Repositorio Yachay Tech (Univ. Yachay Tech)
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Toxicological studies of the fungicides Manzete, Triziman D, and Curamax, using Saccharomyces cerevisiae yeast as a model
No full textPesticides have become a standard method of fighting pests that affect crops. Unfortunately, the excessive use and poor pesticide regulation have brought environmental and health damage. The objective of this study is to evaluate the potential risk or danger that the fungicides Manzete (mancozeb), Triziman D (mancozeb), and Curamax (macozeb+cymoxanil). The use of Saccharomyces cerevisiae cells as a model for measuring the toxicity of fungicides can provide useful clues to prioritize more complex analyses in higher eukaryotes and the future to determine markers for biosensors to assess the toxicity of the products we consume and to which we are exposed, whether be food, cosmetic or another type. The fungicides used are commercial quality for use in the Imbabura-Ibarra area.Los plaguicidas se han convertido un método habitual de lucha contra las plagas que afectan a los cultivos. Por desgracia el uso excesivo y la poca regulación de pesticidas ha traído perjuicios para el medio ambiente y la salud. El objetivo de este estudio es evaluar el riesgo o peligro potencial que pueden causar los fungicidas Manzete (mancozeb), Trizimand D (mancozeb) y Curamax (mancozeb+cymoxanil). El uso de células de levaduras Saccharomyces cerevisiae como modelo para medir la toxicidad de los fungicidas puede proporcionar pistas útiles que permitan priorizar análisis más complejos en eucariotas superiores y en un futuro determinar marcadores para biosensores que permitan evaluar la toxicidad de los productos que consumimos y a los que nos exponemos, bien sean alimentarios, cosméticos, o de otro tipo. Los fungicidas usados son de calidad comercial autorizados para su uso en la zona de Imbabura-Ibarra.Biólogo/
Dynamical networks with global interactions: communication, encryption, and collective behavior
No full textWe propose a generalization of previously introduced encryption method based on globally coupled map networks. Our algorithm employs a network of chaotic maps to directly encrypt bytes contained in any digital file, instead of just plain text files as the original method. Our method can be applied to encode and decode plain text, color images, audio, video, compressed files, etc. Additionally, our method encompasses the storage and recovery of the encrypted information. The method is conceptually simple and computationally efficient, and adaptable to high levels of security. We show several examples and applications of the method. A useful product of this thesis is the implementation of the generalized encryption and storage algorithm in a graphical interface or app for the Linux-Ubuntu operating system. This app allows the user to select files of different types to be coded and decoded.Proponemos una generalización de un método de cifrado introducido anteriormente basado en redes de mapas acopladas globalmente. Nuestro algoritmo emplea una red de mapas caóticos para cifrar directamente los bytes contenidos en cualquier archivo digital, en lugar de solo archivos de texto sin formato como método original. Nuestro método se puede aplicar para codificar y decodificar texto plano, imágenes en color, audio, video, archivos comprimidos, etc. Además, nuestro método abarca el almacenamiento y recuperación de la información encriptada. El método es conceptualmente simple y computacionalmente eficiente, y se adapta a altos niveles de seguridad. Mostramos varios ejemplos y aplicaciones del método. Un producto útil de esta tesis es la implementación del algoritmo de cifrado y almacenamiento generalizado en una interfaz gráfica o aplicación para el sistema operativo Linux-Ubuntu. Esta aplicación permite al usuario seleccionar archivos de diferentes tipos para codificarlos y decodificarlos.Ingeniero/a en Tecnologías de la Informació
Computational analysis of electrogenesis gene sequences in microorganisms
No full textThe study of exoelectrogenic microorganisms has had a great interest in recent decades since their use within bio-electrochemical systems, especially in microbial fuel cells (MFC). It has greatly impacted as an alternative source for electricity generation instead of conventional forms of production. These microorganisms present a series of specific proteins that allow them to transfer electrons to external acceptors in microbial fuel cells, which will allow them to take advantage of the production of electricity. Bioinformatics analysis of the three main proteins involved in the electron transfer process such as MtrA, MtrC, and PilA was carried out in order to find structural and functional similarities within different species of exoelectrogenic microorganisms in order to support future studies focused on the development of much more competent strains