Ingeniería en Biosistemas [anteriormente Ingeniería Agrícola]

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Aireación bajo condiciones ambientales de alta humedad relativa y baja temperatura para la conservación de maíz amarillo almacenado
(1999) Recio Loría, Mario; Jiménez Chacón, Ronald
Se realizaron pruebas de aireación de forma experimental bajo condiciones de humedad relativa superiores a 80% y de temperatura ambiente entre 16°C y 22°C en un país tropical como lo es Costa Rica, específicamente en el valle central. En el trabajo realizado se aplicaron caudales específicos de aire de 0,8 m3/ min/m3grano y 0.4 m3/ min/m3grano a maíz amarillo importado US N02. Dicho grano se almacenó con temperaturas promedio de 25°C y 30°C respectivamente en un silo experimental de 0,75 m de diámetro y 0,90 m de alto. La época de las pruebas comprendió de noviembre de 1997 a marzo de 1998, donde el fenómeno del niño afectó al país a partir de enero de 1998. Antes y después de cada prueba de aireación se extrajeron muestras del maíz para determinar su humedad relativa de equilibrio (HRE) por el método de punto de rocío y su correspondiente contenido de humedad de equilibrio (CHE) por el método del horno y analizar el efecto de la aireación sobre estas variables. La remoción de humedad del maíz amarillo provocada por proceso de aireación fue leve en todos los ensayos realizados. Además, no hubo gradientes de humedad entre los estratos del maíz almacenado significativos como para afectar su calidad. Para algunas pruebas realizadas con temperaturas promedio de maíz amarillo de 30°C hubo condensación en el silo experimental, indistintamente del caudal de aire aplicado, no así en las pruebas realizadas con grano a 25°C. Para los mayores flujos de aire aplicado se dieron los mayores descensos tanto para la humedad relativa de equilibrio, como para el contenido de humedad final del granel, indistintamente de la temperatura del grano. En la mayoría de las pruebas hechas a mayor contenido de humedad inicial del maíz amarillo, mayores fueron los descensos en la humedad relativa de equilibrio. Los valores finales de las humedades relativas de equilibrio al finalizar el proceso de la aireación, estuvieron un ámbito adecuado...
Análisis comparativo de la medición del contenido de humedad con los medidores "de las marcas" DICKEY-John, Gehaka, Motomco y Grainman en frijol nacional rojo variedad Cabécar y negro variedad Guaymí
(2011) Guerrero Brenes, Pedro Mauricio; Miranda Chacón, Alberto
En este trabajo se realizo una comparación de equipos indirectos de medición de conte- nido de humedad con las marcas DICKEY-John, Gehaka, Motomco y Grainman, para frijol nacional rojo variedad Cabécar y negro variedad Guaymí con respecto al horno de convección forzada como método estándar de referencia. Para ello se efectuó un mues- treo en las principales zonas productoras de frijol de la zona sur del país, recolectando muestras con altos contenidos de humedad, para luego secarlas en una secadora estática de laboratorio y obtener diferentes puntos de contenido de humedad. Con los contenidos de humedad obtenidos se realizo un análisis comparativo utilizando como referencia normas internacionales1, las cuales tienen tolerancias y parámetros que deben cumplir este tipo de medidores para una adecuada operación. Para frijol rojo Cabécar en el parámetro de precisión con respecto al horno solo el Ge- haka cumple con la tolerancia definida. En el parámetro repetibilidad para un mismo equipo todos medidores cumplen los requerimientos mínimos, sus mediciones entre sí son estables. En reproducibilidad entre equipos, ninguno cumple con los requerimientos mínimos. Para frijol negro Guaymi en el parámetro de precisión con respecto al horno ningún medidor está dentro de la tolerancia. En el parámetro de repetibilidad para un mismo equipo todos cumplen los requerimientos mínimos de tolerancia, sus mediciones entre sí son estables. En el caso de reproducibilidad entre equipos ninguno cumple con los requerimientos mínimos de tolerancia. Dando como resultado diferencias significativas entre la variedad Cabécar con respecto a la variedad Guaymi para los medidores utilizados.
