Repositorio Yachay Tech (Univ. Yachay Tech)
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Study of the Scalar Power Spectrum for the chaotic inflationary model with a step
No full textCosmic Microwave Background (CMB) radiation is the most remarkable evidence that
support the Big Bang cosmology and has been a fundamental tool to understand the early
Universe. The vast majority of information encoded in the CMB lies in its temperature
field. Its energy spectrum has a nearly perfect black body shape, however, it exhibits
anisotropies at the level of δT/T ∼ 10 -5 . Inflation cosmology helps us to explain features of
this radiation that the Big Bang theory cannot. The purpose of this work is to use a chaotic
potential with a step to reproduce and study the angular power spectrum of the CMB. In
order to obtain the spectrum, the Code for Anisotropies in the Microwave Background
(CAMB) was used. The potential we used for this study has three free parameters (c, d and
ϕ step ) and we found a set of values for these parameters which best reproduces the angular
power spectrum with respect to the data of Planck Collaboration (with a relative error <
0.09). The position and amplitude of the peaks found with our potential are similar to the
reported by Planck collaboration, in fact, some values are inside the range of error.
Additionally, using CAMB we found the values of a few cosmological parameters; age of
the Universe, Ω m , Ω b , Ω Λ and Ω K . Besides, we computed the scalar spectral index, n s =
0.966942, and its running terms.La radiación de Fondo Cósmico de Microondas (CMB, por sus siglas en inglés) es la
evidencia más notable que respalda la cosmología del Big Bang y ha sido una herramienta
fundamental para comprender el Universo primitivo. La mayoría de la información
codificada en el CMB se encuentra en su campo de temperatura. Su espectro de energía
tiene una forma de cuerpo negro casi perfecta, sin embargo, exhibe anisotropías al nivel
de δT/T ∼ 10 -5 . La cosmología de la inflación nos ayuda a explicar características de esta
radiación que la teoría del Big Bang no puede explicar. El propósito de este trabajo es
utilizar un potencial caótico con una característica para reproducir y estudiar el espectro
de potencia angular del CMB. Para la obtención del espectro se utilizó el Código de
Anisotropías en el Fondo de Microondas (CAMB, por sus siglas en inglés). El potencial que
utilizamos para este estudio tiene tres parámetros libres (c, d and ϕ step ) y encontramos un
conjunto de valores para estos parámetros que mejor reproduce el espectro de potencia
angular con respecto a los datos de la colaboración Planck (con un error relativo menor a
0.09). La posición y amplitud de los picos encontrados con nuestro potencial son similares
a los reportados por la colaboración Planck, de hecho, algunos valores están dentro del
rango de error. Además, usando CAMB encontramos los valores de algunos parámetros
cosmológicos; edad del universo, Ω m , Ω b , Ω Λ and Ω K . También calculamos el índice espectral
escalar, n s = 0.966942, y sus términos asociados.Físico/
Calculation of the differential conductance of a normal/superconductor junction in decorated Graphene
No full textOne of the most promising materials of the future is graphene thanks to its particular electronic properties. In principle, it is considered a zero-gap semiconductor with low electrical resistivity and a high carrier mobility due to the effective massless Dirac Fermion behavior of the electrons in graphene. In proximity with certain materials, Graphene is capable of acquiring new effects such as superconductivity, ferromagnetic properties, enhanced Rashba spin-orbit coupling and the appearance of an energy band-gap while preserving its previous properties. In this work, we propose the analysis of a doped graphene nanoribbon-superconductor junction by calculating its differential conductance. The graphene is doped with transition metals (Au, Ni, and Co) and both zigzag and armchair edge graphene nanoribbons are considered. We consider a tight-binding Hamiltonian model for pz orbitals of graphene perturbed by the interaction with Au, Ni, and Co in the Top site and Hollow site configurations. For the superconducting part, we consider the Bogoliubov-de-Gennes Hamiltonian. The numerical calculations to obtain the Differential conductance are performed with Kwant, the quantum simulation package of python. As a result, we obtained multiple new peaks in the conductance at energy values proportional to the superconductive parameter ∆. These peaks are called Andreev reflections, which is the process that creates the Cooper pairs in the interface between the doped Graphene nanoribbon and the superconductive lead. Therefore two main types of doped graphene/superconductor nanoribbons were found: with no current between the forbidden gap, and with finite supercurrent even at zero charge densities. As a consequence of this doped-GNR could be a suitable candidate for future applications in quantum electronics.Uno de los materiales más prometedores del futuro es el grafeno gracias a sus interesantes propiedades electrónicas. En principio es considerado un semiconductor sin brecha con una baja resistencia eléctrica y una alta movilidad en sus electrones ya que estos se comportan como fermiones de Dirac sin masa. En proximidad con otros materiales, el Grafeno tiene la capacidad de adquirir nuevos efectos como superconductividad, propiedades ferromagnéticas, una mejora en el acople spin-órbita de tipo Rashba y la aparición de brechas entre las bandas de energía, todo esto mientras conserva sus propiedades ya mencionadas. En este trabajo, se propone el cálculo de la conductancia diferencial de la unión de una cinta de grafeno dopado y grafeno superconductor. El Grafeno está dopado con metales de transición (Oro, Níquel y Cobalto) y se consideran los bordes Zigzag y Armchair para la nanocinta. Se considera el modelo tight-binding para el grafeno dopado en las configuraciones Top y Hollow, mientras que para el grafeno superconductor se utiliza el modelo BCS con el Hamiltoniano de Bogoliubov-de-Gennes. Los cálculos numéricos de la conductancia diferencial fueron hechos en Kwant, un paquete de Python para realizar cálculos de transporte cuántico. Como resultado, se obtuvieron múltiple picos en la conductancia a valores de energía proporcionales a ∆. Estos nuevos picos corresponden a las reflexiones de Andreev, el cual es el proceso responsable de la creación de los pares de Cooper en la interfaz entre el grafeno dopado y el contacto superconductor. Finalmente se obtuvieron dos tipos cintas de grafeno dopado/superconductor: una con cero corriente en los valores dentro de la brecha prohibida, y otras con una super corriente finita dentro de la brecha, incluso cuando no hay portadores de carga. Como consecuencia, se puede utilizar este tipo de sistemas de grafeno dopado superconductor en diferentes aplicaciones de electrónica cuántica.Físico/
Advances in the chemotherapy of Chagas Disease
No full textChagas disease, also called American trypanosomiasis, is one of the most neglected parasitic diseases in the world. Its infectious agent is the protozoan parasite Trypanosoma cruzi with symptoms progressing from mild swelling to heart failure. The discovery of the nitroheterocyclic derivatives as antiparasitic drugs Nifurtimox and Benznidazole (1970) brought new perspectives for the treatment of Chagas disease due to their efficacy in the acute phase, however a reduced effectiveness in the chronic phase. The main limitations of these drugs are the long-term administration and the severe side effects.
In the context of this review, we describe the effect of sterol biosynthesis inhibitors in Trypanosoma cruzi as chemotherapeutic targets of anti-trypanosomatid drugs. The sterol biosynthesis pathway is now well established as an important metabolic pathway in fungi and in members of the Trypanosomatidae family, these pathways produce ergosterol and other 24-methyl sterols, which are necessary for parasite growth and viability but are absent in mammalian host cells. In addition, advances in Chagas chemotherapy through the use of Alkylphospholipids (ALP) are shown. Due to the cytotoxic activity of ALPs, this class of molecules has been shown to be effective against many neglected diseases such as Chagas, Leishmaniasis, and Filariasis so named by the Drugs for Neglected Diseases (DNDi) initiative.La enfermedad de Chagas, también llamada tripanosomiasis americana, es una de las enfermedades parasitarias más desatendidas del mundo. Su agente infeccioso es el parásito protozoario Trypanosoma cruzi con síntomas que progresan desde una inflamación leve hasta insuficiencia cardíaca. El descubrimiento de los derivados nitroheterocíclicos como fármacos antiparasitarios: Nifurtimox y Benznidazol para el tratamiento de la enfermedad de Chagas, debido a su eficacia en la fase aguda, sin embargo. una reducida eficacia en la fase crónica. Las principales limitaciones de estos fármacos son la administración a largo plazo y los efectos secundarios graves.
