Ingeniería en Biosistemas [anteriormente Ingeniería Agrícola]
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Item Plan maestro de acueducto para la Municipalidad de Naranjo: Acueducto de San Jerónimo(2010) Cubero Rojas, Jonathan; Govaere Vicarioli, GeorgesEn este estudio se hace un diagnóstico de la situación actual del acueducto de San Jerónimo, se analizan los datos poblacionales, los recursos hídricos identificados ilustrando la cantidad y la calidad del agua, se analizan los sistemas de abastecimiento existentes y se analizan distintos aspectos como identificación de zonas homogéneas, las actividades económicas de la comunidad, la situación organizativa y la situación institucional en la zona. También se realiza un estudio de la demanda y oferta de agua en este municipio. La conclusión más importante a la que se llega es que hay suficientes recursos hídricos tipo manantial para satisfacer la demanda de la población actual y futura en un sistema por gravedad, sin embargo la mayor preocupación es que se identifican problemas a corregir entre ellos que los manantiales son de propiedad particular y vulnerables a la contaminación, y no hay algún planeamiento en el ámbito legal. Se establecen los criterios para la planificación y diseño de las actuaciones de abastecimiento y los criterios técnicos de cálculo. La tesis define y aplica una metodología de cálculo de infraestructuras de abastecimiento teniendo en cuenta aspectos legales, comunales, ambientales y la necesidad de proyección de la población. Finalmente del análisis de la información recopilada en campo, y de la recopilación de información a partir de la modelación de los sistemas y de los problemas del recurso hídrico en la zona, definen y se calculan las actuaciones y las inversiones necesarias, basándose en el presupuesto preliminar establecido Como resultado final se obtiene una programación de las inversiones necesarias para facilitar la planificación de las inversiones a realizar en toda la zona. El objetivo principal del estudio fue el establecimiento de líneas de desarrollo en materia de abastecimiento de agua que deberán ser seguidas....Item 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, AlbertoEn 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.Item Evaluación de un sistema de electrocoagulación como tratamiento secundario para el efluente de un digestor anaeróbico(2019) Brenes Vargas, Hellen; Bustamante Román, Mauricio JoséEn Costa Rica un 13,4 % de la población no tiene acceso a sistemas de tratamiento de agua residual después de su uso. Otro problema ambiental presente en Costa Rica recae en el manejo de residuos sólidos, debido a que no en todo el territorio hay reglamentos o iniciativas funcionales para minimizar la problemática. Para un país en desarrollo es importante invertir en sistemas de saneamiento y manejo de desechos sólidos que contribuyan a un mejor posicionamiento a nivel mundial, así como en el aporte de acciones para la implementación de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), los cuales son impulsados por las Naciones Unidas. Si se invierte en iniciativas de tratamiento y manejo de desechos, se está invirtiendo en la salud pública de la población en general. En la presente investigación se propuso un conjunto de sistemas que sean eficientes en el tratamiento de aguas residuales provenientes de residencias, en donde se planteó como primer paso un tratamiento primario que consiste en un digestor anaeróbico en condición mesofílica y como segundo tratamiento la electrocoagulación, la cual por medio de electricidad desestabiliza las partículas de contaminantes, provocando que estas precipiten y floten siendo su remoción más sencilla. Se realizaron dos escenarios para el sistema anaeróbico y se obtuvo que la combinación 80:20 de agua residual y residuos de alimentos a un 5 % de sólidos totales genera un porcentaje de remoción de sólidos hasta de 79 % y una producción de biogás de 177 mL de biogás/g SV. Al aplicar el sistema secundario, se concluyó que un tiempo de exposición de 30 minutos con un amperaje de 2.5 A y 9,4 V es eficiente para la remoción...Item Caracterización del suelo