Maestría en Ingeniería Agrícola y Uso Integral del Agua

Permanent URI for this collection

https://repositorio.chapingo.edu.mx/handle/20.500.12098/942

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.

Browse

Browsing Maestría en Ingeniería Agrícola y Uso Integral del Agua by Title

  • Item
    Análisis de calidad de agua en un sistema acuapónico mediante redes neuronales y conglomerados
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2023-11) Santillan Illescas, Josue ; Pineda Pineda, Joel ; Fitz Rodríguez, Efrén ; López Cruz, Irineo Lorenzo
    La acuaponía es una técnica sustentable de producción de alimentos debido a su alta eficiencia en el uso del agua, nutrientes y energía. Sin embargo, es crucial mantener una concentración adecuada de oxígeno disuelto en el estanque de peces para prevenir la mortalidad de estos. El objetivo de este estudio fue analizar el comportamiento de las variables ambientales y de calidad de agua y su relación con el oxígeno disuelto en un sistema acuapónico a pequeña escala. El estudio se realizó en un invernadero en la Universidad Autónoma Chapingo durante el periodo de mayo 2022 a enero 2023 donde se estableció un sistema acuícola de recirculación cerrada y posteriormente un sistema acuapónico con cultivo de Tilapia (Oreochromis niloticus) y lechuga (Lactuca sativa). Las variables ambientales (temperatura del aire, humedad relativa y radiación fotosintéticamente activa) y de calidad de agua (oxígeno disuelto, temperatura del agua, conductividad eléctrica y pH) fueron monitoreadas durante el experimento. Se implementó una red neuronal para predecir la concentración del oxígeno disuelto en el estanque de peces con un 99.3% de eficiencia. Se realizó un análisis de sensibilidad de Garson para determinar las variables más importantes en el comportamiento del oxígeno disuelto. El análisis anterior se complementó con el análisis de correlación de Pearson, y el análisis de conglomerados tanto en el sistema acuícola como en el sistema acuapónico. La temperatura del agua, el pH y la conductividad eléctrica fueron las variables más influyentes en el oxígeno disuelto. El análisis de conglomerados mostró una tendencia negativa entre la temperatura del agua y del aire con el oxígeno disuelto, además de una relación positiva entre la humedad relativa y el oxígeno disuelto. Este trabajo establece una base para comprender las relaciones entre las variables ambientales y de calidad de agua dentro de un sistema acuapónico.
  • Item
    Análisis de comportamiento mecánico del fruto de guayaba (psidium guajava L.) y su relación con los procesos fisiológicos
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2008-06) Yam Tzec, José Antonio ; Villaseñor Perea, Carlos Alberto ; Romanchik Kriuchkova, Eugenio ; Soto Escobar, Martín
    La importancia del cultivo de guayaba radica en el aporte económico para algunas regiones de México. Actualmente se cultiva de forma general en lugares con cierto tipo de condiciones equivalentes en México a zonas como Aguascalientes, Zacatecas y Michoacán. Durante la comercialización se presentan muchos problemas relacionados con los daños mecánicos que se ocasionan durante la cosecha, transporte y almacenamiento, dichos daños aceleran la actividad fisiológica de los frutos de guayaba que se traduce en pérdidas económicas por la reducida vida de anaquel de los frutos. Se realizaron pruebas a frutos de guayaba de las variedades Calvillo y Criolla sometidas a compresión en dos posiciones del fruto (horizontal y vertical), tres distancias de la cruceta (límite elástico, punto de biocedencia y punto de ruptura), asimismo se sometieron a impacto en superficies de madera y plástico. Se midió la producción de etileno y CO2 los cuales son significativos, encontrando que la producción de estos gases se incrementa a medida que se incrementa la carga de compresión, dicha producción se incrementa notablemente para el segundo día que se aplico la fuerza de compresión. Los frutos de guayaba Criolla reportaron que soportan una mayor carga de compresión cuando se encuentran en posición horizontal hasta el límite elástico, información que resulta relevante para el diseño de empaques o para la transportación. Se midieron también las variables de porcentaje de deformación encontrando una mayor deformación en frutos criollos, en posición horizontal con valores de hasta 43% para el caso del módulo de Young se reportan valores de 0.3702 MPa para frutos criollos y 0.319 MPa para frutos de la variedad Calvillo. Para el caso de impacto y compresión las diferencias notables se vieron cuando variamos la posición de vertical a horizontal observando la mayor deformación en los frutos criollos. Durante los cuatro días que se midieron las variables se observaron pérdidas de peso de hasta 13% para compresión y de 9% por ciento para impacto.
  • Item
    Análisis 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, Agustín
    La 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.
