Maestría en Ingeniería Agrícola y Uso Integral del Agua
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El posgrado hace énfasis en una sólida formación analítica, lógica y matemática de sus estudiantes, para proponer soluciones formales a problemas del campo mediante la aplicación de métodos estadísticos, modelos matemáticos e inteligencia artificial.
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Browsing Maestría en Ingeniería Agrícola y Uso Integral del Agua by Author "Carrillo García, Mauricio"
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ItemAnálisis de flujo subsuperficial y propuesta de drenaje subterráneo en “La Cerona”(Universidad Autónoma Chapingo, 2020-12) Hernández Facundo, Ángel ; Prado Hernández, Jorge Víctor ; Carrillo García, Mauricio ; Ruíz García, AgustínLa presencia de nivel freático subsuperficial en áreas agrícolas afecta el desarrollo de los cultivos; para proponer una solución acertada a este problema es necesario elaborar una serie de estudios que permitan determinar la magnitud y origen del problema, para ello se instalaron 22 pozos de observación en el campo experimental “La Cerona” de la Universidad Autónoma Chapingo y se midió la profundidad del Nivel Freático de manera semanal en un periodo de diez meses. Se comparó el ascenso del Nivel Freático con las fechas de riego y con las elevaciones de la superficie libre del agua de los ríos adyacentes. Resultó que las perdidas por infiltración y percolación profunda debido al riego recargan de manera inmediata el Nivel Freático, los ríos no funcionan como drenaje natural y por lo tanto existe una afectación grave en un 30% del predio. Como alternativa de solución al problema existente se propone el diseño de un sistema de drenaje subterráneo, sin embargo, para seleccionar el modelo matemático más preciso en el cálculo de la separación de drenes subterráneos, se desarrolló un modelo físico que representa este fenómeno en el laboratorio y se comparó el comportamiento del perfil de agua observado contra el perfil calculado de acuerdo con las ecuaciones de Glover-Dumm y Kraijenhoff para régimen transitorio. Se utilizó suelo del estrato 4 y 5 del predio “La Cerona”, con densidades 1.22 g cm-3 y 1.46 g cm-3 respectivamente. El perfil de suelo fue saturado y se midió la variación de la carga hidráulica sobre los drenes en nueve piezómetros, así como, el volumen de salida durante 17 horas de dos drenes paralelos de 1.2 cm de diámetro, separados a 1.4 metros y pendiente de 1%. Los resultados muestran que la ecuación matemática más precisa es Glover-Dumm y la separación de drenes para el cultivo de maíz es de 21.5 m.
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ItemAnálisis del flujo en una alcantarilla para riego(Universidad Autónoma Chapingo, 2018-11) Arellano Choca, Roberto ; Carrillo García, Mauricio ; Ruíz García, Agustín ; Ruíz García, Agustín ; Navarro Gómez, Humberto Iván ; Vázquez Peña, Mario Alberto ; López Cruz, Irineo L. ; Contreras Magaña, EfraínDebido a las suposiciones en las ecuaciones para el diseño de estructuras hidráulicas, muchas veces el flujo no sigue el comportamiento real, por lo tanto, es necesario construir modelos físicos y numéricos para obtener resultados adecuados. Este trabajo presenta el comportamiento del flujo en un modelo físico y mediante simulaciones CFD 2D de una estructura hidráulica tipo alcantarilla, que muestra un funcionamiento hidráulico desde vertedor a orificio, incluyendo una zona de transición, la cual ha sido poco estudiada. Las características del modelo físico son: construido con un tubo de acrílico con diámetro D=4.48 cm y longitud L=50 cm, dimensiones referidas a una alcantarilla típica en carreteras, con capacidad de variaciones de carga de 0-30 cm en la entrada, dos bombas con capacidad de 0-1.5 y 0-2 l·s-1, un sensor ultrasónico HC-SR04 y un medidor de flujo FS400a. Las simulaciones se realizaron en ANSYS Fluent 18.2 con los modelos Volumen de fluido y K-épsilon. De los datos de tirante obtenidos de la operación del modelo físico (6.66-11.7 cm), la mejor ecuación para el caudal con funcionamiento de vertedor fue Q=1x10-06·H7.3224 con R2=0.920. Para cargas de 11.7-16.5 cm la ecuación de la zona de transición fue: Q=8.166·H-51.57 con R2=0.984. Finalmente, de 16.5 cm en la ecuación de orificio fue: Q=7.131·H0.8798 con R2=0.993; con base en la tendencia de las lecturas el comportamiento se puede aproximar a una ecuación para todas las zonas como: Q=-5x10-05·H3-0.235·H2+14.756·H-99.08 con R²=0.996. Con respecto a la simulación numérica, la mejor aproximación al modelo físico fue empleando el modelo Standard/Standard, en comparación con el RNG y Realizable. Aunque la zona de transición presenta curvatura, puede adoptarse un modelo lineal presentando 98 % de precisión. A pesar de estos resultados, se recomienda hacer simulaciones adicionales.
