Maestría en Geofísica
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Item Modelo físico para simular las pérdidas de fluido de perforación en zonas de baja presión(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-10) Uribe Joya, Darlin Lorena; Vargas Silva, Diego Armando; Bernal Olaya, Rocío del Pilar; Jiménez Díaz, Giovanny; Saavedra Trujillo, Néstor FernandoLos problemas de estabilidad, especialmente las pérdidas de circulación causadas por fracturas, constituyen la principal razón detrás de los tiempos no productivos (NPT). Estos eventos imprevistos e indeseados son frecuentes en la industria y pueden dar lugar a interrupciones en las operaciones de perforación o avances marginales en el programa del pozo. Estos retrasos en los proyectos son más comunes en campos maduros, donde la depleción post-producción de hidrocarburos provoca una reducción en la presión del poro de la formación. Esto, a su vez, altera el estado de esfuerzos del campo, disminuyendo el esfuerzo principal mínimo y aumentando los esfuerzos efectivos. Para comprender y cuantificar las pérdidas de fluido en zonas depletadas, se ha desarrollado un modelo físico en el laboratorio que considera las propiedades reológicas de los materiales y sus análogos. Se realizaron ensayos con diferentes espaciamientos de la estructura seleccionada para evaluar la relación de pérdidas de fluido por matriz o por fractura. La validación numérica del modelo físico se llevó a cabo utilizando el modelo reológico de potencia y considerando el régimen de flujo laminar. Esta aproximación matemática demostró un ajuste adecuado entre el modelo físico y el modelo numérico. Los resultados mostraron que los fluidos de perforación tardan un tiempo constante en fluctuar a través de la estructura diseñada, y el volumen ingresado es directamente proporcional al tiempo de fluctuación requerido. Finalmente, la estructura diseñada como falla demostró ser el factor más relevante en la evaluación de las pérdidas de fluido de perforación, la geometría de la falla y la rugosidad asociada a las paredes de la estructura resultaron ser los factores diferenciales. Estos hallazgos proporcionan información valiosa para mejorar la comprensión del comportamiento del fluido y la estabilidad en zonas de baja presión durante las operaciones de perforación. Con un mejor entendimiento de estos fenómenos, se podrán desarrollar estrategias más efectivas para minimizar los tiempos no productivos y optimizar el programa de perforación.Item Estudio geofísico para la prospección mineral en el sector de Algarrobo-La Llandada de los municipios de Rionegro y el Playón haciendo uso de Magnetometría y Tomografía de Resistividad Eléctrica(Universidad Industrial de Santander, 2023-07-25) Niño Ferro, Erwing Mauricio; Olaya Bernal, Rocío; Sanabria Gómez, José David; Mantilla Figueroa, Luis Carlos; Moyano Nieto, Ismael Enrique; Lara Ortiz, LauraEn la localidad del Playón, Santander afloran las rocas de la Formación Bocas y las Riolitas de la Formación Bocas, que incluye peperitas, brechas, riolitas, dacitas, areniscas calcareas y lodolitas; rocas en las que se han documentado contenidos de sulfuros. Este trabajo busca identificar el contraste entre las litologías descritas y su posible contenido de sulfuros a partir de la medición en laboratorio de la susceptibilidad magnética, resistividad eléctrica y cargabilidad; y de adquisciones en campo de tomografía de resistividad eléctrica y magnetometría. Las mediciones de las propiedades geofísicas en laboratorio se realizaron en 138 muestras de rocas tomadas alrededor del contacto geológico entre la Formación Bocas y las Riolitas de la Formación Bocas, así como dentro de estas, cartografiado por el SGC en una escala 1:100.000. En estas áreas, además, se realizó una adquisición de datos magnéticos de aproximadamente 11.86 km y se llevaron a cabo 3 transectos de Tomografía de Resistividad Eléctrica (TRE). Los valores resultantes de las pruebas de laboratorio reportan resistividades entre los rangos de 102−105 Ω·m, valores de susceptibilidad magnética con rangos entre 1.49×10−4 hasta 4.41 ×10−4 SI. Estos valores no muestran tendencias características entre las diferentes litologías, en cambio sí muestran una variación de los valores por efecto de la meteorización. La cargabilidad, en cambio, sí muestra valores atípicos superiores a los 15 mV/V posiblemente asociados a sulfuros en algunas zonas. La inversión de los datos de TRE y magnetometría en las zonas sub-seleccionadas con los resultados de las pruebas de laboratorio, muestra anomalías que sugieren la presencia de un cuerpo intrusivo enriquecido en minerales ferromagnéticos (áreas con alto contenido de sulfuros) que concuerdan con el reporte de peperitas y contactos litológicos.Item Evaluación de la calidad y tipos de roca presentes en la parte basal del Grupo Honda, empleando técnicas de inversión acústica de traza post-apilado Cuenca Valle Superior del