  • Item
    Análisis de la humedad en un invernadero semicerrado con cultivo de jitomate (Solanum lycopersicum) mediante modelos de simulación
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2015-02) Mauricio Pérez, Azucelli Maythe ; Salazar Moreno, Raquel ; López Cruz, Irineo Lorenzo ; Rojano Aguilar, Abraham
    Las ventajas de los invernaderos semicerrados son el ahorro de agua y energía, así como el aumento en el rendimiento y calidad de los productos. Sin embargo, uno de los retos de este sistema es el control de la humedad. Esta investigación utiliza la información de un invernadero semicerrado con cultivo de tomate, que se encuentra en el Instituto de Horticultura en la Universidad Humboldt de Berlín. Dos casos se analizan: 1) Un invernadero completamente cerrado en donde sólo los procesos de transpiración y condensación están presentes; 2) Cuando se permite ventilación natural y se incluye en el balance de masa de vapor de agua. Para el primer caso, sólo fue necesaria la calibración, los dos parámetros que cambian más son la resistencia de la capa límite y el coeficiente de extinción de la radiación. En el segundo modelo se realizó el análisis de sensibilidad antes de la calibración, con el calor latente de vaporización y el coeficiente de extinción de la radiación como los parámetros más sensibles. En general, los dos modelos simulan el comportamiento de la humedad de manera aceptable.
  • Item
    Análisis de la respuesta del nopal verdura (Opuntia ficus indica L.) a variaciones en agua y fertilización bajo producción semiforzada
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2014-12) Azúa Barrón, Martin ; Vázquez Peña, Mario Alberto ; Carrillo García, Mauricio ; Hernández Saucedo, Fco. Raúl
    La escasez de agua es una preocupación constante. En esta investigación se somete al nopal verdura plantado directamente en el suelo y bajo cubierta de plástico en su modalidad de microtúneles a diferentes láminas de riego y dosis de fertilización mediante un diseño estadístico factorial. El consumo de agua del nopal verdura bajo condiciones de microtúneles es aproximadamente un 20% menor que si estuviera a la intemperie; además se aumenta la temperatura media diaria un promedio de 5.5 grados centígrados lo cual permite que la producción de nopalitos tiernos fuera de temporada. De este trabajo se encontró que cultivando nopal verdura en microtúneles y aplicando una lámina de riego equivalente al 25 % de la evaporación del lugar y fertilizando con 200 kg ha-1 de nitrógeno permite la posibilidad de obtener cosechas de hasta 200 t ha-1 de nopalito con un buen manejo y fuera de temporada.
  • Item
    Análisis de un modelo metemático como base de un simulador de clima de invernaderos
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2016-02) Valencia Islas, José Olaf ; López Cruz, Irineo L. ; Ramírez Arias, Armando ; Fitz Rodríguez, Efrén
    Para entender el comportamiento del ambiente del sistema invernadero bajo los diferentes climas que prevalecen en México, un simulador climático puede ser de gran ayuda. El objetivo de la investigación fue modificar, analizar y evaluar el comportamiento de un modelo matemático dinámico como base para la construcción de un simulador del clima de invernaderos establecidos en México. Primeramente se investigaron los requerimientos de control de clima para invernaderos usando diagramas de equipamiento y gráficas de temperaturas máximas y mínimas. En segundo lugar se propuso modificar un modelo matemático dinámico que contiene como variables de estado la temperatura del aire, temperatura de la masa térmica, humedad específica y biomasa de un cultivo de lechuga. Contiene además veintinueve parámetros y seis variables de entrada. En tercer lugar, se llevó a cabo un análisis de sensibilidad global para conocer los parámetros más influyentes sobre las variables de salida del modelo. En cuarto lugar, se llevó a cabo un análisis de incertidumbre para los parámetros, lo que permitió obtener funciones de distribución de probabilidades de cada variable de salida y cuantificar su variabilidad cuando cambia el valor nominal de los parámetros, suponiendo que tienen una distribución uniforme. Posteriormente el modelo se calibró por el procedimiento de mínimos cuadrados no lineales y se evaluó su desempeño con datos de un invernadero tipo sierra encontrando un buen ajuste entre las predicciones y mediciones. Finalmente, para explorar la posibilidad de mejoramiento de las predicciones del modelo mediante asimilación de datos, se diseñó un Filto de Kalman Extendido.
