PROTOTIPO DE SANEAMIENTO EFICAZ PARA
RESIDUOS ORGÁNICOS AGROFORESTALES
UTILIZANDO OZONO Y LUZ UV: UN ENFOQUE
EN EL MODELADO Y SIMULACIÓN
EFFECTIVE SANITATION PROTOTYPE FOR
AGROFORESTRY ORGANIC WASTE USING OZONE AND
UV LIGHT: A MODELING AND SIMULATION APPROACH
José Francisco Samano Mata
Instituto Tecnológico de Cd. Victoria, México
Edgar Pérez Arriaga
Instituto Tecnológico de Cd. Victoria, México
Leccinum Jesús García Morales
Instituto Tecnológico de Cd. Victoria, México
Hilario Aguilar Izaguirre
Instituto Tecnológico de Cd. Victoria, México
Aracely Maribel Mendoza Hernández
Instituto Tecnológico de Cd. Victoria, México
pág. 5604
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i4.19178
Prototipo de Saneamiento Eficaz para Residuos Orgánicos Agroforestales
Utilizando Ozono y Luz UV: Un Enfoque en el Modelado y Simulación
José Francisco Samano Mata1
M23380017@cdvictoria.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0004-4510-0758
TecNm/Instituto Tecnológico de Cd. Victoria
México
Edgar Pérez Arriaga
edgar.pa@cdvictoria.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0001-8874-6963
TecNm/Instituto Tecnológico de Cd. Victoria
México
Leccinum Jesús García Morales
leccinum.gm@cdvictoria.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0003-0907-0673
TecNm/Instituto Tecnológico de Cd. Victoria
México
Hilario Aguilar Izaguirre
hilario.ai@cdvictoria.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0008-4543-2284
TecNm/Instituto Tecnológico de Cd. Victoria
México
Aracely Maribel Mendoza Hernández
aracely.mh@cdvictoria.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0008-5183-6496
TecNm/Instituto Tecnológico de Cd. Victoria
México
RESUMEN
La agricultura es una actividad económica clave en el estado de Tamaulipas, México, pero enfrenta
importantes desafíos debido a plagas y enfermedades causadas por microorganismos patógenos que
afectan cultivos y áreas forestales, generando pérdidas económicas significativas, deterioro ambiental
y afectando la competitividad del sector. El proyecto presento el diseño de un prototipo industrial de
sanitización que utiliza ozono y luz ultravioleta (UV) para tratar residuos agrícolas y forestales
contaminados con patógenos. Este sistema busca ofrecer una alternativa sustentable y eficaz frente a
métodos tradicionales como el uso intensivo de agroquímicos, que pueden dañar el suelo, la
biodiversidad y la salud humana. El prototipo está diseñado para reducir la carga microbiana en más
del 90%, promoviendo la sostenibilidad ambiental, el cumplimiento de la legislación ecológica y el
aprovechamiento de los residuos tratados. El proyecto contempla una revisión bibliográfica, análisis de
costos, modelado 3D, simulaciones computacionales, diseño de diagramas de flujo, evaluación de
riesgos y validación virtual del sistema. Además, se busca involucrar a especialistas, productores y
sectores clave del estado para validar su viabilidad, eficacia y aplicabilidad. Se espera que este
desarrollo tecnológico contribuya a mejorar el manejo de residuos agroforestales, fortalecer la sanidad
vegetal, e incentivar la adopción de nuevas tecnologías en la región y a nivel nacional. Este trabajo
establece las bases para futuras fases de fabricación, registro, capacitación y transferencia tecnológica,
alineándose con las normativas mexicanas de protección ambiental y manejo de residuos.
