Una solución de elemento finito para la transferencia de agua en un sistema de drenaje agrícola subterráneo

Heber Saucedo CARLOS FUENTES RUIZ MANUEL ZAVALA TREJO (2002, [Artículo])

Se ha desarrollado una solución de elemento finito de la ecuación bidimensional de Richards, para describir el movimiento del agua en un sistema de drenaje agrícola subterráneo. La solución de elemento finito ha sido parcialmente validada con una solución analítica exacta de la ecuación de Richards para una columna semi-infinita de suelo sujeta a una condición de flujo constante sobre la superficie del suelo, la cual describe la evolución temporal del perfil de humedad sobre el dren mientras la posición del frente de humedecimiento sea menor que la profundidad del dren. La comparación de los perfiles de humedad en un suelo arenoso y otro arcilloso ha permitido seleccionar un solo paso de tiempo numérico para aproximar la solución exacta en ambos suelos con un error relativo máximo menor de 0.25%. La solución de elemento finito ha sido aplicada para describir el funcionamiento hidráulico de un sistema de drenaje instalado en una parcela agrícola de un distrito de riego ubicado en la zona semiárida del noroeste de México, aceptando la presencia de una superficie de filtración en el dren. El suelo de textura esencialmente arcillosa ha sido caracterizado, desde el punto de vista hidrodinámico, a partir de su curva granulométrica y su porosidad, a partir de una prueba de drenaje en la parcela. La conductividad hidráulica a saturación y un valor característico de la presión se estimaron a fin de minimizar los errores entre el hidrograma proporcionado por la solución y el hidrograma observado experimentalmente. El hidrograma teórico proporcionado, por la solución de elemento finito, describe las características matemáticas, como la presencia de un punto máximo, del hidrograma experimental. Las fases de crecimiento y recesión del hidrograma son igualmente bien descritas por la solución. Esto valida el tratamiento de la condición de frontera en el dren como una superficie de filtración. En consecuencia, la solución propuesta puede ser utilizada tanto para la identificación de parámetros del suelo a partir de pruebas de drenaje como para la descripción del funcionamiento hidráulico de un sistema de drenaje.

Drenaje agrícola subterráneo Funcionamiento hidráulico Método del elemento finito Zonas áridas CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Design and finite element analysis of a 3D-printed packaging insert

Diseño y análisis de elemento finito de un inserto paraempaque manufacturado por impresión 3D

Ismael Alejandro Muñoz Salazar ISAIAS EMMANUEL GARDUÑO OLVERA MAYRA DEL ANGEL MONROY (2023, [Artículo])

Packaging inserts play a crucial role in protecting products during transportation. However, their design and production processes often rely on conventional methods limiting equipment capabilities. Moreover, the empirical nature of their design can result in a lack of reliability in the final product. To address these challenges, this study aimed to validate the design of a packaging insert using the finite element method and subsequently create it using 3D printing. The chosen material is a thermoplastic polyurethane (TPU) filament commonly used in fused deposition filament printers for 3D printing. This process demonstrates the feasibility of using 3D printing to create cushioning inserts for packaging and employing finite element analysis to simulate the insert behavior. The main findings of this research highlight the potential benefits of numerical simulation, revealing the areas where the insert is primarily impacted by weight. Furthermore, the forces load and displacement simulation results confirm that the TPU elastic limit (3.9x106 MPa) is sufficient to handle the weight this insert intends to hold. These tools determine the viability of the proposed design for its intended application. Therefore, this study verifies that 3D printing is a reliable option for producing packaging inserts, offering significant advantages over traditional methods. These advantages include increased design flexibility and the ability to create custom inserts on demand.