that allow the efficient development of microbial fuel cells on an industrial scale. The results show structural similarities in analogous proteins such as MtrA and MtrC; and even PilA suggesting a conservation among different phyla as a survival mechanism in different bacteria.El estudio de los microorganismos exoelectrógenos ha tenido un gran interés en las últimas décadas ya que su uso dentro de los sistemas bio-electroquímicos en especial en las celdas de combustible microbianas (MFC) ha tenido un gran impacto como una fuente alternativa para generación de electricidad en lugar de las formas de producción convencionales. Estos microorganismos presentan una serie de proteínas específicas que les permiten transferir los electrones hacia aceptores externos en las celdas de combustibles microbianas lo que les permitirá aprovecharlos para la producción de electricidad. Un análisis bioinformático de las tres proteínas principales involucradas en el proceso de transferencia de electrones como son MtrA, MtrC y PilA fue realizado con el propósito de encontrar similitudes estructurales y funcionales entre diferentes especies de microorganismos exoelectrógenos con el fin de apoyar estudios futuros enfocados en el desarrollo de cepas mucho más competentes que permitan el desarrollo eficiente de las celdas de combustibles microbianas a escalas industriales. Los resultados sugieren similitud estructural entre proteínas homólogas tales como MtrA y MtrC, e incluso con PilA sugiriendo la conservación entre diferentes filos como un mecanismo de sobrevivencia entre las bacterias.Ingeniero/a Biomédico/
High prevalence of sulfonamide resistance genes into integrons class 1 and 2 in Salmonella enterica in the Andean Region
No full textResistance genes associated with integrons can be mobilized between and within DNA molecules. IntFinder, a bioinformatic tool designed to detect resistance integrons in assembled and raw reads, was used to determine the presence of these elements in whole-genome-sequenced isolates of Salmonella enterica. A collection of 1688 of such isolates was retrieved from the EnteroBase; this study focused on countries of the Andean community, Colombia, Ecuador, Peru, and Bolivia. A total of 688 resistance integrons were detected, class 2 integrons were the most abundant (93,31%) followed by class 1 integrons (6,69%); no integrons class 3 were predicted. The detected integrons were mainly related to Salmonella Infantis (ST32), and to animal sources, especially broiler chickens. The most common gene was dfrA14 which confers resistance to trimethoprim. Other resistance genes were also detected, although in lower numbers, including aadA and bla genes. The widespread use of antibiotics in the region may have influenced the selection of these specific serotypes, integrons, and resistance genes. These results represent a public health risk due to the potential spread of resistant strains. The information gathered from this in silico study contributes to a better understanding of the dynamics of resistance integrons in pathogenic Salmonella spp. In addition, this information could be used when designing surveillance programs aimed at controlling and preventing the appearance of novel resistant strains.Los genes de resistencia asociados con los integrones pueden movilizarse entre y dentro de las moléculas de ADN. IntFinder, una herramienta bioinformática diseñada para detectar integrones de resistencia en lecturas ensambladas y crudas, se usó para determinar la presencia de estos elementos en secuencias de genoma completo de aislados de Salmonella enterica. Una colección de 1688 de estos aislamientos fue extraída de la EnteroBase; este estudio se centró en países de la Comunidad Andina, Colombia, Ecuador, Perú y Bolivia. Se detectó un total de 688 integrones de resistencia, los de clase 2 fueron los más abundantes (93,31%) seguidos por los de clase 1 (6,69%); no se predijo ningún integron de clase 3. Los integrones detectados se relacionaron principalmente con Salmonella Infantis (ST32) y con fuentes animales, especialmente pollos de engorde. El gen más común fue dfrA14 que confiere resistencia a la trimetoprima. También se detectaron otros genes de resistencia, aunque en menor número, incluyendo los genes aadA y bla. El uso generalizado de antibióticos en la región puede haber influido en la selección de estos serotipos específicos, integrones y genes de resistencia. Estos resultados representan un riesgo para la salud pública debido a la posible propagación de cepas resistentes. La información generada a partir de este estudio in silico contribuye a una mejor comprensión de la dinámica de los integrones de resistencia en Salmonella spp. patógena. Además, esta información podría utilizarse para diseñar programas de vigilancia destinados a controlar y prevenir la aparición de nuevas cepas resistentes.Biólogo/