En el contexto de esta revisión, se describe el efecto de los inhibidores de la biosíntesis de esteroles en T. cruzi como blancos quimioterapéuticos de los fármacos anti-tripanosomátidos. La vía de biosíntesis de esteroles ahora está bien establecida como una vía metabólica importante en los hongos y en los miembros de la familia Trypanosomatidae, estas vías producen ergosterol y otros 24-metil esteroles, que son necesarios para el crecimiento y la viabilidad de los parásitos, pero están ausentes en los mamíferos células huésped. Además, se muestran los avances en la quimioterapia de Chagas mediante el uso Alquilfosfolípidos (ALP). Debido a la actividad citotóxica de las ALP, esta clase de moléculas ha demostrado ser eficaz contra muchas enfermedades desatendidas como el Chagas, la leishmaniasis y la filariasis, así denominadas por la iniciativa de Medicamentos para Enfermedades Desatendidas (DNDi).Ingeniero/a Biomédico/
Quantitative structure-activity relationship study of natural and semi-synthetic anti-leukemic compounds
No full textLeukemia is one of the most common cancers worldwide. Current treatments could be unsatisfactory because of side effects, drug resistance, or some types of cancer that remain incurable. Natural products are a promising approach to overcome these limitations. Particularly, species from the Asteraceae family have a high content of terpenoids, called sesquiterpene lactones (SLs). These compounds are highly interested in natural product chemistry because they exhibit potential anti-cancer effects. However, their isolation and biological activity evaluation could be expensive and time-consuming. In addition, to make more potent and selective compounds, it is necessary to conduct chemical modifications of these structures. Fortunately, combining quantum methods, high-performance computing, and experimental studies can accelerate the discovery of new compounds with better pharmacological profiles. This project presents a Quantitative Structure-Activity Relationship (QSAR) model of a set of SLs with anti-leukemic activity. The analysis showed that the α-methylene-γ-lactone group plays an essential role in the anti-leukemic activity of the SLs. The model is based on the electronic properties (molecular descriptors) of the SLs computed with the ab initio DFT method. The descriptors that best fit the model were highest occupied molecular orbital and total energy. The statistical parameters showed goodness-of-fit (R2=0.66), robustness (Q2cv=0.60), and predictability (Q2Ext=0.61). Therefore, the model has great internal and external prediction ability. Finally, this QSAR model predicted the anti-leukemic activity of a new set of SLs. Based on this project’s results, further research can be conducted to design new SLs and develop new pharmaceutical products to treat leukemia.La leucemia es uno de los cánceres más frecuentes en todo el mundo. Los tratamientos actuales pueden ser insatisfactorios debido a los efetos secundarios, resistencia a los fármacos o algunos tipos de cáncer que siguen siendo incurables. Los productos naturales son un enfoque prometedor para superar estas limitaciones. En particular, las especies de la familia Asteraceae tienen un alto contenido de terpenoides, llamados lactonas sesquiterpénicas (SLs). Estos compuestos son de gran interés en la química de productos naturales porque presentan potenciales efectos anticancerígenos. Sin embargo, su aislamiento y la evaluación de su actividad biológica pueden ser costosos y requerir mucho tiempo. Adicionalmente, para hacer compuestos más potentes y selectivos, es necesario realizar modificaciones químicas de estas estructuras. Afortunadamente, la combinación de métodos cuánticos, computación de alto rendimiento y estudios experimentales puede acelerar el descubrimiento de nuevos compuestos con mejores perfiles farmacológicos. Este proyecto presenta un modelo de Relación Cuantitativa Estructura-Actividad (QSAR) de un grupo de SLs con actividad antileucémica. El análisis demostró que el grupo α-methileno-γ-lactona juega un papel esencial en la actividad antileucémica de las SLs. El modelo se basa en las propiedades electrónicas (descriptores moleculares) de las SLs calculadas con el método ab initio de la teoría del funcional de la densidad (DFT). Los descriptores que mejor se ajustan al modelo son el orbital molecular ocupado más alto y la energía total. Los parámetros estadísticos mostraron valores de 0,66, 0,60 y 0,61 de bondad de ajuste, robustez y predictibilidad, respectivamente. Por lo tanto, el modelo tiene una gran capacidad de predicción interna y externa. Por último, este modelo QSAR predijo la actividad antileucémica de un nuevo grupo de SLs. Basándose en los resultados de este proyecto, se pueden llevar a cabo más investigaciones para diseñar nuevas SLs y desarrollar nuevos productos farmacéuticos para tratar la leucemia.Químico/
Functional estimation of probabilistic solutions in ordinary differential equations models
No full textProbabilistic approaches based in derivative modeling are wide-used techniques in the estimation of solutions of systems of differential equations whose numerical solution has an intractable computational complexity or in which the presence of error or infinitesimal perturbations could result in divergences. The quantification of the uncertainty that is produced when estimating the solution in a finite temporal mesh is an open problem and has been addressed from various probabilistic approaches. In this work, uncertainty estimation of solutions of ordinary differential equations by means of a Gaussian process in a space of Lipschitz functions is addressed by implementing an algorithm that allows estimating the solution states x(t) and their derivatives in a sequential way. Besides, the addition of polynomial chaos expansions (PCE) using the resulting distributions of the algorithm is proposed to improve its prediction accuracy. To illustrate the methodology, algorithms were tested on three known systems of ordinary differential equations and their effectiveness was quantified by three performance measures, resulting in an overall improvement in prediction by adding the polynomial chaos expansion.Las aproximaciones probabilísticas basadas en el modelado de derivadas son técnicas ampliamente utilizadas para la estimación de soluciones de sistemas de ecuaciones diferenciales cuya solución numérica tiene una complejidad computacional intratable o en la que la presencia de errores o perturbaciones infinitesimales puede provocar divergencias. La cuantificación de la incertidumbre que se produce al estimar la solución en una malla temporal finita es un problema abierto y ha sido abordado desde diversos enfoques. En este trabajo se aborda la estimación de la incertidumbre de las soluciones de modelos ecuaciones diferenciales ordinarias mediante procesos Gaussianos en espacios de funciones Lipschitzianas, implementando un algoritmo que permite estimar los estados de la solución x(t) y sus derivadas de forma secuencial. Además, se propone la adición de expansiones de caos polinomial (PCE) utilizando las distribuciones resultantes del algoritmo para mejorar la precisión de su predicción. Para ilustrar la metodología, se probaron los algoritmos en tres sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias conocidos y se cuantificó su eficacia a través de tres medidas de rendimiento, obteniendo como resultado una mejora global de la precisión al añadir la expansión de caos polinomial.Matemático/
Porous frameworks from nanoclays, assisted by bio-templates from Moringa Oleifera
No full textThis undergraduate project belongs to a multidisciplinary INEDITA project that involves the School of Chemical Science and Engineering, School of Earth Sciences, Energy and Environment, and School of Physical Sciences and Nanotechnology. The main objective of this research is to provide a literature review on several topics as a foundation that leads to the proposal of a synthetic route of a zeolitic porous framework from Ecuadorian Clays, in a nanoscale (nanoclays), assisted by the implementation of a bio-template obtained from Moringa Oleifera extracts, using both a hydrothermal and a sol-gel method approach.
