Alternative cropping and feeding options to enhance sustainability of mixed crop-livestock farms in Bangladesh

Timothy Joseph Krupnik Jeroen Groot (2024, [Artículo])

We investigated alternative cropping and feeding options for large (>10 cows), medium (5–10 cows) and small (≤4 cows) mixed crop – livestock farm types, to enhance economic and environmental performance in Jhenaidha and Meherpur districts – locations with increasing dairy production – in south western Bangladesh. Following focus group discussions with farmers on constraints and opportunities, we collected baseline data from one representative farm from each farm size class per district (six in total) to parameterize the whole-farm model FarmDESIGN. The six modelled farms were subjected to Pareto-based multi-objective (differential evolution algorithm) optimization to generate alternative dairy farm and fodder configurations. The objectives were to maximize farm profit, soil organic matter balance, and feed self-reliance, in addition to minimizing feed costs and soil nitrogen losses as indicators of sustainability. The cropped areas of the six baseline farms ranged from 0.6 to 4.0 ha and milk production per cow was between 1,640 and 3,560 kg year−1. Feed self-reliance was low (17%–57%) and soil N losses were high (74–342 kg ha−1 year−1). Subsequent trade-off analysis showed that increasing profit and soil organic matter balance was associated with higher risks of N losses. However, we found opportunities to improve economic and environmental performance simultaneously. Feed self-reliance could be increased by intensifying cropping and substituting fallow periods with appropriate fodder crops. For the farm type with the largest opportunity space and room to manoeuvre, we identified four strategies. Three strategies could be economically and environmentally benign, showing different opportunities for farm development with locally available resources.

Ruminant Feed Pareto-Based Optimization Farm Bioeconomic Model CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA RUMINANT FEEDING BIOECONOMIC MODELS MIXED CROPPING FARMS LIVESTOCK

Point placement of late vegetative stage nitrogen splits increase the productivity, N-use efficiency and profitability of tropical maize under decade long conservation agriculture

Hari Sankar Nayak C.M. Parihar Shankar Lal Jat ML JAT Ahmed Abdallah (2022, [Artículo])

Non-Linear Growth Model Nitrogen Remobilization Right Placement Precision Nitrogen Management CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA GROWTH MODELS NITROGEN NUTRIENT MANAGEMENT

Optimización del proceso de estampado en la empresa Rivian: aplicación del método SMED

Diego Rodríguez Arroyo Luis Alberto Cáceres Díaz ISABEL PEREYRA LAGUNA (2023, [Artículo])

En la era actual, la industria automotriz se encuentra en un estado de transformación constante, impulsado principalmente por la rápida integración de tecnologías emergentes. Aquellas empresas que logran destacar son las que no sólo innovan en diseño y funcionalidad, sino también en la eficiencia productiva. Rivian, una prominente empresa estadounidense especializada en vehículos eléctricos destaca por sus audaces diseños y su compromiso con la sostenibilidad. No obstante, al adentrarse en el funcionamiento interno de sus plantas de producción, surgen ciertos desafíos. En particular, en las instalaciones de la planta de Rivian, se ha detectado que el proceso de estampado, esencial para modelar las piezas de acero de sus vehículos, representa un cuello de botella con gran área de oportunidad que requiere una pronta intervención debido al tiempo muerto que impacta a la producción, entre éstas, la alimentación del material a la prensa de estampado, donde actualmente existen muchas actividades manuales que ocasionan tiempo extra de operación, el cual se puede reducir mediante la automatización de algunas operaciones. En este artículo, se presenta un desarrollo detallado sobre la implementación y optimización del proceso en una prensa de estampado, utilizando la metodología intercambio de troqueles en un solo minuto (SMED por sus siglas en inglés) para maximizar y mejorar la eficiencia de los recursos y satisfacer la demanda de producción. A través de esta herramienta de Manufactura Esbelta, se aplican sistemáticamente las etapas y ciclos del SMED con el objetivo de realizar el cambio de modelo en una maquina en un tiempo objetivo de 12 minutos. Este trabajo de investigación describe una serie de desafíos y las soluciones implementadas en diferentes estaciones de la prensa, buscando incrementar su eficiencia y minimizar los riesgos para los operadores. Además, se enfoca en reducir el material defectuoso producido en la prensa, lo que contribuye a un aumento en la calidad y una disminución en los costos por unidad. Esto tuvo como resultado ahorros de miles de dólares en costos variables de la prensa.

