Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias

Efecto de la geometría de la cuña del brazo de un escarificador vibratorio

ABSTRACT Both draft force and soil breaking up of clods of soil are in function of the kind of tool, geometry and operational conditions. In order to analyze the effect of the conditions of operation (density of mesh) and the geometry (attack angle of wedge) in the tractional force of a vibratory scarifier of curved arm tilling a Rhodic Ferralsol soil , the soil was considered as homogeneous material. The model extended linear Drucker Prager's elastoplastic of constitutive relation was used for this modelation by finite elements and soil-tillage tool interaction was modeled with surface to surface contact and the software Solid Works and its complement simulation were used. When increasing the angle of attack of the wedge, the grade increases in displacement of the particles of soil, both, in the direction of advance of the tool and in vertical sense, and the values of the tensions of contact in the nodes grow, mainly located in the tip of the tillage tool of cultivation and the plane of the undersurface of the deformed soil prism.

RESUMEN Tanto las fuerzas de tracción como las desterrpnamiento del suelo están en función del tipo de herramienta, geometría y condiciones de operación. Para analizar el efecto de las condiciones de operación (densidad de malla) y la geometría (ángulo de ataque de la cuña) en las fuerzas de tracción de un escarificador vibratorio de brazo curvo labrando un suelo Rhodic Ferralsol, se consideró el suelo como material homogéneo, siendo empleado el modelo elastoplástico de relación constitutiva de Drucker-Prager extendido lineal para su modelación por elementos finitos y la interacción suelo-herramienta de labranza con modelo de contacto superficie a superficie, mediante el software utilizado fue Solid Works y su complemento simulation. Al aumentar el ángulo de ataque de la cuña aumenta el grado de desplazamiento de las partículas del suelo, tanto en la dirección de avance de la herramienta como en sentido vertical, crecen los valores de las tensiones de contacto en los nodos, localizadas fundamentalmente en la punta de la herramienta de labranza y el plano de la superficie inferior del prisma de suelo deformado.

Emisiones de los motores diésel fuera de carretera. Caso Volskwagen ADG 1.9 L SDI

ABSTRACT Exhaust gas emissions tests of internal combustion engines and the permissible limit values for each component are standardized. This work shows the results of the tests carried out on the Volkswagen 1.9 SDI engine in the Armfield CM12 stationary test bench and the Launch X-431 pro scanner performed in the diesel engine laboratory of the Department of Agricultural Mechanical Engineering (DIMA) of Chapingo Autonomous University (UACh). The methodology of SAE J1995 and ISO 8178 Standards were used to obtain the values of HC, NOx, CO, CO2 and O2. In addition, the variation of lambda λ index was obtained. The characteristics of each component were constructed based on the load (power) and the lambda index. The concentrations were 30.25 g kW-1h-1 for HC + NOx and 0.47 g kW-1h-1 for CO which is below the established limits.

RESUMEN Las pruebas de emisiones de gases de escape de los motores de combustión interna se encuentran estandarizadas, así como los valores límites permisibles para cada componente. En el presente trabajo se muestran los resultados de las pruebas realizadas al motor Volkswagen 1.9 SDI en el banco de pruebas estacionario Armfield CM12 y el escáner Launch X-431 pro realizadas en el laboratorio de motores diésel del Departamento de Ingeniería Mecánica Agrícola (DIMA) de la Universidad Autónoma Chapingo (UACh). Se utilizó la metodología de las Normas SAE J1995 e ISO 8178 para obtener los valores de los componentes del escape. Se construyeron las características de cada componente en función de la carga (potencia) y del índice lambda. Las concentraciones de HC + NOx fueron de 30.25 g kW-1h-1 y del CO de 0.47 g kW-1 h-1 está por debajo de los límites establecidos.

Evaluación termodinámica del empleo de mezclas etanol-gasolina en motores de encendido por chispa

ABSTRACT The present investigation was developed in the Engines Laboratory that belongs to the Faculty of Technical Sciences, in the Agrarian University of the Havana (UNAH). For its development a spark ignition engine, Jacto model, was used. The objective of this investigation was to evaluate thermodynamically the use of blends ethanol-gasoline. To achieve the outlined objective, different percentages of ethanol were added to the gasoline (E-10%; E-15%; E-20%; E-25%), to carry out an incomplete combustion with coefficient of excess of air ∝=0,85 and an complete combustion with coefficient of excess of air ∝=1,5, for the different percentages of ethanol. Among the main results obtained it was evidenced that when using pure gasoline, the necessary air-fuel rate to achieve the combustion, is bigger than when blends are used with ethanol, because ethanol contains oxygen, and that impoverishes the blend and guarantees a better quality in the combustion process. On the other hand, it was verified that for E-10 and E-15 blends, a better environmental and energy behaviour was obtained due to the increment of the octane rating or antiexplosive capacity of the fuel blends used which improves the quality of the combustion, although decreases the energy power during the explosion (detonation).

