Doctorado en Ingeniería Agrícola y Uso Integral del Agua

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https://repositorio.chapingo.edu.mx/handle/20.500.12098/934

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 Doctorado en Ingeniería Agrícola y Uso Integral del Agua by Author "Carrillo García, Mauricio"
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    Análisis de una propuesta de aforador de garganta larga modificado para flujo con sedimentos
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2022-11) Brigido Morales, Juan Gabriel ; Carrillo García, Mauricio ; Prado Hernández, Jorge Víctor ; Flores Velázquez, Jorge ; Navarro Gómez, Humberto Iván
    México es un país que cuenta con pocos dispositivos de medición de caudales en cuencas pequeñas, además este tipo de cuencas tienen pocas mediciones de caudales cuando ocurre una tormenta. Sin embargo, es muy importante prestar atención a este tipo de mediciones para el uso eficiente de los recursos hídricos. Este trabajo aborda como posible solución, la construcción de una estructura basada en los principios de los aforadores de garganta larga para la gestión de las cuencas pequeñas. A esta estructura se ha añadido un aforador supercrítico al final de la garganta donde se instalará un pozo de observación. Este segundo sitio servirá para seguir tomando lecturas cuando el primer pozo se obstruya a causa de los sedimentos. Por lo tanto, en este trabajo se desarrolló un estudio hidráulico en forma bidimensional por medio de la Dinámica de Fluidos por Computadora (CFD) para tres canales con sección transversal rectangular, triangular y trapezoidal, con el fin de encontrar el mejor comportamiento en el canal supercrítico donde la sección rectangular fue la mejor para este canal rectangular, además de su fácil fabricación o construcción. A partir de este resultado, se realizó un nuevo análisis en una sección transversal rectangular con diferentes pendientes en el aforador supercrítico, para diferentes sitios de medición, se realizó un análisis CFD para coordenadas, unidimensional, bidimensional y tridimensional utilizando el software HEC-RAS®, Iber® y ANSYS® CFX®. Así, los resultados mostraron que la mejor ubicación del pozo de observación en el aforador supercrítico se situará 2/5 partes utilizando una pendiente del 10%, obteniendo un R2 de 0,999 y un error máximo del 5%.
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    Análisis de Vulnerabilidad y Riesgo de Contaminación del Acuífero de Texcoco, Estado de México
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2020-12-19) Vázquez Castro, Ma. de Lourdes ; Carrillo García, Mauricio ; Reyes Gutiérrez, Lázaro Raymundo ; Reyes Ramírez, Aurelio
    México, enfrenta problemas de disponibilidad de agua y contaminación, los cuales se agravan por el consumo y uso desmedido de este recurso natural. El agua subterránea presenta una gran cantidad de problemas debido al descenso continuo de sus niveles y en algunos sectores del acuífero existe un riesgo elevado a la contaminación, impactando de manera negativa el suministro de este recurso. De esto deriva la importancia de la gestión y manejo sustentable de este recurso hídrico. El acuífero de Texcoco es el principal recurso de agua de al menos 13 municipios en la parte oriente del Valle de México, es la principal fuente de abastecimiento de una población cercana a los 3,200,000 habitantes. El crecimiento económico de una región, así como el bienestar de la población depende fuertemente de la posibilidad de alcanzar un manejo sustentable. El objetivo de este trabajo fue determinar el riesgo de contaminación del agua subterránea, generando y analizando mapas de riesgo con base a los parámetros de Dar Zarrouk y el método AVI. La vulnerabilidad intrínseca se determinó con base a variables que caracterizan al acuífero en estudio como; profundidad del nivel del agua, litología, tipo de acuífero, topografía, características de la zona no saturada y su conductividad hidráulica saturada. La información para el desarrollo de esta metodología se adquirió a través de mediciones en campo y recopilación de datos, abarcando la superficie del terreno, correspondiente al área estudio. El mapa de vulnerabilidad y riesgo a la contaminación se elaboró con base a las zonas susceptibles de infiltración, a partir de datos de la conductividad hidráulica, Kfs (m∙d-1) y espesor h (m) de la zona no saturada, se obtuvieron valores de la resistencia hidráulica C=1.4 a 3.9 días, que muestran un cierto grado de vulnerabilidad, la cual se clasifico conforme a los niveles del modelo.
