Dr. Ing. Jorge E. Alva Hurtado

www.jorgealvahurtado.com

www.red-acelerografica-peru.uni.edu.pe

V TALLER REGIONAL: “LAS TIC PARA MITIGAR LOS EFECTOS DE DESASTRES Y EMERGENCIAS”

Debido a que en nuestro país las redes acelerográficas existentes notienen automatizado el procesamiento y emisión de informes yrequieren de personal que labore un mayor número de horas, se hadesarrollado el sistema inteligente de procesamiento acelerográficousando inteligencia artificial , para lo cual se ha divido el diseño dosetapas las cuales son :

➢ Desarrollo del algoritmo de detección de eventos

➢ Desarrollo del sistema inteligente (procesamiento)

SISTEMA INTELIGENTE DE PROCESAMIENTO AUTOMÁTICO

Una vez que los registros han sido clasificados por la redneuronal como sismos o no sismos, para elprocesamiento se utiliza las siguientes etapas en losregistros que fueron etiquetados como sismos:

•Corrección por línea base

• Filtrado (0.1 – 25 Hz)

•Cálculo del Espectro de Fourier

•Cálculo del Espectro de Respuesta

•Cálculo de otros parámetros sísmicos: PGA, PGV,etc.

ALGORITMO DE PROCESAMIENTO

Se realiza una corrección constante, la cual consiste en restar a la dataoriginal la media aritmética de la data

1. CORRECCIÓN POR LÍNEA BASE

X = [𝑥1 𝑥2 𝑥3 … 𝑥𝑚−2 𝑥𝑚−1 𝑥𝑚]Data original :

Media aritmética:

Data final : 𝑌 = 𝑋 −𝑈

es decir : 𝑦𝑖 = 𝑥𝑖 − 𝜇 𝑖

𝜇 =1

𝑚σ𝑖=1𝑚 𝑥𝑖

2. FILTRADO

El filtro aplicado a la señal es un filtro

Butterworth, debido a que éste no posee

rizado en la banda de interés (0.1 Hz a 25Hz) en comparación con otros filtros

Time [sec]

14514013513012512011511010510095908580757065605550454035302520151050

Accele

ration [cm

/sec2]

50

0

-50

-100

Acelerograma

corregido

Acelerograma sin

corregir

La Transformada de Fourier Discreta para una señal muestreada de Nmuestras tiene la siguiente ecuación:

3. ESPECTRO DE FOURIER

Para la aplicación de latransformada discreta deFourier, se usa un algoritmollamado Transformada deFourier Rápida, la cual reducela cantidad de operaciones de𝑁^2 a 𝑁𝑙𝑜𝑔(𝑁).

4. ESPECTRO DE RESPUESTA

𝑢𝑖+1 = 𝐴𝑢𝑖+𝐵 ሶ𝑢 + 𝐶𝑝𝑖 +𝐷𝑝𝑖+1ሶ𝑢𝑖+1 = 𝐴′𝑢𝑖 +𝐵′ ሶ𝑢 + 𝐶′𝑝𝑖 +𝐷′𝑝𝑖+1

ሷ𝑢𝑖 =𝑃𝑖 − 𝐶 ሶ𝑢𝑖 − 𝑘𝑢𝑖

𝑚

𝐴 = 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡𝜉

1− 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡 + 𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡

𝐵 = 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡1

𝜔𝐷𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡

𝐶 =1

𝑘

2𝜉

𝜔𝑛∆𝑡+ 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡

1− 2𝜉2

𝜔𝑛∆𝑡

𝜉

1 − 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡 − 1 +

2𝜉

𝜔𝑛∆𝑡𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡

𝐷 =1

𝑘1 −

2𝜉

𝜔𝑛∆𝑡+𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡

2𝜉2− 1

𝜔𝑛∆𝑡𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡 +

2𝜉2

𝜔𝑛∆𝑡𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡

𝐴′ = −𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡𝜔𝑛

1 − 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡

𝐵′ = 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡 𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡 −𝜉

1− 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡

𝐶′

=1

𝑘−1

∆𝑡+ 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡

𝜔𝑛

1− 𝜉2+

𝜉

∆𝑡 1− 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡 +

1

∆𝑡𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡

𝐷′ =1

𝑘∆𝑡1− 𝑒−𝜉𝜔𝑛∆𝑡

𝜉

1− 𝜉2𝑠𝑒𝑛𝜔𝐷∆𝑡 + 𝑐𝑜𝑠𝜔𝐷∆𝑡

𝑚 ሷ𝑢 + +𝑐𝑢+ 𝑘𝑢 = 𝑝𝑖 +∆𝑝𝑖∆𝜏𝑖

𝜏

METODO DE LAS 8 CONSTANTES:

INSTITUCIÓN

N° DE ACELERÓGRAFOS(Instalados y en funcionamiento)

N° DE ACELERÓGRAFOS

(por instalar)

CISMID-UNI 37 20

SENCICO 10 4

POSGRADO FIC-UNI 40 7

CIP 35 2

IGP 130 --EDIFICIOS

INSTRUMENTADOS 19 --

TOTAL 271 33

RESUMEN DE ACELERÓGRAFOS INSTALADOS EN FUNCIONAMIENTO Y POR INSTALAR

RED UNI

RED DE ACELERÓGRAFOS

ANALÓGICOS DEL CISMID-UNI

1989 - 2001

RED DE ACELERÓGRAFOS

DIGITALES DEL CISMID-UNI

AL 2020 EN LIMA

RED DE ACELERÓGRAFOS

LIMA

UNSAAC CUSCO

TACNA

ACELERÓGRAFO INSTALADO

CIP MADRE DE DIOS

MOQUEGUA

UBICACIÓN DE ESTACIONES ACELEROGRÁFICAS CISMID

UNSA AREQUIPA

UBICACIÓN DE ESTACIONES ACELEROGRÁFICAS DEL SENCICO - 2020

TACNA

ACELERÒGRAFO INSTALADO

SENCICO

RED DE ACELERÓGRAFOS DIGITALES

LIMA

AREQUIPA

PIURA

TRUJILLO

IQUITOS

HUANCAYO

ICA

AYACUCHO

CUSCO

PUCALPA

AREQUIPA P.G.