  • Item
    Análisis del comportamiento del coeficiente de fricción de Manning bajo diferentes condiciones de flujo en canales de riego
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2017-12) González Ortega, Francisco Javier ; Prado Hernández, J. Víctor ; De León Mojarro, Benjamín ; Carrillo García, Mauricio
    El coeficiente “n” de Manning es un número que asume todas las pérdidas de energía generadas por la fricción de un fluido y el medio en que se desarrolla. Esta asunción, permite que comúnmente al diseñar canales de riego, se seleccione únicamente al coeficiente de fricción de Manning en base a la rugosidad del material sin considerar el efecto que se genera el trabajar con diferentes tipos de flujo. En el presente trabajo se analiza la resistencia al flujo y específicamente se determina el comportamiento del coeficiente de fricción (n) de Manning para los flujos permanente uniforme y permanente gradualmente variado (FGV) en el canal metálico de la Universidad Autónoma Chapingo. Estos tipos de flujos se establecieron bajo una misma pendiente y material de revestimiento del canal, en el cual se variaron 13 gastos, para cada uno de estos, se generaron distintas curvas de remanso y de esta forma se analizó el comportamiento del coeficiente “n” de Manning en cada tipo de flujo. Las mediciones de los tirantes se realizaron por medio de sensores ultrasónicos HC-SR04. Los resultados muestran que existe una notable diferencia en el “n” cuando se trabaja en flujo permanente uniforme y FGV. Aunado a esto, en el análisis del FGV, se observaron mayores valores de “n” para curvas tipo S1 (0.0119-0.0214) en comparación a curvas S2 (0.0084-0.012). Analizando el Re y “n”, se observó que la ecuación de Manning representa correctamente la resistencia al flujo cuando este es turbulento supercrítico. Se coincide con lo mencionado con otros investigadores que expresan que el seleccionar un coeficiente de Manning en base a la rugosidad es no recomendado.
  • Item
    Análisis 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, Efraín
    Debido 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.
  • Item
    Análisis hidráulico matemático del flujo en tuberías con salidas multiples
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2012-07) Bedoya Cardoso, Marlio ; Ángeles Montiel, Vicente ; Carrillo García, Mauricio ; López Cruz, Irineo Lorenzo
    Las pérdidas por fricción y localizadas, el espaciamiento entre emisores, la pendiente del terreno, la velocidad de descarga y el régimen del emisor, son parámetros importantes para obtener un buen diseño de laterales de riego y uniformidad de aplicación. Por lo anterior, el presente trabajo se realizó con el fin de mejorar la uniformidad de riego, utilizando espaciamientos distintos en un lateral. Las pruebas se realizaron en dos laterales de 50 metros (m) de longitud y 13.5 milímetros (mm) de diámetro interior, y basado en los resultados de diámetro húmedo formado en el suelo, se decide para el primer lateral un espaciamiento constante de 0.40 m y para el segundo lateral, espaciamientos distintos de 0.40 m en los primeros 10 m, y 0.35 m hasta el final; los dos laterales tienen espaciamiento inicial de 0.35 m, para asegurar un toma de presión cada 10 metros para su respectiva lectura. Todos los goteros de los dos laterales se aforaron 3 veces para determinar su promedio. Los goteros utilizados fueron auto compensados de 8 litros por hora (Uh) de la marca NAANDANJAIN, pues presentaron mejor uniformidad de aplicación, mejor coeficiente de determinación R” y menor coeficiente de variación de los emisores probados (4, 8 y 12 1/n). La propuesta de espaciamientos distintos para laterales de riego, mejora entre un 2 y 2.31% la uniformidad de aplicación en comparación con el espaciamiento constante utilizado, pero la hipótesis de igualdad de varianza, muestra con un nivel de significancia del 95% que esta mejora, no representa diferencias significativas entre los dos laterales, igualmente basado en los resultados del análisis hidráulico y matemático hecho con la ecuación de DarcyWeisbach y Blasius se concluye que “esta debe ser utilizada y considerarse como una norma para determinar las pérdidas por fricción en tuberías por su alta precisión, comparada con la ecuación de Hazen-Williams.
