del ciclo de vida y comportamientos silvestres de las especies albergadas allí, como
la boa común o mazacuata (Boa constrictor imperator), el sapo de caña (Rhinella marina)
y el pez óscar o pavón copaneca (Astronotus ocellatus), entre otras (Gonzalez, 2013). Dichos
estudios tienen como objetivo comprender las conductas de estos animales, acondicionando
su entorno para evitar diferencias significativas con las observaciones que pueden realizarse
en campo. Para lograr esto, el programa de Biología emplea diversas estrategias de enrique-
cimiento ambiental, desde un entorno natural con variables controladas, hasta el empleo de
presa viva como fuente de alimentación principal para conservar las conductas instintivas
que pueden perderse en cautiverio como la caza (Guzmán, 2010).
Con el fin de cumplir con los requerimientos alimenticios de las especies del biorama, se
disponen roedores como presa viva. Por esta razón, la Universidad implementó un bioterio
de producción, dedicado a la crianza y reproducción de roedores de las especiesMus musculus
y Rattus rattus. Normalmente este espacio da albergue a más de 150 roedores distribuidos en
16 jaulas, comúnmente con más de 20 roedores Mus musculus o 4 a 5 de Rattus rattus por
jaula. Los roedores son seleccionados como alimento dependiendo de la fase de crecimiento en
la que se encuentren. Principalmente al momento de ser suministrados a animales pequeños
o jóvenes, se emplean crıas de la especie Mus musculus y en el caso de los animales grandes,
se disponen adultos de la especie Rattus rattus.
De acuerdo a lo anterior y teniendo en cuenta que los espacios destinados para el mante-
nimiento de especies vivas debe procurar el bienestar animal; definido este como “el estado
físico y mental de un animal en relación con las condiciones en las que vive y muere” (ICA,
2020), es de vital importancia mantener una relación adecuada del roedor con su entorno
interno (temperatura corporal, niveles de amonio, humedad, etc.) y externo (temperatura
ambiente, humedad, luminosidad, etc), con una dieta equilibrada y de formulación conocida,
lo que asegura la calidad del alimento suministrado (León, 2017).
6 Introducción
Para cumplir con lo anterior, en el bioterio se realizan las labores de mantenimiento que
incluyen: el recambio del agua y pienso diariamente, la limpieza de las jaulas de forma quin-
cenal y finalmente la verificación periódica del estado físico de los roedores. Estas labores son
desempeñadas por estudiantes del semillero de herpetología o por el encargado fijo asignado
por el programa de Biología
Dicho esto, proponemos incluir el monitoreo tanto del macroambiente como del microam-
biente de los roedores a lo largo de su proceso de crecimiento. De manera que, la meta del
presente desarrollo tecnológico es generar un sistema de alimentación semi automático, in-
tegrado con una red de sensores, para el monitoreo de variables ambientales de los roedores
y su alimento con una aplicación móvil, que permite asegurar el suministro de alimento pe-
riódico a estos animales, mientras proporciona la información necesaria a los encargados del
área. Lo anterior en aras de hacer el proceso de monitoreo y de alimentación de los roedores
más preciso, contribuyendo así a su bienestar.
1. Definición del problema
La Universidad El Bosque da albergue a reptiles, anfibios y peces en un espacio conocidocomo biorama, lugar donde se realizan estudios de comportamiento en un ambiente natural
controlado, en donde se provee alimentación con presa viva a las especies, con el fin de evitar
cambios metabólicos y comportamentales. El uso de presa viva se enfoca en preservar el
instinto de caza de los animales en cautiverio, suministrando roedores de diferentes especies
de forma periódica para cumplir con los requerimientos nutricionales de ejemplares como la
boa común o mazacuata (Boa constrictor imperator), el sapo de caña (Rhinella marina) y
el pez óscar o pavón copaneca (Astronotus ocellatus), entre otras (Gonzalez, 2013).
Con el fin de suministrar estas presas vivas a los animales del biorama, en el bioterio de
la Universidad El Bosque se crían roedores de las especies Mus musculus y Rattus rattus.
Sin embargo, se pudo establecer que presentaban dificultades relacionadas con obesidad
o desnutrición, afectando el peso, talla y comportamiento de los roedores, lo cual estaba
afectando de manera negativa los objetivos del bioterio y no permitía el suministro esperado
de alimento, a los animales del biorama.
Es importante señalar que, si bien los roedores serán empleados como alimento de las espe-
cies del biorama, es importante contar con condiciones que permitan su bienestar mientras
se encuentren en las instalaciones del bioterio y aseguren su supervivencia y un adecua-
do crecimiento, lo que finalmente redundará en la calidad de alimento vivo cuando sean
suministrados a los animales del biorama.
Teniendo en cuenta lo anterior, se analizaron las posibles causas que de manera directa
o indirecta estaban generando dicha dificultad y mediante la aplicación del método de los
árboles (Figura 1-1), se determinaron las causas sobre las cuales podríamos tener un impacto
positivo e integral desde la Bioingeniería.
Para establecer dichas causas, se realizó una contextualización de las diferentes condiciones de
8 1 Definición del problema
trabajo, mantenimiento y espacios de bioterios a nivel nacional e internacional que cumplen
con la normativa y estándares de limpieza y alimentación de cada especie albergada. Esta
comparación permitió determinar los aspectos a tener en cuenta para el bienestar de los
roedores. Las instituciones tenidas en cuenta fueron el Bioterio del Instituto de nutrición de
Centroamérica y Panamá, la Universidad Autónoma Metropolitana de Iztapalapa, el Bioterio
de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, el Bioterio Central de la Facultad de
Medicina Veterinaria y de Zootecnia de Colombia, entre otras.
De esta forma, con el fin de identificar los elementos más relevantes de la problemática
anteriormente mencionada, se tuvieron en cuenta aspectos como la oferta de alimento y
agua, la organización en las rutinas de alimentación y aseo de las jaulas, así como variables
ambientales, la ventilación y la disponibilidad de luz.
En cuanto a la alimentación de los roedores, esta es suministrada por estudiantes o por
un funcionario encargado del bioterio, quienes se encargan de remover el contenedor vacío
de cada jaula, desechar el contenido y suministrar alimento nuevamente. Actualmente, la
cantidad de alimento suministrado es medido de forma subjetiva (visual) por el encargado,
quien selecciona el tamaño y número de contenedores a utilizar dependiendo de la cantidad
de individuos, el tamaño de la jaula, la especie y la fase de crecimiento de los roedores a
alimentar, luego llena cada contenedor hasta su capacidad máxima, y lo posiciona en la
región central de la jaula.