In the current era, the automotive industry is in a state of constant transformation, caused primarily by the rapid integration of emerging technologies. Those companies that can stand out are those that not only innovate in design and functionality but also productive efficiency. Rivian, a prominent American company specializing in electric vehicles, is known for its bold designs and commitment to sustainability. However, when delving into the inner workings of your production plants, certain challenges arise. At the Rivian plant facilities, it has been detected that the stamping process, essential for modeling the steel parts of its vehicles, represents a bottleneck in the process with a large area of opportunity that requires prompt intervention due to high downtime in the press line that impacts production, specifically in the setting of material, there are a lot of manual operations that cause a lot of overtime that can be reduced with automated processes. In this article, a detailed development on the implementation and optimization of the process in a stamping press is presented, using the SMED methodology (Single Minute Exchange Die) to maximize and improve resource efficiency and meet production demand. Through this Lean Manufacturing tool, the stages, and cycles of the SMED are systematically applied to carry out the model change in a machine in a target time of 12 minutes. This research work describes a series of challenges and solutions implemented in different press stations, seeking to increase their efficiency and minimize the risks for operators. Additionally, it focuses on reducing defective material produced on the press, which contributes to an increase in quality and a decrease in unit costs. This resulted in savings of thousands of dollars in variable press costs.

El primer autor agradece el apoyo de CIATEQ y de la empresa y grupo de trabajo en Rivian, que con todo el análisis de datos y la instalación de las diversas mejoras siempre hubo el apoyo y la comunicación correcta como equipo de trabajo. Además de agradecer el gran apoyo del asesor el Dr. Luis Cáceres y la Dra. Isabel Pereyra por su constante retroalimentación y el fuerte apoyo durante estos meses de trabajo en este artículo sobre SMED, mejorando en el análisis y representación de datos ya que con los conocimientos y la experiencia de ambos se facilitó la realización y culminación de este proyecto. De igual manera los autores agradecen a la Revista Politécnica de Aguascalientes por permitir la publicación de este artículo.

Cambio de modelo SMED Automatización Optimización Technology stamping Automation SMED INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Indicadores técnicos para la conversión productiva de agricultura de temporal a riego

MARIA DOLORES OLVERA SALGADO OSCAR ALPUCHE GARCÉS Mario Alberto Montiel Gutiérrez (2013, [Artículo])

La construcción de una presa hidroeléctrica en la costa de Oaxaca, México, puede propiciar cambios en la cantidad de agua disponible para riego, por lo tanto se requiere determinar la orientación productiva de la zona con factibilidad de riego para asegurar el volumen de agua superficial necesario para los cultivos actuales y futuros en la zona de influencia. Se realiza a partir de modelos de finca agrícola y la aplicación del método comparativo con indicadores generados por el interés y experiencia productiva del agricultor local, la cobertura de sus necesidades básicas, la orientación de la política pública y la sustentabilidad de recursos, elementos importantes en la toma de decisiones.

Producción agrícola Modelo de finca Riego Disponibilidad de agua INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Diseño de riego por melgas empleando las ecuaciones de Saint-Venant, y Green y Ampt

Heber Saucedo MANUEL ZAVALA TREJO CARLOS FUENTES RUIZ (2015, [Artículo])

Se presenta un método de diseño de riego por melgas basado en la aplicación de un modelo que emplea las ecuaciones de Saint-Venant, para describir el flujo del agua sobre el suelo, y la ecuación de Green y Ampt, para representar el flujo del agua en el suelo. La principal ventaja del modelo presentado es el poco tiempo de cómputo que requiere para su aplicación, en comparación con el necesario para ejecutar un modelo hidrodinámico completo reportado en la literatura, mismo que emplea las ecuaciones de Saint-Venant para el flujo del agua sobre el suelo, acopladas internamente con la ecuación de Richards, que permite modelar el flujo del agua en el suelo.