Magdalena(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-04) Hernández Muñoz, Carlos Andrés; de Bedout Ordóñez, Julián David; Cortés Umbarila, Néstor Iván; Gambús Ordaz, Maika Karen; Mora Ortiz, José PedroDesde el punto de vista geológico, la Cuenca del Valle Superior del Magdalena constituye una de las regiones mayormente estudiadas con enfoque en rocas de edades Cretácico y Jurásico en el país, tanto por intereses científicos como económicos, en particular porque en ella se encuentran importantes yacimientos productores de hidrocarburos y numerosos prospectos promisorios de los mismos. Por lo anterior y teniendo en cuenta la actual necesidad de la industria por aumentar sus reservas, el presente trabajo de investigación se planteó con el fin de aplicar técnicas geofísicas en rocas asociadas a reservorios arcillosos de distribución heterogénea, depositados en ambientes de canales continentales y de edad Mioceno correspondientes al Grupo Honda, a partir de información adquirida previamente como la sísmica 3D migrada en tiempo post-apilado, registros de pozos, perfiles sísmicos verticales (VSP’s) y perfiles de disparo (checkshots), con el fin de determinar su potencial como roca acumuladora de hidrocarburos, disminuyendo así el nivel de incertidumbre en campañas exploratorias futuras. Con la información disponible, se llevó a cabo un flujo de trabajo que incluyó actividades como: procesos de amarre sísmica pozo que facilitaron la identificación de los horizontes de interés, generación de un modelo estructural y estratigráfico, aplicación y análisis de atributos sísmicos tanto en volumen como en horizontes, estudio de prefactibilidad en donde se identificaron los tipos de roca predominantes en el Grupo Honda, descomposición espectral y finalmente, un proceso de inversión acústica. Esta metodología permitió proponer zonas de interés en las que podrían llegar a ser prospectos en la acumulación de hidrocarburos, allí se logró identificar que en la parte basal del Grupo Honda las litologías asociadas a areniscas presentan mayores impedancias que las lodolitas, debido principalmente al alto grado de compactación de las rocas y a su composición mineralógica; además, gracias al proceso de descomposición espectral en un proceso comparativo entre las metodologías CWT y FFT, se identificó la presencia de canales asociados a un ambiente continental de tipo fluvial.Item Caracterización geotécnica del subsuelo en los municipios de San Joaquín y Mogotes Santander usando métodos geofísicos(Universidad Industrial de Santander, 2023-07-20) Márquez Caicedo, Luis Alfredo; Sanabria Gómez, José David; Bernal Olaya, Rocío del Pilar; Cabrera Zambrano, Francisco Henry; Camacho Almeyda, German DaríoGran parte del territorio del país se encuentra en áreas susceptibles a movimientos en masa, las cuales deben ser estudiadas. Una forma de hacerlo es a través de métodos geofísicos, los cuales permiten obtener parámetros del subsuelo que permiten caracterizar estas áreas y formular medidas que permitan mitigar la amenaza que se presenta. En este trabajo se caracterizaron dos sectores en los municipios de San Joaquín (Sector 1 - vía Mogotes-San Joaquín) y Mogotes (Sector 2 - Vereda El Hoyo) en Santander, a través de sísmica de refracción, MASW 2D y tomografía de resistividad eléctrica, para construir un modelo geológico de cada sector que permita identificar las condiciones de estabilidad del terreno. El trabajo se ejecutó en dos fases. En la primera fase, se realizó una descripción geológica y una campaña de adquisición de datos geofísicos para cada uno de los sectores estudiados. Durante la campaña de adquisición, se levantaron diez (10) líneas geofísicas de 64 m a 117 m de longitud. En el sector 1, se adquirieron dos líneas de cada método (S6, S8, T6, T8, MW6 y MW8); mientras que en el sector 2, se levantó dos líneas de sísmica de refracción (S7 y S9), una línea de tomografía de resistividad eléctrica (T7) y una línea de MASW 2D (MW7). Toda esta información se utilizó para estimar los parámetros geotécnicos de relación de Poisson, módulo de Young y módulo de cizalla. Como resultado, se identificó en los dos sectores suelos residuales de espesor variable, en los cuales la interfaz entre el suelo residual y el suelo saprófito sirve de superficie de falla. En el Sector 1, donde afloran rocas ígneas, se identificó un suelo residual de 2 a 5 metros de espesor y composición arcillosa, con resistividades inferiores a 3500 Ohm.m. En el sector 2, donde afloran rocas calcáreas, se identificó un desarrollo de suelo de entre 3 y 10 metros de espesor. En la parte baja del perfil de adquisición se observaron resistividades muy altas, que llegan hasta 6000 ohm.m. Para los materiales superficiales del sector 1, se obtuvo un módulo de Poisson menor que 0.35, un módulo de Young menor que 100 kPa y un módulo de cizallamiento menor que 100 kPa. Para el sector 2, se obtuvo un módulo de Poisson menor que 0.35, un