Las Redes Inalámbricas de Sensores (RIS) gozan de un gran auge hoy en día, habiendo sido identificadas como una de las tecnologías más prometedoras por diversos analistas tecnológicos y revistas especializadas, debido a que dan respuesta a las exigencias actuales referentes al establecimiento de redes que cubran necesidades de comunicación de forma flexible -en tiempo y espacio- y autónoma -autoconfiguración e independencia de una estructura fija-. La posibilidad de implementar dispositivos de bajo coste y elevada duración capaces de obtener información del entorno y reenviarla de forma inalámbrica a un centro de coordinación ofrece posibilidades inimaginables en multitud de aplicaciones. En la mayoría de las aplicaciones se pretende que los nodos no requieran mantenimiento, explotando el concepto de nodos de "usar y tirar", puesto que una vez desplegados no son recuperables. En este entorno, los mayores desafíos se encuentran en minimizar dos factores fundamentales: coste y consumo, maximizando el tiempo de servicio. En los últimos años se han propuesto numerosos protocolos para RIS. Sin embargo, la mayoría de estas propuestas, o bien realizan asunciones poco realistas, o bien resultan poco escalables, lo cual se traduce en aproximaciones poco prácticas. Por otro lado, hasta la fecha se han obviado características deseables como tolerancia a fallos, seguridad y acotación de tiempos en las comunicaciones, generalmente no consideradas en la inmensa mayoría de los protocolos existentes, y cuando lo son, se obtienen sacrificando la eficiencia energética. En la presente tesis se ha propuesto una novedosa solución integral orientada principalmente a reducir el consumo de energía. La nueva arquitectura denominada EDETA (Energy-efficient aDaptative hiErarchical and robusT Architecture) es además escalable, apropiada tanto para RIS homogéneas como heterogéneas -cada vez con mayor auge-, auto-configurable, soporta de forma transparente múltiples sumideros, y proporciona características como tolerancia a fallos y tiempos acotados, sin degradar las prestaciones de la red. La arquitectura propuesta está basada en una jerarquía de dos niveles, el nivel inferior basado en clústeres, gobernado por un protocolo interno del clúster denominado Intra- Cluster-Communication y el nivel superior formado por un árbol dinámico de nodos líderes de clúster que ejecutan un protocolo entre clústeres denominado Inter-Cluster-Routing. / Capella Hernández, JV. (2010). Redes inalámbricas de sensores: Una nueva arquitectura eficiente y robusta basada en jerarquía dinámica de grupos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8417 / Palancia

[ES] La definición que entrega el diccionario de la Real Academia Española de la Lengua sobre Epidemiología indica que ésta es una ciencia y como tal, tiene aquellos elementos propios de un conjunto sistematizado de conocimientos entre los que se destaca la metodología, aquella que analiza los procedimientos usados en el objeto de estudio. Desde el surgimiento del ser humano se ha podido evidenciar, a lo largo de la historia, cómo se ha hecho uso del agua en el abastecimiento tanto a nivel de sustento y salud, como en el nivel industrial. Igualmente, se puede evidenciar la evolución de la epidemiología para analizar las enfermedades que principalmente se transmiten por aguas contaminadas y cómo la metodología ha hecho avances tan significativos que permiten predecir el comportamiento de los patógenos y mitigar las consecuencias de un posible contagio. El desarrollo de la epidemiología se ha volcado principalmente en el área de la medicina en la cual ha mostrado una enorme evolución al afrontar grandes retos como la propagación de las enfermedades infecciosas y el replanteamiento continuo de los modelos de análisis. No obstante, esta ciencia se puede adaptar a cualquier área del conocimiento humano como la gestión de los recursos hídricos y más concretamente en la gestión de las redes de abastecimiento de agua urbana. La puesta en marcha de una red de abastecimiento de agua en una ciudad, cuyas dimensiones y construcción generalmente son monumentales, implica un diseño y una operabilidad que surge de la aplicación de modelos matemáticos y/o estadísticos, los cuales permiten analizar las distintas condiciones de funcionamiento antes de iniciar obras. Ese comportamiento puede caracterizarse a partir de métodos de resolución basados en los procedimientos epidemiológicos y que han sido contrastados ampliamente en forma empírica y funcional. En toda red de suministro existen dos componentes independientes e interdependientes, como lo son la gestión de la demanda y la gestión de fallos. En ambos hay incertidumbres que, generalmente, provienen de variables externas, aleatorias, que dificultan su cuantificación y por lo mismo, su predicción. Para la gestión de la demanda, resulta importante la aplicación de modelos de estimación de la demanda precisos, pues con ellos se pueden determinar las capacidades y cargas que soporte la red. A la par, para la gestión de fallos en las redes, resultan importantes modelos de estimación precisos que ayuden a mitigar el impacto de contingencias generadas por fallos en cascada y la propagación de éstos hasta un posible colapso. En los procesos de gestión de demanda se vienen utilizando principalmente los modelos de series temporales, llegando a la aplicación de modelos que impliquen el algoritmo SAX. En los procesos de gestión de fallos se han aplicado métodos como el análisis de supervivencia y más recientemente, las redes neuronales, llegando a los sistemas multiagente con los modelos SIR, SIRS y SEIR. El desarrollo de los modelos SAX se pueden apreciar en un caso de estudio de la ciudad de Franca en Brasil, en la que se combinan patrones de similitud entre sectores con patrones de las MINDIST que respaldan los métodos predictivos, mejorando su precisión y facilitando la detección de lecturas anormales en los medidores de flujo e incluso la presencia de usos o fugas inesperados. El Modelo Basado en Agentes (MBA) se puede desarrollar mediante, por ejemplo, la herramienta NetLogo, y su aplicación en una red de suministro resulta muy efectiva para determinar el comportamiento de los posibles fallos en cascada; ejemplo de ello se aprecia en el caso de estudio de la ciudad de Coro en Venezuela en la que se pueden establecer momentos para cada comportamiento: susceptibilidad, infección (fallo) y recuperación; proporcionando así un modelo predictivo mejorado para este tipo de situaciones. / [CAT] La definició que lliura el diccionari de la Reial Acadèmia