Riego por inundación controlada Modelos matemáticos Gasto óptimo CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Nuevas tecnologías para prevención y análisis de inundaciones

ALBERTO GUITRON GABRIELA COLORADO RUIZ Eduardo Alexis Cervantes Carretero (2012, [Documento de trabajo])

Tabla de contenido: Introducción – Modelación hidrológica de la cuenca del río Conchos – Modelación de la cuenca del río Yautepec – Interfaz del usuario – Resultados – Conclusiones y recomendaciones – Referencias.

Existen diversos métodos para el pronóstico de avenidas que se han aplicado a la prevención de inundaciones en el país, pero la falta de datos suficientes y apropiados frecuentemente conduce a errores significativos. Sin embargo, la base para aplicar las medidas de apoyo que minimizan los riesgos es conocer las zonas afectadas y la magnitud del evento hidrometeorológico durante una inundación con el mayor detalle posible con los modelos de simulación y sistemas de información geográfica, que son las herramientas más importantes para lograr un manejo del riesgo y los daños por eventos extremos en zonas de interés. Por lo tanto, para la determinación de la zona afectada, actualmente la herramienta principal son los mapas de riesgo. Por otra parte, se estima que el cambio climático global modificará el régimen hidrológico significativamente. Aunque en México los cambios en el régimen anual de precipitación apuntarán a la baja de acuerdo con las estimaciones publicadas hasta el momento, los fenómenos extremos podrán no seguir la misma tendencia. Por tanto, es necesario revisar los parámetros de diseño de las obras hidráulicas existentes y estimar cómo se modificarán por los efectos del cambio climático. Para abordar esta problemática, se desarrolló un algoritmo que permite la comunicación de dos modelos, uno que transforma la lluvia en escurrimiento y otro que transita el escurrimiento en una corriente natural. Con los resultados del caudal transitado y asociado a un modelo digital de elevación, se tienen elementos para definir el área de inundación con la precisión requerida.

Introducción – Modelación hidrológica de la cuenca del río Conchos – Modelación de la cuenca del río Yautepec – Interfaz del usuario – Resultados – Conclusiones y recomendaciones – Referencias.

Control de crecidas Modelos hidrológicos Programas de computación Informes de proyectos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Estimación del ciclo de cultivo de tomate (Solanum lycopersicum L.) en invernadero, con base en grados días calor (GDC) simulados con CFD

CRUZ ERNESTO AGUILAR RODRIGUEZ Jorge Flores Velazquez FERNANDO ROJANO AGUILAR WALDO OJEDA BUSTAMANTE (2020, [Artículo])

DOI: 10.24850/j-tyca-2020-04-02

Los grados-días-calor (GDC) son un indicador del crecimiento de un cultivo, que puede ser usado para deducir la duración del ciclo del tomate bajo invernadero. Inferir la duración del ciclo de cultivo basado en temperatura supone la posibilidad de programar fechas de siembra, gestión de los recursos y establecer mejores prácticas agrícolas. El objetivo de este trabajo consistió en simular el comportamiento térmico de un invernadero usando la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), bajo condiciones ambientales de Navolato, Sinaloa, y Texcoco, Estado de México, para estimar la duración del ciclo de tomate en función de los GDC con fines agronómicos. La predicción de temperaturas al interior del invernadero se realizó mediante un modelo numérico basado en CFD. Los resultados de las simulaciones fueron utilizados para cuantificar GDC y estimar la duración del ciclo del tomate con base en su requerimiento de temperatura. En Navolato se estimaron 5 772.01, 6 128.34 y 6 411.93 GDC anuales en la entrada, centro y salida del invernadero, respectivamente. El incremento en la acumulación anual de GDC favorece los ciclos cortos y, en consecuencia, aumenta el número de ciclos por año (más de dos ciclos de tomate). En Texcoco se estimaron 2 447.94, 2 803.5 y 3 076.09 GDC anuales, en la entrada, centro y salida del invernadero, respectivamente, lo que limita cultivar de manera natural sólo un ciclo. No obstante, si se favorecen las temperaturas del último tercio del invernadero, se estima se puedan cultivar dos ciclos.