Palabras Clave: prototipo, microorganismos patogenos, manejo de residuos, biodiversidad
1
Autor principal
Correspondencia: M23380017@cdvictoria.tecnm.mx
pág. 5605
Effective Sanitation Prototype for Agroforestry Organic Waste Using
Ozone and UV Light: A Modeling and Simulation Approach
ABSTRACT
Agriculture is a key economic activity in the state of Tamaulipas, Mexico, but it faces significant
challenges due to pests and diseases caused by pathogenic microorganisms. These issues affect both
crops and forested areas, leading to substantial economic losses, environmental deterioration, and
impacting the sector's competitiveness. This thesis proposes the design of an industrial sanitization
prototype that uses ozone and ultraviolet (UV) light to treat agricultural and forestry waste contaminated
with pathogens. This system aims to offer a sustainable and effective alternative to traditional methods,
such as the intensive use of agrochemicals, which can harm soil, biodiversity, and human health. The
prototype is designed to reduce microbial load by over 90%, promoting environmental sustainability,
compliance with ecological legislation, and the repurposing of treated waste. The project includes a
literature review, cost analysis, 3D modeling, computational simulations, flowchart design, risk
assessment, and virtual system validation. Furthermore, it seeks to involve specialists, producers, and
key state sectors to validate its feasibility, effectiveness, and applicability. This technological
development is expected to improve agroforestry waste management, strengthen plant health, and
encourage the adoption of new technologies in the region and at a national level. This work lays the
foundation for future phases of manufacturing, registration, training, and technology transfer, aligning
with Mexican environmental protection and waste management regulations.
Keywords: prototype, pathogenic microorganisms, waste management regulations, biodiversity
Artículo recibido 22 julio 2025
Aceptado para publicación: 26 agosto 2025
pág. 5606
INTRODUCCIÓN
En Tamaulipas, una de las actividades económicas más relevantes del estado es la agricultura,
caracterizándose por su diversidad de cultivos y su significativa producción agropecuaria (Secretaría de
desarrollo rural, 2022). Actualmente, es de suma importancia buscar soluciones para los problemas y
demandas que limitan la competitividad de la agricultura en el estado, destacando los problemas que
causan los organismos dañinos como plagas y enfermedades (endémicas, emergentes y exóticas)
(Pecuarias, 2022).
Con el fin de contribuir en el desarrollo de soluciones a estos problemas, este proyecto busca diseñar
un prototipo destinado al tratamiento eficiente de residuos agrícolas y forestales con problemas de
contaminación por microrganismos patógenos. La propuesta incluirá un sistema de sanitización
amigable con el medio ambiente, apuntando no solo a combatir agentes infecciosos, sino también a
proporcionar una herramienta efectiva que minimice el impacto económico y ambiental derivado de las
enfermedades agrícolas y forestales.
Debido a que existe escasa información sobre las enfermedades que afectan al sector forestal regional
y plantaciones urbanas en Tamaulipas, se detectó un área de oportunidad para su manejo y atención.
Los restos orgánicos y cultivos de cobertura presentes en el suelo ofrecen una amplia variedad de
hábitats para las bacterias y hongos, por lo que el correcto manejo de estos restos de cultivos y árboles
enfermos demanda una considerable observación, ya que constituyen el medio de supervivencia más
relevante para los patógenos (Servicio de información agroalimentaría y pesquera, 2016).
La elaboración de un prototipo para eliminar residuos agrícolas y forestales afectados por patógenos se
presenta como una solución innovadora y necesaria para tratar el posible impacto negativo de diversos
agentes infecciosos en la economía local, regional y nacional, ya que actualmente se están
implementando diversas estrategias para el control de las plagas combinando métodos químicos y
biológicos dentro de un enfoque de Manejo Integrado de Plagas (MIP). Estos controles pueden afectar
a la fauna benéfica, la salud del suelo y pueden generar riesgos para la salud humana.
Algunos ejemplos de estos métodos son el uso de insecticidas, la quema controlada, el manejo silvícola
y el control biológico, procesos que no garantizan la erradicación de las plagas, que requieren una
planificación cuidadosa y que afectan al medio ambiente (Cibrán, 2021).
pág. 5607
El objetivo de este proyecto es diseñar un prototipo basado en un sistema de sanitización a través del
uso de ozono y luz ultravioleta para tratar organismos patógenos en residuos agrícolas y forestales.
METODOLOGÍA
Planificación del Prototipo
Este proyecto de diseño de prototipo se estructuró utilizando un enfoque metodológico de tipo
cualitativo-descriptivo, orientado al desarrollo de un diseño de prototipo industrial para el tratamiento
de residuos agrícolas y forestales.
La herramienta principal que se utilizó para la planificación del diseño es la metodología QFD
(despliegue de la función de la calidad), la cual permite alinear los requerimientos del usuario con las
especificaciones técnicas que requerirá el prototipo para cumplir con su objetivo (Rojas, 2009).