RESUMEN La presente investigación se desarrolló en el Laboratorio de Motores de la Facultad de Ciencias Técnicas, Universidad Agraria de la Habana (UNAH). Para su desarrollo se utilizó un motor de encendido por chispa de dos tiempos, modelo Jacto. El objetivo de esta investigación fue evaluar termodinámicamente el empleo de mezclas etanol-gasolina en motores de encendido por chispa. Para lograr el objetivo planteado, se añadieron diferentes porcientos de etanol a la gasolina (E-10%; E-15%; E-20%; E-25%), realizándose una combustión incompleta con coeficiente de exceso de aire ∝ = 0,85 y una combustión completa con coeficiente de exceso de aire ∝ = 1,5, para los distintos porcentajes de etanol. Entre los principales resultados obtenidos se evidenció que, al emplear gasolina pura, la relación aire-combustible necesaria para lograr la combustión, es mayor que cuando se emplean mezclas con etanol, lo cual está dado, a que el etanol contiene oxígeno, aspecto que empobrece la mezcla y garantiza una mejor calidad en el proceso de combustión. Por otro lado, se pudo constatar que para las mezclas E-10 y E-15, se obtuvo un mejor comportamiento ambiental y energético, lo cual se debe, al incremento del octanaje, o sea, la capacidad antidetonante de la mezcla combustible empleada, aspecto que mejora la calidad de la combustión, aunque se reduce el poder energético durante la explosión (detonación).

Integración energética y ambiental de las fábricas de subproductos de la caña de azúcar

ABSTRACT Anaerobic treatment is an alternative to treat residual of the ethanol production process to produce biogas as renewable energy. The purpose of this study is the use of Microsoft Excel, Solver and SolverTable add-ins for the simulation of processes in an agroindustrial complex. It is formed by a torula yeast plant that operates with vinasse as a carbon source and the production of biogas using digesters of the UASB type for the management of some vinasse and the residual of the process of torula yeast production. The study considers an ethanol production capacity of 90,000 L/d and a maximum yeast production of 30 t/d. The results show that the energy demand of a production of 17 t/d of yeast can be satisfied by the generation of biogas and a waste out COD concentration between 11 and 17 kg/m3.

RESUMEN El tratamiento anaeróbico es una alternativa de tratamiento del residuo del proceso de producción de etanol para producir biogás como energía renovable. El propósito de este estudio es la simulación con Microsoft Excel y los complementos Solver y SolverTable de un complejo agroindustrial formado por una planta de levadura torula que opera con vinaza como fuente de carbono y la producción de biogás utilizando digestores del Tipo UASB para el manejo de una parte de la vinaza y el residuo del proceso de producción de levadura torula. El estudio considera una capacidad de producción de etanol de 90,000 L / dy una producción máxima de levadura de 30 t/d. Los resultados muestran que la demanda de energía de una producción de 17 t/d de levadura puede satisfacerse mediante la generación de biogás y se obtiene una concentración de DQO a la salida que oscila entre 11 y 17 kg / m3.

Calidad de los suelos agrícolas en la bahía interior de Puno, Perú-2018

ABSTRACT The present research paper determined the quality of agricultural soils in the inner Bay of Puno from Chulluni to the north to Chimu to the south. The study was performed in 8 sampling points with six repetitions each, during the months from August to October. The methods applied were Bouyoucos hydrometric, potentiometric and conductimetric. To determine organic matter the Walkley and Black method was used. For the determination of N, P and K, colorimetric test methods were used. Mehlich extraction method was used for nitrates and phosphorus and the turbidity method for potassium. To evaluate biological parameters, the population counting method was utilized, using entomological tweezers and direct observation for the case of macrofauna. The results showed that the physical and chemical parameters remained closely related. That demonstrates that the soils are in optimal condition. Phosphorus presented 36.8 mg/kg at all points, nitrate presented 0.552% in point 1, potassium presented 117.76 mg/kg at point 3 and organic matter presented 3.80% in point 4. Biological parameters corroborated the above with the number and variety of species of individuals. The studied soils still maintain appropriate characteristics with a moderate quality and fertility, although with high values of nitrates that must be controlled to guarantee the success in future plantations, and an evident anthropogenic contamination that is observed in situ that must be controlled.