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ItemEfecto del cambio climático sobre los valores extremos de lluvia y temperatura en el río Atoyac, Oaxaca(Universidad Autónoma Chapingo, 2023-12-07) García Santos, Jesús Quetzalcóatl ; Ibáñez Castillo, Laura Alicia ; Arteaga Ramírez, Ramón ; Carrillo García, MauricioEl clima se relaciona con las condiciones atmosféricas (temperatura promedio, precipitación y vientos) durante un intervalo de tiempo que comúnmente se determina en treinta años. La variación estadística significativa del mismo a lo largo de un período prolongado se conoce como cambio climático, el cual puede ser el resultado de factores naturales o antropogénicos, como la quema de combustibles fósiles o en modificaciones en el uso del suelo. México presenta alta susceptibilidad a los impactos del cambio climático. Su población está en riesgo de presenciar inundaciones, por otro lado, existe la posibilidad de que la desertificación afecte hasta el 40% de la extensión nacional usada para la agricultura. En ese sector, se visualiza disminución de la productividad del maíz para la década de 2050, pérdida en la fertilidad de suelos en las unidades de producción, también existe evidencia de que la mayoría de los cultivos resultarán menos apropiados para la producción hacia 2030. En Oaxaca también se presentan cambios considerables. ha disminuido el periodo de lluvias presentándose ahora entre los meses de julio a octubre siendo que anteriormente se daba desde mayo hasta noviembre, las tormentas tropicales y los huracanes cada vez son más frecuentes. Al analizar los datos de precipitación y temperatura de las estaciones meteorológicas de la cuenca río Verde-Atoyac se observa que se presentan cada vez más días con temperaturas altas, menor cantidad de días con temperaturas bajas, mayor presencia de periodos fríos y estos cada vez con mayor duración, una diferencia cada vez mayor entre la temperatura máxima y la mínima. En cuanto a la precipitación se observó, mayor cantidad de días secos consecutivos, mayor lamina precipitada en un día, mayor presencia de lluvias torrenciales.
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ItemModelación hidrológica e hidráulica de la cuenca rio Chapingo(Universidad Autónoma Chapingo, 2023-11) Martínez Esquivel, Erick Giovanni ; Prado Hernández, Jorge Víctor ; Carrillo García, Mauricio ; Vázquez Peña, Mario AlbertoEs fundamental caracterizar la respuesta espacio-temporal de la escorrentía superficial a la presencia de precipitaciones a nivel cuenca para mejorar la gestión del recurso hídrico y del suelo. La relación precipitación-escorrentía superficial en una cuenca es muy compleja porque en ella ocurren varios fenómenos hidrológicos e hidráulicos; para lo cual la modelación matemática se plantea como una opción para su representación y entendimiento. Existen diversas propuestas de modelos matemáticos para simular la escorrentía superficial las cuales son integradas y resueltas por programas computacionales; sin embargo, recientemente el programa Iber destaca por la flexibilidad en su uso y por su acceso gratuito. Por lo anterior, se realizó la calibración y validación de un modelo hidrológico-hidráulico distribuido en la cuenca Río Chapingo, de 1547 ha, con el programa Iber; empleando el método de Número de Curva en el modelo hidrológico para calcular la escorrentía superficial. El programa se alimentó con precipitación medida en cuatro sitios estratégicos a lo largo de la cuenca, con equipos automatizados de alta precisión y resolución. La calibración del modelo propuesto consistió en ajustar los valores del Número de Curva y el coeficiente de rugosidad de Manning para minimizar los errores entre los hidrogramas observados y simulados en la salida de la cuenca. El modelo se calibró y validó con dos grupos de eventos de intensidades de lluvia diferentes; en ambos grupos se obtuvo un desempeño bueno a muy bueno en la calibración y validación, según el índice de eficiencia de Nash-Sutcliffe y los criterios de desempeño Molnar. Se observó un comportamiento dinámico del Número de Curva y del coeficiente de rugosidad como respuesta a las características de la lluvia. El modelo Iber representó adecuadamente el comportamiento hidrológico e hidráulico de la cuenca de estudio y ello lo sugiere como una herramienta útil en cuencas no aforadas pequeñas.
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ItemSimulación del rendimiento de maíz usando el modelo simple en Chapingo, México(Universidad Autónoma Chapingo, 2020-11) Jiménez Ayala, José Alberto ; Ruíz García, Agustín ; Arteaga Ramírez, Ramón ; Carrillo García, MauricioLos modelos de simulación de cultivos son herramientas útiles para estudiar la influencia del riego en el crecimiento y rendimiento. El objetivo de este estudio fue estimar los parámetros del modelo SIMPLE mediante un algoritmo de evolución diferencial para un cultivo de maíz con riego y en secano. Los datos de entrada del modelo fueron obtenidos de un experimento realizado durante el verano-otoño de 2016 en Chapingo, México. Los parámetros del modelo que más influyen en la variable de respuesta biomasa total fueron identificados mediante un análisis de sensibilidad global. Se definieron funciones de densidad uniformes para los parámetros, y se usaron los métodos prueba extendida de sensibilidad de amplitud de Fourier (eFAST) y de Sobol para calcular los índices de sensibilidad de primer orden y de efectos totales. Se ejecutaron 4485 simulaciones Monte Carlo para el primer método y 5000 para el segundo, con variaciones de ±25% y ±50% del valor nominal de los parámetros. El modelo fue calibrado mediante el algoritmo de evolución diferencial estándar, ajustando los parámetros con un índice de sensibilidad total mayor a 10%. Se encontró que para ambos tratamientos, riego y secano los parámetros temperatura óptima, temperatura base, temperatura acumulada requerida para desarrollo del área foliar para interceptar el 50% de la radiación y eficiencia de uso de la radiación, son los que más afectan el comportamiento de la biomasa total. El modelo calibrado mostró un buen ajuste entre la biomasa medida y simulada, con una RRECM de 5.325% y 12.487% en los tratamientos de riego y secano, respectivamente. El error entre el rendimiento estimado y medido fue de 0.374 Mg ha-1 para el tratamiento riego y de -1.184 Mg ha-1 para secano. El modelo calibrado puede ser usado en estudios de manejo del riego y efecto de cambio climático.