Los insertos de empaque juegan un papel crucial en la protección de los productos durante el transporte. Sin embargo, sus procesos de diseño y producción a menudo se basan en métodos convencionales que limitan las capacidades del equipo. Además, la naturaleza empírica de su diseño puede resultar en una falta de confiabilidad en el producto final. Para abordar estos desafíos, este estudio tuvo como objetivo validar el diseño de un inserto de empaque utilizando el método de elementos finitos y posteriormente crearlo mediante impresión 3D. El material elegido es un filamento de poliuretano termoplástico (TPU) comúnmente utilizado en impresoras de filamento de deposición fundida para impresión 3D. Este proceso demuestra la viabilidad de utilizar la impresión 3D para crear insertos acolchados para empaques y emplear el análisis de elementos finitos para simular el comportamiento del inserto. Los principales hallazgos de esta investigación destacan los beneficios potenciales de la simulación numérica, revelando las áreas donde el inserto se ve afectado principalmente por el peso. Además, los resultados de la simulación de carga y desplazamiento de fuerzas confirman que el límite elástico de TPU (3.9x106 MPa) es suficiente para manejar el peso que este inserto pretende soportar. Estas herramientas determinan la viabilidad del diseño propuesto para su aplicación prevista. Por lo tanto, este estudio verifica que la impresión 3D es una opción confiable para producir insertos de empaque, que ofrece ventajas significativas sobre los métodos tradicionales. Estas ventajas incluyen una mayor flexibilidad de diseño y la capacidad de crear insertos personalizados bajo demanda.

Tipo de documento: cases studies.

I. Muñoz gratefully acknowledges support from Posgrado de CIATEQ. I. E. Garduño acknowledges support from the Investigadores por México - CONAHCYT program through project No. 674.

Ismael Muñoz: Conceptualization; methodology; validation; writing; revision; project administration; software; investigation; display; draft writing; reviewing and editing. Isaías E. Garduño: Conceptualization; methodology; validation; writing; revision; software; reviewing and editing. Mayra del Ángel Monroy: Conceptualization; supervision; methodology; validation; writing; revision; project management; formal analysis, draft writing: writing reviewing and editing.

Packaging insert Finite element analysis 3D printing Inserto para empaque Análisis por elemento finito Impresión 3D INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Metodología predictiva para el análisis de asiento trasero en pruebas de anclaje de cinturón de seguridad

Predictive methodology for rear seat analysis in seat belt anchorage testings

José Guadalupe Velasco Ortega GIOVANNI VIDAL FLORES (2023, [Artículo])

Se presenta una metodología a seguir para el análisis de un asiento trasero durante la prueba de anclaje del cinturón de seguridad, establecida en la norma FMVSS 210 por sus siglas en ingles Federal Motor Vehicle Safety Standards. Es importante destacar que el cinturón de seguridad reduce el riesgo de lesiones, y en caso de colisión, el cinturón ayuda a distribuir la fuerza del impacto en una superficie más grande es decir la estructura metálica del asiento, lo que se busca es minimizar el riesgo de lesiones graves. La metodología propuesta tiene el fin de predecir el desempeño como función del desplazamiento de la estructura metálica mediante el uso del elemento finito (FEM). En esta metodología, se analiza la menor cantidad de elementos que compone la estructura del asiento con el propósito de reducir el tiempo del análisis, considerando solo los elementos y componentes que tienen mayor efecto con el desempeño del cinturón de seguridad, generando el análisis más rápido y eficiente. Al contrastar los resultados obtenidos a través del análisis mediante elemento finito con las pruebas reales se determinó que el método FEM es eficaz para predecir los puntos débiles de la estructura metálica que influyen en el desplazamiento y/o deformación del asiento durante la prueba.

A methodology is presented for analysis of a rear seat during the Safety Belt Anchorage test established in FMVSS 210 [1], which stands for Federal Motor Vehicle Safety Standards. It is important to note that the safety belt reduces the risk of injury, and in the event of a collision, the belt helps distribute the force of the impact over a larger surface area, namely the metal structure of the seat. The goal is to minimize the risk of serious injuries. The goal of proposed methodology is to predict the performance as a function of displacement of the metal structure by using Finite Element Method (FEM). In this methodology, the minimum number of elements that make up the seat structure is analyzed in order to reduce analysis time, considering only the elements that play and have effect on the performance of the safety belt, thus generating a faster and more efficient analysis. By comparing the results obtained through Finite Element Method with the actual test, it was determined that the FEM method is effective in predicting the weak points of the metal structure that influence the displacement and/or deformation of the seat during the test.