Espanyola de la Llengua sobre l'Epidemiologia indica que aquesta és una ciència i com a tal té aquells elements propis d'un conjunt sistematitzat de coneixements entre els quals es destaca la metodologia, aquella que analitza els procediments usats en l'objecte d'estudi. Des del sorgiment de l'ésser humà s'ha pogut evidenciar al llarg de la història, com s'ha fet ús de l'aigua en l'abastament tant pel que fa al suport i la salut, com al nivell industrial. Igualment, es pot evidenciar l'evolució de l'epidemiologia per analitzar les malalties que principalment es transmeten per aigües contaminades i com la metodologia ha fet avanços tan significatius que permeten predir el comportament dels patògens i mitigar les conseqüències d'un possible contagi. El desenvolupament de l'epidemiologia s'ha abocat principalment a l'àrea de la medicina on ha mostrat una enorme evolució en afrontar grans reptes com la propagació de les malalties infeccioses i el replantejament continu dels models d'anàlisi. Això no obstant, aquesta ciència es pot adaptar a qualsevol àrea del coneixement humà com la gestió dels recursos hídrics i més concretament en la gestió de les xarxes d'abastament d'aigua urbana. La posada en marxa d'una xarxa d'abastament d'aigua en una ciutat, les dimensions i la construcció de la qual generalment són monumentals, implica un disseny i una operativitat que sorgeix de l'aplicació de models matemàtics i/o estadístics, els quals permeten analitzar les diferents condicions de funcionament abans d'iniciar obres. Aquest comportament es pot caracteritzar a partir de mètodes de resolució basats en els procediments epidemiològics i que han estat contrastats àmpliament en forma empírica i funcional. En tota xarxa de subministrament hi ha dos components independents i interdependents, com ho són la gestió de la demanda i la gestió de fallades. En tots dos hi ha incerteses que generalment provenen de variables externes, aleatòries, que dificulten la quantificació i, per tant, la seva predicció. Per a la gestió de la demanda, és important l'aplicació de models d'estimació de la demanda precisos, ja que s'hi poden determinar les capacitats i les càrregues que suporti la xarxa. Alhora, per a la gestió d'errors a les xarxes, són importants els models d'estimació precisos que ajudin a mitigar l'impacte de contingències generades per errors en cascada i la propagació d'aquests fins a un possible col·lapse. En els processos de gestió de demanda, s'utilitzen principalment els models de sèries temporals, arribant a l'aplicació de models que impliquin l'algorisme SAX. En els processos de gestió de fallades s'han aplicat mètodes com l'anàlisi de supervivència i, més recentment, les xarxes neuronals; arribant als sistemes multiagent amb els models SIR, SIRS i SEIR. El desenvolupament dels models SAX es poden apreciar en un cas d'estudi de la ciutat de Franca al Brasil, en què es combinen patrons de similitud entre sectors amb patrons de MINDIST que donen suport als mètodes predictius millorant-ne la precisió i facilitant la detecció de lectures anormals als mesuradors de flux i fins i tot la presència d'usos o fugues inesperades. El Model Basat en Agents (MBA) es pot desenvolupar mitjançant l'eina NetLogo i la seva aplicació en una xarxa de subministrament resulta molt efectiva per determinar el comportament de les possibles fallades en cascada. Exemple d'això s'aprecia en el cas d'estudi de la ciutat de Coro a Veneçuela en què es poden establir moments per a cada comportament: susceptibilitat, infecció (fallida) i recuperació, proporcionant així un model predictiu millorat per a aquest tipus de situacions. / [EN] The definition of Epidemiology given by the dictionary of the Real Academia Española de la Lengua states that it is a science and, as such, it exhibits those elements of a systematized set of knowledge, among which the methodology, which analyzes the procedures used in the object of study, stands out. Since the emergence of the human being, it has been possible to demonstrate throughout history, how water has been used in supply at the level of both sustenance and health, as well as at the industrial level. Likewise, the evolution of epidemiology can be evidenced to analyze diseases that are mainly transmitted by contaminated water and how the methodology has made such significant advances that allow predicting the behavior of pathogens and mitigating the consequences of possible contagion. The development of epidemiology has focused mainly on the area of medicine, in which it has shown enormous evolution when facing great challenges such as the spread of infectious diseases and the continuous rethinking of analysis models. However, this science can be adapted to any area of human knowledge, such as the management of water resources and more specifically the management of urban water supply networks. Implementing a water supply network in a city, whose dimensions and construction are generally monumental, implies design and operability aspects that arise from applying mathematical and/or statistical models, which allow the analysis of the different conditions of operation before starting its operation. This behavior can be characterized by resolution methods based on epidemiological procedures, which have been widely contrasted empirically and functionally. In any supply network, there are two independent and interdependent components, such as demand management and fault management. In both, there are uncertainties that generally come from external, random variables, which make it difficult to quantify and therefore to predict. Regarding demand management, the application of accurate demand estimation models is essential, since the capacities and loads supported by the network can be determined by using them. At the same time, for network failure management, accurate estimation models are also key to help mitigate the impact of contingencies generated by cascading failures and their propagation until a possible collapse. In demand management processes, time series models have been mainly used, including the application of models that involve the SAX algorithm. In failure management processes, methods such as survival analysis and, more recently, neural networks have been applied; reaching multi-agent systems with the SIR, SIRS, and SEIR models. The development of SAX models can be seen in a case study from the city of Franca in Brazil, in which patterns of similarity between districts are combined with MINDIST patterns that support predictive methods, improving their accuracy and facilitating the detection of errors, abnormal readings on flow meters and even the presence of unexpected uses or leaks. The Agent-Based Model (MBA) can be developed using, for example, the NetLogo tool, and its application in a supply network is very effective in determining the behavior of possible cascading failures. An example can be seen in the case study of the city de Coro in Venezuela in which moments for each behavior can be established: susceptibility, infection (failure), and recovery. This provides an improved predictive model for this type of situation. / Navarrete López, CF. (2023). Metodologías epidemiológicas de análisis de datos para la operación y gestión de redes de abastecimiento urbano de agua [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/195739