En cuánto a la cantidad total de alimento a suministrar, en un periodo de 6 meses, es nece-
sario un mínimo de 243 kg de comida para suministrar la cantidad adecuada diariamente a
los 230 roedores en cautiverio. Sin embargo, el programa de Biología adquiere solamente 85
kg de comida semestralmente, 35 % del alimento necesario (Uribe, 2019). Adicionalmente,
el alimento se encuentra almacenado en un contenedor abierto, lo que da la posibilidad de
contaminación por las variaciones de temperatura y humedad del entorno, dando la opor-
tunidad de realizar una potencial mejora en los métodos de manejo y almacenamiento del
pienso (Vega, 2002).
En el caso del líquido, el encargado dispone un número de recipientes sin tapa en cada jaula
dependiendo de la especie y el tamaño de la población por jaula. Estos envases al ser abiertos,
permiten que los roedores en sus hábitos, introduzcan desechos como viruta o materia fecal,
contaminando la única fuente de líquido de la jaula, lo cual puede resultar en afectaciones a
la salud del roedor (Dueñas, 2019; Ochoa, 2018; Uribe, 2019).
Por otro lado, a la fecha, el registro de alimentación y mantenimiento del bioterio se realiza
9
de forma manual e incluye el número de estudiantes y el itinerario de funciones a desempeñar
por cada uno de ellos, asignando horarios para la limpieza de jaulas y del espacio.
La ventilación se realiza mediante la acción de un de un extractor de aire que actualmente
no cuenta con una frecuencia de activación apropiada (10 a 15 recambios de aire por hora),
lo que genera la acumulación de olores (Gómez, 2016; National Research Council, 2011).
Este dispositivo es el único sistema de control de variables en el bioterio, ya que este espacio
fue construido como almacenamiento de elementos de aseo, y posteriormente ofrecido como
alternativa para mantener en cautiverio a los roedores donados por el Bioparque Wakatá de
la Fundación Parque Jaime Duque a la universidad. Es decir que variables como temperatura,
humedad y amoníaco son manejadas de forma indirecta por medio de la ventilación.
Teniendo en cuenta que la temperatura es una variable importante en el mantenimiento de
espacios cerrados destinados al mantenimiento y que de acuerdo a la literatura se debe hacer
un esfuerzo para mantener un rango entre 20 a 25oC. Ya que, una vez se excede alguno de
los umbrales, el animal podría ser susceptible a enfermedades infecciosas, afecciones a su
fertilidad, reproducción y disminución de curvas de crecimiento e ingesta de alimento sólido
y líquido (Vega, 2002).
En el mismo orden de ideas, si la húmedad relativa excede los valores promedios adecuados
del 40 al 70 %, el desempeño del animal puede verse afectado junto con su capacidad para
mantener una homeostasis térmica (termorregulación), dando la posibilidad de contraer en-
fermedades (Bárbara et al., 2018) e impedir las condiciones para el desarrollo de un roedor
saludable.
Adicionalmente, es importante cuidar la saturación de amoníaco, presente principalmente en
las deposiciones, pues mientras “el humano es capaz de percibir 100 ppm de amoníaco en el
ambiente, el roedor puede percibir desde 25 ppm”(Mexas et al., 2015). La continua exposición
a niveles superiores de amoníaco, puede resultar en condiciones como la cromodacriorrea, lo
cual ocasiona la secreción de un pigmento rojizo (porfirina) en los ojos y la nariz del roedor,
lo que indica sufrimiento (estrés) por falta de ventilación y limpieza de su hábitat (Suárez
and Estrada, 2011).
Por último, y teniendo en cuenta que la actividad de los roedores está basada en el ciclo
circadiano, que consiste en un período de 12 horas de día y 12 horas de noche, nos pareció
importante considerarlo ya que de acuerdo a Orduña (2016), la alteración dicho ciclo influye
en el comportamiento, incrementando los niveles de estrés y la frecuencia de lesiones por
agresividad.
10 1 Definición del problema
Con lo anteriormente expuesto, pudimos determinar que dentro de las causas que contribuyen
al problema central con respecto a la baja talla y crecimiento se encuentran el bajo control de
variables como temperatura y humedad que se da, de manera indirecta, por una inadecuada
ventilación, así como una subjetiva medición de la cantidad de alimento. Otra de las causas
que están afectando la ganancia de peso y talla adecuada de los roedores podría ser la falta
de horarios y rutinas de alimentación y aseo que obedezcan a las necesidades del bioterio.
De manera que, encontramos comodesde la Bioingeniería podemos proponer un monitoreo
de la temperatura, humedad, luminosidad y amoníaco, así como de la cantidad de pienso
disponible, lo cuál contribuye al mejoramiento del ambiente de crianza, estadía, bienestar y
valor nutricional de los roedores (Burn and Mason, 2008).
En síntesis, como se puede ver en la Figura 1-1, se presenta el impacto de las variables ante-
riormente expuestas sobre los roedores, su espacio y las causas que llevan a la problemática
presentada.
11
Figura 1-1.: Árbol del problema.
Fuente: Mora and Triana (2019)
2. Justificación
El bienestar de los animales mantenidos en cautiverio debe garantizarse siguiendo una diver-
sidad de estrategias que permitan mantener un estado saludable a nivel físico y conductual.
Una de las estrategias usadas en el biorama de la Universidad El Bosque es emplear pre-
sas vivas para la alimentación de los individuos albergados allí, para preservar sus instintos
naturales, como por ejemplo la caza. Para asegurar que este método de alimentación sea
exitoso para el depredador, se debe procurar que el tamaño y el peso de los roedores, que
son su alimento, representen el de un espécimen saludable. De esta manera se evitan lesiones
al animal cazador cuando ingiere al roedor (Maschi, 2017; Nassar et al., 1998).
