Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias

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Enfoques para la gestión y uso eficiente del agua en el cultivo de arroz

Abstract In the current context of climate change and instability where the availability of water is reduced over the years, the rice sector faces the challenge of making rational use of water, while at the same time needing to mitigate the effects of rice production in the face of a changing climate. Of particular interest in this regard are water-saving irrigation methods and climate-smart agricultural practices such as conservation agriculture that has begun to gain acceptance in rice cultivation. The objective of this work is to review the main approaches for the management and efficient use of water in rice cultivation, reported in the specialized scientific literature.

Resumen En el contexto actual de cambio e inestabilidad climática donde la disponibilidad de agua se reduce con el paso de los años, el sector arrocero enfrenta el desafío de hacer un uso racional del agua, a la vez que necesita mitigar los efectos de la producción arrocera ante un clima cambiante. En este sentido, son de particular interés métodos de riego que ahorren agua y prácticas agrícolas climáticamente inteligentes como la agricultura de conservación que ha comenzado a ganar aceptación en el cultivo de arroz. El presente trabajo tiene como objetivo revisar los principales enfoques para la gestión y uso eficiente del agua en el cultivo de arroz, informados en la literatura científica especializada.

Influencia del ángulo de ataque del brazo de un subsolador vibratorio en las fuerzas de corte y la falla del suelo

Abstract In the present work is analyzed the rake angle influence of the vibrating subsoiler arm in the cuttings forces, as well as the soil failure behavior, tilling a silt loam soil (ferralitic), by a soil-tillage tool interaction simulation model, developed applying the Finite Element Model and using the linear elastoplastic Drucker-Prager constitutive model. For modeling was used the Solid Works design software. It was assigned to model the parameters and properties of soil required for simulation, the boundary conditions and acting loads were applied as well as the meshing of the model. As well, several running of the model was realized for three rake angle (15°, 25° y 35°). The results showed the quadratic behavior of draft force with the increasing of subsoiler arm rake angle.

Resumen En el presente trabajo se analiza la influencia del ángulo de ataque del brazo de un subsolador vibratorio en las fuerzas de corte, así como el comportamiento de la falla del suelo a diferentes ángulos de ataque, labrando un suelo arcilloso limoso (ferralítico), mediante un modelo de simulación de la interacción suelo-herramienta de labranza, el cual fue desarrollado aplicando el Método de Elementos Finitos y la forma lineal del modelo constitutivo elastoplástico de Drucker-Prager. Para la modelación del mismo fue utilizado el software de diseño Solid Works. Se asignaron al modelo las propiedades y parámetros del suelo requeridos para la simulación, se aplicaron las condiciones de frontera y cargas actuantes, así como la discretización del mismo. Fueron realizadas, además, las corridas del modelo de simulación para tres valores distintos del ángulo de ataque (15°; 25° y 35°). Los resultados mostraron el comportamiento cuadrático de la fuerza de tracción con el aumento del ángulo de ataque del brazo del subsolador.

Estado actual de la maquinaria agrícola en los centros de mecanización, provincia de Bolívar, Ecuador

Abstract Agricultural mechanization plays an important role in improving productivity and sustainability in agriculture. In Ecuador, mechanization centers were implemented to facilitate access to agricultural machinery in rural areas. However, the lack of information on the current state of the equipment limits its operational efficiency. The objective of this study was to diagnose the technical condition of the agricultural machinery in the mechanization centers of Bolivar province. A total of 17 tractors, 38 power tillers and 35 agricultural implements were evaluated in 10 mechanization centers, analyzing their technical condition, safeguarding conditions, maintenance and mechanization index. The results indicate that 64.71% of the tractors are capable of working, they still show some degree of deterioration and 35.29% are inoperative. 100% of the power tillers are without working capacity. One of the main reasons for the deterioration of agricultural machinery is the lack of adequate preventive and corrective maintenance. Some elements were identified as requiring immediate attention due to their critical condition (high urgency), such as tires (12.50%), the electrical system (6.25%) and certain specific elements (21.88%). Adequate safeguards are in place for 100% of the machinery. The mechanization index varies between 0.32 and 1.1 kW/ha, with an average of 0.61 kW/ha, below the recommended standard. In conclusion, it is necessary to improve maintenance strategies, consider a machinery renewal program and strengthen operator training to ensure greater efficiency in agricultural mechanization in the province.

