Ciencia e Ingeniería Neogranadina

AUTOCHTHONOUS MICROBIAL CONSORTIUM FOR DIESEL CONTAMINATED WATER TREATMENT FROM TOAS ISLAND HARBOR (VENEZUELA)

RESUMEN El tratamiento biológico de aguas contaminadas, mediante consorcios microbianos autóctonos, aprovecha las potencialidades metabólicas de grupos distintos de microorganismos para degradar y/o remover una amplia variedad de compuestos. Adicionalmente, las técnicas de bioestimulación y bioaumentación contribuyen a fortalecer las capacidades de estos procesos de biodegradación. El objetivo de este trabajo consistió en evaluar la utilización de un consorcio microbiano autóctono (Chlorella spp.-bacterias) para el tratamiento de aguas del puerto de Isla de Toas (Lago de Maracaibo, Venezuela), contaminadas con 1 % v/v de gasoil. Para ello, se usaron dos tratamientos (T1: bioestimulado y T2: bioaumentado) y un control por 70 días, a escala de 20 L y condiciones ambientales controladas. Durante los ensayos se monitorearon: temperatura, pH, demanda química de oxígeno (DQO), nitrito, nitrato, nitrógeno total Kjeldahl, nitrógeno total (N-total), ortofosfato, fósforo total (P-total), hidrocarburos totales del petróleo (HTP), fracciones de hidrocarburos (SARA), densidad microalgal y bacteriana, y pigmentos fotosintéticos, de acuerdo con los métodos estandarizados. Los valores medios para la remoción de materia orgánica (DQO), N-total y P-total, fueron: 23,3±2,3; 35,2±4,5 y 64,6±4,8 %, de 27,6±1,64; 79,8±2,05 y 87,7±1,95 %, y de <0,1; 16,1 ±0,38 y 44,7±1,18 %, para el control, T1 y T2, respectivamente. Las concentraciones finales de HTP estuvieron por encima del límite permisible de la normativa venezolana para descarga a cuerpos de aguas naturales, no obstante, se obtuvieron altas tasas de remoción de hidrocarburos saturados y aromáticos (>70 %), particularmente en el tratamiento bioaumentado (T2). Los consorcios microbianos autóctonos poseen gran potencial para la biorrecuperación del agua del puerto de Isla de Toas, contaminada con hidrocarburos del petróleo, por lo cual se recomienda continuar investigando sobre esta tecnología de tratamiento.

ABSTRACT The biological treatment of polluted water using autochthonous microbial consortia harnesses the metabolic potential of different groups of microorganisms to degrade and/or remove a wide variety of compounds. Additionally, biostimulation and bioaugmentation techniques contribute to enhancing the capabilities of these biodegradation processes. The objective of this paper was to evaluate the use of an autochthonous microbial consortium (Chlorella spp.-bacteria) to treat water at the Toas Island harbor (Maracaibo Lake, Venezuela), polluted by 1 % v/v diesel. For this, two treatments (T1: biostimulated and T2: bioaugmented) and a control were used for 70 days, at a scale of 20 L and under controlled environmental conditions. During the tests, temperature, pH, chemical oxygen demand (COD), nitrite, nitrate, total Kjeldahl nitrogen, total nitrogen (TN), orthophosphate, total phosphorus (TP), total petroleum hydrocarbons (TPH), hydrocarbon fractions (SARA), microalgal and bacterial density, and photosynthetic pigments were monitored, according to standardized methods. The mean values for organic matter removal (COD), TN and TP were 23.3 ± 2.3, 35.2 ± 4.5 and 64.6 ± 4.8 % for control; 27.6 ± 1.64, 79.8 ± 2.05 and 87.7 ± 1.95 % for T1 ; and <0.1; 16.1 ± 0.38 and 44.7 ± 1.18% for T2. The final concentrations of TPH were above the permissible limit of Venezuelan regulations for discharges into natural bodies of water; however, high rates of saturated and aromatic hydrocarbon removal (>70 %) were obtained, particularly in the bioaugmented treatment (T2). Autochthonous microbial consortia have great potential for the biorecovery of water at the Toas Island harbor, polluted by petroleum hydrocarbons. Therefore, it is advisable to continue researching into this treatment technology.