Si bien los roedores serán empleados como alimento de las especies del biorama, es im-
portante contar con condiciones que permitan su bienestar mientras se encuentren en las
instalaciones del bioterio y aseguren su supervivencia y un adecuado crecimiento y que fi-
nalmente redundará en la calidad de alimento vivo cuando sea suministrado a los animales
del biorama. Lo anterior alineado con el enfoque Biopsicosocial y cultural, que implica que
los artefactos propuestos desde la Bioingeniería procuren el cuidado y el bienestar de los
sistemas biológicos involucrados.
Para cumplir lo anterior, es importante tener en cuenta los factores relacionados con los
hábitos de la alimentación y el comportamiento de los roedores durante su estancia en el
bioterio. Hay factores relacionados con el individuo como: la cantidad de alimento disponible
para el número de individuos, la tasa de crecimiento frente al alimento ingerido, la posición
jerárquica que genera competencia por la alimentación en la jaula y el tamaño de la población
con respecto al área habitable.
Hay otros factores relacionados con el espacio y el entorno como: los niveles de amoníaco,
los periodos de ventilación del espacio, los niveles de temperatura y humedad relativa en
el ambiente, la iluminación que regula el fotoperiodo, entre otros. La razón fundamental de
enfocarse en estos factores, es asegurar el bienestar del animal, mediante un ambiente apto
con bajos niveles de estrés y baja probabilidad de enfermedades o lesiones.
13
La cantidad estándar del alimento sólido es un factor fundamental para el crecimiento y
desarrollo del roedor. Este debe ser suministrado en cada comedero teniendo en cuenta
los requerimientos nutricionales de cada especie, específicamente 25 − 39 g de pienso por
individuo de Rattus rattus y de 3−6 g paraMus musculus (Priotto and Steinmann, 1997). Un
exceso de esta cantidad suministrada puede resultar en roedores obesos y más agresivos para
el depredador. Adicionalmente, la calidad del alimento puede afectar el comportamiento. Por
ejemplo, una alimentación con baja concentración de proteínas limita la energía del roedor
dedicada a actividades como la reproducción o el juego, para destinarla a mecanismos de
supervivencia como la termorregulación (Narasingna and Mohan, 2018).
De igual forma, la disponibilidad del alimento sólido es un factor que altera el crecimiento y el
bienestar del roedor. Según Goodrick et al. (1982), los roedores consumen el alimento según
lo tengan disponible y su talla y peso fluctuarán conforme al consumo. Si se sobrealimenta
al roedor, este alcanzará su máxima condición corporal en un corto periodo de tiempo, por
ello es importante tener una regulación adecuada dependiendo del depredador al que se le
dará la presa.
Como se muestra en la Figura 2-1 una alimentación intermitente, es decir, con periodos de
privación diarios (EOD), limita el peso corporal del roedor, por el contrario, si el alimento
siempre esta disponible (AL), los roedores alcanzan un peso mucho mayor en un periodo de
tiempo menor.
Figura 2-1.: Peso corporal en función de la edad de roedores alimentados ad libitum (AL)
contra día de por medio (EOD). Desde la 5 semana después de su nacimiento
hasta su muerte
Fuente: Goodrick et al. (1982)
En relación con el alimento líquido, la cantidad estándar de ingesta diaria de un individuo
Rattus rattus debe ser de 20− 45 ml y de 3− 6 ml para un roedor Mus musculus (Priotto
14 2 Justificación
and Steinmann, 1997). Este consumo puede disminuir por variables como el contenido o
sabor del agua, resultando en una perdida inicial del peso corporal de hasta un 20 % (Toth
and Gardiner, 2000). Por otro lado, en caso de que haya ausencia de líquido, los roedores se
adaptan fisiológicamente para contrarrestar extensos periodos de privación al incrementar la
concentración de su orina (García, 2017).
La posición jerárquica del roedor con respecto a la colonia, toma un papel fundamental a la
hora de realizar la ingesta de alimento. Si solo hay una fuente de alimento quien consume
primero es el más fuerte de la jaula, llevando a que la cantidad para los siguientes se vea
limitada por el orden. De esta forma, para disminuir el estrés y lesiones generadas al competir
por alimento, se deben establecer varios puntos de suministro para que los individuos jóvenes
o débiles no se vean afectados por la jerarquía en la jaula. Así mismo, la implementación de
recipientes separados del lecho, que tengan en cuenta las divisiones del espacio de la jaula,
reducirían la contaminación del alimento por heces u otros elementos (Fuentes et al., 2008;
Murillo, 2018).
Otro de los factores que afecta el bienestar, es la capacidad del roedor de adaptarse a con-
diciones de alojamiento y entorno social, con gran dependencia al tamaño de la población y
de la jaula, variando según la especie. Una colonia que exceda el número de ratones según su
peso o un área de lecho demasiado grande, puede afectar el comportamiento maternal al ig-
norar a los roedores más jóvenes, lo que incrementa la probabilidad de mortalidad de las crías
predestete. Con respecto a la altura de las jaulas, se debe considerar el tamaño del roedor
con el fin de permitirle expresar comportamientos naturales de exploración y movimiento,
benéficos para disminuir el estrés y mejorar el bienestar (Maschi, 2017).
Pasando a los factores ambientales, la limpieza de los espacios que habitan los roedores
es vital. Cada excreción de orina libera una cantidad de amoníaco que se concentra en el
ambiente. Una vez la concentración de esta sustancia supera las 50ppm en la jaula, la mucosa
nasal de las crías puede presentar daños, lo que altera los receptores olfativos del roedor,
modificando el marcaje con olores para comunicación, reproducción, etc (Mexas et al., 2015).
Por consiguiente, para reducir las concentraciones de amoníaco en el ambiente, el cuidador
necesita activar el mecanismo de extracción de aire del bioterio periódicamente, además
de regular periodos de aseo de las jaulas. Este sistema está conformado por un ventilador
ubicado en las instalaciones, lo que requiere periodos de activación de 10 a 15 veces por hora
para generar un cambio del aire de la habitación (Vega, 2002).
De igual forma, la ventilación periódica controla variables ambientales como la humedad
relativa y la temperatura. Al mantener los niveles de humedad en el ambiente entre el 40
15
y 70 %, se disminuye la susceptibilidad a enfermedades por presencia de agentes patógenos
y alérgenos (Burn and Mason, 2008). Así mismo, la ventilación ayuda a controlar la tem-
peratura del ambiente entre 20 − 25oC. Este rango facilita el proceso de termoregulación
del roedor, disminuye el consumo calórico por esfuerzosde incremento de calor corporal o
evaporación y reduce los niveles de estrés al mantenerse dentro de su zona termoneutral
(Maschi, 2017; Reeb et al., 1997).
