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

Evaluación de la interferencia de iones presentes en aguas subterráneas sobre procesos de remoción de Arsénico en condiciones sulfato reductoras

Ana Laura Salinas Torres (2022, [Tesis de maestría])

El agua subterránea contaminada con As es un problema de interés global debido a que

es la principal fuente de consumo humano en zonas áridas y semi-áridas del planeta y puede

provocar importantes efectos secundarios en la salud humana. El desarrollo de tecnologías

fisicoquímicas y biológicas se ha implementado para la eliminación del As, sin embargo, la

presencia de algunos iones disueltos en las aguas naturales, puede afectar la eficiencia de

remoción como se ha observado en distintos estudios de adsorción, intercambio catiónico,

electrocoagulación, etc. El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto individual y

combinado de iones como el Na+, Ca2+, Mg2+, NO3

- y F-

, en procesos de remoción de arsénico

en condiciones sulfato reductoras, empleando hierro elemental como único donador de

electrones.

Para ello, se obtuvo un lodo anaerobio procedente de la planta tratadora de aguas

residuales de la localidad de Chihuahua, el cual fue acondicionado y activado durante 141 días,

previos al montaje del experimento. La evaluación del efecto individual y combinado se realizó

en ensayos en lote con agua subterránea sintética, donde se adicionaron 0.2 mg/L As5+, la

cantidad necesaria de soluciones patrón para obtener concentraciones similares a las reportadas

en estudios de caracterización de agua en la región de Chihuahua, ZVI como donador de

electrones y 10% v/v de lodo anaerobio. Durante los ensayos, se determinó el consumo de

sulfato por precipitación con BaCl2, así como la concentración de arsénico total por ICP

acoplado a un nebulizador ultrasónico para conocer la eficiencia de remoción. En los

tratamientos con el ión F-

, también se determinó ese ion utilizando un potenciómetro acoplado

a un electrodo de ion selectivo.

Agua subterránea contaminada As INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DEL MEDIO AMBIENTE CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA

Sobre la descripción de las transferencias de masa y energía en sistemas de drenaje agrícola con las ecuaciones de Richards y Boussinesq

MANUEL ZAVALA TREJO HEBER ELEAZAR SAUCEDO ROJAS CARLOS FUENTES RUIZ (2012, [Artículo])

Se analizan dos modelos mecanicistas para simular el funcionamiento hidráulico de un sistema de drenaje agrícola subterráneo; el primer modelo resuelve la ecuación de Richards sobre un dominio bidimensional, usando una condición de frontera tipo radiación no lineal en el perímetro del dren; el segundo modelo aplica la ecuación de Boussinesq con coeficiente de almacenamiento variable en un dominio unidimensional, imponiendo en los drenes condiciones de frontera de radiación fractal. Se evalúa la capacidad de descripción de ambos modelos de simulación, considerando el caso de un acuífero libre somero con recarga vertical nula, obteniéndose que la aproximación basada en la ecuación de Richards proporciona mejores descripciones de los procesos de transferencia de masa y energía que ocurren en los sistemas de drenaje agrícola, y que la ecuación de Boussinesq no puede describir simultáneamente las transferencias de masa y energía descritas con la ecuación de Richards.

Drenaje agrícola subterráneo Modelos matemáticos Flujo de drenaje INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Unanswered questions and unquestioned answers: the challenges of crop residue retention and weed control in Conservation Agriculture systems of southern Africa

Christian Thierfelder Blessing Mhlanga Hambulo Ngoma Paswel Marenya Md Abdul Matin Adane Tufa (2024, [Artículo])

Production and utilization of crop residues as mulch and effective weed management are two central elements in the successful implementation of Conservation Agriculture (CA) systems in southern Africa. Yet, the challenges of crop residue availability for mulch or the difficulties in managing weed proliferation in CA systems are bigger than a micro-level focus on weeds and crop residues themselves. The bottlenecks are symptoms of broader systemic complications that cannot be resolved without appreciating the interactions between the current scientific understanding of CA and its application in smallholder systems, private incentives, social norms, institutions, and government policy. In this paper, we elucidate a series of areas that represent some unquestioned answers about chemical weed control and unanswered questions about how to maintain groundcover demanding more research along the natural and social sciences continuum. In some communities, traditional rules that allow free-range grazing of livestock after harvesting present a barrier in surface crop residue management. On the other hand, many of the communities either burn, remove, or incorporate the residues into the soil thus hindering the near-permanent soil cover required in CA systems. The lack of soil cover also means that weed management through soil mulch is unachievable. Herbicides are often a successful stopgap solution to weed control, but they are costly, and most farmers do not use them as recommended, which reduces efficacy. Besides, the use of herbicides can cause environmental hazards and may affect human health. Here, we suggest further assessment of the manipulation of crop competition, the use of vigorously growing cover crops, exploration of allelopathy, and use of microorganisms in managing weeds and reducing seed production to deplete the soil weed seed bank. We also suggest in situ production of plant biomass, use of unpalatable species for mulch generation and change of grazing by-laws towards a holistic management of pastures to reduce the competition for crop residues. However, these depend on the socio-economic status dynamics at farmer and community level.

