Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia

Data acquisition and processing system for local seismologic networks

An automatic seismic data acquisition and processing system has been designed and implemented in the Los Andes University Geophysical Laboratory. It has been tailored to meet the needs of the seismological observatories interested in gathering, structuring and publishing on the Internet the necessary data to carry out microseismicity studies. The system was designed to facilitate its operation and maintenance at a relatively low cost. This goal was achieved by exploiting the capabilities of the networks based on personal computers and on the family of the Microsoft Windows operating system. Real time data acquisition is performed using an A/D card and a driver, both of which were specially designed to detect seismic events. The time baseline of the seismic records is automatically synchronized with the time signal from a satellite clock, obtaining the millisecond accuracy necessary for precise timing of the seismic signals. The seismic detection algorithm work through both, the time and frequency domain, using neural networks for the recognizance of seismic wave patterns. Triggering of several seismic stations is used as an additional discrimination criterion. Off-line seismic data processing can be performed on any PC connected to the local network or TCP/IP. The processing includes seismogram visualization, arrival times and polarities picking, hypocenter locations, plotting epicenter maps and access to seismic libraries. Moreover, capabilities for dynamic publication in web sites is provided via an interactive catalog, which also allows seismologists to locate through the WWW the information needed for their research. The software is interactive and integrated and, following a set of rules, it can be extended with new functions. All information, either from individual events or from groups of events, including their seismograms, can be displayed using an information base, which can be managed through the Internet. Most of the versatility of this information base is due to its capability to store and relate instrumental data from seismic events with digital documents, allowing several ways of searching and collection information. This work allowed the automation of the Venezuelan Andes Seismic Network operated by the Los Andes University Geophysical Laboratory (http://lgula.ciens.ula.ve) at the beginning of the nineties. Its algorithm for event discrimination, and capabilities for integrated management of the information and low cost operational maintenance, have been tested in seismic networks in southern Venezuela for almost a decade, being accumulated the biggest seismological information base available about South West of Venezuela.

Se desarrolló en el Laboratorio de Geofísica de la Universidad de Los Andes un sistema automático de adquisición y procesamiento de datos adaptado a las necesidades de los observatorios sismológicos interesados en recoger, estructurar y publicar en Internet la data necesaria para la realización de estudios locales de microsismicidad. El sistema fue diseñado para facilitar su operación y mantenimiento a un costo comparativamente bajo y para ello explota las capacidades de las redes de computadores personales y trabaja bajo los sistemas operativos de la familia Windows. La adquisición de datos sísmicos en tiempo real se ejecuta usando una tarjeta analógico digital y un programa de detección, ambos especialmente diseñados. La base de tiempo de las señales sísmicas se sincroniza con un reloj de satélite, obteniendo la precisión de milisegundos necesaria en el procesamiento de datos sísmicos. El algoritmo de detección trabaja en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia y usa redes neuronales para el reconocimiento de patrones sísmicos. El disparo de varias estaciones se usa también en el filtrado de señales. El procesamiento fuera de línea puede ejecutarse desde cualquier PC conectado a la red local o TCP/IP e incluye la visualización de sismogramas, lectura de tiempos de llegada y polaridades, localización de hipocentros, mapas epicentrales, el acceso a bibliotecas de información sismológica y la publicación dinámica en sitios Web a través de un catálogo interactivo que permite a los sismólogos ubicar la información que requieren para sus estudios específicos a través de la World Wide Web. El software es interactivo e integrado y siguiendo un conjunto de reglas puede extenderse con nuevas funciones. Toda la información, tanto de eventos individuales como de grupos de eventos, incluyendo sus sismogramas puede visualizarse mediante una base de información que se administra y consulta a través de Internet. Gran parte de la versatilidad de esta base de información radica en que puede almacenar y relacionar los datos instrumentales de eventos sísmicos con documentos digitales de distinta naturaleza, permitiendo múltiples maneras de buscar y recuperar información. El trabajo permitió la automatización la Red Sismológica de Los Andes Venezolanos (http://lgula.ciens.ula.ve) a comienzos de los noventa. Sus algoritmos de discriminación de eventos, y sus capacidades de manejo integrado de información y de mantenimiento operativo a bajo costo, han sido probados durante un período cercano a una década en redes sismológicas en el sur de Venezuela, acumulándose la mayor cantidad de información sismológica disponible actualmente para el sur occidente de Venezuela.