módulo de Young menor que 150 kPa y un módulo de cizallamiento menor que 700 kPa. En ninguno de los dos sectores se pudo identificar el nivel freático. La caracterización geofísica permitió identificar el material inestable presente en cada uno de los sectores estudiados. En el sector 1 se observa un espesor de hasta 5 metros que presenta parámetros geotécnicos asociados a suelos inestables, lo que aumenta la susceptibilidad a la erosión y a la generación de movimientos en masa. En el sector 2, se encontró un espesor de suelo residual de hasta 10 metros, el cual presenta parámetros geotécnicos mayores en comparación con el sector 1, lo que se traduce en una mayor resistencia del suelo.Item Desarrollo de una metodología basada en aprendizaje profundo para el diseño de geometrías de adquisición sísmica compresivas(Universidad Industrial de Santander, 2023-07-26) Hernández Rojas, María Alejandra; Argüello Fuentes, Henry; Goyes Peñafiel, Yesid Paul; Sarmiento Cogollo, Heiner René; Meneses Fonseca, Jaime EnriqueLa adquisición sísmica es esencial para encontrar nuevos yacimientos de hidrocarburos. Para adquirir imágenes sísmicas de alta calidad, se requiere una adquisición densa espaciada regularmente. Sin embargo, los altos costos de adquisición y los impactos ambientales, han conducido a diseñar levantamientos sísmicos con menos fuentes y receptores. Actualmente, los esquemas de submuestreo tradicionales son: aleatorio, jittered y uniforme, los cuales conducen a una recuperación subóptima de la imagen sísmica. Por lo tanto, este trabajo propone una optimización de extremo a extremo para diseñar una adquisición sísmica submuestreada que permita obtener información reconstruida de alta calidad. El patrón de muestreo se modela como una capa binaria profunda para conocer la ubicación óptima de receptores y fuentes, al tiempo que una red neuronal recupera los datos eliminados. Después de diseñar el patrón de muestreo, se puede utilizar como geometría sísmica en un área geológicamente similar al conjunto de datos de entrenamiento. La metodología propuesta se comparó con los esquemas de muestreo tradicionales mediante experimentos con datos sísmicos sintéticos y reales. Los resultados demuestran que un diseño aprendido mejora la calidad de los datos reconstruidos en hasta 4 dB.Item Estimación local de física de roca mediante mediciones en laboratorio de las rocas aflorantes al oeste del municipio de El Playón(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-30) Rojas Rodríguez, Nicolás; Bernal Olaya, Rocío del Pilar; Merchán Jaimes, Vladimir Ernesto; Martínez Sánchez, Dilan ArturoEste trabajo documenta la medición de las propiedades físicas de porosidad, densidad, resistividad, cargabilidad y velocidad de propagación de onda o hecha en 107 muestras de roca de las Riolitas de la Formación Bocas y de rocas sedimentarias de la Formación Bocas aflorantes entre la Falla de Bucaramanga y la Falla Lebrija en el municipio de Rio Negro, Santander. Las litologías identificadas en la zona de estudio incluyeron areniscas, areniscas silicificadas, areniscas calcáreas, lodolitas, lodolitas calcáreas, limolitas, riolitas, dacictas, tobas, brechas hidrotermales, brechas tectónicas, brechas magmáticas y brechas polimícticas. Las propiedades que logran diferenciar entre estas litologías son la porosidad, que es nula en las tobas, dacitas, riolitas, y brechas magmáticas, y máxima en las areniscas; la cargabilidad que es alta en las areniscas y algunas dacitas, brechas magmáticas y polimícticas, y baja en las lodolitas y riolitas; la resistividad, que en las brechas es máxima con respecto al resto de litologías, la velocidad de onda p, que es máxima en las brechas polimícticas y tobas, y la densidad que está en un rango estrecho sobrepuesto en las limolitas, lodolitas, tobas, riolitas ,y brechas tectónicas. El modelado directo permite definir que la resistividad es la mejor herramienta para diferenciar las dacitas de las rocas sedimentarias, pero que cuando hay una capa meteorizada, la amplitud de la anomalía en casos de intercalación entre la dacita y los sedimentos disminuye. En cambio, la velocidad de onda p no es una buena herramienta de diferenciación de litologías. La densidad es la mejor herramienta de identificación de intrusivos vs. otras litologías, incluso entre brechas magmáticas y dacitas. Las mediciones de física de roca no muestran tendencias lineales entre propiedades típicas de correlación como son la porosidad, resistividad, densidad y velocidad de onda p, lo que sugiere que elementos composicionales y la distribución de los poros puede afectar las tendencias entre propiedades físicas.Item Inversión del tensor de momentos de eventos pertenecientes al nido sísmico de Bucaramanga utilizando datos regionales(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-23) Peñaranda-Arévalo, William Eduardo; Bernal-Olaya, Rocío del Pilar; Wu-Cheng, Chi; Prieto-Goméz, German