Esta tesis doctoral resulta de gran interés para las entidades operadoras y gestoras de sistemas de abastecimiento y saneamiento de agua que se encuentran interesadas en adoptar mecanismos holísticos para establecer necesidades de intervención en sus redes, atendiendo a una visión global de las políticas de la empresa, y no sólo al desempeño estructural de las tuberías. El objetivo general de la presente investigación es proponer una metodología de soporte a la decisión flexible, que incluya una forma para capturar la experiencia experta y su grado de incertidumbre asociado, y además que permita evaluar los criterios de mayor relevancia local, dentro del proceso tendiente a establecer las necesidades de intervención de tuberías y sectores de la red, haciendo uso de la lógica difusa como núcleo matemático fundamental que da estructura a la propuesta. Otros objetivos que complementan al anterior, se enfocan en la realización de un repaso detallado de los elementos influyentes en el proceso de deterioro de una tubería, en la revisión de protocolos de inspección y evaluación, y así mismo en un análisis crítico de diversas estructuras decisionales, que a juicio del autor resultan relevantes en el contexto de este estudio. La metodología propuesta para asignar prioridades de intervención se basa en el uso de la lógica difusa como eje fundamental, y en la definición y análisis de espacios decisionales para relacionar criterios relevantes. El problema de la incorporación de la incertidumbre que el experto posee para caracterizar cada criterio se ve debidamente solventado con la construcción de funciones matemáticas difusas, e igualmente con la conformación de matrices difusas de agregación. La propuesta permite simplificar el proceso al definir unidades de decisión, y reducir o eliminar totalmente la necesidad de utilizar pesos de importancia, al proponer una forma en que se pueden relacionar múltiples espacios de decisión. Como aporte principal de la investigación doctoral, se expone la estructura de la metodología decisional propuesta mediante la incorporación de la lógica difusa, su combinación con el análisis del espacio de decisión, y su aplicación a una red de abastecimiento del mediterráneo español. Los resultados se presentan a nivel de tuberías individuales, asignando un valor de prioridad de intervención a cada una de las 10485 tuberías que conforman la muestra poblacional elegida, y a nivel de sectores de la red, para 10 zonas del sistema. A través de diferentes análisis de sensibilidad se evidencian las fortalezas y debilidades de la propuesta. Otros aportes presentados en la tesis, que revisten especial importancia en este contexto, se plasman en: las aplicaciones de cuatro diferentes metodologías mediante igual número de casos de estudio (tanto para sistemas de abastecimiento como para sistemas de saneamiento), la presentación de un conjunto de directrices para la integración de bases de datos relativas a la gestión patrimonial de infraestructura; la propuesta de un plan básico de actuación para llevar a cabo procesos de intervención en las redes, aplicable en empresas gestoras de cualquier tamaño, y que implementa la metodología de decisión basada en lógica difusa; y la exposición de una herramienta informática sencilla, en la cual se sistematiza la metodología decisional propuesta, y que puede servir de ejemplo a las entidades gestoras para el desarrollo de un paquete más robusto y a medida de sus necesidades. / Parra Toro, JC. (2013). Desarrollo de un conjunto de herramientas de soporte a la decisión y su implementación en un plan de gestión técnica para la renovación de redes de abastecimiento y saneamiento de agua [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/33182 / TESIS

Actualmente, las tecnologías CMOS submicrónicas son básicas para el desarrollo de los modernos sistemas basados en computadores, cuyo uso simplifica enormemente nuestra vida diaria en una gran variedad de entornos, como el gobierno, comercio y banca electrónicos, y el transporte terrestre y aeroespacial. La continua reducción del tamaño de los transistores ha permitido reducir su consumo y aumentar su frecuencia de funcionamiento, obteniendo por ello un mayor rendimiento global. Sin embargo, estas mismas características que mejoran el rendimiento del sistema, afectan negativamente a su confiabilidad. El uso de transistores de tamaño reducido, bajo consumo y alta velocidad, está incrementando la diversidad de fallos que pueden afectar al sistema y su probabilidad de aparición. Por lo tanto, existe un gran interés en desarrollar nuevas y eficientes técnicas para evaluar la confiabilidad, en presencia de fallos, de sistemas fabricados mediante tecnologías submicrónicas. Este problema puede abordarse por medio de la introducción deliberada de fallos en el sistema, técnica conocida como inyección de fallos. En este contexto, la inyección basada en modelos resulta muy interesante, ya que permite evaluar la confiabilidad del sistema en las primeras etapas de su ciclo de desarrollo, reduciendo por tanto el coste asociado a la corrección de errores. Sin embargo, el tiempo de simulación de modelos grandes y complejos imposibilita su aplicación en un gran número de ocasiones. Esta tesis se centra en el uso de dispositivos lógicos programables de tipo FPGA (Field-Programmable Gate Arrays) para acelerar los experimentos de inyección de fallos basados en simulación por medio de su implementación en hardware reconfigurable. Para ello, se extiende la investigación existente en inyección de fallos basada en FPGA en dos direcciones distintas: i) se realiza un estudio de las tecnologías submicrónicas existentes para obtener un conjunto representativo de modelos de fallos transitorios / Andrés Martínez, DD. (2007). Speeding-up model-based fault injection of deep-submicron CMOS fault models through dynamic and partially reconfigurable FPGAS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1943 / Palancia

