Ingeniería en Biosistemas [anteriormente Ingeniería Agrícola]
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Item Evaluación de la eficiencia de la aplicación de un regulador de crecimiento en arroz (Oryza sativa) para diferentes volúmenes de aplicación de dron y ¿spray boom¿(2023) Arroyo Mejías, Esteban Alberto; Venegas Méndez, Isaac Joel; Rojas Downing, MelissaEl arroz es uno de los alimentos más importantes a nivel mundial. El uso de reguladores de crecimiento podría ayudar a mejorar algunas características como la calidad molinera y el llenado de grano. Estos agroquímicos se aplican sobre el campo cultivado, tradicionalmente, con el uso de un spray boom, bomba de mano o incluso avionetas. Sin embargo, recientemente ha aumentado el uso de drones para esta labor. Aun así, existe una falta de estándares en este método de aplicación y una ausencia de comparación con los métodos tradicionales mencionados. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue evaluar diferencias en la eficiencia de la aplicación de un regulador de crecimiento de arroz (Oryza sativa) mediante aplicaciones de dron y “spray boom”, considerando como parámetros el rendimiento productivo, la calidad molinera, la homogeneidad de la aplicación y los costos asociados. Para alcanzar este objetivo, tres tratamientos de spray boom (SB100=100 L/ha, SB150=150 L/ha and SB200=200 L/ha), tres tratamientos con dron (D10=10 L/ha, D20=20 L/ha and D30=30 L/ha) y un tratamiento control, fueron llevados a cabo en una plantación de arroz en Pavones, Guanacaste, Costa Rica. En ambos métodos, dron y spray boom, no se encontraron diferencias significativas en los parámetros de rendimiento productivo y calidad molinera. En el caso del spray boom, el tratamiento SB100 es el que posee menores costos asociados siendo 7,50 % menos que SB200 mientras que SB200 es el que posee mayor homogeneidad de aplicación al presentar un coeficiente de variación (CV) de 30,92 % siendo el menor de los tres tratamientos. Para el caso de los tratamientos aplicados con dron, D20 presenta mayores costos asociados en 18,76% con respecto a D10, y D30 es 43,37% mayor en costos que D10. Además, D20 posee mayor cobertura y un CV menor 48,49 % que indica mayor homogeneidad en comparación con los otros dos tratamientos. Se concluyó que el tratamiento más eficiente...Item Evaluación y análisis de un sistema de fertirriego para cebolla (Allium cepa) y papa (Solanum tuberosum), mediante el uso de diversas tecnologías de precisión agrícola en Tierra Blanca, Cartago(2024) Matarrita Huertas, Jocelyn; Chaves Herrera, Matías AdriánEl presente trabajo se basó en la evaluación y análisis de un sistema de fertirriego en Tierra Blanca de Cartago, en el cual se evaluó la eficiencia del sistema mediante diversas tecnologías de precisión agrícola, como sensores y sistemas de información geográfica (SIG). En la parcela de estudio se cultivaba cebolla (Allium cepa) y papa (Solanum tuberosum). Para llevar a cabo el análisis se determinaron tres etapas. La primera se basó en la caracterización de la parcela y del sistema de fertirriego implementado. Para esto, se realizaron diferentes muestreos de suelo, levantamientos topográficos y de infraestructura. A partir de lo anterior se encontró que la pendiente de la parcela, el tipo de equipo que se utiliza y las prácticas agrícolas son significativos en la aplicación del fertirriego. La segunda etapa abarcó evaluar la distribución de riego y de nutrientes en las líneas de goteo. Para esto se recolectaron muestras del fertirriego en los diferentes lotes de riego de la parcela y se analizaron en campo mediante distintos sensores de pH, conductividad eléctrica y medición de caudal. Además, se implementó el uso de un ensamble de sensores Arduino diseñado específicamente para este caso. Junto con un tensiómetro, se evaluó la humedad, temperatura y tensión matricial en días con aplicación de riego y sin aplicación de riego. Se obtuvo que existían diferencias significativas entre los lotes de riego en cuanto a caudal y conductividad eléctrica, confirmando los problemas en la uniformidad de aplicación del fertirriego. Asimismo, la humedad y la temperatura del suelo presentaron diferencias significativas entre los días de con aplicación de riego y sin aplicación de riego. Esto daba lugar a zonas diferenciadas dentro de esta parcela debido a la falta de homogeneidad de condiciones. Finalmente, en la tercera etapa se buscó analizar y estudiar todos los aspectos que permitieran identificar el problema y así realizar...Item Evaluación térmica de un invernadero no automatizado ubicado en la zona de Guápiles mediante el uso de dinámica de fluidos computacional(2023) Valverde Delgado, Bernal Steven; Alfaro Santamaría, MarianelaEn el presente proyecto se estudió la termodinámica de un invernadero no automatizado ubicado en la Estación