  • Item
    Análisis Térmico de un destilador simple en el proceso de producción de mezcal tipo artesanal
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2022-10-24) Marín Cabrera, Regina ; Villaseñor Perea, Carlos Alberto ; Pérez López, Artemio ; Mancera Rico, Arturo
    La elaboración de mezcal está integrada por varias operaciones unitarias como: cosecha, horneado, molienda, fermentación y destilación. Cada operación es importante, y en gran medida, depende de cada una el producto final. Sin embargo, una operación clave durante el proceso es el destilado, el cual garantiza que la bebida sea apta para el consumo humano. El mezcal es una bebida que desencadena una serie de actividades que activan la economía, desde la explotación de los campos para la obtención de la materia prima, hasta la venta del producto. Además de tener un impacto económico positivo en la región, esta actividad es netamente ecológica, pues está comprobado que el cultivo de agave ayuda en gran medida a la captación de CO2 del ambiente, pudiendo mitigar el calentamiento global, además que el cultivo requiere muy poca agua a diferencia de otros que son más exigentes ("Regeneration International", 2020). Del mismo modo, Ramírez-Sorroza (2018) encontró que el bagazo de agave es un biomaterial potencial con excelentes propiedades térmicas y altamente biodegradable a diferencia de otros materiales que tienen características muy similares (Ramírez-Sorroza, 2018). Sin embargo, la zona mezcalera de Oaxaca presenta una falta de mecanización, siendo todos sus procesos de elaboración meramente artesanales, por lo que es necesario eficientizar dichos procesos con el fin de obtener un producto de calidad y buenas ganancias monetarias. García-Vásquez et al. (2018) realizaron un estudio sobre distintos sistemas de producción en el Distrito de Tlacolula, detectando una gran experiencia en los productores, al tratarse de palenques familiares. El conocimiento en estos palenques ha sido transmitido de generación en generación, sin permitir que existan cambios significativos y que ayuden en la mejora de los procesos, lo que abre una oportunidad para hacerlo. 2 El abandono paulatino de los campos de producción ha conducido que exista un desabasto de agave siendo uno de los contribuyentes al encarecimiento del mezcal (Bautista, Orozco-Cirilo, y Terán-Melchor, 2015). Sin embargo, el mezcal tiene una gran ventaja al ser elaborado a partir de una amplia variedad de agaves (Agave angustifolia, Agave esperrima, Agave weberi, Agave potatorum, Agave salmiana, entre otros) de acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-070-SCFI-1994, a diferencia del tequila que solo puede ser elaborado a partir de Agave tequilana, mejor conocido como agave azul. La destilación es un proceso muy antiguo, que es implementado para la extracción de distintos fluidos (agua, agua de rosas, perfumes, combustibles, aceites comestibles y esenciales, entre otros), sin embargo, para el mezcal, los estudios son muy limitados, pues se trata de una bebida con denominación de origen en México (Carrillo-Trueba, 2007). Existen diferentes tipos de destilación, dentro de ellas la destilación simple es la más conocida para la obtención del mezcal. Sin embargo, los estudios de sistemas de destilación simple son muy escasos y existe información muy limitada (Sacher, García-Llobodanin, López, Segura, & Pérez-Correa, 2013). Por otro lado, los tipos de destilación continua y por lotes, son los más utilizados debido a las ventajas que estos ofrecen (Kim & Seo, 2014; Carvallo et al., 2011). Sin embargo, la destilación simple aún sigue siendo un reto que mejorar, para quienes aún la utilizan y que por cuestiones de costos no pueden emplear una más sofisticada. Esto abre una oportunidad para poder hacerlo, ya que hasta ahora la destilación simple carece de control en cuanto a la temperatura interna de la olla, la cual define los grados alcohol de salida. El estudio del análisis térmico de la destilación es de gran importancia, ya que a partir de éste se pueden obtener resultados que ayuden a implementar innovaciones para lograr mayor eficiencia en el uso de energía. Existen estudios de simulación para esta operación unitaria con programas como ANSYS, Aspen Plus, Prosim, entre otros, donde es necesario que previamente se haya realizado el trabajo anterior para obtener resultados exitosos (Kim & Seo, 2014). Sacher et 3 al. (2013) y Scanavini et al. (2009) presentaron en sus respectivas investigaciones la ecuación para obtener las pérdidas energéticas únicamente por convección de la olla. Lo que abre oportunidad para realizar el análisis del resto del sistema y tomar en cuenta las pérdidas por radiación y conducción. Algunos de los autores que han trabajado en esta área como Sacher et al. (2013) propusieron un modelo de equilibrio de fases para predecir la captación de distintos compuestos aromáticos obtenidos a partir de un destilador tradicional. Dichos autores modelaron la recuperación del etanol, así como la dinámica de condensación y los procesos de transferencia de calor, donde obtuvieron valores de bajo error en la predicción con respecto de los valores medidos. Así también, Osorio et al. (2004), desarrollaron un modelo para describir la destilación de aguardiente de pisco con una destilación discontinua reactiva multicomponente, donde el enfoque de simulación convirtió un sistema de ecuaciones algebraicas diferenciales a un conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias, para después resolverlas y reemplazarlas con redes neuronales. De acuerdo con Osorio et al. (2004), la composición de la mezcla depende directamente de la temperatura y de la presión de equilibrio. Por otro lado, Valderrama et al. (2012) modelaron y simularon un sistema de destilación por columna con el fin de obtener los componentes de mezclas complejas. En dicho estudio emplearon redes neuronales para correlacionar datos experimentales, sin embargo, los resultados tienden a ser variables y no se pueden hacer generalizaciones. Los autores aseguraron que la concentración de componentes en el fluido depende de la temperatura a la cual se destila. Con este antecedente, se pretende que esta investigación contribuya a entender mejor el proceso de destilación del mezcal para lograr una reducción en el tiempo de proceso y un mayor control en los grados de alcohol en el destilado. Se propone como objetivo general: Analizar la transferencia de calor en un destilador simple en un proceso de producción de mezcal tipo artesanal. Los objetivos particulares son: a) Plantear una metodología para obtener un balance de energía en un destilador simple de mezcal tipo artesanal; b) Elaborar un monitor 4 de temperatura ; c) Monitorear la temperatura en distintas partes del destilador simple de mezcal tipo artesanal; d) Medir el contenido de alcohol en el mezcal durante el proceso de destilación. Esta investigación consta de tres capítulos. El primer capítulo presenta la introducción general compuesto de antecedentes, problema de estudio, hipótesis y objetivo general y particulares. El capítulo dos presenta una breve revisión de literatura con respecto al problema que se estudia. El capítulo tres consta de un artículo titulado: “Análisis térmico de un destilador simple en el proceso de producción de mezcal tipo artesanal”, donde además de presentar una metodología completa para la obtención de pérdidas energéticas del sistema, también se presentan mediciones con respecto a temperatura y grados de alcohol, y el balance de energía con los datos obtenidos en campo.