en el parche boscoso de la Finca Experimental Interdisciplinaria de Modelos Agroecológicos (FEIMA)(2019) Mora Chacón, Josué; Rojas Alvarado, Carlos AlonsoEn este trabajo se ha planificado documentar de manera general las condiciones físico- químicas, biológicas del suelo y el índice de sismicidad del lugar. Esto ante la necesidad existente en la Finca Experimental Interdisciplinaria de Modelos Agroecológicos (FEIMA), en la Suiza, Turrialba Costa Rica, de evaluar dichas propiedades como una manera de apoyar los esfuerzos de investigación que se realizan en la zona de estudio. Para ello se trabajó en los tres sistemas de uso del suelo presentes en la misma (agricultura, ganadería y bosque). Se realizó una cuadrícula inicial georreferenciada de 45 puntos en un total de 39 ha, que sirvió de base para la creación de registros visuales correspondientes a las variables de estudio. Las pruebas físicas de suelo, estudiadas en una profundidad de 0-20 cm, correspondieron con 1) textura usando la metodología del Laboratorio de Recursos Forestales del Instituto de Investigaciones en Ingeniería, 2) color a partir de la Tabla Munsell, 3) densidad aparente y porosidad con la prueba del cilindro del volumen conocido y el horno. La prueba de infiltración con el método de Porchet se realizó a una profundidad de 0-30 cm y para las pruebas químicas a una profundidad de 0-15 cm, en un total de 45 puntos de muestreo y se evaluaron en el Centro de Investigaciones Agronómicas, utilizando la solución extractora KCl- Olsen modificado. Finalmente, para evaluar la dinámica biológica del suelo se estudiaron 1) la respiración del suelo y 2) la incidencia de micetozoos (microorganismos conocidos como mixomicetos y dictiostélidos). Estas últimas variables fueron realizadas en el Laboratorio de Recursos Forestales del Instituto de Investigaciones en Ingeniería a partir de seis muestras espacialmente distribuidas en la sección de bosque de la finca.Item Evaluación de las principales nacientes en la parte alta de la microcuenca de los ríos Boston y Gongolona del cantón de Abangares, Costa Rica(2019) González Sánchez, Mónica María; Solórzano Campos, EdwinLa zona de estudio de este proyecto se ubica en la parte alta de la cuenca del río Abangares, específicamente la microcuenca de los ríos Boston y Gongolona. Las tres actividades predominantes en esta área son: la minería artesanal, ganadería y agricultura. Dada la influencia marcada del Fenómeno El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) en la provincia de Guanacaste y la vulnerabilidad de la comunidad de la cuenca en función de la disponibilidad del agua; es necesario realizar la identificación y evaluación de nacientes con el fin de brindar una solución alternativa al problema hídrico especialmente durante la época seca. Se estudiaron 12 fincas para un total del 36 nacientes y 1 pozo. En este documento se encontrará el proceso de identificación de nacientes, trabajo de campo y análisis de laboratorio; dónde se compara la calidad del agua de 16 muestras acorde con lo que dictan los reglamentos: para la Calidad del Agua Potable N⁰38924-S y el de Evaluación y Clasificación de la Calidad de Cuerpos de Agua Superficiales N⁰33903-MINAE-S; y la normativa técnica para la Clasificación de Potenciales Fuentes de Abastecimiento Subterráneas y Subsuperficiales en Costa Rica. Algunos de los parámetros evaluados son: pH, E.coli, alcalinidad, dureza total, conductividad, hierro, turbiedad; entre otros. Posteriormente, se determinó el cambio en la cobertura vegetal entre la época lluviosa y la época seca mediante el tratamiento de imágenes satelitales de los meses de octubre 2018 y febrero 2019; para lo que se obtuvieron mapas de uso de suelo y la posible relación con los parámetros de calidad evaluados. Por último, se recomendaron mejoras a nivel de captación de las nacientes con el fin de mejorar la calidad del agua.Item Análisis del secado, el equilibrio higroscópico y la torrefacción de los granos de cacao (Theobroma cacao)(2019) Vargas Fernández, Rebeca; Vargas Elías, Guillermo AsdrúbalEl 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.Item Estructura forestal y reserva