Análisis de eficacia de las tierras diatomeas en el control de las plagas Sitophilus oryzae y Rhyzopertha dominica durante el almacenamiento del arroz Oryza sativa en granza
(2022) Badilla Mena, Eduardo David; Carmona Villalobos, Geovanni
Se realizó una investigación para evaluar la efectividad de las tierras diatomeas para el control de las plagas al Sitophilus oryzae y Rhyzopertha dominica en granos de arroz (Oryza sativa) almacenados, siendo estas las dos principales plagas de insectos que atacan al grano almacenado. Se utilizaron dosis de 500 ppm, 750 ppm, 900 ppm y 1500 ppm de tierras diatomeas, infectando muestras de 0,6 kg de arroz en granza con 50 adultos, entre 4-5 semanas de edad. Se evaluaron por separado ambas especies a una temperatura de 26,3 ± 0,4 °C y una humedad relativa de 67,5 ± 2,5 %; el ambiente fue micro controlado mediante una placa Arduino MEGA 2560. Las evaluaciones de mortalidad se realizaron a los 2 días, 5 días, 7 días y 14 días y las evaluaciones de natalidad cada 15 días durante 60 días. Se realizó el proceso de molienda del grano y caracterización final del grano en el laboratorio de granos del CIGRAS mediante pruebas quebrado total, factores de mesa y contenido de humedad del grano. La dosis de 1500 ppm de tierras diatomeas (DE), permitió un porcentaje de mortalidad mayor para ambas especies evaluadas, siendo 34,8 ± 5,83 % para el Rhyzopertha dominica y de 69,6 ± 14,41 % para el Sitophilus oryzae. En cuanto a disminución de la progenie se obtuvo diferencias significativas para el tratamiento de 1500 ppm con un valor de 89 % en el Sitophilus oryzae y de 61 % para Rhyzopertha dominica en reducción de la progenie respecto al testigo. Se mostró disminución de peso hectolítrico y en los factores de calidad de mesa respecto al testigo. Las DE fue un tratamiento físico efectivo para el control de los insectos en el arroz tanto correctivo como preventivo, siendo la dosis de 1500 ppm de DE la que genero porcentajes de mortalidad más altos y valores de natalidad inferiores al compararlos con los testigos para ambas plagas evaluadas. La dosis de 1500 ppm fue recomendada como la más eficiente para controlar ambas plagas. Se concluyó...
Análisis de la intervención en obras de conservación de suelo y agua y su relación con la calidad del suelo en dos fincas productoras de café en la cuenca alta del río Jesús María
(2022) Chacón Gómez, Diego Andrés; Alfaro Santamaría, Marianela
La cuenca del Río Jesús María fue catalogada como la más degradada de Costa Rica, por lo que entes gubernamentales como la Comisión Asesora Sobre Degradación de Tierras (CADETI) y el Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG) han intervenido la zona con planes de conservación (1). Específicamente en la parte alta de la cuenca, desde el 2012 se han implementado acequias de ladera y gavetas de infiltración como obras de conservación para reducir/evitar la degradación del suelo por acción de la erosión que afecta a las fincas cafetaleras con altas pendientes de este lugar. Con el fin de analizar el efecto de dicha intervención sobre la calidad del suelo, se evaluaron varios indicadores de calidad del suelo a una profundidad de 30 cm en dos fincas con distinto tipo de manejo de cultivo, una bajo sombra y otra a pleno sol. Los parámetros estudiados fueron el contenido de humedad, densidad aparente, porosidad total, conductividad hidráulica, contenido de materia orgánica, contenido de carbono orgánico y la fracción liviana y pesada de la materia orgánica. Además, se analizó la intervención a partir de la caracterización de las fincas estudiadas y de información provista por profesionales involucrados en el plan de conservación en la cuenca desde sus inicios. Dentro de los resultados encontrados, se determinó que para todos los indicadores de calidad estudiados, el suelo intervenido con acequias de ladera de la finca agroforestal presentó diferencias estadísticas significativas al compararlo con el suelo sin intervenir (p < 0,001), y se encontraron valores promedio de contenido de humedad (28,9 %), densidad aparente (0,85 g cm-1), porosidad (67,9 %), materia orgánica (4,37 %), carbono orgánico (55,8 MgC ha-1) y fracción liviana de la MOS (4,18 g kgss-1) en el suelo intervenido con acequias de ladera, y valores promedio de contenido de humedad (25,8 %), densidad aparente (0,99 g cm-1), porosidad (62,7 %), materia orgánica...
Análisis de la viabilidad de la producción de mermelada a partir de la fruta Physalis peruviana L (Uchuva)
(2023) Parajeles Blanco, Ariana Lucía; Mazón Villegas, Beatriz
El presente estudio se enfocó en analizar la viabilidad tecno-económica de la producción de mermelada a partir de la fruta Physalis peruviana L, conocida como uchuva en Costa Rica y en otros países. Para llevar a cabo esta investigación se realizó la caracterización de las propiedades físicas y químicas de la fruta fresca a lo largo de nueve meses. El pH no presentó diferencias a lo largo de la época de cosecha, mientras que el resto de las propiedades evaluadas si presentaron diferencias. Adicionalmente, las pruebas de almacenamiento de la fruta en congelación durante 22 días a -20 ◦C revelaron que las propiedades de pH, grados Brix y actividad de agua no varían luego del proceso de congelación y descongelación de la fruta, permitiendo almacenarla congelada para pro- ducir mermelada posteriormente. Mientras que las pruebas de refrigeración determinaron que el valor máximo de los grados Brix se alcanza a los 14 días. En total se establecieron dos formulaciones para llevar a cabo el proceso de elaboración de mermelada de uchuva. El proceso de elaboración consideró la norma CODEX STAN 296-2009 y el Reglamento Técnico Centroamericano RTCA 65.05.63:13. Para definir el proceso se realizó el balance de masa y energía para cada formulación. Además, se caracterizó la actividad de agua y el pH de cada uno de los lotes producidos. Dentro del proceso de producción de mermelada, se logró obtener un rendimiento promedio de la fruta 76,88 % luego del pelado y la selección. El rendimiento de la producción de mermelada promedio fue de 80,85 % desde el proceso de cocción hasta su almacenamiento. El panel sensorial determino que no existe alguna preferencia sobre alguna de las dos mermeladas, encontrando la A más dulce y la B más ácida...