CHORRILLOS

LOS OLIVOS

ACELERÒGRAFO POR INSTALAR

RED ACELEROGRÁFICA SENCICO

RED DE ACELERÓGRAFOS

PACASMAYO

MALA

AYACUCHO - UNSCH

CARAL

TALARA UNIPETRO

UNAB

UNAM

UNCP

ACELERÓGRAFO INSTALADO

ACELERÓGRAFO POR INSTALAR UNI

UPAO PIURA

UNSA

UNJBG AA

UNASAM

UNTRM

UBICACIÓN DE ESTACIONES ACELEROGRÁFICAS - POSGRADO FIC - UNI

UNJ

UPAO

UNS CHIMBOTE

UNC

UNAP PUNO

UNAP

UNIA

USP CHIMBOTE

UAC CUSCO

UNT

YUNGAY

UANCV

UNJ JULIACA

UNI

USAT

UNJBG CRISTO REY

UAC CUSCO – SAN JERÓNIMO

UNAS

SEDAPAL

UNAAA

UNF

UNTELS

UNSM

UNAAT

UNJBG

ASIA

UNP

UNTUMBESSENCICO IQUITOS 2

UNICA

CUSCO TEMPORAL

RED DE ACELERÓGRAFOS

CIP LIMA

CIP CUSCO

CIP ICA

CIP CHIMBOTE

CIP LAMBAYEQUE

CIP LA LIBERTAD

CIP AREQUIPA

CIP MOQUEGUA

CIP TACNA

CIP PIURACIP AMAZONAS

CIP MOYOBAMBA

CIP HUÁNUCO

CIP TUMBES

ACELERÓGRAFO INSTALADO

CIP UCAYALI

CIP MADRE DE DIOS

CIP APURIMAC

CIP HUANCAVELICA

CIP TARAPOTO

CIP CERRO DE PASCO

CIP JUNIN

PALPA

UBICACIÓN DE ESTACIONES ACELEROGRÁFICAS DEL CIP-CN

NAZCA

CIP PISCO CAÑETE

CIP CAJAMARCACIP CHEPEN

CIP MAJES

CIP CORACORA

CIP AYACUCHO

LA PUNTA

CIP HUARAZ

CIP TINGO MARIA

CIP AREQUIPA 2

CIP CN

CIP LORETO

CIP PUNO

ACELERÓGRAFO POR INSTALAR

UBICACIÓN DE ESTACIONES ACELEROGRÁFICAS DEL POSGRADO FIC UNI - CIP

- SENCICO

TOPOLOGÍA CONVERGENTE DE LA RED

ACELEROGRÁFICA

El programa SIPA (Sistema Inteligente para Procesamiento

Acelerográfico) hace uso de algoritmos inteligentes (redes

neuronales) para diferenciar los archivos que son sismos

de los que no lo son, luego de este reconocimiento el

programa busca la información de los sismos de diferentes

fuentes, procesa los acelerogramas corrigiendo

previamente por linea base y filtrado, determina el tiempo-

historia de aceleraciones, velocidades, desplazamientos,

espectros de fourier y de respuesta y finalmente reporta los

resultados en un informe a la página web y al Facebook de

la Red Acelerografica.

SOFTWARE SIPA(SISTEMA INTELIGENTE PARA PROCESAMIENTO

ACELEROGRÁFICO)

La pagina web pone a disposición del público en general información completa sobre los

últimos eventos sísmicos, donde también se presentan los detalles técnicos de los equipos

acelerográficos, el proceso de instalación, el modo de operación y la metodología

empleada para el tratamiento de los acelerogramas.

PAGINA WEB RED ACELEROGRÁFICA CIP-FIC UNI

http://www.red-acelerografica-peru.org

SECCIÓN DE INFORMES

31/05/1970

17/10/1966

10/03/1974

15/08/2007

26/05/2019

SECCIÓN DE INFORMES

Resultados publicados en la página web

31/05/1970

17/10/1966

10/03/1974

15/08/2007

26/05/2019

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PUBLICACIÓN EN REDES SOCIALES

SeismoProcessor es un programa simple que le permite al usuariovisualizar, modificar y procesar de manera fácil registros sismográficos yacelerográficos.El programa soporta los principales estándares de archivos que se usan alalmacenar la información de los sismógrafos y acelerógrafos.

SEISMOPROCESSOR

SIRA : SISTEMA DE REPORTE

AUTOMÁTICODEL RESUMEN DEL SISMO

SISMO DE LAGUNAS - ALTO AMAZONAS -LORETO 26 DE MAYO DE 2019Mw=8.0(IGP), Mw=8.0(USGS)

ELABORACIÓN DE MAPA DE ISOACELERACIONES

MICROTREMORSOFT es un programa simple que le permite al usuariocalcular de manera fácil el cociente H/V de registros de microtremoresen base a la selección de ventanas, visualización de los espectros deFourier, visualización del cociente H/V de cada ventana y a la forma dela señal en dicha ventana

MICROTREMORSOFT

Es un sistema multifuncional de desarrollo firmware, el cual tiene la capacidad de envío de

registros a múltiples destinos vía internet en tiempo real (hasta 8 Servidores), otorga

almacenamiento adicional de hasta 64 GB y posee una interfaz gráfica para interacción y

control el cual otorga al usuario el control del acelerógrafo y la posibilidad de recuperación

de registros antiguos almacenados en los acelerógrafos de manera remota vía internet o

desde una LAN.

EL SISTEMA SIRCA (SISTEMA INTELIGENTE REMOTO PARA

CONTROL DE ACELERÓGRAFOS)

Autor: J. Montero et al.

• La automatización de los registros acelerográficos mediante el SIPA, mejoró elrendimiento de la Red Acelerográfica del posgrado FIC UNI, disminuyendo lostiempos de reporte e informe a un máximo de treinta minutos de ocurrido el eventosísmico.

• El uso de las redes neuronales demostró ser eficaz para la detección de eventossísmicos obteniéndose un 98% de exactitud aproximada y mejorando su rendimientoa mayor cantidad de datos.

• La información reportada por el SIPA permitió la elaboración de mapas deisoaceleraciones, y la elaboración de recomendaciones para actualizar las normativaspara el diseño de estructuras y construcción de edificaciones sismorresistentes enPerú.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

SISMOS, MICROZONIFICACION, LICUACION Y TALUDES