[EN] In this thesis, invariant-set theory is used to study the stability and feasibility of constrained scenario-based predictive controllers for Markov-jump linear systems. In the underlying optimisation problem of the predictive controllers technique, considers all possible future realisations of certain variables (uncertainty, disturbances, operating mode) or just a subset of those. Two different scenarios denoted as not risky and risky are studied. In the former, the trajectories of the system with initial states belonging to certain invariant sets, converge (in mean square sense) to the origin or an invariant neighbourhood of it with 100% probability. In such cases, the conditions that scenario trees must meet in order to guarantee stability and feasibility of the optimisation problem are analysed. Afterwards, the scenario-based predictive controller for Markov-jump linear systems under hard constraints and no disturbances is formulated. A study is presented for risky scenarios to determine sequence-dependent controllable sets, for which there exists a control law such that the system can be driven to the origin only for a particular realisation of uncertainty, disturbances, etc. A control law (optimal for disturbances-free systems and suboptimal for disturbed systems) able to steer the system to the origin with a probability less than 100% (denoted as reliability bound), is proposed for states belonging to those regions. Note that closed-loop unstable systems have zero reliability bound. Hence, an algorithm to determine the mean-time to failure is developed. In this context, failure means a violation in the constraints of the process' states and/or inputs in a future time. / [ES] La presente tesis emplea la teoría de conjuntos invariantes para el estudio de estabilidad y factibilidad de controladores predictivos basados en escenarios para sistemas lineales con saltos markovianos sujetos a restricciones. En el problema de optimización subyacente a la técnica de controladores predictivos, se consideran bien sea todas las posibles realizaciones futuras de una variable (incertidumbres, perturbaciones, modo de funcionamiento) o solo un subconjunto de estas. Se estudian dos escenarios diferentes, denotados como: a) escenarios no arriesgados y b) escenarios arriesgados, entendiéndose como no arriesgados, aquellos en donde las trayectorias del sistema con estados iniciales pertenecientes a ciertos conjuntos invariantes, convergen --en media-- al origen o a una vecindad invariante de este con un 100% de probabilidad. Para estos casos, se presenta un análisis de las condiciones que deben cumplir los árboles de escenarios para garantizar estabilidad --en media-- y factibilidad del problema de optimización. Luego se formula el control predictivo basado en escenarios para sistema lineales con saltos markovianos sujeto a restricciones y en ausencia de perturbaciones. En presencia de escenarios arriesgados, se propone el cálculo de conjuntos controlables dependientes de secuencias para los cuales existen una ley de control tal que el sistema puede ser conducido al origen, solo para una realización en particular de la incertidumbre, perturbaciones, etc. Para estados pertenecientes a estos conjuntos, se propone una ley de control (óptima para el caso de sistemas libres de perturbaciones y, subóptima para sistemas perturbados) capaz de dirigir el sistema al origen con una probabilidad menor al 100%, dicha probabilidad es denotada como cota de confiabilidad. Sistemas inestables en lazo cerrado tienen cota de confiabilidad igual a cero, por consiguiente se diseña un algoritmo que determina el tiempo medio para fallar. En este contexto, un fallo se entiende como la violación de las restricciones en los estados y/o entradas del proceso en algún instante de tiempo futuro. / [CAT] La present tesi empra la teoria de conjunts invariants per a l'estudi d'estabili-tat i factibilidad de controladors predictius basats en escenaris per a sistemes lineals amb salts markovians subjectes a restriccions. En el problema d'optimit-zació subjacent a la tècnica de controladors predictius, es consideren bé siga totes les possibles realitzacions futures d'una variable (incerteses, pertorbacions, modes de funcionament) o només un subconjunt d'aquestes. S'estudien dos escenaris diferents, denotats com a escenaris no arriscats i arriscats, entenent-se com no arriscats, aquells on les trajectòries del sistema amb estats inicials pertanyents a certs conjunts invariants, convergeixen --en mitjana-- a l'origen o a un veïnatge invariant d'est amb un 100% de probabilitat. Per a aquests casos, es presenta una anàlisi de les condicions que han de complir els arbres d'escenaris per a garantir estabilitat --en mitjana-- i factibilidad del problema d'optimització. Després es formula el control predictiu basat en escenaris per a sistema lineals amb salts markovians subjecte a restriccions i en absència de pertorbacions. En presència d'escenaris arriscats, es proposa el càlcul de conjunts controlables dependents de seqüències per als quals existeix una llei de control tal que el sistema pot ser conduït a l'origen, solament per a una realització en particular de l'incertesa, pertorbacions, etc. Per a estats pertanyents a aquests conjunts, es proposa una llei de control (òptima per al cas de sistemes lliures de pertorbacions i, subóptima per a sistemes pertorbats) capaç de dirigir el sistema cap a l'origen amb una probabilitat menor del 100%, aquesta probabilitat és denotada com a cota de confiabilitat. Sistemes inestables en llaç tancat tenen cota de confiabilitat igual a zero, per tant es dissenya un algoritme que determina el temps mitjà per a fallar. En aquest context, una fallada s'entén com la violació de les restriccions en els estats i/o entrades del procés en algun instant de temps futur. / Hernández Mejías, MA. (2016). CONTROL PREDICTIVO BASADO EN ESCENARIOS PARA SISTEMAS LINEALES CON SALTOS MARKOVIANOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/68512 / TESIS