Análisis de la viabilidad de un sistema de captura de agua y su almacenamiento para uso en el beneficiado húmedo en la Cooperativa de Caficultores de Pilangosta R.L., del cantón de Hojancha, Guanacaste
(2016) Méndez Cubillo, José Andrés; Morris Grainger, Hubert
El sistema de captación de agua de lluvia de los techos es una medida que brinda la posibilidad al beneficio Coopepilangosta R.L., ubicado en Hojancha, Costa Rica que es una zona catalogada dentro de los 15 cantones del país con mayor vulnerabilidad en el recurso hídrico y que en la cosecha 2014-2015 consumió un volumen de agua total de 1.395 m3 de contar con una fuente de agua disponible a utilizar en el proceso. A su vez puede considerarse como una herramienta para la adaptación a los efectos del cambio climático, principalmente, debido a que se disminuye el uso de las fuentes convencionales de agua como lo son pozos y ríos. Asimismo, permite al beneficio ser una industria autosuficiente en su consumo de agua. Con base en lo anterior y conociendo que en el beneficiado húmedo se consumen volúmenes altos de agua, se midió que el beneficio Coopepilangosta R.L., consumió un volumen de agua total de 1.395 m3 , para el procesamiento de 3.244 fanegas, para un consumo de 430 l/ff. Utilizando como fuente de agua para el proceso sus dos fuentes actuales como lo es una naciente y un pozo, que presentan disminución en el volumen de agua disponible en los últimos años. Al implementar el sistema de captación del agua de lluvia, se determinó que en el caso más crítico de sequía en la zona, que es con la afectación del ¿Fenómeno El Niño¿, se puede recolectar el agua necesaria para procesar el 39 % de la cosecha 2014-2015. Contando con un reservorio con revestimiento de geomembrana y una cubierta superior de sarán de doble capa; esto con una probabilidad y certeza del 95 % de obtener la precipitación de 1.030 mm, además estimando solo la utilización del 50 % del área de techos del beneficio, por lo que su implementación aprovechando mayor área de techos aumentaría su viabilidad. Por consiguiente, en el sistema de cosecha de agua de lluvia propuesto, se incluyen accesorios de limpieza como los interceptores de primeras aguas...
Análisis de prefactibilidad técnica para la construcción de un humedal artificial en Sámara, Guanacaste, para el tratamiento de aguas negras y grises y su reuso en servicios sanitarios en un complejo turístico
(2023) Céspedes Villalobos, Paula Daniela; Aguilar Álvarez, Ronald Esteban
Se realizó este proyecto de graduación con el objetivo de ejecutar un análisis de prefactibilidad técnica para la construcción de un humedal artificial en el Hotel Playa Pensión Sámara (HPPS) para el tratamiento de aguas negras y grises y su reúso en servicios sanitarios. El HPPS se ubica en Sámara, Nicoya, Costa Rica. El hotel tiene una capacidad de 37 huéspedes, los cuales consumen en promedio aproximadamente 5,8 m3/d de agua potable y producen aproximadamente 4,6 m3/d de agua residual. Esta diferencia entre consumo y producción de agua residual se debe a la utilización de agua potable para actividades que no generan agua residual como limpieza de superficies y uso de piscina. En la actualidad, el HPPS dispone las aguas residuales mediante 3 tanques sépticos y un drenaje. En la entrada de este drenaje, se realizó la medición del parámetro de la Demanda Química de Oxígeno (DQO), que es una medición indirecta de la cantidad de materia orgánica en el agua residual, dando como resultado 544 mg/L sobrepasando el límite máximo permitido indicado en el Capítulo 1, Artículo 8 del Reglamento para la disposición al subsuelo de aguas residuales ordinarias tratadas, el cual es de 150 mg/L [1]. Además, existe una preocupación por el mal funcionando de los tanques sépticos instalados debido a que tienen bombas hidráulicas que dirigen el agua residual hacia el drenaje, sin permitir una correcta sedimentación de sólidos. Por otra parte, en ocasiones el drenaje colapsa porque el volumen de aguas residuales es mayor a lo que soporta el suelo, esta problemática aumenta en temporada lluviosa y ocasiona malos olores. Por lo tanto, se diseñó un sistema de tratamiento primario con un tanque séptico adecuado al caudal de agua residual y un sistema de tratamiento secundario con un humedal artificial de flujo subsuperficial donde se procura disminuir sus contaminantes para utilizar...
