Repositorio Yachay Tech (Univ. Yachay Tech)
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Synthesis optimization for reduced graphene oxide-based electrodes from surface modified silica fibers
No full textIn this thesis work, it is proposed an innovative methodology for the preparation of reduced graphene oxide optimized for surface modified silica nanoelectrodes (rGO/OF). Aqueous chemical reduction of graphene oxide (GO) was carried by using sodium borohydride as a function of time from 3 h to 42 h, in order to recover the electrical properties of graphene. Samples of rGO/OF were characterized in Raman spectroscopy. Raman spectra results showed that the longer the reduction time it is possible to obtain a graphitic material with fewer oxygen-containing functional groups. The optical fiber (OF) surface was modified by treatment at 700 ◦C in an oxidizing environment and 1:3 piranha solution for polymeric coatings removal; and subsequently (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES) was used for adhesion of concentric rGO to the OF. The characterization results confirm the feasibility of rGO as a conductive material for miniaturized sensing devices.En este trabajo de tesis, se propone una metodología innovadora para la preparación de óxido de grafeno reducido optimizado para nanoelectrodos de sílice de superficie modificada (rGO/OF). La reducción química acuosa del óxido de grafeno (GO) se llevó a cabo usando borohidruro de sodio (NaBH4) en función del tiempo de 3 h a 42 h, con el fin de recuperar las propiedades eléctricas del grafeno. Las muestras de rGO/OF se caracterizaron en espectroscopía Raman. Los resultados de los espectros Raman mostraron que cuanto mayor es el tiempo de reducción es posible obtener un material grafítico con menos grupos funcionales que contienen oxígeno. La superficie de la fibra óptica (OF) se modificó mediante tratamiento a 700 ◦C en un ambiente oxidante y una solución de piraña 1:3 para la eliminación de recubrimientos poliméricos; y posteriormente se utilizó (3-aminopropil) trietoxisilano (APTES) para la adhesión de rGO concéntrico al OF. Los resultados de la caracterización confirmar la viabilidad de rGO como material conductor para dispositivos de detección miniaturizados.Ingeniero/a en Nanotecnologí
Synthesis and characterization of hydrogels formed by PVA-VAVTD-KOH used in Zn batteries
No full textThe synthesis of a polymeric gel formed by Poly (Vinyl Alcohol) (PVA) and different proportions of the ter-polymer composed of vinyl acetate, butyl acrylate, and vinyl neodecanoate (VAVTD) was carried out. The gels were doped with Potassium Hydroxide (KOH) by immersing the polymer in a 12M KOH solution for 24 hours, for its subsequent characterization by different spectroscopic, thermal, and electrochemical techniques. X-ray diffraction tests showed a reduction in the polymer crystallinity after being immersed in KOH. Similarly, the cyclic voltammetry test showed that the higher the VAVTD ratio, the current intensities achieved increase, reaching a maximum of 310 mA with a VAVTD / PVA (4:1) membrane. These intensity values obtained are higher than those obtained by previous studies based on PVA-KOH hydrogels. The conductivity values vs temperature follows an Arrhenius-type behavior and increase with increasing VAVTD content with a maximum of 0.019 S · cm-1 at room temperature. The high intensity and conductivity values obtained by the polymeric gels allowed their implementation in Zn / air batteries. At a discharge current of -5mA hydrogels have a maximum capacity of 165 mAh and 195 mAh for VAVTD / PVA (4: 1) and (5: 1) respectively. The values obtained are significantly higher than the 110 mAh obtained with PVA-KOH hydrogels.Se realizó la síntesis de un gel polimérico formado por una mezcla de Poli (Vinil Alcohol) (PVA) y diferentes proporciones del ter-polímero compuesto de acetato de vinilo, acrilato de butilo y neodecanoato de vinilo (VAVTD). Los geles se doparon con Hidróxido de Potasio (KOH) mediante la inmersión del polímero en una disolución de KOH 12M por 24 