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Adsorption-desorption of methylene blue in a fixed-bed reactor filled with cotton industry waste
(2020-02) Salamone, Cynthia; Tenev, María Daniela; Torre, Camila; Cleva, Mario Sergio; Fontana, Gimena Lilián; Gauto, Víctor Hugo; Sanches Riveros, Dania; Boeykens, Susana
The agricultural economy of Chaco province, in Argentina, is based on cotton production, which generates a significant environmental impact due to the solid waste it produces. The textile industry, which utilizes large amounts of dye, chemicals, and water in its manufacturing process, exacerbates this impact. While adsorption is recognized as the most efficient method for color removal, the commonly used adsorbent, activated carbon, is costly. Therefore, there is a search for low-cost alternatives. In this study, a laboratory-scale fixed-bed reactor filled with cotton husk as the adsorbent material was employed to conduct breakthrough curves and assess the adsorption-desorption process of methylene blue. The experiments were conducted at 25°C with a flow rate of 80 ml/hr. The desorption capacity of three substances, namely NaCl 0.1 M, ethyl alcohol 50% V/V, and tap water, was evaluated. Remarkably, three adsorption-desorption cycles were achieved in all cases.These findings suggest that cotton husk could serve as a viable low-cost material for dye adsorption. Moreover, the fixed-bed column proved to be an effective reactor type for studying the adsorption-desorption process.
Aplicación para dispositivos móviles para determinar la calidad granos empleando procesamiento digital de imágenes
(2016-11-17) Ventre, Federico; Sampallo, Guillermo Manuel; Cleva, Mario Sergio;
Se presenta el desarrollo de una aplicación para dispositivos móviles para determinar la calidad de granos empleando procesamiento digital de imágenes. La aplicación se ejecuta bajo el sistema operativo de código abierto Android. Emplea la cámara digital del dispositivo móvil para adquirir imágenes de muestras de granos. Con técnicas de procesamiento digital de imágenes se determina los aspectos morfológicos de granos como ser largo, ancho, área y factores de forma de los mismos. Mediante un sistema experto, basado en reglas, se determina su calidad. Su interface es amigable, ofrece al usuario un manejo intuitivo y puede ser usado de manera sencilla por personas sin entrenamiento especial. El sistema permite realizar objetivamente el análisis y la clasificación de acuerdo a las normativas de calidad vigentes. Genera dos tipos de informes, uno de toda la muestra y otro sobre las características de cada grano. Se probó para granos de alubia, lentejas, poroto manteca y arroz, con resultados satisfactorios, lo que sugiere que la aplicación se puede extender a otros tipos de granos
Cambios provocados por la pandemia de COVID-19 en un curso de Física
(2023-03-25) Cleva, Mario Sergio; Liska, Diego Orlando; Huerta-Alvizar, Adán
La pandemia provocada por el COVID – 19 a inicios del 2020 en América Latina, obligó a varias instituciones educativas a cambiar sus estrategias de enseñanza y evaluación. Durante este período y con el fin de cubrir las dificultades que podrían sufrir los estudiantes por los problemas de conectividad y sincronismo, se decidió digitalizar los contenidos de las clases. Para el registro de los videos se usó una cuenta de Zoom y para los documentos se emplearon las herramientas provistas por Google. Para el acceso de los estudiantes a estos recursos, la plataforma Moodle. Las clases en video fueron grabadas fuera del horario de clase por aquellos docentes que manejaban herramientas para la grabación y edición de videos. Algunas guías resueltas y explicadas de problemas hechas en formato PDF, fueron realizadas por aquellos docentes que no sabían o no querían realizar los videos de las mismas. Actualmente para algunas de las clases de laboratorio se realizaron videos hechos en Tinkercad donde se presenta tanto la práctica como el procesamiento de los datos. La evaluación de los alumnos a través de una encuesta fue altamente satisfactoria.