Análisis de un gasificador de flujo concurrente para el aprovechamiento energético de residuos biomásicos aplicando dinámica de fluidos computacional
(2017) Salazar Esquivel, Randal; Casanova Treto, Pedro
Se realizó una modelación numérica que simula el comportamiento térmico, fluido-dinámico y de generación de especies químicas característico del proceso de gasificación de biomasa en un reactor de lecho concurrente utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD). Un modelo tridimensional fue establecido para representar el interior del reactor de gasificación, ANSYS Workbench © 18.0 fue utilizado para generar el mallado del reactor y establecer los distintos modelos físico-químicos que representaran adecuadamente el proceso de gasificación. Se asumió el proceso de simulación como un estado estacionario. Los modelos de energía, turbulencia, transporte de especies y multifásicos fueron establecidos para representar adecuadamente las ecuaciones que rigen la transferencia de masa, momento y energía en el proceso de degradación termo-química de biomasa, resueltos a partir del método de volúmenes finitos implementado por Fluent®. Las variaciones en el caudal de aire ingresado al reactor, así como la posición en la que se ingresa el mismo, fueron establecidas a fin de determinar el punto de operación óptimo del reactor. Los resultados del modelo numérico desarrollado permitieron identificar una mayor interacción entre la fase de compuestos volátiles y la fase sólida de pellets en la zona superior del reactor, producto del aumento de temperatura que se genera en esta zona, debido a la alta turbulencia presentada; este comportamiento se cumple para los distintos escenarios planteados en la investigación. Además, se determinó que empleando un caudal de 400 l/min de aire e ingresándolo por encima de la garganta del reactor se obtienen los mejores resultados en términos de calidad de syngas producido, estableciendo esta condición como punto de operación óptimo del reactor.
Análisis del comportamiento térmico de un invernadero construido en ladera, aplicando dinámica de fluidos computacional
(2015) Rojas Rishor, Adriana; Benavides León, Carlos Manuel
Se realizó un estudio del comportamiento de la temperatura y humedad relativa en un invernadero construido en ladera, tanto en el sentido de la pendiente como en la sección transversal. El invernadero se ubica en la zona de Viento Fresco de Las Brisas de Zarcero y cuenta con una pendiente del 60 %. La temperatura y humedad relativa dentro del invernadero se midieron con 17 sensores colocados uniformemente en todo el recinto, registrando valores cada 5 minutos durante 3 meses. El invernadero se encontraba cultivado con tomate en etapa de formación del fruto (dos meses de sembrado) y chile con menos de una semana de sembrado. A su vez, se instaló una estación meteorológica cercana al invernadero para registrar las condiciones climáticas ambientales como lo son, la temperatura, humedad relativa, radiación, magnitud y dirección del viento, todos cada 15 minutos. Se analizaron estadísticamente los datos de las condiciones climáticas externas para obtener días críticos de temperatura altas y bajas durante el registro de datos. Para evaluar si el ambiente es homogéneo en todo el volumen, se realizó un análisis de varianza de la temperatura y humedad relativa para conocer si existen diferencias significativas en el sentido de la pendiente y en la sección transversal a 6 casos puntuales de los cuales 3 se encuentran dentro del intervalo diurno (desde las 6:00 a 17:45 horas) y los otros 3 dentro del intervalo nocturno (desde las 18:00 a 5:45 horas) y se aplicó un modelo numérico para la simulación de la distribución espacial de la temperatura y la humedad relativa del invernadero utilizando dinámica de fluidos computacional. Los 6 casos analizados fueron utilizados para la validación del modelo. Entre los datos de entrada se encuentran, características de la malla antiáfida usadas en las ventanas, temperaturas de frontera y características térmicas de los materiales que pueden influir en el intercambio de calor y difusión de especies...
Análisis del funcionamiento de la planta empacadora "Chayotes de Altura S.A"
(2022) Salas Ramírez, María José; Carmona Villalobos, Geovanni
El chayote (Sechium edule), ha sido un producto de alto consumo en países como México, Centroamérica, Sur América, Estados Unidos, Canadá y Europa. Esta demanda de producto ha hecho que Costa Rica se posicione como el mayor exportador a nivel mundial. El presente proyecto se realizó en la planta empacadora de la empresa Chayotes de Altura SA, ubicada en Cervantes de Cartago, con la finalidad de analizar la línea de proceso de chayote fresco en la planta empacadora, desde el ingreso del producto hasta el despacho para proponer oportunidades de mejora, para ello. Dentro de la metodología, se realizaron visitas a la planta para identificar el proceso, medir tiempos de actividades, cuantificar porcentajes de pérdidas y factores de rechazo y comparar la calidad del producto con la norma referente para Chayote, para lo anterior, se partió de un tamaño de muestra mínimo dependiendo si eran datos discretos o continuos para asegurar la representatividad de los datos dentro de los días y condiciones medidas. Además, partiendo del funcionamiento actual de la empresa según lo observado en la planta se realizó una búsqueda de herramientas que eventualmente, se podrían implementar en la empresa para tener un sistema con un mejor flujo y continuo, mejorando la estructuración e incluyendo sistemas de mejora continua reevaluando constantemente las actividades desarrolladas por medio de la evidencia de puntos de mejora. Se identificaron 7 actividades o etapas en la línea, por las cuales pasa el producto: selección, lavado y desinfección, encerado, embolsado, empaquetado, pesado y estibado, de estas, la actividad del lavado es la que consume mayor tiempo, siendo este de 225,8 s (3,8 min). Se identificó un desbalance de capacidades, con lo cual, se realizó un análisis de cuello de botella y se determinó que el embolsado es la actividad con menor capacidad (2,91 cajas/minuto), provocando paros...
