Prefacio

Prefacio

Los orígenes del libro se remontan a 2012, cuando un grupo de universidades, lideradas por el University College Dublin (Irlanda) en la Unión Europea (UE) y Virginia Tech en Estados Unidos (US), comenzaron a trabajar en un proyecto del Programa Atlantis UE-Estados Unidos llamado Trans-Atlantic Biosystems Engineering Curriculum y Movilidad (conocida como TAB.NET). Una de las actividades del proyecto fue explorar el significado de la Ingeniería de Biosystems. Un resultado importante del trabajo fue el marco para un curso introductorio enfocado en Ingeniería de Biosystems. Esto detalló cómo se podría introducir mejor a los estudiantes en la materia y formó la base de este libro de texto. La elaboración del libro de texto fue apoyada por la Sociedad Americana de Ingenieros Agrícolas y Biológicos (ASABE) Harold Pinches y Glenn Schwab Teaching Materials Fund, destinados a proyectos que “faciliten el desarrollo o distribución efectiva de los materiales didácticos de ASABE, entre ellos libros de texto”, y la Iniciativa de Educación Abierta de Bibliotecas de Virginia Tech University (https://guides.lib.vt.edu/oer/grants). La redacción y edición fueron brindadas como servicio voluntario por los autores y editores, y el financiamiento de ASABE apoyó el proceso de publicación para que la versión en línea del libro pueda estar disponible gratuitamente en todo el mundo (asabe.org/be).

Los capítulos están destinados a estimular el interés y la curiosidad a través de la amplitud de la Ingeniería de Biosystems y proporcionar una perspectiva internacional. El objetivo de cada capítulo es introducir los conceptos fundamentales necesarios para comprender un tema específico dentro de la disciplina de la Ingeniería de Biosystems; no se pretende brindar una cobertura completa del tema. El alcance de cada capítulo es lo suficientemente estrecho como para ser abordado en una semana.

Todos los capítulos siguen la misma estructura: Introducción, Resultados, Conceptos, Aplicaciones y Ejemplos. Después de una breve introducción, los resultados del aprendizaje indican lo que el lector debe ser capaz de hacer después de estudiar el capítulo. Los resultados son consistentes con las expectativas de que un estudiante se involucre con el tema por primera vez, e incluyen ser capaz de describir principios básicos, completar cálculos fundamentales y explicar cómo los conceptos son utilizados en la industria o por los investigadores. La sección de conceptos abarca principios básicos y explica la terminología, haciendo referencia a fuentes de uso común y utilizando unidades aceptadas internacionalmente. Una vez descritos los conceptos se ponen en el contexto de aplicaciones en la industria y la investigación para ayudar a darles vida. Todos los capítulos concluyen con ejemplos trabajados que se basan en los conceptos para que el lector pueda ver cómo la información proporcionada puede ser utilizada para resolver problemas básicos en la Ingeniería de Biosystems. La estructura de capítulos utilizada por este libro de texto también podría ser utilizada para desarrollar libros de texto avanzados profundizando en cualquier tema relevante para la Ingeniería de Biosystems.

Los capítulos inaugurales están alineados con seis comunidades técnicas de ASABE: Sistemas de Energía; Tecnología de la Información, Sensores y Sistemas de Control; Sistemas de Maquinaria; Sistemas de Recursos Naturales y Ambientales; Sistemas de Plantas, Animales e Instalaciones; y Sistemas de Procesamiento.

La sección de Sistemas de Energía se centra en la energía de la biomasa. La sección pone énfasis en la materia prima y la digestión anaeróbica, pero considera una gama más amplia de tecnologías desde una perspectiva de sistemas. Los temas específicos abordados en esta edición son densificación de biomasa; energía de desechos orgánicos, grasas y aceites; y análisis de sistemas bioenergéticos. Hay margen para futuros capítulos sobre otros temas relevantes para esta comunidad como la electrotecnología, las materias primas y la energía renovable.

La sección de Tecnología de la Información, Sensores y Sistemas de Control se centra en el procesamiento de datos de sensores ópticos y control básico. La sección pone énfasis tanto en los métodos estadísticos como en las aplicaciones prácticas. Los temas específicos incluyen el uso de sensores ópticos, procesamiento de datos multivariados y microcontroladores. Los capítulos futuros en esta área podrían enfocarse en temas como automatización, biosensores, robótica, sensores y tecnología inalámbrica.

