Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias

Evaluation of a Remote Piloted Aircraft System (RPAS) for Agricultural Use (Part II)

ABSTRACT A prototype of a remote piloted aircraft system RPAS was evaluated. It was a quadcopter type, with a system that allows autonomous and stable flights to obtain georeferenced images, through the instrumentation of a RGB sensor (Sony IMX117) and a GPS. The RPAS was built and equipped with a Pixhawk controller with GPS, 1400kv race star engines, eight-inch propellers (8045) and 30A ESC. The "ArduCopter V3.611" firmware was installed in the flight controller (specific for quadcopters) and the accelerometer, compass, radio, flight modes (loiter, stabilize and RTL) and 20 mA telemetry were calibrated. In addition, the flight and control parameters of the RPAS were adjusted, with a horizontal and vertical forward speed of 1 m/s, maximum flight height of 30m, minimum flight voltage of 10.5v and an adjustment in the PID control of P=0.046, I=0.047 and D=0.0036 in the roll and pitch axes and values of P=0.1, I=0.025 and D=0.5 in the yaw axis. Flight tests were performed in autonomous missions with a constant speed of 1 m/s, at a height of 20m and with winds not higher than 5 Km/h. An average consumption of 1520 mAh was obtained for 7 minutes of flight, vibrations less than 18 m s 2and movements in the "yaw", "pitch" and "roll" axes smaller than 6 degrees.

RESUMEN Se realizó la evaluación de un prototipo de sistema de aeronave pilotada remotamente RPAS, tipo cuadricóptero, con un sistema que permite la realización de vuelos autónomos y estables para la obtención de imágenes georreferenciadas, mediante la instrumentación de un sensor RGB (Sony IMX117) y un GPS. Se construyó un RPAS, equipado con una controladora Pixhawk con GPS, motores race star de 1400kv, hélices de ocho pulgadas (8045) y ESC de 30 A. En la controladora de vuelo se instaló el firmware “ArduCopter V3.611” (específico para cuadricópteros), se calibro el acelerómetro, el compás, el radio, modos de vuelo (loiter, stabilize y RTL) y la telemetría a 20 mA. Además, se ajustaron los parámetros de vuelo y control del RPAS, con una velocidad de avance horizontal y vertical de 1 m/s, altura máxima de vuelo de 30m, voltaje mínimo de vuelo de 10.5v y un ajuste en el control PID de P=0.046, I=0.047 y D=0.0036 en los ejes roll y pitch y valores de P=0.1, I=0.025 y D=0.5 en el eje yaw. Se realizaron pruebas de vuelo en misiones autónomas con una velocidad constante de 1 m/s, a una altura de 20m y con vientos no mayores a 5 Km/h. Obteniéndose un consumo promedio de 1520 mAh por 7 minutos de vuelo, vibraciones menores a 18 m s 2y movimientos en los ejes “yaw”, “pich” y “roll” menores a 6 grados.

Salinity-sugarcane cultivation relationship determined by remote sensing at the Urbano Noris Sugar Mill

ABSTRACT The objective of the research was to determine the relationship between soil salinity and the state of the vegetation in areas of the Sugar Mill UEB “Urbano Noris”, in Holguín Province. The image used was corrected radiometrically with the use of the QGis 3.10A Coruña software and the NDVI and SI indices were determined. By means of a random sampling in 10 production units, the values were extracted in 50 points separated at 100 meters to perform the regression analysis between the salinity and the vegetation indexes and to interpret their statistics by using the Statgraphics Plus 5.0 software. The use of the NDVI as an indicator of the vegetation state showed the presence of vast areas under stress with values lower than 0.5, just as the saline index showed a high proportion of soils with high salt content with negative indices from -1 to 0. The use of remote sensing to determine soil salinity showed that between them there is a negative correlation of - 88.44% and a determination of 71.25%, which defines a inverse dependence between both variables.