Resumen La mecanización agrícola juega un rol importante para mejorar la productividad y sostenibilidad en la agricultura. En Ecuador, los centros de mecanización fueron implementados para facilitar el acceso a maquinaria agrícola en zonas rurales. Sin embargo, la falta de información sobre el estado actual de los equipos limita su eficiencia operativa. Este estudio tuvo como objetivo diagnosticar el estado técnico de la maquinaria agrícola en los centros de mecanización de la provincia de Bolívar. Se evaluaron 17 tractores, 38 motocultores y 35 implementos agrícolas en 10 centros de mecanización, analizando su estado técnico, condiciones de resguardo, mantenimiento y el índice de mecanización. Los resultados indican que el 64,71% de los tractores están con capacidad de trabajo, aún presentan algún grado de deterioro y el 35,29% están inoperativos. El 100% de los motocultores están sin capacidad de trabajo. Una de las principales razones del deterioro de la maquinaria agrícola es la falta de mantenimiento preventivo y correctivo adecuado. Se identificaron algunos elementos que requieren atención inmediata debido a su condición crítica (alta urgencia), como los neumáticos (12,50%), el sistema eléctrico (6,25%) y ciertos elementos específicos (21,88%). El 100% de la maquinaria cuenta con resguardo adecuado. El índice de mecanización varía 0,32 y 1,1 kW/ha, con un promedio de 0,61 kW/ha, por debajo del estándar recomendado. Se concluye que es necesario mejorar las estrategias de mantenimiento, considerar un programa de renovación de maquinaria y fortalecer la capacitación de los operarios para garantizar una mayor eficiencia en la mecanización agrícola de la provincia.

Modelo de estimación hídrica para el sector agrícola y poblacional de la cuenca Tablachaca en Perú

Abstract Climate change and human-induced modifications to water resources negatively affect the natural flow regimes of the river. Therefore, understanding hydrological alterations is crucial for water estimation in watersheds. This study analyzed water estimation in the Tablachaca River watershed for the agricultural and population sectors. The water estimation model was developed in Soil and Water Assessment Tool (SWAT), in which the sensitivity analysis was applied to the model, as well as the degree of precision through the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE), percentage bias (PBIAS) and the coefficient of determination (R2). The main results were the water availability of the basin was 40.67 m3/s and 23.29 m3/s for agricultural use and human consumption with a probability of 75 % and 95 %, respectively. Model calibration reached an NSE of 0.79; PBIAS of -5.69 % and R2 of 0.80 and a validation with NSE of 0.75; PBIAS of -19.22 % and R2 of 0.82, which in effect made it possible to obtain a water estimation model with effective performance.

Resumen El cambio climático y las modificaciones inducida por el hombre en los recursos hídricos afectan de forma negativa la disponibilidad de los volúmenes de agua para el sector agrícola y poblacional. Por tanto, comprender las alteraciones hidrológicas es crucial para la estimación hídrica en las cuencas hidrográficas. En este estudio se analizó la estimación hídrica en la cuenca del río Tablachaca para el sector agrícola y poblacional. El modelo de estimación hídrica se desarrolló en Soil and Water Assessment Tool (SWAT) donde se aplicó el análisis de sensibilidad al modelo, así como el grado de precisión mediante el coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE), sesgo porcentual (PBIAS) y el coeficiente de determinación (R2). Los principales resultados alcanzados fueron la disponibilidad hídrica de la cuenca de 40.67 m3/s y 23.29 m3/s para el uso agrícola y consumo humano con una probabilidad del 75% y 95% respectivamente. La calibración del modelo alcanzó un NSE de 0.79; PBIAS de -5.69% y R2 de 0.80 y una validación con NSE de 0.75; PBIAS de -19.22% y R2 de 0.82, en efecto permitió obtener un modelo de estimación hídrica con un rendimiento eficaz.