RESUMEN En el presente trabajo de investigación se determinó la calidad de suelos agrícolas de la bahía interior de Puno que comprende desde Chulluni al norte hasta Chimu al sur, se trabajó con 8 puntos de muestreo con seis repeticiones en cada uno, durante los meses de agosto a octubre, los métodos aplicados fueron el hidrómetro de Bouyoucos, potenciométrico y conductimétrico, para la determinación de materia orgánica se trabajó con el método de Walkley y Black. Para la determinación de N, P y K se utilizaron los métodos de ensayo colorimétrico, basados en la extracción Mehlich para el caso de nitratos y fósforo y el método de la turbidez para el potasio. Para evaluar los parámetros biológicos se utilizó el método de conteo de organismos utilizando pinzas entomológicas y de observación directa para el caso de macrofauna. Los resultados demostraron que los parámetros físicos y químicos mantuvieron estrecha relación demostrando que los suelos se encuentran en condiciones óptimas, el fósforo presentó 36.8 mg/kg en todos los puntos, el nitrato presentó 0,552% en el punto 1, el potasio presentó 117.76 mg/kg en el punto 3, la materia orgánica presentó 3.80% en el punto 4; los parámetros biológicos corroboraron lo anterior con el número y variedad de especies de los individuos. Los suelos estudiados aún mantienen características apropiadas con una moderada calidad y fertilidad, aunque con valores altos de Nitratos que deben ser controlados para garantizar el éxito en futuras siembras, y una evidente contaminación antropogénica que se observa in situ que debe ser controlada.

Alteraciones en la membrana plasmática de Phaseolus vulgaris L. variedad CC-25-9-N inducida por metales

ABSTRACT It is in the early stages of the vegetative phase, when the plant manifests its greatest susceptibility to sudden changes in environmental conditions and unleashes adaptive pathways that include changes in the structure of cell membranes, as they are the first to respond to damage. The bean (Phaseolus vulgaris L.) is a crop of agricultural interest that can accumulate heavy metals and therefore, the possibility of developing mechanisms of tolerance to this type of stress. For these reasons, the work aimed to determine the existence of changes in the plasma membrane and in the antioxidant activity of leaves in bean plants germinated in presence of heavy metals. Seeds of the variety CC-25-9-N were germinated under controlled conditions with six specific concentrations of Pb2+, Ni2+ and Cu2+ cations. Fifteen days after seed´s germination, the tolerance limit, the lethal dose and changes in the permeability of the leaf membranes were determined through electrical conductivity, pH and the activity of total peroxidases and guaiacol peroxidase. The variability in the membrane permeability was checked from differences in the values of the electrical conductivity and the pH in each of the treatments, which depended on the metal and the concentration under study, as well as on the activity of the enzymes analyzed. These results suggest a possible specificity in the plant - metal interaction that implicate different response mechanisms.

RESUMEN En las primeras etapas de la fase vegetativa es donde la planta manifiesta su mayor susceptibilidad a cambios bruscos en las condiciones del medio, desatándose vías adaptativas que incluyen cambios en la estructura de las membranas celulares, por ser las primeras que responden a un daño. El frijol (Phaseolus vulgaris L.) es un cultivo de interés agrícola que puede acumular metales pesados y, por consiguiente, desarrollar mecanismos de tolerancia a este tipo de estrés. Por estas razones el trabajo tuvo como objetivo determinar la existencia de cambios en la membrana plasmática y en la actividad antioxidante de hojas de plantas de frijol germinadas en presencia de metales pesados. Semillas de la variedad CC-25-9-N fueron germinadas en condiciones controladas en presencia de seis concentraciones específicas para los cationes Pb2+, Ni2+ y Cu2+. A los 15 días después de la germinación se determinó el límite de tolerancia, la dosis letal media, cambios en la permeabilidad de las membranas de las hojas a través de medidas de conductividad eléctrica y pH, y la actividad de peroxidasas totales y guaiacol peroxidasa. Fue comprobada la variabilidad en la permeabilidad de la membrana a partir de diferencias en los valores de la conductividad eléctrica y el pH en cada uno de los tratamientos, que dependieron del metal y la concentración en estudio, así como también en la actividad de las enzimas analizadas. Los resultados sugieren una posible especificidad en la interacción planta-metal, lo que implica mecanismos de respuestas diferentes.

Comparación de las propiedades fisicoquímicas de dos fenotipos de nanche (Byrsonima crassifolia L.)