FVMSS 210 Método de elemento finito Asiento trasero Prueba de anclaje Cinturón de seguridad Finite element method Rear seat Anchorage test Seat belt INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Ecología ectoparasitaria del lenguado de California (Paralichthys californicus) y el lenguado diamante (Pleuronichthys guttulatus) en el Pacífico Norte de Baja California, México

Ectoparasite ecology of the California halibut (Paralichthys californicus) and the diamond turbot (Pleuronichthys guttulatus) in the North Pacific of Baja California, Mexico

Grecia Daniela del Carmen Esquivel Mondragón (2024, [Tesis de maestría])

El lenguado de California (Paralichthys californicus) ocupa el primer lugar según el índice de importancia de la comunidad (ICI) en el Estero Punta Banda (EPB), Baja California (México), y el segundo lugar en Bahía San Quintín (BSQ), mientras que el lenguado diamante (Pleuronichthys guttulatus) se ubica en tercer lugar de importancia en BSQ. Sin embargo, se conoce poco acerca de su parasitismo, lo que puede afectar su ecología. Se recolectaron 122 lenguados de P. californicus y 59 de P. guttulatus en EPB, BSQ y Laguna Manuela (LM), B.C., desde verano 2022 a primavera 2023, se identificaron once especies de ectoparásitos en ambos hospederos y se evaluó su prevalencia (p), abundancia (ap), intensidad (i) y frecuencia de ocurrencia (fo) por hospedero, localidades y estaciones del año (t), y las ap se correlacionaron con temperatura superficial del agua, surgencias, t y localidades. El lenguado de California, P. californicus, presentó diez especies de ectoparásitos y aquellas con mayores índices fueron Lepeophteirus sp. (p: 100%, ap: 16.5, i: 65, fo: 81.4%) en LM durante invierno 2023, Pontogeneia sp. (p: 50%, a: 2.3, i: 10, fo: 25.4%) en LM durante otoño 2022, y tanto Entobdella hippoglossi (p: 44.4%, a: 1.1, i: 6, fo: 15.3%) y Acanthochondria sp. (p: 22.2%, ap: 0.7, i: 5, fo: 6.8%) en LM durante invierno 2023. P. californicus mostró cambios significativos de ap contra las localidades, aunque sin cambios para t, y todas sus correlaciones (longitud total (lt), peso y ap versus t, surgencias, temperatura del agua y sitios) fueron significativas a excepción de ap contra t. Para el lenguado P. guttulatus se identificaron cinco especies de parásitos destacando con mayores índices al copépodo Lepeophteirus sp. (p: 100%, ap: 1, i: 1, fo: 19.1%) en EPB durante primavera 2023. Se presentaron diferencias significativas de ap con respecto al t, mientras que lt contra t, surgencias y temperatura del agua presentaron únicamente correlaciones positivas. Los parásitos de peces son importantes componentes naturales de sistemas ecológicos marinos, y debido a la sensibilidad de la relación huésped-parásito a cambios ambientales, su estudio permitiría generalizar respuestas en hospederos con el aumento o disminución de parásitos.

The California halibut (Paralichthys californicus) has the highest community importance index (ICI) in Estero Punta Banda (EPB), Baja California (Mexico), and the second highest in Bahia San Quintín (BSQ), and the diamond turbot (Pleuronichthys guttulatus) holds the third highest ICI in BSQ. A total of 122 individuals of P. californicus and 59 of P. guttulatus were collected in EPB, BSQ and Laguna Manuela (LM), B.C., from summer 2022 to spring 2023. However, very little is known about fish parasitism, which can affect host ecology in these sites. Eleven ectoparasite species were identified in both hosts and the parasite prevalence (p), abundance (pa), intensity (i), and frequency of occurrence (fo) were determined for each host, collection sites and seasons (t), the pa was related to water temperature, upwelling condition, t and sites. P. californicus presented ten species, and those with the highest indices were Lepeophteirus sp. (p: 100%, pa: 16.5, i: 65, fo: 81.4%) in LM during winter 2023, Pontogeneia sp. (p: 50%, a: 2.3, i: 10, fo: 25.4%) in LM during autumn 2022, and both Entobdella hippoglossi (p: 44.4%, pa: 1.1, i: 6, fo: 15.3%) and Acanthochondria sp. (p: 22.2%, pa: 0.7, i: 5, fo: 6.8%) in LM during winter 2023. The halibut P. californicus showed significance in pa regarding the sites, although with no change across t, and its correlations (total length (tl), mean weight, and pa versus t, upwellings, temperature and sites) showed significance, except for ap against t. Five parasites were identified in P. guttulatus, with the copepod Lepeophteirus sp. showing the highest indices (p: 100%, pa: 1, i: 1, fo: 19.1%) in EPB during spring 2023; the turbot P. guttulatus presented differences in pa regarding t, and its tl was correlated significantly with t, upwelling conditions and water temperature. Fish parasites are an important natural component of marine ecological systems and because the host-parasite relationship is sensitive to environmental changes, studying this relationship can allow for generalizing responses in hosts with an increased or decreased levels of parasites.