Se recopiló información sobre los requerimientos funcionales y operativos del diseño mediante el
análisis de la literatura existente en relación con la problemática. Esto permitió elaborar un listado de
necesidades y requerimientos necesarios para comenzar a desarrollar el prototipado.
Se definen los siguientes requerimientos y expectativas del usuario final:
▪ Eliminación de patógenos.
▪ Velocidad de procesamiento.
▪ Adaptabilidad.
▪ Impacto ambiental mínimo.
▪ Seguridad operativa.
▪ Cumplimiento normativo.
▪ Costos operativos bajos.
▪ Facilidad de uso y mantenimiento.
▪ Durabilidad y fiabilidad.
▪ Escalabilidad.
▪ Subproductos útiles.
▪ Integración con procesos.
pág. 5608
Las necesidades permiten definir los requerimientos funcionales y operativos que se deben considerar
en el desarrollo del prototipo, los cuales se mencionan a continuación:
▪ Tecnología de procesamiento.
▪ Capacidad de procesamiento (kg/h).
▪ Tiempo de exposición a luz UV.
▪ Tiempo de exposición al gas ozono.
▪ Nivel de desinfección esperado (% de eliminación microbiana).
▪ Materiales de construcción.
▪ Consumo energético.
▪ Vida útil.
Una vez definidos estos parámetros, se requiere organizar y priorizar los elementos en función del
impacto percibido en la eficiencia y seguridad del proceso. Para realizarlo, se transforman las
necesidades a características técnicas a través de una matriz de la “Casa De Calidad” (HoQ), para poder
correlacionar los parámetros técnicos del prototipo.
Para iniciar una matriz de la casa de la calidad, se coloca una columna con los requerimientos y
expectativas del usuario final. Una vez definidas las variables, se llena la matriz con valores que indican
el grado de relación entre cada necesidad del cliente y cada característica técnica. La metodología indica
los valores a utilizar, los cuales se encuentran a continuación:
▪ Valor 3 – Relación fuerte.
▪ Valor 2 – Relación media
▪ Valor 1 – Relación baja.
▪ Valor 0 – Sin relación.
Diseño del Prototipado
Para el diseño del prototipo se utilizó Fusion360, que es un software de modelado 3D que permite
diseñar y fabricar productos, combinando herramientas de CAD, CAM, CAE y diseño de circuitos
impresos (MCAD, 2024). Fue utilizado para diseñar el prototipo desde cero, así como para simular
movimientos mecánicos y realizar pruebas de presión.
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Para el diseño de la tolva, se tomaron como base los resultados del cálculo de longitud y área. Se
utilizaron círculos sólidos y la herramienta de extrusión, finalizando en un círculo de menor diámetro
para darle la forma cónica (Rotoplas, 2025). Con base en diseños anteriores, se elaboraron las cuchillas,
y a partir del diámetro interno de estas, se diseñaron las flechas que se conectan a los motores (Limited,
2023).
El filtro para ramas grandes, ubicado en la carcasa de las cuchillas, consiste en una base con orificios
cuyas dimensiones fueron determinadas de acuerdo con el tamaño esperado de los residuos y el diseño
de los motores fue importado de modelos existentes disponibles en línea.
El prototipo inicial (Figura 1) utilizaba una tolva cuadrada para triturar los residuos y una banda
transportadora para mover los residuos hacia el tratamiento con luz UV y limpieza con ozono. Sin
embargo, se definieron mejoras estratégicas con el uso de tecnologías existentes aplicadas al diseño.
Figura 1. Primer diseño del prototipo.
Fuente: Elaboración propia.
Por ejemplo, este proceso de innovación permitió modificar el diseño de la tolva. Al investigar al
respecto, una tolva circular tenía mejor resistencia a la presión, por lo cual se modificó el diseño
original. También se sustituyó la banda transportadora por un tornillo helicoidal (Helix, 2024), porque
la exposición de los residuos a la luz UV requería mayor potencia.