Análisis del secado, el equilibrio higroscópico y la torrefacción de los granos de cacao (Theobroma cacao)
(2019) Vargas Fernández, Rebeca; Vargas Elías, Guillermo Asdrúbal
El cultivo del cacao en Costa Rica, se concentra en las provincias de Limón, Alajuela y Puntarenas, sumando aproximadamente 3.169,6 ha sembradas. El presente trabajo tiene como objetivo general desarrollar un modelo matemático para representar la cinética de secado y la pérdida de masa del cacao durante el tostado. Específicamente se determinó el efecto de la temperatura en la rapidez del secado en una capa delgada de granos de cacao a 5 temperaturas (35,45, 55, 65 y 75 ºC). Posteriormente, se estableció una relación de equilibrio entre el contenido de humedad del cacao y la humedad relativa del aire. Se evaluaron los métodos estático y dinámico con el fin de disminuir el contenido de humedad de los granos y su efecto en la menor humedad relativa. Por último, se determinó la cinética de la pérdida de masa asociada al calentamiento de los granos de cacao durante la torrefacción, donde se evaluaron los modelos estadísticos de Vargas –Elías y Abarca; utilizados para describir originalmente el tueste en granos de café. Se comprobó que el modelo que mejor describe el comportamiento de los datos es el de Midilli, determinándose el efecto de la temperatura del aire en la rapidez de secado donde la ecuación de Arrhenius describe adecuadamente la dependencia de la temperatura. Se determinó que el contenido de humedad en equilibrio disminuye conforme se aumenta la temperatura del aire de secado para las muestras obtenidas por el método dinámico; además, se evaluaron varios modelos propuestos y se estableció que el modelo de GAB es el que representa adecuadamente el equilibrio higroscópico de los granos de cacao en desorción. Quedó demostrado que los granos de cacao tienen un comportamiento similar a los granos de café durante la torrefacción.
Análisis del uso de propiedades acústicas como método no destructivo para determinar la calidad interna de la piña (Ananas comosus) (L.) Merr Híbrido MD-2
(2022) Rodríguez Siles, Edgar Rolando; Mora Chaves, Juan Roberto
La piña está entre los tres principales productos agrícolas más exportados de Costa Rica en el año 2019 logró obtener un valor de $ 930,49 millones en exportación de este producto, siendo una fuente importante de empleo para el Caribe, Zonas Norte y Sur del país. Para mantener los estándares de calidad de los mercados, es necesario que el producto posea una calidad interna determinada para antes de ser enviada a su destino. Para ello se emplean pruebas destructivas para la determinación de parámetros como firmeza, contenido de humedad, grados brix, entre otras. Para la mejora de los sistemas de aseguramientos de la calidad se estudian distintas técnicas basadas en métodos no destructivos, los cuales pueden ser implementados en la totalidad de las muestras sin comprometer su integridad para el mercado. Esta investigación se fundamenta en el análisis de las propiedades acústicas en piña, las cuales son relacionadas a parámetros de calidad mediante algoritmos de inteligencia artificial. Para esto se empleó 193 piñas de la variedad MD-2, procedente del sector del cantón de Upala, las cuales se transportaron al laboratorio de Poscosecha y empaque de la Universidad de Costa Rica y se almacenaron a 12°C y 85% de HR. Para el estudio se empleó de 12 a 15 unidades por día a 24°C a las cuales se les retiró la corona, posteriormente se determinó el grado de madurez con base a la escala de Paull & Chen ChingCheng, (2003). Las muestras se pesaron y posteriormente se registró el sonido en cuatro puntos mediante el impacto de un péndulo compuesto, se midió el volumen, seguidamente se cortó la superficie en los cuatro puntos de estudio para aplicar el ensayo de firmeza y finalmente de estos puntos se retiró muestra la cual se pesó previo y posterior al proceso de secado en horno, el cual duró 24 h a 60°C esto para el cálculo del contenido de humedad. A partir de los datos se analizó la tendencia entre las frecuencias...