Asimismo, variables como la iluminación afectan las conductas del roedor, definiendo los
periodos de actividad para comportamientos como la ingesta de alimento o el desempeño
reproductivo. Ambas se encuentran ligadas a un fotoperiodo o ciclo circadiano del animal
dividido en 12 horas de luz y 12 horas de oscuridad, estos horarios se deben programar para
que no comprometan el bienestar del animal. Al verse afectados de forma irregular, pueden
resultar en un incremento de la agresividad o reducción de la ingesta de alimentos (Fuentes
et al., 2008; Orduña, 2016).
En conclusión, el monitoreo cuantitativo de las variables asociadas a la alimentación de los
roedores y al ambiente del bioterio, resulta relevante porque aunque un animal esté destinado
a la alimentación de animales más grandes, según la Ley 84 de 1989 sobre derechos de los
animales, se deben establecer protocolos centrados en el espécimen para que el tiempo que
dure en las instalaciones sea digno, modificando el ambiente de forma favorable para generar
mejoras en el bienestar de los animales en cautiverio (República de Colombia, 2019).
Por este motivo, el presente proyecto busca emplear los principios de la biología en sinergia
con las herramientas de la ingeniería, para garantizar el bienestar de los roedores durante
su estancia en el bioterio, a través del monitoreo de las variables ambientales de su macro
y microambiente y el control de la dosificación de alimento para las especies Rattus rattus
y Mus musculus. Por lo anterior, se diseñó un prototipo de sistema semi-automático de
alimentación y monitoreo de variables ambientales, sobre un estante con un número de 4
jaulas dentro del bioterio. El funcionamiento del mismo se evaluó durante el periodo de
realización del trabajo de grado. El proyecto queda disponible al programa de Biología para
su continuidad, en caso de que se quiera replicar la metodología realizada.
Adicionalmente, en la Figura 2-2 se evidencian los objetivos del proyecto orientados a dar
una mejoría frente a dichas necesidades.
16 2 Justificación
Figura 2-2.: Árbol de objetivos.
Fuente: Mora and Triana (2019)
3. Objetivos
3.1. Objetivo general
Desarrollar un sistema integrado semiautomático de dosificación diaria de alimento para los
roedores (Mus musculus y Rattus rattus) con monitoreo y registro de variables ambientales
mediante una aplicación remota, para garantizar las medidas zoométricas esperadas en el
bioterio de la Universidad El Bosque.
3.2. Objetivos específicos
Diseñar un sistema integrado que registre mediante una aplicación remota la medición
de temperatura, humedad relativa, niveles de amoniaco y controle la dosificación de
alimentos.
Implementar un sistema integrado para el monitoreo de las variables ambientales y el
control de la dosificación de alimentos que permita registrar la información a través de
una aplicación remota para el bioterio.
Evaluar el funcionamiento del sistema de dosificación de alimento junto con el moni-
toreo de las variables ambientales dentro del bioterio y su registro.
Determinar el impacto del sistema de monitoreo y alimentación sobre las medidas
zoométricas de los roedores post implementación del sistema.
4. Marco referencial
4.1. Marco teórico
Para continuar con el estudio para la implementación del dispositivo propuesto, se presentan
a continuación los conocimientos existentes con relación a los roedores, mecánica y electrónica
que componen en términos generales este proyecto.
4.1.1. Bioterio
Es un espacio destinado para la cría y mantenimiento de animales de laboratorio. El bioterio
debe contar con un ambiente estandarizado, es decir, debe haber un manejo adecuado de las
variables macro y micro ambientales que dependen de las necesidades de la especie alojada.
De acuerdo al uso que se dé al bioterio, este se puede dividir en uno de investigación o de
producción. Los animales albergados en este espacio pasan por sus etapas de crecimiento
desde cría, levante y destete. En esta ultima fase, el espécimen se encuentra en condiciones
de desempeñar la función destinada por el bioterio sea experimentación ó ingesta por otras
especies (Fuentes et al., 2008; Quijano, 2015).
De forma general, ambos tipos de bioterio cuentan con un conjunto de normativas similares
desde el control necesaria para el ambiente como el proceso de mantenimiento de jaulas y
bebederos. Sin embargo, la única diferencia entre ambos es el aislamiento térmico dentro
de las jaulas de un bioterio de producción, esta característica asegura un espacio libre de
patógenos e infecciones (Quijano, 2015).
4.1 Marco teórico 19
4.1.2. Especies criadas en condiciones de bioterio
En el bioterio de producción de la Universidad El Bosque, se encuentran albergadas dos
especies de roedores de la familia muridae: Rattus rattus y Mus musculus.
Mus musculus
El color de esta especie generalmente es gris claro o negro, cuentan con un ciclo de vida de 2
a 6 años en cautiverio y llegan a pesar de 12− 30 g. La longitud total de estos roedores está
entre los 148− 205 mm y la longitud de la cola es de 60− 105 mm (Figura 4-1). En cuanto
a su tiempo de gestación, las hembras toman de 19 a 21 días para dar a luz; por camada,
llegan a tener entre 3 y 12 crías (Nowark and Walker, 1991; Álvarez and Medellín, 2005).
Figura 4-1.: Mus musculus.
Fuente: Mora and Triana (2019)
Rattus rattus
Las tonalidades de esta especie son de colores claros, cuenta con un ciclo de vida de 4 años en
cautiverio, donde los machos pueden llegar a pesar 108 g y las hembras 77 g. Adicionalmente
la longitud total de estos roedores está entre los 80−300 mm o 180−220 mm, su cola puede
tener una longitud de 185 − 240 mm (Figura 4-2). En cuanto a la gestación, las hembras
están aptas a partir de los 3 meses de vida; en su primera camada, dentro de los primeros
21 a 22 días de gestación no son lactantes y entre los días 23 y 29 los son. Además, se ha
identificado que llegan a tener entre 1 y 11 crías por camada (Nowark and Walker, 1991;
Álvarez and Medellín, 2005).
Figura 4-2.: Rattus rattus.