  • Item
    Análisis y prónostico de sequías en la cuenca del Río Fuerte, México
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2015-12) Castillo Castillo, Mónica ; Ibáñez Castillo, Laura Alicia ; Arteaga Ramírez, Ramon ; Vázquez Peña, Mario Alberto
    El análisis de sequías se realizó en el periodo 1961-2011 con los índices SPI y SPEI a escalas de 3, 6, 12 y 24 meses. En el pronóstico se evaluaron cuatro enfoques, con los filtros de Kalman Discreto y Ensemble y dos modelos autorregresivos para evaluar el pronóstico con 1, 2, 3 y 4 meses de adelanto. Los resultados muestran que la intensidad de las sequías es mayor a partir de 1980; el SPEI define mejor los periodos secos y refleja mejor los efectos del cambio climático; las sequías más intensas fueron en 1999-2004 y en 2011. El pronóstico con el enfoque DKF-AR (2) presenta el mejor ajuste en términos de RMSE, Nash-Sutcliffe y R, así como a escala de 12 y 24 meses; el pronóstico a 1 mes de adelanto tiene mejor ajuste que a 2, 3 y 4 meses; el SPEI es más estable que el SPI por lo que presenta mejor ajuste.
  • Item
    Aplicabilidad del modelo SWAT para la estimación de la erosión hídrica en las cuencas de México
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2010-05) Rivera Toral, Francisco ; Pérez Nieto, Samuel ; Ibáñez Castillo, Laura Alicia ; Hernández Saucedo, Francisco Raúl
    Se revisó la aplicabilidad del modelo de simulación hidrológica SWAT (Soil and Water Assessment Tool), en las cuencas de México, aplicándolo a la cuenca Ixtapan del Oro, Estado de México, para la estimación de pérdida de suelo; comparando los resultados con los valores estimados mediante la técnica del álgebra de mapas; se encontró que SWAT subestima el factor topográfico en las subcuencas cuando la pendiente es mayor del 25%, ya que realiza una mala estimación de la longitud de la pendiente, asignándole un valor constante de 0.05 m, valor que puede ser corregido si se estima de forma externa al modelo y se introduce manualmente. Con estas consideraciones, se puede usar el modelo SWAT para la estimación de pérdida de suelo en cuencas hidrográficas, ampliando su utilización en México que hasta hora se ha restringido a la realización de balances hidrológicos. Para la cuenca en estudio, se estimó que el 88.7% de la superficie (13,138.8 ha), se encuentra en las clases de erosión incipiente y ligera, lo que refleja el buen estado de conservación de su vegetación y de sus suelos, estando el 75.4% de su superficie (11,150.7 ha) cubierta por bosque.
