El presente trabajo de investigación titulado "Desarrollo de un Sistema Integrado para Monitorización "in situ" de metales pesados", trata de la puesta en marcha de un nuevo sistema de medida potenciométrico portátil para la determinación cuantitativa de metales pesados tóxicos al medio ambiente para medidas en el campo.Comprende tres áreas disciplinarias: En la primera área, la electroquímica, se desarrollan sensores químicos que a su vez se dividen en tres etapas: En la primera etapa, se estudia la fabricación de electrodos convencionales de cabezal reemplazable selectivos a los cationes de cobre(II), cadmio(II) y plomo(II). En la segunda etapa, el estudio de nuevos electrodos selectivos a los mismos cationes del estudio anterior en configuración plana basado en tecnología "thick film", adaptada a nuestras necesidades de fabricación mediante la técnica de moldeo ("casting"). Por último, en la tercera etapa, se estudia la fabricación de electrodos de referencia de configuración plana con la misma tecnología.La segunda área es la informática, en la que se desarrolla un paquete de herramientas basado en "software" de LabVIEW versión 5.1, con el nombre de Instrumentación Virtual para el Control Potenciométrico de Sensores Químicos, (en inglés "VIPCCHES"). Este paquete está capacitado para el tratamiento de la información que contienen las señales analíticas procdentes de los sensores. Tiene tres funciones importantes. La primera función es la calibración de los electrodos por dos métodos: calibración externa continua y calibración externa discontinua, ambos en dos modos de operación, modo individual y modo "array" de electrodos.Una segunda función del paquete VIPCCHES es la adquisición de datos en modo continuo de un electrodo o un array de electrodos, permitiendo al usuario programar las medidas necesarias en tiempos de adquisición variables. La tercera función operativa del programa, es la realización de análisis de muestras de metales para un electrodo o un "array" de electrodos. El valor de la señal adquirida es promediado y éste es confrontado con una curva de calibración del electrodo plano de manera automática, presentando los resultados de manera gráfica y numérica. Finalmente, los resultados pueden ser tratados mediante programas estándar tipo Excel.En el área de la electrónica, se ha construido un dispositivo para procesar las señales que proceden de los electrodos planos de nombre "SPPAE" que permite la adecuación de las señales a la Tarjeta de Adquisición de Datos (TAD) en el ordenador. Está diseñado con filosofía de expansión, por medio de módulos de amplificación y filtrado (anti-aliasing) que se insertan en un Bus de alimentación.La integración de estos tres sistemas (electrodos de configuración plana, el SPPAE y el VIPCCHES) forman parte del Sistema Integrado para Monitorización Ambiental que conocemos como SIMA estando dicho sistema capacitado para realizar análisis "in situ" de metales pesados. / In this work, a Integrated System for monitoring in situ of heavy metals was developed. Include three disciplinary areas, the electronic, the information technology and the electrochemical. The first step was development now chemical sensors selective to cationes using thick film technology. The second task was the development of one virtual instrument (VI), which is the essential part of the system, using the graphical programming language LabVIEW which is capable of performing measurements functions, including data acquisition, display, analysis in the time and frequency domains, data archiving and read to file. Finally its build a signals processor, for the now plane and miniaturised electrodes. The installations of these elements in a portable computer consist in the Integrated System.Keywords: thick film, chemical sensors, integrated systems, virtual instrumentation, signals processor, in situ measurements, monitoring, heavy metals.

The purpose of this thesis is to raise awareness about the contribution historic signs make to the experience of a place. Illuminated signage has played a key role in the development of the American landscape. The relationship between illuminated signage and sense of place is complex. Because of the ephemeral nature of signs and the public perception of them as advertising tools, the preservation community frequently overlooks signs. By examining three case studies, this thesis presents three different approaches to the preservation of illuminated signage. The first case study is the 2002 New Mexico Route 66 Neon Sign Restoration Project. This case uses Route 66 to examine the preservation of original material in original location. The second case study is the 2002 Amendment to the New York City Zoning Regulations, which mandates signage saturation in Times Square. This case examines the preservation of the experience of Times Square by protecting the historical use of innovative signage. The third case study is the 1996 installation of restored illuminated signs by the Neon Museum in Las Vegas at the Fremont Street Experience. This case examines the collections approach to preserving original Las Vegas illuminated signs in an outdoor museum setting as public works of art. While these three case studies evaluate iconic locations, the lessons are broadly applicable. The preservation approaches outlined here illustrate that every situation is unique and requires a full analysis of the context of the sign. Preservationists should evaluate signage within their local communities by examining the artistry and materiality of the signs. However, it is equally important to evaluate the overall community context of the signs. In order to preserve the experience of historic illuminated signage, it is imperative that preservationists and the general public understand that there are numerous approaches to safeguarding these works and that the time to take action is now. / text