This thesis research will be conducted considering the evaluation of clay samples collected in Ecuador that are characterized via XRD, which is briefly discussed in the theoretical part of this document. The proposal of the synthetic route will provide a detailed process to follow, as well as a detailed characterization description for the resulting products.Esta tesis de pregrado es parte del compendio de investigaciones desarrolladas en el marco del proyecto INEDITA, que involucra a la Escuela de Ciencias Químicas e Ingeniería, Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente, y la Escuela de Ciencias Físicas y Nanotecnología. El objetivo principal de esta investigación es proveer una revisión de literatura científica en varios temas como base hacia una propuesta sintética de marcos zeolíticos porosos a partir de arcillas ecuatorianas, llevadas a niveles nanométricos (nanoarcillas), asistido por medio del uso de bio-plantillas obtenido de los extractos de la Moringa Oleifera, usando los métodos de síntesis hidrotermal y la técnica del sol-gel.
Este trabajo de investigación se enfoca en la evaluación de las muestras de arcillas recolectadas en varias zonas de diferentes Provincias del Ecuador, cuya caracterización por XRD, será discutida brevemente en la parte teórica de este documento. La propuesta de síntesis de los marcos zeolíticos será descrita de manera detallada en este trabajo, así como otras técnicas de analíticas convenientes para su caracterización.Químico/
Raman spectroscopy in ancient materials
No full textLa espectroscopia de Raman ha creado un nicho en el campo del diagnóstico, análisis y
conservación del patrimonio cultural y de diferentes obras artísticas como los objetos
arqueológicos. Esta técnica de Arqueometría nos permite mejorar la preservación de lod
diferentes objetos que forman parte del patrimonio cultural del Ecuador y el estudio de
las propiedades estructurales de los materiales que los componen. Sin embargo, un
desafío importante para los investigadores es la evaluación adecuada de la procedencia
y la composición química y estructural de estas piezas debido a la falta de estudios
arqueológicos y técnicas de caracterización avanzadas. La espectroscopia de Raman es
una técnica precisa no destructiva que estudia las interacciones supramoleculares
ocultas en la estructura y composición química de los materiales. Por lo tanto, la
espectroscopia de Raman nos permite comprender la información existente en estos
objetos pertenecientes al patrimonio cultural ecuatoriano sin dañarlos o causar lesiones.
Esta técnica está permitiendo a los conservadores de arte, restauradores de historia,
arqueólogos y arqueometristas descubrir todo tipo de secretos escondidos en obras de
arte y antiguos tesoros nacionales. En la espectroscopia Raman, los fotones del láser
interactúan con las moléculas y se dispersan. La mayoría de los fotones se dispersan
elásticamente, de modo que los fotones emitidos tienen la misma longitud de onda e
intensidad que los fotones absorbentes. Algunos de los fotones incidentes se dispersan
de forma inelástica, por lo que sus longitudes de onda e intensidades se desplazan. El
espectro de luz con longitud de onda desplazada se denomina espectro Raman y cada
línea del espectro corresponde a un modo de vibración específico de los enlaces
químicos en una molécula. Cada molécula tiene un espectro Raman único y su alta
sensibilidad le permite detectar cantidades muy pequeñas de pigmentos orgánicos
naturales que han estado ocultos hace mucho tiempo. En este proyecto, nuestro objetivo
es analizar y estudiar las estructuras internas y las interacciones moleculares de cuatro
vasijas del sitio imperial tardío de Caranqui-Inca por medio de la espectroscopía
Raman. Se planea comparar las muestras del estudio con su contraparte parental más
cercana en los materiales actuales.Raman spectroscopy carved out a niche in the field of diagnostic, analysis and
conservation of cultural heritage and different artistic works such as archaeological
objects. This archaeometry technique allows us to improve the study of different
Ecuadorian ancient cultural heritage and the preservation of the structural properties of
these materials. However, a major challenge for researchers is the proper assessment of
the provenance and the chemical and structural composition of these individual pieces of
cultural heritage due to their lack of archaeological context and advanced
characterization techniques. Raman spectroscopy is a non-destructive precise technique
that study the hidden supramolecular interactions with the structure and chemical
composition of materials. Thus, Raman spectroscopy could potentially allow us to
undercover hidden information around the long-term preservation of cultural heritage
materials based on their internal composition without damaging the historical samples.