  • Item
    Aplicación de concentradores solares para iluminación natural
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2009-07) Betanzos Castillo, Francisco ; Romantchik Kriuchkova, Eugenio ; Villaseñor Perea, Carlos Alberto ; Cruz Meza, Pedro
    El presente trabajo trata sobre el diseño y evaluación de un sistema concentrador-luminoducto para iluminación natural. Se diseñó un concentrador con perfil troncocónico para captar, transferir y difundir luz solar, esta fue concentrada y transportada mediante reflexión a lo largo de las paredes del sistema y finalmente proyectada al interior de una construcción agropecuaria. Se comparó la iluminancia lograda por el sistema con y sin concentración encontrándose una diferencia significativa en los niveles de iluminación. El concentrador obtuvo factores de concentración entre 1.7 y 3.6. Los aspectos críticos que determinaron la concentración de luz natural fueron el ángulo de aceptancia (45.68º), la orientación (45º y 90º) y la reflectancia del material utilizado (95%), además, se logró reducir las dimensiones que ocupan estos sistemas, conservando la iluminancia. Se probó que este sistema aumentó la iluminación del espacio interior en donde la luz no llegaba de forma natural, mejorando los niveles de iluminancia (300-500 lx), según CIE (Commission Internationale l’Eclarige). Se demostró que el sistema representa una solución viable y adaptable para iluminar construcciones naturalmente.
  • Item
    Balance hídrico para la planeación agrícola del arroz en el Valle del Cauca, Colombia
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2020-11) Valencia González, Jesica Natalia ; Arteaga Ramírez, Ramón ; Vázquez Peña, Ramón ; Quevedo Nolasco, Abel
    El manejo de los datos climáticos permite conocer y abordar cuantitativamente la disponibilidad climática de un área determinada; para la adaptación o producción de cultivos, divulgando resultados a partir de información básica. El objetivo general fue Evaluar y analizar el Balance hídrico del arroz en el Valle del Cauca - Colombia para la planeación agrícola de éste en dos épocas de siembra. Se utilizaron nueve estaciones con información climatológica diaria las cuales permitieron, el relleno de datos faltantes de las variables precipitación, brillo solar, humedad, evaporación temperatura máxima y mínima; a través de los métodos: Razón normal (RN), Análisis armónico de la serie de Fourier (SF) y la distancia inversa al cuadrado (IDW). Posteriormente, se evaluó la evapotranspiración de referencia diaria (ETo) con las ecuaciones de Hargreaves Samani, Priestley y Taylor, García y López y Linacre; respecto a la ecuación de FAO Penman-Monteith, la obtención de las fechas de inicio del periodo de lluvias, el inicio de la estación de crecimiento y la duración de la misma a diferentes niveles de probabilidad y finalmente; la reducción del rendimiento de arroz a través de un balance hídrico diario para dos épocas de siembra en el programa Cropwat. Se identificó que la estación Independencia es la ubicación más representativa del área de estudio; por su disponibilidad hídrica y tipo de suelo, seguida por la estación Ciat Quilichao. En cambio, las estaciones más lejanas al área de producción de arroz exhibieron los valores más extremos en la reducción de rendimiento; exhibiéndolas como las estaciones de menos referencia.
  • Item
    Calidad y rendimiento de jitomate variando el calcio en un sistema NFT en invernadero
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2011-09) Barrera Puga, Pedro ; Vázquez Peña, Mario A. ; Arteaga Ramírez, Ramón ; López Cruz, Irineo L.
    La presente investigación fue desarrollada en un invernadero de 20 m2 de área localizado en la Universidad de Chapingo, México, en sistema hidropónico (NFT) con recirculación de la solución nutritiva, se aplicaron tres tratamientos (100, 150 y 200 ppm) de concentración de calcio para estudiar efecto sobre la calidad y rendimiento de frutos de tomate (LycopersicumesculentumMill). El experimento fue realizado del 30 de septiembre de 2010 al 4 de febrero de 2011 y se recolectaron muestras aleatorias de frutos durante tres semanas consecutivas, donde cada semana correspondió a la cosecha de los frutos del primer al tercer racimo de cada planta. El tratamiento dos mostró el mayor rendimiento que se obtuvo en el segundo racimo con un 57.1 %, en el tratamiento uno en la tercera semana se obtuvo el 37.5% y en el tratamiento tres el rendimiento durante la segunda y tercera semana fue de 38.6% con respecto al total. La calidad de los frutos fue buena porque los tomates presentaron buen grado de acidez y el contenido de sales estuvo de acuerdo a los recomendados, sin embargo el contenido de azucares fue bajo y estadísticamente diferente en comparación con estudios previos reportados. El rendimiento promedio fue bajo y diferente en todos los casos debido al efecto de temperaturas extremas registradas fuera del rango de 10-25°C y estos resultados no pueden ser atribuidos a la concentración de calcio porque que no hubo diferencias significativas entre los tratamientos.