Les dificultats existents en l’administració de certs fàrmacs, que es tradueix en una considerable reducció de la seva eficàcia terapèutica, ha portat a l’exploració d’un nou camp en la recerca de fàrmacs, l’ús de polímers per a transportar fàrmacs. Aquests polímers es presenten com a vehicles transportadors que aporten protecció al fàrmac, evitant la seva degradació, i permeten la seva distribució dirigida fins la diana terapèutica, disminuint així els efectes secundaris. Una combinació adequada del polímer transportador amb el fàrmac, permet l’alliberament d’aquest en el teixit on ha de desenvolupar el seu efecte terapèutic. Tot i així, per tal de garantir l’èxit d’aquests sistemes de distribució de fàrmacs, aquests han de complir una sèrie de requisits pel que fa a la mida, càrrega superficial, composició, capacitat d’encapsular i d’alliberar un fàrmac, funcionalització i biocompatibilitat. En aquest treball, s’ha explorat la fabricació de diversos sistemes de distribució de fàrmacs per tal d’aportar coneixement sobre la modificació d’aquests polímers, que permetin obtenir plataformes de distribució de fàrmacs que reuneixi els requisits prèviament esmentats. Per una banda, s’ha obtingut un sistema termosensible i versàtil a través d’una estratègia de core-shell, que permet ajustar la seva mida i el seu comportament termosensible, com també la seva modificació superficial mitjançant un mètode fàcil i ràpid basat en una química clàssica. Per altra banda, la preparació de sistemes polimersòmics s’ha explorat per polimerització de tipus RAFT, és a dir, s’empra una química més sofisticada, que permet la síntesi de copolímers de multibloc amfifílics i auto-ensamblables, des de dos fins a cinc blocs, de manera controlada, obtenint polímers de pes molecular determinada amb distribucions de pes molecular molt estretes. De manera similar a l’anterior sistema, la modulació de la proporció entre blocs i del nombre de blocs permet el control de la mida de les nanoestructures formades i de la seva capacitat d’encapsular fàrmacs. Finalment, els sistemes polimersòmics desenvolupats s’han comparat amb un sistema de distribució de fàrmacs molt ben establert, com ara els liposomes, pel que fa a funcionalització, encapsulació i alliberament de fàrmacs, com a potencials sistemes de distribució de fàrmacs per al tractament de metàstasis de càncer de mama al cervell a través d’una estratègia de doble funcionalització, per tal d’avaluar la idoneïtat del sistema desenvolupat en aquest treball. / Las dificultades existentes en la administración de ciertos fármacos, que se traduce en una considerable reducción de su eficacia terapéutica, ha llevado a la exploración de un nuevo campo en el desarrollo de fármacos, el uso de polímeros como transportadores de estos. Estos polímeros se presentan como vehículos transportadores que aportan protección al fármaco, evitando así su degradación i permitiendo su distribución dirigida hasta la diana terapéutica, disminuyendo a su vez los efectos secundarios. Una combinación adecuada del polímero transportador con el fármaco, permite la liberación de este en el tejido dónde debe desarrollar su efecto terapéutico. Aun así, con tal de garantizar el éxito de estos sistemas de distribución de fármacos, estos deben cumplir una serie de requisitos por lo que respecta a tamaño, carga superficial, composición, capacidad de encapsular i liberar un fármaco, funcionalización i biocompatibilidad. En este trabajo, se ha explorado la fabricación de varios sistemas de distribución de fármacos con la finalidad de aportar conocimiento sobre la modificación de estos polímeros, que permitan obtener plataformas de distribución de fármacos que reúnan los requisitos previamente mencionados. Por un lado, se ha obtenido un sistema termosensible i versátil a través de una estrategia de core-shell, que permite ajustar su tamaño i su comportamiento termosensible, como también su modificación superficial mediante un método fácil i rápido basado en química clásica. Por otro lado, la preparación de sistemas polimersómicos se ha explorado mediante polimerización RAFT, es decir, utilizando una química más sofisticada, que permite la síntesis de copolímeros de multibloque amfifílicos i auto-ensamblables, desde dos a cinco bloques, de manera controlada, obteniendo polímeros de peso molecular determinado con distribución de peso molecular muy estrecha. De manera similar al anterior sistema, la modulación de la proporción entre bloques i del número de bloques permite el control del tamaño de las nanoestructuras formadas i de su capacidad de encapsular fármacos. Finalmente, los sistemas polimersómicos desarrollados se han comparado con un sistema de distribución de fármacos muy bien establecido, como son los liposomas, por lo que respecta a su funcionalización, encapsulación i liberación de fármacos, como potenciales sistemas de distribución de fármacos para el tratamiento de metástasis de cáncer de mama al cerebro a través de una estrategia de doble funcionalización, con tal de evaluar la idoneidad del sistema desarrollado en este trabajo. / The existing difficulties in the delivery of certain drugs, having a direct influence on their therapeutic efficiency, has lead to the exploration of a new field in pharmaceuticals, the use of polymers as drug carriers. Polymers are presented as carrier vehicles, which provide drug protection preventing its degradation and targeted delivery to the site of action diminishing side effects. An appropriate combination of the drug and the polymer allows the release of the drug in the tissue where it has to develop its therapeutic effect. However, in order to ensure the success of these drug delivery systems, they must fulfil a list of requirements according to size, surface charge, composition, drug loading capacity and release, targetability and biocompatibility. In this work, the fabrication of diverse drug delivery systems has been explored in order to provide know-how regarding polymers’ tunability to achieve delivery platforms that fulfil the aforementioned requirements. On one hand, a versatile thermo-responsive delivery system has been obtained trough a core-shell approach, allowing the tailoring of its size and thermosensitivity, while providing a simple and fast method to decorate its surface by means of classic chemistry. On the other hand, the preparation of polymersomic systems was explored by RAFT polymerization, a more sophisticated chemistry, which allowed the synthesis of self-assembling amphiphilic multiblock copolymers, ranging from diblock to pentablock, in a controlled manner, obtaining predetermined molecular weight polymers with narrow molecular weight distributions. Similarly to the previous system, the tunability of blocks ratio and number allowed the control over nanostructures size and loading capacity. Finally, polymersomes have been compared with a very well established delivery system, such as liposomes, in terms of targeting and drug loading and release, as potential drug delivery systems to breast cancer metastasis in the brain through a dual-targeting approach, in order to evaluate the suitability of the system developed in this work.