Andrés; Flórez-Torres, Manuel AlbertoEl nido sísmico de Bucaramanga es la zona de sismicidad de profundidad intermedia más activa alrededor del mundo. Sin embargo, hacen falta estudios cinemáticos detallados y sistemáticos de fuente puntual del nido. En este trabajo, nosotros realizamos inversiones del tensor de momentos de onda completa de 30 sismos de magnitudes M ≥ 4.0 entre 2009 y 2020 usando datos regionales registrados por la red sismológica Nacional de Colombia (RSNC). Estos eventos poco convencionales predominantemente muestran ejes de compresión P, subparalelos a las direcciones de convergencia de las placas Caribe y Nazca. No obstante, se obtuvo un amplio rango de diversos mecanismos focales, exhibiendo cinemáticas co-sismicas muy heterogéneas dentro del nido sísmico. Los mecanismos focales son más consistentes con un modelo de desgarre de placa, con porciones no conocidas de doblamiento de placa o incluso una cantidad pequeña de colisión de placas. El test Fisher (F) muestra que los componentes isotrópicos no son necesarios para explicar el ajuste de los sismogramas observados. Sin embargo, para eventos con profundidades mayores a 160 km, se evidenció un incremento de la componente CLVD en función de la profundidad, posiblemente relacionado a fluidos o cambios en la reología, por ej. dehydration embrittlement en la parte baja del nido. Este estudio documenta probablemente los más diversos y localizados patrones de deformación cosísmicos a profundidades intermedias que son iluminadas por las formas de onda sísmicas.Item Modelos de resistividad y profundidad de investigación a partir de inversión robusta de datos magnetotelúricos(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-19) Latorre Ramírez, Omar Felipe; Khurama Velásquez, Sait; Mantilla Figueroa, Luis Carlos; Sánchez Aguilar, John Jairo; Flores Luna, Carlos FranciscoUno de los desafíos a lo largo de la historia en algoritmos de inversión geofísica es mejorar su eficiencia y obtener modelos con una mayor aproximación a la realidad, sin embargo, algunos son “algoritmos de caja negra”, es decir, no se puede entender su funcionamiento o no son fácilmente escalables, tarea en la cual trabajan investigadores que buscan desarrollar esta capacidad apoyados en las diferentes herramientas de inversión. En la presente tesis se analizaron los parámetros smallness αs y smoothness αx en la inversión no-lineal de datos magnetotelúricos, mediante la integración de códigos de inversión de fácil acceso utilizando las herramientas de la librería Simulation and parameter estimation in geophysics (SimPEG). En la primera etapa de evaluación se variaron los parámetros de los modelos sintéticos y se obtuvo resultados que permitieron evaluar la influencia en los modelos recuperados a partir de una inversión realizada con máximo 10 iteraciones, donde se consideró el análisis del error obtenido. En la segunda etapa se aplicó el algoritmo de inversión a los datos adquiridos en áreas relacionadas al Sistema Geotérmico de Paipa (Boyacá), los cuales fueron adquiridos con el equipo Stratagem de la Universidad Industrial de Santander, bajo las mismas consideraciones de los modelos sintéticos previamente evaluados. Y en la tercera etapa se realizó la inversión de los datos adquiridos en Paipa haciendo uso de la transformada de Bostick y el algoritmo de Occam; tanto los resultados obtenidos con SimPEG, como la transformada de Bostick y el algoritmo de Occam fueron comparados. Los modelos sintéticos 1D evaluados mediante SimPEG presentaron errores RMSE inferiores al 3%, lo que evidenció una buena integración de los algoritmos en la inversión, y así mismo dio una idea generalizada del punto de partida para la inversión de datos reales. El análisis preliminar de los modelos a partir de las 10 iteraciones arrojó que el RMSE tendía a ser mínimo cuando el parámetro smallness αs tendía a ser mínimo y el parámetro smoothness αx máximo. Se procedió a aumentar el número de iteraciones y evaluar el ajuste de los modelos sintéticos, basados en que la resistividad del medio es directamente proporcional a la profundidad máxima de investigación, sin embargo, este aumento evidenció anomalías de baja resistividad inexistentes en el modelo sintético original a pesar de presentar un mejor ajuste en la última capa. Hacer uso del criterio de la L-curve en la curva de Tikhonov permitió determinar un rango de iteraciones con una solución equilibrada entre los datos observados y un modelo de referencia. Finalmente, el código de inversión obtenido se caracteriza por la versatilidad para evaluar los resultados en múltiples modelos recuperados de manera gráfica que posteriormente serán analizados a partir de un contexto geológico determinado; brindando una herramienta adicional para futuros proyectos de investigación en la exploración de inversión de datos magnetotelúricos.Item Caracterización de las velocidades acústicas de rocas generadoras de hidrocarburos y