horas, para su posterior caracterización por diferentes técnicas espectroscópicas, térmicas y electroquímicas. Las pruebas de difracción de rayos X demostraron una reducción en la cristalinidad del polímero tras ser sumergido en KOH. De igual forma, la prueba de voltametría cíclica demostró que a mayor proporción de VAVTD las intensidades de corriente alcanzadas aumentan llegando a un máximo de 310 mA con una membrana VAVTD/PVA (4:1). Los valores de intensidad obtenidos son mucho más altos que estudios previos basados en PVA-KOH. Los valores de conductividad respecto a la temperatura siguen un comportamiento tipo Arrhenius y aumentan con el incremento de VAVTD alcanzando un máximo de 0.019 S cm-1 a temperatura ambiente. Los elevados valores de intensidad y conductividad obtenidos por los geles poliméricos permitieron su implementación en baterías de Zn/aire. A una corriente de descarga de -5mA los hidrogeles presentan una capacidad máxima de 165 mAh y 195 mAh para VAVTD/PVA (4: 1) y (5: 1) respectivamente. Los valores obtenidos son significativamente superiores a los 110 mAh obtenidos con hidrogeles de PVA-KOH.Ingeniero/a de Polímero
Study of aluminum – pillared clays as catalyst supports for hydrodesulfurization and catalytic activity
No full textStringent regulatory standards for pollutant emissions have forced the search for new hydrotreating catalysts that are more active and resistant to catalytic deactivation. Pillared clays are widely used in adsorption processes due to their high surface area, pore size, strong acid surface area, and high thermal stability. These characteristics make them an attractive material for catalytic uses in processes such as hydrodesulfurization. The present work consisted of a bibliographic review of the different uses of clay as catalyst support for refinery processes, emphasizing hydrotreating. The work summarizes aspects such as sulfur problems, synthesis of pillared clays, preparation of catalysts supported on pillared clays, catalytic activity in hydrotreatment, and an overview of clays in Ecuador. The reviewed studies show that catalysts supported on pillared clays show higher catalytic activity than commercial catalysts. However, the industrial level preparation is not yet feasible due to the time and amount of water required.Las exigentes normas regulatorias de emisiones contaminantes han obligado a la búsqueda de nuevos catalizadores de hidrotratamiento más activos y resistentes a la desactivación catalítica. Las arcillas pilareadas han sido ampliamente utilizadas en procesos de adsorción debido a su alta área superficial, tamaño de poro, fuerte superficie ácida y gran estabilidad térmica. Estas características hacen que sean un material atractivo para usos catalíticos en procesos como la hidrodesulfuración. El presente trabajo consistió en una revisión bibliográfica sobre los diferentes usos que han tenido las arcilla como soporte de catalizadores para procesos de refinería, con especial énfasis en hidrotratamiento. El trabajo resume aspectos como la problemática del azufre, síntesis de arcillas pilareadas, preparación de catalizadores soportados en arcillas pilareadas, actividad catalítica en hidrotratamiento y una visión general de las arcillas en el Ecuador. Los estudios revisados muestran que los catalizadores soportados en arcillas pilareadas muestran mayor actividad catalítica que catalizadores comerciales, sin embargo, la preparación a nivel industrial aun no es viable debido al tiempo y la cantidad de agua necesaria.Petroquímico/
How to make an eco-friendly and unlimited printer?
No full textPrinting is a simple action done by almost everyone so often that almost no one thinks about the impact it could have anymore. However, different chemical products are used as constituents of the inks, and some can have an ecological impact. Worse, as printing is so massively used, the number of inks produced and consumed sums to a considerable amount. Even if efforts towards more eco-friendly inks are made globally, the problem still exists, and new solutions need to be proposed.