Για τις Ευρωπαίες γυναίκες ο καρκίνος του σώματος της μήτρας αποτελεί το τέταρτο συχνότερο νεόπλασμα και την δέκατη σε σειρά αιτία θανάτου από καρκίνο. Ανεξάρτητα από το εάν η διακολπική υπερηχογραφία (TVS) αποτελεί δόκιμο μέσο διαλογής (screening) για την ανίχνευση ενδομητρικού καρκίνου σε ασυμπτωματικές μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες, εντούτοις κυριαρχεί στους διαγνωστικούς αλγόριθμους διερεύνησης κάθε μητρορραγίας προς αποκλεισμό του καρκίνου αυτού. Παράλληλα με τα πιθανά οφέλη από την ενσωμάτωση τεχνικών Υπερηχοϋστερογραφίας (SIS) και Doppler στην ενδομητρική απεικόνιση, η δισδιά- στατη “gray scale” διακολπική υπερηχογραφία οφείλει μεγάλο μέρος της προόδου της στην ώθηση από τις εξελίξεις της τεχνολογίας. Μετά την εισαγωγή των διακολπικών ηχοβολέων πολλαπλών συχνοτήτων (multifrequency) και της “αρμονικής” (harmonic) απεικόνισης, τα σύγχρονα υπερηχογραφικά μηχανήματα διαθέτουν επιλογές λογισμι- κού για ενίσχυση της ανάλυσης της αντίθεσης δομών, λεπτών ρυθμίσεων για εξέταση διαφορετικών τύπων ιστών, πολλαπλού εύρους εστίασης, μετάδοσης της δέσμης σε πλάγια διεύθυνση ως προς το ακουστικό παράθυρο, κ.α. Τα παραπάνω, καθώς και φίλτρα μείωσης του θορύβου βελτιστοποιούν την απεικόνιση του ενδομητρίου διευκολύνοντας την αποτίμησή του, ακόμη και στα χέρια άπειρων εξεταστών. Το πάχος της διπλής ενδομητρικής στιβάδας αποτελεί ιστορικά τον πλέον αδιαμφισβήτητο ποσοτικό δείκτη ενδομητρικού καρκίνου, ειδικά στην παρουσία μετεμμηνοπαυσιακής μητρορραγίας. Η συνδυασμένη μελέτη της ενδομητρικής μορφο- λογίας και πάχους παρέχει περισσότερες πληροφορίες, ειδικά στην αποτίμηση της “γκρίζας ζώνης” των 4-10 χιλιοστών ενδομητρικού πάχους, αν και τα ευρήματα των “μορφολογικών” αυτών μελετών δεν υπήρξαν πάντα σταθερά. Με δεδομένη τη σημασία της μορφολογίας στην αποτίμηση του ενδομητρικού ιστού, και αποσκοπώντας στην υπέρβαση του υποκειμενικού χαρακτήρα της ποιοτικής εκτίμησης της υπερηχογραφικής εικόνας, θα ήταν χρήσιμη η εφαρμογή αυτοματοποιημένων τεχνικών που αξιολογούν αντικειμενικά μορφολογικά χαρακτη- ριστικά, όπως η υποβοηθούμενη από υπολογιστή ανάλυση υφής, (“computerized texture analysis”). Στις ψηφιακές εικόνες, η υφή αντικατοπτρίζει τονικές (ένταση των εικονο- στοιχείων) και δομικές (χωρική κατανομή της έντασης των εικονοστοιχείων) ιδιότητες. Η “ανάλυση υφής” αναφέρεται σε αλγόριθμους που ποσοτικοποιούν περιεχόμενο και στοιχεία υφής που πιθανόν, ή όχι, να γίνονται αντιληπτά με το γυμνό μάτι. Δεδομένου ότι στην ιατρική απεικόνιση οι εικόνες περιλαμβάνουν πολλαπλές ιδιότητες των βιολογικών δομών, η ανάλυση υφής των εικόνων αυτών παρέχει ποσοτικές πληροφο- ρίες σχετικές με τα χαρακτηριστικά, τη μορφολογία και τις ιδιότητες των δομών αυτών. Σχήματα ταξινόμησης στηριζόμενα στην υφή έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε ποικιλία υπερηχογραφικών εφαρμογών. Η βασισμένη σε υπολογιστή αποτίμηση εικόνων του ενδομητρίου έχει βρει κυρίως εφαρμογή στη Υποβοηθούμενη Αναπαραγωγή, αλλά δεν έχει χρησιμοποιηθεί για τη διάγνωση ενδομητρικών κακοηθειών στην δισδιάστατη υπερηχογραφία. Σκοπός της διδακτορικής αυτής διατριβής είναι η αξιολόγηση του εφικτού της υποβοηθούμενης από υπολογιστή ανάλυσης υφής του ενδομητρικού ιστού όπως απεικονίζεται σε δισδιάστατες “gray scale” υπερηχογραφικές εικόνες. Περαιτέρω, διερευνήθηκε το αποτέλεσμα μιας τεχνικής επεξεργασίας βασισμένης σε μετασχη- ματισμό κυματίου (wavelet) στη διαδικασία τμηματοποίησης και χαρακτηρισμού του ενδομητρικού ιστού. / Cancer of the corpus uteri represents the fourth commonest neoplasm among European women and the tenth most common cause of death attributed to cancer. Irrespective whether the use of transvaginal ultrasonography (TVS) as a screening tool for detecting endometrial cancer in asymptomatic postmenopausal women is warranted, TVS dominates most diagnostic algorithms in assessing metrorrhagias to exclude this cancer. Alongside the potential benefits stemming from the integration of Saline Infusion Sonography) and Doppler modalities in endometrial imaging, gray scale TVS showed remarkable advances in the previous decades, largely attributed to the evolution in computer sciences. Following the introduction of multifrequency transvaginal probes and harmonic imaging, modern scanners are equipped with software options that enhance the resolution or the contrast between different structures, fine tune while assessing different types of tissue, implement different depth of focusing, transmit the ultrasonic beam in oblique directions to the acoustic window; all these features, in addition to de-speckle filters optimize the endometrial depiction, facilitating its assessment, even in the hands of moderately skilled operators. Double stripe endometrial thickness has illustrated a remarkable robustness over time as a quantitative indicator of endometrial cancer, especially in the presence of postmenopausal bleeding. The combined consideration of endometrial morphology and thickness has proven particularly beneficial, especially in the assessment of the 4-10 mm endometrial thickness “grey zone”, although the findings of the “morphologic” studies haven’t always been consistent. Given the importance of morphology in assessing