RESUMEN El objetivo de la investigación fue determinar la relación existente entre la salinidad del suelo y el estado de la vegetación en áreas de la UEB Central Azucarero Urbano Noris en la provincia de Holguín. La imagen utilizada se corrigió radiométricamente con el uso del software QGis 3.10 A Coruña y se determinaron los índices NDVI y SI. Mediante un muestreo al azar en 10 unidades de producción se extrajeron los valores en 50 puntos separados a 100 metros para la determinación en el software Statgraphics Plus 5.0 del análisis de regresión entre el índice de salinidad y el de vegetación y la interpretación de sus estadígrafos. El uso del NDVI como indicador del estado de la vegetación arrojo la presencia de vastas áreas bajo estrés con valores inferiores a 0, 5 al igual que el índice salino mostró una alta proporción de tierras con alto contenido de sales con índices negativos de -1 hasta 0. El uso de la teledetección para la determinación de la salinidad del suelo arrojó que entre estos existe una correlación negativa de un - 88, 44 % y una determinación de 71,25 % lo cual define una dependencia inversa entre ambas variables.

Effect of Vibrations and Operational Parameters in Frequency and Amplitude of a Vibratory Subsoiler

ABSTRACT This paper aims to analyze the effect of free and forced vibrations and of working depth on the frequency and amplitude of a vibratory curved bent leg subsoiler plowing a silt loam soil (Rhodic Ferralsol) by the modal analysis of the soil-bent leg system. The finite elements method and the design software Solid Works with its complement Simulation were used to model and to simulate, the bent leg scarifier soil interaction. The soil was considered as homogeneous and elastoplastic of Drucker-Prager extended constitutive relation. The results showed the significant effect of the work depth on the frequencies and amplitude of the soil when the vibratory system works with free vibrations. When forced vibrations were used to different work depths, significant differences were not observed in frequencies neither of the bent leg nor of the soil. On the other hand, the resonant frequencies of the shank obtained corresponding to the two first vibration modes (2,20; 8,47 and 13,35 Hz) at a working depth of 200 mm allowed a better loosening of the soil.

RESUMEN Para analizar el efecto de las vibraciones libres y forzadas y la profundidad de trabajo en la frecuencia y amplitud de las vibraciones de una herramienta de labranza (subsolador vibratorio de brazo curvo) cultivando un suelo arcilloso limoso (Rhodic Ferralsol) mediante un análisis modal del sistema brazo-suelo, se simuló la interacción suelo-herramienta de labranza, mediante el método de elementos finitos y el software de diseño Solid Works, con su complemento Simulation, considerando el suelo homogéneo y elastoplástico de relación constitutiva Drucker-Prager Extendido. Los resultados mostraron el efecto significativo de la profundidad de trabajo en las frecuencias y amplitud del suelo cuando el sistema vibratorio trabaja con vibraciones libres, mientras que con vibraciones forzadas no se observaron diferencias significativas en las frecuencias tanto del brazo como del suelo. Por otra parte, las frecuencias resonantes del brazo obtenidas correspondientes a los dos primeros modos de vibración (2,20; 8,47 y 13,35 Hz) a una profundidad de operación de 200 mm permiten un mejor aflojamiento del suelo.

Design of Sprinkling Irrigation System with Wind Pumping in the Garlic Cultivation

ABSTRACT The research was developed in "La Cuchilla" farm, located in Sabicú Community, Primero de Enero Municipality, Ciego de Ávila Province, with the objective of determining the design parameters of sprinkling irrigation system with wind pumping in the garlic cultivation. The results demonstrated that the sprinkling irrigation system with wind pumping works with flow average of 0,25 L∙s-1, emitter pressure of 6,00 m, average intensity of 6,25 mm∙h-1 and irrigation time of 2,68 hours to contribute the quantity of water demanded by the cultivation. The agronomic parameters of the system are: net irrigation depth of 11,75 mm, gross irrigation depth of 16,78 mm, average irrigation interval of nine days and total gross water necessities for the cultivation of garlic of 3606,02 m3∙ha-1. The average hydromodule is of 3,04 L∙s-1 ha-1 and the pipe flow of 1,02 m3∙h-1, which allows selecting a diameter of 50 mm. The irrigation volume required is of 3,42 m3 (3420 L) that is guaranteed with the placement of a tank of water storage of 5000 L to a height of 6,00 m in correspondence with the topographical difference and the design load that is of 6,08 m that is the required for the good operation of the system.