Experimental Los Diamantes en la zona de Guápiles, mediante la utilización de herramientas de Dinámica de Fluidos Computacional, con el fin de proponer mejoras que permitan la producción de hortalizas. Se evaluaron las condiciones climáticas internas de temperatura, humedad relativa y viento en el invernadero durante tres ciclos productivos de lechuga (Lactuca sativa), además del registro de condiciones climáticas externas. El análisis de las variables climáticas internas indicó que las temperaturas promedio durante el día sobrepasan los 30°C y las humedades relativas son mayores al 65 %, en la noche las temperaturas promedio son cercanas a las 18°C y la humedad relativa aumenta en promedio a valores cercanos a 90 %; el viento mantiene velocidades muy bajas tanto durante el día como durante la noche, alcanzando un máximo de 2.7 m/s con un promedio de 0.15 m/s en el exterior, y velocidades mayormente nulas en el interior. Se presentaron diferencias de temperatura por altura en el invernadero a lo largo de los tres ciclos de cultivo, mientras que de manera longitudinal tiene un comportamiento más homogéneo; la humedad relativa presentó un comportamiento más variable tanto vertical como longitudinalmente. Se desarrolló un modelo de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) con las variables climáticas registradas. Se logró validar cuatro de los escenarios para representar de manera precisa la termodinámica del invernadero, siendo los de temperaturas bajas los que tuvieron menores porcentajes de error, con valores por debajo del 10 %. Las principales problemáticas identificadas fueron las altas temperaturas y humedades relativas, además de la ventilación insuficiente. La humedad relativa es el parámetro más difícil de controlar debido a la carga energética necesaria para reducir sus niveles y el costo de los equipos ...Item Efecto en la variabilidad composicional de los perfiles de las comunidades microbianas en la capacidad suplidora de nitrógeno del suelo a Brachiaria Brizantha fertilizada con aguas verdes y vermicompost a nivel de mesocosmos(2023) Ortega Ilama, Juan José; Uribe Lorío, LorenaLa degradación de los suelos afecta su productividad, debido a perdidas en su estructura, su capacidad de ciclaje de nutrientes y conducción del agua. Las causas de este fenómeno pueden ser naturales como precipitaciones altas y fuertes corrientes de viento causando erosión, o antrópicas, como el exceso de laboreo y abuso en el uso de fertilizantes químicos. Como alternativa para hacerle frente a la situación crítica de los suelos, se encuentra la aplicación de abonos orgánicos como fuentes a largo plazo de nutrientes. Estos abonos se derivan de la revalorización de residuos de origen animal y vegetal, como las aguas verdes y la producción de vermicompost en fincas lecheras, donde se emplean como complemento en los programas de nutrición del pasto forrajero. Sin embargo, existen pocos reportes sobre el impacto específico de estos abonos en el crecimiento de pastos y en la microbiota del suelo. Por lo tanto, en este estudio se evaluó el efecto de dos abonos orgánicos, las aguas verdes y el vermicompost, en la estructura de las comunidades bacterianas del suelo, así como en el rendimiento de la biomasa y N foliar del pasto Brachiaria brizantha en comparación con un suelo sin fertilización. Para esto, se establecieron en invernadero 6 mesocosmos con suelo de bosque que fue sembrado con semillas de B. brizantha, y se dividieron en tres tratamientos (suelo control, suelo con fertilizado con aguas verdes y suelo con vermicompost). Se realizó un programa de fertilización con ambos abonos siguiendo el utilizado en la Finca los Lirales (Coronado), durante los 8 meses del período experimental. A los 0, 4 y 8 meses los suelos de los tratamientos fueron muestreados para su caracterización química, y para el análisis de las comunidades bacterianas mediante secuenciación masiva. Este proceso se realizó también a los abonos orgánicos provenientes de la misma finca. Además, se cuantificó el rendimiento de masa seca producida y el N foliar...Item Evaluación del efecto del uso de distintos materiales secantes y diferentes tipos de pretratamiento en el proceso de compostaje doméstico en composteras giratorias(2023) Monge Bolaños, Andrés Alberto; Chin Pampillo, Juan SalvadorEl compostaje es un proceso de transformación biológica que permite la descomposición y estabilización de la materia orgánica. Esta técnica se ha vuelto relevante en Costa Rica, donde hasta un 60 % de los residuos sólidos recolectados por las municipalidades son biodegradables, con un incremento estimado en la generación por parte de las ciudades del 4 % anual en la última década. En respuesta a esta situación, han surgido iniciativas para la revalorización de estos residuos como el Plan Nacional de Compostaje derivado del