Biogenic selenium nanoparticles in biomedical sciences: properties, current trends, novel opportunities and emerging challenges in theranostic nanomedicine of selenium
No full textIn recent years, nanotechnology has revolutionized healthcare strategies by providing remarkable advances in the diagnosis, treatment and prevention of diseases. Owing to their unique properties including enhanced bioavailability, improved targeting, and significantly reduced toxicity, nanoparticles have gained tremendous research interest in the current biomedical sector. Selenium (Se) is an important dietary supplement and an essential trace element incorporated in selenoproteins with growth‐modulating properties and cytotoxic mechanisms. Although it plays a vital role in many biological and physiological processes, Se usually possesses a narrow therapeutic window with a low degree of absorption and delicate safety margins. Therefore, selenium nanoparticles (SeNPs) have been broadly used as a novel therapeutic and diagnostic platform with decreased toxicity and exceptional benefits against oxidative stress and inflammation-mediated disorders. In the need of developing eco-friendly, inexpensive, simple and high-throughtput biomedical agents that can also ally theranostic purposes and present negligible side effects, biogenic SeNPs have received special attention. Since previous studies have failed to evaluate the potential biomedical applications of biogenic SeNPs in both therapeutics and diagnostics fields, the present review discusses in detail the role of biosynthesized SeNP as an innovative theranostic agent for personalized nanomedicine-based treatments. In addition, it highlights the unique biological, physico-chemical, optoelectronic and catalytic properties of Se nanomaterials. Furthermore, it addresses the significance of nanosizing on pharmacological activity (pharmacokinetics and pharmacodynamics) and cellular interaction of SeNPs. Finally, this review explores the role of SeNPS in the ongoing scenario of pandemic (SARS-CoV-2) and presents key future prospects in translational nanomedicine.En los últimos años, la nanotecnología ha revolucionado las estrategias sanitarias aportando notables avances en el diagnóstico, tratamiento y prevención de enfermedades. Debido a sus propiedades únicas como la biodisponibilidad mejorada y la toxicidad significativamente reducida, las nanopartículas han ganado un gran interés en la investigación del sector biomédico actual. El selenio (Se) es un importante suplemento dietético y un oligoelemento esencial incorporado en selenoproteínas con propiedades moduladoras del crecimiento y mecanismos citotóxicos. Aunque juega un papel vital en muchos procesos biológicos y fisiológicos, el selenio generalmente posee una ventana terapéutica estrecha con un bajo grado de absorción. Por lo tanto, las nanopartículas de selenio (SeNP) se han utilizado ampliamente como una nueva plataforma terapéutica y de diagnóstico con una toxicidad reducida y beneficios excepcionales contra el estrés oxidativo y los trastornos mediados por la inflamación. En la necesidad de desarrollar agentes biomédicos ecológicos, económicos, simples y eficientes que también puedan aliarse con propósitos teranósticos y presentar efectos secundarios insignificantes, se ha prestado especial atención a los SeNP biogénicos. Dado que estudios anteriores no han podido evaluar las posibles aplicaciones biomédicas de los SeNP biogénicos en terapia y diagnosis, la presente revisión analiza en detalle el papel del SeNP biosintetizado como un agente teranóstico innovador para tratamientos personalizados. Además, destaca las propiedades biológicas, físico-químicas, optoelectrónicas y catalíticas únicas de los Se-nanomateriales. Asimismo, aborda la importancia de la nanoescala sobre la actividad farmacológica (farmacocinética y farmacodinamia) y la interacción celular de los SeNPs. Finalmente, se explora el rol de SeNPs en el escenario actual de una pandemia (SARS-CoV-2) y presenta perspectivas a futuro en la nanomedicina traslacional.Ingeniero/a Biomédico/
Manufacture of thin film memcapacitor aluminum oxide nanopores filled with copper oxide by electrochemical self-organizing template
No full textThe present project shows the manufacture of a thin film with a density approximate of 1.1 x 10^15of memcapacitors per m^2. The modified material is composed of nano-pores aluminum oxide (AO) and doped with nano-copper oxide wires (wCuOx).The starting material to make the electrode was aluminum and using electrochemical anodization an porous aluminum oxide membrane (AAO) was obtained. Next, AAO was used as a substrate to deposit wCuOx inside the pores to form a AOO/CuO material. The morphological characterization of the films obtained was done with an atomic force microscope, scanning electron microscopy and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy. And to characterize the electrical properties, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy were used. The experimental results obtained showed a pore size of 50-200~nm with a depth of 40~um. The cyclic voltammetry showed the characteristic resistive switching hysteresis loop of a memcapacitor showing the resistance variation ranging from 0 to 22.5~k\ohm. The electrochemical impedance spectroscopy showed a capacitance value of 1.14X10^(-5)F for the alumina and 6.82X10^(-6)F for AOO/CuO materialEl presente proyecto muestra la fabricación de una película delgada con una densidad aproximada de 1.1 x 10^15de memcapacitors por m^2. El material modificado está compuesto por nano-poros de óxido de aluminio (AO) y dopado con alambres de nano-óxido de cobre (wCuOx). El material de partida para hacer el electrodo fue aluminio y mediante anodización electroquímica se obtuvo una membrana porosa de óxido de aluminio (AAO). A continuación, se utilizó AAO como sustrato para depositar wCuOx dentro de los poros para formar un material AOO / CuO. La caracterización morfológica de las películas obtenidas se realizó con un microscopio de fuerza atómica, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de rayos X de energía dispersiva. Y para caracterizar las propiedades eléctricas se utilizó voltamperometría cíclica y espectroscopía de impedancia electroquímica. Los resultados experimentales obtenidos mostraron un tamaño de poro de 50-200 nm con una profundidad de 40 um. La voltamperometría cíclica mostró el bucle de histéresis de conmutación resistiva característico de un condensador de memoria que muestra la variación de resistencia que va de 0 a 22,5 k\ohm. La espectroscopia de impedancia electroquímica mostró un valor de capacitancia de 1,14X 10^(-5)F para la alúmina y 6,82X 10^(-6)F para el material AOO / CuOIngeniero/a en Nanotecnologí
Photoactive activity of different natural dyes for possible applications in solar cells
No full textIn this work, natural dyes extracted from mortiño and Jamaica flower originally from the Andean sierra of Ecuador were used as dye sensitizers in dye-sensitized solar cells (DSSCs). In addition, two kinds of counter electrodes were used, SWCNTs and candle soot films on fluorine-doped tin oxide (FTO) coated glass. The optical properties of the dyes obtained from a simple extraction process using ethanol as solvent were investigated using UV-Vis spectroscopy. The structure of the titanium dioxide (TiO2) film at the photoanode and the SWCNTs film at the counter electrode were characterized using X-ray powder diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. It was found that the film deposition process of SWCNTs, involving a gel coating using polyethylene glycol (PEG) as binder, does not introduce defects or strong doping in the crystalline structure of the SWCNTs. The photovoltaic performance of the fabricated cells was evaluated from their I-V curves and photovoltaic parameters as maximum power output (Pmax), fill factor (FF) and power conversion efficiency (η). The DSSCs using the SWCNTs film as counter electrode exhibited the highest Pmax, FF, and η values due to a low charge transfer resistance and better electrocatalytic activity from a higher surface area. Finally, the effect of the sensitization time of the TiO2 film on natural dyes is studied. By increasing the sensitization time to 20 hours, the spectral response of TiO2 to visible light with an increase of η by a factor of 2.65En este trabajo, se utilizaron tintes naturales extraídos de mortiño y flor de Jamaica originarios de la sierra andina de Ecuador como tintes sensibilizadores en celdas solares sensibilizadas por colorantes (DSSC). Además, se utilizaron nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs) y películas de hollín de vela como contraelectrodos. Las propiedades ópticas de los colorantes obtenidos de un proceso de extracción simple usando etanol como solvente fueron investigadas usando espectroscopía UV-Vis. La estructura de la película de dióxido de titanio (TiO2) en el fotoánodo y la película de SWCNTs en el contraelectrodo se caracterizaron usando difracción de rayos X (XRD) y espectroscopía Raman. Se encontró que el proceso de deposición de la película de SWCNTs, que implica un recubrimiento de gel utilizando polietilenglicol (PEG) como aglutinante, no introduce defectos en la estructura cristalina de los SWCNTs. El rendimiento fotovoltaico de las celdas fabricadas se evaluó a partir de sus curvas I-V y parámetros fotovoltaicos como potencia máxima de salida (Pmax), factor de llenado (FF) y eficiencia de conversión de energía (η). Las DSSCs que usaban la película de SWCNTs como contraelectrodo exhibieron los valores más altos de Pmax, FF y η debido a una baja resistencia a la transferencia de carga y una mejor actividad electrocatalítica en comparación a las celdas que usaban la pelicula de hoolín de vela. Finalmente, se estudió el efecto del tiempo de sensibilización de la película TiO2 en los tintes naturales. Al aumentar el tiempo de sensibilización a 20 horas, se mejoró la respuesta espectral del fotoánodo a la luz visible con un incremento de η por un factor de 2.65Ingeniero/a en Nanotecnologí