EFFECT OF THE CONCENTRATION OF IRON IN THE PROPERTIES OF Nb₂O₅ WITH POSSIBLE PHOTOCATALITIC APPLICATION

RESUMEN Actualmente, se busca desarrollar compuestos de energía de banda gap baja para ser aplicados en fotocatálisis. Se eligió dopar el pentóxido de niobio con hierro, con el fin de establecer la relación entre sus propiedades estructurales, superficiales y ópticas, y posibles aplicaciones fotocatalíticas. Se prepararon polvos de Nb2O5 dopados con Fe (al 2,5 %, 5 % y 10 %, porcentaje en peso) por el método Pechini, buscando establecer las condiciones de síntesis apropiadas para la conformación de partículas de Nb2O5:Fe. Los polvos fueron sinterizados a 600°C y 700°C por 2 h en aire y posteriormente fueron examinados por TGA, DRX, MEB, espectroscopia de reflectancia difusa UV-vis y por el método BET. En las muestras precalcinadas el análisis térmico permitió establecer el comportamiento del porcentaje de pérdida de peso en función de la temperatura. Se compararon los resultados obtenidos para el óxido no dopado, con los del Nb2O5 dopado con Fe para analizar sus propiedades cristalinas. Los difractogramas del Nb2O5 dopado con Fe al 2,5 % y 5 %, sometido a 700°C fueron similares al del Nb2O5 no dopado, indicando que el Nb fue sustituido por el Fe y, por lo tanto, no se presentan variaciones considerables en la estructura del óxido. El tamaño de cristalito de las partículas nanoestructuradas de Nb2O5 dopado con Fe, aumentó en todos los casos cuando la temperatura de sinterización se incrementó de 600°C a 700°C. La energía de banda gap del Nb2O5: Fe disminuyó con el incremento de la temperatura para las concentraciones de 2,5 % y 5 %. El valor del S BET aumentó con el incremento de la concentración de hierro. La muestra Nb2O5:Fe5 %, calcinada a 700°C, presentó una E g de aproximadamente 2,69 eV y características estructurales y superficiales que la hacen promisoria para pruebas de desempeño fotocatalítico.

ABSTRACT At present, low band gap energy compounds are under development to be applied in photocatalysis. Niobium pentoxide was doped with iron to establish the relationship between its structural, surface and optical properties and its potential photocatalytic applications. Fe-doped Nb2O5 powders were prepared (at 2.5, 5 and 10 %, weight percent) using the Pechini method to create the appropriate synthesis conditions for the formation of Nb2O5:Fe particles. The powders were sintered at 600 and 700 °C for two hours in air and subsequently examined by TGA, XRD, SEM, UV-vis diffuse reflectance spectroscopy and the BET method. In pre-calcined samples, the thermal analysis allowed to establish the behavior of weight loss percentage dependent on temperature. Results obtained for non-doped oxide were compared with those of Fe-doped Nb2O5 to analyze its crystalline properties. The diffractograms of Fe-doped Nb2O5 at 2.5 and 5 %, subjected to 700 °C, were similar to those of non-doped Nb2O5. This suggests that Nb was replaced by Fe and, therefore, there are no significant variations in the oxide structure. The crystallite size of Fe-doped Nb2O5 nanostructured particles increased in all cases when the sintering temperature increased from 600 to 700 °C. The band gap energy of Nb2O5:Fe decreased with increased temperature for 2.5 and 5 % concentrations. The S BET value increased with increased iron concentration. The 5 % Nb2O5:Fe sample, calcined at 700 °C, showed an E g of approximately 2.69 eV and structural and superficial characteristics that make it promising for photocatalytic performance tests.

CONFIGURATION OF OPERATION MODES FOR A SCINTILLATING FIBER SUB-DETECTOR IN THE LHCb EXPERIMENT

ABSTRACT Data acquisition boards will take advantage of the LHCb upgrade between 2018 and 2019 during the Long Shutdown 2 of CERN experiments. These improvements aim to the configuration and re-structuring of data acquisition techniques in terms of increased luminosity and its current center-of-mass energy. Accordingly, we documented the current condition of the detector, its acquisition techniques and protocols. This paper will emphasize the Scintillating Fibers (SciFi) detector, which is one of LHCb's future sub-detectors that is in charge of trace pattern recognition by recording significant events in data transmission. It will also show step by step the modifications made to the codes to move from a Standard Mode to a Wide Bus Mode, increasing data rate by reducing control bits. This improvement will enlarge the amount of analyzable event data.

RESUMEN Las tarjetas de adquisición se servirán de la actualización del LHCb, que tendrá lugar en el periodo entre 2018 y 2019, durante el Long Shutdown 2 de los experimentos del CERN. Estas mejoras apuntan a la configuración y reestructuración de las técnicas de adquisición de datos, debido al incremento en la luminosidad y correspondientemente con su energía de centro de masa actual. Por lo tanto, se documenta la condición del detector, sus técnicas de adquisición y sus protocolos. Se hará énfasis en las Fibras de Centelleo (SciFi), uno de los futuros subdetectores del LHCb, encargado del reconocimiento de patrones de trazas, basado en los cruces o impactos que ocurren sobre sus fibras, además del registro de eventos significativos en la transmisión de datos. Este artículo presenta paso a paso las modificaciones aplicadas a los códigos para pasar del Modo Estándar al Modo de Bus Ampliado, incrementando la tasa de datos mediante la reducción de bits de control, para acrecentar el número de información analizable sobre los eventos.