This thesis is an attempt to respond to this problematic by proposing a new concept: printing without using ink but solar light. Starting from this idea, we designed and constructed an entirely new machine capable of printing. The machine concept is similar to a Computer Numerical Control (CNC) machine, but a simple lens is used to concentrate the sun on one spot on paper sheets. This lens can move in one direction while the paper can move in another, giving 2D degrees of liberty to reproduce a shape. Since it is only a first prototype, there is still a need to identify the possible limits of this kind of machine; one of them identified is the variation of the solar light in the presence of clouds. Nevertheless, this thesis possibly paves the way towards more eco-friendly printing habits.La impresión es una acción simple que casi todo el mundo realiza con tanta frecuencia que ya casi nadie piensa en el impacto que podría tener. Sin embargo, se utilizan diferentes productos químicos como componentes de las tintas y algunos pueden causar daños al medio ambiente. Peor aún, dado que la impresión se utiliza de manera tan masiva, el número de tintas producidas y consumidas asciende a una cantidad considerable. Incluso si se realizan esfuerzos hacia tintas más ecológicas a nivel mundial, el problema persiste y es necesario proponer nuevas soluciones.
Esta tesis es un intento de dar respuesta a esta problemática proponiendo un nuevo concepto: imprimir sin el uso de tintas o polvos sino con luz solar. Partiendo de esta idea, diseñamos y construimos una máquina completamente nueva capaz de imprimir. El concepto de la máquina es similar a una máquina Computer Numerical Control (CNC), pero se utiliza una lente simple para concentrar el sol en un punto de las hojas de papel. Esta lente puede moverse en una dirección mientras que el papel se puede mover en otra, dando grados 2D de libertad para reproducir una forma. Dado que es solo un primer prototipo, aún existe la necesidad de identificar los posibles límites de este tipo de máquina; uno de ellos identificado es la variación de la luz solar en presencia de nubes. Sin embargo, esta tesis posiblemente allana el camino hacia hábitos de impresión más ecológicos.Químico/
Some generalizations coming from the study of the discrete nagumo equation
No full textThe discrete Nagumo equation corresponds to:
u ̇_n=d(u_(n-1)-2u_n+u_(n+1) )+f(u_n ), n ∈ Z
and in this work we obtain results concerning the following generalization:
u ̇_n=d(〖au〗_(n-1)+bu_n+〖cu〗_(n+1) )+f(u_n ), n ∈ Z
With a, b and c being parameters such that a + b + c = 0 with a ≥ c ≥ 0. We have obtained results that generalize part of the work developed by Bertram Zinner [1] and these constitute a starting point for later obtaining what would be the existence of solutions of the traveling wave type in the equation that we consider.La ecuación discreta de Nagumo corresponde a:
u ̇_n=d(u_(n-1)-2u_n+u_(n+1) )+f(u_n ), n ∈ Z
y en este trabajo se obtienen resultados concernientes a la siguiente generalización:
u ̇_n=d(〖au〗_(n-1)+bu_n+〖cu〗_(n+1) )+f(u_n ), n ∈ Z
siendo a, b y c parámetros tales que a + b + c = 0 con a ≥ c ≥ 0. Se han obtenido resultados que generalizan parte del trabajo desarrollado por Bertram Zinner [1] y estos constituyen un punto de partida para posterior obtención de lo que sería existencia de soluciones del tipo ondas viajeras en la ecuación que consideramos.Matemático/
Analogy between Chemical Kinetics and SIR/SEIR Models to evaluate the spread of Coronavirus Disease (COVID-19) contagion in Ecuador
No full textOn March 13, 2020, OMS declared a pandemic occasioned by a new coronavirus calledSARS-CoV-2, also called COVID-19. This pandemic began to affect Ecuador in February of 2020, affecting the country’s healthcare system and leaving profound affection to society. The following work proposes implementing two epidemiological models (SIR and SEIR) based on fundamentals of the kinetic study of chemical reactions. By considering the analogy of dynamics of the pandemic’s spread with chemical reaction, particularly quadratic or oscillating reactions out of equilibrium occurring inside a batch reactor, the epidemiological model is implemented to evaluate the contagion dynamics of the pandemic in Ecuador. For this, a set of convenient differential equations allows representing the rate of change of each of the populations of individuals considered in selected models. The data used for the models were retrieved from official sources, and different periods were established. Finally, the results obtained show a close approximation of