Analytical tight binding hamiltonian for 2D black phosphorus
No full textPhosphorene, the 2D form of black phosphorus, was first isolated in 2014 by mechanical exfoliation technique. It is known to be the most stable allotrope among the 2D phosphorus group. Its main characteristics shows an anisotropic crystalline structure that leads to anisotropic bands around the Γ point, with a gap of 2 eV, making it a promising material for applications in electronic, optoelectronic, and spintronic devices such as sensors and actuators, among others. Several first-principles calculations have studied the electronic bands for this material. However, it is still not clear yet which hybridizations among different orbitals are responsible for the local density of states (LDOS) and the shape of the bands near the Fermi level. In this work, we have performed a theoretical study of the electronic bands of phosphorene by constructing an analytical tight-binding model based on the Slater and Koster parametrization, and comparing our results with the bands presented in the literature obtained from density functional theory (DFT) calculation. To this end, we design a basis containing a minimum set of four hybrid orbitals corresponding to the four atoms in the primitive lattice of phosphorene. Surprisingly, a minimal basis consisting of a combination of solely py and pz orbitals, suffices to reproduce the main features of the band structure at low energies predicted by DFT calculations. Namely, the band asymmetry around the Γ point with a bandgap of 2.19 eV, and the anisotropic shape of the bands around the S point. Furthermore, it is shown by the Löwding transformation method that the addition in the model of the other atomic orbitals of phosphorus does not introduce a significant change in the main characteristics of the lower bands. The latter validates the robustness of our low energy Hamiltonian for phosphorene.El fosforeno, la forma 2D del fósforo negro, fue descubierto por primera vez en el año 2014 mediante la técnica de exfoliación mecánica. Este material es conocido por ser el alótropo más estable de entre todo el grupo 2D del fósforo. Sus principales características indican una estructura anisotrópica cristalina que da lugar a bandas anisotrópicas alrededor del punto Γ, con una banda prohibida de 2 eV, haciéndolo un material prometedor para aplicaciones en electrónica, optoelectrónica y dispositivos espintrónicos como sensores y actuadores, entre otros. Varios autores han estudiado la estructura de bandas para este material utilizando cálculos de primeros principios. Sin embargo, todavía no se tiene claro, qué hibridaciones entre diferentes orbitales son las responsables de la densidad local de estados (LDOS) y la forma de las bandas cerca del nivel de Fermi. En este trabajo, se ha desarrollado un estudio teórico de las bandas electrónicas del fosforeno a partir de la construcción de un modelo de amarre fuerte basado en la parametrización de Slater y Koster, y comparando nuestros resultados con las bandas presentadas en la literatura obtenidas de los cálculos de la teoría del funcional de la densidad (DFT). Para ello, designamos una base que contiene un conjunto mínimo de orbitales que corresponden a los cuatro átomos en la red primitiva del fosforeno. Sorpresivamente, una base mínima que consiste en una combinación solamente de orbitales py y pz, es suficiente para reproducir las principales características de la estructura de bandas a bajas energías predichas por los cálculos de DFT. Esto es, la asimetría de las bandas alrededor del punto Γ con una banda prohibida de 2.19 eV, y la forma anisotrópica de las bandas alrededor del punto S. Además, encontramos que la adición en el modelo de otros orbitales atómicos del fosforeno, mediante el método de transformación de Löwding, no introduce cambios significativos en las principales características de las bandas a bajas energías. Este último punto, valida la solidez de nuestro Hamiltoniano a bajas energías para el fosforeno.Ingeniero/a en Nanotecnologí
Comparative genomic analysis reveals the distribution, organization and evolution of arsenic operon in the Genus Bacillus