This technique is allowing art conservators, restorers of history, archaeologists and
archaeometrists discover all sorts of secrets hidden in artworks and ancient national
treasures. In Raman spectroscopy, photons from the laser interact with molecules and
are scattered. Most photons are elastically scattered so that the emitted photons have the
same wavelength and intensity as the absorbing photons. Some of the incident photons
are inelastically scattered so their wavelengths and intensities are shifted. The spectrum
of wavelength shifted light is called the Raman spectrum and each line in the spectrum
corresponds to a specific vibrational mode of the chemical bonds in a molecule. Each
molecule has a unique Raman spectrum and its high sensitivity lets detect very small
amounts of natural organic pigments which have been hidden long time ago. In this
project, we aim to analyze and study the internal structures and molecular interactions of
four vessels from the late imperial site of Caranqui-Inca by means of Raman
spectroscopy. It is planned to compare the samples of the study to their closest parental
counterpart in nowadays materials.Físico/
Geomorphology and the process of regressive erosion of the Coca River
No full textThe regressive erosion of the Coca River began on February 2, 2020. It was a direct consequence of the collapse of the San Rafael waterfall. This waterfall was considered the largest in the country, reaching a height of around 150 m. The regressive erosion has had several periods, where its effect has been devastating for the country's economy, and especially for the surrounding communities that have suffered the consequences of this natural phenomenon. The Coca River area is defined by having particular geomorphology since the volcanic complex has sculpted this area over time. Factors such as flow (3000 to 3400m^3/s ), rainfall, and lithology have been the perfect combination for regressive erosion to be accentuated for some periods. The main element affected by regressive erosion is the river channel. Its configuration has changed over time and has contributed to the riverbed reaching a dynamic equilibrium. To be able to understand all these sudden changes in the landscape, the present study uses an analysis of orthophotos, aerial photography, and Digital Elevation Models of 3 m and 30 m. For data processing, it have been used tools such as QGis and LSDTopoTools. LSDTopoTools is a collection of programs written in C++ that analyze topographic data and can perform modeling tasks such as river incision, the evolution of slopes and floods, and the analysis of tributaries. With these elements, it was possible to determine the changes in the geomorphology in the different structures that make up the Coca River basin. The data collection for the development of this study was limited. Moreover, there were technological and mathematical processing limitations, since the study is developed in a steady state.La erosión regresiva del río coca inició el 2 de febrero del 2020 como consecuencia directa del colapso de la cascada de San Rafael. Esta cascada se consideraba la más grande del país llegando a medir alrededor de 150 m de altura. La erosión regresiva, ha tenido varios periodos donde su efecto ha sido devastador para la economía del país y sobre todo para las comunidades aledañas que han sufrido las consecuencias de este fenómeno natural. El área del río Coca está definida por poseer una geomorfología particular ya que el complejo volcánico ha esculpido esta zona a través del tiempo. Por otro lado, factores como caudal (3000 a 3400 m^3/s ), precipitaciones y litología han sido la combinación perfecta para que la erosión regresiva se acentué por algunos periodos de tiempo. El principal elemento afectado por la erosión regresiva es el canal del río. Su configuración ha cambiado con el tiempo y ha contribuido para que el lecho del río pueda alcanzar un equilibrio dinámico. Para poder comprender todos estos cambios bruscos en el paisaje, el presente estudio utiliza un análisis de ortofotos, fotografía aérea y Modelos Digitales de Elevación de 3 m y 30 m. Para el procesamiento de los datos, se han usado herramientas como QGis y LSDTopoTools. LSDTopoTools es una colección de programas escritos en C++ que analizan datos topográficos y pueden realizar tareas de modelado como la incisión de ríos, la evolución de pendientes e inundaciones y el análisis de afluentes. Con estos elementos se pudo determinar los cambios en la geomorfología en las diferentes estructuras que componen la cuenca del Río Coca. Es importante mencionar que la recolección de datos para el desarrollo de este estudio fue limitado. A su vez, existieron limitaciones tecnológicas y de procesamiento matemático, ya que el estudio se desarrolla en un sistema de estado estable.Geólogo/
Mathematical and computational modeling for the design of smart cities in Ecuador
No full textDuring the past decade, billions of dollars have been invested in the planning and implementation of smart cities around the world. Finding intelligent new ways to maintain the infrastructure of a city is crucial. If the infrastructure is not prepared to meet the demands for a rapidly increasing human population growth, the city and all of its citizens might suffer dire consequences. These demands include basic needs such as clean air and water, housing, and food. A city that supervises its natural resources is able to prosper for longer periods. Cities that do not meet the basic needs of their citizens collapse due to overpopulation, air and water pollution, lack of food, and lack of housing space.