su relación con parámetros físicos, geoquímicos y petrográficos en el Valle Medio del Magdalena(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-03) Martínez Alarcón, Nicolás; García González, Mario; Khurama Velásquez, Sait; Bejarano Wallens, Aristóbulo; Caro González, Luis DetherieEn este trabajo se presentan las relaciones entre las velocidades de onda compresional y de corte con parámetros geoquímicos, petrofísicos y petrográficos de muestras de roca pertenecientes a las formaciones La Luna, Tablazo y Rosablanca, en la cuenca del Valle Medio del Magdalena. Para llevar a cabo lo anterior, se extrajeron núcleos de muestras de roca de afloramiento y fueron sometidos a análisis geofísicos (medición de velocidades de onda compresional y de corte), geoquímicos (pirólisis rock eval con TOC y reflectancia de vitrinita) y petrográficos (petrografía básica). Seguidamente, se calcularon gráficos de dispersión designando las velocidades de onda compresional y de corte como variables independientes y los demás parámetros obtenidos como variables dependientes. De esta manera, se calcularon los coeficientes de determinación y las ecuaciones de las regresiones entre los diferentes parámetros. Adicionalmente, se utilizó la librería de \textit{pandas} y la biblioteca de \textit{sklearn} en Python para calcular los coeficientes de correlación entre las velocidades de onda acústica y los demás parámetros obtenidos. Los resultados indican que las velocidades de onda compresional, en la escala a la que se llevo a cabo el presente estudio, se ven principalmente afectadas por los parámetros de porosidad, permeabilidad y densidad de grano; mientras que las velocidades de onda de corte se ven influenciadas únicamente por el parámetro de permeabilidad. Asimismo, existe correspondencia entre la velocidad de onda P y la edad o posición estratigráfica de la muestra; en la medida que rocas pertenecientes a formaciones más antiguas poseen mayor tiempo de enterramiento y por ende, mayor densidad, provocando incrementos en las velocidades de onda compresional. El carbono orgánico total provoca disminuciones en las velocidades de onda compresional mientras que en las velocidades de onda de corte no tiene influencia, con base en los resultados del presente trabajo.Item Long period long duration seismic event location using a 3d fast marching - backprojection imaging method(Universidad Industrial de Santander, 2019) Murillo Martinez, Cristian Alexis; Agudelo Zambrano, William Mauricio; Niño Niño, Carlos Andres; Sierra Bueno, Daniel AlfonsoGeneralmente se emplean técnicas cinemáticas para localizar sismos mediante un proceso iterativo que minimiza residuales de tiempos; no obstante, baja relación Señal-Ruido (SNR) genera incertidumbre en el picado que degrada la solución. Asimismo, existen fenómenos sísmicos complejos sin fases distinguibles que dificultan el uso de técnicas puramente cinemáticas. Este trabajo implementa la técnica BPI que utiliza información cinemática y dinámica de la onda a fin de localizar la fuente del evento al apilar las señales registradas en las estaciones, sin resolver la ecuación de onda completa, haciéndola adecuada para análisis de sensibilidad e incertidumbre. Aunque los métodos BPI convencionales son apropiados para la localización espaciotemporal, estos determinan el tiempo de origen a partir del pico de la Curva de Máximo Brillo (CMB) lo cual puede ser incorrecto, especialmente para eventos de larga duración o con altos niveles de ruido. Consecuentemente, dos nuevos métodos basados en centroide se proponen y comparan con los BPI convencionales para demostrar su desempeño. Este trabajo está constituido por: capítulo 1: revisión de métodos relevantes, destacando características principales, ventajas y desventajas. Capítulo 2: metodología empleada en la generación y retropropagación de sintéticos. Capítulo 3: perturbaciones del nivel de ruido, frecuencia pico, velocidades, y geometrías de sensores para evaluar su impacto sobre la localización. Capítulo 4: retropropagación de sintéticos realistas y datos reales de 2 eventos para determinar su fuente dentro del volumen de estudio y la probabilidad de inducción por actividad humana (fracturamiento hidráulico). Basados en la comparación con métodos BPI convencionales, los métodos propuestos presentan mayor tolerancia a incertidumbre en la velocidad, además, no requieren una discretización fina para generar resultados confiables. En conclusión, para eventos de larga duración o baja SNR, se podrían desarrollar CMBs sin picos claros, haciendo imprácticos los BPI clásicos, mientras que los métodos basados en centroide podrían dar mejores resultados.Item Parametros de turbulencia atmosferica a escala de laboratorio utilizando telescopia de fourier de tiempo promedio(Universidad Industrial de Santander, 2019) Ballesteros Diaz, Alexander; Torres Moreno, YezidLa turbulencia es considerada como el problema más difícil de mecánica