Clasificación de granos de lentejas emplenado procesamiento digital de imágenes
(2016-09-08) Cleva, Mario Sergio; Sampallo, Guillermo Manuel; Rodrigues Da Fonseca, Claudio; Aquino, Dominga Concepción; Liska, Diego Orlando
Se presenta en este trabajo un clasificador de granos de lenteja que emplea procesamiento digital de imágenes (PDI).Está basado en comparar, a través del coeficiente de correlación, el histograma normalizado de la imagen digital en niveles de gris de granos de una muestra con los correspondientes a granos identificados por su aspecto en normal, ennegrecido, decolorado y partido, considerados como patrones. Para obtener los histogramas patrón, se seleccionaron, manualmente de un paquete comercial, treinta granos de cada categoría y se registraron sus imágenes con un escáner de escritorio. La pertenencia de un grano a una categoría se definió a través de reglas aplicadas a los valores que toma el coeficiente de Pearson y el cálculo del porcentaje de cada categoría presente en la muestra se realizó a través de un contador. El procedimiento de comparación y conteo es objetivo, sencillo, rápido y eficiente. En este trabajo, no se tuvieron en cuenta granos brotados, descascarados o picados, aspectos que se encuentran en estudio.
Clasificador automático de la calidad de granos de arroz para dispositivos móviles
(2015-04-16) Ventre, Federico; Sampallo, Guillermo Manuel; Acosta, Cristian; González Thomas, Arturo; Cleva, Mario Sergio
El objetivo de este proyecto es desarrollar un sistema experto de visión por computadora para clasificar la calidad de granos de arroz empleando un dispositivo móvil. En una primera etapa, empleando la cámara digital del dispositivo móvil, con la resolución apropiada adquirirá una imagen color de una muestra de granos de arroz en condiciones de iluminación y distancia controlada. Se implementará una aplicación restringida considerando solo aspectos morfológicos de los granos (contorno, largo, ancho, área, factor de forma) y el empleo de un clasificador por reglas para determinar la calidad. En la segunda etapa se perfeccionará el sistema, ampliando su capacidad de análisis al aspecto superficial y color de los granos. Para ello, se implementarán algoritmos que aplicados a la imagen sean capaces de evaluar el aspecto superficial, color y manchas en cada grano. Estos cálculos, en general, son intensivos y se buscará las condiciones óptimas para hacerlos más eficientes y rápidos. El sistema permitirá cumplimentar en forma objetiva con las exigencias actuales por parte de los consumidores y con estándares de calidad internacionales que son cada vez más estrictos.
Control de la calidad de granos para dispositivos móviles empleando procesamiento de imágenes
(2016-03-30) Ventre, Federico; Sampallo, Guillermo Manuel; Cleva, Mario Sergio
El objetivo de este trabajo es presentar un sistema portátil para clasificar la calidad de granos que emplea las imágenes de las muestras de los mismos obtenidas por la cámara de un dispositivo móvil. Se implementa una aplicación para el dispositivo que determina los descriptores morfológicos de los granos como ser contorno, largo, ancho, área, factor de forma y un sistema experto que se basa en reglas para determinar su calidad. El sistema permite realizar objetivamente el análisis y la clasificación de acuerdo a las normativas de calidad vigentes.
Desarrollo de una herramienta móvil de bajo costo para la caracterización morfológica de granos de arroz
(2024-09-06) Cleva, Mario Sergio; Castro, Mauricio Nicolás
En este trabajo se presentó un desarrollo de bajo costo para el modelado morfológico de granos de arroz utilizando procesamiento digital de imágenes. Se empleó software de código abierto y un dispositivo móvil para la captura de imágenes, presentando una alternativa a los dispositivos convencionales, a menudo costosos y complejos. Esta herramienta reduce la dependencia de téc-nicas manuales realizadas por expertos y promueve su uso a gran escala por personal con mínimos conocimientos optimizando recursos y tiempo. Mediante el uso de OpenCV para el procesamiento de imágenes y CameraX para la captura de imágenes a través de dispositivos móviles, se desarrolló una aplicación accesible y económica. Las técnicas principales empleadas incluyeron la aplicación de filtros gaussianos, la detección de bordes y operaciones morfológicas para mejorar la calidad de la imagen. Se utilizó el método de la elipse que mejor ajusta lo que permitió medir la longitud y el ancho de los granos. Se trabajó con una muestra de 25 granos y se contrastó con las medidas hechas con calibre, Se obtuvo un error promedio del 0.3 %. Se destaca también la velocidad del proceso en relación a las técnicas manuales. Las herramientas empleadas promueven su aplicación para la caracterización morfológica de otros granos y su posible uso para la identificación de defectos mediante técnicas avanzadas de procesamiento digital de imagen destinados al control de la calidad en alimentos.
Detección y estimación del peso de granos llenos de una muestra de arroz cáscara, empleando procesamiento digital de imágenes con ImageJ
(2024-01-15) Cleva, Mario Sergio; Liska, Diego Orlando; Rodríguez-Hernández, Beatriz
La identificación y determinación del peso de granos llenos y vanos de arroz extraídos de una panoja es una variable relacionada a características genéticas de las plantas, a las condiciones ambientales durante el llenado de grano e influyen en el rendimiento. El Procesamiento Digital de Imágenes (PDI) es una herramienta objetiva, eficaz y aplicable a diferentes procesos de identificación y clasificación. Es útil para la caracterización morfológica de granos y semillas. El objetivo de este trabajo es presentar una técnica basada en PDI para la identificación de granos llenos y la estimación del peso de estos. Emplea una imagen de la muestra obtenida con un escáner de escritorio con adaptador de transparencias, una balanza y el programa ImageJ®, La detección de los granos llenos se realizó empleando el histograma del grano. El porcentaje de reconocimiento de granos fue en promedio de un 85%. Para la estimación del peso, se correlacionaron los píxeles correspondientes al área proyectada de los granos con su peso. Los valores obtenidos, tienen un error del 1.2% en promedio. El método propuesto es operacionalmente sencillo, eficiente y no requiere de un entrenamiento previo ni de equipamiento especial.
Determinación de la respuesta electrofisiológica de lentejas en pastizales utilizando Arduino
(2023-09-27) Durán Muñoz, Héctor; Fuentes Martínez, Luis; Rodríguez Abdala, Viktor; Ortiz Esquivel, Diana; Ortega Sigala, José; Sifuentes Gallardo, Claudia; Cleva, Mario Sergio; Cruz Dominguez, Oscar
La importancia de la señal eléctrica en las plantas radica en que a través de ella se puede analizar el estrés hídrico que se genera en las plantas por la sequedad del suelo. Por lo tanto, los cambios en las variables ambientales generan modificaciones en la señal eléctrica que se genera en el sitio de estimulación. Entonces, la señal eléctrica que genera una planta puede ser útil como sensor robusto para traducir información compleja del medio ambiente, es decir, una planta puede ser considerada como biosensor. Incluso la señal eléctrica generada por las plantas puede proporcionar información valiosa para monitorear las condiciones ambientales, como la contaminación del aire. Además, en comparación con los sistemas de monitoreo tradicionales, el uso de biosensores tiene la ventaja de mostrar el impacto real de contaminantes en organismos, proporcionando así datos adicionales. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue implementar un sistema electrónico basado en Arduino para determinar la respuesta electrofisiológica de la lenteja en pastizales. Entre los principales resultados de este trabajo se encuentra el cambio de respuesta eléctrica de la planta con estimulación de luz ambiental.
Determinación de las dimensiones de granos de arroz con software de libre distribución y un escáner de escritorio
(2023-08-13) Cleva, Mario Sergio; Liska, Diego Orlando; Fontana, María Laura; Herber, Luciana Graciela; Kruger, Raúl Daniel; Pachecoy, María Inés
La aplicación del Procesamiento Digital de Imágenes (PDI) a la industria y producción de arroz se ha incrementado en los últimos años favorecida por dos factores que están mutuamente relacionados: a) el desarrollo de los algoritmos utilizados y su disponibilidad en diferentes aplicaciones específicas (algunas gratuitas) y b) el desarrollo y abaratamiento del hardware empleado tanto para la obtención de las imágenes, como para su posterior procesamiento.
