Nuevas tecnologías para prevención y análisis de inundaciones

ALBERTO GUITRON GABRIELA COLORADO RUIZ Eduardo Alexis Cervantes Carretero (2012, [Documento de trabajo])

Tabla de contenido: Introducción – Modelación hidrológica de la cuenca del río Conchos – Modelación de la cuenca del río Yautepec – Interfaz del usuario – Resultados – Conclusiones y recomendaciones – Referencias.

Existen diversos métodos para el pronóstico de avenidas que se han aplicado a la prevención de inundaciones en el país, pero la falta de datos suficientes y apropiados frecuentemente conduce a errores significativos. Sin embargo, la base para aplicar las medidas de apoyo que minimizan los riesgos es conocer las zonas afectadas y la magnitud del evento hidrometeorológico durante una inundación con el mayor detalle posible con los modelos de simulación y sistemas de información geográfica, que son las herramientas más importantes para lograr un manejo del riesgo y los daños por eventos extremos en zonas de interés. Por lo tanto, para la determinación de la zona afectada, actualmente la herramienta principal son los mapas de riesgo. Por otra parte, se estima que el cambio climático global modificará el régimen hidrológico significativamente. Aunque en México los cambios en el régimen anual de precipitación apuntarán a la baja de acuerdo con las estimaciones publicadas hasta el momento, los fenómenos extremos podrán no seguir la misma tendencia. Por tanto, es necesario revisar los parámetros de diseño de las obras hidráulicas existentes y estimar cómo se modificarán por los efectos del cambio climático. Para abordar esta problemática, se desarrolló un algoritmo que permite la comunicación de dos modelos, uno que transforma la lluvia en escurrimiento y otro que transita el escurrimiento en una corriente natural. Con los resultados del caudal transitado y asociado a un modelo digital de elevación, se tienen elementos para definir el área de inundación con la precisión requerida.

Introducción – Modelación hidrológica de la cuenca del río Conchos – Modelación de la cuenca del río Yautepec – Interfaz del usuario – Resultados – Conclusiones y recomendaciones – Referencias.

Control de crecidas Modelos hidrológicos Programas de computación Informes de proyectos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Regulación de una red de canales de riego

FELIPE BENJAMIN DE LEON MOJARRO VICTOR MANUEL RUIZ CARMONA LUIS RENDON PIMENTEL (2002, [Artículo])

La mayor parte de la producción agrícola de México se genera en las zonas denominadas distritos y unidades de riego. En estas áreas, la disponibilidad y la competencia por el agua ha obligado a emprender programas de tecnificación integral que permitan mejorar el uso eficiente del agua y su productividad. Así, de 1996 a 2001 se tecnificaron alrededor de 700 mil hectáreas con sistemas de riego de baja y alta presión y se construyeron redes colectivas de baja presión en superficies de 500 a 4000 hectáreas en varios de estos distritos. Asimismo, la transformación de los sistemas de riego parcelario y de la distribución inter-parcelaria necesita de un cambio en la regulación de los canales principales, a fin de que se pueda brindar a los usuarios un servicio de riego flexible, seguro, equitativo y eficiente. En varias zonas de riego del país los canales laterales se han sustituido por redes colectivas de baja presión, entubadas con materiales plásticos y alimentadas por estaciones de bombeo o por los propios canales cuando ha existido carga suficiente. La regulación de canales de riego consiste en optimar el proceso de conducción y distribución del agua desde la fuente de abastecimiento hasta los sitios de utilización para satisfacer la demanda evapotranspirativa de los cultivos existentes en una zona de riego. Esta optimación consiste en generar y aplicar reglas de control para adaptar el transporte y la distribución del agua en los canales principales a los programas de extracción de las tomas laterales. Aunque la regulación de canales puede abordarse bajo diferentes puntos de vista, la metodología de regulación propuesta resulta fácilmente adaptable a redes de canales de diferente configuración sujetas a variaciones temporales. Los resultados obtenidos permiten concluir que la aplicación de la teoría de control en la regulación de canales es una alternativa que ayuda a reducir las pérdidas de agua debidas a la operación, así como a mejorar el servicio de la irrigación en los distritos de riego.