curfew policies ‘efficiency on pandemic dynamics that validate the models as secondary assessment tools.El 13 de marzo de 2020, la OMS declaró una situación de emergencia pandémica global ocasionada por un nuevo coronavirus denominado SARS-CoV-2, posteriormente denominado COVID-19. En Ecuador la pandemia inicio en el mes de febrero con el primer caso detectado, rápidamente la pandemia colapso el sistema de salud y condenó a la sociedad ecuatoriana a un estado de crisis sanitaria. El siguiente trabajo propone implementar dos modelos epidemiológicos (SIR y SEIR) basados en los fundamentos del estudio del comportamiento cinético de las reacciones químicas, particularmente, reacciones cuadráticas u oscilantes fuera de equilibrio, las cuales, ocurren dentro de un reactor discontinuo y poseen una relación directa con el comportamiento de la dinámica de propagación del virus. Es-tas reacciones se encuentran representadas por un conjunto de ecuaciones diferenciales que permiten representar la tasa de cambio de cada una de las poblaciones de individuos consideradas en los modelos seleccionados. Posteriormente el modelo epidemiológico es utilizado para evaluar la dinámica de contagio de la pandemia en Ecuador utilizando datos recuperados de fuentes oficiales para distintos periodos establecidos. Finalmente, los resultados obtenidos muestran una aproximación cercana de la dinámica de propagación de la pandemia, así como la eficiencia de las políticas de confinamiento lo que valida los modelos como herramientas de asistencia en la toma de decisiones.Químico/
Kriging and Kalman filter to estimate dynamic spatio-temporal models
No full textNowadays there is a growing interest in understanding the dynamics of certain physical and biological processes. Those concepts are being partially observed and are generated on a large space and time scale. The use of spatio-temporal statistical models have been increase in a wide variety of scientific disciplines such as mapping diseases in certain re- gions, interpretation of oil industry seismic traces, robotic sensor networks analysis, and monitoring of stations meteorological among other applications. This methodology is appropriate to describe and predict spatial explicit processes, which evolves over time. A Bayesian methodology that involves the combination of a universal Kriging filter and the Kalman filter were proposed. The spatial prediction surfaces of the model were con- structed using the Kriging algorithm and the Kalman filter algorithm. It will be able to estimate the temporal effects. Kriging provides a successful estimation approach from the point of view of spatial statistics. On the other hand, the Kalman filter facilitates describe a well-established recursive procedure in order to estimate models in the form of space- state. Some measures of goodness of fit were used to validate model predictions. The methodology was illustrated using 30-year time series from three meteorological stations in Ecuador. The unified structure of the model allows predictions about temperature, precipitation and humidity in the 3 states analyzed to obtain good adjustments. Under- standing spatial patterns and trends can help to evaluate policies which contribute to climate change reduction. The root mean square error was used as a measure of goodness of fit to measure the algorithm estimation quality and to get satisfactory results.En la actualidad existe un inter´es creciente en comprender las din´amicas de ciertos procesos f´ısicos y biologicos que son parcialmente observados y que se generan a gran escala en espacio y tiempo. Los modelos estad´ısticos espacio temporales se vienen utilizando cada vez mas en una amplia variedad de disciplinas cient´ıficas tales como el mapeo de enfermedades en determi- nadas regiones, la interpretaci´on de trazas s´ısmicas en la industria petrolera, an´alisis de redes de sensores roboticos y el monitoreo de estaciones meteorol´ogicas entre otras aplicaciones. Esta metodolog´ıa es apropiada para describir y predecir los procesos espacialmente expl´ıcitos que evolucionan en el tiempo. En este trabajo se utiliz´o una metodolog´ıa bayesiana que involucra la combinacion de un filtro Kriging universal y el filtro de Kalman. Las superficies de prediccion espacial del modelo se construyeron usando el algoritmo de Kriging y los efectos temporales se estimaran por el algoritmo de filtro de Kalman. El Kriging proporciona un enfoque de estima- cion exitoso desde el punto de vista de la estad´ıstica espacial y el filtro de Kalman facilita un procedimiento recursivo bien establecido para