Distribución espacial de temperaturas Modelos computacionales Tomate CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Solución en diferencias finitas de la ecuación de Boussinesq con porosidad drenable variable y condición de radiación fractal en la frontera

Finite difference solution of the Boussinesq equation with variable drainable porosity and fractal radiation boundary condition

CARLOS ALBERTO CHAVEZ GARCIA CARLOS FUENTES RUIZ MANUEL ZAVALA TREJO FELIPE ZATARAIN MENDOZA (2010, [Artículo])

El drenaje subterráneo es utilizado para eliminar excedentes de agua en la zona radical y suelos salinos para lixiviar las sales. La dinámica del agua es estudiada con la ecuación de Boussinesq, sus soluciones analíticas son obtenidas asumiendo que la transmisibilidad del acuífero y la porosidad de drenable son constantes y que la superficie libre se abate de manera instantánea sobre los drenes. La solución en el caso general requiere de soluciones numéricas. Se ha mostrado que la condición de frontera en los drenes es una condición de radiación fractal y la porosidad drenable es variable y relacionada con la curva de retención de humedad, y ha sido resuelta con el método del elemento finito, que en un esquema unidimensional puede hacerse equivalente al método de diferencias finitas. Aquí se propone una solución en diferencias finitas de la ecuación diferencial considerando la porosidad drenable variable y la condición de radiación fractal.

Drenaje agrícola Hidrodinámica Modelos matemáticos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Thermal and ammonia concentration gradients in a rabbit barn with two ventilation system designs

JORGE FLORES VELAZQUEZ FEDERICO VILLARREAL GUERRERO WALDO OJEDA BUSTAMANTE (2017, [Artículo])

Rabbit barns are of economic importance in central Mexico, where rabbit breeders use rustic buildings for production. In such barns, climate conditioning is mostly based on natural ventilation (NV) where the lack of a well-designed NV system may be a limiting factor. In this study, computational fluid dynamics was used to analyse the performance of the NV system in a 24 x 4 x 4.8 m typical Central Mexico rabbit barn with a density of 20 rabbits m-2 of cage. The barn included both side vents at 1.2 m in height from the ground. Results indicated exchange rates of 0.052 and 2.9 x 10-4 m3 m-2 s-1 when the wind direction was simulated as orthogonal and parallel to the side vents, respectively, suggesting the orthogonal direction favoured the exchange rate. However, such conditions produced an accumulation of ammonia underneath the rabbit cages. Thus, a design modification including a lower inlet vent was analyzed. Such modification substantially decreased the concentration gradients of temperature and ammonia.

Conejeras Turbulencia Modelos matemáticos Simulación Ventilación INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Radiación no lineal en la ecuación de Richards bidimensional aplicada al drenaje agrícola subterráneo

MANUEL ZAVALA TREJO CARLOS FUENTES RUIZ Heber Saucedo (2005, [Artículo])

Se presenta una aproximación mecanicista para modelar el funcionamiento hidráulico de un sistema de drenaje agrícola subterráneo, el cual consiste en acoplar numéricamente la ecuación de Richards bidimensional para el flujo de agua en el suelo con la ecuación de continuidad y una ley de resistencia para el flujo de agua en el dren. Este acoplamiento se realiza imponiendo, en el perímetro de los drenes, la condición de radiación no lineal de Zavala et al. (2003). Haciendo uso de evidencia experimental, se evalúa la capacidad de descripción tanto del modelo basado en la condición de radiación no lineal como del modelo clásico reportado en la literatura, que impone en los drenes una condición de superficie de filtración. A partir de la comparación con datos experimentales, se muestra que con la condición de superficie de filtración se sobrestima el gasto de drenaje y el abatimiento de la superficie libre debido a que se considera nula la resistencia en la interfaz suelo saturado-dren. La validación experimental permite mostrar que la descripción de las transferencias de masa y energía, que se desarrollan en un sistema de drenaje agrícola subterráneo durante la recesión del manto freático, debe realizarse imponiendo en los drenes la condición de radiación no lineal.

Drenaje agrícola subterráneo Modelos numéricos CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA