Revista Politécnica

Entomoremediation: Influence of a Plastic Diet on the Development of Tenebrio Molitor to Generate Biofertilizer

Resumen: El plástico es ampliamente utilizado y responsable de impactos ambientales negativos. Tal es el caso del poliestireno expandido (EPS), que presenta desafíos de revalorización por su baja densidad. Aunque ciertas larvas de insecto, como tenebrio molitor, han demostrado la capacidad de mineralizar plásticos, la insecticultura de estos aún se enfoca en obtener proteína sostenible y biofertilizante. En este estudio, se investiga la influencia de una dieta de EPS en el desarrollo larval de T. molitor durante 6 meses, y se examina cómo la dieta afecta el volumen de biofertilizante recolectado en este lapso. Se desarrollaron ensayos con tres dietas, realizando mediciones y recolección de material de manera periódica. Los resultados indican que las larvas alimentadas con un sustrato combinado, así como aquellas con una dieta orgánica, demuestran tasas de supervivencia de hasta 66%. La longitud final es inferior en la dieta inorgánica (112mm), y en las otras dietas superan los 162 mm. Las larvas de una dieta inorgánica no progresaron a pupa, demostraron un Factor de Conversión de Alimento desalentador (3,87) y produjeron menor cantidad de frass/biofertilizante (1,28g), en comparación con la dieta combinada que registró 5,11g. Los datos sugieren que la entomoremediación plástica funciona óptimamente si se cría larvas en un sustrato combinado de EPS y elementos orgánicos. Dicha condición no solo produce resultados positivos, sino que se alinea con los principios de economía circular. En consecuencia, se demuestra que una dieta combinada es ideal para abordarla como opción en el tratamiento de residuos de EPS.

Abstract: Plastic is widely used and responsible for negative environmental impacts. Such is the case of expanded polystyrene (EPS), a material that presents revaluation challenges due to its low density. The ability of certain insects larvae, such as Tenebrio molitor, to mineralize plastic has been demonstrated, although its insect farming still focuses on obtaining sustainable protein and biofertilizer. This study investigates the influence of an EPS diet on the larval development of T. molitor for 6 months and examines how the diet affects the volume of biofertilizer collected in this period. Trials were developed with three diets, performing periodic measurements and collection of material. The results indicate that larvae fed a combined substrate, as well as those fed an organic diet, demonstrate survival rates of up to 66%. The final length is lower in the inorganic diet (112 mm), and in the other diets it exceeds 162 mm. Larvae on an inorganic diet did not progress to pupal stage, demonstrated a disappointing lowest Feed Conversion Ratio (3.87) and produced less frass (1.28g), compared to the combined diet which recorded 5.11g. The data suggest that plastic entomoremediation works optimally if larvae are raised on a combined diet substrate of EPS and organic elements. This condition not only produces positive results, but also is aligned well with the principles of the circular economy. Therefore, a combined diet proves to be an ideal candidate for tackling EPS waste.

Improvement of the Mechanical Properties of Structural Concrete Using Microporous Ethylene Vinyl Acetate

Resumen: A través del paso de los años, en todo el mundo se ha tratado de incrementar el reciclaje de materiales, sobre todo los de origen artificial, esto con la finalidad de producir compuestos que se sean sostenibles. Dentro de estos materiales destaca el concreto como un elemento versátil, al que se le puede añadir diferentes agentes externos; sin embargo, muchos de ellos al no ser compatibles con los agregados, el cemento o el agua, pueden provocar algunas alteraciones en su desempeño mecánico. Por lo expuesto, la presente investigación abordó el estudio de un material artificial llamado Microporoso Etileno Acetato de Vinilo (MEVA), con el fin de evaluar su influencia en las propiedades mecánicas del concreto estructural. Se utilizaron adiciones de MEVA en rangos de 5.00 %, 10.00 %, 15.00 % y 20.00 % respecto al volumen del concreto, para analizar su comportamiento en la mezcla, tanto en las propiedades físicas y mecánicas. Los resultados muestran que la trabajabilidad y peso unitario se ven afectadas ante el aumento de MEVA. A pesar de ello, el desempeño mecánico mostró significativos incrementos en la resistencia a la compresión en 8.81 %, tracción en 22.86 %, flexión en 24.51 % y módulo de elasticidad en 2.12 %, con la adición al 5.00 % de MEVA a los 28 días. No obstante, a mayores dosis existe una reducción de dichas resistencias. Por lo expuesto, se concluye en que la incorporación de MEVA en 5.00 % mejora en gran media las propiedades mecánicas del concreto para uso estructural, en relación a la resistencia teórica de diseño de 21.00 MPa.

Abstract: Over the years, the world has tried to increase the recycling of materials, especially those of artificial origin, this in order to produce compounds that are sustainable and sustainable. Among these materials, concrete stands out as a versatile element, to which different external agents can be added; however, since many of them are not compatible with aggregates, cement or water, can cause some alterations in their mechanical performance. Therefore, the present investigation addressed the study of an artificial material called Microporous Ethylene Vinyl Acetate (MEVA), in order to evaluate its influence on the mechanical properties of structural concrete. MEVA additions were used in ranges of 5.00 %, 10.00 %, 15.00 % and 20.00 % with respect to the volume of concrete, to analyze its behavior in the mix, both in physical and mechanical properties. The results show that the workability and unit weight are affected by the increase in MEVA. Despite this, the mechanical performance showed significant increases in the compressive strength of 8.81 %, tensile of 22.86 %, flexion of 24.51 % and modulus of elasticity of 2.12 %, with the addition of 5.00 % of MEVA after 28 days. Nevertheless, at higher doses there is a reduction in said strengths. For these reasons, it is concluded that the incorporation of MEVA at 5.00 % greatly improves the mechanical properties of concrete for structural use, in relation to the theoretical design strength of 21.00 MPa.

Oxygen Permeability in Food Packaging made of Polypropylene by Injection Molding

Resumen: El estudio de los materiales de empaques ha adquirido una creciente importancia, especialmente en el envasado de alimentos sensibles al oxígeno, por lo cual se han implementado diversas tecnologías para mejorar las propiedades de barrera contra el oxígeno, con el objetivo de prolongar la vida útil de los productos. En este contexto, durante esta investigación se propuso evaluar la tasa de transmisión de oxígeno (OTR) en envases fabricados mediante moldeo por inyección, a través de diferentes tipos de polipropileno (PP). El estudio se llevó a cabo con la medición de la OTR en los diferentes tipos de envases mediante un analizador por fluorescencia óptica, exponiendo los envases a una corriente de nitrógeno en un lado y a una de oxígeno puro en el otro lado. Los resultados revelaron 44 % mayor permeabilidad en contenedores que utilizaron tapas fabricadas con copolímero de polipropileno random (CPPR) y las tarrinas fabricadas con copolímero de polipropileno en bloques (CPPB), en comparación con las tarrinas y tapas que emplearon solo CPPB. Estos hallazgos indican que el tipo de material utilizado influye significativamente en la OTR, lo cual impacta en el rendimiento de los productos envasados. Los resultados proporcionan información relevante para el desarrollo de empaques más eficientes en términos de barrera de oxígeno, lo que contribuye a garantizar la calidad y la vida útil de los productos envasados.

Abstract: The study of packaging materials has become increasingly important, especially in the packaging of oxygen-sensitive foods, for which various technologies have been implemented to improve the oxygen barrier properties, with the aim of prolonging the shelf life of the products. In this framework, during this research it was proposed to evaluate the oxygen transmission rate (OTR) in containers manufactured by injection molding, through different types of polypropylene (PP). The study was carried out by measuring the OTR in the different types of containers by means of an optical fluorescence analyzer, exposing the containers to a stream of nitrogen on one side and a stream of pure oxygen on the other side. The results revealed 44 % higher permeability in containers that used caps made of random copolymer polypropylene (RC-PP) and containers made of block copolymer polypropylene (BC-PP), compared to containers and caps using only BPCP. These findings indicate that the type of material used significantly influences the OTR, which impacts the performance of packaged products. These results provide relevant information for the development of more efficient packaging in terms of oxygen barrier, which contributes to guaranteeing the quality and shelf life of packaged products.

Environmental Impact Reduction with Industrial Waste in Pavements by California Bearing Ratio Analysis

Resumen: La sub-base del pavimento requiere materiales adecuados para el soporte necesario. Tradicionalmente, se ha utilizado material de préstamo, lo que genera un impacto ambiental. Este estudio analizó el potencial de reutilizar cenizas de desecho industrial depositadas en vertederos. Se realizaron ensayos de laboratorio mezclando el suelo con diferentes proporciones de cenizas. Se determinó la relación entre humedad y peso seco del suelo, se realizó el ensayo C.B.R. (California Bearing Ratio) y se calculó el espesor de pavimentos, con un mismo espesor de sub-base. A medida que aumenta el porcentaje de cenizas, la calidad del suelo disminuye, pero sigue cumpliendo los requisitos para ser utilizado como sub-base. Se recomienda considerar las cenizas de desecho industrial como un material de reciclaje viable en la construcción de pavimentos, lo que reduciría el impacto ambiental asociado a su disposición en vertederos.

Abstract: The pavement sub-base requires suitable materials for the necessary support. Traditionally, borrow material has been used, this generates environmental impact. This study analyzed the potential for reusing industrial waste ashes deposited in landfills. Laboratory tests were conducted by mixing the soil with different proportions of ashes. The relationship between soil moisture and dry weight was determined, and the C.B.R. (California Bearing Ratio) test was performed. The pavement thickness was calculated, keeping the same sub-base thickness. As the percentage of ashes increased, the soil quality decreased, but it still met the requirements for use as a sub-base. It is recommended to consider industrial waste ashes as a viable recycling material in pavement construction, which would reduce the environmental impact associated with their disposal in landfills.

Analysis of Microstrip Antennas for Wireless Energy Harvesting

Resumen: En este documento, se realiza una revisión de las antenas de microcinta utilizadas en sistemas de transferencia y captación de energía electromagnética radiada en las bandas de microondas, en función de sus parámetros técnicos y estructurales. Lo anterior permitirá identificar aspectos destacados en el empleo de las distintas configuraciones de antenas y sugerir líneas de investigación futuras que contribuyan con el desarrollo de esta área. Para ello, se realiza una revisión de literatura de artículos de investigación, trabajos presentados en conferencias y simposios, entre otros, que permitan conocer las diferentes propuestas existentes en torno al tema de estudio. Como resultado, se encuentra que existe una gran variedad de configuraciones y técnicas para el diseño de estas antenas, con los cuales se puede modificar el patrón de radiación y mejorar la ganancia. Se concluye entonces, que no existe un patrón definido de construcción para obtener la antena ideal. Sin embargo, se abre una perspectiva a la investigación para establecer y evaluar nuevas estructuras y materiales para la optimización de este tipo de antenas utilizadas en la recolección de energía de RF como otra alternativa para la carga de dispositivos de baja potencia y el desarrollo de la tecnología de internet de las cosas (IoT).

Abstract: This document reviews microstrip antennas used in wireless energy transfer and collection systems in microwave bands, based on their technical and structural parameters. The foregoing will allow the identification of outstanding aspects in the use of the different antenna configurations and suggest future lines of research that contribute to the development of this area. For this, a literature review of research articles, papers presented at conferences and symposiums, among others, is carried out which allows knowing the different existing proposals around the subject of study. As a result, it is found that there is a great variety of configurations and techniques for the design of these antennas, with which the radiation pattern can be modified, and the gain improved. It is concluded then that there is no defined construction pattern to obtain the ideal antenna. However, a research perspective is opened to establish and evaluate new structures and materials for the optimization of this type of antennas used in the collection of RF energy as another alternative for the charging of low power devices and the development of the internet of things (IoT) technology.