Fuente: Mora and Triana (2019)
20 4 Marco referencial
4.1.3. Factores macroambientales y microambientales del bioterio
El lugar donde se aloje la especie debe brindar un adecuado microambiente (espacio limitado
al entorno del roedor definido mediante la jaula, el alimento y el agua) y macroambiente
(entorno físico del encierro secundario establecido por la ventilación, temperatura, humedad,
iluminación, ruido y olor) (Figura 4-3) (Fuentes et al., 2008).
Figura 4-3.: El ratón, su macroambiente y microambiente.
Fuente: Fuentes et. al (2008)
Teniendo esto en cuenta, se presentan a continuación las condiciones sugeridas para un
bioterio de producción.
Jaula
Los estándares normativos de un bioterio sugieren que se empleen cajas de plástico o metal,
con una tapa de acero inoxidable con aberturas para permitir el flujo de aire. La altura de
las paredes de estas jaulas debe ser mayor a 12,7 cm y la cantidad de roedores dentro de la
jaula estará relacionada con el tamaño corporal de cada individuo (edad del ratón, estado
pre y post natal), con lo cual se evita la sobrecarga poblacional en el espacio. En la Tabla
4-1 y 4-2, se especifica el área del lecho según el tamaño del roedor (Cedeño et al., 1994;
Fuentes et al., 2008).
4.1 Marco teórico 21
Tabla 4-1.: Espacios recomendados para las jaulas de ratones en
un bioterio.
Animal Peso (g) Área del piso por animal (cm2) Altura (cm)
Menor a 10 38,71 12,7
Hasta 15 51,61 12,7
Mayores a 25 96,77 12,7
Fuente: Fuentes et. al (2008)
Tabla 4-2.: Espacios recomendados para las jaulas de ratas en
un bioterio.
Animal Peso (g) Área del piso por animal (cm2) Altura (cm)
Menor a 100 109,68 17,78
Hasta 200 148,39 17,78
Fuente: Cedeño et. al (1994)
Suministro de alimento
La nutrición es un factor determinante para el crecimiento y producción de losroedores. En
la adquisición y suministro del alimento, se debe contar con las medidas preventivas relativas
al transporte, almacenamiento y manipulación, para reducir al mínimo la contaminación con
parásitos u otras fuentes potenciales de enfermedades (insectos u otras plagas) que puedan
afectar el desarrollo del roedor, así como su posterior función como presa viva (Fuentes et al.,
2008). A continuación se describen los requisitos a tener en cuenta para la alimentación y el
manejo:
Cubrir las necesidades diarias de ingesta de alimento según la especie durante su cre-
cimiento, gestación, lactancia y mantenimiento.
Contar con alimento digerible y agradable al paladar en cantidades adecuadas de una
dieta estándar.
Reducir la competencia por alimento mediante la implementación de varios puntos de
alimentación.
Manejar rigurosamente la bitácora de ingreso del alimento al bioterio y el suministrado
a las jaulas.
22 4 Marco referencial
Evitar la exposición del alimento a temperaturas mayores a 25oC, humedades relativas
mayores al 60 %, condiciones insalubres o nocivas, luz, oxígeno e insectos para evitar
el deterioro y contaminación.
Específicamente, para el presente proyecto y para las especies albergadas en el bioterio, el
alimento a suministrar para roedores Rattus rattus debe ser de 25 a 39 g y paraMus musculus
de 3 a 6 g. Este debe tener fecha de elaboración, caducidad y estar almacenado en un espacio
desinfectado, seco y ventilado con lavado frecuente de los contenedores (Ochoa, 2018).
Suministro de agua
El agua suministrada a los roedores debe ser fresca, potable y administrarse a lo largo de la
vida del animal. Puede suministrarse en frascos, bebederos de vidrio o policarbonato. Si la
provisión de agua se realiza en frascos, se sugiere ser renovada en su totalidad diariamente
o cada dos días y limpiar los residuos. Este periodo de tiempo entre limpiezas es resultado
de comportamientos del roedor como introducir aserrín, comida, heces u otros elementos,
contaminando el líquido. Por el contrario, si el recipiente evita el contacto directo del roe-
dor con el agua, los bebederos deben ser desinfectados semanalmente y lavados con cepillo
periódicamente para evitar obstrucciones (Fuentes et al., 2008).
Para especies de roedores como Rattus rattus o Mus musculus, la ingesta de agua fresca
diaria requerida por espécimen es de 20 a 45 ml y 3 a 7 ml respectivamente. (Priotto and
Steinmann, 1997).
Temperatura y humedad relativa
La temperatura ambiental donde habitan los roedores debe estar entre 20−25oC y la hume-
dad relativa debe oscilar entre 40−70 % (Fuentes et al., 2008). En caso de que estas variables
excedan estos rangos por un periodo prolongado, puede resultar en la condensación del agua
en fase gaseosa del ambiente en las paredes internas de la jaula. Esta acumulación de agua
superficial promueve la proliferación de mohos, levaduras y agentes patógenos o alérgenos
que afectan de forma negativa el estado del alimento, la fisiología y la temperatura corporal
del roedor (Abisamba, 2018; Orduña, 2016; Vasquez, 2003). De igual forma, cambios rápidos
de temperatura o humedad pueden resultar en el incremento de los niveles de estrés del
animal (Maschi, 2017).
Olor
En espacios cerrados con agrupaciones de especímenes, se presenta un incremento del amo-
níaco en el ambiente resultado de la acumulación de residuos de los roedores en el lecho. Esta
concentración puede llegar a afectar la salud del animal al superar por un extenso período
4.1 Marco teórico 23
de tiempo 50 ppm en el aire (valor correspondiente a la concentración de 6 a 7 días sin
limpieza). En casos extremos, el personal encargado puede llegar a presentar irritación en
las vías respiratorias, ojos o incluso piel si se superan 400 ppm (Mexas et al., 2015).
4.1.4. Crecimiento y desarrollo de los roedores
La conservación del buen estado de salud de los roedores en el bioterio se ve reflejado en los
cambios anatómicos y fisiológicos que ocurren en el animal durante su desarrollo, resultado
de un ambiente en buenas condiciones y de un manejo adecuado de la alimentación. De esta
forma, las alteraciones corporales del animal se dividen en crecimiento y desarrollo.
