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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ItemAutomatización de la mediación y monitoreo en tiempo real, basado en IoT, de un aforador de garganta larga(Universidad Autónoma Chapingo, 2025-11)La medición en corrientes de flujo a superficie libre es esencial para la gestión eficiente del recurso hídrico, la cual debe ser lo más exacta. Con el avance en la instrumentación electrónica y tecnología de sensores se han desarrollado sistemas más precisos y eficientes. Este trabajo presenta el diseño, desarrollo y validación de un sistema automatizado de medición y monitoreo en tiempo real, basado en tecnología IoT (Internet de las Cosas), aplicado a un aforador de garganta larga modificado para flujo con sedimentos, ubicado en el Laboratorio de Hidráulica de la Universidad Autónoma Chapingo. El sistema integra tres sensores ultrasónicos HC-SR04 para medir la profundidad hidráulica, un sensor DHT22 para temperatura y humedad relativa, un módulo RTC, un lector microSD y un microcontrolador ESP32 con conectividad WiFi y Bluetooth. Los datos se procesan, almacenan en una microSD, se visualizan en una pantalla OLED y se transmiten cada 15 segundos a la plataforma ThingSpeak, además de poder descargarse localmente vía Bluetooth. La alimentación proviene de una batería ácido-plomo recargable mediante un panel solar. Se determinaron ecuaciones experimentales para el aforador en régimen subcrítico y supercrítico, obteniendo coeficientes de determinación (R²) superiores a 0.99. La validación se realizó comparando las mediciones del sistema con mediciones manuales (limnímetros) y un vertedor triangular como patrón de caudal, y como resultado se alcanzaron errores MAPE de 4.35% en profundidad, 5.44% en caudal respecto a limnímetros y 2.17% respecto al vertedor, cumpliendo con la norma NMX-AA-179-SCFI-2018. El sistema demostró precisión y robustez, siendo una alternativa técnica y económica viable para la medición, procesamiento y almacenamiento de datos hidráulicos. Su operación automática y su capacidad de monitoreo remoto permiten generar hidrogramas en tiempo real y ayudar en la toma de decisiones en la gestión del agua, contribuyendo a la modernización de la infraestructura hidráulica.
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ItemAbsorción de tres diferentes concentraciones de hierro en un sistema acuapónico de espinaca (Spinaca oleracea L.) y tilapia (Oreochromis niloticus)(Universidad Autónoma Chapingo, 2025-12)La espinaca (Spinacia oleracea L.) es una hortaliza rica en nutrientes y fuente importante de hierro (Fe), esencial para prevenir deficiencias. La acuaponía, sistema sostenible que integra acuicultura y cultivo vegetal, enfrenta limitaciones nutrimentales, siendo el Fe uno de los más críticos. Este estudio evaluó tres concentraciones de Fe (2.5, 3.5 y 4.5 ppm) en el crecimiento de espinaca y la calidad de carne de tilapia (Oreochromis niloticus) en sistemas acuapónicos, comparados con un testigo hidropónico. El experimento se realizó en dos ciclos (agosto y octubre-noviembre 2024) bajo diseño completamente al azar con tres tratamientos acuapónicos y un testigo, cada uno con tres repeticiones. Se suplementaron Ca, K y Mg para evitar deficiencias. Se midieron altura, peso fresco y seco, índice de área foliar y composición nutrimental vegetal y animal. El segundo ciclo mostró mejor desempeño por la aplicación constante de Fe hasta el día 21, manteniendo mayor disponibilidad nutrimental. La concentración intermedia (3.5 ppm), junto con K, Ca y Mg, optimizó el rendimiento sin antagonismos. En el primer ciclo, 4.5 ppm favoreció la biomasa inicial, pero en el segundo ciclo 3.5 ppm presentó los mayores valores de peso fresco y seco. Se observó sinergia Fe–Zn en niveles moderados y antagonismos Fe–Ca y Fe–Mg en dosis altas. En tilapia, el testigo tuvo mayor proteína, mientras que tratamientos con Fe mostraron más grasa. En conclusión, dosis intermedias de Fe y aplicaciones escalonadas mejoran la productividad vegetal y la eficiencia del sistema acuapónico.