de carbono de la Finca Experimental Interdisciplinaria de Modelos Agroecológicos (FEIMA)(2019) Quesada Chacón, Aldo; Rojas Alvarado, Carlos AlonsoLa presente investigación documentó diferentes variables estructurales del bosque en la Finca Experimental de Modelos Agroecológicos (FEIMA), para las cuales no se contaba con información georreferenciada. La estructura forestal vertical y horizontal permiten conocer a fondo la distribución y el comportamiento de los árboles a lo largo de un parche boscoso. Lo anterior es importante documentarlo en el contexto actual del país, en el que se impulsan iniciativas que velan por el buen manejo de los sistemas forestales. Para el presente trabajo se estudiaron las principales variables estructurales verticales (altura de los árboles, apertura de dosel, índice de área foliar y radiación solar) y horizontales (diámetros de los árboles, área basal, distancia vecinal, presencia de plantas indicadores de disturbio), así como las reservas de carbono asociadas con las secciones forestales de la finca. Con la información de dichas variables estructurales se realizaron mapas a través de sistemas de información geográfica y se realizaron diferentes análisis estadísticos para determinar cuál de ellas explicó la mayor variabilidad asociada con el bosque en el sitio de estudio. Tras el análisis, se obtuvo que la apertura de dosel, así como el diámetro y la altura de los árboles, fueron las variables de mayor peso para comprender la dinámica forestal en FEIMA. Estas variables explicaron la estructura de los datos obtenidos en un porcentaje cercano al 90%. Al mismo tiempo se observó que la sección de la finca dedicada a la ganadería (sistema silvopastoril) presentó diferencias en su dinámica forestal con respecto al parche boscoso, lo cual puede tener una implicación en el uso de la tierra que se le quiera dar a esta zona en un futuro. Además, a pesar de que el estudio se realizó considerando que el bosque estaba dividido en tres zonas diferentes (clasificación a priori)...Item Diseño de un sistema hidropónico orbital como alternativa de producción de alimento de alta intensidad en zonas urbanas(2019) Rojas Montero, Sergio José; Bustamante Román, Mauricio JoséLos retos de agricultura para los años 2030-2050 consisten principalmente en aumentar los rendimientos y la calidad del producto, mientras se disminuye la contaminación generada y el uso de fitosanitarios. Políticas internacionales procuran reducir el impacto del sector agropecuario en la lucha contra el cambio climático, fomentando la adopción de nuevas tecnologías de producción. Al mismo tiempo el aumento de la población en zonas urbanas y la migración de la población de zonas rurales disminuyen la cantidad de personas disponibles para agricultura dificultando el desarrollo del sector. Por este motivo, la incorporación de nuevos métodos de producción de alimento es necesaria. Una alternativa es la adopción de las fábricas de plantas con luz artificial en zonas urbanas, que tienen un alto potencial para producir alimento de alta calidad en ambientes controlados y que reducen la cantidad de fitosanitarios necesarios. No obstante, el uso de este modelo implica un alto consumo energético, el cual debe ser solventado para reducir el impacto de esta tecnología. En este proyecto de graduación, se diseñó y se construyó un sistema hidropónico orbital automatizado como método de producción de alimento, el cual aumenta el rendimiento en función del área utilizada, al mejorar la distribución de la luz artificial. Adicionalmente, posee un sistema de rieles que facilita la carga y descarga del producto comparado con sistemas orbitales existentes, es de fácil mantenimiento, construcción y operación. El diseño se realizó con base en materiales disponibles en el mercado de Costa Rica con una capacidad de producción de hasta 100 plantas, que son sujetadas por un sustrato inerte sumergido temporalmente en una cama de agua (con solución hidropónica). El equipo cuenta con un sistema de automatización que regula la velocidad de rotación, el encendido y apagado de luces, bomba...Item Ingeniería ecológica: efecto del uso de microorganismos