Experimental Study of Angle Type Connectors in Steel and Concrete Composite Beams

Resumen: Esta investigación técnico experimental tiene como objetivo analizar la resistencia a corte, considerando que para los perfiles laminados tipo ángulo no se cuenta con una fórmula de cálculo normalizada al emplearse como conectores de corte y que pueden ser usados en secciones compuestas. El estudio consistió en el análisis de 16 especímenes; 8 con un ángulo de 3 mm de espesor y otras 8 con 4 mm de espesor; cada grupo de 8 especímenes se dividió en dos subgrupos de 4, que se diferencian entre sí por la posición del conector a 45 y 90 grados. Al comparar los resultados con estudios de otros autores, se evidencia que el modo de falla está relacionado con la forma de la probeta, lo cual resulta en una falla prematura del concreto sobre las nervaduras. El análisis de estos ensayos resultó en la obtención de parámetros como: resistencia, ductilidad, deslizamiento y rigidez del material; independientemente de la orientación del conector, y se concluyó que el conector orientado a 90 grados es el que mayor carga resiste. En cuanto a la rigidez, los valores obtenidos son similares con investigaciones previas, lo que lleva a la conclusión que el conector orientado a 45 grados tiene una mayor rigidez característica que el orientado a 90 grados. Los mismos, según la norma establecida, tienen una ductilidad moderada y según las gráficas carga-deslizamiento los de 3 mm de espesor tienen un mayor desplazamiento que los de 4 mm, independientemente de su orientación.

Abstract: This experimental technical research aims to analyze the shear resistance, considering that there is no standardized calculation formula for angle rolled shaped when used as shear connectors and that they can be used in composite sections. The study consisted of the analysis of 16 specimens; 8 with a 3 mm thick angle and another 8 with 4 mm thickness, each group of 8 specimens was divided into two subgroups of 4, which differ from each other by the position of the connector at 45 and 90 degrees. When the results are compared with studies by other authors, it is evident that the failure mode is related to the shape of the specimen, resulting in premature failure of the concrete on the ribs. The analysis of these tests resulted in obtaining parameters such as strength, ductility, sliding and rigidity of the material, regardless of the orientation of the connector. This led to the conclusion that the connector oriented at 90 degrees is the one that resists the greatest load. Regarding stiffness, the values obtained are similar to previous investigations, concluding that the connector oriented at 45 degrees has a greater characteristic stiffness than the one oriented at 90 degrees. According to the established standard, they have a moderate ductility and according to the load-slip graphs, those of 3 mm thickness have a greater displacement than those of 4 mm, regardless of their orientation.

A Systematic Literature Review about Sensors Systems and Applications for Livestock Vital Signs Monitoring

Resumen: El uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) en la ganadería no es nuevo; las aplicaciones en este campo abarcan desde la simple identificación animal hasta sistemas completos de trazabilidad. La monitorización de signos vitales del ganado es uno de los aspectos de la ganadería en el que se aplican las TIC. Este artículo presenta una revisión sistemática de la literatura de propuestas para la monitorización de signos vitales en diferentes tipos de ganado. Para ello se ha aplicado la metodología PRISMA, con sus tres fases: Planificación, Ejecución y Reporte. Se han considerado artículos de revistas y congresos, entre 2017 y 2023. La principal tendencia de las publicaciones y productos comerciales analizados es el monitoreo de largo alcance de signos como movimiento, posición geográfica, temperatura corporal, o frecuencia cardiaca. Por lo tanto, existen oportunidades para desarrollar dispositivos o productos que monitoreen otros signos vitales, como la presión arterial o la saturación de oxígeno en la sangre.

Abstract: The use of Information and Communication Technologies (ICT) in livestock is not new; applications in this field cover from simple animal identification to complete traceability systems. The monitoring of vital signs of livestock is an issue of farming in which ICT is applied. This paper presents a systematic literature review of proposals for monitoring vital signs in different types of livestock. For this purpose, PRISMA methodology has been applied, with its three phases: Planning, Conducting, and Reporting. Papers from journals and conferences, between 2017 and 2023, have been considered. Long-range monitoring of signs, such as movement, geo-position, body temperature, or heart rate, are the main trends of the analyzed papers and commercial products. Therefore, there are opportunities for developing devices or products that monitor other vital signs, like blood pressure or blood oxygen saturation.