Regulación de canales Algoritmos de control CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Object manipulation by collaborative autonomous underwater vehicles driven by a model-free second-order sliding mode controller with finite-time convergence

JOSUE GONZALEZ GARCIA (2023, [Artículo])

https://orcid.org/0000-0001-5657-380X

The use of Autonomous Underwater Vehicles (AUV) has expanded in recent years to include them in inspection, maintenance, and repair missions. These missions require the automation of tasks such as autonomous navigation and station-keeping, which are pretty challenging due to the complexity of the vehicle itself and the underwater environment. Traditional control strategies have been used to deal with those problems before, but their performance is limited since they do not consider non-linearities, external disturbances, or model uncertainties. Non-traditional controllers have been explored too, but have shortcomings such as being model-based, parameter-dependant, or so. Additionally, the nature of some objects implies the involvement of multiple vehicles to manipulate them, making the manipulation mission even harder. Collaboration of AUVs is a strong challenge since underwater communications are limited or null. An advanced control strategy dealing with the trajectory tracking and the station-keeping problem would be desirable for simplicity and robustness. If this controller could also help coordinate multiple vehicles without requiring them to communicate with each other, it would make collaborative manipulation tasks reachable. For this purpose, a model-free high-order Sliding Mode Controller (SMC) is presented in this project. Unlike other control approaches, the proposed control strategy achieves finite-time convergence to a practical zero error in a time-base that the user can arbitrarily define. This characteristic will be used to coordinate the navigation of two AUVs to manipulate an object underwater. The performance of the proposed controller was evaluated by numerical simulations and experiments in a semi-Olympic swimming pool and compared with classic and state-of-the-art control strategies regarding trajectory tracking and station-keeping problems. Results have shown that the proposed controller can achieve finite-time convergence of the tracking errors to a practical zero value in the predefined time-base. Results also demonstrated that the convergence time could be arbitrarily selected by the user and achieved by the controller resulting in, as far as the author knows, the first controller with this characteristic for AUVs navigation. The simulations and experiments also showed that the proposed controller outperformed classical and state-of-the-art controllers regarding the Root Mean Square of the tracking errors and energy consumption. Finally, the proposed model-free high-order SMC coordinated two BlueROV2 vehicles in a collaborative manipulation mission without vehicle-to-vehicle communication. Numerical simulation results confirmed that the proposed controller could manage the vehicles to follow a predefined coordinated trajectory to approach, grip, transport, and release an object without communicating with each other.

Doctor of Philosophy In Engineering Science

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN INGENIERÍA DE CONTROL INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA NAVAL VEHÍCULOS SUBMARINOS

Ecofisiología de Ocimum basilicum con termoacondicionamiento y su efecto sobre Peronospora belbahrii

MIRELLA ROMERO BASTIDAS Bernardo Murillo Amador Luis Guillermo Hernández Montiel ENRIQUE TROYO DIEGUEZ Alejandra Nieto Garibay (2022, [Artículo])

"El mildiu velloso (Peronospora belbahrii) afecta el desarrollo de la albahaca (Ocimum basilicum) y su control es complicado, debido al uso restringido de fungicidas. El objetivo de este estudio fue someter semillas de albahaca variedad Nufar a tratamientos de termoacondicionamiento de 40, 50 y 60°C expuestas a diferentes intervalos de tiempo (30, 60 y 90 min) para evaluar la relación existente entre la aparición de los síntomas de la enfermedad con la humedad relativa y temperatura

ambiente, así como el efecto de los tratamientos de preacondicionamiento de la semilla en la severidad e incidencia de la enfermedad en la planta, y su respuesta fisiológica. Las semillas se sembraron en macetas bajo malla sombra y

cuando las plantas alcanzaron 15 cm de crecimiento, se infectaron con P. belbahrii. La incidencia de la enfermedad se determinó semanalmente y 60 días después de la siembra se determinaron las variables morfométricas y fisiológicas mostrando diferencias significativas entre temperatura, tiempo de exposición e interacción en la mayoría de las variables evaluadas. Se observó una disminución en la incidencia de la enfermedad en plantas de semillas sometidas a condicionamiento térmico tratadas a 60°C por 60 min de exposición. Este mismo tratamiento mostró menor apertura estomática y transpiración y mayor concentración subestomatal de

CO2, lo que sugiere una probable relación con la entrada de P. belbahrii a la hoja disminuyendo su incidencia."