Diseño de entorno espacial en los sistemas de información en la agricultura con Unity XR

Abstract Virtual Reality (VR) technologies aim to develop immersive or mixed spatial environments to adapt tasks ranging from video games to scientific research applications, in the topic of digital agriculture the importance of the metaverse in the processes of agronomy has put this sector in the spotlight, glimpsing future results that could revolutionize agriculture 5.0. The requirements of the application are explained based on an "APK" compatible with the Meta Horizon operating system for Meta Quest viewers, which was developed on the Unity VR CORE platform and the XR Interaction Toolkit Plug-ins, showing the architecture of the spatial environment and the interconnection layers, a class diagram is used to explain the composition of the programming structure used. The implementation strategy of the conceptual models is discussed through the formats of sequence diagram, usage and the logical scheme of the database, which were used to trace the layout of the project and thus the three-dimensional construction of the spatial environment in Unity, giving as evidence real-time images with the Oculus Meta Quest 2 interface in the interactivity modes with Touch controls and the Hand Tracking mode. The importance of spatial ecosystems in the metaverse oriented to information systems in digital agriculture is addressed and the work to follow that awaits us in terms of improving the Agroverse.

Resumen Las tecnologías de Realidad Virtual (VR) tienen el objetivo de desarrollar entornos espaciales inmersivos o mixtos para adecuar tareas que van desde los videojuegos hasta aplicaciones científicas de investigación, en el tópico de la agricultura digital la importancia del metaverso en los procesos de la agronomía ha puesto en la mira a este sector, vislumbrando futuros resultados que podrían revolucionar a la agricultura 5.0. Se explica los requerimientos de la aplicación basado en una “APK” compatible con el sistema operativo de Meta Horizon para los visores de Meta Quest, el cual se desarrolló en la plataforma de Unity VR CORE y los Plug-in de XR Interaction Toolkit, mostrando la arquitectura del entorno espacial y las capas de interconexión, se emplea un diagrama de clase para explicar la composición de la estructura de programación empleada. Se discute la estrategia de implementación de los modelos conceptuales a través de los formatos de diagrama de secuencia, de uso y el esquema lógico de la base de datos, los cuales sirvieron para el trazado del maquetado del proyecto y así la construcción tridimensional del entorno espacial en Unity, dando como evidencia imágenes en tiempo real con la interfaz Oculus Meta Quest 2 en los modos de interactividad con los controles Touch y el modo de Hand Tracking. Se aborda la importancia de los ecosistemas espaciales en el metaverso orientados a los sistemas de información en la agricultura digital y los trabajos a seguir que nos depara en materia perfeccionamiento del Agroverso.

Modelación matemática para el comportamiento del níquel y cobre en un agroecosistema contaminado

Abstract The need to control the contamination caused by heavy metals is increasingly urgent, which is why it is necessary to study the quality of the soil in order to preserve or improve its productivity for the protection of the environment, animal and human health, and to guarantee food safety. Trace elements in high concentrations in soils are food toxins with negative effects on health that manifest in the long term. The action of some of them has been reported on the increase in cases of cancer, nervous system lesions and genetic diseases in humans, etc. as a result of the consumption of contaminated water and food, whether of animal or plant origin. The objective of this work is to propose mathematical models to predict the behavior of nickel and copper concentrations in an agroecosystem adjacent to the dumping of industrial waste in the municipality of San José de las Lajas. For this purpose, the data on the concentration of heavy metals nickel (Ni) and copper (Cu) provided by the Scientific Group of the Faculty of Agronomy of the UNAH from 2005 to 2018 were taken to predict their behavior based on the use of statistical-mathematical tools until 2034. It was obtained that, according to the mathematical models obtained, these soils should not be used to grow vegetables for consumption, nor allow free grazing of cattle, at least until 10 years after this research.