clásica no resuelto. Hasta la fecha no ha sido posible elaborar una teoría basada en principios fundamentales, se ha logrado desarrollo de teorías estadísticas como la elaborada por (Kolmogorov, 1991) estas se abordan en este trabajo de investigación, el cual se enfoca en el estudio de la turbulencia a nivel del suelo, en dirección horizontal, generada en laboratorio, mediante la caracterización de algunos parámetros físicos medidos y controlados electrónicamente. Estudios recientes utilizan el análisis de Fourier en imágenes de la atmosfera, tales como el uso de la Telescopía de Fourier que ha sido investigada como medio para la formación de imágenes ópticas de alta resolución, por ejemplo en las estaciones de observación en tierra, a partir de satélites que orbitan nuestro planeta (Feldkhun & Wagner, 2010). Para el desarrollo del presente trabajo se tuvo en cuenta la hipótesis de atmósfera congelada, la cual se define como el movimiento y modificación lenta de la turbulencia, de tal forma que, si se realizan mediciones por debajo de 100 ms de ésta, se consideran medidas correlacionadas (a las mismas distancias) no independientes, porque la atmósfera no ha realizado el cambio suficiente de sus condiciones. (Labeyrie & Lipson, 2006) Para poder estudiar los parámetros presentes en la turbulencia, se confinó la atmósfera en una región por medio de un sistema encerrado diseñado para modificar las condiciones de producción de turbulencia al cual se le denominó Turbulador, de esta manera se analizó la influencia de dichos parámetros a escala en el laboratorio, donde se simularon diferentes condiciones ambientales. Se utiliza la técnica de la TAFT, para evaluar el impacto de los parámetros de la turbulencia. Adicionalmente, se establecieron criterios de comparación con los parámetros convencionales y los resultados de las simulaciones numéricas en MATLAB®.Item Estudio de centelladores plasticos en el proyecto mute para muongrafia de volcanes(Universidad Industrial de Santander, 2019) Calderon Ardila, Rolando; Núñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto; Tapia Casanova, Alex; Suárez Durán, MauricioSe presenta un estudio del sistema de detección indirecta de partículas cargadas, constituido por centellador plástico con fibra óptica embebida acoplado a fotomultiplicadores de silicio (SiPM, por sus siglas en inglés). Se estableció una metodología para diferenciar entre la respuesta del detector al paso de partículas cargadas y su ruido de fondo. Se determinó que para nuestros acoples se espera un 70% más de amplitud en cada pulso producido por partículas cargadas con respecto al ruido del centellador. También se estudió la sensibilidad del sistema a la variación de temperatura, cuantificando cómo cambia el voltaje de operación de los fotomultiplicadores de silicio usados en el detector, por cada 10oC el voltaje de ruptura del SiPM varía 0, 45V. Posteriormente se realizaron mediciones de la atenuación en la fibra óptica con barras centelladoras en coincidencia. Se pudo estimar un 11% de atenuación en el sistema cuando está acoplado. Además, se concluyo que éste estudio es necesario para cualquier sistema de detección que proponga usar éstos componentes en prototipos de telescopios de muones. Los resultados completan el trabajo del grupo de simulaciones computacionales del detector MuTe (Muon Telescope, por sus siglas en inglés); particularmente los resultados sirvieron para ajustar parámetros y mejorar las simulaciones.Item Análisis de incertidumbre de un modelo hidrogeológico inverso en el norte de Bucaramanga(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-13) Sánchez Ortiz, Óscar Fabián; del Toro Rodríguez Wilfredo; Villamizar Amaya, Sandra Rocío; Antolínez Quijano, Walter Leonard; Almeida de Godoy, VanessaEl modelado hidrogeológico para el diseño de infraestructura requiere una cuantificación sólida de las incertidumbres de pronósticos para reducir los costos y optimizar la inversión. Construimos un modelo numérico de aguas subterráneas para pronosticar los caudales producidos por la construcción de una galería de drenaje. La galería se encuentra sobre un acuífero aluvial no confinado en Bucaramanga, Colombia, donde el agua subterránea está causando inestabilidad en el suelo. Se implementaron enfoques emergentes para el modelado, como el “modelado programático”, el “pronóstico primero” y la “cuantificación temprana de la incertidumbre” (EUQ). El software utilizado incluyó MODFLOW 6 y PEST++, con los paquetes Flopy y Pyemu como interfaces de Python. El enfoque programático combinado con Git y GitHub para la documentación del modelo permite una alta transparencia y reproducibilidad para cualquier persona que desee auditar el modelado y el pronóstico de incertidumbre. La cuantificación de la incertidumbre se realizó utilizando el método de conjuntos iterativos suavizado (IES), el complemento de Shur (lineal) y Monte Carlo de espacio nulo (NSMC). La