Control, crecimiento, mildiu, temperatura, vigor BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA VEGETAL (BOTÁNICA) BIOLOGÍA VEGETAL (BOTÁNICA)

Monitoreo de playas prioritarias

NORMA RAMIREZ SALINAS JUAN LEODEGARIO GARCIA ROJAS (2012, [Documento de trabajo])

Se presentan los resultados obtenidos en la prueba, para Enterococos en agua de mar, llevada a cabo en 37 playas de Campeche, Chiapas, Guerrero, Jalisco, Nayarit y Veracruz.

Control de calidad del agua Análisis bacteriológico Agua de mar Campeche Chiapas Guerrero Jalisco Nayarit Veracruz INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Impacto del cambio climático en la calidad del agua y propuesta de políticas públicas a la dependencia competente

NORMA RAMIREZ SALINAS Camilo Vázquez Bustos (2012, [Documento de trabajo])

Este estudio busca un seguimiento al trabajo hasta hoy realizado en el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua con respecto a la relación cambio climático y calidad del agua, con el fin de presentar propuestas de políticas públicas a las autoridades competentes con base a los estudios efectuados en el IMTA en los últimos cinco años.

Control de calidad del agua Cambio climático Impacto ambiental Política ambiental Política pública INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Evaluación de la interferencia de iones presentes en aguas subterráneas sobre procesos de remoción de Arsénico en condiciones sulfato reductoras

Ana Laura Salinas Torres (2022, [Tesis de maestría])

El agua subterránea contaminada con As es un problema de interés global debido a que

es la principal fuente de consumo humano en zonas áridas y semi-áridas del planeta y puede

provocar importantes efectos secundarios en la salud humana. El desarrollo de tecnologías

fisicoquímicas y biológicas se ha implementado para la eliminación del As, sin embargo, la

presencia de algunos iones disueltos en las aguas naturales, puede afectar la eficiencia de

remoción como se ha observado en distintos estudios de adsorción, intercambio catiónico,

electrocoagulación, etc. El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto individual y

combinado de iones como el Na+, Ca2+, Mg2+, NO3

- y F-

, en procesos de remoción de arsénico

en condiciones sulfato reductoras, empleando hierro elemental como único donador de

electrones.

Para ello, se obtuvo un lodo anaerobio procedente de la planta tratadora de aguas

residuales de la localidad de Chihuahua, el cual fue acondicionado y activado durante 141 días,

previos al montaje del experimento. La evaluación del efecto individual y combinado se realizó

en ensayos en lote con agua subterránea sintética, donde se adicionaron 0.2 mg/L As5+, la

cantidad necesaria de soluciones patrón para obtener concentraciones similares a las reportadas

en estudios de caracterización de agua en la región de Chihuahua, ZVI como donador de

electrones y 10% v/v de lodo anaerobio. Durante los ensayos, se determinó el consumo de

sulfato por precipitación con BaCl2, así como la concentración de arsénico total por ICP

acoplado a un nebulizador ultrasónico para conocer la eficiencia de remoción. En los

tratamientos con el ión F-

, también se determinó ese ion utilizando un potenciómetro acoplado

a un electrodo de ion selectivo.

Agua subterránea contaminada As INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DEL MEDIO AMBIENTE CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA

EFECTO DE Trichoderma SPP. SOBRE LA ROYA BLANCA DEL CRISANTEMO INDUCIDA POR Puccinia horiana

ROMULO GARCIA VELASCO (2022, [Artículo])

En México, el Estado de México constituye el principal productor de crisantemo. La roya blanca causada por el hongo Puccinia horiana Henn se considera como una de las enfermedades más devastadoras en el cultivo. El objetivo del presente estudio fue determinar el efecto de Trichoderma barbatum Samuels y Trichoderma asperellum Samuels, Lieckfeldt & Nirenberg en el control de la roya blanca en crisantemo. Se demostró de forma exitosa el efecto biocontrolador de las cepas nativas, así como su efecto benéfico en el crecimiento de las plantas de crisantemo. Ambas cepas resultaron promisorias para el control de la roya blanca en el cultivo de crisantemo.