Resumen La necesidad de controlar la contaminación que provocan los metales pesados es cada vez más apremiante por lo que es necesario el estudio de calidad del suelo para conservar o mejorar su productividad para la protección del ambiente, la salud animal y humana, que garantice la inocuidad alimentaria. Elementos traza en concentraciones elevadas en suelos son tóxicos alimentarios con efectos negativos sobre la salud que se manifiestan a largo plazo. Se ha reportado la acción de algunos sobre el incremento de casos de cáncer, lesiones del sistema nervioso y enfermedades genéticas en humanos, etc. como resultado del consumo de aguas y alimentos contaminados, de procedencia animal o vegetal. En el presente trabajo se plantea como objetivo: proponer modelos matemáticos para predecir el comportamiento de las concentraciones de níquel y cobre en un agroecosistema aledaño al vertimiento de residuos industriales en el municipio San José de las Lajas. Para ello se tomaron los datos de concentración de metales pesados níquel (Ni) y cobre (Cu) cedidos por el Grupo Científico de la Facultad de Agronomía de la UNAH desde el año 2005 al año 2018 para predecir su comportamiento a partir del uso de herramientas estadístico-matemáticas hasta el año 2034. Se obtuvo que, según los modelos matemáticos obtenidos, estos suelos no deben emplearse para cultivar hortalizas con objeto de consumo, ni permitir el libre pastoreo de vacunos, al menos hasta 10 años después de esta investigación.

Límite espacial de riesgo agropecuario y su impacto económico por inundaciones en el río Chillón, Perú

Abstract Agricultural planning and disaster risk management are essential for preventing and preserving socioeconomic development. The study aimed to define the spatial limits of agricultural risk and its direct economic impact due to flooding in the Chillón River in the Carabayllo district, Peru. Geographic Information System (GIS) tools and reliable databases were used for the research. Seven hydrological scenarios were applied with rigorous statistical analysis, along with numerical models for one-dimensional (1D) hydraulic modeling. Agricultural risk was defined by the relationship between hazard and vulnerability, considering the economic impact on different sectors. The main results indicated that the extreme maximum flood scenario reached 102,17 m³/s. The hydraulic modeling identified two agricultural risk limits due to river flooding, affecting the yield of vegetables, poultry farms, and pig production over an area of 0,24 km² and 0,37 km² in the 20 and 1000 year scenarios, causing economic losses of 5,169.14 USD and 6,509.04 USD, respectively. In conclusion, an integrated method was developed to simulate agricultural risk from river flooding.

Resumen La planificación agropecuaria y la gestión de riesgos por desastres naturales es importante para la prevención y conservación del desarrollo socioeconómico. El objetivo del estudio fue definir los límites espaciales de riesgo agropecuario y su impacto económico directo por inundaciones en el río Chillón en el distrito de Carabayllo, Perú. Para el desarrollo de la investigación se utilizaron herramientas del Sistema de Información Geográfico (SIG) y bases de datos confiables. Se aplicaron 7 escenarios hidrológicos con rigurosos análisis estadístico, así como la aplicación de modelos numéricos en el modelamiento hidráulico unidimensional (1D). Mientras que el riesgo agropecuario fue definido por la relación del peligro y vulnerabilidad considerando la repercusión económica de los sectores. Como principales resultados se alcanzó que el escenario extremo de máxima avenida fue de 102,17m3/s. La modelación hidráulica identificó dos límites de riesgo agropecuario por inundaciones fluviales afectando el rendimiento de hortalizas, granjas avícolas y la producción porcina en un área de 0,24 km2 y 0,37 km2 en los escenarios de 20 y 1000 años, que generó pérdidas económicas de 5169,14 USD y 6509,04 USD respectivamente. En conclusión, se desarrolló un método integral para simular el riesgo agropecuario frente a inundaciones fluviales.