SPACE-FREQUENCY DESCRIPTORS FOR AUTOMATIC IDENTIFICATION OF TEXTURE PATTERNS USING SUPERVISED LEARNING

RESUMEN En este artículo se presenta una evaluación de descriptores espacio frecuencia y técnicas de análisis de texturas para la clasificación de textiles. La metodología de trabajo consta de tres etapas fundamentales: la caracterización, la clasificación y la validación. En la etapa de caracterización se utilizan descriptores como la Transformada Wavelet, la Transformada de Fourier, un método de caracterización de textura del estado del arte como lo es segmentación fractal para el análisis de texturas (SFTA) y la adaptación de la transformada corta de Fourier en espacio. Para la etapa de clasificación se analiza el uso de tres métodos del estado del arte, como lo son las Redes Neuronales Artificiales (RNA), Máquinas de Soporte Vectorial (SVM) y el Proceso Gaussiano (GP), a estos dos últimos se les incluyeron el uso de kernels lineales, Gaussianos y polinomiales. Para validar el método se construye una base de datos anotada con diez tipos de telas, con un total de 1.000 fotos, a las cuales se les aplica el proceso caracterización y clasificación por medio de un experimento Montecarlo. En esta etapa se generan configuraciones aleatorias de entrenamiento (70 %) y prueba (30 %), obteniendo el desempeño de cada modelo de clasificación. Por último, se obtiene la matriz de confusión y se determinan los porcentajes de acierto de cada experimento, adicionalmente se realiza un análisis de tiempos para cada uno de los algoritmos, tanto a nivel de descriptor como a nivel de clasificador, con el fin de determinar la configuración que mejores prestaciones presenta y su costo computacional.

ABSTRACT This article presents an evaluation of frequency-space descriptors and texture analysis techniques for textile classification. The work methodology consists of three fundamental stages: characterization, classification and validation. The characterization stage uses descriptors such as wavelet transform, Fourier transform, a state-of-the-art texture characterization method such as segmentation-based fractal texture analysis (SFTA) and the adaptation of the short-space Fourier transform. The classification stage analyzes the use of three state-of-the-art methods such as Artificial Neural Networks (ANN), Support Vector Machines (SVM) and the Gaussian Process (GP); linear, Gaussian and polynomial kernels were included in SVM and GP. To validate the method, an annotated database is built with ten types of fabrics and 1,000 photos, to which the characterization and classification process is applied by means of a Monte Carlo experiment. At this stage, random training (70 %) and testing (30 %) configurations are generated, finding the performance of each classification model. Finally, the confusion matrix is obtained, and the success percentages of each experiment are determined. Additionally, a time analysis is carried out for each algorithm, both at the descriptor and classifier levels, in order to determine the configuration that offers better features and its computational cost.

SYSTEM OF POLYPHONIC ARRANGEMENTS GENERATION FOR TRADITIONAL MUSIC OF THE COLOMBIAN ANDEAN REGION BASED ON GENETIC ALGORITHMS

RESUMEN En este trabajo se realiza la aplicación de algoritmos genéticos para la creación de arreglos musicales polifónicos de música tradicional, de la región Andina de Colombia. Esta aplicación se considera del tipo de arte evolutivo, siendo de gran importancia la codificación y la función objetivo que se emplea en el algoritmo genético para obtener el resultado esperado. Como principal aporte se propone la codificación de las notas musicales teniendo en cuenta su duración, altura y la aplicación de las reglas de armonía musical. El desempeño del sistema se analiza desde los puntos de vista matemático y musical.

ABSTRACT In this paper, genetic algorithms are applied to the creation of polyphonic arrangements for traditional music from the Andean region in Colombia. This application is considered a type of evolutionary art, being codification and the target function used in the genetic algorithm of utmost importance to obtain the expected result. Our main contribution is to propose the codification of musical notes based on length and pitch, and the use of musical harmony rules. The system performance is analyzed from mathematical and musical standpoints.

QUANTIFICATION OF OBSTRUCTIONS' EFFECT IN THE TRANSVERSAL AREA OF A WIND TUNNEL ON THE CALIBRATION RESULTS OF ANEMOMETERSS

RESUMEN Los instrumentos utilizados para cuantificar magnitudes físicas requieren de calibraciones periódicas para garantizar la fiabilidad y precisión de sus mediciones. Uno de los métodos de calibración de anemómetros más utilizado consiste en la comparación directa de las lecturas obtenidas por el anemómetro que se desea calibrar y por un instrumento patrón, al exponer ambos instrumentos a un gas a la misma velocidad en el interior de un túnel de viento. Sin embargo, la presencia del anemómetro que está siendo calibrado genera una obstrucción que puede distorsionar el perfil de velocidad al interior del túnel de viento; por esta razón, la presente investigación tuvo como objetivo estudiar y modelar el efecto de las obstrucciones causadas por los anemómetros bajo prueba sobre los perfiles de velocidad al interior del túnel de viento WSL20, de la Corporación Centro de Desarrollo Tecnológico de Gas, y así evaluar su influencia sobre los procesos de calibración de instrumentos. Los resultados muestran que el tubo de Pitot tipo L no causa una distorsión significativa en el perfil de velocidad, mientras que anemómetros rotativos de diferentes dimensiones ocasionan incrementos en la velocidad registrada por el patrón que varían entre 2,5 % y 5,6 %. Se evidencia la importancia de considerar el efecto de las obstrucciones al interior del túnel de viento y de cuantificar el sesgo que ocasionan, para evitar que este hecho se convierta en un error sistemático dentro del proceso de calibración.

ABSTRACT The instruments used to calculate physical quantities require periodic calibrations to ensure the reliability and accuracy of their measurements. One of the most widely used anemometer calibration methods is to directly compare the readings obtained by the anemometer to be calibrated and a standard instrument by exposing both to a gas at the same speed within a wind tunnel. However, the presence of the anemometer being calibrated creates an obstruction that can distort the velocity profile inside the wind tunnel. Therefore, the objective of this research was to study and model the effect of obstructions caused by anemometers being tested on velocity profiles inside wind tunnel WSL 20 of the Corporación Centro de Desarrollo Tecnológico de Gas and, thus, evaluate their influence on instrument calibration. The results show that type L Pitot tubes do not cause a significant distortion of the velocity profile, whereas vane anemometers of different dimensions increase the speed recorded by the standard tool, which varied between 2.5 and 5.6 %. Considering the effect of obstructions inside the wind tunnel and quantifying the bias caused by them is relevant to avoid a systematic error in the calibration process.

METHODOLOGY FOR ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT FOR INFRASTRUCTURE PROJECTS IN COLOMBIA

RESUMEN La Evaluación de Impactos Ambientales (EIA), requiere herramientas estándar con un marco establecido para la evaluación ambiental. En esto se ha avanzado en Colombia con la expedición de términos de refere ncia para la realización de estudios ambientales por sector productivo, sin embargo, se sigue evidenciando poca calidad de los estudios ambientales, una gran diversidad de métodos con inconsistencias metodológicas e incluso conceptuales, sumado al uso de juicios de valor que dependen del profesional que los ejecuta y a que las escalas de valoración cualitativas no son claras o adecuadas, lo cual sesga los resultados. Por lo anterior, el objetivo de este artículo es presentar un marco metodológico cualitativo para la evaluación del impacto ambiental de proyectos de infraestructura en el contexto colombiano, considerando el ciclo técnico de proyectos. Este artículo está organizado como sigue: inicialmente se presenta el soporte conceptual del que nace la propuesta metodológica; luego se indica la forma en que se desarrolló el trabajo, presentando los lineamientos que orientaron la selección de los criterios y atributos para la EIA; posteriormente se explora la metodología diseñada para llevar a cabo esta valoración; y finalmente se procede con la discusión de los hallazgos encontrados en la elaboración de la investigación. Como principal conclusión se tiene la necesidad de seguir profundizando en el escalamiento de atributos para EIA, con el fin se seguir reduciendo el sesgo en las evaluaciones ambientales, y generando mayor estandarización en los procesos que conllevan a determinar el impacto de proyectos de infraestructura en Colombia.

ABSTRACT Environmental impact assessment needs standard tools with established framework for environmental assessment. Colombia has some achievements on this, due to the promulgation of reference terms for environmental studies in the industrial sector; however, it is evident the poor quality of environmental studies, a wide diversity of methods with inconsistencies both methodological and conceptual, together with value judgement based on evaluator's criteria and qualitative assessment scales poor defined or inadequate, biasing the results. Due the above mentioned, this article presents a methodological qualitative framework for the environmental impact assessment of infrastructure projects in the Colombian context, taking into account the technical cycle of the project. This article is organized as follows. First, the conceptual background that gives origin to the methodological proposal is presented; then the methodological approach to the research is presented. Later, the framework is explained, and finally there is a discussion about the main findings of this research. As a conclusion, it is need to improve the attribute's scale for environmental impact assessment in order to reduce the bias in environmental assessments, and getting more standardization in the process of measuring the environmental impacts of infrastructure projects in Colombia.