Reemplazo del Agregado Fino por Residuo de Ladrillo Refractario en Concreto Expuesto a Elevadas Temperaturas

Resumen: Los desechos de ladrillos refractarios, sumado a los incendios que se originan en las estructuras, hacen posible juntar dos problemáticas para contribuir a una construcción sustentable para introducir nuevas alternativas de áridos en el concreto. El objetivo del estudio fue producir concreto con menos agregado fino y evaluar un concreto más sostenible, utilizando residuos de ladrillos refractarios (RLR) para reemplazar el agregado fino en cinco porcentajes 10 %, 20 %, 30 %, 40 % y 50 % para ser expuestos a fuego directo. El diseño se basó en una relación agua-cemento a/c de 0.71 y en la elaboración de 144 probetas de hormigón a base de RLR. Las muestras frescas se sometieron a ensayos de asentamiento y peso unitario fresco, las probetas cilíndricas preparadas tras 28 días de curado se sometieron a resistencia a compresión a temperatura ambiente y diversas temperaturas (200 hasta 1 000 °C) durante diferentes tiempos de 15, 30 y 60 minutos. Además, se realizó un análisis estadístico de varianza de Tres Factores con respecto a la resistencia a compresión a los 28 días. Los resultados mostraron que el RLR influye en que la mezcla de hormigón sea menos trabajable y reduzca el peso unitario fresco a mayores porcentajes de sustitución. Por otro lado, la dosificación ideal fue con el porcentaje de 40RLR a diferencia de las otras dosis sometidas a calor, siendo insignificante la exposición de 15 minutos, pero si relevantes a 30 y 60 minutos. Se concluye que el RLR influye significativamente en la mejora de sus propiedades mecánicas sometidas al calor elevado y la cantidad de residuos se limita a una dosis específica, lo cual proporciona un enfoque constructivo sostenible frente a exposiciones de fuego directo controlado.

Abstract: Refractory brick waste, added to the fires originated in structures, makes it possible to bring together two problems to contribute to sustainable construction and introduce new aggregate alternatives in concrete. The objective of the study was to produce concrete with less fine aggregate and to evaluate a more sustainable concrete, using refractory brick residues (RBR) to replace fine aggregate in five percentages 10 %, 20 %, 30 %, 40 % and 50 % to be exposed to direct fire. The design was based on a water-cement w/c ratio of 0.71 and the production of 144 RBR-based concrete specimens. The fresh samples were subjected to slump and fresh unit weight tests, the cylindrical specimens prepared after 28 days of curing were subjected to compressive strength at room temperature and various temperatures (200 to 1 000 °C) for different times of 15, 30 and 60 minutes. In addition, a Three Factor statistical analysis of variance was performed with respect to the compressive strength at 28 days. The results showed that the RBR influences the concrete mix are less workable and reduce the fresh unit weight at higher substitution percentages. On the other hand, the ideal dosage was with the percentage of 40RBR as opposed to the other dosages subjected to heat, being insignificant at 15-minute exposure, but relevant at 30 and 60 minutes. It is concluded that RBR significantly influences the improvement of its mechanical properties under high heat and the amount of residues is limited to a specific dosage, providing a sustainable constructive approach to direct controlled fire exposures.

La Evaluación Fisicomecánica del Concreto al Adicionar Cenizas del Tallo de Algarrobo para Pavimentos Rígidos - Ayacucho, Perú