Análisis poscosecha y procesamiento de la nuez en concha de macadamia (Macadamia integrifolia) en región tropical húmeda de Costa Rica
(1999) Vargas Elías, Guillermo A.; Jiménez Chacón, Ronald
Se busca analizar los principales procesos poscosechas que se le aplican a la macadamia, el trabajo se realizó en la empresa Macadamia de Costa Rica S. A., ubicada en Atirro de Turrialba, que corresponde a una zona tropical húmeda de Costa Rica. En los procesos, se tiene almendra protegida por la concha, a la que se denomina nuez en concha (NEC), en ésta investigación se modificaron las normas de la Australian Macadamia Society (AMS) en cuanto a la cantidad de muestra, temperatura y tiempo de secado en el horno de convección forzada, para la determinación de humedad en muestras de NEC de macadamia. El trabajo se dividió tres áreas, relacionadas con el descascarado, la aireación, el secado y el almacenado. Entre las secciones, tenemos: Desarrollo del Modelo de Balance en Materia, método de aireación en silo y desarrollo de la curva de equilibrio higroscópico para la macadamia (NEC). En el desarrollo del modelo de balance de materia, se analizó el 2.5 % del producto a granel, desde que se presenta el fruto de macadamia en cáscara, hasta que se obtiene la almendra, estableciendo las proporciones en que se divide el producto en cada proceso. Se evaluó el modelo haciendo el cálculo de geso a granel de la NEC, después de que es aireado el producto en el silo, teniendo errores en la predicción del peso no mayor al 3,3 %, respecto al peso real. El peso real osciló entre 2000 y 3500 kg. Se compararon los métodos de presión y succión de aire a temperatura ambiente, en silo con base cónica. Se comprueba que en 3 días de aireación, el método a succión es mejor que el método a presión, para los silos localizados en finca Oriente. Finalmente se desarrolló la curva de equilibrio higroscópico para la nuez en concha en desorción a 25 °C, para un ámbito de humedad que abarca todo el procesamiento de la macadamia. A partir de dicha curva se establece que es posible llevar el producto hasta aproximadame 10% de humedad (b.h NEC) con aire...
Análisis térmico de un receptor de radiación solar para un Sistema de Energía Solar Concentrada (CSP), aplicando dinámica de fluidos computacional
(2020) Sánchez Sanabria, José Andrés; Bustamante Román, Mauricio José
Este estudio comprende el diseño y análisis de un receptor de radiación solar concentrada para su integración en un sistema de digestión anaeróbica termofílica. Estudios previos demuestran un aumento de la eficiencia de biodigestores con el acople de colectores solares, formando sistemas híbridos de recursos de energía renovable. El objetivo de este estudio fue integrar, por medio de un ciclo termodinámico de Rankine, los receptores solares al biodigestor. La primera etapa de la investigación fue el diseño de los principales componentes de un receptor de radiación solar concentrada focal, a partir de un absorbedor disponible. Los elementos que se diseñaron fueron el sistema aislante, cámara de protección, vidrio térmico y concentrador parabólico secundario, considerando simplicidad en la geometría y materiales apropiados. La segunda etapa fue la evaluación dinámica y térmica del fluido en estado estable del receptor diseñado, por medio del uso de la herramienta de dinámica de fluidos computacional ANSYS Fluent. Se realizó la optimización del dominio discretizado, considerando como variable de análisis la temperatura de salida del fluido de trabajo. El análisis de sensibilidad indica que es posible utilizar mallados con menor cantidad de elementos, obteniendo resultados con variación menores del 2%. Se evaluaron cuatro casos distintos: I) 0,12 g/s de aire seco y flujo de calor de 30 000 W/m2, II) 0,60 g/s de aire seco y flujo de calor de 70 000 W/m2, III) 5 g/s de aceite sintético Dowtherm A y flujo de calor de 200 000 W/m2 y IV) 10 g/s de aceite sintético Dowtherm A y flujo de calor de 300 000 W/m2, todos con un coeficiente de transferencia de calor por convección natural constante de 10 W/m2 K. Con estas condiciones de frontera se evaluaron modelos de turbulencia, cumpliendo con cuatro parámetros de convergencia, y las limitaciones de materiales desde el punto...
Análisis y diseño estructural de invernaderos en laderas
(2015) Solís Salazar, Christian; Benavides León, Carlos Manuel
Este proyecto evalúa la resistencia estructural de un prototipo de ambiente protegido a construirse bajo diferentes condiciones de pendientes de laderas y categorías de exposición. Se analiza también los costos diferenciales de la inversión inicial de este prototipo, para compararla con la alternativa de construirlo en terraza. Debido a la inexistencia de códigos o normativas específicas para la construcción de ambientes protegidos en Costa Rica, así como la carencia de un código para el análisis del viento que establezca las recomendaciones de velocidad de ráfaga de viento para el diseño, se utilizaron las metodologías para el análisis de la carga de viento propuestas por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles del 2010 (ASCE, por sus siglas en inglés) y del Reglamento de Construcciones de Costa Rica de 1983 (RCCR). Se aplicó un modelo demostrativo del análisis de velocidades de viento y carga a estructura, utilizando las metodologías del ASCE (2010) y el RCCR (1983), adecuadas a la zona de Fraijanes, integrando modelos de distribución estadísticos para la comparación de las presiones de viento en las caras del invernadero asociadas a un periodo de retorno para diferentes vidas útiles de la estructura principal y el material de cobertura. Se desarrolló un segundo modelo demostrativo que evaluó la resistencia estructural de un invernadero bajo condiciones de pendiente, comparando resultados con un invernadero similar bajo condiciones de topografía plana. Este estudio se basó en uno de los prototipos de invernadero más económicos generados por Acuña (2013), por lo que el prototipo con techo a dos aguas, de 9 m de ancho, 18 metros de largo y 5m de altura de canoa, fue analizado para diferentes condiciones de pendiente y categorías de exposición. Se utilizó el programa SAP 2000 para la modelación y el análisis estructural y se evaluaron las secciones según las recomendaciones del Instituto Americano del Hierro...
