Doctorado 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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ItemConstrucción de un desalinizador de aguas salobres para potabilización del agua en uso agrícola(Universidad Autónoma Chapingo, 2024-11)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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ItemCharacterization of digesters enriched with high concentrations of propionate and chicken litter in anaerobic digestion(Universidad Autónoma Chapingo, 2024-10)The process of anaerobic digestion (AD) involves four key metabolic steps: 1) hydrolysis, 2) acidogenesis, 3) acetogenesis, and 4) methanogenesis. These steps are driven by a complex network of microorganisms working in unison to fully break down organic compounds into biogas. Propionate serves as a crucial intermediate in anaerobic digestion, with about 20 % to 43 % of methane production stemming from its complete oxidation. High concentrations of propionate, exceeding 2 g L-1, can result from organic overloads, leading to the failure of methanogenic processes and process imbalances. This study aimed to characterize a digester under continuous mesophilic conditions (35 ± 5 °C), fed with chicken litter 3 % of total solids and gradual enrichments with 0.5, 0.8, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 6.0, 12.0, 18.0, and 24.0 g L-1 of sodium propionate, to analyze changes in microbial populations. The microbial consortium that developed exhibited tolerance to high propionate concentrations. To elucidate its role in the degradation of propionate, 18 DNA samples were taken at strategic points of the enrichment and subjected to bioinformatic analysis. This analysis revealed the presence of species that do not act in syntrophy and facilitate propionate degradation. Furthermore, there was a substantial 50 % increase in methanogenic archaea. The developed microbiome enabled the stable maintenance of anaerobic digestion, ensuring consistent methane production without inhibition of methanogenesis despite high propionate concentrations.
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ItemPredicción y clasificación de madurez, y método para “inducir” el desprendimiento del fruto de mango(Universidad Autónoma Chapingo, 2024-08)El cultivo del mango (Mangifera indica L.) es una actividad agrícola importante en México, contribuyendo sustancialmente a la economía del país a través del consumo interno y de las exportaciones. Es de gran importancia cosechar el fruto en su etapa de madurez óptima y reducir los daños durante la cosecha. Por lo tanto, esta investigación tuvo como objetivo, desarrollar y evaluar un sistema integral para la predicción y clasificación de la madurez del mango, desarrollar un método innovador para el desprendimiento del fruto que pueda emplearse como técnica de cosecha. Para esto, se llevó a cabo una extensa revisión para identificar los principales parámetros fisicoquímicos y los métodos más eficaces para predecir madurez del mango, posteriormente se desarrolló un equipo basado en un sensor espectral y se correlacionó con las principales variables fisicoquímicas. Finalmente se desarrolló un método innovador de cosecha de mango, el cual consiste en la aplicación de una emulsión ácida sobre el pedicelo del fruto. Con el equipo construido y el uso de Mínimos cuadrados parciales, se predijo sólidos solubles totales (SST) y firmeza con un R2 de 0.61 y 0.76, respectivamente. La raíz cuadrada del error cuadrático medio de predicción fue de 0.91 (°Brix) para SST y de 0.67 (kg cm-2) para la firmeza. Mediante árboles de clasificación y regresión, la precisión de la clasificación fue del 90 % para SST y del 87 % para firmeza en frutos de mangos intactos. Además, la emulsión ácida aplicada al pedicelo del fruto ocasionó un desprendimiento del fruto en un tiempo máximo de 4 horas. Los experimentos de desprendimiento de mango utilizando una mezcla media indicaron que es posible desprender la fruta en un tiempo promedio de 2 horas. Sin embargo, la mezcla densa redujo la exudación de látex, la cual solo se presentó en el 7% del total de los frutos cosechados.
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ItemComportamiento mecánico de los frutos de zapote negro (Diospyros nigra (J.F.Gmel.) Perr. & Perr.) en postcosecha(Universidad Autónoma Chapingo, 2023-11)Los frutos de Zapote negro (Diospyros nigra (J.F.Gmel.) Perr. & Perr.) han enfrentado limitaciones en su comercialización. Por lo tanto, este estudio se enfoca en caracterizar las propiedades mecánicas de los frutos de Zapote negro en su estado de poscosecha, justo después de la cosecha. Además, se examina cómo estas propiedades cambian a lo largo del tiempo durante el almacenamiento, tanto en condiciones ambientales (18.5 °C ± 1.4 °C y HR de 43.7 % ± 3.9 %) como en condiciones de refrigeración comercial (3.6 °C ± 1 °C y HR de 44 % ± 6 %). El estudio también incluye la creación de modelos matemáticos que estiman el peso de los frutos basándose en sus propiedades geométricas.
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ItemDesarrollo de un sistema inteligente para el control mecánico de maleza en cultivos a hilera(Universidad Autónoma Chapingo, 2023-12)A lo largo de la historia, la maleza ha significado un problema inherente a la producción de alimentos y su control ha estado presente como un reto con constantes búsquedas de para su solución. Tomando en cuenta la situación ambiental y de salud a nivel mundial, y visualizando un panorama futuro a corto plazo, el desarrollo de métodos alternativos a la utilización de controles químicos ofrecerá una luz en el camino para la humanidad al contar con fuentes de producción de alimento con procedencia segura y sin riesgos que pongan en peligro la integridad de quien produce y de quien consume. La inteligencia artificial como área de la tecnología actual ha tenido un gran desarrollo en los últimos años, así como la utilización de sistemas que empleen esta herramienta tecnológica en muchas de las diversas actividades realizadas por el ser humano. El lograr detectar y localizar plantas de cultivos, frutas y maleza representa una gran ventaja en la búsqueda de la automatización de tareas agrícolas, la detección de maleza a su vez permite tomar medidas preventivas y de control para la infestación de malas hierbas por lo que es importante disponer de métodos que cuantifiquen y analicen la distribución de las malezas de forma rápida y precisa. El presente trabajo busca el desarrollo de un sistema inteligente para el control mecánico de cultivos a hilera, con un enfoque de detección en tiempo real a partir de redes neuronales convolucionales profundas que guíen a un sistema de control para la erradicación de malas hierbas al interior de una parcela de producción agrícolas en cultivos sembrados en hilera.