[ES] La Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible establece una serie de retos ambiciosos para la comunidad mundial denominados Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). Entre ellos se encuentran retos específicos como el acceso al agua potable y al saneamiento y una mejor planificación de los recursos hídricos, además de objetivos dirigidos con el fin de combatir las desigualdades y la discriminación, entre los cuales se incluyen los siguientes objetivos generales "no dejar a nadie atrás" y "llegar primero a los más rezagados". Hasta la fecha, se ha demostrado que estos retos son difíciles de cumplir, en parte porque son complejos, pero también debido a la inercia política. Por otra parte, las potabilizadoras son capaces de suministrar agua segura para el consumo humano, sin embargo, es posible que su calidad se vea deteriorada a lo largo de su recorrido por el sistema de distribución antes su llegada al consumidor; si el abastecimiento de agua se ve restringido, las posibilidades de degradación de la calidad física, química y, sobre todo, microbiológica a nivel doméstico se incrementan, por ese motivo, para garantizar la calidad del agua se debe asegurar la integridad física, química y cualitativa del agua. Al aplicar los métodos de análisis de riesgos a los sistemas de agua potable para el consumo humano, se está desarrollando como una importante técnica de gestión preventiva, que ya está ofreciendo resultados muy significativos a la hora de anticiparse a eventuales situaciones de peligro, lo que permite intervenir con rapidez y evitar el impacto de los eventos de origen natural contra las infraestructuras y el agua para el consumo humano. En esta tesis se aborda la problemática de la seguridad del agua destinada al consumidor, identificando los fundamentos de la buena gobernanza y proponiendo un nuevo enfoque para llevar a cabo un análisis del riesgo a lo largo de la cadena del agua, integrando la modelización predictiva y las técnicas de árbol de eventos y de fallos. El estudio ha demostrado la gran capacidad del nuevo enfoque para reproducir escenarios reales y evaluar los niveles de ooquistes después del tratamiento, teniendo en cuenta la heterogeneidad de los aportes resultantes de diferentes niveles de ooquistes contenidos en las aguas superficiales, la eficiencia del tratamiento, los controles del proceso y los aportes de agua. El nuevo planteamiento también puede utilizarse para la evaluación de la exposición de otros agentes patógenos en el agua, y en todas las etapas de la cadena del agua, con el fin de evaluar el impacto real de las desviaciones o los fallos en las condiciones del proceso y los controles de seguridad sobre el riesgo para los consumidores provocado por los agentes patógenos. / [CA] L'Agenda 2030 per al desenvolupament Sostenible estableix una sèrie de reptes ambiciosos per a la comunitat mundial denominat Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS). Aquests inclouen reptes com l'accés a l'aigua, el sanejament segur i una millor gestió de l'aigua, igual que objectius per a afrontar la desigualtat i la discriminació incloent propòsits generals per a "no deixar a ningú arrere" i "arribar primer als més ressagats". Fins hui, s'ha demostrat que aquests reptes són difícils de complir, en part perquè són complexos però també a causa de la inèrcia política. D'altra banda, les plantes de tractament d'aigua potable poden proveir aigua segura per al consum humà, però la seua qualitat es pot alternar durant el pas pel Sistema de Distribució d'Aigua abans d'arribar al consumidor; si el proveïment d'aigua és restringit, la possibilitat de deterioració de la qualitat física, química i principalment microbiològica a nivell intradomiciliària s'incrementa havent-se de protegir la integritat física, hidràulica i de qualitat de l'aigua per a garantir l'assegurament del subministrament de l'aigua potable. L'aplicació dels mètodes d'anàlisi de risc aplicats als serveis d'aigua i sanejament s'està convertint en una estratègia imprescindible en la gestió preventiva, que comença a mostrar resultats importants en l'anticipació oportuna de desastres potencials, facilitant les accions anticipades per a enfrontar les amenaces previsibles per a mitigar els impactes dels esdeveniments naturals en la infraestructura d'aigua i sanejament. En aquesta tesi s'aborda la problemàtica de la seguretat de l'aigua destinada al consumidor, identificant els fonaments de la bona governança i proposant un nou enfocament per a dur a terme una anàlisi de risc al llarg de la cadena de l'aigua, integrant la modelització predictiva i les tècniques d'arbre d'esdeveniments i de fallades. L'estudi ha demostrat la gran capacitat del nou enfocament per a reproduir escenaris reals i avaluar els nivells d'ooquistes després del tractament, tenint en compte l'heterogeneïtat de les aportacions resultants de diferents nivells d'ooquistes continguts en les aigües superficials, l'eficiència del tractament, els controls del procés. L'eficiència de la planta, l'eficiència del tractament, els controls del procés i les aportacions d'aigua. El nou plantejament també pot utilitzar-se per a l'avaluació de l'exposició d'altres agents patògens en l'aigua i en totes les etapes de la cadena de l'aigua, amb la finalitat d'avaluar l'impacte real de les desviacions o les fallades en les condicions del procés i els controls de seguretat sobre el risc per als consumidors provocat per agents patògens. / [EN] The 2030 Agenda for Sustainable Development sets out a series of ambitious challenges for the global community. These Sustainable Development Goals (SDGs) include targets for access to safe water and sanitation and improved water management, as well as goals to tackle inequality and discrimination, including overarching proposals to "leave no one behind" and "reach the most disadvantaged first". To date, these are challenges that have proved difficult to meet, partly because they are complex, but also because of political inertia. On the other hand, drinking water treatment plants can provide safe water for human consumption, but its quality can be altered during its passage through the water distribution system before it reaches the consumer; if the water sup-ply is restricted, the possibility of physical, chemical and mainly microbiological quality detection at the household level increases, and the physical, hydraulic and quality integrity of the water must be protected to ensure the safety of the drinking water supply. The application of risk analysis methods applied to water and sanitation ser-vices is becoming an important preventive management strategy, which is be-ginning to show significant results in the timely anticipation of potential disas-ters, facilitating anticipatory actions to address foreseeable hazards and to mit-igate the impacts of natural events on water and sanitation infrastructure. This thesis addresses the issue of consumer water safety by identifying the fundamentals of