Evaluation of the natural illumination and sunlighting of bioclimatic houses for hot humid climates

In intertropical latitudes such as Venezuela with warm humid climates, the analysis of the natural illumination and the sunlighting, allow establishing parameters for the adequate design of the openings in a construction (form, size, protection), since by them penetrates the greatest quantity of heat by the influence of the direct and diffuse solar radiation. This article is referred to the study of both variables in a bioclimatic house design for the population of Tamare, a locality of the Zulia State, Venezuela. In the same are exposed two aspects: 1) The quantitative analysis of the natural illumination through an experimental study that includes measurements of the exterior horizontal illuminance and interior illuminance in a physical model of the bioclimatic house; 2) The study of the sunlighting through a three-dimensional digital model. This work has allowed determining if the light levels are sufficient for the accomplishment of the indoor, or if these are higher or lower. In this case it will permit to choose an adequate design strategy for obtaining the light comfort, going from the use of artificial light used in a conscious way to save energy, to the design of elements that allow the control of the solar radiation and at the same time permit to have the necessary light conditions to accomplish the activities.

En climas cálido húmedos, el análisis de la iluminación natural y el asoleamiento, permiten establecer parámetros para el diseño adecuado de las aberturas de una edificación (forma, tamaño, protección, etc.), ya que por ellas penetra gran cantidad de calor por la influencia de la radiación directa y difusa. Este trabajo está referido al estudio de ambas variables, en una vivienda bioclimática diseñada para localidades intertropicales con clima cálido húmedo, en este caso especifico al Estado Zulia, Venezuela. En el mismo se exponen dos aspectos: 1) El análisis cuantitativo de la iluminación natural a través de un estudio experimental, que abarca mediciones de iluminación exterior e interior en un modelo a escala de la vivienda bioclimática; 2) El estudio de la penetración de la luz solar (asoleamiento), a través de un modelo digital tridimensional. El estudio permitió determinar si los niveles de iluminación, son adecuados para la realización de las actividades dentro del espacio, o si son altos o muy bajos. Esto nos ayudará a tomar una decisión adecuada de diseño para obtener el bienestar lumínico, desde el uso de iluminación artificial utilizada de manera consciente, hasta el diseño de elementos que permita el control del asoleamiento y al mismo tiempo permitan tener las condiciones de luz para la realización de las actividades.

Treatment for domestic wastewater by using aerated ponds

The study was undertaken using a pilot plant of aerated ponds which consists of two systems called A and B, each one with three-tank system in series in order to evaluate the performance of the plant. The biochemical oxygen demand (BOD5,20) and soluble biochemical oxygen demand (BODsoluble), at the outlet of the A system, were 20 mg/L and 6 mg/L, respectively, very similar to those obtained from the B system where their values were 15 mg/L and 5 mg/L, respectively, this means that they can be achieved the same removal levels for both the A system, with one-day retention time in each pond and for the B system, with two-days retention time in each pond. The removal of chemical oxygen demand (COD) for both A and B systems were very similar, 81 and 85%, respectively. The data obtained from the different species of nitrogen at the effluent from the two systems of aerated ponds demonstrated that were an effective nitrification process. The biological treatment in aerated ponds is adequate to handle this kind of wastewater, since it is possible to get, with a single pond, a removal to 91% of the organic load in terms of BOD with one-day retention time.

El estudio se llevó a cabo utilizando una planta piloto de lagunas aireadas, conformada por dos sistemas A y B (cada uno integrado por tres lagunas en serie), con la finalidad de evaluar el funcionamiento, operación y control de la planta. La Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5,20) total y soluble en la salida del sistema A fueron 20 mg/L y 6 mg/L respectivamente, muy similares a las obtenidas en el sistema B, donde los valores fueron de 15 mg/L y 5 mg/L respectivamente. Se alcanzaron los mismos niveles de remoción de la DBO tanto para el sistema A, con un tiempo de retención de 1 día en cada laguna, como para el sistema B con tiempo de retención de 2 días en cada laguna. Los porcentajes de remoción de la Demanda Química de Oxigeno (DQO) en los dos sistemasAyBfueron muy similares, 81% y 85%, respectivamente. Los resultados de las diferentes especies de nitrógeno en el efluente de los dos sistemas indicaron que el proceso de nitrificación fue eficiente. El tratamiento biológico en lagunas aireadas es eficiente para tratar este tipo de aguas residuales, puesto que con un tiempo de retención de un día, se logró una remoción del 91% de la carga orgánica, en términos de DBO, con una sola laguna.