de montaña sobre el suelo con base en dos cultivos agrícolas(2017) Umaña Carmona, Steven; Rojas Alvarado, Carlos AlonsoEn la actualidad la ingeniería presenta proyectos íntimamente ligados con el manejo de los recursos naturales en base a un contexto presupuestario ajustado. En particular la rama de la ingeniería agrícola ha implementado entre otras estrategias el uso de los microorganismos. El objetivo de esta investigación fue analizar el potencial de los microorganismos de montaña (MM) como sistemas de biofertilización de suelos. Inicialmente se procedió a la reproducción de los microorganismos para luego ser trabajados de acuerdo con tres periodos de incubación (7 días, 15 días, 22 días). Los tratamientos de incubación fueron aplicados en forma de fertirriego a recipientes con volumen de suelo definido, en los cuales se encontraban sembradas las semillas de dos plantas de ciclo de vida corto (culantro y espinaca). Paralelo a lo anterior se generó un cuarto tratamiento control (sin fertirriego) para establecer comparaciones. En todos los casos se realizaron cuatro repeticiones idénticas con variaciones espaciotemporales para minimizar el sesgo. Luego de terminado el proceso de siembra y cosecha, se procedió a extraer las plantas y el suelo para estudiarlos en base a pruebas biológicas, químicas, físico-estructurales, agronómicas y posteriormente analizar los resultados. Dentro de las pruebas biológicas realizadas se estimó la incidencia de microorganismos en el suelo y se calculó la respiración del mismo. Como parte de las pruebas químicas se determinó pH, acidez, Ca2+, Mg2+, K+ , P5+, Cu2+, Fe3+, Zn2+, Mn2+ y carbono, así como el porcentaje de materia orgánica del suelo. Las pruebas físicoestructurales realizadas incluyeron una estimación del grado de retención de agua por gramo de suelo y una determinación de textura del suelo. Finalmente, como parámetro de respuesta para analizar diferencias entre la efectividad de los tratamientos, se determinó pruebas de tamaño de hojas y biomasa seca utilizando las plantas cultivadas tras...Item Estudio del proceso de torrefacción del café (Coffea arabica) en tostador convencional(2017) Abarca Mora, Royner; Vargas Elías, Guillermo AsdrúbalCosta Rica cuenta con una larga historia de producción de café de las variedades arábicas y de cosecha selectiva del fruto maduro, aspecto que ha marcado su desarrollo demográfico, identidad como nación y la han convertido en uno de los principales países productores de cafés especiales del mundo. Como país productor, el desarrollo técnico y científico entorno al procesamiento agrícola del café, se han dirigido al proceso de cosecha, al despulpado, a la fermentación y al secado, hasta obtener el café verde llamado grano de oro. La preparación de la bebida de café requiere que se realice la transformación de los granos mediante la torrefacción, proceso dinámico que requiere control específico de la temperatura y del tiempo. El objetivo del presente trabajo fue incluir el efecto de la masa en el estudio del proceso de torrefacción del café (Coffea arabica). Se utilizaron granos de café provenientes del proceso de beneficiado húmedo, Coffea arabica L. variedad Caturra y Catuaí. El contenido de humedad inicial del café fue de 0,0873 ±0,0008 kg kg-1 y densidad aparente de 711,93 ± 1,80 kg/m3 . El proceso de torrefacción del café, se realizó en un tostador convencional de construcción nacional. Se analizaron cuatro masas iniciales (400, 600, 800 y 1000 g), cuatro temperaturas de calentamiento del tostador (260, 280, 300 y 320 °C) y cuatro niveles de tostado: medio claro (MC); medio (M); moderadamente oscuro (MO); y oscuro (O). Al colocar una masa controlada dentro del tostador se producen caídas en la temperatura de la pared y de todo el ambiente interno del tostador, lo cual causa un comportamiento variable de la temperatura del tostador durante el proceso. Se adaptó un modelo de calentamiento para los granos de café durante la torrefacción, considerando que el calor es transferido al sólido para evaporar el agua contenida y elevar su temperatura. Asimismo, el cambio en la cantidad de masa afectó de manera significativa...