La banda era muy larga y extendía la longitud del diseño mientras que el tornillo puede inclinarse y
girar los residuos 360° para una mejor exposición a los tratamientos. Asimismo, se cambió la estructura
rectangular del tanque de ozono modificando las aristas, y obteniendo un diseño más curvo para mejorar
la presión del gas.
pág. 5610
El espacio para el tratamiento UV se diseñó como un polígono hexagonal hueco, extruido a una longitud
de 3.5 metros. En el centro se realizó una perforación transversal, donde se ubicará un eje unido al
motor. Sobre este eje se colocó una estructura cilíndrica que, mediante rodamientos, gira dentro del
polígono. En el interior del cilindro se integró el tornillo helicoidal encargado de transportar los
residuos. En las caras rectangulares del polígono se ubicaron las lámparas de luz ultravioleta (UV)
(Clean., 2025), incorporando puertas en cada sección para facilitar el acceso y mantenimiento.
El tanque de ozono (Çetinkaya et al., 2022) fue diseñado a partir de un círculo sólido extruido,
redondeando las partes superior e inferior. Se añadió una compuerta en la parte inferior, por donde se
descargarán los residuos tratados.
Planificación del proceso
La matriz permitió identificar que especificaciones técnicas requerían mayor atención en el diseño, en
función de su grado de correlación con las necesidades clave del cliente. Derivado de esta organización
de prioridades, se pudo iniciar con el prototipado para probar conceptos, funciones y diseños.
Las prioridades técnicas se integraron en el desarrollo del sistema en sus tres fases fundamentales con
el fin de definir los procesos para el tratamiento de residuos:
• Trituración de los residuos forestales,
• Tratamiento UV y
• Ozonización.
Asegurando un enfoque centrado en el usuario y en los resultados esperados de sanitización.
Control del proceso
SolidWorks, otro software de diseño asistido por computadora (CAD), fue empleado para simular los
movimientos de los motores y visualizar cómo se desplazaban los residuos a través del prototipo.
Esta herramienta permite tener un control del prototipo a través de sus herramientas de simulación,
análisis y visualización del funcionamiento mecánico, lo cual es clave en la etapa de validación del
diseño antes de su fabricación, para evitar errores de diseño y los costos que implican.
pág. 5611
Mediante esta herramienta, se pudo simular los movimientos de los motores y visualizar el flujo de los
residuos a través del prototipo, enfocándose principalmente en el análisis mecánico y cinemático del
sistema.
Fusion 360 por su parte, se utilizó para realizar pruebas de presión, simular movimientos mecánicos y
validar aspectos estructurales del diseño, gracias a su integración con herramientas de simulación más
orientadas a análisis de esfuerzos y materiales. es un software de modelado 3D que permite diseñar y
fabricar productos, combinando herramientas de CAD, CAM, CAE y diseño de circuitos impresos.
Para el diseño de la tolva, se tomaron como base los resultados del cálculo de longitud y área. Se
utilizaron círculos sólidos y la herramienta de extrusión, finalizando en un círculo de menor diámetro
para darle la forma cónica. Con base en diseños anteriores, se elaboraron las cuchillas, y a partir del
diámetro interno de estas, se diseñaron las flechas que se conectan a los motores.
El diseño de los motores fue importado de modelos existentes disponibles en línea. El filtro para ramas
grandes, ubicado en la carcasa de las cuchillas, consiste en una base con orificios cuyas dimensiones
fueron determinadas de acuerdo con el tamaño esperado de los residuos.
La segunda fase se diseñó como un polígono hexagonal hueco, extruido a una longitud de 3.5 metros.
En el centro se realizó una perforación transversal, donde se ubicará una flecha unida al motor. Sobre
esta flecha se colocó una estructura cilíndrica que, mediante rodamientos, gira dentro del polígono. En
el interior del cilindro se integró el tornillo helicoidal encargado de transportar los residuos.
En las caras rectangulares del polígono se ubicaron los diseños de las lámparas de luz ultravioleta (UV),
incorporando puertas en cada sección para facilitar el acceso y mantenimiento.
El tanque de la tercera fase fue diseñado a partir de un círculo sólido extruido, redondeando las partes
superior e inferior. Se añadió una compuerta en la parte inferior, por donde se descargarán los residuos
tratados.