Due to improvements in technology, medicines, health, and security, humans tend to live longer, form bigger families, migrate farther and create larger cities. As population and cities expand, so does construction work. To meet growing demand, additional homes, roads, and vehicles are manufactured. This extra construction work utilizes vast resources and emits enormous quantities of pollution into the atmosphere and waterways. Smart cities focus on managing the resources available and finding solutions to help improve the quality of life of their citizens. Smart cities help provide safe areas for families to enjoy, offer better housing options, provide affordable food, technological advances, and design innovative methods to reduce dangerous pollution being released into the atmosphere. High levels of pollution can affect negatively the environment as well as the health and life span of all residents.
Traffic plays a major role in creating pollution and releasing dangerous waste into the environment. The United States Environmental Protection Agency (EPA), calculated that greenhouse gas (GHG) emissions from transportation account for approximately 29% of all U.S GHG emissions. This makes transportation the largest contributor of GHG emissions in the U.S. As of today, Ecuador does not count on an EPA, to help monitor and track the levels of emissions generated from transportation. There is no previously recollected statistical data on GHG emissions so people are not aware they are in danger due to high pollution levels in the environment. On the other hand, countries such as the U.S, Germany, Sweden, Italy, and Japan have been collecting data on GHG for decades. They can compare their yearly emission levels from entire cities. Utilizing this information to improve or create new regulations when GHG emissions levels are too high.
Vehicular emissions generate particles that are not detectable to the human eye. They are smaller than red blood cells, less than 100 nanometers in size, and they can trans- locate themselves around the human body. This creates a negative long-term effect on all residents, deteriorating their health much faster, raising the costs of medicines and hospital treatments. The five main particles being released by vehicles while in use are carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), hydrocarbons (HC), particulate matter (PMx), and nitrogen oxides (NOx).
CO2 is known for trapping heat in the atmosphere, causing climate change, increasing the probability of wildfires to occur, and causing respiratory problems from smog and air pollution. CO is similar to CO2, it also contributes to climate change, drastically affects the weather, and fails to absorb oxygen in the bloodstream. HC emissions are generated when automobile oil leaks onto the ground. This is the major cause of hydrocarbon contamination in waterways. PMx is one of the most dangerous emissions and there are two different types of particles. One particle (PM10) is less than 10 micrometers in diameter. The second particle (PM2.5) is less than 2.5 micrometers. PM2.5 can easily travel deep inside the lungs, affecting the organs directly. It causes aggravated asthma, coughing, and premature death in people with heart or lung diseases. Finally, NOx serves to represent both nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2). NO is similar to CO, it also fails to absorb oxygen in the bloodstream, and NO2 is known to increase the probability of acid rain in the environment. Finding new methods and approaches to reduce GHG emissions will help preserve and improve the quality of life of all citizens. Needless to say, this should be of most impor- tance to government officials and those in charge of passing new environmental regulations. Performing an appropriate, convenient, and relatively affording method to monitor traffic and vehicular emissions is an indispensable subject for a smart city. This allows for better decision-making from public administrators and citizens. Government officials can utilize collected data on traffic and vehicular emissions to regulate vehicular emissions (e.g. re- stricting vehicle circulation in certain areas or creating new environmental laws for vehicle emissions). With additional statistical results, citizens can make better decisions while driving, allowing them to reach their destination much faster. Roads can be built much better and efficiently while utilizing all available resources to the best capacity. There exists a variety of methods to detect and measure traffic, but creating a widespread de- ployment through an entire city can result pretty expensive and difficult to implement. For this reason, alternative approaches have been developed that allow us to estimate vehicular emissions in any city based on real-life obtained traffic measurements.