The State of Mexico is the main producer of chrysanthemums in Mexico. White rust caused by

the fungus Puccinia horiana Henn is considered one of the most devastating diseases in crops. The objective of this work was to determine the effect of Trichoderma barbatum Samuels and

Trichoderma asperellum Samuels, Lieckfeldt & Nirenberg in the control of white rust in chrysanthemum. The biocontrol effect of native strains was successfully demonstrated, as well as its beneficial effect in the growth of chrysanthemum plants. Both strains proved promising for the control of white rust in chrysanthemum crops.

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS control biológico, enfermedades, patógeno, plantas ornamentales

Control de sistemas usando aprendizaje de máquina

Systems control using machine learning

Jesús Martín Miguel Martínez (2023, [Tesis de maestría])

El aprendizaje por refuerzo es un paradigma del aprendizaje de máquina con un amplio desarrollo y una creciente demanda en aplicaciones que involucran toma de decisiones y control. Es un paradigma que permite el diseño de controladores que no dependen directamente del modelo que describe la dinámica del sistema. Esto es importante ya que en aplicaciones reales es frecuente que no se disponga de dichos modelos de manera precisa. Esta tesis tiene como objetivo implementar un controlador óptimo en tiempo discreto libre de modelo. La metodología elegida se basa en algoritmos de aprendizaje por refuerzo, enfocados en sistemas con espacios de estado y acción continuos a través de modelos discretos. Se utiliza el concepto de función de valor (Q-función y función V ) y la ecuación de Bellman para resolver el problema del regulador cuadrático lineal para un sistema mecánico masa-resorte-amortiguador, en casos donde se tiene conocimiento parcial y desconocimiento total del modelo. Para ambos casos las funciones de valor son definidas explícitamente por la estructura de un aproximador paramétrico, donde el vector de pesos del aproximador es sintonizado a través de un proceso iterativo de estimación de parámetros. Cuando se tiene conocimiento parcial de la dinámica se usa el método de aprendizaje por diferencias temporales en un entrenamiento episódico, que utiliza el esquema de mínimos cuadrados con mínimos cuadrados recursivos en la sintonización del crítico y descenso del gradiente en la sintonización del actor, el mejor resultado para este esquema es usando el algoritmo de iteración de valor para la solución de la ecuación de Bellman, con un resultado significativo en términos de precisión en comparación a los valores óptimos (función DLQR). Cuando se tiene desconocimiento de la dinámica se usa el algoritmo Q-learning en entrenamiento continuo, con el esquema de mínimos cuadrados con mínimos cuadrados recursivos y el esquema de mínimos cuadrados con descenso del gradiente. Ambos esquemas usan el algoritmo de iteración de política para la solución de la ecuación de Bellman, y se obtienen resultados de aproximadamente 0.001 en la medición del error cuadrático medio. Se realiza una prueba de adaptabilidad considerando variaciones que puedan suceder en los parámetros de la planta, siendo el esquema de mínimos cuadrados con mínimos cuadrados recursivos el que tiene los mejores resultados, reduciendo significativamente ...

Reinforcement learning is a machine learning paradigm with extensive development and growing demand in decision-making and control applications. This technique allows the design of controllers that do not directly depend on the model describing the system dynamics. It is useful in real-world applications, where accurate models are often unavailable. The objective of this work is to implement a modelfree discrete-time optimal controller. Through discrete models, we implemented reinforcement learning algorithms focused on systems with continuous state and action spaces. The concepts of value-function, Q-function, V -function, and the Bellman equation are employed to solve the linear quadratic regulator problem for a mass-spring-damper system in a partially known and utterly unknown model. For both cases, the value functions are explicitly defined by a parametric approximator’s structure, where the weight vector is tuned through an iterative parameter estimation process. When partial knowledge of the dynamics is available, the temporal difference learning method is used under episodic training, utilizing the least squares with a recursive least squares scheme for tuning the critic and gradient descent for the actor´s tuning. The best result for this scheme is achieved using the value iteration algorithm for solving the Bellman equation, yielding significant improvements in approximating the optimal values (DLQR function). When the dynamics are entirely unknown, the Q-learning algorithm is employed in continuous training, employing the least squares with recursive least squares and the gradient descent schemes. Both schemes use the policy iteration algorithm to solve the Bellman equation, and the system’s response using the obtained values was compared to the one using the theoretical optimal values, yielding approximately zero mean squared error between them. An adaptability test is conducted considering variations that may occur in plant parameters, with the least squares with recursive least squares scheme yielding the best results, significantly reducing the number of iterations required for convergence to optimal values.