Plan de Descarbonización 2018-2050 (Gobierno de la República de Costa Rica, 2019). Dentro de estas estrategias, destaca la promoción del com- postaje doméstico como una alternativa efectiva del tratamiento puntual de la fuente de residuos sólidos biodegradables con beneficios agregados, como la generación de abono, reducción de la contaminación y desarrollo de una economía circular. La función del material secante es fundamental en el compostaje, ya que contribuye di- rectamente a equilibrar la humedad y facilitar una estructura favorable para la degradación bajo condiciones aeróbicas. Con el objetivo de profundizar en la optimización del proceso de compostaje doméstico se desarrolló un diseño experimental factorial tipo 22, en el cual se evaluó el efecto de dos factores, el pretratamiento y el material secante (MS); a dos niveles, picado fino y picado grueso, y pellet de madera y cartón para huevos. El estudio se realizó en el cantón de Escazú, San José, durante los meses de Octubre 2022 a Febrero 2023. Se establecieron 4 tratamientos distintos: C1: Fino-Pellet, C2: Fino-Cartón, C3: Grueso-Cartón y C4: Grueso-Pellet y se corrieron tres ciclos de compostaje con una duración de dos meses cada ciclo, dividido en una fase activa de adición de material y una fase pasiva de cese de la adición y maduración del compost. Para comparar el uso e influencia de los factores, se caracterizó la capacidad...Item Modelación matemática de la temperatura durante la torrefacción del cacao (Theobroma cacao L.) en un tostador cilíndrico con fuente de gas y otro con fuente eléctrica(2023) Sandí Guzmán, Ana María; Vargas Elías, Guillermo AsdrúbalEl presente trabajo de graduación tiene como objetivo general modelar matemáticamente el perfil de temperatura durante el tueste para la predicción del nivel de torrefacción en los granos de cacao (Theobroma cacao L.) en un tostador cilíndrico de gas y uno eléctrico. Para ello, se realizó un diagnóstico detallado de ambos tostadores para describir el funcionamiento, en el cual se demostró que el calentamiento de ambos tostadores es creciente, sin embargo, en el tostador eléctrico el comportamiento es polinomial y en el de gas es exponencial creciente. En el caso del enfriamiento, en ambos tostadores se observó un comportamiento exponencial decreciente, con la particularidad de que el tiempo en el eléctrico toma media hora más en enfriar en comparación al tostador con fuente de gas, lo cual demuestra hermeticidad del equipo. Posteriormente, se utilizó como referencia la ecuación de ajuste del perfil de tueste de café que propuso Abarca (2017) y a partir de ella, se estableció el modelo matemático que se ajusta al perfil de tueste del cacao en cada equipo. Se comprobó que el nivel de tueste de cacao en ambos tostadores se puede predecir en función de la temperatura del perfil de tueste, y en el caso del tostador con fuente de gas, la predicción también se puede realizar en función del tiempo. Finalmente, a través de la comparación del perfil de temperatura entre los dos equipos durante la torrefacción del cacao, se demostró que por medio de los modelos evaluados se puede predecir la temperatura de torrefacción de los granos de cacao.Item Evaluación de biopolímeros utilizados para empaque de alimentos empleados en condiciones de compostaje casero(2023) Segura Rodríguez, Kevin; Beatriz Mazón VillegasLa demanda mundial de plásticos sigue en aumento, siendo los plásticos de un solo uso una problemática a nivel mundial, dado que por lo general terminan en la basura. Una alternativa para mitigar los efectos de los plásticos de fuentes fósiles son los bioplásticos, que se pueden producir a partir de biomasa o recursos alimentarios. Para su uso, es importante conocer la forma adecuada de desecharlos para que realmente cumplan con el objetivo por el cual fueron fabricados. Por este motivo, el compostaje de bioplásticos es una alternativa viable para revalorizar los bioplásticos que cumplieron su función principal. El éxito del compostaje de los bioplásticos depende de las propiedades específicas de cada material, entre otros factores. En esta investigación se analizó el proceso de compostaje casero en reactores tipo caja (RC) y reactores rotatorios (RR) de dos bioplásticos de 20 μm utilizados en la industria de alimentos (PLA y PBAT). Mediante el seguimiento de las normas AS 5810-2010 y UNE- EN ISO 20200:2015 para determinar el grado de desintegración de ambos bioplásticos. Para estudiar los cambios en los materiales que sugieran biodegradación se utilizaron técnicas de caracterización de materiales como TGA, DSC, FTIR y SEM. Luego del proceso de compostaje se realizaron análisis del compost final (CF) resultante de los tratamientos (PLA, PBAT y control) de los dos sistemas de compostaje (RC y RR) incluidos en este estudio. La finalidad es determinar si hay efecto de