A procedure to simulate the traffic flow in the cities of Guayaquil and Ibarra, Ecuador, has been designed and implemented in this work. This procedure helps obtain useful statistical data on the five GHG emissions previously mentioned for both cities and obtain a comparison. More specifically, we have implemented an approach that combines real-life obtained traffic measurements with the use of the traffic Simulation of Urban Mobility (SUMO) program. Using accurate road maps for each city and the obtained real-life traffic measurements, real-world simulations can be created. SUMO allows us the ability to analyze vehicular emissions obtained throughout the simulation. The final goal for this work is to collect and store this generated statistical data for government officials to use when creating regulations for GHG emissions. Improving air quality and lowering vehicular emissions will help preserve the health of all residents and will be a step closer for Guayaquil and Ibarra to become smart cities.Durante la última década, se han invertido billones de dólares en la planificación e implementación de ciudades inteligentes en todo el mundo. Encontrar nuevas formas inteligentes de mantener la infraestructura de una ciudad es crucial. Si la infraestructura no está preparada para satisfacer las demandas del crecimiento rápido de la población humana, la ciudad y todos sus ciudadanos podrían sufrir graves consecuencias. Estas demandas incluyen necesidades básicas como aire y agua limpia, vivienda y alimentos. Una ciudad que supervisa sus recursos naturales puede prosperar por períodos más prolongados. Las ciudades que no satisfacen las necesidades básicas de sus ciudadanos colapsan debido a la superpoblación, la contaminación del aire y el agua, la falta de alimentos y de espacio para viviendas.
Debido a las mejoras en la tecnología, los medicamentos, la salud y la seguridad, los humanos tienden a vivir más tiempo, formar familias más grandes, migrar más lejos y crear ciudades más grandes. A medida que la población y las ciudades se expanden, se necesita más trabajo de construcción. Para satisfacer la demanda creciente se fabrican viviendas, carreteras y vehículos adicionales. Este trabajo adicional de construcción utiliza vastos recursos y emite enormes cantidades de contaminación a la atmósfera y las vías fluviales. Las ciudades inteligentes se centran en gestionar los recursos disponibles y encontrar soluciones que ayuden a mejorar la calidad de vida de sus ciudadanos. Las ciudades inteligentes ayudan a proporcionar áreas seguras para que las familias disfruten, ofrecen mejores opciones de vivienda, proporcionan alimentos asequibles, contribuyen con avances tecnológicos y diseñan métodos innovadores para reducir la peligrosa contaminación que se libera a la atmósfera. Los altos niveles de contaminación pueden afectar negativamente al medio ambiente, así como a la salud y la vida de todos los residentes.
El tráfico juega un papel importante en la creación de contaminación y la liberación de desechos peligrosos al medio ambiente. La Agencia de Protección Ambiental (APA) de los Estados Unidos calculó que las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) del transporte representan aproximadamente el 29 % de todas las emisiones de GEI de EE. UU. Esto hace que el transporte sea el mayor contribuyente de emisiones de GEI en los EE.UU. Al día de hoy, Ecuador no cuenta con una APA que ayude a monitorear y rastrear los niveles de emisiones generadas por el transporte. No hay datos estadísticos recopilados previamente sobre las emisiones de GEI. Las personas no son conscientes de que están en peligro debido a los altos niveles de contaminación en el medio ambiente. Por otro lado, países como Estados Unidos, Alemania, Suecia, Italia y Japón han estado recopilando datos sobre GEI durante décadas. Les permite comparar los niveles de emisiones anuales de ciudades enteras. Utilizan esta información para mejorar o crear nuevas regulaciones cuando los niveles de emisiones de GEI son demasiado altos.
Las emisiones vehiculares generan partículas que no son detectables por el ojo humano. Son más pequeños que los glóbulos rojos, con tamaño menor a 100 nanómetros y pueden translocarse por todo el cuerpo humano. Esto crea un efecto negativo a largo plazo a los residentes, deteriorando su salud mucho más rápido, aumentando los costos de medicamentos y los tratamientos hospitalarios. Las cinco partículas principales que emiten los vehículos mientras están en uso son monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), hidrocarburos (HC), material particulado (PMx) y óxidos de nitrógeno (NOx). El CO2 es conocido por atrapar el calor dentro de la atmósfera, contribuir a cambios climáticos, aumentar la probabilidad de incendios forestales y crear problemas respiratorios por smog y la contaminación en el aire. El CO es similar al CO2, también contribuye al cambio climático, afecta drásticamente al clima y no permite absorber el oxígeno en el torrente sanguíneo. Las emisiones de HC se generan cuando el aceite de automóvil se derrama al suelo. Esta es la causa principal de contaminación por hidrocarburos en las vías fluviales. PMx es una de las emisiones más peligrosas y existen dos tipos diferentes de partículas. Una partícula es menor a 10 micrómetros de diámetro (PM10). La segunda partícula es más pequeña, menos de 2.5 micrómetros (PM2.5). El PM2.5 puede viajar fácilmente al interior de los pulmones y afectar directamente a los órganos. Causa asma agravada, tos y muerte prematura en personas con enfermedades cardíacas o pulmonares. Finalmente, NOx sirve para representar el óxido nítrico (NO) como el dióxido de nitrógeno (NO2). El NO es similar al CO, tampoco permite absorber oxígeno en el torrente sanguíneo y se sabe que el NO2 aumenta la probabilidad de lluvia ácida en el medio ambiente.