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    Análisis del comportamiento de la estructura de un invernadero con ventila cenital
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2014-12) López Bautista, Vicente ; Villaseñor Perea, Carlos Alberto ; López Casteñs, Gilberto de Jesús ; Carrillo García, Mauricio ; Cervantes Osornio, Rocío
    Los invernaderos se deben diseñar de acuerdo a normas en vigor o considerando las condiciones climáticas de la zona; es probable que la estructura diseñada para un país específico no cumpla la eficiencia estructural de un país diferente. En este trabajo se evaluó la capacidad estructural de un invernadero con ventila cenital, en su pórtico más limitativo, esa variante es típica en la región central de México. Se aplicó el Método de los Elementos Finitos (FEM) a un modelo tridimensional con el programa ROBOT V. 2014. Obteniéndose las tensiones que se producen en los diferentes elementos, a partir de un estado combinado de cargas. Para el caso de columnas y cuerda inferior las tensiones son superiores a las admisibles, por lo que se recomienda emplear perfiles de mayor sección, o la incorporación de otros elementos estructurales. La aplicación de estas herramientas ingenieriles ayudaría a garantizar la seguridad mecánica de la estructura de invernaderos y su optimización. Previamente se realizaron estudios de la carga de viento y la caracterización del material. En túnel de viento con un modelo a escala fueron estimados coeficientes de presión y la carga aerodinámica. Además, se realizó una visualización del comportamiento del flujo de aire utilizando inyección de humo y simulación FEM. Resultó que la tendencia de los coeficientes de presión y la visualización del flujo de aire coinciden para esta geometría, los resultados del estudio de la carga del viento se usaron para definir la carga dinámica. Para la caracterización mecánica del acero se llevó a cabo un análisis teórico; un análisis de flexión de una viga en voladizo utilizando probetas del material, en este caso se midieron deformaciones con extensometría eléctrica; también se empleó simulación con ordenador. Las predicciones teóricas indicaron una mayor flexión que la que se presenta en las mediciones experimentales. Encontrándose un valor promedio del módulo de Young no coincidente con los valores estándares. Como resultado del ensayo experimental, el desplazamiento del eje neutro es mayor en las probetas sin soldadura, lo cual concuerda con la simulación FEM. Los valores de las constantes encontradas se emplearon en el software utilizado para determinar las tensiones.
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    Construcción de un desalinizador de aguas salobres para potabilización del agua en uso agrícola
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2024-11) García Martínez, Jesús Antonio ; Valle Guadarrama, Salvador ; Carrillo García, Mauricio ; Villaseñor Perea, Carlos Alberto ; Martínez Solís, Fermín
    Este trabajo aborda la construcción y evaluación de un sistema de desalinización de agua salobre mediante la tecnología de humidificación-deshumidificación (HDH), que representa una alternativa viable para la producción de agua dulce en comunidades rurales. En el primer capítulo, se realiza una revisión exhaustiva de la literatura sobre los principios termodinámicos y psicrométricos que sustentan la operación de los sistemas HDH, destacando su capacidad para operar con fuentes de energía renovable, como la solar, y su potencial de implementación a pequeña escala. Posteriormente, se realizó un análisis bibliométrico que evalúa la investigación en tecnología HDH entre 2000 y 2023. Empleando la metodología PRISMA, se identificaron tendencias, autores y enfoques en eficiencia energética y producción de agua destilada, señalando el crecimiento de este campo. En una cuarta fase, se llevó a cabo el modelado del sistema HDH utilizando principios de psicrometría, lo que permite parametrizar un dispositivo físico y evaluar su desempeño en función de la producción de agua dulce y la eficiencia energética. Los principales componentes del sistema, como humidificadores y deshumidificadores, son analizados y optimizados para mejorar la eficiencia del ciclo, proponiendo el uso de bombas de calor para maximizar la recuperación de agua. El sistema HDH presenta un alto potencial para su implementación en zonas rurales, aunque se identifican áreas de mejora para incrementar su eficiencia y reducir los costos operativos.
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    Evaluación de la subsidencia a partir de un modelo de optimización para la gestión del agua subterránea.
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2022-11) Díaz Nigenda, Juan José ; Carrillo García, Mauricio ; Morales Casique, Eric ; Vázquez Peña, Mario Alberto ; Escolero Fuentes, Óscar A.
    La sobreexplotación del agua subterránea ocasiona un agotamiento gradual del almacenamiento en los acuíferos, por lo que los modelos de gestión del agua subterránea son una buena herramienta para conocer la respuesta del sistema a las alternativas planteadas y apoyar la toma de decisiones. En esta investigación se evalúa la subsidencia a partir de una propuesta metodológica que integra un módulo de cálculo de los coeficientes de respuesta; un módulo de optimización y cálculo de los abatimientos del acuífero; y un módulo para evaluar el efecto transitorio en el acuitardo y el cálculo del hundimiento. Inicialmente, se maximizó el caudal de extracción de los pozos de bombeo y se determinaron abatimientos menores o iguales a 15 metros en los distintos puntos de control. Este abatimiento se consideró como perturbación inicial en la interfase acuífero-acuitardo para realizar un análisis transitorio y determinar el efecto en el almacenamiento del acuitardo. Esta propuesta analiza un tiempo adimensional y aplica una solución analítica para determinar el abatimiento a diferentes profundidades del acuitardo. Se determinó que el hundimiento es del orden de 7 centímetros en los 3 años de análisis. Finalmente, se analizaron escenarios para evaluar la subsidencia en un sistema multi-acuífero que permitan plantear esquemas de manejo con el apoyo de un modelo de optimización para la gestión del agua subterránea; los escenarios consideraron esquemas de bombeo integrados con información de los volúmenes de extracción del acuífero Chalco-Amecameca. Para el escenario óptimo, se determinó un esquema de bombeo que restringe el abatimiento a 10 metros y maximiza el bombeo a 2.6 millones de metros cúbicos por año en promedio, ocasionando hundimientos en el acuitardo del orden 16.6 centímetros en el horizonte de planeación.