El primero, esta determinado por las alteraciones en el tamaño y peso del animal desde
su concepción hasta que alcanza su peso máximo o peso de adulto (característica cuanti-
tativa). El segundo, es fijado por la modificaciones que experimenta el animal en cuanto a
las características del cuerpo hasta que alcanza su edad adulta (característica cualitativa y
cuantitativa); por lo tanto, es posible que un roedor presente cambios en el largo y alto sin
presentar un incremento de peso o viceversa (Vargas, 2018).
Fases del crecimiento de los roedores
El crecimiento de los ratones está dividido por intervalos de tiempo (Figura 4-4). Desde
el momento de concepción del animal hasta que es formado el feto (fase 1), se evidencian
cambios significativos en cuanto al desarrollo del roedor debido a la múltiple actividad celular
(Vargas, 2018).
Figura 4-4.: Fases de crecimiento de los roedores.
Fuente: Vargas (2018)
La fase 2 y 3 contemplan desde el nacimiento hasta la pubertad, donde se producen cambios
24 4 Marco referencial
que afectan en gran medida tanto las dimensiones como las proporciones y el peso del ratón
para que alcance una etapa de madurez (peso medio y hasta el punto en que su masa corporal
deja de aumentar), donde se hace más lenta la intensidad del incremento de peso (Vargas,
2018).
Medición del crecimiento
La velocidad o intensidad de crecimiento de un animal depende de la edad, sexo y peso. Esta
última característica proporciona exactitud al evaluar el crecimiento de un animal, pues
describe el cambio producido en una unidad de tiempo determinada (Vargas, 2018).
Curva de crecimiento
Llevar un registro de los cambios corporales observados en el animal, permite generar una
“curva de crecimiento” que evalúa el aumento o disminución de peso durante un periodo de
tiempo establecido (desde la concepción hasta la edad adulta de un roedor). La Figura 4-5
presenta una función exponencial creciente, que muestra las fases del crecimiento donde el
punto de inflexión coincide con la pubertad del animal (Vargas, 2018).
Figura 4-5.: Curva de crecimiento relación peso con el tiempo.
Fuente: Vargas (2018)
4.1.5. Elementos del sistema mecánico y electrónico
Sistema de dosificación de alimento
El dosificador de comida, también conocido como dispensador de alimento, es un comedero
con depósito que distribuye el alimento de forma automática, siendo dependiente de los
4.1 Marco teórico 25
tiempos programados para el suministro (León and Almario, 2013). En la Tabla 4-3, se
presentan los mecanismos utilizados comúnmente para la dosificación de alimento granulado
y pulverizado.
Tabla 4-3.: Mecanismos de dosificación.
Tipo Imagen Descripción
De tornillo
El mecanismo está compuesto por un tornillo sin fin, dispues-
to para liberar proporcionalmente el alimento en función de la
velocidad de cada vuelta, donde el dosificador puede estar fun-
cionando de manera continua o intermitente.
De compuerta
rotativa
El mecanismo está compuesto por una compuerta sencilla, con
un motor con caja reductora que controla la velocidad al abrir
y cerrar la apertura de salida de alimento.
De banda ro-
dante
Este mecanismo funciona mediante el control de velocidad de
un motor acoplado a una banda, junto a la apertura o cierre de
la compuerta de la tolva.
Fuente: León and Almario (2013)
Sistemas de transmisión de la información
En la actualidad, la interconexión entre un objeto físico y uno virtual se considera parte de
la industria mundial, este término se conoce como internet del todo o internet de las cosas
(IoT). Esta es una tecnología, que a nivel global, interconecta máquinas y dispositivos para
el desempeño de tareas programadas (Lee and Lee, 2015).
Sensores y transductores:
Un sensor se define como un dispositivo compuesto por disntitos componentes, que por medio
de un transductor,reconoce los cambios o estímulos de una variable física, química, etc, y
la transforma a una respuesta de magnitud equivalente en forma de una energía o señal
eléctrica proporcional, legible y manipulable (Gerardo, 2005; Ramírez et al., 2014).
En la Figura 4-6, se muestra un diagrama del funcionamiento básico de un elemento sensor
con sus distintas partes y etapas. En este se muestran las distintas etapas de transformación
de la variable física detectada hasta la generación de la señal eléctrica legible.
26 4 Marco referencial
Figura 4-6.: Diagrama de funcionamiento de un sensor.
Fuente: Escalona et al. (2012)
Los sensores se pueden clasificar en pasivos y activos. Los primeros, se caracterizan por tener
la capacidad de generar una respuesta eléctrica frente a un estimulo, sin la necesidad de una
fuente de energía externa. Entre estos se encuentran las termocuplas y los foto-diodos, entre
otros (Fraden, 2010).
El tipo de sensor activo, esta caracterizado para la necesidad de una fuente de energía externa,
conocida como señal de excitación. Estos dispositivos modulan o modifican los parámetros
de esta señal para proporcionar el valor de la medida, este tipo de sensores se conocen como
perimétricos. Entre estos se encuentran lo sensores resistivos como termistores o celdas de
carga (Fraden, 2010).
Actuadores:
Los actuadores son dispositivos que tienen la capacidad de generar un cambio en forma de
actividad mecánica, a partir de la transformación de la energía recibida o acción generada.
Comúnmente se pueden encontrar en el segmento final de un sistema de control automatizado
(Ramírez et al., 2014).
Los actuadores se pueden clasificar en neumáticos, hidráulicos, electrónicos y eléctricos. El
primer y segundo tipo funcionan a partir de gases y líquidos respectivamente, utilizados para
la activación de válvulas con sistemas lineales o rotativos (Escalera and Rodríguez, 2010).
El tercero y cuarto tipo funcionan a partir de la transmisión de electricidad a través de
cables eléctricos. Este tipo de motores, trabajan en conjunto con piñones para controlar la
velocidad de giro o el torque del mismo (Lozano and Castros, 2018).
Microcontrolador
El microcontrolador es una computadora pequeña (SoC) en un solo circuito integrado que
4.1 Marco teórico 27
contiene un núcleo de procesador, memoria y periféricos de entrada y salida programables.
La memoria de programación puede ser RAM, NOR flash o PROM, que a menudo se incluye
en el chip. Los microcontroladores están diseñados para aplicaciones integradas, en contraste
con los microprocesadores utilizados en computadoras personales u otras aplicaciones de uso
general (Sánchez, 2017).