Optimum time of hydraulic retention for the anaerobic treatment of light oil production wastewater

UASB reactor of 4 l was used under mesofilic conditions to degradate oil production wastewater from the light oil of Venezuelan industry. Several hydraulic retention times were used to change the organic load on the system. The carried out analysis during the experimentation were: organic matter removal as COD total phenol removal, methane production and volatile fatty acid (VFA) production. The investigation demonstrated that the optimum retention time for the treatment system for this type of wastewater was found to be 15 h, corresponding this to an organic load of 2 KgCOD/m³d, condition in which de COD removal and methane percentage were over 80% and the total phenol removal of 60%. For a retention time under 10 h, an inhibition from the methanogenic bacteria was observed, due to the high concentration on VFA, which limits the organic matter transformation present on the crude light oil wastewater to methane.

Un reactor de manto de lodo con flujo ascendente (UASB) de 4 l bajo condiciones mesofílicas fue utilizado para degradar óptimamente el agua de producción proveniente de la extracción de petróleo liviano (APPL) de la industria petrolera venezolana. Se utilizaron diferentes tiempos de retención hidráulicos (TRH), modificando así la carga orgánica en el sistema de tratamiento. Los parámetros analizados durante el estudio fueron: remoción de materia orgánica medida como DQO, remoción de fenoles totales, producción de metano y la evolución de la producción de los ácidos grasos volátiles (AGV). El estudio mostró que el TRH óptimo para el sistema de tratamiento, utilizando este tipo de aguas, se encuentra en 15 h, correspondiendo una carga orgánica de 2 KgDQO/m³d, condición en la cual la remoción deDQO y porcentaje de metano fueron superiores a 80% y la remoción de fenoles totales de 60%. Para un TRH menor a 10 h, la inhibición de las bacterias metanogénicas fue evidente debido a la alta concentración de los AGV lo cual limita la transformación de la materia orgánica presente en el APPL a metano.

Optimization of the potentiometric technique with ion selective electrode for evaluating sulfate ion in aqueous samples

An optimization of the potentiometric technique using ion selective electrodes for sulfate analysis is discussed. The determination of SO=4 ion in water column samples (Latitude N 09°5117", Lengt W 71º3141") of the Lake Maracaibo was performed following the optimum parameters. Response time 30 s shorter was exhibited when using NaNO3 as ISA solution compared with conventional NaClO4 ISA solution. The titrant solution containing Pb(NO3)2 does not interfere with the lead ion selective electrode, the optimum titration rate being 0,008 mL/s. Sulfate ion was titrated against standard Pb(NO3)2 4,83x10-3 mol/L solution using a lead ion selective electrode vs Ag/AgCl reference electrode. Samples of water colected every two m from 1 m to 27 m depth were analyzed, and levels of SO=4 ion from 171,84 ± 4,26 to 306,72 ± 9,46 mg/L were found. Significative differente values of sulfate vs depth are shown within 95% of probability.

Se optimizó la técnica potenciométrica con electrodo selectivo para la determinación de sulfato, y se aplicó a muestras de la columna de agua (Latitud N 09°5117", LongitudO71º3141") del Lago de Maracaibo. El NaNO3 utilizado como regulador de fuerza iónica (ISA), permitió disminuir el tiempo de respuesta del sensor de Pb+2 en 30 s con respecto al ISA convencional (NaClO4). El Pb(NO3)2 usado como titulante no representa una interferencia para el sensor. La velocidad óptima de titulación fue 0,008mL/s. Se tituló SO=4 con solución patrón de Pb(NO3)2 4,83x10-3 mol/L, usando un electrodo selectivo de Pb+2 vs Ag/AgCl en 14 muestras de agua del Lago de Maracaibo; captadas desde 1 m hasta 27 m de profundidad con una separación de 2 m entre ellas. Los niveles de sulfato encontrados fueron 171,84 ± 4,26 a 306,72 ± 9,46 mg/L, mostrando diferencia significativa, al 95% de probabilidad con la profundidad.