la estimacion de los modelos en la forma espacio estado. Se utilizaron algunas medidas de bondad de ajuste para validar las predicciones del modelo. La metodologia fue ilustrada usando series de tiempo de 30 an˜os de tres estaciones me- teorologicas del Ecuador. La estructura unificada del modelo permite hacer predicciones sobre la temperatura, las precipitaciones y la humedad en las 3 provincias analizadas obteniendo buenos ajustes. Comprender los patrones espaciales y tendencias puede ayudar a evualar politicas que contribuyan a la reduccion del cambio climatico. Se us´o la raiz del error cuadratico medio como medida de bondad de ajuste para medir la calidad de estimacion del algoritmo obteniendose resultados satisfactorios.MATEMÁTICO/
Yeast models as an alternative for pesticide study
No full textSince agriculture is a fundamental pillar in the socio-economic development of Ecuador, the use of pesticides has become essential to maintain the yield and production of important crops despite the highly hazardous risks to human health because of an excessive exposure. The present work aims to provide an overview of how yeasts can be used as an alternative for the study of pesticides and in turn highlight the problem of mishandling of pesticides in the country. A bibliographic review was carried out highlighting five aspects: [1] the importance of the study of yeasts, [2] the use of pesticides, [3] the management of pesticides in Ecuador, [4] biosensors for the detection of pesticides, and [5] the use of yeasts as a model organism for the study of pesticides. In conclusion, the current management strategies in the country point to the need to implement regular control tools that are fast, inexpensive, and easy to use. Furthermore, although the use of yeasts as biosensors for the detection of agrochemicals is still under development, these microorganisms can be used for bioremediation of pesticides and as a tool for preliminary evaluation prior to the initiation of more complex studies.Dado que la agricultura es un pilar fundamental en el desarrollo socioeconómico del Ecuador, el uso de pesticidas se ha vuelto indispensable para mantener el rendimiento y producción de los cultivos a pesar de los riesgos asociados ya conocidos. El presente trabajo tiene como objetivo brindar una visión general de como las levaduras pueden ser usadas como una alternativa para el estudio de pesticidas y a su vez, resaltar la problemática del mal manejo de pesticidas en el país. Se realizó una revisión bibliográfica destacando cinco aspectos: [1] la importancia del estudio de las levaduras, [2] el uso de pesticidas, [3] el manejo de pesticidas en el Ecuador, [4] biosensores para la detección de pesticidas, y [5] el uso de levaduras como organismos modelos para el estudio de pesticidas. En conclusión, las estrategias de manejo actual en el país señalan la necesidad de implementar herramientas de control regulares que sean rápidas, económicas y fáciles de usar. Además, aunque el uso de levaduras como biosensores para la detección de agroquímicos aún se encuentra en desarrollo, estos microorganismos pueden ser usados para biorremediación de pesticidas y como una herramienta de evaluación preliminar anterior a la realización de estudios más complejos.INGENIERO/A BIOMÉDICO/
Characterization of the antimicrobial and antioxidant properties of four native plants of Ecuador (Ilex guayusa, Aloysia citrodora, Clinopodium nubigenum, and Croton lechleri)
No full textThe use of traditional medicine in Ecuador is extensive, and many plants contain secondary metabolites that can be used to develop new drugs to fight against diseases. In recent years, various researchers have used medicinal plants to evaluate antimicrobial, antifungal, anti-allergenic, and antioxidant activity. In traditional medicine, these plants are commonly used to treat infections, inflammations, wounds or injuries, disorders of the skin, subcutaneous tissues, or disorders of the digestive system. One of the most common uses in treating renal and urinary tract pathologies. This work presents a broad bibliographic review of four native plants of Ecuador (Ilex guayusa., Aloysia citrodora, Clinopodium nubigenum, Croton lechleri) used traditional medicine, describing their ethnobotanical uses, natural properties, pharmacological effects, and chemical components. A great variety of publications confirm the existence of secondary metabolites that present antimicrobial and antioxidant effects. The information is summarized in a comparative table for each of the extraction methods used in each of these tests