Control
El proceso de control se conforma por elementos relacionados entre sí, para tomar una señal
de entrada a partir de un transductor o sensor, mediante un proceso para alcanzar una
determinada finalidad que da como respuesta una señal de salida. El comportamiento que
genera la señal de salida va a depender de las variaciones que tenga la señal de entrada
(Bahón and Giner, 2004).
Un controlador digital funciona con señales numéricas (digitales), esto implica un proceso de
muestreo para la recolección de información, con una posterior conversión de estos datos en
voltaje para su transmisión. En cambio, los controladores analógicos funcionan con señales
continuas a lo largo del tiempo. La variable de proceso se mide con un sensor que convierte
la cantidad física en general en una señal eléctrica, neumática o mecánica, esta señal se
compara con una referencia de la misma magnitud.
Con esto definido, el sistema va a depender del comportamiento de los componentes del
sistema de control, entre ellos se debe tener en cuenta lo siguiente (Figura 4-7) (Bahón and
Giner, 2004):
Controlador Gc(s): Se diseña para controlar el proceso completo del sistema, genera la
excitación al proceso para proporcionar la salida deseada.
Planta G(s): Son aquellos componentes que se quieren controlar. En este proceso se
realiza la transformación de energía suministrada.
Actuador: Es el proceso final en donde se observa cómo se va a mover o qué respuesta
va a dar el sistema.
Sensor H(s): Son los encargados de transformar una variables física o química a una
variable eléctrica. Permite sensar la salida de la planta para generar una retroalimen-
tación y del mismo modo corregir el error.
Transmisor (Comparador): Es la parte encargada de tomar la señal del sensor, acon-
28 4 Marco referencial
dicionarla y compararla con la señal real para generar una señal de error para el
controlador.
Figura 4-7.: Diagrama de bloques del sistema de control.
Fuente: Bahón and Giner (2004)
4.2. Estado del arte
Al concebir como tema central del presente trabajo de grado la preocupación por las con-
diciones de cuidado, que contemplen todos sus requerimientos biológicos y ambientales que
requieren los roedores del bioterio de la Universidad, con especial atención en la alimen-
tación de estos y la forma en que la automatización transformaría condiciones de tiempo,
temperatura e higiene entre otras.
Ya que el cuidado y bienestar de los roedores del bioterio requiere un proceso de investigación
que debe contemplar el conocimiento de la especie que lo habita, las distintas condiciones
que debe poseer el espacio para que los roedores se sientan en un espacio común a ellos, y
finalmente la creación de distintos mecanismos de alimentación automatizada y controlada;
pues “es de vital importancia mantener una relación adecuada del roedor con su entorno
interno (temperatura corporal, niveles de amonio, humedad, etc.) y externo (temperatura
ambiente, humedad, luminosidad, etc.), con una dieta equilibrada y de formulación conocida,
lo que asegura la calidad del alimento suministrado” (León, 2017)
Para lograr esto es claro que el centro de la revisión está en la posibilidad de encontrar
diferente literatura que logre dos propósitos: por un lado, la justificación que debe darse en
los procesos de investigación con animales alrededor del bienestar, pues de ello depende el
funcionamiento del biorama de la Universidad y la vida de los animales que lo habitan.
Por otro lado, la búsqueda de criterios macro y micro biológicos que logren el sostenimiento
del bioterio y sus habitantes, y para lo cual este trabajo busca aportar una posibilidad de
4.2 Estado del arte 29
alimentación automatizada al identificar este factor como uno que requiere mejora. Y para
lograr esto, se ha realizado un trabajo de revisión de textos que contemplan lo técnico, lo
científico y lo tecnológico; puesto que se requiere comprender la naturaleza del espacio, las
características de su habitante para luego ver propuestas que han surgido en pro de mejorar
su alimentación.
Dicho esto, diversos artículos científicos nos sugieren una línea de trabajo para cumplir con
el fin investigativo. De manera inicial, es importante conocer de forma completa al roedor
que habita el bioterio, pues su naturaleza biológica debe guiar las primeras condiciones del
espacio.
De esta forma, el trabajo Guía de manejo y cuidado de animales de laboratorio: ratón. Fuen-
tes et al. (2008) entiende que deben tenerse en cuenta las características del habitante y unas
‘reglas’ que organizan su espacio pues es importante conocer las diferentes características del
roedor, tanto biológicas, micro biológicas y macro biológicas para lograr su bienestar durante
el proceso de investigación y conocer las condiciones materiales bajo las cuales este roedor
debe habitar un laboratorio pensando en que su cuidado garantiza de forma satisfactoria el
proceso científico que se adelanta. Este texto es un manual que indica los mínimos aplicables
para el cuidado de roedores; lo cual nos brinda unos elementos base para pensar de qué
manera el proceso de alimentación automatizada ayudará a mantener dichos mínimos.
Siguiendo la línea del ‘manual’ encontramos que existen estándares científicos internacio-
nales que orientan el funcionamiento de un bioterio, y si bien el texto anterior nos indicaparámetros base, no evidencia la existencia de relación entre estos y los internacionales; y
para ello el texto Identificación de los parámetros macro y micro ambientales para bioterio y
su potencial efecto en el bienestar de roedores para investigación (Abisamba, 2018) nos hace
una detallada descripción pues es importante conocer los diferentes parámetros que debe
poseer un bioterio para el bienestar de los roedores. Es por esto que al no poseer en el país
un criterio técnico definido para esta práctica científica, el texto busca indagar y evidenciar
los diferentes parámetros internacionales que se han establecido en el tiempo.
Abordado el propósito de nuestra investigación, podemos pasar a la revisión de las pro-
puestas en alimentación automatizada, en donde se encuentra que el texto Sistema SCADA
adaptado para el control de la alimentación en animales de laboratorio (Juárez et al., 2020)
reconoce inicialmente que la alimentación de roedores en laboratorio es una tarea indispen-
sable si se piensa en su bienestar. Para lograr esto, se ha trabajado en la creación de sistemas
automatizados que permitan una alimentación periódica y controlada con base en dietas y
condiciones ambientales que mantengan a los roedores en óptimas condiciones.