evaluación del modelo a través de EUQ probó los efectos de la parametrización previa del refinamiento de la cuadrícula en el pronóstico de flujo, lo que ayudó a corregir fallas en la conceptualización del modelo. Además, el IES demostró ser más liviano computacionalmente y suficientemente robusto para manejar la no linealidad e inestabilidades del modelo, pero la asimilación de datos fue deficiente en el modelo. A pesar de eso, IES fue más eficiente computacionalmente que los otros métodos. Debido a la falta de linealidad y las inestabilidades del modelo, la matriz jacobiana y la optimización por Gauss-Levenberg-Marquardt tuvieron problemas que se heredaron al NSMC y el método lineal. Sugerimos usar IES con EUQ cuando el objetivo principal es la cuantificación de la incertidumbre de un pronóstico que depende del nivel freático.Item Detección del ruido de dispersión en datos sísmicos multicomponente usando aprendizaje automático(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-21) Quintero Santander, Holger Giovanni; Agudelo Zambrano, William Mauricio; Sánchez Galvis, Iván Javier; Cabrera Zambrano, Francisco H.; Abreo Carrillo, Sergio AlbertoLa generación de imágenes sísmicas de estructuras complejas en zonas montañosas es uno de los principales desafíos de la exploración sísmica terrestre. Las señales de reflexión deseadas son enmascaradas por las ondas sísmicas dispersadas por heterogeneidades cerca de la superficie logrando que las ondas se superpongan en frecuencia y los filtros convencionales sean poco precisos, por ello, se propone unmétodo de clasificación de datos sintéticos de onda sísmica dispersada, los cuales se procesarán a través de unmétodo de aprendizaje automático. Para esto se modelarán las ondas dispersadas mediante un modelado numérico 2D. Se seleccionarán ciertos atributos sísmicos para resaltar la información geofísica de los datos tales como: frecuencia, velocidad de propagación, polarización, entre otros. Una vez con los atributos seleccionados junto con un algoritmo de clasificación, los datos se dividirán en grupos automáticamente y a partir de esto se inferirá la relación señal-ruido.Item Diseño de geometrías de adquisición para gravimetría y magnetometría enfocado a la exploración de cuerpos intrusivos mediante el uso de Aprendizaje Profundo (Deep Learning) sobre imágenes satelitales(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-12) Martínez Acevedo, Juan Sebastián; Khurama Velásquez, Sait; Mantilla Figueroa, Luis Carlos; Bernal Olaya, Rocío del Pilar; Moyano Nieto, Ismael EnriqueEn este estudio se presentan geometrías de adquisición enfocadas a la exploración de cuerpos intrusivos y que fueron diseñadas a partir de una aplicación de Aprendizaje Profundo sobre imágenes satelitales. Las geometrías de adquisición fueron trazadas para los métodos de gravimetría y magnetometría en la zona donde aflora el Granito de Durania, ubicado en cercanías al municipio homónimo en Norte de Santander. El diseño partió de un análisis de los factores que afectan las adquisiciones para los métodos geofísicos a implementar. Así, se consideraron las coberturas vegetales, los cuerpos de agua y la topografía como elementos negativos para una adquisición óptima en términos de logística y calidad de datos. Con este análisis se logró una clasificación de favorabilidad para la zona de estudio donde se trazaron transectas y coordenadas de adquisición. Sin embargo, las geometrías diseñadas suponen datos puntuales y dispersos, generando un reto adicional en la obtención de imágenes geofísicas de calidad. Por esa razón, en esta investigación se implementaron Métodos de Interpolación Espacial (MIE) con el fin de obtener imágenes geofísicas de representativas para la zona de estudio. La determinación del método de mejor desempeño se realizó, en primera instancia, en una zona distinta a la de estudio donde se tuvieran datos de acceso libre. Esto último, se realizó con el fin de hacer una cuantificación de desempeño de cada MIE considerado a través de pruebas remotas y lograr un grado de certeza antes de ejecutar una adquisición sobre la zona de estudio. Así, se implementaron los métodos de Ordinary Kriging (OK), Ponderación de Distancia Inversa (IDW) y Random Forest (RF) sobre una zona en Norte América, donde el método IDW fue el de mejor desempeño de acuerdo a las métricas de error. Una vez validados los desempeños de los MIE y de tener una geometría sobre la zona de estudio, se consideró una adquisición sobre la zona de estudio que fue desestimada por consideraciones de seguridad. Esto, sumado a que la zona de estudio no contaba con datos geofísicos de acceso libre, llevó a implementar el modelo directo en la investigación mediante la librería Sim- PEG disponible para Python. En esta herramienta se hizo un modelamiento de la geología de la zona y se asignaron valores a las propiedades geofísicas correspondientes a cada litología representativa. Una vez ejecutado