good governance and proposing a new approach for conduct-ing risk analysis along the water chain, integrating predictive modelling and event and fault tree techniques. The study has demonstrated the high capacity of the new approach to reproduce real scenarios and to evaluate the levels of oocysts after treatment, taking into account the heterogeneity of the inputs resulting from different levels of oocysts contained in the surface water, the efficiency of the treatment, the process controls and the water in-puts. The new approach can also be used for exposure assessment of other pathogens in water, and at all stages of the water chain, to assess the real im-pact of deviations or failures in process conditions and safety controls on the risk to consumers from pathogens. / Kombo Mpindou, GOM. (2023). Aportación a la implantación del análisis de riesgo en los sistemas de distribución del agua: caso del Cryptosporidium para distintos niveles de desarrollo tecnológico en la potabilizadora [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/193340

[ES] Las bombas hidráulicas son el núcleo de muchos procesos en la industria y el sector servicios. Conviene tener en cuenta que los motores eléctricos son responsables del 69% del consumo de energía eléctrica en la industria, siendo en torno a un 22% de motores utilizados para el accionamiento de bombas. Los fallos de estas bombas pueden provocar averías en el proceso y, por lo tanto, implican altos costes económicos para el operador de la planta. Además, un funcionamiento defectuoso de las bombas conlleva una reducción de la eficiencia energética de la planta. De forma habitual, se utilizan principalmente dos tipos de estrategias orientadas al mantenimiento de maquinaria. Una estrategia de mantenimiento (mantenimiento preventivo) consiste en la sustitución de las piezas desgastadas en un intervalo de tiempo fijo. Este tipo de estrategia presenta muchas desventajas asociadas a la escasa optimización en el uso de los recursos y al consiguiente impacto económico. Por otro lado, la estrategia basada en la condición del equipo (mantenimiento basado en la condición) liga el reemplazo de las piezas desgastadas al estado del equipo, el cual es monitorizado a través de señales adquiridas mediante sensores. Sin embargo, el uso de sensores tiene algunos inconvenientes, como costes de inversión adicionales, posibles problemas en el montaje del sensor y posibles fallos del mismo. El análisis de la señal de corriente no se ha utilizado de forma habitual en la práctica para evaluar el estado de la bomba, aunque en muchas aplicaciones se dispone de sensores de corriente ya instalados que se podrían utilizar a tal fin. Se ha demostrado que técnicas basadas en el análisis de la corriente resultan de gran utilidad para diagnosticar varios tipos de fallos en motores eléctricos. De hecho, el análisis de la firma de corriente del motor se utiliza hoy en día ampliamente en la industria, especialmente para el diagnóstico de fallos en motores de inducción. En la presente tesis, se evalúa la utilización de la técnica de análisis de corrientes para el diagnóstico de fallos típicos relacionados con las bombas en diferentes aplicaciones. Se investigan tres tipos de bombas diferentes: bombas en línea de rotor húmedo, bombas de rotor seco y bombas sumergibles. En la tesis se han adaptado diversas técnicas, previamente empleadas para la detección de fallos en motores, al diagnóstico de fallos en la propia bomba. Los resultados indican que fallos como obstrucción de la bomba, fisura del impulsor y desgaste de los cojinetes influyen especialmente en dos frecuencias del espectro de corriente, las cuales pueden utilizarse como base de estrategias de mantenimiento basadas en la condición. En concreto, en las bombas de rotor húmedo, estos dos indicadores de fallo varían sensiblemente en función del punto de carga hidráulica de la bomba. Con la ayuda de un método de extracción de características basado en la motor reference frame theory, se demuestra que las mencionadas frecuencias pueden analizarse en tiempo real en un entorno industrial. Además, se presentan directrices para la monitorización en la nube y se valida con la ayuda de ensayos de laboratorio. Adicionalmente, se demuestra que los fallos son también detectables al analizar la corriente de arranque mediante herramientas de descomposición tiempo-frecuencia. Este hito no se había abordado anteriormente en la literatura técnica del área en lo referente a la detección de fallos en bombas. En conclusión, los resultados de este trabajo demuestran que los métodos de diagnóstico basados en la corriente pueden detectar con éxito diversos tipos de fallo en bombas, lo cual constituye un punto de gran interés para las industrias que utilicen estos activos en sus procesos. / [CA] Les bombes hidràuliques són el nucli de molts processos en la indústria i en el sector dels serveis. Cal mencionar que els motors elèctrics són responsables del 69% del consum de la energia elèctrica en la indústria, sent al voltant del 22% dels motors utilitzats per l'accionament de bombes. Les fallades d'aquestes bombes poden causar avaries en els processos, i per tant, representen un alt cost econòmic per a l'operador de la planta. A més a més, un funcionament defectuós en les bombes representa una reducció de l'eficiència energètica de la planta. De manera habitual, s'utilitzen principalment dos tipus d'estratègies orientades al manteniment de la maquinària. Una estratègia de manteniment (manteniment preventiu) consisteix en la canvi de les peces desgastades en un interval fixe de temps. Aquest tipus d'estratègia presenta molts desavantatges associats a la reduïda optimització en el ús dels recursos i el seu impacte econòmic. D'altra banda, la estratègia basada en la condició dels equipaments (manteniment basat en la condició) enllaça la substitució de les peces desgastades al estat de l'equip, el qual es monitoritzat per mig de senyals adquirides per sensors. No obstant això, el ús de sensors té alguns inconvenients com costos d'inversió addicionals, possibles problemes al muntatge i possibles fallades. L'anàlisi dels senyals de corrent no s'utilitzen de manera habitual en la pràctica per avaluar l'estat de la bomba, encara que en moltes aplicacions, estos sensors es troben instal·lats i es podrien fer servir per a aquesta finalitat. Ha estat demostrat que les tècniques basades en l'anàlisi de la corrent són de gran utilitat per el diagnosi de diversos tipus de fallades en motors elèctrics. De fet, l'anàlisi de la firma de la corrent del motor