RESUMEN La investigación se desarrolló en la finca "La Cuchilla", localizada en la comunidad de Sabicú en el municipio Primero de Enero, provincia Ciego de Ávila con el objetivo de determinar los parámetros de diseño del sistema de riego por aspersión con bombeo eólico en el cultivo del ajo. Los resultados demostraron que en sistema de riego por aspersión con bombeo eólico trabaja con caudal promedio de 0,25 L∙s-1, presión del aspersor de 6,00 m, pluviometría media de 6,25 mm∙h-1 y tiempo de riego de 2,68 h para aportar la cantidad de agua demandada por el cultivo. Los parámetros agronómicos del sistema son: lámina neta de 11,75 mm, lámina bruta de 16,78 mm, intervalo de riego medio de nueve días y necesidades brutas totales para el cultivo del ajo de 3606,02 m3∙ha-1. El hidromódulo promedio es de 3,04 L∙s-1∙ha-1 y el caudal de la tubería conductora de 1,02 m3∙h-1, lo que permite seleccionar un diámetro de 50 mm. El volumen de riego requerido es de 3,42 m3 (3420 L) que se garantiza con la colocación de un tanque de almacenamiento de agua de 5000 L a una altura de 6,00 m en correspondencia con el desnivel topográfico y la carga de diseño de 6,08 m, que es la requerida para el buen funcionamiento del sistema.

Performance of the Centrifugal Pump of Double Suction using the Computational Fluid Dynamics Method

ABSTRACT Centrifugal pumps of double suction are widely used in industrial and agricultural applications as their flow rate is twice that of single suction pumps with the same impeller diameter. The present work was carried out with the objective of simulating the performance of the double suction centrifugal pump BCP 125-420 by means of the Computational Fluid Dynamics method. For this, the methodological aspects to follow for the simulation and evaluation of the turbo machine operation were established using Computational Fluid Dynamics techniques and ANSYS Workbench software in version 14.5. All of this was done following the methodological recommendations referred in the literature related to the modeling of these devices. Among the main results, there is the value of the height predicted through the simulation and the real height of the pump, with magnitudes of 81,65 and 81,83 mwc, respectively; values that exceeded the 80 mca initially foreseen for the design and that allowed concluding that the error between the real height of the pump and the one obtained through the simulation did not exceed 1%, which indicated the reliability in performance of the BCP 125-420 double suction centrifugal pump under the operation conditions studied.

RESUMEN Las bombas centrífugas de doble aspiración se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales y agrícolas, ya que su caudal es el doble que el de las bombas de aspiración simple con el mismo diámetro de impulsor. El presente trabajo se efectúo con el objetivo de simular mediante el método Dinámica Fluido Computacional el desempeño de la bomba centrífuga de doble succión BCP 125-420. Para ello se establecen los aspectos metodológicos a seguir para la simulación y evaluación del funcionamiento de la turbo máquina mediante las técnicas Dinámica Fluido Computacional a través de la utilización del software ANSYS Workbench en su versión 14.5. Todo ello se efectuó siguiendo las recomendaciones metodológicas referidas en la literatura relacionada con la modelación de estos dispositivos. Dentro de los principales resultados destacan el valor de la altura predicha mediante la simulación y altura real de la bomba, con magnitudes de 81,65 y 81,83 mca respectivamente; valores que superan los 80 mca previstos inicialmente para el diseño, concluyéndose que el error entre la altura real de la bomba y la obtenida mediante la simulación no supera el 1 %. Dicho resultado indica la fiabilidad en el desempeño de la bomba centrífuga de doble succión BCP 125-420 bajo condiciones explotativas.