and the solvent that has been used for their extraction. Finally, several of these species are shown to be used in the pharmaceutical industry and potentially treat thousands of pathologies. One of the significant problems in which the Worldwide Health Organization (WHO) is involved in the growing antimicrobial resistance, and one of the potential solutions is the study of plant species used by indigenous people.El uso de la medicina tradicional en Ecuador es extenso y las plantas contienen metabolitos secundarios que pueden usarse para producir nuevos medicamentos e incluso combatir más de una enfermedad. En los últimos años, varios investigadores han utilizado plantas medicinales para evaluar la actividad antimicrobiana, antifúngica, anti-alérgica y antioxidante. En la medicina tradicional, estas plantas se utilizan comúnmente para tratar infecciones, inflamaciones, heridas o lesiones, trastornos de la piel o tejidos subcutáneos, trastornos del sistema digestivo, entre otros. Este trabajo muestra una amplia revisión bibliográfica de cuatro plantas nativas del Ecuador (Ilex guayusas., Aloysia citrodora, Clinopodium nubigenum, Croton lechleri) usadas en la medicina tradicional, dando a conocer su etnobotánica, propiedades naturales, efectos farmacológicos y componentes químicos. Se encontraron una gran variedad de publicaciones que confirman la existencia de metabolitos secundarios que presentan resistencia antimicrobiana y capacidad antioxidante. Resumo en una tabla de comparación cada uno de los métodos de extracción usados en cada uno de estos ensayos y además el solvente que se ha usado para su extracción. Finalmente, se ha logrado evidenciar que varias de estas especies pueden ser usadas en la industria farmacéutica y llegar a tratar hasta a miles de patologías. Uno de los grandes problemas en los que se ve involucrada la Organización Mundial de la Salud (OMS) es la creciente resistencia antimicrobiana y una de las soluciones potenciales es el estudio de especies vegetales usado por los pueblos indígenas.Ingeniero/a Biomédico/
Ecuadorian native plants as possible volatile organic compounds reducing agents in air pollution
No full textAir pollution is known as the presence of toxic or harmful substances in the atmosphere. It is considered a public health problem that is continuously causing adverse effects on humanity and the ecosystem. It is associated with several diseases such as respiratory, neurological, and cardiovascular. According to INEC, in 2016, there were 2643 deaths due to diseases associated with environmental pollution. Specifically, in this project, VOCs are the air pollutants evaluated. Previous studies demonstrate that some plants leaves have a significant capacity to absorb VOCs. To take advantage of Ecuador's biodiversity, plant leaves from different areas of Ecuador has been tested to prove their efficiency to capture VOCs. During the experimentation, the plant leaves were physicochemically characterized, and, using gas chromatography (GC), the performance of the gas absorption was tested. Results show that some leaves are capable of absorbing around 20-28% of the tested gas. These percentages represent a significant absorption efficiency, which allows concluding that these plant leaves represent an eco-friendly method to reduce air pollution.La contaminación del aire se conoce como la presencia de sustancias tóxicas o nocivas en la atmósfera. Se considera un problema de salud pública que continuamente causa efectos adversos en la humanidad y el ecosistema. Se asocia con varias enfermedades como las respiratorias, neurológicas y cardiovasculares. Según el INEC, en 2016, hubo 2643 muertes debido a enfermedades asociadas con la contaminación ambiental. Específicamente, en este proyecto, los VOC son los contaminantes del aire evaluados. Estudios anteriores demuestran que algunas hojas de las plantas tienen una capacidad significativa para absorber los COV. Para aprovechar la biodiversidad de Ecuador, se han probado hojas de plantas de diferentes áreas de Ecuador para demostrar su eficacia para capturar VOC. Durante la experimentación, las hojas de las plantas se caracterizaron fisicoquímicamente y, utilizando la cromatografía de gases (GC), se probó el rendimiento de la absorción de gases. Los resultados muestran que algunas hojas son capaces de absorber alrededor del 20-28% del gas analizado. Estos porcentajes representan una eficiencia de absorción significativa, lo que permite concluir que estas hojas de plantas representan un método ecológico para reducir la contaminación del aire.Ingeniero/a Biomédico/