La sección Sistemas de Maquinaria presenta tecnologías agrícolas utilizadas para cultivos de campo, poniendo énfasis en los principios fundamentales del diseño de equipos. Los capítulos actuales se enfocan en tracción y mecatrónica, que son temas relevantes para múltiples sistemas de maquinaria, y en sistemas de maquinaria para el establecimiento de cultivos y la cosecha de granos. Los temas para futuros capítulos podrían incluir automatización, hidráulica, bus ISO, agricultura de precisión y otros sistemas de maquinaria.

La sección Recursos Naturales y Sistemas Ambientales destaca el manejo, protección y mejora de los recursos ambientales, incluyendo el suelo, el agua y el aire. Esta sección pone énfasis en estudios de campo, laboratorio y modelización relacionados con los sistemas ambientales. Los temas específicos abordados son la medición de emisiones gaseosas, presupuestación del agua, calidad del agua, erosión del suelo y manejo de subproductos agroalimentarios mediante digestión anaeróbica. Ejemplos de áreas técnicas para futuros capítulos relevantes para esta comunidad son el drenaje, el riego, la remediación de suelos y aguas, la restauración de humedales y el manejo sustentable de la tierra.

La sección de Plantas, Animales y Sistemas de Instalaciones se centra en la producción de plantas y animales de interior. Los capítulos actuales enfatizan la transferencia de masa y calor para el diseño y operación de edificios agrícolas. Los temas específicos incluyen la producción de plantas en ambientes controlados y la eficiencia energética para la vivienda ganadera. Los futuros capítulos relevantes para esta comunidad podrían incluir temas como manejo de granos, diseño de estructuras de producción animal, manejo de leche, manejo de estiércol, almacenamiento y manejo de piensos y acuicultura.

La sección de Sistemas de Procesamiento se enfoca en el procesamiento y distribución seguros de los alimentos. Esta sección pone énfasis en la transferencia de calor y masa y la entrega de alimentos seguros a los consumidores. Los temas específicos abordados son el envasado de alimentos, fritura y conservación mediante congelación, procesamiento térmico e irradiación. Hay margen para futuros capítulos sobre otros temas relevantes para esta comunidad como ingeniería de alimentos, bioprocesamiento, bioconversión, secado y operaciones unitarias.

Si bien cada capítulo se coloca en una sola sección, muchos de los temas son relevantes para más de una sección, o comunidad técnica. El capítulo “Digestión anaeróbica de subproductos agroalimentarios” en la sección Recursos Naturales y Sistemas Ambientales ilustra muy bien la superposición entre comunidades técnicas. La digestión anaeróbica es tanto una tecnología ambiental para el manejo de desechos como una tecnología energética para el suministro de energía renovable. Los capítulos de la sección de Plantas, Animales y Sistemas de Instalaciones también se superponen con la comunidad técnica de Sistemas Energéticos debido al papel de la gestión de la energía, o transferencia de calor, en la producción de plantas interiores y ganadería. El capítulo de mecatrónica en Sistemas de Maquinaria se superpone con la comunidad de Tecnología de la Información, Sensores y Sistemas de Control.

Hay margen para la contribución de capítulos de nivel introductorio de las otras comunidades técnicas de ASABE, Ciencias Aplicadas e Ingeniería (por ejemplo, ingeniería forestal, fermentación, ingeniería y fundamentos biológicos), Educación, Divulgación y Desarrollo Profesional (por ejemplo, ética y conducta profesional), y Ergonomía, Seguridad y Salud (por ejemplo, vibración, seguridad agrícola, diseño ergonómico, capacitación en salud y seguridad) para el desarrollo continuo de los recursos educativos digitales de ASABE.

Nuestra ambición es que este libro de texto evolucione continuamente, con la adición de nuevos capítulos en línea cada año y la publicación periódica de volúmenes en papel. Cada nuevo capítulo seguirá la estructura estándar descrita anteriormente y se centrará en un tema específico. Creemos que con el tiempo el libro de texto proporcionará un recurso fundamental utilizado en todo el mundo por los estudiantes que aprenden sobre Ingeniería de Biosystems por primera vez.

Paralelamente a la elaboración de este libro, los editores, con el apoyo del Fondo de Iniciativa ASABE, han venido desarrollando la Biblioteca Digital de Ingeniería de Biosystems (BEDL). Este recurso apoyará a los instructores proporcionando materiales adicionales de enseñanza y aprendizaje para su uso en el aula y para tareas. Si bien la biblioteca no se limitará al alcance de este libro, desde el inicio se utilizará para apoyar tanto a los instructores como a los estudiantes que utilicen este libro. Creemos que este libro de texto combinado con el BEDL proporcionará un recurso de enseñanza digital global para Ingeniería de Biosystems durante muchos años (asabe.org/be).