Análisis y diseño hidráulico para la conducción y el suministro de agua potable en la comunidad de El Manzano, Jericó de Desamparados
(2022) Valverde Jiménez, Ricardo; Díaz Gutiérrez, Gustavo Alberto
La comunidad de El Manzano requiere de la construcción de un acueducto que haga posible el abastecimiento de agua potable para su población, pues a la fecha, éste es inexistente. Por tal motivo, la realización de este proyecto fue llevado a cabo con el objetivo de brindar a la comunidad y al Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados una evaluación de las condiciones actuales y previstas a futuro del comportamiento de los recursos hídricos y de la población, con lo cual sea posible llevar a cabo la ejecución del acueducto de forma eficaz y eficiente. Para llegar a tal propósito fue necesario conocer las variables que atañen al sistema, tales como la topografía del terreno, la capacidad de producción de agua que poseen las nacientes estudiadas, así como la cantidad de servicios actuales por abastecer y los proyectados a futuro. Con respecto al tema del levantamiento topográfico, éste se realizó en su mayor parte a través de rutas nacionales o caminos públicos, dando como resultado que las diferencias de altura entre los puntos de interés son cercanas a los 137 m. Para conocer cuál es el caudal de producción por parte de las nacientes, fueron llevados a cabo estudios de medición del agua a través del método de aforo volumétrico durante un año específicamente entre junio del 2019 y junio del 2020, como resultado se obtuvo que el máximo caudal de producción fue en el mes de octubre con un total de 1,47 l/s, mientras que la menor producción de caudal fue de 0,44 l/s registrada durante el mes de abril. Es importante indicar que el 2019 fue un año seco. 1 RESUMEN La comunidad de El Manzano requiere de la construcción de un acueducto que haga posible el abastecimiento de agua potable para su población, pues a la fecha, éste es inexistente. Por tal motivo, la realización de este proyecto fue llevado a cabo con el objetivo de brindar a la comunidad y al Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados...
Análisis y optimización del requerimiento energético de un sistema integrado de tratamiento de residuos húmedos para la extracción de productos de alto valor comercial
(2018) Mora Corrales, Luis Alonso; Bustamante Román, Mauricio
La Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno de la Universidad de Costa Rica, ubicada en el distrito de San José, cantón central de la provincia de Alajuela, cuenta con un sistema integrado de tratamiento de residuos húmedos a partir de biodigestión anaeróbica termofílica, con el que se generan productos de alto valor comercial como biogás y fertilizante. El biogás es utilizado como fuente para generación de energía eléctrica o calórica para autoconsumo y el fertilizante es utilizado como mejorador de suelos de cultivo. El presente proyecto tiene como objetivo establecer un modelo matemático que pueda ser utilizado para simular dinámicamente el comportamiento termodinámico de un sistema de aprovechamiento de energía solar, en el Sistema Integrado de Tratamiento de Residuos Húmedos de la Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno, para implementar un uso eficiente de la energía en el sistema. El modelo fue validado utilizando datos de temperatura recolectados en campo durante una semana del mes de febrero de 2016. Utilizando el modelo propuesto se simuló dinámicamente la unidad de aprovechamiento de energía solar para un año completo utilizando como variables de entrada datos meteorológicos del año 2016, contemplando tres diferentes escenarios respecto a la configuración en el funcionamiento del sistema: 1) utilizando 36 m2 de colectores solares, 2) utilizando 24 m2 de colectores solares y 3) utilizando 12 m2 de colectores solares. Se determinó que un área de colección solar de 24 m2 es suficiente para mantener un digestor anaeróbico de 17 m3 ubicado en el distrito San José de Alajuela, Costa Rica, a temperaturas termofílicas (45 ºC ± 3 ºC) durante todo un año. Con esta área de colección solar el promedio anual de energía térmica recolectada es de 38 000 kJ y la energía eléctrica promedio anual consumida por el sistema es de 96,7 kW-h. El modelo propuesto en este proyecto...
Análisis y soluciones a problemas de inundaciones en el cantón de Oreamuno, Cartago
(2016) Chinchilla Dannenberger, Jorge; Rojas González, Alejandra
El desarrollo acelerado y ausente de planes reguladores en las municipalidades que tomen en cuenta las implicaciones del cambio de uso de suelo, aumentan las tasas de escurrimiento sobre el terreno, generando como resultado problemas de inundación en zonas pobladas dentro de áreas rurales en el cantón de Oreamuno, donde antes estos eventos no se daban. Esta investigación ofrece un cálculo cuantitativo, mediante una modelación hidrológica que permite la estimación de los escenarios extremos de precipitación, los cuales sirven como base para modelaciones hidráulicas que permiten calcular la capacidad de la infraestructura existente para contener y canalizar este tipo de eventos máximos de precipitación. Con estos cálculos se confirma las limitaciones existentes de infraestructura que dan como resultado los problemas en los periodos lluviosos. Una vez calculadas las lluvias máximas se modelada la infraestructura existente. Esta investigación ofrece soluciones que responden a los eventos extremos, brindando opciones que se adapten a las limitaciones y ventajas geomorfológicas de la zona, pero que puedan reducir la problemática vigente. Se calcularon los caudales picos generados para periodos de retorno de 5, 10, 25 y 50 años para las cuencas de Cipreses, Oratorio y Chayotillo y se muestran las limitaciones de la infraestructura hidráulica vigente ante estas precipitaciones. Se calculan las dimensiones necesarias de infraestructura hidráulica para estos eventos y se presentan alternativas accesibles como embalses de retención y disminución de caudales picos en áreas de uso agrícola sin perder su funcionalidad para un periodo de retorno de 50 años.