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA INTEGRATED CROP-LIVESTOCK SYSTEMS CROP RESIDUES ZERO TILLAGE SOCIAL NORMS SUSTAINABLE INTENSIFICATION WEED CONTROL

Estado del arte de la remediación de acuíferos contaminados

CARLOS GUTIERREZ OJEDA LETICIA BECERRA SORIANO (2014, [Libro])

El objetivo de este libro es el proporcionar al lector un panorama de las tecnologías de remediación de aguas subterráneas contaminadas. La limpieza del agua subterránea es un problema complejo y caro. Existe una amplia variedad de tecnologías para la remoción de los componentes presentes en el agua, sin embargo, los sistemas de tratamiento convencionales deben ser modificados antes de su aplicación en la limpieza del agua subterránea. Este libro pretende ser una breve guía introductoria para que el lector interesado en el tema conozca los principios básicos de la contaminación y de las técnicas de restauración existentes del agua subterránea.

Acuíferos Contaminación de aguas subterráneas Remediación CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

¿Por qué revalorizar los nances y sus variedades de colores?

Diana Elidé Burgos Lugo MARIA TERESA CASTILLO BURGUETE DANIELA ALEJANDRA MARTINEZ NATAREN (2023, [Artículo])

Los nances, frutales ancestrales con distribución desde el sureste mexicano hasta Sudamérica, están dejando de cultivarse y poco se conoce sobre sus variedades con frutos de colores, debido a los cambios en los hábitos de consumo y estilo de vida de las personas. El manejo tradicional de los nances se realiza en huertos familiares y parcelas de cultivo, cuyos frutos son recolectados, en ocasiones, con la participación familiar. Las formas de uso culinario de los nances, son parte de la cultura maya y ofrecen beneficios para la salud y la economía de los habitantes de comunidades rurales. Invitamos a conocer y apreciar los frutos de estos árboles que todavía están a nuestro alcance.

BYRSONIMA BUCIDIFOLIA BYRSONIMA CRASSIFOLIA CONOCIMIENTO TRADICIONAL FRUTALES SUBUTILIZADOS PROPIEDADES FUNCIONALES BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA VEGETAL (BOTÁNICA) ECOLOGÍA VEGETAL ECOLOGÍA VEGETAL

Unsupervised segmentation and clustering time series approach to Southern Africa rainfall regime changes

Lovemore  Chipindu Walter Mupangwa Isaiah Nyagumbo Mainassara Zaman-Allah (2023, [Artículo])

Autoregressive Integrated Moving Average Facebook Prophet Hidden Markov Model Regression Regression with Hidden Logistic Process CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA COASTAL AREAS SEMIARID ZONES SUBHUMID ZONES RAINFALL CLIMATE CHANGE

Object manipulation by collaborative autonomous underwater vehicles driven by a model-free second-order sliding mode controller with finite-time convergence

JOSUE GONZALEZ GARCIA (2023, [Artículo])

https://orcid.org/0000-0001-5657-380X

The use of Autonomous Underwater Vehicles (AUV) has expanded in recent years to include them in inspection, maintenance, and repair missions. These missions require the automation of tasks such as autonomous navigation and station-keeping, which are pretty challenging due to the complexity of the vehicle itself and the underwater environment. Traditional control strategies have been used to deal with those problems before, but their performance is limited since they do not consider non-linearities, external disturbances, or model uncertainties. Non-traditional controllers have been explored too, but have shortcomings such as being model-based, parameter-dependant, or so. Additionally, the nature of some objects implies the involvement of multiple vehicles to manipulate them, making the manipulation mission even harder. Collaboration of AUVs is a strong challenge since underwater communications are limited or null. An advanced control strategy dealing with the trajectory tracking and the station-keeping problem would be desirable for simplicity and robustness. If this controller could also help coordinate multiple vehicles without requiring them to communicate with each other, it would make collaborative manipulation tasks reachable. For this purpose, a model-free high-order Sliding Mode Controller (SMC) is presented in this project. Unlike other control approaches, the proposed control strategy achieves finite-time convergence to a practical zero error in a time-base that the user can arbitrarily define. This characteristic will be used to coordinate the navigation of two AUVs to manipulate an object underwater. The performance of the proposed controller was evaluated by numerical simulations and experiments in a semi-Olympic swimming pool and compared with classic and state-of-the-art control strategies regarding trajectory tracking and station-keeping problems. Results have shown that the proposed controller can achieve finite-time convergence of the tracking errors to a practical zero value in the predefined time-base. Results also demonstrated that the convergence time could be arbitrarily selected by the user and achieved by the controller resulting in, as far as the author knows, the first controller with this characteristic for AUVs navigation. The simulations and experiments also showed that the proposed controller outperformed classical and state-of-the-art controllers regarding the Root Mean Square of the tracking errors and energy consumption. Finally, the proposed model-free high-order SMC coordinated two BlueROV2 vehicles in a collaborative manipulation mission without vehicle-to-vehicle communication. Numerical simulation results confirmed that the proposed controller could manage the vehicles to follow a predefined coordinated trajectory to approach, grip, transport, and release an object without communicating with each other.