s'utilitza àmpliament en l'indústria, especialment per el diagnosi de fallades en motors d'inducció. En la present tesi, s'avalua l'utilització de la tècnica d'anàlisi de corrents per el diagnosi de fallades típiques relacionades en bombes per a diferents aplicacions. Se investiguen tres tipus de bombes diferents: bombes en línia de rotor humit, bombes de rotor sec i bombes submergibles. En aquesta tesi se han adaptat diverses tècniques, prèviament utilitzades en el diagnosi de màquines elèctriques, per al diagnosi de la pròpia bomba. Els resultat indiquen que les fallades com obstrucció de la bomba, la fissura de l'impulsor i el desgast dels coixinets influeixen especialment en dos freqüències de l'espectre de la corrent, les quals es poden utilitzar com a base per a una estratègia de manteniment basada en la condició. Particularment, en les bombes de rotor humit, aquestos dos indicadors de fallada varíen sensiblement en funció del punt de càrrega hidràulica de la bomba. En l'ajuda de un mètode d'extracció de característiques basat en la "motor reference frame theory", es demostra que les mencionades freqüències es poden analitzar en temps real en un entorn industrial. A més a més, es presenten directrius per la monitorització en el núvol i es valida en l'ajuda de assajos en el laboratori. Addicionalment, es demostra que les fallades són també detectables quan s'analitza la corrent d'arrancada mitjançant ferramentes de descomposició temps-freqüència. Aquest fet no ha estat analitzat prèviament en cap tipus de literatura tècnica dins del camp de detecció de fallades en bombes. En conclusió, els resultats d'aquest treball demostren que els mètodes de diagnosi basats en la corrent poden detectar en èxit diversos tipus de fallades en bombes, el qual constitueix un punt d'interés per a l'indústria que utilitzen aquest tipus de actiu en els seus processos. / [EN] Pumps are the heart of many processes in industry and service sector. Electric motors are responsible for 69% of electric energy consumption in industry, with 22% of them being used for the operation of pumps. Pump faults can lead to process breakdowns and are thus related to high costs for the plant operator. Furthermore, faulty operation of pumps reduces the energy efficiency of the plant. In many cases, a time-based maintenance strategy is applied, which means that typical wear parts are replaced within defined time cycles, which comes with some drawbacks such as poor resource efficiency and high costs. Condition-based maintenance strategies - meaning that the replacement of parts is planned based on the condition of the pump - are often based on the evaluation of sensor signals like vibration or noise. However, the use of sensors also has some drawbacks, such as additional investment costs, frequent problems with the sensor mounting, and possible sensor faults. There is no widespread use of the current signal to make statements about the pump condition, although current sensors are installed in many applications anyway. As for motor fault diagnosis, different current-based techniques have demonstrated their function. Today, motor current signature analysis is used in industry, especially for the diagnosis of induction motors. In this thesis, the current-based diagnosis of typical pump-related faults in different applications is evaluated. In total, three different pump types are investigated: a wet-rotor pump, a dry-runner inline pump, and a submersible pump. The techniques used for motor fault detection are adapted for the diagnosis of pump-related faults. The results indicate that the faults clogging, impeller crack, and bearing wear, in particular, influence two frequencies in the current spectrum, which can be used as a basis for a condition-based maintenance strategy. Especially in wet-rotor pumps, these two fault indicators strongly vary depending on the hydraulic load point of the pump. With the help of a feature extraction method based on the adapted reference frame theory, this work demonstrates that the two frequencies can be analyzed in real time in a field environment. Furthermore, a concept for cloud monitoring is presented and validated with the help of a laboratory test. Additionally, it is demonstrated that the faults are visible if the starting current is evaluated in a time-frequency map, which has not been considered before in the literature on pump-related faults. In summary, the findings of this work indicate that current-based diagnosis methods can successfully detect typical faults in pumps, a fact that is of high interest for companies using these assets in their industrial processes. / Becker, V. (2022). Current-based Techniques for Condition Monitoring of Pumps [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/190630

[ES] Desde hace aproximadamente dos décadas, las ayudas tecnológicas a la conducciónn han ido creciendo a un ritmo vertiginoso con la intención de hacer estos sistemas más eficientes y seguros. Estas ayudas a la conducción han ido cubriendo fallos que los investigadores denominan "conducción errática" ó "comportamientos inseguros al volante" y que son decisiones arbitrarias tomadas por un conductor humano, que ponen en peligro a todos los usuarios de la carretera. Estas malas decisiones, sumadas al creciente número de viajes en coche en una ciudad hoy en día (post pandemia), muestran la necesidad de seguir haciendo propuestas tecnológicas, enfocadas a donde se producen interacciones más complejas entre vehículos; por ejemplo, una intersección en hora punta. Los desarrollos en ayudas a la conducción se han orientado en dos temas: el primero sobre la automatización de la conducción (Sistemas Avanzados de Asistencia al Conductor - ADAS y Vehículos Automatizados - AV) y el segundo sobre la gestión del tráfico vial (algoritmos centralizados o distribuidos para el control del tráfico). Aunque en la actualidad hay varias empresas automotrices y centros de investigación trabajando en los dos temas, y en especial en algunos casos eliminando de la ecuación el comportamiento humano, todavía hay carencias en las configuraciones, para que un vehículo autónomo sea capaz de tomar decisiones óptimas, frente a todas las posibles condiciones disponibles en un tráfico vial. Ahora bien, y teniendo en cuenta los dos temas antes mencionados sobre los desarrollos en ayudas a la conducción, los investigadores prevén a grandes rasgos, que para alcanzar mayores niveles de conducción autónoma en la próxima década, es necesario estudiar cómo hacer más eficientes las interacciones autónomas entre vehículos. Por