Desarrollo de una arquitectura conceptual para un sistema de alerta temprana de floraciones algales nocivas en la patagonia chilena utilizando el enfoque de ingeniería de sistemas basada en modelos.

Abstract

La industria acuícola está aumentando su producción e importancia como fuente de alimentos nutritivos a escala mundial, y es poco probable que esta tendencia se detenga o disminuya. Sin embargo, el sector acuícola debe abordar dos problemáticas principales para seguir desarrollándose de manera sostenible: necesita reducir su impacto ambiental y necesita reducir su alta vulnerabilidad a diversos factores, entre los que se incluye la variabilidad natural de los ecosistemas y el cambio climático. El cambio climático constituye una de las mayores amenazas para la producción acuícola, ya que los ecosistemas acuáticos se enfrentarán a un aumento de la temperatura del agua, una disminución del pH y del oxígeno, fluctuaciones de la salinidad y una mayor frecuencia de fenómenos extremos como las floraciones algales nocivas (FAN’s). El término FAN es muy amplio y abarca floraciones de muchos tipos, pero todas las FAN’s tienen una característica común: generan efectos adversos, sobre los peces en cultivo en particular, mediante la producción de toxinas ictiotóxicas, o daño mecánico en las agallas, entre otros, y sobre el ecosistema en general. Las FAN’s han causado mortandades masivas de peces en cultivo en la zona sur de Chile, y el manejo de esta biomasa en descomposición ha generado un intenso debate sobre el daño ambiental asociado a estas acciones. Frente a esta problemática, se plantea como objetivo el desarrollo de una arquitectura conceptual de un sistema que entregue una estimación del riesgo de posibles afloramientos algales a las empresas acuícolas, en un periodo de tiempo suficiente para que estas puedan reaccionar a modo de minimizar los daños. Para la consecución de dicho objetivo, se utilizó la metodología ARCADIA (Architecture Analysis and Design Integrated Approach), en conjunto con la herramienta de modelado Capella. Mediante un trabajo iterativo e investigativo, se desarrolló una arquitectura conceptual capaz de entregar un marco general para el desarrollo de sistemas de alerta temprana de floraciones algales nocivas, proporcionando así un punto de partida para un potencial usuario u organización que desee desarrollar su propio sistema. La arquitectura conceptual considera un sistema de gestión de sensores compuesto por cinco subsistemas y ocho funciones de alto nivel encargadas de satisfacer capacidades relacionadas a la gestión del flujo de datos y la sincronización espacio-temporal de los sensores. Se destacan tres actores externos al sistema: operador de sistema, sensores y sitio de interés (fiordo Comau). Cada uno de los actores cuenta con su propio conjunto de funciones y trabaja en combinación con el sistema de interés para generar la propiedad emergente de alerta temprana. Cabe recalcar que, al no formar parte del sistema en sí, los actores son fácilmente intercambiables por el usuario de la arquitectura conceptual. Esta es una decisión de diseño fundamentada en entregar mayor flexibilidad para cambiar dichos actores según cada necesidad particular, además que permite asegurar un mayor rango de soluciones para el problema. Se espera que trabajos futuros utilicen la arquitectura conceptual propuesta, y continúen con la última fase de la metodología ARCADIA, conocida como arquitectura física, en la que se debe definir en detalle cómo debe construirse el sistema para guiar la integración, verificación y validación de este.