La producción de azúcar crudo: su diagnóstico con enfoque de cadena de valor

Abstract This investigation focuses on the Agroindustrial Sugar Company Boris Luis Santa Coloma, belonging to the AZCUBA group. In recent years, this entity has experienced a decrease in its production, between 2019 and 2020 there was a decrease of 6.65% in sugar production and 3.44% in relation to honey. This decreasing trend raises concerns about the competitiveness and sustainability of the company, which is fundamental for economic and social development with an impact on local development, not only due to the high demand for its productions in the territory and the country, but also as crucial source of employment for the community. Based on the above, the objective of this research is to analyze whether the raw sugar production process at the EAA Boris Luis Santa Coloma complies with the value chain approach. To carry out this diagnosis, theoretical, empirical and statistical-mathematical methods were used, as well as tools such as the expert method, the Ishikawa diagram, brainstorming sessions and surveys. The results obtained reveal deficiencies in the value chain model proposed by Michael E. Porter, specifically in primary and support activities. Likewise, the analysis carried out on the production chain reveals irregularities that suggest that the company must address the existing deficiencies in its production process before being able to adequately optimize the cane sugar value chain.

Resumen La presente investigación se centra en la Empresa Agroindustrial Azucarera Boris Luis Santa Coloma, perteneciente al grupo AZCUBA. En los últimos años, esta entidad ha experimentado un descenso en sus producciones, entre 2019 y 2020 se apreció una disminución del 6.65% en cuanto a producción de azúcar y del 3,44% con relación a las mieles. Esta tendencia decreciente genera preocupaciones sobre la competitividad y sostenibilidad de la empresa, el cual es fundamental para el desarrollo económico, social con impacto en el desarrollo local, no solo por la alta demanda de sus producciones en el territorio y el país, sino también como fuente de empleo crucial para la comunidad. Con base en lo anterior, el objetivo de esta investigación es analizar si el proceso de producción de azúcar crudo en la EAA Boris Luis Santa Coloma cumple con el enfoque de cadena valor. Para llevar a cabo este diagnóstico se emplearon métodos teóricos, empíricos y estadísticos-matemáticos, así como herramientas como el método de expertos, el diagrama de Ishikawa, sesiones de tormenta de ideas y encuestas. Los resultados obtenidos revelan deficiencias en el modelo de cadena de valor propuesto por Michael E. Porter, específicamente en las actividades primarias y de apoyo. Asimismo, el análisis realizado sobre la cadena productiva pone de manifiesto irregularidades que sugieren que la empresa debe abordar las deficiencias existentes en su proceso productivo antes de poder optimizar adecuadamente la cadena de valor del azúcar de caña.

Simulación de la labranza sin inversión del suelo empleando el método de los elementos discretos

Abstract In the present work, a simulation model is developed by the discrete element method (DEM) for tillage without soil prism inversion with a paratill type implement. The virtual soil block was generated with macro-particles that respond to the simplified geometry of soil fragments with attributes and physical-mechanical properties of a cohesive soil of the vertisol type. For the virtual model of the implement, the design and resistive study of the paratill is carried out using the finite element method (FEM). The simulation of the interaction between the implement and the soil block made it possible to determine the movement and velocity patterns of the particles, as well as the magnitude of the draft force, and the results showed that the design of the implement fulfills the tensile requirements that allow it to support the tillage activity without permanent deformations. On the other hand, the dynamics of the tillage process allowed establishing the final position of the particles, as well as the specific pressures between them and with the implement. Finally, the average value of the draft force was obtained by simulation, being in correspondence with the soil cohesion and the design of the tillage implement. The analytical validation, by means of the classical mechanics equations, showed adequate results of the draft force.