los bioplásticos sobre las propiedades iniciales del residuo sintético en comparación con los tratamientos. Finalmente, se utilizó la norma AS 5810-2010 en complemento con la UNE-EN 13432:2001 para establecer la ecotoxicidad del compost resultante en la germinación, crecimiento y biomasa de plantas de lechuga (Lactuca sativa L.) y cebolla (Allium cepa L). El PLA en RC se desintegró un 6,1 %, y en RR un 97,5%. El PBAT se desintegró...Item Diseño preliminar de un humedal artificial para tratar el efluente generado en el proceso productivo de un ingenio azucarero localizado en Alajuela(2023) Solís Núñez, Sofía; Aguilar Álvarez, Ronald EstebanLa industria azucarera se caracteriza por verter cantidades considerables de aguas residuales con altas concentraciones de materia orgánica y contaminantes que los obliga a implementar sistemas de tratamiento de aguas residuales, previo al vertido en los cuerpos de agua. El presente estudio se realizó en un ingenio azucarero localizado en Alajuela, que se caracteriza por implementar diferentes acciones para reducir su impacto ambiental, como lo es una planta de tratamiento para sus vertidos. Si bien la empresa ya cuenta con un sistema de tratamiento, se tiene la oportunidad de mejorar el sistema. A partir de ello, el objetivo de este estudio consistió en realizar el diseño preliminar de un humedal artificial para reducir la concentración de los contaminantes en el efluente y propiciar un biosistema que atraiga fauna y armonía con el medio ambiente. El primer objetivo específico consistió en la identificación de las etapas y componentes del sistema de tratamiento actual, la determinación del caudal que ingresa al sistema y la caracterización fisicoquímica del agua residual. Por lo que se tuvo como resultados, que el sistema de tratamiento de aguas residuales se encuentra conformado por un tratamiento preliminar, primario y secundario, así como una pila de lodos. Además, se determinó que el caudal promedio en actividad productiva es de 0,26 L/s, lo que brinda tiempos de retención hidráulica de 5 horas para el decantador primario y de 13 horas para el secundario. En cuanto a la caracterización fisicoquímica del agua residual, se obtuvo que se cumple con la mayoría de los límites establecidos por el Reglamento de Vertido y Reúso de Aguas Residuales (decreto N° 33601), exceptuando la materia orgánica y la concentración de pH. El segundo objetivo específico tuvo como finalidad diseñar y construir modelos de los humedales artificiales a escala laboratorio...Item Estudio comparativo de indicadores físicos, químicos y microbiológicos de calidad de suelo en plantaciones de palma aceitera con uso de enmiendas orgánicas y manejo convencional en Quepos, Costa Rica(2023) Rodríguez Cordero, Tomás Andrés; Ávila Villalobos, Daniel Alberto; Alfaro Santamaría, MarianelaLa palma aceitera (Elaeis guineensis) corresponde al principal cultivo oleaginoso a nivel mundial debido a su alta productividad y ciclo de vida. Para suplir la demanda nutricional del cultivo de palma de aceite se utilizan fertilizantes convencionales, los cuales se traducen en altos costos económicos y dependencia del mercado internacional de fertilizantes sintéticos. En el proceso de extracción de aceite de palma, se generan gran cantidad de residuos orgánicos como fibras, cenizas y lodos provenientes de las lagunas de oxidación. Estos residuos bajo el marco de economía circular, se pueden revalorizar y aplicar en campo como enmiendas orgánicas para el mejoramiento de la calidad de los suelos. Se ha observado en la literatura que el uso de enmiendas orgánicas trae consigo una serie de beneficios para los cultivos y mejora la calidad de los suelos agrícolas, al mismo tiempo que promueve los postulados de la agricultura climáticamente inteligente y la adaptación y resiliencia ante el cambio climático. Esta investigación tiene como objetivo determinar si la aplicación de enmiendas orgánicas en el suelo de plantaciones de palma aceitera presenta algún efecto considerable en la producción y manejo del cultivo. En el presente estudio se realizó una comparación de indicadores físicos, químicos y microbiológicos de calidad del suelo, así como la productividad en plantaciones de palma aceitera de la empresa Palma Tica S.A. bajo los tratamientos de adición de enmiendas orgánicas y fertilización convencional. Además, se determinó el Índice de Calidad del Suelo Aditivo (ICSA) para ambos tratamientos. Se realizaron muestreos de suelo a una profundidad de 0-20 cm. Los indicadores de calidad físicos analizados fueron: densidad aparente y porosidad, conductividad hidráulica, infiltración, resistencia a la penetración y materia orgánica. Los indicadores de calidad químicos analizados...Item 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, BeatrizEl 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...