Determinación de las dimensiones de granos de maíz por técnicas de procesamiento digital de imágenes con ImageJ®
(2021-10-05) Cleva, Mario Sergio; Liska, Diego Orlando
La determinación de las características morfológicas de granos se emplea para la clasificación y la determinación de la calidad de los mismos. Las técnicas de procesamiento de imágenes han probado ser una herramienta objetiva y eficaz en diferentes procesos de medición y clasificación. En este trabajo se presenta un análisis comparativo entre un método manual y otro con procesamiento de imágenes orientados a la medición del largo y ancho de granos de maíz enteros. El método manual consiste en medir ambas dimensiones en 50 granos con un calibre digital de 0.01 mm de precisión. En el que emplea imágenes se usan dos algoritmos: uno usando la elipse que mejor ajusta (M1) y en el otro usando la distancia mínima y máxima de Feret (M2). Para la aplicación de estos dos métodos con un escáner de escritorio se registró una imagen digital color de 200 dpi de los granos y fueron procesadas con el programa ImageJ®. Los valores obtenidos se promediaron y se calcularon sus desviaciones estándar obteniéndose para el largo y el ancho (12.03±0.99) mm y (7.78±0.52) mm con el empleo del calibre, (12.36±0.95) mm y (7.85±0.57) mm por el M1 y (12.73±0.93) mm y (7.97±0.53) mm por el M2 respectivamente. Las medidas obtenidas son del mismo orden al igual que la desviación estándar y las que emplean imágenes se pueden mejorar cambiando la resolución. Adicionalmente las últimas son operacionalmente sencillas, no requieren de un entrenamiento previo ni de un equipamiento especial y son realizadas en menos tiempo.
Digitalización de contenidos propios para la enseñanza centrada en el alumno : experiencia de un curso de Física II
(2022-11-03) Cleva, Mario Sergio; Arzamendia, Luis; Schefer, Fernando; García, Martha; Liska, Diego Orlando; Rodich, Christian; Goitia, Amadeo
Durante la pandemia y con el fin de cubrir las dificultades que podrían sufrir los estudiantes por los problemas de conectividad y sincronismo, se decidió digitalizar los contenidos, tanto del material de estudio como de las clases. Para el caso de las clases de teoría y la mayoría de las clases de problemas, se emplearon las herramientas provistas por Google y para el acceso de los estudiantes a las mismas, la plataforma Moodle. Las clases en video fueron grabadas fuera del horario de clase por aquellos docentes que manejaban herramientas para la grabación y edición de videos. Algunas guías resueltas y explicadas de problemas hechas en formato PDF, fueron realizadas por aquellos docentes que no sabían o no querían realizar los videos de las mismas. Actualmente para algunas de las clases de laboratorio se realizaron videos hechos en Tinkercad donde se presenta tanto la práctica como el procesamiento de los datos. La evaluación de los alumnos con una encuesta fue altamente satisfactoria.
Diseño de un adaptador de escáner de mano para adquisición de imágenes de hojas de plantas
(2024-09-06) Liska, Diego Orlando; Cleva, Mario Sergio; Durán Muñoz, Héctor Antonio
Este estudio presenta el diseño, construcción y validación de un adaptador para un escáner de mano, desarrollado con el objetivo de adquirir imágenes de hojas de plantas y calcular el área foliar (AF). Este trabajo se enmarca en un proyecto de investigación científica universitaria. El principal objetivo es proponer y evaluar un método de ensayo no destructivo para capturar imágenes de hojas, utilizando técnicas de procesamiento digital de imágenes (PDI) para el cálculo del AF. El adaptador fue diseñado para cumplir con requisitos específicos, como la adaptabilidad al escáner IRISCAN®Book 3, la preservación de la integridad de las plantas durante la toma de muestras, la facilidad de uso y la capacidad de obtener imágenes de alta calidad para un cálculo preciso del área. El prototipo fue modelado en SolidWorks® y fabricado con una impresora 3D. Su desempeño fue validado comparando los resultados obtenidos mediante el software ImageJ® con mediciones manuales utilizando una hoja milimetrada. Los resultados mostraron una desviación promedio del 2%, lo que demuestra la precisión y efectividad del adaptador propuesto. El estudio sugiere que la combinación de impresión 3D y ImageJ® es una solución rentable y precisa para la medición no destructiva del AF.