endometrial tissue, and aiming to overcome the inherent subjectivity of the qualitative consideration of ultrasonic images, implementation of automated techniques assessing objective morphologic features such as “computerized texture analysis” would be beneficial. In digital images, texture reflects tonal (intensities of image pixels) and structural (spatial distribution of pixel intensities) properties. Texture analysis refers to algorithms that quantify texture content that may, or may not, be visually perceived. Since medical images capture various properties of biological structures, texture analysis of medical images can provide quantitative metrics relevant to structure, morphology and status of biological tissues. Texture based classification schemes have been successfully implemented in a variety of ultrasound applications. Computerized TVS assessment of endometrial morphology, has been applied mainly in assisted reproduction techniques; however, computerized texture analysis has not been implemented for diagnosing endometrial malignancies in grey scale TVS. The aim of this study is to investigate the feasibility of computerized texture analysis in characterizing endometrial tissue as depicted in 2D grey scale TVS images. Furthermore, we assess the effect of a wavelet-based image processing technique in the segmentation and subsequent characterization tasks of endometrial tissue.

Se ha llevado a cabo un estudio con el fin de observar diferencias en el comportamiento de fluencia en caliente de los cobres refinados al fuego con una pureza de 99.9%, dicho estudio ha permitido proponer modelos para predecir la curva esfuerzo-deformación y para predecir el tamaño de grano recristalizado dinámicamente. Los cobres refinados al fuego con una pureza de 99.9% se caracterizan por tener una composición residual de varios otros elementos, en algunos casos hasta 1000ppm. En los cobres con por lo menos 99.9% de pureza que tengan pocos elementos residuales, las diferencias observadas durante la fluencia en caliente se atribuyen a las interacciones entre átomos disueltos y dislocaciones, específicamente las interacciones con oxígeno intersticial. En el cobre electrolítico, el cual contiene principalmente altos contenidos de oxigeno, las diferencias de fluencia se atribuyen a cantidades cada vez mayores de partículas de Cu2O. Este trabajo más bien demuestra que las diferencias de esfuerzo encontradas en cobres refinados al fuego con una pureza de 99.9% son debidas a la cantidad de oxígeno residual, el cual forma finos precipitados a temperaturas intermedias que refuerzan la matriz metálica. A pesar del bajo contenido en oxígeno en los cobres estudiados (26-62ppm) se han caracterizado precipitados de Cu2O y se han utilizado teorías del endurecimiento por precipitación que han indicado que los precipitados de Cu2O eran los responsables del incremento en resistencia. Las interacciones entre átomos de oxígeno y dislocaciones son poco probables que causen un retro esfuerzo adicional a temperaturas superiores a los 600º C, en donde se ha llevado a cabo este trabajo. Se han comprimido tres cobres con 26, 46 y 62ppm de oxígeno a unas velocidades de deformación de 0.3s-1, 0.1s-1, 0.03s-1, 0.01s-1, 0.003s-1 y 0.001s-1 y a unas temperaturas desde 600º C hasta 950º C en intervalos de 50º. En este trabajo se presenta evidencia de cómo bajos contenidos de oxígeno en cobres 99.9% puros pueden afectar el comportamiento esfuerzo-deformación y el tamaño de grano recristalizado dinámicamente.Además de haber encontrado el elemento y el mecanismo responsable del retro esfuerzo adicional también se presenta un algoritmo matemático para estudiar y predecir las oscilaciones de esfuerzo durante la recristalización dinámica de pico múltiple. Intentos anteriores utilizando Modelos Computarizados de Monte Carlo, Modelos de Autómatas Celulares o Modelos Matemáticos para la Recristalización Dinámica (DRX) no predicen las oscilaciones de esfuerzo de materiales reales y su tiempo de computo los hace inviables para procesos de simulación industrial. El nuevo Modelo de Avrami con Coseno Amortiguado para la DRX es capaz de predecir la transición de DRX de pico simple a DRX de pico múltiple. Además el nuevo modelo define el esfuerzo de estado estable sin tener que escoger un valor de una curva experimental que posiblemente no haya alcanzado un estado estable. Otra contribución del nuevo modelo es que demuestra que las oscilaciones son completamente predecibles en términos de la velocidad de deformación y la temperatura, una característica que antes se había dicho ser improbable. El nuevo modelo para la DRX junto con un modelo modificado de Voce-Kocks para la restauración dinámica han sido exitosamente implementados para predecir la fluencia en caliente.Adicionalmente a las anteriores contribuciones este trabajo también da a conocer la relación que tiene el tamaño de grano recristalizado con la temperatura y la velocidad de deformación. Se asume que los cobres 99.9% puros, como los estudiados, tenderán a un tamaño de grano de estado estable el cual cuando esté a temperatura ambiente determinará las propiedades mecánicas del producto forjado.