Phyton, otro software de modelado y simulación junto con sus librerías científicas se usó para crear
modelos matemáticos que describen cómo la concentración de ozono y la intensidad de la luz UV
afectan la supervivencia de las bacterias con el tiempo.
En primer lugar, se implementaron las ecuaciones que representan la cinética de inactivación para cada
agente desinfectante (ozono y luz UV) y posiblemente sus efectos combinados.
pág. 5612
A continuación, se ejecutaron simulaciones variando parámetros como la concentración de ozono, la
intensidad de la luz UV, el tiempo de exposición y las características de las bacterias para observar
diferentes resultados de inactivación.
Posteriormente se utilizaron librerías como NumPy y Pandas para manipular los datos generados por
las simulaciones y obtener información sobre la eficiencia de la inactivación bajo diferentes
condiciones.
Para visualizar los datos, se utilizaron librerías como Matplotlib y Seaborn, lo cual permitió visualizar
los resultados de las simulaciones de manera clara y comprensible.
Se generaron curvas de inactivación que mostraron cómo disminuye la población bacteriana con el
tiempo bajo diferentes tratamientos, y se compararon diferentes escenarios, para visualizar los efectos
al variar las concentraciones de ozono y la intensidad de la luz UV en la inactivación bacteriana.
RESULTADOS
Se diseño un prototipo para el tratamiento de agentes infecciosos en residuos agrícolas y forestales el
cual consta de un proceso en tres fases consecutivas: trituración, exposición a luz ultravioleta (UV) y
limpieza con gas ozono. A continuación, se detalla el funcionamiento y propósito de cada fase:
Se planteó el siguiente diseño inicial del prototipo (Figura 2), el cual se definió con base a la tecnología
existente, juntando piezas separadas que podrían contribuir al objetivo del producto final.
Figura 2. Primer diseño de prototipo.
Fuente: Elaboración propia
pág. 5613
Fase 1: Trituración de Ramas
El objetivo de esta fase es reducir el tamaño de las ramas para optimizar la exposición a los tratamientos
posteriores y hacer más manejable los desechos.
En esta fase las ramas ingresan a una trituradora (Figura 3), equipada con un motor potente y cuchillas
de alta resistencia, que triturara las ramas en partículas de tamaño uniforme. Este paso es crucial para
aumentar la superficie de contacto, mejorando la eficiencia de las fases subsiguientes.
Figura 3. Primer diseño de tolva y cuchilla.
Fuente: Elaboración propia.
Se realizaron pruebas de estrés con una presión de 3 atmosferas en todas las caras más la gravedad
(Figura 4).
Figura 4. Presiones que se le aplicara en la prueba de simulación.
Fuente: Elaboración propia.
pág. 5614
Los resultados de dicha prueba proporcionaron un resultado no óptimo para el prototipo, ya que
demuestra que el diseño de la tolva no soporta bien la presión (Figura 5).
Figura 5. Resultados de la prueba
Fuente: Elaboración propia.
No se lograron alcanzar los resultados esperados, debido a que el diseño de la estructura original no
soportó el nivel de presión al que fue sometida durante las pruebas.
Como consecuencia de esta limitación estructural, fue necesario replantar el diseño. Se optó por
implementar una nueva tolva con forma tipo esférica (Figura 6), ya que este tipo de geometría permite
distribuir de manera uniforme las tensiones internas, mejorando la capacidad de resistencia frente a la
presión ejercida por el material contenido.
Figura 6. Segundo diseño de tolva
Fuente: Elaboración propia.
pág. 5615
De igual manera que con el diseño anterior, se realizó una prueba de presión que permitirá evaluar la
eficiencia del nuevo diseño. Lo que permitió confirmar la mejora del diseño al obtener mejores
resultados ya que soporta mejor la presión (Figura 7).
Figura 7. Resultados de la prueba de presión al segundo diseño.
Fuente: Elaboración propia.
Una vez obtenida le forma de la tolva se hará la fórmula para obtener la capacidad del volumen que
tendrá la tolva.
Una tolva de forma cilíndrica, el diámetro de la parte cilíndrica es de 940 mm, por lo tanto, el radio (r)
es la mitad del diámetro.