Electrochemical chlorination of phenylnonane

By using phase transference catalysis, anodic chlorination of phenylnonane in a two immiscible liquids (dichloromethane-water) with tetrabutylammonium as the transference agent; pchlorononylbenzene was obtained as the main product with an organic yield of 47%, which means an improvement compared with 24% obtained when using a single solvent. Formation of p-chlorononylbenzene depends upon the nature and concentration of the transference agent, pH, temperature, and oxidation potential. The best conditions were reached using 0.3M Bu4NHSO4, at a pH ranging within 4 and 6, at 35°C and 1.70 V vs Ag/Ag+. Our results suggest that at those potentials below the oxidation peak of the aromatic, the formation of the chlorinated species is due to a chemical reaction between the electrochemically generated chlorinating species and the neutral molecule of phenylnonane. On the other hand, at those potentials above the oxidation peak, the reaction occurs between the chlorinating species and a cationic species generated by oxidation of phenylnonane. To confirm our results, experiments were run in acetonitrile-water, showing that at low potentials (~1.40 V vs Ag/Ag+), 20% of p-chlorononylbenzene is formed by direct reaction between the chlorinating species and the phenylnonane while at higher potentials, 27% of p-chlorononylbenzene and 34% of nonylacetamide is produced by reaction of the chlorinating species and the electrolytic medium with the organic cationic intermediate species.

Usando la técnica de catálisis de transferencia entre fases, se reporta la cloración anódica del fenilnonano en un sistema de dos líquidos inmiscibles (diclorometano-agua) utilizando iones de tetrabutilamonio como agente de transferencia entre fases del ion cloruro. Se obtuvo como producto principal el pclorononilbenceno, con un rendimiento (47%) mayor al obtenido de las electrólisis en un medio orgánico sencillo (24%). La formación de este producto es dependiente del tipo y concentración del agente de transferencia, pH, temperatura y potencial de oxidación. Los valores óptimos obtenidos fueron: Bu4NHSO4 (0.3 M), pH: 4 - 6, t = 35°C, E = 1.70 V vs Ag/Ag+. De acuerdo a nuestros resultados, a potenciales de oxidación menores que el del aromático, la formación del producto clorado se debe a la reacción química de la especie clorante generada electroquímicamente y el fenilnonano en solución mientras que a potenciales mayores, la reacción ocurre entre la especie clorante y una especie catiónica proveniente de la electrooxidación del fenilnonano. Experimentos realizados en un medio acetonitrilo-agua confirman estas propuestas de reacción; en este caso a bajos potenciales (1.40 V) se forma el p-clorononilbenceno (20%) por reacción de especies clorante-fenilnonano, mientras que a potenciales mayores se obtienen p-clorononilbenceno (27%) y nonilacetanilida (34%) por reacción de la especie clorante y el medio electrolítico con la especie catiónica intermediaria orgánica.

Electrochemical behaviour of carbon steel in oil (kerosene) in water emulsion in stagnation conditions

Oil in water emulsions, which contain water as a continuous phase, show good conditions to allow a flow of electric current. Therefore, the corrosion process may be promoted for this kind of system. This study point out results obtained in an interface of kerosene in water emulsion and carbon steel; where the kerosene-water ratio varies from 0 to 70%. The emulsion was in stagnated conditions during the tests. The results were analyzed with the electrochemical impedance technique and the behaviour of the metalemulsion interface represent using equivalent circuits under the different conditions tested. The corrosion type was uniform without any evidence of localized attack due to kerosene contents.

Las emulsiones aceite en agua (O/W), por tener como fase continua el agua, presentan buenas condiciones para conducir electroquímicamente la corriente eléctrica. Por lo tanto, el proceso de la corrosión puede ser promovido por este tipo de sistemas. En este trabajo se hace referencia a los resultados obtenidos en una interfase compuesta por un acero al carbono AISI 1020 en una emulsión keroseno en agua; con relaciones de keroseno en agua que van desde 0 hasta un 70%. La emulsión siempre se mantuvo sin movimiento durante los ensayos. Los resultados son analizados a partir de la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica y el comportamiento de la interfase metal-emulsión se simula utilizando circuitos equivalentes para las diferentes condiciones de ensayo. En general, la corrosión fue del tipo uniforme, en los sitios donde el keroseno no pudo cubrir completamente la superficie y por lo tanto, disminuyó la velocidad de corrosión.