La present tesi pretén recollir l'experiència viscuda en desenvolupar un sistema supervisor intel·ligent per a la millora de la gestió de plantes depuradores d'aigües residuals., implementar-lo en planta real (EDAR Granollers) i avaluar-ne el funcionament dia a dia amb situacions típiques de la planta. Aquest sistema supervisor combina i integra eines de control clàssic de les plantes depuradores (controlador automàtic del nivell d'oxigen dissolt al reactor biològic, ús de models descriptius del procés...) amb l'aplicació d'eines del camp de la intel·ligència artificial (sistemes basats en el coneixement, concretament sistemes experts i sistemes basats en casos, i xarxes neuronals).Aquest document s'estructura en 9 capítols diferents. Hi ha una primera part introductòria on es fa una revisió de l'estat actual del control de les EDARs i s'explica el perquè de la complexitat de la gestió d'aquests processos (capítol 1). Aquest capítol introductori juntament amb el capítol 2, on es pretén explicar els antecedents d'aquesta tesi, serveixen per establir els objectius d'aquest treball (capítol 3). A continuació, el capítol 4 descriu les peculiaritats i especificitats de la planta que s'ha escollit per implementar el sistema supervisor.Els capítols 5 i 6 del present document exposen el treball fet per a desenvolupar el sistema basat en regles o sistema expert (capítol 6) i el sistema basat en casos (capítol 7). El capítol 8 descriu la integració d'aquestes dues eines de raonament en una arquitectura multi nivell distribuïda. Finalment, hi ha una darrer capítol que correspon a la avaluació (verificació i validació), en primer lloc, de cadascuna de les eines per separat i, posteriorment, del sistema global en front de situacions reals que es donin a la depuradora / The present document wants to gather the experience obtained in the development of a Supervisory System for optimal WWTP management and control, its implementation in a real plant (Granollers WWTP) and its evaluation in the day-to-day operation with typical plant situations. This Supervisory System combines and integrates classical control of WWTP (automatic controller for maintaining a fixed dissolved oxygen level in the aeration tank, use of mathematical models to describe the process.) with the application of tools from the Artificial Intelligence field (knowledge-based systems, mainly expert systems and cased-based systems, and neural networks).This document has been structured into nine chapters. The first part is introductory with a review of the state-of-the-art in wastewater treatment control and supervision and the explanation of the complexity of WWTP management (chapter 1). This introductory chapter together with the second one, where the antecedents to the present thesis are reviewed, are good for the establishment of the objectives (chapter 3). Next, chapter 4 describes the peculiarities and specificities of the selected plant to implement the Supervisory System.Chapters 5 and 6 of the present document explain the work carried out to develop and build the knowledge base of the rule-based or expert system (chapter 6) and the case-based system (chapter 7). Chapter 8 illustrates the integration of these reasoning techniques into a distributed multi-layer architecture. Finally, there is a last chapter focused on the evaluation (verification and validation) of, first of all, each one of the techniques individually, and lately, of the overall Supervisory System when facing with real situations taking place in the wastewater treatment plant.

La implantació de Sistemes de Suport a la presa de Decisions (SSD) en Estacions Depuradores d'Aigües Residuals Urbanes (EDAR) facilita l'aplicació de tècniques més eficients basades en el coneixement per a la gestió del procés, assegurant la qualitat de l'aigua de sortida tot minimitzant el cost ambiental de la seva explotació. Els sistemes basats en el coneixement es caracteritzen per la seva capacitat de treballar amb dominis molt poc estructurats, i gran part de la informació rellevant de tipus qualitatiu i/o incerta. Precisament aquests són els trets característics que es poden trobar en els sistemes biològics de depuració, i en conseqüència en una EDAR. No obstant, l'elevada complexitat dels SSD fa molt costós el seu disseny, desenvolupament i aplicació en planta real, pel que resulta determinant la generació d'un protocol que faciliti la seva exportació a EDARs de tecnologia similar. L'objectiu del present treball de Tesi és precisament el desenvolupament d'un protocol que faciliti l'exportació sistemàtica de SSD i l'aprofitament del coneixement del procés prèviament adquirit. El treball es desenvolupa en base al cas d'estudi resultant de l'exportació a l'EDAR Montornès del prototipus original de SSD implementat a l'EDAR Granollers. Aquest SSD integra dos tipus de sistemes basats en el coneixement, concretament els sistemes basats en regles (els quals són programes informàtics que emulen el raonament humà i la seva capacitat de solucionar problemes utilitzant les mateixes fonts d'informació) i els sistemes de raonament basats en casos (els quals són programes informàtics basats en el coneixement que volen solucionar les situacions anormals que pateix la planta en el moment actual mitjançant el record de l'acció efectuada en una situació passada similar).El treball està estructurat en diferents capítols, en el primer dels quals, el lector s'introdueix en el món dels sistemes de suport a la decisió i en el domini de la depuració d'aigües. Seguidament es fixen els objectius i es descriuen els materials i mètodes utilitzats. A continuació es presenta el prototipus de SSD desenvolupat per la EDAR Granollers. Una vegada el prototipus ha estat presentat es descriu el primer protocol plantejat pel mateix autor de la Tesi en el seu Treball de Recerca. A continuació es presenten els resultats obtinguts en l'aplicació pràctica del protocol per generar un nou SSD, per una planta depuradora diferent, partint del prototipus. L'aplicació pràctica del protocol permet l'evolució del mateix cap a un millor pla d'exportació.Finalment, es pot concloure que el nou protocol redueix el temps necessari per realitzar el procés d'exportació, tot i que el nombre de passos necessaris ha