30 4 Marco referencial
De la misma forma, Juárez et al. (2020) describen el “Diseño de un sistema SCADA (Su-
pervisory control and data acquisition) adaptado al control de la alimentación en animales
de laboratorio de una manera automatizada". La función principal del software es contro-
lar la dieta y el peso de roedores a través de un hardware de monitorización de diferentes
parámetros ambientales similares a los de este proyecto como la temperatura ambiental y
la humedad relativa. El resultado de este estudio fue el desarrollo de un sistema de bajo
costo para la automatización del suministro de alimento caracterizado por el monitoreo del
hábitat para beneficio del ente biológico.
Ahora bien, una forma efectiva de alimentación de roedores se puede encontrar en el tex-
to Automatización en el suministro de alimento para roedores de experimentación en caja
Schoenfeld en el que buscando la posibilidad de alimentar a los roedores de forma automáti-
ca, encontramos como propuesta el trabajo realizado por Castillo (2015), en el que a través
de la plataforma arduino y la ayuda de micro controladores, logra un flujo controlado de
alimento. El artículo de investigación titulado menciona la necesidad de controlar el flujo y
tiempo para suministrar el alimento.
Adicionalmente, el articulo presenta el diseño de un sistema automatizado de comedero y
dispensador de alimento, mediante el uso de microcontroladores modificados para desechar el
alimento después de un tiempo determinado y sensores infrarrojos para detectar la presencia
del ratón en el comedero. Finalmente, se estableció que este sistema alteró positivamente el
comportamiento de movilidad del roedor, ya que pasó de mantenerse estático en el punto
del comedero a moverse, dado que el alimento no se encontraba presente constantemente.
Adicionalmente, el sistema mantuvo una durabilidad confiable y no presentó fallos durante
el tiempo de funcionamiento.
Uno de los beneficios que subyacen de la alimentación automatizada es la prolongación de
la vida de los roedores, ya que como lo demuestran Acosta et al. (2018) en el texto Mice
under Caloric Restriction Self-Impose a Temporal Restriction of Food Intake as Revealed by
an Automated Feeder System es el control que se establece sobre la ingesta de alimentos
mediante el proceso de restricción calórica RC el que aumenta la actividad de los animales
y regula su metabolismo, lo que se traduce además en la regulación del peso en el roedor
(uno de los factores encontrados en los habitantes de bioterio). Aunque el texto advierte las
dificultades que se encuentran en la automatización del proceso de alimentación por su alto
costo, esta necesidad es precisamente la que el trabajo de grado busca resolver.
Frente a la inquietud de cómo poner en práctica un sistema automatizado de alimentación y
la adaptabilidad que pudieran tener los roedores al sistema, el trabajo An incremental trai-
4.3 Marco Normativo 31
ning method with automated, extendable maze for training spatial behavioral tasks in rodents
de Holleman et al. (2019) nos presenta la posibilidad de realizar un entrenamiento mediante
un laberinto con sensores y alimentadores automáticos que logren modificar aspectos con-
ductuales de los roedores como rutinas de movimientos y horarios de alimentación.
De forma concluyente, el recorrido realizado y los textos seleccionados precisan lo importante
que es mejorar las condiciones macro y micro biológicas de los roedores que habitan el bioterio
de la Universidad, y la forma en que la automatización del proceso de alimentación de estos se
convierte en el centro de dicha mejora; puesto que la construcción de un sistema automatizado
evitará no solo el desbalance en el peso del roedor, sino la eliminación de factores biológicos
como la contaminación del agua o la reducción de estrés lo que hará finalmente que la especie
reproducida en el laboratorio cumpla los parámetros en el trabajo de alimentación de las
demás especies del biorama.
4.3. Marco Normativo
El uso de los bioterios para la producción y mantenimiento de los roedores como fuente
de alimento para otras especies, se ha incrementado durante los últimos años con fines
académicos en instituciones. En Colombia, estos ambientes no cuentan con las características
estándar establecidas internacionalmente (ver Tabla 4-5) y la normatividad colombiana es
imprecisa y carece de información para este fin (ver Tabla 4-4).
De acuerdo con lo anterior, por medio de fuentes nacionales e internacionales se establecen
requisitos para la implementación del sistema de monitoreo sobre las variables ambientales
del bioterio de roedores de la Universidad El Bosque.
32 4 Marco referencial
Tabla 4-4.: Marco Normativo Nacional
Norma Descripción
Resolución 8430 de 1993
Establece las normas científicas, técnicas y administrativas para la in-
vestigación en salud (MinSalud, 1993).
Ley 576 de 2000
Expide el Código de Ética para el ejercicio profesional de la medicina
veterinaria y la medicina zootecnia (Congreso de Colombia, 2000).
Guía para el uso de los animales
de experimentación de 1994
Dirección y ejecución de las tareas del bioterio central, garantizando la
calidad de los resultados de investigación científica (Cedeño et al., 1994).
Ley 1774 de 2016
Presenta los lineamientos para la protección de los animales contra el su-
frimiento y el dolor causado de forma directa o indirecta por los humanos
(Congreso de Colombia, 2016).
Decreto 2113 de 2017
Bienestar Animal para las especies de producción como elemento pri-
mordial, con el fin de brindarles un trato ético enfocado en su salud para
la producción (MinAgricultura, 2017).
Resolución 4143 de 2012
Requisitos sanitarios de los materiales plásticos que entran en contacto
con alimentos para consumo (Invima, 2012).
Ley 84 de 1989 Derechos y protección de los animales.
Tabla 4-5.: Marco Normativo Internacional
Norma Descripción
Código sanitario para los anima-
les terrestres, Capítulo 7.1, Ar-
tículo 5 de 2019
Principios generales para el bienestar de los animales terrestres en los
sistemas de producción (OIE, 2019).
ISO 14001 de 2015
Establece un enfoque sistémico para la protección del medio ambiente,
genera un marco para las organizaciones y mantiene un equilibrio socio
económico (ISO, 2015).
Guía para el cuidado y uso de
animales de laboratorio de 2011
Orientar a los institutos en el cuidado y uso de animales de forma cien-
tífica, técnica y humanamente apropiada (National Research Council,
2011).
Normativa 86/609 CEE (Conse-
jo de las Comunidades Europeas)
de 1986
Disposiciones legales, reglamentarias y administrativas para la protec-
ción de los animales utilizados para la experimentación y otros fines
científicos (CEE, 1986).
Norma oficial mexicana 062-zoo
de 1999