aprendizaje por refuerzo, control óptimo, control adaptativo, sistemas mecánicos, libre de modelo, dinámica totalmente desconocida, aproximación paramétrica, Q-learning, iteración de política reinforcement learning, optimal control, adaptive control, mechanical systems, modelfree, utterly unknown dynamics, parametric approximation, Q-learning, policy iteration INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES INTELIGENCIA ARTIFICIAL INTELIGENCIA ARTIFICIAL

Expansión poblacional reciente en la historia evolutiva de la anchoveta de California Engraulis mordax

Recent population expansion in the evolutionary history of the Californian anchovy Engraulis mordax

NOE DIAZ VILORIA LAURA SANCHEZ VELASCO RICARDO PEREZ ENRIQUEZ (2012, [Artículo])

"La anchoveta de California Engraulis mordax, es una especie templada que pudo haber pasado por un proceso de disyunción poblacional, debido al proceso postglacial de calentamiento del agua alrededor de la punta de la península de Baja California, hace unos 10,000 años. Se realizó un análisis genético para probar la hipótesis nula de homogeneidad genética entre el Golfo de California, México y el sur de California, EUA y si este era el caso, estimar el tiempo de surgimiento de haplotipos en términos de coalescencia. Se analizaron en total 80 secuencias de la región control hipervariable (ADNmt) de E. mordax, capturadas en la región central del Golfo de California (n = 40) y el sur de California (n = 40). A pesar del gran número de haplotipos únicos, no se observó diferenciación genética significativa entre localidades (FST = –0.0025, p = 0.686). Una distribución unimodal en la frecuencia del número de diferencias entre haplotipos indica un modelo de expansión rápida en el tamaño poblacional, que basado en una tasa mutacional de 3.6% por millón de años para la región control, indicó un tiempo de diferenciación nucleotídica relativamente reciente de aproximadamente 61,000 años. Este periodo de tiempo corresponde al Pleistoceno tardío, después de la formación de la península de Baja California, sugiriendo expansiones poblacionales en cada una de las localidades, seguidas del último episodio de glaciación, el cual quizás contribuyó a la migración de esta especie de afinidad templada entre las dos localidades y a su homogenización genética. Sin embargo este único evento reciente de flujo genético en la historia evolutiva de la especie, no explica por sí solo los patrones de distribución encontrados en las frecuencias de diferencias nucleotídicas."

"The Californian anchovy Engraulis mordax, a temperate species, may have undergone a process of population disjunction from experiencing post-glacial water heating processes around the tip of the Baja California Peninsula, Mexico about 10,000 b.p. A genetic analysis was performed to test the null hypothesis of genetic homogeneity between the Gulf of California and Southern California, U. S. A., and if this is the case, to estimate the time of haplotype emergence in terms of coalescence. A total of 80 sequences of the mtDNA hypervariable control region of E. mordax captured in the central Gulf of California (n = 40) and Southern California (n = 40) were analyzed. In spite of the large number of private haplotypes, no significant genetic differentiation among sites (FST = –0.0025, p = 0.686) was observed. An unimodal distribution of mismatch frequency between haplotypes indicated a model of rapid expansion in population size that, based on a mutation rate of 3.6% per million years in the control region, indicates a relatively recent nucleotide differentiation

time of approximately 61,000 years. This time period corresponds to the late Pleistocene, suggesting population expansions at each locality, followed by the last episode of glaciation, which may have contributed to migration of this temperate-affinity species between two locations and the genetic homogenization. However this unique recent event of gene flow in the evolutionary history of species does not explain by itself the mismatch distribution patterns found."

ADN mitocondrial, expansión poblacional reciente, flujo genético, región control, reloj molecular. Control region, gene flow, mitochondrial DNA, molecular clock, recent population expansion. BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA ANIMAL (ZOOLOGÍA) ZOOLOGÍA MARINA ZOOLOGÍA MARINA