Resumen En el presente trabajo se desarrolla un modelo de simulación por el método de los elementos discretos (DEM) para la labranza sin inversión del prisma con un apero tipo paratill. El bloque virtual de suelo se conformó con macro-partículas que responden a la geometría simplificada de los fragmentos del suelo con atributos y propiedades físico-mecánicas de un suelo cohesivo del tipo vertisol. Para el modelo virtual del apero se realizó el diseño y estudio resistivo del paratill mediante el método de elementos finitos (FEM). La simulación de la interacción del apero y el bloque de suelo permitió determinar los patrones de movimiento y velocidad de las partículas, así como la magnitud de la fuerza de tiro. Los resultados mostraron que el diseño del apero cumple con las exigencias tensionales que le permiten soportar sin deformaciones permanentes la actividad de labranza. Por su parte la dinámica del proceso de labranza permitió establecer la posición final de las partículas, así como las presiones específicas entre ellas y con el apero. Finalmente se obtuvo el valor promedio de la fuerza tiro mediante la simulación, estando en correspondencia con la cohesión del suelo y el diseño del paratill. La validación analítica, mediante las ecuaciones de la mecánica clásica, mostraron adecuados resultados de la fuerza de tiro.

Sistema automatizado para la determinación de los parámetros de funcionamiento de las máquinas hidráulicas

Abstract The purpose of this paper is to develop an automated system that determines the operating parameters of rotary hydraulic machines (pumps and motors), as well as the optimal operating regimes of the hydraulic machines, the coefficient of isogonality, and the relationships between pump and motor efficiency. The software results also display curves of the total efficiency of the pump and hydraulic motor as a function of the coefficient of isogonality, ensuring rapid and accurate evaluation.

Resumen El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar un sistema automatizado que determina los parámetros de funcionamiento de las máquinas hidráulicas rotatorias (bombas y motores), así como, los regímenes óptimos de trabajo de la máquina hidráulica, coeficiente de isogonalidad, las relaciones entre la eficiencia de la bomba y el motor. Los resultados del software muestran además las curvas de las eficiencias totales de la bomba y el motor hidráulico en función del coeficiente de isogonalidad, garantizando rapidez y precisión en la evaluación realizada.

Análisis comparativo entre los tractores eléctricos y diésel

Abstract The major advances in agriculture began with the beginning of the mechanization. However, this process has also caused significant environmental impacts. The introduction of tractors and other agricultural machines in Cuba have been developed impetuously in the period from 1959, but at the moment the research of options is required for a gradual renovation of the agricultural machinery due to its technical deterioration and obsolescence. The Agricultural Engineering Research Institute has performed an intensive test work and researches of new models of machines like option to the government and the farmers for the acquisition of the most advantageous models. It is objective of the present work to show the results of a comparative study among the electric tractors and those powered by diesel motors, analyzing as methodological aspects the saving of fuel, reduction of expenses in repair and maintenance, operation easiness, and impacts on the environment. The results indicate that the electric tractors have numerous advantages, although for their massive introduction it is necessary to consider some important factors.

Resumen Los grandes avances en la agricultura se iniciaron con el surgimiento de los medios mecanizados. Sin embargo, la mecanización también ha traído grandes afectaciones al medio ambiente. La introducción de tractores y otras máquinas agrícolas en Cuba se ha desarrollado impetuosamente en el período desde 1959, pero actualmente se requiere la investigación de opciones para una renovación gradual debido a su deterioro técnico y obsolescencia. El Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola ha venido desarrollando un intensivo trabajo de prueba e investigación de nuevos modelos de máquinas como opción al gobierno y a los productores agropecuarios para la adquisición de los modelos más ventajosos. Es objetivo del presente trabajo mostrar los resultados de un estudio comparativo entre los tractores eléctricos y los accionados por motor diesel, analizando como aspectos metodológicos el ahorro de combustible, reducción de gastos en reparación y mantenimiento, facilidad de operación, e impactos sobre el medio ambiente. Los resultados indican que los tractores eléctricos tienen numerosas ventajas, aunque para su introducción masiva es necesario considerar algunos factores importantes.