Aplicación de ácido poliláctico como empaques para ensaladas mínimamente procesadas previamente tratadas con aceites esenciales
(2023) Vargas Torres, Valeria Adi; Mazón Villegas, Beatriz
Las tendencias actuales del mercado exigen productos convenientes, nutritivos, naturales y con una alta reflexión medioambiental. El consumo de productos mínimamente procesados ha tenido un aumento significativo en las últimas décadas, posicionándose en una de las industrias alimentarias más importantes. Además, el impacto negativo de los empaques utilizados en estas industrias hace necesaria la aplicación y búsqueda de materiales sostenibles basados en derivados de los recursos naturales. La aplicación de ácido polilático (PLA) como material de empaque compostable se evaluó para ensaladas mínimamente procesadas tratadas previamente con aceites esenciales. Primero, se determinó el efecto en los parámetros fisicoquímicos de ensaladas mínimamente procesadas empacadas en dos tipos de empaques compostables (ácido poliláctico de 40𝜇𝑚 y Classpack (combinación de 32 𝑔/𝑚2 de papel Kraft con 20 𝜇𝑚 de ácido poliláctico) y el tratamiento previo con tres tipos de aceites esenciales, limón (Citrus limon), naranja (Citrus sinerensis) y romero (Rosmarinus officinalis). Como parámetros se evalúan la pérdida de peso, la interacción de los gases oxigeno (𝑂2) y dióxido de carbono (𝐶𝑂2), el pH, la apariencia visual y el cambio de color; en un periodo de almacenamiento de 10 días. Luego, se evaluó el agrado y la percepción sensorial de la aplicación los tres tipos de aceites esenciales en las ensaladas. Para esto se contó con la participación de 66 panelistas no entrenados quienes calificaron el nivel de agrado de las ensaladas con una escala hedónica. Por último, la propiedad de barrera de los materiales de empaque al vapor de agua se analizó siguiendo el procedimiento de la norma ASTME-96. El empaque que presentó una mayor pérdida de peso durante el almacenamiento es el Classpack 20 𝜇𝑚. El aceite de romero para ambos empaques es el que presenta una menor variación en el peso. El empaque Classpack...
Automatización de un sistema de irrigación por goteo autocompensado mediante un controlador de válvulas hidráulicas accionadas por señal de radio
(2021) Montero Delgado, Giovany; Bustamante Román, Mauricio José
El uso sostenible del agua en la agricultura es uno de los grandes retos del siglo actual. Para ello, surgen nuevas tecnologías que facilitan el monitoreo y el control de los campos agrícolas. Un uso incorrecto de estas nuevas herramientas puede llevar a un sobre o sub-dimensionamiento del sistema de automatización debido a que el problema no se planteó correctamente desde un inicio. El propósito de este proyecto fue diseñar un procedimiento genérico para el desarrollo de proyectos de automatización de válvulas hidráulicas en sistemas de riego, utilizando señales de radio y comando hidráulico. El procedimiento genérico propuesto, además de funcionar como una guía sobre los aspectos por considerar en un diseño de automatización, establece una metodología que asegure una utilización óptima de los recursos y un funcionamiento adecuado del sistema de riego. Como base del procedimiento propuesto, se diseñó el sistema de automatización de las válvulas de riego de una finca dedicada a la producción de cítricos; la finca consta de 284 hectáreas, en las cuales se distribuyen 40 válvulas de riego, controladas mediante el sistema RadioNet de Netafim. Se detalló el comportamiento de la red hidráulica de la finca y se definieron las variables por considerar en un diseño de automatización: 1) la presión de trabajo en el microtubo de polietileno, 2) la diferencia de altura, 3) la distancia entre las unidades terminales remotas (RTU) y las válvulas a automatizar, 4) pendientes negativas y positivas entre esos dos puntos y 5) la línea de vista entre el centro de control de la red y las RTU en campo. Adicionalmente, y como elemento comparativo, se utilizó el método tradicional utilizado por la empresa Netafim1 (referido como “La Empresa” en este documento) para validar y tener un punto de referencia para el mejoramiento del proceso por parte del ingeniero encargado del proyecto. El nuevo método incorpora factores de seguridad...

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Examinando Ingeniería en Biosistemas [anteriormente Ingeniería Agrícola] por Título

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