Desarrollo de un muestreador de esporas pasivo para la mejora de la captura de patógenos de cultivos en el aire
Autores: Blackall, James L.; Wang, Jie; Nabawy, Mostafa R. A.; Quinn, Mark K.; Grieve, Bruce D.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Desarrollo de un muestreador de esporas pasivo para la mejora de la captura de patógenos de cultivos en el aire
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
óxido amarillo
Esporas
Producción de trigo
África Oriental
Dispositivo de muestreo de esporas
Patógenos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los esporas de óxido amarillo actualmente afectan la producción de trigo comercial y doméstico en áreas de África Oriental como Etiopía. El óxido amarillo es un peligro para los cultivos que aparece asintomático durante un tiempo, pero inevitablemente causa pérdidas significativas en el rendimiento una vez que los síntomas de infección se manifiestan hasta el punto en que pueden ser observados fácilmente a simple vista. Pérdidas recurrentes regionales de hasta el 5% son comunes y alcanzan hasta el 25% en casos raros. Históricamente, el muestreo de esporas se ha realizado mediante dispositivos grandes y engorrosos que requieren fuentes de energía pesadas y una experiencia significativa para operar de manera confiable. Además, las herramientas para el diseño y desarrollo de tales dispositivos son actualmente limitadas. Este documento, por lo tanto, propone procesos de diseño y prueba para desarrollar un dispositivo de muestreo de esporas que sea compacto, pasivo (no requiere energía para operar) y que pueda dirigir mejor las esporas hacia una plataforma de sensor biomimético, mejorando la captura y detección de patógenos. Esto representa un contexto de diseño novedoso para dispositivos fluidos. El rendimiento del dispositivo ha sido simulado utilizando seguimiento de partículas lagrangianas incorporado en simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD), demostrando mejoras significativas en una variedad de números de Stokes de esporas. La validación experimental de las simulaciones numéricas se realizó utilizando pruebas en túneles de viento y se demostró un rendimiento práctico como la orientación al viento. Los resultados muestran que el muestreador desarrollado es capaz de aumentar la probabilidad de que las esporas de óxido amarillo interactúen con un sensor interno en un factor de entre 20 y 25; demostrando la efectividad del diseño desarrollado.
Descripción
Los esporas de óxido amarillo actualmente afectan la producción de trigo comercial y doméstico en áreas de África Oriental como Etiopía. El óxido amarillo es un peligro para los cultivos que aparece asintomático durante un tiempo, pero inevitablemente causa pérdidas significativas en el rendimiento una vez que los síntomas de infección se manifiestan hasta el punto en que pueden ser observados fácilmente a simple vista. Pérdidas recurrentes regionales de hasta el 5% son comunes y alcanzan hasta el 25% en casos raros. Históricamente, el muestreo de esporas se ha realizado mediante dispositivos grandes y engorrosos que requieren fuentes de energía pesadas y una experiencia significativa para operar de manera confiable. Además, las herramientas para el diseño y desarrollo de tales dispositivos son actualmente limitadas. Este documento, por lo tanto, propone procesos de diseño y prueba para desarrollar un dispositivo de muestreo de esporas que sea compacto, pasivo (no requiere energía para operar) y que pueda dirigir mejor las esporas hacia una plataforma de sensor biomimético, mejorando la captura y detección de patógenos. Esto representa un contexto de diseño novedoso para dispositivos fluidos. El rendimiento del dispositivo ha sido simulado utilizando seguimiento de partículas lagrangianas incorporado en simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD), demostrando mejoras significativas en una variedad de números de Stokes de esporas. La validación experimental de las simulaciones numéricas se realizó utilizando pruebas en túneles de viento y se demostró un rendimiento práctico como la orientación al viento. Los resultados muestran que el muestreador desarrollado es capaz de aumentar la probabilidad de que las esporas de óxido amarillo interactúen con un sensor interno en un factor de entre 20 y 25; demostrando la efectividad del diseño desarrollado.