Energy Balance in Agricultural Sprayers

ABSTRACT Most of the sprayers used in fruit trees are of the type of jet transported, which use an air flow produced by a fan to transfer the pesticide drop to the tree. In the energy balance of agricultural sprayers assisted by air flow, it is proposed that between 50 and 65% of the power in these equipment is used by the fan that produces the air flow. Air stream sprayers produce high pollution due to high levels of drift. Using the Computer Modeling of Fluids (CFD) the aerodynamics of the air flow is analyzed based on the geometric and kinematic parameters of the fan, which allows to determine the air flow with better characteristics. The selected regimens assess the quality of the plant cover, using image treatment methods. In this case, a work regime is achieved that decreases the amount of power required, maintaining the quality of the treatment.

RESUMEN La mayoría de los pulverizadores utilizados en frutales son del tipo de chorro transportado, los cuales utilizan un flujo de aire producido por un ventilador para trasladar la gota de plaguicida al árbol. En el balance energético de los pulverizadores agrícolas asistidos por corriente de aire, se plantea que entre el 50 y el 65% de la potencia en estos equipos la utiliza el ventilador que produce el flujo de aire. Los pulverizadores con corriente de aire producen gran contaminación por altos niveles de deriva. Utilizando la Modelación de Fluidos en por Computadora (CFD) se analiza la aerodinámica del flujo de aire en función de los parámetros geométricos y cinemáticos del ventilador, lo que permite determinar el flujo de aire con mejores características. En los regímenes seleccionados se evalúan la calidad del cubrimiento de la planta, mediante métodos de tratamiento de imagen. En este caso se logra un régimen de trabajo que disminuye la cantidad de potencia requerida, manteniendo la calidad del tratamiento.

Hohenheim Yield Test (HBT) Methodology for the Determination of Methane Potential in Agricultural Substrates

ABSTRACT The work presents the HBT methodology, created and used in the University of Hohenheim, Germany for the analysis and valuation of methane potential of agricultural substrates with the objective of using them as raw material in different biogas plants in production in that country. This methodology is simple and can be extrapolated to any investigation or development institution that is in charge of analyzing methane potentiality of different agricultural substrates. For its importance and applicability, the fundamental steps of this methodology are described, which could be introduced in Cuban universities or investigation institutions devoted to this activity, being the objective of this work to make it known in Cuba. By means of this methodology, it is possible to value a great number of trials of investigation saving material, human and financial resources, simultaneously. At the same time, the results reached with this methodology are transferable to productive scale, since they are supported by the existent regulatory schemes in this field.

RESUMEN El trabajo presenta la metodología HBT, creada y de amplia utilización en la Universidad de Hohenheim, Alemania para el análisis y valoración del potencial de metano de sustratos agrícolas con el objetivo de ser utilizadas como materia prima en las diferentes plantas de biogás en producción en ese país. Esta metodología es sencilla y puede ser extrapolable a cualquier institución de investigación o desarrollo que se ocupe del análisis de la potencialidad de producción de metano de diferentes sustratos agrícolas. Por su importancia y aplicabilidad se describen los pasos fundamentales de esta metodología, la cual pudiera ser introducida en nuestras Universidades o Instituciones de investigación que se dedique a esta actividad, siendo el objetivo de este trabajo dar a conocer la misma en nuestro país. Mediante esta metodología es posible valorar simultáneamente un gran número de ensayos de investigación ahorrando recursos materiales, humanos y dinero. Al mismo tiempo, los resultados alcanzados con esta metodología son transferibles a escala productiva, ya que están apoyadas en las normativas existentes en este campo.

Optimization Method to Increase the Commercialization of Organic Eggs in the Libertad Parish

ABSTRACT The present work has the objective to applied programming model linear to optimize the transport process, for increase the organic eggs commercialization in the AVIORGANIC farm. Using economic and mathematics methods through linear programming and analysis of the questionnaires by FODA matrix. The results show that is necessary transporting 240 eggs per week and increase at least one client to optimize transportation costs, representing a decrease in the order of 24,9 USD. Proposing a strategic to allow eggs organic sales incentive.

RESUMEN El presente estudio tiene como objetivo aplicar un modelo de programación lineal que optimice el proceso de transporte, para incrementar la comercialización de huevos orgánicos en la finca AVIORGANIC. Se aplican métodos económicos matemáticos empleando la programación lineal y el análisis de los cuestionarios a través de la matriz FODA. Los resultados muestran que para optimizar los costos de transportación se deben transportar 240 huevos semanales y aumentar en al menos un cliente la comercialización, lo que representa una disminución del orden de los 24,9 USD. Se propone una estrategia que permite incentivar la venta de huevo orgánico.