  • Item
    Caracterización de mortero de cemento portland conteniendo agregado fino de pet (tereftalato de polietileno)
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2019-01) Vásquez López, Marcelino Benito ; Hidalgo Reyes, Martín ; Cano Barrita, Prisciliano Felipe de Jesús ; García Silva, Samuel
    Los envases de tereftalato de polietileno (PET) de desecho normalmente se disponen en el medio ambiente, generando problemas de contaminación. Buscando reutilizar este material, el objetivo de este trabajo fue caracterizar mortero de cemento Portland conteniendo partículas de PET como parte parcial del agregado fino natural, en proporciones volumétricas de 0 %, 5 %, 10 %, 15 %, y 20 %. La relación a/c utilizada en las mezclas fue de 0.55 con partículas de PET triturado con tamaños menores a 4.75 mm, excepto el control. Se fabricaron especímenes de mortero cúbicos (5 cm x 5 cm x 5 cm), cilíndricos (5 cm x 10 cm) y prismáticos cuadrangulares (4 cm x 4 cm x 16 cm). Se evaluaron propiedades reológicas en estado fresco, así como las mecánicas y de durabilidad de mortero en estado endurecido. Los resultados indican que las mezclas mantienen sus propiedades de trabajabilidad con proporciones <15 % de sustitución con respecto al control, debido a los valores similares del esfuerzo de fluencia e índice de consistencia. Con relación a las propiedades mecánicas, a medida que se incrementa la cantidad de PET se observa una disminución de la velocidad de pulso ultrasónico, la resistencia a la compresión, el módulo de elasticidad y la resistencia a la flexión. Sin embargo, la absorción de agua aumentó en los morteros conteniendo PET. Finalmente, el análisis de microscopía electrónica de barrido demostró que existe unión en resistencia mecánica del PET con la mezcla de mortero debido a la rugosidad del agregado, producto del proceso de triturado.
  • Item
    Caracterización eléctrica de robot agrícola y propuesta de diseño del centro de carga fotovoltaica
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2023-12) Berrocal Aguilar, Mónica Elizabeth ; Velázquez López, Noé ; López Canteñs, Gilberto de Jesús ; Ruíz García, Agustín
    Actualmente los llamados robots agrícolas han logrado tener importancia principalmente en países de primer mundo, se están desarrollando para un sinfín de actividades destinadas a la agricultura de precisión para obtener nuevas tecnologías como herramientas de apoyo al hombre. México toma la iniciativa de contribuir con ese tipo de tecnología, estableciendo la necesidad de la experimentación para mejorar el sistema con el que cuenta la Universidad Autónoma Chapingo. Por ello, el presente trabajo es una propuesta de diseño para un centro de carga fotovoltaica de un robot agrícola. En primer lugar, como uno de los objetivos específicos era revisar e inspeccionar las características de alimentación del robot, para conocer sus necesidades, en base a una prueba de tracción tomando como referencia la metodología descrita en la Norma mexicana NMX-O-233-SCFI-2019, ya que no existen normativas para robots, la cual fue realizada en las instalaciones del Centro Nacional de Estandarización Maquinaría Agrícola (CENEMA). Con ello, se midió la fuerza con la que el robot puede tirar o mover objetos para diferentes velocidades; además, se agregaron mediciones de consumo de corriente en todo momento de la prueba. La finalidad de este estudio es comprender y analizar el consumo energético del robot para calcular el tiempo aproximado que puede trabajar. Esta información es crucial para diseñar el centro carga fotovoltaica para que pueda abastecer energía a los agricultores en las parcelas, lo que es fundamental para su utilidad práctica en entornos agrícolas. El propósito final es ayudar a los campesinos proporcionado una solución energética sostenible y adecuada a sus necesidades. Los resultados obtenidos es que la propuesta de diseño del centro de carga fotovoltaica sea de tipo aislada, para la recarga de los componentes que requiere el robot en sus actividades como el uso de computadoras, bocina, celulares y recarga de baterías para su propio funcionamiento, sin tener que depender de energías convencionales garantizando labores de trabajo prolongados.