Diseño y construcción de una cinta transportadora de laboratorio de bajo costo empleando una impresora 3D
(2022-09-07) Liska, Diego Orlando; Cleva, Mario Sergio; Goitia, Amadeo Rafael; Rojas, Joaquín Ignacio
Se presenta en este trabajo el diseño y construcción de una cinta transportadora de tamaño reducido y de bajo costo que pueda ser controlada por una placa microcontroladora, un computador de placa única o una PC. La estructura de la cinta se construye con perfiles de aluminio, tubos de PVC, rodamientos y una cinta de goma EVA. Para la elaboración de las piezas de acoples se emplea una impresora 3D Hellbot® Magna 1. En este diseño, para el accionamiento de la cinta se utiliza un motor paso a paso Nema® 17 comandado por Arduino® con un driver Pololu® A4988 y una PC. La placa Arduino® cumple la función de comunicación entre la PC y el motor. El driver se emplea para protección del motor y de comando de potencia. La PC envía la información al controlador, y éste realiza el accionamiento a la velocidad solicitada desde el software en la PC. Se desarrolla una interfaz en Python que permite el arranque, parada y selección de velocidad de funcionamiento. Se realizaron las pruebas de funcionamiento de la cinta, que fueron satisfactorias. Los costos en el desarrollo permiten hacer cambios en el diseño, sin que este se incremente significativamente. La impresora 3D permite disminuir tiempos y otorga al diseñador cierta independencia al no depender de terceros para la construcción de piezas específicas. El presente trabajo es parte de una máquina para reemplazar a un escáner como dispositivo de adquisición de imágenes de granos por la reducida cantidad de granos que éste maneja.
Diseño y montaje electromecánico de un sistema de control de calidad de granos
(2016-09-08) Sampallo, Guillermo Manuel; Rodrigues Da Fonseca, Claudio; Aquino, Dominga Concepción; Liska, Diego Orlando; Cleva, Mario Sergio
En este trabajo se presenta el diseño y desarrollo de una plataforma para analizar la calidad de granos. La plataforma está compuesta por dos componentes principales: un montaje electromecánico y un software. Ambos componentes trabajan en forma sincronizada. En la plataforma se distribuyen los granos sobre una cinta transportadora con un vertedor hasta completar la superficie de la banda superior de la misma, entonces la cinta se detiene y se registra una imagen color de la muestra de granos, este proceso se repite hasta completar la muestra contenida en el vertedor. El montaje electromecánico consiste de un vertedor de granos calibrado, una cinta transportadora, un sistema de iluminación y una cámara digital, se emplea una placa Arduino para sincronizar los elementos del montaje. El software permite controlar el funcionamiento de la plataforma y procesa las imágenes empleando técnicas de visión artificial, y un sistema experto identifica y evalúa las características que definen la calidad de los granos. El software se desarrolló en JAVA, permite flexibilidad en el montaje, es amigable y genera dos tipos de informes, uno de tipo individual por grano y otro global de la muestra.
El uso de tecnologías de bajo costo para la sustentabilidad del sector agrícola
(2024-10-24) García Menchaca, Levi Esteban; Guerra Sánchez, Carlos Alain; Cleva, Mario Sergio; González Ramírez, Efrén; Sifuentes Gallardo, Claudia; Durán Muñoz, Héctor Antonio
Este estudio explora el crecimiento de fresas (Fragaria × ananassa) en cultivo hidropónico bajo diferentes longitudes de onda de luz, con un enfoque en el uso de técnicas avanzadas de Machine Learning (ML) y Deep Learning (DL). Utilizando sensores de luz y temperatura, junto con plataformas como Arduino, se monitorizan en tiempo real las condiciones de cultivo. Los datos recopilados serán analizados mediante algoritmos de ML para modelar el crecimiento y predecir el comportamiento de las plantas. Además, se emplearán redes neuronales convolucionales (CNN) para el análisis de imágenes, permitiendo detectar plagas y optimizar el uso de fertilizantes, con el objetivo de mejorar la eficiencia y sostenibilidad en la producción de fresas.