Economic and Productive Evaluation in Passion Fruit Production, Zone Vega Rivera, El Oro

ABSTRACT The objective of this study is to know the production process of passion fruit (Passiflora edulis), according to its particular characteristics and to determine its profitability, for small production in Vega Rivera Zone, El Oro Province. Margarita farm as object of study. The bibliographic information available on the production process of passion fruit was reviewed, in order to qualitatively and quantitatively characterize the cultivation of the fruit, its costs and its dependence on national and international markets, the observation and survey technique was used. For the economic evaluation, the expenses that will affect the production of passion fruit were determined, obtaining from these the production costs, the cost-benefit ratio, the profitability and the cost of production of a kilogram of passion fruit. The Benefits/cost obtained for the first year and second years, it is of 0.76 and 2.84, respectively. Indicating a gain of 3.60 USD by dollar invested. The passion fruit kilogram cost harvested in Vega Rivera Zone is 0.20 cents for the first year and 0.56 cents in the second year.

RESUMEN El presente estudio tiene como objetivo conocer el proceso productivo de la fruta de maracuyá (Passifloraedulis), de acuerdo a sus características particulares y determinar su rentabilidad, para la pequeña producción en Zona Vega Rivera, Provincia El Oro. La investigación tuvo como objeto de estudio la finca Margarita. Se revisó la información bibliográfica disponible sobre el proceso productivo del maracuyá, para caracterizar cualitativa y cuantitativamente el cultivo de la fruta, sus costos y su dependencia de los mercados nacionales e internacionales empleando la técnica de observación y encuestas. Para la evaluación económica se determinaron los gastos que incidirán en la producción del maracuyá, obteniéndose a partir de estos los costos de producción, la relación beneficio costo, la rentabilidad y el costo de producción de un kilogramo de maracuyá. El indicador Beneficio/Costo obtenido es de 0.76 y 2.84 para el primer y segundo año, respectivamente. Lo que indica que por cada dólar invertido existe una ganancia de 3.60 USD. El costo por kilogramo de maracuyá cosechado en la Zona Vega Rivera es de 0.20 ctvs. para un primer año y de 0.56 ctvs. en el segundo.

Farm machinery for the “Mores Food Program”. Financial Economic Evaluation of an Investment Project

ABSTRACT The impulse to national production constitutes a central axis in the development of the Cuban economy, urged to achieve food sovereignty in the face of the worsening economic situation in the country. For its development, food production requires a boost in financing, technologies and inputs, which result in an increase in agricultural yields. The “Rubén Martínez Villena” Production Company of Various Crops and Livestock is undertaking an investment project for the acquisition of agricultural machinery to ensure the "More Food" program. The general objective of the investigation is to evaluate economically and financially the referred investment. The abstract logic, economic statistics and constructive calculation methods were used with their main procedures. In the work, the economic-financial evaluation is carried out with a projection of ten years, allowing to reach conclusions that are useful for decision-making by the entity's management.

RESUMEN El impulso a la producción nacional constituye un eje central en el desarrollo de la economía cubana, urgida de lograr la soberanía alimentaria ante el recrudecimiento de la situación económica del país. La producción de alimentos requiere para su desarrollo de un impulso en financiamiento, tecnologías e insumos, los que redundan en el incremento en los rendimientos agrícolas. La Empresa Productora de Cultivos Varios y Ganadería “Rubén Martínez Villena” acomete la realización de un proyecto de inversión destinado a la adquisición de maquinaria agrícola para asegurar el programa “Más Alimentos”. El objetivo general de la investigación es evaluar económica y financieramente la referida inversión. Se emplearon los métodos lógico abstracto, estadístico económico y cálculo constructivo con sus principales procedimientos. En el trabajo se realiza la evaluación económico financiera con una proyección de diez años, permitiendo arribar a conclusiones que son útiles para la toma de decisiones por parte de la dirección de la entidad.