ABSTRACT The present study was carried out between the months of August and September of 2019, in Ribera Miguel Hidalgo Community of Copainala Municipality, Chiapas, Mexico. For this, tests related to some physical, mechanical and chemical variables were carried out, with the objective of evaluating these parameters and determining the quality of the fruits for a later study of shelf life. Polar and equatorial diameters of the fruits were obtained, which ranged from 1.56 to 1.61 cm and from 2.05 to 1.72 cm, respectively and the green fruits showed the largest diameters. The weight ranged from 3.27 to 4.03 g on average, therefore, according to their morphology, they are considered small fruits and of low quality. The best OSH values were recorded in green fruits with an average of 10.35 º Brix. Similarly occurred with the pH, where an average value of 4.43 was observed, while red fruits had a higher percentage of citric acid with 1.75%. The material that could cause less damage to the fruits during transportation and post-harvest handling is plastic, since it has a relatively low coefficient of friction of 0.66 and 0.64.

RESUMEN El presente estudio se llevó a cabo entre los meses de agosto y septiembre del 2019, en la comunidad Ribera Miguel Hidalgo del municipio de Copainalá, Chiapas, México. Para ello se realizaron ensayos relacionados con algunas variables físicas, mecánicas y químicas, con el objetivo de evaluar estos parámetros y determinar la calidad de los frutos para un posterior estudio de la vida en anaquel. Dentro de los principales resultados obtenidos se destacan el diámetros polar y ecuatorial de los frutos los que oscilaron desde 1,56 a 1,61 cm y de 2,05 a 1,72 cm respectivamente, siendo los frutos de color verde los de mayores diámetros. El peso osciló entre 3,27 a 4,03 g como promedio, razón por la cual se consideran frutos pequeños y de baja calidad desde su morfología. Los mejores valores de SST se registraron en los frutos de color verde con un promedio de 10,35 ºBrix, así mismo ocurrió en el pH con un valor promedios de 4,43, mientras que los frutos rojos presentaron mayor porcentaje de ácido cítrico con 1,75%. El material que menos daños pudiera ocasionar a los frutos durante la transportación y manipulación poscosecha es el plástico, por presentar un coeficiente de fricción relativamente bajo de 0,66 y 0,64.

Deshidratación combinada de la piña para su conservación

ABSTRACT The objective of this work is to determine the influence of several osmotic solutions obtained through the process of combined dehydration of pineapple for its conservation, for which a methodology was developed from an experimental analysis and an evaluation of experts that made it possible to determine that The solution of Sucrose Syrup BD of all osmotic solutions (SO) better guaranteed the organoleptic properties of the fruit. Statistical analysis determined that of the three SOs that contributed most solute gains were Sucrose Syrup BD (66%), Honey B (64%) and Honey B reduced (63%) respectively, as well as the greatest weight loss for fruit slices it was from Honey C reduced (78%), Honey B and Honey A reduced by 76%. Finally, by means of a multiple linear regression analysis, it was possible to evaluate the influence of the variables (oBrix,% of Water, Temperature) of the Sacarosa BD Syrup on the weight of the fruit and obtain the model W e i g h t _ F r u i t B D = − 793,779 + 13,5751 ⋅ ° B r i x − 11,4982 ⋅ % o f W a t e r + 10,6665 ⋅ T e m p e r a t u r e for a value of R2 of 0.75, indicating the correct fit of the model for the conditions evaluated in the study.

RESUMEN En el presente estudio se evaluó la influencia de varias soluciones osmóticas en el proceso de deshidratación combinada de la piña para su conservación. Se elaboró una metodología a partir de un análisis experimental y una evaluación de expertos que posibilitó determinar que la solución de Jarabe de Sacarosa BD de todas las soluciones osmóticas (SO) garantizaba en mejor medida las propiedades organolépticas de la fruta. El análisis estadístico determinó que de los tres SO que más ganancias de solutos aportaron fueron el Jarabe de Sacarosa BD (66%), Miel B (64%) y la Miel B rebajada (63%) respectivamente, así como la mayor pérdida de peso para las rodajas de frutas fue a partir de la Miel C rebajada (78%), la Miel B y Miel A rebajada con un 76%. Finalmente mediante un análisis de regresión lineal múltiple fue posible evaluar la influencia de las variables (oBrix,% de Agua, Temperatura) del Jarabe de Sacarosa BD en el peso de la fruta y obtener el modelo P e s o _ F r u t a B D = − 793,779 + 13,5751 ⋅ ° B r i x − 11,4982 ⋅ % d e A g u a + 10,6665 ⋅ T e m p e r a t u r a. El valor de temperatura en la ecuación es para un valor de R2 de 0,75, lo que indica el ajuste correcto del modelo para las condiciones evaluadas en el estudio.