Encontrar nuevos métodos y enfoques para reducir las emisiones de GEI ayudará a preservar y mejorar la calidad de vida de todos los ciudadanos. No hace falta decir que esto deber´ıa ser de suma importancia para los funcionarios gubernamentales y los encargados en aprobar nuevas regulaciones ambientales. Realizar un método apropiado, conveniente y relativamente económico para monitorear el tráfico y las emisiones vehiculares es un tema indispensable para una ciudad inteligente. Esto permite una mejor toma de decisiones por parte de los administradores públicos y los ciudadanos. Los funcionarios gubernamentales pueden utilizar los datos recopilados sobre el tráfico y las emisiones vehiculares para regular las emisiones vehiculares (por ejemplo, restringiendo la circulación de vehículos en ciertas áreas o creando nuevas leyes ambientales para las emisiones de los vehículos). Con resultados estadísticos adicionales, los ciudadanos pueden tomar mejores decisiones mientras conducen, lo que les permite llegar a su destino mucho más rápido. Las carreteras se pueden construir de mejor manera y más eficiente mientras se utilizan todos los recursos disponibles a la mejor capacidad. Existe una variedad de métodos para detectar y medir el tráfico, pero crear una implementación generalizada en toda una ciudad puede resultar bastante costoso y difícil de implementar. Por esta razón, se han desarrollado enfoques alternativos que nos permiten estimar las emisiones vehiculares en cualquier ciudad con base a mediciones de tráfico obtenidas en la vida real.
En este trabajo se ha diseñado e implementado un procedimiento para simular el flujo de tráfico en las ciudades de Guayaquil e Ibarra, Ecuador. Este procedimiento ayuda a obtener datos estadísticos útiles sobre las cinco emisiones de GEI mencionadas anteriormente para ambas ciudades y obtener una comparación. Más específicamente, hemos implementado un enfoque que combina las mediciones de tráfico obtenidas en la vida real con el uso del programa de Simulación de Tráfico de Movilidad Urbana (SUMO). Utilizando mapas de carreteras precisos para cada ciudad y las mediciones de tráfico obtenidas en la vida real, se pueden crear simulaciones del mundo real. STMU nos permite la capacidad de analizar las emisiones vehiculares obtenidas a lo largo de la simulación. El objetivo final de este trabajo es recopilar y almacenar los datos estadísticos generados para que los funcionarios gubernamentales los utilicen al crear regulaciones para las emisiones de GEI. Mejorar la calidad del aire y reducir las emisiones vehiculares ayudará a preservar la salud de todos los residentes y será el primer paso para que Ibarra y Guayaquil se conviertan en ciudades inteligentes.Matemático/
Computational studies on the atomic and electronic structure of γ − Al 2O3 surfaces
No full textEs un material importante para muchas aplicaciones industriales, tales como en petroquímica, industria automotriz, y especialmente en catálisis, debido a su gran área superficial. A pesar de que este material tiene gran relevancia tecnológica, su estructura atómica es desconocida. Puesto que, tener la estructura atómica adecuada es crucial para entender y mejorar las propiedades de este material, éste es un campo de investigación activo con muchas preguntas abiertas. Por lo tanto, en este trabajo realizamos estudios de DFT en las superficies de usando dos de los modelos teóricos propuestos más citados en la literatura: Pinto (Modelo 1) y Digne (Modelo 2). Se realizó el análisis de las configuraciones electrónicas de la estructura del bulk, y de las superficies (111), (001), (110) para ambos modelos. Adicionalmente, las energías superficiales se calcularon para determinar que las superficies (111)a and (111), fueron las más energéticamente favorables para el Modelo 1 y 2, respectivamente. Partiendo de las superficies más estables en cada Modelo, se obtuvieron superficies no estequiométricas generando vacancias de oxígeno. Finalmente, los espectros UPS y las funciones de trabajo fueron simuladas para los casos más estables. Estos resultados pueden ser contrastados con experimentos futuros para corroborar los exactitud de los modelos.Is an important material for many industrial applications, such as petrochemistry, automotive and especially in catalysis, due to its large surface area. Even though, this material has great technological relevance, its atomic structure it is still unknown. Given that, having the proper atomic structure of this material is crucial to understanding and improving its properties, this is an active field of research with many open questions. So, in this work we perform DFT studies in surfaces using two of the most cited theoretical models proposed in the literature: Pinto (Model 1) and Digne (Model 2). The analysis of the electronic configurations of the bulk structure and the surfaces (111), (001) and (110) was done for both models.Additionally, the surface energies were computed to determine that the surfaces (111)a and (111), were the most energetically favorable for Model 1 and 2, respectively. From the most stable surfaces in each Model, non-stoichiometric surfaces were obtained by generating O vacancies. Finally, UPS spectra and work functions were simulated for the most stable cases. These results can be used to contraste with future experiments and test the accuracy of the Models.Físico/