Lenguado de California y diamante, ectoparásitos, prevalencia, abundancia, intensidad California halibut and diamond turbot, ectoparasites, prevalence, abundance, intensity CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS PECES Y FAUNA SILVESTRE LOCALIZACIÓN DE PECES LOCALIZACIÓN DE PECES

Novel Low-cost Energy Harvester Based on anArrangement of Piezoelectric Actuators

CARLOS ANDRES FERRARA BELLO Margarita Tecpoyotl Torres (2024, [Artículo])

This article provides the design, modeling, fabrication, and testing of an energy

harvester from mechanical vibrations, based on a piezoelectric material. This device

works on the principle of piezoelectric transduction, i.e., when mechanically

deformed, it generates electrical energy due to vibrations. The piezoelectric material

used in the fabrication was Lead Zirconate Titanate (PZT), and brass as structural

base. In addition, finite element models were performed to predict the frequency of

the first vibration mode of the device, and experimental setups for validation. The

resonance frequency of the numerical model and the one obtained experimentally (19

Hz) show a deviation of 5.03% respectively. The generated power is 0.202 mW enough

to power low power devices such as basic calculators, wristwatches, and transistors, among others.

En este artículo se presenta el diseño, modelado, fabricación y pruebas de un cosechador de energía proveniente de vibraciones mecánicas, basado en un material piezoeléctrico. Este dispositivo trabaja bajo el principio de transducción piezoeléctrica, es decir que, al deformarse mecánicamente, debido a las vibraciones genera energía eléctrica. El material piezoeléctrico usado en la fabricación fue Zirconato Titanato de Plomo (PZT), y latón como base estructural. Además, se realizaron modelos de elemento finito para predecir la frecuencia del primer modo de vibración del dispositivo, y arreglos experimentales para su validación. La frecuencia de resonancia del modelo numérico y la obtenida experimentalmente (19 Hz) muestran una desviación de 5.03% respectivamente. La potencia generada es de0.202 mW suficiente para alimentar dispositivos de bajo consumo, tales como calculadoras básicas, relojes de pulsera y transistores, entre otros.

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS Finite Element Method, low-energy devices, vibration, piezoelectric transducer

Assessing the Response of Nematode Communities to Climate Change-Driven Warming: A Microcosm Experiment

RUTH GINGOLD WERMUTH (2013, [Artículo])

Biodiversity has diminished over the past decades with climate change being among the main responsible factors. One consequence of climate change is the increase in sea surface temperature, which, together with long exposure periods in intertidal areas, may exceed the tolerance level of benthic organisms. Benthic communities may suffer structural changes due to the loss of species or functional groups, putting ecological services at risk. In sandy beaches, free-living marine nematodes usually are the most abundant and diverse group of intertidal meiofauna, playing an important role in the benthic food web. While apparently many functionally similar nematode species co-exist temporally and spatially, experimental results on selected bacterivore species suggest no functional overlap, but rather an idiosyncratic contribution to ecosystem functioning. However, we hypothesize that functional redundancy is more likely to observe when taking into account the entire diversity of natural assemblages. We conducted a microcosm experiment with two natural communities to assess their stress response to elevated temperature. The two communities differed in diversity (high [HD] vs. low [LD]) and environmental origin (harsh vs. moderate conditions). We assessed their stress resistance to the experimental treatment in terms of species and diversity changes, and their function in terms of abundance, biomass, and trophic diversity. According to the Insurance Hypothesis, we hypothesized that the HD community would cope better with the stressful treatment due to species functional overlap, whereas the LD community functioning would benefit from species better adapted to harsh conditions. Our results indicate no evidence of functional redundancy in the studied nematofaunal communities. The species loss was more prominent and size specific in the HD; large predators and omnivores were lost, which may have important consequences for the benthic food web. Yet, we found evidence for alternative diversity-ecosystem functioning relationships, such as the Rivets and the Idiosyncrasy Model. © 2013 Gingold et al.