No full textArsenic, is the first chemical element in the list of toxic substances because of it is wide distribution worldwide, which means a health latent risk for humans, animals, and microorganisms. Currently, millions of deaths have been recorded worldwide from groundwater contamination by this metalloid. However, there are prokaryotic organisms that have evolved to develop a genetic resistance system (ars). This tolerance mechanism is encoded by three core genes, arsB, arsC, and arsR, and by two complementary genes, arsA and arsD. Usually, these genes are organized in an operon with the following structures arsRDABC or arsRBC. However, there may be other genetic arrangements that lead to different genetic distribution depending on the bacterial species. This research aims to determine the distribution and organization of the ars genes in the operon of 131 species of Bacillus. In addition, to determine the selection forces that act on these genes. In the first instance, the analysis of the genomic sequences reveals the genetic variation of both the ars operon and the ars genes. The results suggest that the predominant operon in the genus Bacillus is arsRBC. Therefore, in these species, these genes encode the main functions in the detoxification of arsenic. In addition, the number of genes present in the operon is related to the concentration of arsenic in the medium, and the absence of one of the core genes makes the bacteria intolerant to arsenic. Statistical methods such as Tajima's D, BUSTED, MEME, and dN/dS were used to identify the selection forces acting on each gene. The statistical results from these programs showed that the core genes are under a positive natural selection, evidenced in the frequent gene duplication and the coexistence of operons at some point in evolution. Similarly, the complementary genes underwent a positive selection at the time of the evolution process that contributed to the adaptation of the bacterium. Finally, an analysis in 49 strains of Bacillus safensis revealed that the loss of genes predominates in the genomes, being the duplication of genes the second predominant event, and the gene gain rate of ars genes is lower.El arsénico es el primer elemento químico en la lista de sustancias tóxicas, porque su amplia distribución en el mundo significa un riesgo latente para humanos, animales y microorganismos. Actualmente, millones de muertes han sido registradas en el mundo a causa de la contaminación del agua subterránea por este metaloide. Sin embargo, existen organismos procariontes que han evolucionado para desarrollar un sistema de resistencia genético (ars). Este mecanismo de tolerancia está codificado por tres genes principales arsB, arsC y arsR, y por dos genes complementarios arsA y arsD organizados en un operón. Usualmente, la organización de los genes en el operón presenta estas estructuras arsRDABC y arsRBC. No obstante, pueden existir otros arreglos de genes que dan lugar a una distribución genética diferente y que dependen de cada especie bacteriana. Esta investigación tiene como objetivo determinar la distribución y organización de los genes ars en el operón de 131 especies de Bacillus. Asimismo, determinar las fuerzas de selección que actúan sobre estos genes. En primera instancia, el análisis de las secuencias genómicas revela la variación genética tanto del operón ars como de los genes ars. Los resultados sugieren que el operón predominante en el género Bacillus es arsRBC. Por tanto, en estas especies, estos genes codifican funciones importantes en la detoxificación de arsénico. Además, el número de genes presentes en el operón tiene relación con la concentración de arsénico en el medio y la ausencia de uno de los genes principales hace que la bacteria sea intolerante al arsénico. Para identificar las fuerzas de selección de cada gen se usan métodos estadísticos como Tajima´s D, BUSTED, MEME y dN/dS. A partir de los resultados estadísticos, se concluye que los genes principales están bajo una selección natural positiva, evidenciada en la frecuente duplicación de genes y la coexistencia de operones en algún momento en la evolución. Los genes complementarios también experimentaron una selección positiva en algún momento de la evolución que contribuyó a la adaptación de la bacteria. Finalmente, un análisis en 49 cepas de Bacillus safensis revelan que la pérdida de genes es lo que predomina en los genomas, siendo la duplicación de genes el segundo evento predominante y la tasa de ganancia de genes ars es menor.Biólogo/
Use of artificial neural networks for estimating water content of natural gas mixtures taking into account heavy hydrocarbons contribution
No full textWhen natural gas (NG) is extracted from the reservoir, it brings water in a vapor phase. Water present in natural gas needs to be removed to prevent disastrous consequences such as: corrosion, problems in pipelines, hydrate formation, difficulties in compression and transport processes. Accurate estimation of the water content in natural gas mixtures is the basis of the dehydration process design. In this regard, many water content methods have been developed (rigorous and semi-empirical methods). Some methods are based on pressure and temperature data. Other ones include the concentration of hydrogen sulfide (H2S), carbon dioxide (CO2), and methane in natural gas. There are no reported methods for calculating water content that considers the hydrocarbons heavier than methane present in mixtures of rich gas, gas condensate, or liquefied petroleum gas (LPG).