Resumen: Los pavimentos rígidos están sujetos a transmisiones de cargas vehiculares que producen fisuras y grietas, debido a un mal diseño. Esto afecta al tránsito vehicular y al medio ambiente. El objetivo del estudio es conocer la influencia de la ceniza del tallo de algarrobo (CTA) para el concreto de diseño f’c 210 Kg/cm2. En el cual, se incorporó una serie de dosificaciones del 0 % (concreto patrón), 5 %, 8 % y 12 % de CTA. El estudio presenta una técnica cuantitativa y diseño cuasiexperimental. Se realizó un total de 60 muestras de concreto: divididas en 36 probetas cilíndricas de 15 x 30 cm para compresión, 12 viguetas de 15 x 15 x 50 cm para flexión y 12 discos de concreto de 5 x 10 cm para abrasión. Los resultados, a los 28 días, fueron los siguientes: al (0 %) de 243 Kg/cm2, 5 % de 247 Kg/cm2, 8 % de 224 Kg/cm2 y 12 % de 216 Kg/cm2; para las resistencias a compresión. Concreto patrón (0 %) de 26 Kg/cm2, 5 % de 29 Kg/cm2, 8 % de 30 Kg/cm2 y 12 % de 31 Kg/cm2 para las resistencias a flexión. Concreto patrón (0 %) con un desgaste de 0.63 %, 5 % con un desgaste de 0.66 %, 8 % con un desgaste de 0.74 % y 12 % con un desgaste de 0.77 % para las resistencias a abrasión. Se concluye que el porcentaje óptimo e ideal es la adición parcial de CTA al 5 %; donde mejoran las características mecánicas del concreto en el diseño de pavimento rígido.

Abstract: Rigid pavements are subject to vehicular load transmissions that produce fissures and cracks due to poor design. This affects vehicular traffic and the environment. The objective of the study is to know the influence of carob stem ash (CTA) for the design concrete f'c 210 Kg/cm2. In which, a series of dosages of 0 % (standard concrete), 5 %, 8 % and 12 % of CTA was incorporated. The study presents a quantitative technique and quasi-experimental design. A total of 60 concrete samples was made, divided into 36 cylindrical specimens of 15 x 30 cm for compression, 12 joists of 15 x 15 x 50 cm for bending and 12 concrete discs of 5 x 10 cm for abrasion. The results, after 28 days, were as follows: (0 %) 243 Kg/cm2, 5 % 247 Kg/cm2, 8 % 224 Kg/cm2 and 12 % 216 Kg/cm2; for compressive strengths. Standard concrete (0 %) of 26 Kg/cm2, 5 % of 29 Kg/cm2, 8 % of 30 Kg/cm2 and 12 % of 31 Kg/cm2; for flexural strengths, and pattern concrete (0 %) with a wear of 0.63 %, 5 % with a wear of 0.66 %, 8 % with a wear of 0.74 % and 12 % with a wear of 0.77 % for abrasion resistance. It is concluded that the optimal and ideal percentage is the partial addition of CTA at 5 %, where it improves the mechanical characteristics of concrete in the design of rigid pavement.

Soil and cement bricks with diverse reinforcements: A Review

Resumen: El objetivo del presente trabajo es realizar un análisis comparativo de investigaciones relacionadas a la determinación de propiedades físico-mecánicas de unidades de construcción (adobes y ladrillos) hechos de suelo, suelo-cemento y concreto con refuerzos diversos para proveer un panorama sobre procedimientos que conduzcan a la mejora del desempeño de estas unidades de construcción. Se analiza la variación porcentual de resistencia a la compresión, tensión, flexión, aislamiento térmico, densidad y absorción de agua acorde al tipo de refuerzo y mortero base. La incorporación de cemento como refuerzo parece tener el mayor efecto en la mejora de desempeño por resistencia a la compresión, los plásticos al aislamiento térmico, densidad y absorción de agua y los vegetales en resistencia a la tensión.

Abstract: The objective of this work is to carry out a comparative analysis of researches related to the determination of physical-mechanical properties of construction units (adobe and bricks) made of soil, soil-cement, and concrete with various reinforcements, to provide an overview of procedures that could lead to the improvement of the performance of these construction units. The percentage variation of compressive, tensile, flexural strength, thermal insulation, density, and water absorption according to the type of reinforcement and base mortar is analyzed. The incorporation of cement as reinforcement seems to have the greatest effect on improving the compressive strength, plastics on thermal insulation, density, and water absorption, and vegetables on tensile strength.