el modelo directo, se obtuvieron datos para las geometrías diseñadas y se implementaron los MIE donde, según las métricas de error, el método IDW fue el de mejor desempeño. Los resultados de la interpolación espacial sobre datos obtenidos por modelamiento directo sugieren una aproximación real a las anomalías geofísicas de la zona. Se sugiere el flujo de trabajo presentado a futuras investigaciones y se recomienda hacer una evaluación de las geometrías y los MIE para un modelamiento inverso.Item Análisis estructural de la Mesa de Los Santos y redes neuronales para la estimación local de las propiedades físicas de la roca(Universidad Industrial de Santander, 2022-06-28) García Arias, Sergio Andrés; Velandia Patiño, Francisco Alberto; Sanabria Gómez, José David; Jiménez Díaz, Giovanny; Abreo Carrillo, Sergio AlbertoLa Mesa de Los Santos es una planicie morfológica con una superficie aproximada de 430 km2 y una altitud media de 1.650 m.s.n.m., donde se han realizado diferentes estudios para dar posibles soluciones a la falta de recursos hídricos. Para ese trabajo se realizó el registro fotográfico, medición de planos de fractura y estrías de falla en 72 estaciones, posteriormente se realizó un análisis cinemático junto con una cuantificación de los patrones de fracturas para establecer las orientaciones preferenciales del sistema de fracturas y tensores de esfuerzo locales; la medición de las propiedades físicas de la roca se realizó a 358 muestras recolectadas en el área de estudio. El análisis de fracturas y tensores de esfuerzo para la Mesa de Los Santos permitió identificar una dirección NWW del máximo esfuerzo horizontal que causa movimientos de rumbo o tectónica transcurrente. Este régimen de esfuerzos se refleja en dos direcciones preferenciales de fracturamiento cercanas al NW-SE y SW-NE. La cuantificación de fracturas permitió definir que los valores de intensidad, densidad y conectividad de lineamientos son mayores en el sector sur respecto al sector norte de la Mesa de Los Santos, y que las direcciones de flujo se asocian a los trazos de falla principales y cercanos a las estaciones evaluadas. Se generaron diferentes topologías de redes neuronales usando Scikit-learn y considerando la localización, litología y la distancia a la falla más cercana para predecir valores de porosidad. El modelo de red neuronal con una estructura de capas ocultas de 25-8-5 y función de activación ReLu (Score = 0,32) estima la porosidad de manera coherente con lo observado en los ensayos de laboratorio que se realizaron a las muestras. Las áreas destacadas por el modelo para mayor potencial hidrogeológico corresponden a la Formación Los Santos (areniscas) y a la Formación Rosablanca (calizas), especialmente las ubicadas al sur de La Mesa de Los Santos. Aunque en este sector sur se evidencian condiciones algo mayores para la acumulación e infiltración de aguas, la precipitación es menor, lo que limita la recarga y el flujo del agua subterránea.Item Comparación de la anisotropía de la resistividad del subsuelo fracturado en zonas aledañas a diferentes tipos de estructuras, e implicaciones hidrogeológicas para un área rural del municipio de Los Santos, Santander(Universidad Industrial de Santander, 2021) Vargas Cáceres, Mayra Isabel; Bernal Olaya, Rocío del Pilar; Cetina Tarazona, María Alejandra; Velandia Patiño, Francisco AlbertoLa zona de estudio se ubica en La Mesa de Los Santos, Santander, caracterizada por presentar una geomorfología de altiplanicie con escarpes en los extremos. Estructuralmente se presentan fallas menores con direcciones NW (normales) y NE (inversas) quienes cortan formaciones geológicas del Ordovícico (Silgará), Jurásico (Jordán) y Cretácico (miembros superior, medio e inferior de la Formación Los Santos, Rosablanca, Paja y Tablazo) con buzamientos casi horizontales. El objetivo general es comparar la anisotropía de la resistividad del subsuelo fracturado para determinar sus implicaciones hidrogeológicas en el miembro superior de la Formación Los Santos en zonas cercanas a diferentes tipos de fallas. Se analizó información estructural preliminar de la zona y trabajos previos indicadores de que esta formación es la que tiene mejor potencial hidrogeológico. Se utilizaron las técnicas de Sondeos Eléctricos Azimutales y Colineales, Tomografías de Resistividad Eléctrica - TRE, y MASW – Multichannel Analysis of Surface Waves. Así, se identificó que el tipo de estructura más favorable para la acumulación de agua subterránea corresponde a las fallas normales con componente de rumbo con rangos de resistividad que indican saturación de aguas en las rocas, generalmente valores menores a los 1000 ohm*m, aunque también asociados a litologías como las arcillas y limos. Los resultados obtenidos y su interpretación, permitirá aumentar el conocimiento del potencial hídrico y se constituirá en un aporte de información de calidad con un impacto social en el área de estudio.