Fundamentos teórico-metodológicos para la implementación de la síntesis emergética en sistemas agropecuarios

ABSTRACT All processes involved in food production involve an energy amount from various sources; in the form of solar energy, fossil fuels, renewable resources, services and energy invested in the production of the materials of the economy. Some flows involved in agrarian processes, such as the contributions of nature, are not considered by the Classical Economy when defining market prices; what has caused the devaluation and depletion of non-renewable resources. The emergetic analysis is the methodology of scientific base that counts the environmental value and the economic value, under a common unit (solar emJoule); making use of Environmental Economics, Systems Theory, Thermodynamics, Biology and the new principles of the operation of open systems. It is developed in four stages: design of the System Diagram, Emergetic Evaluation Table, Calculation of Emergetic Indexes and Interpretation of the results. These indices allow us to know the efficiency of the systems in the use of resources, evaluate sustainability, establish comparisons between various scenarios and, therefore, serve as support for management. This review aims to establish the foundations for the implementation of this methodology.

RESUMEN Todos los procesos involucrados en la producción de alimentos implican un importe energético a partir de diversas fuentes; en forma de energía solar, combustibles fósiles, recursos renovables, servicios y energía invertida en la producción de los materiales de la economía. Algunos flujos involucrados en los procesos agrarios, como es el caso de las contribuciones de la naturaleza, no son considerados por la Economía Clásica al definir los precios de mercado; lo que ha provocado la devaluación y el agotamiento de recursos no renovables. El análisis eMergético es la metodología de base científica que contabiliza el valor ambiental y el valor económico, bajo una unidad común (emJoule solar); haciendo uso de la Economía Ambiental, la Teoría de Sistemas, la Termodinámica, la Biología y los nuevos principios del funcionamiento de sistemas abiertos. Se desarrolla en cuatro etapas: diseño del Diagrama de Sistema, Tabla de Evaluación Emergética, Cálculo de Índices Emergéticos e Interpretación de los resultados. Dichos índices permiten conocer la eficiencia de los sistemas en el uso de los recursos, evaluar la sostenibilidad, establecer comparaciones entre varios escenarios y, por tanto, sirven de apoyo para la gestión. Con esta revisión se pretende establecer los fundamentos para la implementación de esta metodología.

Transferibilidad de resultados a escala de laboratorio a plantas de biogás a escala real

ABSTRACT The costs of biogas plants are determined by the costs of the substrates they use, representing 40 to 60% of the annual operating costs of these in Germany, with energy crops being widely used as substrates in anaerobic digesters. The determination of methane performance in different substrates via Batch tests is carried out using the German VDI-4630 standard in approximately 40 different laboratories installed in Germany. The results obtained in the methane yield of the substrates valued at the laboratory level show great correspondence with those achieved at real scale in the active plants. The Biogas Guide compiled by KTBL German Agency based on the results obtained by several well-known laboratories and institutes in that country, has shown that the accuracy of these results can be taken into account for the economic planning studies of new biogas plants. Fermentation tests are the most accurate method for determining the methane yield of the parts of the plants under analysis. In recent times, the use of biogas laboratories has increased in the validation of methane yield at the laboratory scale of different substrates, motivating the cooperation and use of standard research protocols among them, thus ensuring a high quality of the results obtained and its replicability.

RESUMEN Los costos de las plantas de biogás están determinados por los costos de los sustratos que estas utilizan, representando un 40 a 60 % de los costos de operación anual de estas en Alemania, siendo muy utilizados cultivos energéticos como sustratos en los digestores anaeróbicos. La determinación del rendimiento de metano en diferentes sustratos vía pruebas Batch se realiza mediante la norma alemana VDI-4630 en aproximadamente 40 diferentes laboratorios instalados en Alemania. Los resultados obtenidos en el rendimiento de metano de los sustratos valorados a nivel de laboratorio muestran gran correspondencia con los alcanzados a escala real en las plantas en activo. La guía de Biogás compilada por la agencia alemana KTBL basada en los resultados obtenidos por varios laboratorios e institutos bien conocidos de ese país ha mostrado que la exactitud de dichos resultados puede ser tenidos en cuenta para los estudios de planificación económicas de nuevas plantas de biogás. Las pruebas de fermentación es el método más exacto para la determinación del rendimiento de metano de las partes de las plantas objeto de análisis. En los últimos tiempos, se ha incrementado el uso de laboratorios de biogás en la validación del rendimiento de metano a escala de laboratorio de diferentes sustratos, motivando la cooperación y utilización de protocolos investigativos estándar entre estos, de esta forma se asegura una alta calidad de los resultados obtenidos y su replicabilidad.