aquaculture, article, bacterivore, benthos, biodiversity, biomass, climate, community dynamics, controlled study, ecosystem, environmental temperature, microcosm, nematode, nonhuman, population abundance, species diversity, species richness, taxonomy CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OCEANOGRAFÍA OCEANOGRAFÍA

Effects of geostrophic kinetic energy on the distribution of mesopelagic fish larvae in the southern Gulf of California in summer/fall stratified seasons

FERNANDO CONTRERAS CATALA (2016, [Artículo])

Effects of geostrophic kinetic energy flux on the three-dimensional distribution of fish larvae of mesopelagic species (Vinciguerria lucetia, Diogenichthys laternatus, Benthosema panamense and Triphoturus mexicanus) in the southern Gulf of California during summer and fall seasons of stronger stratification were analyzed. The greatest larval abundance was found at sampling stations in geostrophic kinetic energy-poor areas (<7.5 J/m3), where the distribution of the dominant species tended to be stratified. Larvae of V. lucetia (average abundance of 318 larvae/10m2) and B. panamense (174 larvae/10m2) were mostly located in and above the pycnocline (typically ∼ 40 m depth). In contrast, larvae of D. laternatus (60 larvae/10m2) were mainly located in and below the pycnocline. On the other hand, in sampling stations from geostrophic kinetic energy-rich areas (> 21 J/m3), where mesoscale eddies were present, the larvae of the dominant species had low abundance and were spread more evenly through the water column, in spite of the water column stratification. For example, in a cyclonic eddy, V. lucetia larvae (34 larvae/10m2) extended their distribution to, at least, the limit of sampling 200 m depth below the pycnocline, while D. laternatus larvae (29 larvae/10m2) were found right up to the surface, both probably as a consequence mixing and secondary circulation in the eddy. Results showed that the level of the geostrophic kinetic energy flux affects the abundance and the three-dimensional distribution of mesopelagic fish larvae during the seasons of stronger stratification, indicating that areas with low geostrophic kinetic energy may be advantageous for feeding and development of mesopelagic fish larvae because of greater water column stability. © 2016 Contreras-Catala et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

Article, autumn, Benthosema panamense, Diogenichthys laternatus, environmental factor, environmental parameters, fish, geographic distribution, geostrophic kinetic energy, hydrography, larva, nonhuman, population abundance, population dispersion, pop CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OCEANOGRAFÍA OCEANOGRAFÍA

Trophic ecology of Mexican Pacific harbor seal colonies using carbon and nitrogen stable isotopes

MARICELA JUAREZ RODRIGUEZ (2020, [Artículo])

There is limited information that provides a comprehensive understanding of the trophic ecology of Mexican Pacific harbor seal (Phoca vitulina richardii) colonies. While scat analysis has been used to determine the diet of some colonies, the integrative characterization of its feeding habits on broader temporal and spatial scales remains limited. We examined potential feeding grounds, trophic niche width, and overlap, and inferred the degree of dietary specialization using stable carbon and nitrogen isotope ratios (δ13C and δ15N) in this subspecies. We analyzed δ13C and δ15N on fur samples from pups collected at five sites along the western coast of the Baja California Peninsula, Mexico. Fur of natal coat of Pacific harbor seal pups begins to grow during the seventh month in utero until the last stage of gestation. Therefore pup fur is a good proxy for the mother's feeding habits in winter (∼December to March), based on the timing of gestation for the subspecies in this region. Our results indicated that the δ13C and δ15N values differed significantly among sampling sites, with the highest mean δ15N value occurring at the southernmost site, reflecting a well-characterized north to south latitudinal 15N-enrichment in the food web. The tendency identified in δ13C values, in which the northern colonies showed the most enriched values, suggests nearshore and benthic-demersal feeding habits. A low variance in δ13C and δ15N values for each colony (<1‰) and relatively small standard ellipse areas suggest a specialized foraging behavior in adult female Pacific harbor seals in Mexican waters. © 2020 Juárez-Rodríguez et al.

carbon, delta carbon 13, delta nitrogen 15, isotope, nitrogen, unclassified drug, carbon, nitrogen, Article, correlational study, feeding behavior, latitude, Mexico, nonhuman, organism colony, Pinnipedia, population abundance, species richness, troph BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA ANIMAL (ZOOLOGÍA) BIOLOGÍA ANIMAL (ZOOLOGÍA)