ello, las intersecciones viales son un ejemplo clave, donde es posible analizar casos de interacciones de alta complejidad entre vehículos, ya que se trata de una parte de la infraestructura vial, donde los vehículos comparten carriles, vías, cruces o cambios de carril a voluntad, y que podría generar colisiones en puntos de conflicto y retrasos en los desplazamientos si no existe una cooperación adecuada. De esta forma, en esta tesis se propone una serie de algoritmos distribuidos para el control del tráfico en intersecciones, basados en el intercambio de comunicaciones entre vehículos autónomos (interacciones locales) cercano a las intersecciones y donde se muestran comportamientos emergentes en el tráfico, resultando en cruces de forma cooperativa, segura y eficiente, desde bajas a altas densidades de tráfico vehicular en las intersecciones. Esta investigación se desarrolla utilizando simuladores de tráfico vial, con calles estilo Manhattan; primero implementando escenarios menos complejos con calles urbanas de un carril, y luego incrementando la complejidad con múltiples carriles. / [CA] Des de fa aproximadament dues dècades, les ajudes tecnològiques a la conducció han anat creixent a un ritme vertiginós amb la intenció de fer aquests sistemes més eficients i segurs. Aquestes ajudes a la conducció han anat cobrint fallades que els investigadors denominen "conducció erràtica" o "comportaments insegurs al volant" i que són decisions arbitràries preses per un conductor humà, que posen en perill a tots els usuaris de la carretera. Aquestes males decisions, sumades al creixent nombre de viatges en cotxe en una ciutat avui dia (post pandèmia), mostren la necessitat de seguir fent propostes tecnològiques, enfocades a on es produeixen interaccions més complexes entre vehicles; per exemple, una intersecció en hora punta. Els desenvolupaments en ajudes a la conducció s'han orientat en dos temes: el primer sobre l'automatització de la conducció (Sistemes Avançats d'Assistència al Conductor - ADAS i Vehicles Automatitzats - AV) i el segon sobre la gestió del trànsit vial (algoritmes centralitzats o distribuïts per al control del trànsit). Encara que actualment hi ha diverses empreses automobilístiques i centres de recerca treballant en els dos temes, i en especial en alguns casos eliminant de l'equació el comportament humà, encara hi ha mancances en les configuracions, perquè un vehicle autònom siga capaç de prendre decisions òptimes, davant totes les possibles condicions disponibles en un trànsit vial. Ara bé, i tenint en compte els dos temes abans esmentats sobre els desenvolupaments en ajudes a la conducció, els investigadors preveuen a grans trets, que per assolir majors nivells de conducció autònoma en la propera dècada, és necessari estudiar com fer més eficients les interaccions autònomes entre vehicles. Per això, les interseccions vials són un exemple clau, on és possible analitzar casos d'interaccions d'alta complexitat entre vehicles, ja que es tracta d'una part de la infraestructura vial, on els vehicles comparteixen carrils, vies, creus o canvis de carril a voluntat, i que podria generar col·lisions en punts de conflicte i retards en els desplaçaments si no existeix una cooperació adequada. D'aquesta manera, en aquesta tesi es proposa una sèrie d'algoritmes distribuïts per al control del trànsit en interseccions, basats en l'intercanvi de comunicacions entre vehicles autònoms (interaccions locals) properes a les interseccions i on es mostren comportaments emergents en el trànsit, resultant en creus de forma cooperativa, segura i eficient, des de baixes a altes densitats de trànsit vehicular en les interseccions. Aquesta investigació es desenvolupa utilitzant simuladors de trànsit vial, amb carrers estil Manhattan; primer implementant escenaris menys complexos amb carrers urbans d'un carril, i després incrementant la complexitat amb múltiples carrils. / [EN] Since a couple of decades, the technological driving aids have gone growing at a dizzying pace with the intention of making these systems more efficient and safe. These driving aids have been covering failures that the researchers name "erratic driving" or "unsafe driving behaviors" and are arbitrary decisions taken by a human driver which endanger all road users. These bad decisions in addition to the increasing number of driving commutes in a city nowadays (post pandemic), show the need to continue doing technological proposals focused on where there are more complex interactions between vehicles when density increases; for instance, an intersection in rush hour. The developments in driving aids have been orientated in two topics: the first driving automation (Advanced Driver Assistance Systems - ADAS and Automated Vehicles - AV) and the second road traffic management (centralized or distributed algorithms to traffic control). Although there are currently several automotive companies and research centers working in the two topics, and in special in some cases removing the equation the human behavior, there are still lacks in the configurations for an vehicle autonomous be able to make optimal decisions front to all possible conditions available in a road traffic. Now, and take into account the two topics aforementioned about driving aids developments, researchers broadly envisage that in order to reach autonomous driving levels higher (first topic) in the next decade, is necessary to study how to do autonomous vehicle interactions (second topic) more efficient. Therefore, road intersections are an instance where it is possible to analyse cases of highly complexity interactions between vehicles, because it is a part of road infrastructure where the vehicles sharing lanes, paths, crossings or lane changes at will and it could generate collisions on conflict points and time delay in the commutes if there is not an appropriate cooperation. Hence, this thesis proposes a series of distributed algorithms to traffic control on intersections, based on interchange of communications between autonomous vehicles (local interactions) near to the intersections that show emergent behaviors to crossing cooperative, safe way and efficiency with high densities the traffic system on intersections. This research is developed using simulators with Manhattan-style streets; first implementing scenarios less complex with one-lane city streets and then increase the complexity with multiple-lanes. / González Pinzón, CL. (2024). Distributed Intersection Management Algorithms for Autonomous Vehicles [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204406