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ItemDiseño y evaluación de una mini-fabrica de plantas: eficiencia hídrica, nutricional y energética bajo distintos fotoperiodos y velocidades de flujo de aire(Universidad Autónoma Chapingo, 2025-11)La creciente demanda en alimentos ha impulsado el desarrollo de sistemas de producción sustentables enfocados al uso eficiente de recursos y a una reducción en la emisión de contaminantes. En este sentido las PFALs (Plant Factories with Artificial Lighting) juegan un papel esencial, ya que son sistemas de cultivo en ambiente controlado que permiten una producción intensiva y estable con una mayor eficiencia en el uso de recursos mediante el control preciso de los factores ambientales. En este trabajo se diseñó un módulo mini-PFAL orientado a la producción de lechuga (Lactuca sativa L. var. francesa) adaptado para entornos urbanos en donde no se tienen las condiciones para establecer algún tipo de cultivo. Se realizaron experimentos para evaluar el efecto de diferentes velocidades de flujo de aire (0.0, 0.5, 0.9, y 1.4 m s-1) sobre el cultivo, además de distintos fotoperíodos con la mismo Integral de luz diaria (DLI), pero dividido en subperiodos (16h/8h, 5h 20 min /2h 40 min, 8 h/4h, luz/oscuridad) sobre rendimientos, uso de recursos (agua/energía) y contenido nutrimental en hoja (N, P, K, Ca, Mg, B). El módulo tiene una capacidad de 81 con un costo de producción de $15 MXN por cada planta; el costo total de fabricación únicamente de materiales y componentes fue de casi $26 mil MXN. Los resultados indican que proporcionar un flujo de aire a una velocidad entre 0.9 a 1.4 m s-1 sobre el dosel de la planta mejora los rendimientos en promedio un 18 % con respecto a un flujo nulo; El fotoperíodo correspondiente a 8h/4h favoreció un aumento del 17.66 % en área foliar y 25.25 % en peso fresco con respecto a 16h/8h. El trabajo demostró la viabilidad técnica del módulo mini-PFAL como herramienta de investigación y producción urbana, y plantea recomendaciones para optimizar su viabilidad económica.
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ItemDiseño y evaluación de un sistema de extractor - doble aerogenerador para el aprovechamiento de aire residual y generación de energía en un invernadero(Universidad Autónoma Chapingo, 2025-11)Recuperar energía eólica residual de un extractor de aire de invernadero representa una forma constante de producción de energía limpia reduciendo los gastos en consumo eléctrico dentro del invernadero. En estudios anteriores se ha demostrado que la aplicación de un aerogenerador a la salida de un extractor de aire de invernadero permite recuperar energía eólica liberada en el ambiente y generar energía eléctrica a partir de ella. De esta manera, la presente investigación tuvo como objetivo principal diseñar y evaluar un nuevo sistema de generación de energía eléctrica a partir de un ensamble de extractor - aerogenerador agregando un segundo rotor. Se analizó la teoría, el diseño y funcionamiento de los aerogeneradores de doble rotor publicados en artículos y patentes. Se examinó el balance de energía del ensamble a partir de transformaciones de la potencia eléctrica del motor del extractor hacia el primer aerogenerador y finalmente hacia el segundo aerogenerador, obteniendo una eficiencia máxima teórica de recuperación de 0.75. Se desarrolló el diseño del dispositivo mediante el uso de SolidWorks, con el que además se presentó la solicitud de patente (modelo de utilidad) ante IMPI con el nombre “Ensamble de extractor-aerogenerador de doble rotor”. En las pruebas realizadas, se utilizaron dos aerogeneradores de 500 W, con los cuales se realizaron mediciones de revolución, velocidades de aire a las entradas y salidas de los dispositivos, voltaje y corriente eléctrica considerando una distancia de separación de 0.20 m a 1.40 m entre ambos aerogeneradores. Esta investigación demuestra que con la instalación del segundo rotor se logra obtener una eficacia real del ensamble (extractor y doble aerogenerador) hasta 0.47.
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ItemSelección y análsis de funcionamiento de extractores de aire en conjunto con uno y dos aerogeneradores(Universidad Autónoma Chapingo, 2025-11)El sistema de ventilación de un invernadero es uno de los factores más importantes a considerar, permitiendo el control del clima dentro del invernadero, el cual afecta directamente a los cultivos que están desarrollándose. En consecuencia, es necesario la selección de un extractor de aire que cumpla con las necesidades que demanda el invernadero. Un modelo de extractor de aire Multifan 130 se evaluó en una serie de pruebas con cono, con una resistencia a su salida, un aerogenerador simple, y un segundo aerogenerador a distintas distancias, midiendo las velocidades de aire presentadas en diferentes puntos a la entrada del extractor para después compararlas con los resultados presentados en el extractor de aire individual, así como el amperaje del motor con el aerogenerador en movimiento, posteriormente se realizó lo mismo con los caudales calculados a partir del área y la velocidad de aire de cada punto en donde se determinó que el caudal de entrada del extractor no se ve afectado a partir de la distancia de 60 cm mientras que si el aerogenerador se acerca demasiado se pudo apreciar una variación en el caudal de entrada. Continuando con el objetivo de encontrar el mejor extractor se desarrolló una metodología de selección multicriterio, donde se priorizó y comparó cada uno de los criterios. Se realizó una base de datos con todas las alternativas de modelos de extractores (Acme, S&P, Vendepot y Sodeca) con un total de 165, los criterios que se utilizaron son siete en total, basados en sus parámetros técnicos, comerciales y algunos que se consideran para la instalación de aerogeneradores a la salida del extractor, de los catálogos que se usaron para la base de datos se extrajeron los criterios: caudal, potencia de motor, masa y diámetro, así como se calcularon los criterios velocidad y potencia de aire de entrada del extractor, y eficiencia. Al final se obtuvieron las mejores alternativas para los tres tipos de invernaderos, cumpliendo con el caudal requerido y teniendo la mejor evaluación en los demás criterios. Esto facilita la selección del extractor de aire además de que genera confianza en el modelo obtenido.