  • Item
    Caracterización físico mecánica del grano de haba (Vicia faba L.) para ocho variedades de México
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2019-01) Cuapantecatl Garrido, Norberto ; Velázquez López, Noé ; Ruíz García, Agustín ; Cruz Meza, Pedro
    Los costos y rendimientos bajos en cultivos básicos en el medio rural, así como el minifundio, en México hacen de la agricultura una labor poco redituable para los campesinos. Por lo anterior, el presente trabajo es parte del desarrollo de componentes para dar valor agregado al cultivo de haba (Vicia faba L.), como equipos de descascarado y clasificación mediante visión artificial. Se presenta la caracterización paso a paso de las propiedades físico mecánicas del grano de haba, de 8 variedades disponibles en el altiplano Mexicano: humedad [%] (base húmeda), dimensiones en 3 ejes [mm], área superficial [mm2 ], grosor del tegumento (cáscara) [mm], Esfericidad (Φ), Densidad (ρ) [g/mm3 ]., resistencia a la compresión [kN], desplazamiento [mm], energía absorbida (Ea) [J], módulo de proporcionalidad de deformabilidad (Ep) [MPa] y masa [kg]; Dichos ensayos se realizaron en los laboratorios correspondientes de la Universidad Autónoma Chapingo. El tamaño de muestra se definió en 30 granos por ensayo y se repitieron dichas pruebas, en sus 3 ejes (longitud, ancho, espesor), para cada variedad, finalizando con un análisis estadístico (prueba de Tukey). Con dichos resultados, se diseñó un disco de descascarado de 80 cm de diámetro, dispuesto por 28 cuchillas. El grosor del borde se basa en el grosor del grano y la velocidad de corte variable. El método (continuo), se diseñó un cilindro de descascarado con 90 cm de diámetro por 4 m de largo, con 40 cuchillas colocadas, a lo largo del diámetro, separadas a 30 mm; Finalmente, se desarrolló un equipo de clasificación de grano, utilizando visión artificial, con un programa que detecta el color de la cáscara de haba y los actuadores controlados electrónicamente para su separación. Mediante este sistema de clasificación, el costo del grano se incrementa de $ 8 a 15 pesos por kg a $20 a $30 pesos por kg.
  • Item
    Comparación de los enfoques morfopedológico y cuenca en la estimación de erosión hídrica con usle
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2016-12) Medina Hernández, Rosa Martha ; Diakite D., Lamine ; Gómez Díaz, Jesús David ; Coras Merino, Pablo Miguel
    La implementación de métodos para estimar la pérdida de suelo por erosión hídrica, ha sido limitada básicamente al uso de la USLE y sus modificaciones RUSLE 1 y 2 a nivel de cuencas. La cuenca por sus parámetros morfológicos (relieve, longitud de pendiente y su gradiente), su tipo de uso, es muy heterogénea para la determinación de los factores de la USLE. Es por ello que se necesita que las áreas tengan unas condiciones relativamente homogéneas de clima, suelo, relieve y vegetación. Un método para lograr la homogeneidad de la unidad de tierra dentro de la cuenca es el enfoque morfopedológico, que consiste en dividir la cuenca en unidades simples en cuanto a factores de desgaste de suelos. Los cálculos se realizaron en las subcuencas del Río Tezontepe y Lago Tochac-Tecoculco, pertenecientes a la cuenca Río Moctezuma, de acuerdo a los enfoques morfopedológico y de cuenca, dentro de estas unidades se estimaron los factores de erosividad, de erodabilidad del suelo, topográfico del terreno, de manejo del cultivo, de prácticas mecánicas. De acuerdo con los resultados la erosión actual con el enfoque de cuenca fue muy bajo en la mayor parte del área, el 83.3% de la superficie total con un erosión nula, y el resto con erosión ligera, según la FAO; mientras que en el enfoque morfopedológico los valores de la erosión fueron congruentes con la realidad sobre el terreno con un 53.5% de erosión ligera y un 18.7% de erosión moderada. Con respecto a la erosión potencial los valores de la pérdida de suelo variaron de moderada (22.3%) a Alta (71.8%), en tanto que el enfoque morfopedológico la erosión fue de alta a muy alta en el 99.4% del área. En forma general podemos concluir que los resultados obtenidos con el enfoque morfopedológico son congruentes con la realidad, así como para las condiciones por las cuales la ecuación de USLE fue elaborada.
  • Item
    Comparación del almacenamiento de agua en dos parcelas experimentales en Tepetlaoxtoc Estado de México
    (Universidad Autónoma Chapingo, 2024-11) García Lemus, Iván Alejandro ; Arteaga Ramírez, Ramón ; Ibáñez Castillo, Laura Alicia ; Vázquez Peña, Mario Alberto
    El objetivo principal del estudio fue evaluar la variación estacional del contenido de agua en el suelo mediante un análisis comparativo del balance hídrico a nivel diario en dos parcelas de evaluación, una de pastizal natural y otra intervenida con plantación de nopal (opuntia spp.) en la comunidad de Santo Tomás Apipillhuasco, Tepetlaoxtoc, Edo. Méx., México. Para ello se midieron de manera directa las variables de precipitación (P), temperatura y humedad volumétrica del suelo (en 30 cm y 60 cm de profundidad). La escorrentía superficial (ES) se estimó mediante el método del número de curva (NC). La evapotranspiración de referencia (ETo) se estimó mediante la ecuación Penman-Monteith. La evapotranspiración total (ET) se estimó con el coeficiente Kc de la cobertura vegetal. Durante la temporada de lluvias, la parcela intervenida con nopal retuvo más humedad en el suelo. En cambio, durante la época de estiaje, la parcela de pastizal natural mostró una mayor capacidad de almacenamiento de agua.