augmentat, la qual cosa significa que el nou protocol és més sistemàtic. / The decision support systems (DSS) implemented in wastewater treatment plants (WWTP) make easier the application of better techniques based on the knowledge to manage the process, insuring the effluent quality and minimising the economical costs of its exploitation. The knowledge-based systems are characterised by its capability of working in ill structured domains, and with relevant information of type qualitative or uncertain. These are the characteristics that could be found in the biological systems treatments, and consequently in a wastewater treatment plant. However, the high complexity of the DSS makes very expensive their design, development and the application in a real WWTP, and because this reason it is very important the generation of a protocol that makes easier the exportation of the program to other similar plants.The objective of the present document is the development of a protocol that makes easier the systematic exportation of DSS and the reuse of the process knowledge acquired previously. The document is developed in basis on the study case from the DSS exportation from the Granollers WWTP to Montornès WWTP. This knowledge-based system integrates two kinds of systems based on knowledge, concretely the rule-based systems (which are programs that simulate the human reasoning and its capability of problem solving using the same information sources) and the case-based reasoning systems (which are informatic programs based on knowledge that solve the current abnormal situations in the plant by means of retrieving the executed action in a similar past situation).The document is structured in different chapters, in the first chapter; the lector is introduced in the DSS domain and in the wastewater treatment domain. Afterwards the objectives are defined and the materials and methods used are explained. Following, the Granollers DSS prototype is presented. Once, the prototype is explained, the first protocol made by the author in his research work is presented. Afterwards, the results obtained from the protocol application to export the DSS to other plant are presented. The real application of the protocol allows making better itself. In conclusion, the new protocol reduces the needed time to make the exportation process, although the new protocol needs more steps to make the same work, this means that it is more systematic.

La desintegració és una etapa important en la recuperació de paper vell, ja que té importants conseqüències en consum d'energia i en el comportament de les etapes posteriors.Per això els objectius es centren en analitzar la desintegració des del punt de vista del temps de desintegració, els aspectes energètics, modelització de la màquina de desintegració utilitzada i anàlisi dels factors de cisallament calculats com a mesura global de les forces implicades en la desintegració. Els autors que hi han treballat donen diferents explicacions a aquestes forces. Fins avui només s'ha pogut avaluar qualitativament la influència que tenen cada un dels mecanismes en el temps necessari per a desintegrar i en el consum energètic. Les característiques reològiques de les suspensions papereres, i el seu comportament no newtonià tenen una clara influència en el consum energètic i les forces de desfibrat en el desintegrador.Els experiments de desintegració s'han realitzat en un púlper convencional, amb tres tipus de paper recuperat: paper estucat d'alta qualitat imprès offset (PQ), paper revista estucat imprès en color (PR), paper blanc imprès en impresora làsser (PF).Anàlisi del temps de desintegracióPer cada un del papers estudiats (PQ, PR i PF), les fraccions màssiques des de 0.06 fins a la màxima que estat possible per cada paper (de 0.14 a 0.18), i a dues velocitats d'agitació diferents, s'ha determinat el temps de desintegració (tD) fins a aconseguir un índex de Sommerville de 0.01%. S'obté que en augmentar la fracció màssica disminueix potencialment el temps de desintegració. S'ha estudiat la velocitat de desintegració, la producció teòrica del púlper en cada cas, i la seva relació amb les forces d'impacte i de fregament que produeixen la desintegració.Aspectes energèticsEl consum específic d'energia (SEC), definit com l'energia consumida per a desintegrar 1 kg de paper recuperat, disminueix molt en augmentar Xm, ja que a més de disminuir l'energia consumida en cada desintegració, el contingut en paper és més elevat. Pel disseny de desintegradors, cal tenir en compte que en augmentar Xm i en augmentar la velocitat, sempre augmenta la potència consumida. Però així com els beneficis de treballar a Xm alt són de 10 vegades en termes de SEC i de producció, l'augment de potència és només de l'ordre de 2 vegades la necessària respecte de la Xm baixa. Viscositat aparent i energia de fluiditzacióS'estudia la relació entre el temps de desintegració, les forces de fregament i els valors de viscositat aparent de la bibliografia. Per cada paper i velocitat s'ha observat que el consum específic d'energia disminueix en funció de la viscositat aparent.Reologia del púlperUtilitzant el mètode de Metzner i Otto (1957) per determinar la viscositat aparent mitjana de les suspensions papereres, modificat per Roustan, s'ha caracteritzat el pulper mitjançant el model: Np= K· Rex·Fry S'han utilitzat dissolucions de glicerina com a fluid newtonià per a calcular les constants d'ajust, i a partir d'aquí, aïllar la viscositat aparent en funció de la potència neta i els paràmetres d'agitació.La viscositat aparent, d'acord amb Fabry (1999) es substitueix pel concepte de factor de cisallament.Factor de cisallamentCalculat el factor de cisallament per a cada paperot i condicions d'agitació, s'ha relacionat amb Xm, SEC, tD, consum de potència, potència instal·lada i fracció cel·lulòsica. El factor de cisallament és un paràmetre útil per a quantificar les forces globals implicades en la desintegració. / Disintegration is an important stage in paper recovery and it has important consequences in energy consumption and in the following stages.The objectives of this thesis are focussed in analyzing disintegration considering disintegration time, power aspects, modelisation of the disintegration machine and