Furthermore, some available methods for estimating water content in natural gas have low accuracy, and not all apply to typical operating conditions for natural gas processing. With artificial intelligence development, alternative estimation methods such as artificial neural networks (ANN) have proven to be accurate in estimating data for engineering applications. ANN base their structure on the biological neural networks functioning and can learn from a set of previous data to predict new data. Hence, this graduation project aims to develop a predictive model based on artificial neural networks to precisely estimate water content in natural gas mixtures, taking into account the composition of the heavy hydrocarbons present in the mixture for typical gas processing conditions. For this purpose, experimental data from open literature of water content in NG was required. The experimental data were processed, and the ANN was designed. Then, validation stages with other predictive methods were necessary to check the proposed method's applicability. As Ecuador is a hydrocarbon-producing country, the engineering tools for calculating the water content in natural gas mixtures are of interest to guarantee operational continuity in gaseous hydrocarbon production and processing facilities.El gas natural (GN) al ser extraído de los yacimientos trae consigo agua en fase vapor. El agua presente en el gas natural deber ser removida para prevenir consecuencias desastrosas como corrosión, problemas en tuberías, formación de hidratos, dificultades en procesos de compresión y transporte, entre otros. La estimación precisa del contenido de agua en mezclas de gas natural es la base para el diseño de procesos de deshidratación. Para este propósito, se han desarrollado varios métodos de cálculo de contenido de agua (rigurosos y semiempíricos). Los métodos disponibles se basan en datos de presión y temperatura, otros métodos incluyen la concentración de sulfuro de hidrogeno (H2S), dióxido de carbono (CO2), y metano. No se han reportado métodos para el cálculo de contenido de agua que consideren la alta concentración de hidrocarburos más pesados que el metano presente en mezclas de gas rico, condensado de gas, o gas licuado de petróleo (GLP). Además, algunos métodos disponibles para la estimación del contenido de agua en el gas natural tienen baja precisión y no son aplicables a las condiciones típicas de operación en el procesamiento de gas. Actualmente, con el desarrollo de la inteligencia artificial, métodos alternativos de estimación como las redes neuronales artificiales (RNA) han probado ser precisas en la estimación de datos para aplicaciones ingenieriles. RNA basan su estructura en el funcionamiento biológico de redes neuronales y pueden aprender desde un conjunto de datos previo a predecir nuevos datos. Por lo tanto, el objetivo de este proyecto de graduación es el desarrollo de un modelo predictivo basado en redes neuronales artificiales para la estimación precisa del contenido de agua en mezclas de gas natural, tomando en cuenta la composición de los hidrocarburos pesados presentes en la mezcla, en condiciones típicas de operación. Para este fin, datos experimentales de contenido de agua en GN fueron requeridos. Los datos experimentales fueron procesados y se diseñó la RNA, después etapas de validación con otros métodos predictivos fueron necesarias para verificar la aplicabilidad del método propuesto. Ecuador al ser un país productor de hidrocarburos, las herramientas para el cálculo de contenido de agua en mezclas de gas natural son de interés para garantizar la continuidad operacional en la producción de hidrocarburos gaseosos e instalaciones de procesamiento.Petroquímico/