Con este dato del radio, se calculó el volumen del cilindro (la parte superior de la tolva), con la siguiente
formula:
pág. 5616
Posteriormente a calcular la altura de la parte cónica, tenemos el ángulo del cono (53°) y los diámetros
superiores (940 mm, radio de 470 mm) e inferior (480 mm, radio de 240 mm). Podemos usar
trigonometría para encontrar la altura del tronco de cono. Considera un corte transversal del cono. El
ángulo de 53° está formado por la pared del cono y la vertical.
Podemos formar un triángulo rectángulo donde la base es la diferencia de los radios y la altura es H.
La diferencia de radios es:
Conociendo la altura, usamos su valor para la formula, para conocer el volumen de la parte cónica,
Se suman los dos volúmenes
pág. 5617
Y se convierte a litros para mejor comprensión.
Para tener las medidas del transportador helicoidal, se va a aplicar la formula convirtiendo los litros a
toneladas.
El diseño de las cuchillas para la trituración de los residuos se tomó de la literatura investigada y se
aplicaron medidas que se acoplaran a las necesidades del tamaño que iban a tener los residuos. El radio
del filo es de 12 mm, proporcionando una curvatura adecuada para cortes precisos y eficientes.
Además, tienen una profundidad de corte de 26.36 mm, garantizando un desempeño óptimo en
aplicaciones que requieren penetración considerable sin comprometer la estabilidad del corte (Figura
8), mientras que las medidas laterales del ancho del filo son de 58.67 mm donde el diámetro exterior es
de 504.75 mm, lo que asegura compatibilidad con la mayoría de los sistemas de montaje estándar que
van en un eje de 30 mm (Figura 9).
Figura 8. Medidas de las cuchillas
Fuente: Elaboración propia.
pág. 5618
Figura 9. Medidas laterales de las cuchillas y el eje.
Fuente: Elaboración propia.
Se diseñó una carcasa para las cuchillas, la cual servirá como filtro para los residuos que no alcanzaran
a ser triturados y que requieran pasar una segunda vez en la trituradora (Figura 10).
Figura 10. Carcasa de cuchillas.
Fuente: Elaboración propia
Con estas estructuras combinadas, se puede obtener una visión completa de la estructura que compone
la primera fase del diseño (Figura 11).
Figura 11. Diseño final primera fase.
Fuente: Elaboración propia.
pág. 5619
CONCLUSIONES
El proyecto desarrollado represento un desafío crítico para el sector agroforestal de Tamaulipas,
México: el manejo y tratamiento de los residuos contaminados por microorganismos patógenos, los
cuales generan significativas pérdidas económicas, deterioro ambiental y una merma en la
competitividad del sector. La propuesta central de este estudio fue el diseño de un prototipo industrial
innovador, que integra las tecnologías de ozono y luz ultravioleta (UV) para la sanitización eficiente y
sostenible de dichos residuos.
A lo largo de esta investigación, se ha demostrado no solo la viabilidad técnica y conceptual de esta
solución, sino también su profunda alineación con los principios de sostenibilidad ambiental y las
normativas ecológicas vigentes, consolidándose como una alternativa superior a los métodos
tradicionales y a menudo perjudiciales para el ecosistema.
Uno de los pilares fundamentales de este proyecto fue la confirmación de que la combinación sinérgica
del ozono y la luz ultravioleta posee una capacidad excepcional para la reducción de la carga microbiana
en residuos agrícolas y forestales. Las simulaciones computacionales, basadas en el modelo de
inactivación de Chick-Watson, han arrojado resultados contundentes, indicando una eliminación teórica
de más del 99.9999% de las bacterias, como
E. coli, en tiempos de exposición mínimos. Específicamente, se ha calculado que, con una intensidad
de luz UV-C de 2.0 mW/cm² y un tiempo de exposición de tan solo dos minutos, se logra una reducción
drástica de patógenos.
De manera complementaria, el tratamiento con ozono, a una concentración de 2 ppm durante 20
minutos, ha demostrado una inactivación bacteriana prácticamente total, con una reducción de más de
18 órdenes de magnitud. Estos hallazgos no solo validan la hipótesis planteada sobre la capacidad de
este prototipo para disminuir la presencia de microorganismos patógenos en más de un 90%, sino que
superan con creces las expectativas, posicionando este sistema como una solución de alta eficacia y
confiabilidad en la desinfección. La robustez de estos resultados teóricos establece una base sólida para
las futuras fases de fabricación y validación experimental.