analysis of the calculated shear factors as a global measurement of the forces implied in the disintegration.Until now, it has only been possible a qualitative evaluation of the influence of every mechanism in the time necessary to disintegrate the pulp, and in the power consumption.Rheological characteristics of suspensions and their non-Newtonian behaviour it is known that clearly influence power consumption and defibering forces acting during repulping. Disintegration experiments have been made in a conventional pulper, with three types of recovered paper: high quality coated printed offset paper, magazine coated colour printed paper and white laser printed paper.Analysis of disintegration timeTime necessary to achieve a Somerville index of 0.01%, was determined for each paper studied, at mass fractions ranging from 0,06 until the maximum possible for each type of paper (0,14 or 0,18) and at two different agitation speeds. It has been found that when increasing the mass fraction, disintegration time decreases potentially. Disintegration speed and theoretical production of pulp have been studied in each case, and they have been related with friction and impact forces.Power aspects Specific energy consumption (SEC) defined as the energy consumed during disintegration of 1 kg of recovered paper, was reduced with increasing mass fraction (Xm), because the energy consumed during disintegration decreases and the pulp contend in the pulper is higher. And increase of Xm and pulper agitation speed always increases the power consumed. An increase of only 2 times of power consumption (due to working at high Xm) produces benefits in SEC and production of 10 times.Apparent Viscosity and fluidisation energy Relation between disintegration time, friction forces and apparent viscosity were studied. For each paper and speed it has been observed that SEC was reduced when increasing apparent viscosity.Rheology of pulper Using Metzner and Otto methodology to determine average apparent viscosity of suspensions, modified by Roustan, pulper was characterized by means of model Np=K·Rex·Fry. Glycerine dissolutions have been used as Newtonian fluid to calculate constants of adjustment, and from here, apparent viscosity was determined from net power and agitation parameters. Apparent viscosity, in agreement with Fabry, is replaced by the concept of shear factor.Shear FactorOnce calculated the shear factor for each type of paper and conditions of agitation, the values obtained have been related to Xm, SEC, td, power consumption, installed power and cellulose fraction. Shear factor is a useful parameter to quantify the global forces acting in disintegration process.

En una tesi anterior (Puig, 2004) es varen estudiar els aspectes mecànics vinculats al desfibratge i als consums energètics associats al procés de desintegració per acabar quantificant les forces implicades en el procés d'individualització dels components de diferents paperots. Aquest estudi, ha permès conèixer les condicions de desintegració que condueixen a un mínim consum energètic, aspecte complementari al reciclatge i destintatge del paperot però molt important per aconseguir un procés realment sostenible.Degut als requeriments del mercat, hi ha un altre aspecte o vessant realment important com és l'eliminació de tinta. Aquest procés, malgrat la complexitat industrial, es pot reduir o simplificar en dues etapes: la desintegració i la flotació. Ambdues, per raons d'eficàcia i condicionades pels agents químics que s'utilitzen, es realitzen en medi fortament alcalí (entorn d'un pH a 12). Aquest fet, genera una forta contaminació (DQO elevada) i per tant, és un procés poc respectuós amb el medi ambient.Els factors que condicionen treballar en medi alcalí són principalment, el despreniment de la tinta del suport, clarament accelerat en medi bàsic i fonamental per un bon destintatge i la utilització de tensioactius aniònics. Aquests tensioactius són sensibles al pH i la seva eficàcia disminueix en medi neutre o quasi neutre.Atès el que s'ha exposat, s'ha plantejat aquesta tesi que porta per títol "Aspectes Físics i Químics del Destintatge de Paper Revista mitjançant Tensioactius Catiònics", com un estudi del procés de destintatge de paper revista recuperat parant especial atenció a les variables físico-químiques i mecàniques del procés i a la seva influència en el despreniment i fragmentació de la tinta, així com en el procés d'eliminació de la tinta per flotació per tal d'avaluar la viabilitat d'un procés de destintatge en medi neutre enfront del destintatge alcalí convencional. S'ha utilitzat, com a paperot a destintar, el paper revista ja que aquest tipus de paper representa un percentatge elevat del paper recuperat a la Unió Europea. A més, aquest tipus de paper és utilitzat habitualment en les plantes de destintatge industrials per millorar les propietats de les suspensions destintades de paper de diari.La utilització de tensioactius catiònics és deguda a que la seva activitat no es veu afectada pel pH de la suspensió. Així, durant la comparació dels processos de destintatge en medi neutre i en medi alcalí, les eficàcies dels processos no es veuran influenciades pel grau d'ionització del tensioactiu.Donada l'absència d'estudis sobre la influència de les variables del procés en les mesures de concentració efectiva de tinta residual (ERIC) i ja que s'ha emprat aquest paràmetre per avaluar el despreniment i fragmentació de la tinta durant l'etapa de desintegració. En primer lloc, s'ha plantejat un estudi fonamental de la influència que poden tenir les variables del procés (granulometria, concentració de tinta i tipus de suport) en aquest paràmetre. Pel que fa a l'etapa de flotació, s'estudiarà l'efectivitat d'aquesta etapa, posant especial atenció a la capacitat del tensioactiu per eliminar tota la tinta despresa en l'etapa de desintegració. A més, donada la poca informació bibliogràfica referida als mecanismes de flotació amb tensioactius catiònics i la influència que té l'adsorció d'aquests agents per part de la suspensió paperera en l'etapa de flotació, s'ha dut a terme un estudi de l'adsorció dels tensioactius catiònics per part dels components d'una suspensió paperera.Per tant, la tesi realitzada té com a objectius: Estudi