Doctor of Philosophy In Engineering Science

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN INGENIERÍA DE CONTROL INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA NAVAL VEHÍCULOS SUBMARINOS

Research for development approaches in mixed crop-livestock systems of the Ethiopian highlands

Million Gebreyes James Hammond Lulseged Tamene Getachew Agegnehu Rabe Yahaya Anthony Whitbread (2023, [Artículo])

This study presents processes and success stories that emerged from Africa RISING's Research for Development project in the Ethiopian Highlands. The project has tested a combination of participatory tools at multiple levels, with systems thinking and concern for sustainable and diversified livelihoods. Bottom-up approaches guided the selection of technological interventions that could address the priority farming system challenges of the communities, leading to higher uptake levels and increased impact. Joint learning, appropriate technology selection, and the creation of an enabling environment such as the formation of farmer research groups, the establishment of innovation platforms, and capacity development for institutional and technical innovations were key to this study. The study concludes by identifying key lessons that focus more on matching innovations to community needs and geographies, systems orientation/integration of innovations, stepwise approaches to enhance the adoption of innovations, documenting farmers' capacity to modify innovations, building successful partnerships, and facilitating wider scaling of innovations for future implementation of agricultural research for development projects.

Action Research Systems Thinking CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA INNOVATION PARTNERSHIPS SCALING UP INTEGRATED CROP-LIVESTOCK SYSTEMS

Aproximación de señales acústicas a través de funciones polinomiales

Approximation of acoustic signals through polynomial functions

Andrea Cruz Rojas (2023, [Tesis de maestría])

Las señales acústicas presentan diversas características, como la frecuencia, amplitud y duración. Existen varias formas de representar una señal acústica, siendo la representación en el dominio del tiempo la más común. Esta representación permite visualizar la variación de la amplitud a lo largo del tiempo, analizar la duración, la forma de onda y los cambios rápidos o lentos en la amplitud. Sin embargo, las señales acústicas pueden contener un gran número de elementos, lo que resulta en archivos digitales de gran tamaño que dificultan su envío y almacenamiento. En este trabajo, se llevó a cabo un estudio de aproximación de señales acústicas utilizando diversas funciones polinomiales, como las funciones Zernike, Bessel y Jinc para reducir la cantidad de datos necesarios para representar la señal acústica, lo que simplifica la manipulación de dichos datos. El objetivo es identificar qué polinomio y cuántos coeficientes ofrecen un mejor rendimiento, es decir, una mejor señal acústica. Este estudio se basa en una evaluación objetiva y subjetiva de la reconstrucción de las señales acústicas, lo cual, hasta donde tenemos conocimiento, no se ha estudiado utilizando ambas metodologías en conjunto.

Acoustic signals have various characteristics, such as frequency, amplitude and duration. There are several ways to represent an acoustic signal, with time domain representation being the most common. This representation allows you to visualize the variation of the amplitude over time, analyze the duration, the waveform and the fast or slow changes in the amplitude. However, acoustic signals can contain a large number of elements, resulting in large digital files that make them difficult to send and store. In this work, an approximation study of acoustic signals was carried out using various polynomial functions, such as the Zernike, Bessel and Jinc functions to reduce the amount of data necessary to represent the acoustic signal, which simplifies the manipulation of said data. The objective is to identify which polynomial and how many coefficients offer better performance, that is, a better acoustic signal. This study is based on an objective and subjective evaluation of the reconstruction of acoustic signals, which, to the best of our knowledge, has not been studied using both methodologies together.

Calidad de audio, Compresión de señal acústica, Polinomios ortogonales, Pruebas objetivas y subjetivas. Audio quality, Acoustic signal compression, Orthogonal polynomials, Objective and Subjective Tests INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES ELECTROACÚSTICA ELECTROACÚSTICA