El diseño del prototipo se ha gestado a través de un enfoque metodológico riguroso, aplicando
herramientas de diseño asistido por computadora (CAD) como Fusion360 y SolidWorks, así como
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simulaciones avanzadas con Python y sus librerías científicas. Este proceso iterativo ha permitido no
solo la visualización detallada del sistema en 3D, sino también la realización de pruebas de presión y
análisis cinemáticos, esenciales para la optimización estructural y funcional. Las fases del prototipo,
que incluyen la trituración de residuos, el transporte mediante un tornillo sin fin con exposición UV, y
el tratamiento final en una cámara de ozonización, fueron diseñadas con base en una matriz de la "Casa
de Calidad" (HoQ).
Este enfoque centrado en los requerimientos del usuario y en las especificaciones técnicas permitió
refinar el diseño, como se evidenció en la mejora de la tolva de una forma cuadrada a una esférica-
cilíndrica para soportar mejor la presión, o la sustitución de la banda transportadora por un tornillo
helicoidal para una exposición más uniforme a la luz UV. Cada elemento del prototipo ha sido
meticulosamente seleccionado y dimensionado para asegurar eficiencia, resistencia y operatividad,
garantizando un rendimiento óptimo bajo las condiciones previstas de uso.
La relevancia de este prototipo trasciende los beneficios técnicos, proyectando un impacto significativo
en los ámbitos económico y ambiental. La implementación de esta tecnología de sanitización representa
una respuesta directa a la problemática del manejo inadecuado de residuos agrícolas y forestales, que
históricamente ha conllevado la liberación de sustancias tóxicas a la atmósfera por la quema
incontrolada, la proliferación de plagas y la contaminación de suelos y cuerpos de agua. Al ofrecer una
alternativa sustentable y eficaz, el prototipo no solo minimiza estos daños ambientales, sino que también
contribuye a la competitividad del sector al reducir las pérdidas económicas causadas por plagas y
enfermedades. El aprovechamiento de los residuos tratados, que pueden ser transformados en compost
o bioenergía, impulsa la economía circular y añade valor a lo que antes se consideraba un desecho. Este
enfoque se alinea perfectamente con la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al
Ambiente (LGEEPA) y la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos, así como
con la Norma Oficial Mexicana NOM-059-SEMARNAT-2010, que promueven prácticas agrícolas y
forestales más sostenibles y la protección de especies nativas.
Además, este proyecto sienta las bases para futuras investigaciones y desarrollos tecnológicos. La
documentación detallada del diseño, los cálculos y las simulaciones realizadas son un punto de partida
invaluable para las fases subsiguientes, que incluyen la fabricación, el registro, la capacitación del
pág. 5621
personal y la transferencia de tecnología. La posibilidad de replicar esta solución a nivel nacional podría
generar un impacto transformador en la productividad agrícola y forestal, fomentando un manejo de
residuos más limpio y eficiente en diversas áreas, desde la agroindustria hasta el manejo de áreas
naturales protegidas. La colaboración con especialistas, productores y sectores clave en Tamaulipas,
contemplada en los alcances del proyecto, siendo esencial para validar la viabilidad, eficacia y
aplicabilidad del prototipo en un contexto real, asegurando su adopción y el éxito a largo plazo.
En suma, el diseño de este prototipo industrial para el tratamiento de microorganismos patógenos en
residuos agrícolas y forestales no es meramente un ejercicio académico, sino una propuesta concreta y
prometedora para enfrentar desafíos medioambientales y productivos apremiantes. Sus fundamentos
técnicos sólidos, la validación a través de simulaciones rigurosas y su coherencia con el marco
normativo ambiental mexicano lo posicionan como una herramienta tecnológica innovadora. Este
trabajo representa un paso crucial hacia una agroforestería más resiliente, tecnológicamente avanzada
y, sobre todo, sustentable, contribuyendo de manera significativa a los objetivos de conservación,
producción limpia y protección fitosanitaria en Tamaulipas y sentando un precedente para la gestión de
residuos a nivel nacional. La continuidad de este proyecto hacia su fase de construcción y validación
experimental será fundamental para materializar su potencial transformador.
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