fonamental de les mesures de ERIC (concentració efectiva de tinta residual) amb suports específics. Estudi de la desintegració en medi neutre i comparació amb la desintegració clàssica. Modelització del desfibratge de paperot a l'etapa de desintegració. Estudi de l'eliminació de tinta per flotació en medi neutre i comparació amb la flotació clàssica. Estudi del mecanisme d'adsorció de tensioactius en suspensions de cel·lulosa sintètica i de paperot. / A previous thesis (Puig, 2004) have studied the mechanical aspects related to defibering and to energetic consumptions related to the disintegration process to end up quantifying the forces involved in the process of individualization of the different components of recovered papers. This study has permitted to know the disintegration conditions that lead to a minimum energetic consumption which is a complementary aspect to the recycling and deinking of waste paper but very important to get a really sustainable process.Due to the requests of the market, there is another really important aspect in the wastepaper recycling process which is the elimination of ink. Ink elimination, can be summarized in two unit operations: Disintegration and flotation. Both unit operations are strongly conditioned by the chemical agents used. Usually disintegration is carried out in a highly alkaline medium (pH 12). This fact, cause a high contamination in process waters (high COD) and therefore, the process is not environmentally friendly. The factors that condition the high alkaline medium are mainly ink detachment from the cellulosic support which is clearly accelerated by the alkaline medium, and the utilization of anionic surfactants. These surfactants are sensitive to the pH and its efficiency diminishes in neutral or almost neutral medium. So it has been proposed this thesis entitled "Aspectes Físics i Químics del Destintatge de Paper Revista mitjançant Tensioactius Catiònics" (Physico-chemical aspects of deinking of OMG using cationic surfactants) as a study of the viability of neutral deinking versus alkaline deinking.OMG has been used since this grade represents a high percentage of paper recovered in the European Union. Besides, this grade is used in industrial deinking plants to improve deinked ONP properties.Cationic surfactants are used because its properties are not affected by the pH of the suspension. So during the comparison of deinking processes in neutral and alkaline medium, the process efficiency will not be influenced by the surfactant ionization degree.OMG deinking study begins with a modelization of disintegration followed by an analysis of ink detachment and fragmentation achieved in neutral conditions and comparing them with the results obtained in alkaline conditions.Due to the absence of studies on the influence of the variables of the process in the measurements of effective residual ink concentration (ERIC) and since this parameter has been used to evaluate the detachment and fragmentation of ink during disintegration itself, it has been done a fundamental study of the influence of process variables such as ink particles size, ink concentration and type of the cellulosic support on this parameter.Regarding flotation stage, the effectiveness of this process will be studied focusing on the capability of the surfactant to eliminate all the ink detached during disintegration. Since deinking process is strongly influenced by surfactant adsorption on the different components of wastepaper suspensions and that there is a little information related to flotation mechanisms when cationic surfactants are used it has been accomplished a study of the adsorption of cationic surfactants by the components of a wastepaper suspension (cellulosic support and ink) and the results have been compared with the adsorption of an anionic surfactant in the same conditions.Therefore, the thesis has the following objectives: Fundamental study of ERIC measurements with specific supports. Study of neutral disintegration in comparison of traditional alkaline disintegration. Modelization of paper defibering during disintegration process. Study of ink elimination by means of a flotation process in neutral medium in comparison with a traditional alkaline flotation process. Study of the adsorption mechanism of surfactants by a wastepaper suspension.

La tesi realitza un estudi detallat dels principals processos que tenen lloc durant l'eliminació de tinta tòner per flotació.L'estudi del procés d'adhesió de tinta a la superfície de bombolles d'aire s'ha realitzat mitjançant visió artificial. Els resultats obtinguts han mostrat que un excés de tensioactiu provoca una disminució de la quantitat de tinta unida a la bombolla d'aire i per tant una disminució de l'eficàcia del procés de flotació. La caracterització de les bombolles d'aire presents en una cel·la de flotació ha posat de manifest que tant el cabal d'aire com la velocitat de l'agitador configuren la distribució de diàmetres final. L'estudi del procés d'eliminació de tinta per flotació en absència de fibres cel·lulòsiques ha mostrat que les variables físico-químiques estudiades són les que tenen una major influència en el procés d'eliminació de tinta tòner per flotació.Finalment s'han addicionat fibres cel·lulòsiques a la suspensió. S'ha pogut comprovar que s'aconsegueix una bona eliminació de tinta sempre i quan les condicions hidrodinàmiques siguin les adequades. / First of all the adhesion of ink particles to air bubbles surface was studied by means of artificial vision. Results obtained showed that an excess of surfactant decreases ink adsorption decreasing flotation efficiency. Air bubbles created in a lab-scale flotation cell were characterized by means of artificial vision. Results showed that air flow and agitation rate configure the final air bubble distribution.Ink removal from a flotation cell was studied without the presence of cellulose fibers. Results obtained showed that the physico-chemical variables studied had a major influence on ink removal than hydrodynamic variables studied.Finally, cellulose fibers were added to the suspension. Results obtained showed that it was possible to obtain good flotation results provided that the hydrodynamic conditions were carefully adjusted.