Empleo de Tinkercad para simulación de circuitos eléctricos en cursos de electricidad y magnetismo como alternativa a la práctica de laboratorio real : la opinión de los alumnos
(2023-08-16) Cleva, Mario Sergio; Schefer, Fernando Gustavo; Arzamendia, Luis Alejandro; Liska, Diego Orlando; Rodich Novelli, Christian Esteban
En este artículo se presenta una experiencia acerca de la comparación entre una clase de laboratorio real y la misma clase en la plataforma de diseño de circuitos que contiene Tinkercad. Participaron diez alumnos voluntarios de segundo año de las carreras de ingeniería de la Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Resistencia. Se realizó la experiencia de “Carga y Descarga de un Capacitor” y “Validación de la Ley de Ohm”. Con la intención de comparar las experiencias y el impacto que tuvieron para los alumnos, se realizó una encuesta a los estudiantes para ver aspectos como motivación, interés, preferencias, etc. La intención de los docentes de la cátedra es incorporar la práctica simulada como parte del curso regular. Los estudiantes manifestaron la utilidad de la simulación para sus aprendizajes, pero no como reemplazo del laboratorio convencional. Lo ven como una herramienta complementaria en el dictado y sugieren su empleo. Con estos resultados, los docentes analizarán para la próxima planificación, su implementación en los cursos regulares dada la facilidad en el manejo de la plataforma y porque es una herramienta de utilidad para cursos del ciclo superior.
Estrategias adoptadas por docentes de un curso de Física en tiempos de pandemia y su evaluación
(2021-08-12) Cleva, Mario Sergio; Schefer, Fernando; Liska, Diego Orlando
Contextualización: Las estrategias se aplican al curso Física II (Electricidad, Magnetismo, Óptica Física y Termodinámica) de carreras de ingeniería de la UTN-FRRe. Se administran 3 cursos de aproximadamente 60 alumnos (promedio) del primer cuatrimestre, (presentados en este estudio) y 2 en el segundo. La planta docente del curso está integrada por 8 docentes. El 50% tiene carreras de posgrado cursadas.
Identificación del riesgo de intoxicación por CO2 en vehículos particulares
(Juan Badillo de Loera, Paradoja Editores, 2024-11-01) Chávez López, Armando; Badillo de Loera, Juan; Cleva, Mario Sergio; Liska, Diego Orlando; Sifuentes Gallardo , Claudia; Pérez Martínez, Juan; Durán Muñoz, Héctor Antonio; Cruz Domínguez, Óscar
En la actualidad, la preocupación por la calidad del aire interior está en aumento, especialmente en entornos cerrados como los vehículos. La presencia de altos niveles de dióxido de carbono (CO2) puede tener impactos significativos en la salud y el bienestar de las personas.
Low-cost image and video processing using high-performance middleware in single-board computers with open internet standards
(2020-02-03) Pérez, Carlos Alejandro; Cleva, Mario Sergio; Liska, Diego Orlando; Rodrigues da Fonseca, Claudio; Aquino, Dominga Concepción
Image processing is becoming ubiquitous in many activities. This kind of systems use industry-standard libraries, such as OpenCV, and GPGPU techniques such as CUDA and OpenCL. Nowadays, these are being ported to many computing platforms, offering significant processing power even in devices with limited resources. However, the only model that is truly ubiquitous, is the web itself. Modern browsers feature quite complex internals and offer sophisticated development and profiling tools, in order to offer the best user experience. Introduction of HTML5 allows Realtime video and image manipulation, in browser space, without any plugin. In addition, Wasm (web assembly) Javascript execution engine provides fastest possible performance by means of highly customized compiler and runtime, in almost any browser, including embedded ones. This paper presents an image processing system, architected as a modular web application, using only Raspberry PIs with a compact but fast middleware server, that performs all image operations in browser space by means of web assemblies. All components, including database support, can run in a single board, providing image and video processing speeds that match, or surpass, their native compiled C counterparts on the same platform. This solution has a very low cost, that fits with emerging markets, making it ideal for LATAM scenarios.

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