[EN] Computer simulation of water distribution networks by means of mathematical models is nowadays an indispensable tool for the design and exploitation of those networks. Simulation is used not only for the design of new supply systems, or modifications and extensions of existing systems, but also for the normal operation tasks carried out in any network. Two main types of simulation can be differentiated: hydraulic simulation, by means of which the pressures and flows registered in the network are computed, and water quality simulation, the objective of which is to obtain information about chemical substance concentrations. The need for simulation comes often in the context of a wider problem of optimization or reliability analysis, which requires performing a large number of simulations, thus resulting in a process with considerable computational complexity. This fact, added to the growing size and level of detail of network models, as a consequence of the automatic incorporation of data coming from Geographical Information Systems, means that the performance of the simulation solver has a great impact in the overall computing time. In this context, this thesis considers and explores different strategies to improve the performance of water distribution network simulation. The first strategy consists of making some contributions to the hydraulic simulation method known as Looped Newton-Raphson (or more simply the loop method), which is based on the consideration of flow corrections associated to a set of independent loops within the network. Even though the method known as Global Gradient Algorithm (GGA) is more widely used and accepted, the loop method has the potential to be faster, owing to the smaller size of the underlying linear systems. In this thesis some contributions are presented to improve the performance of the loop method for hydraulic simulation. Firstly, efficient algorithms are developed for the selection of a suitable set of independent loops, leading to a highly sparse linear system. Secondly, methods are developed for efficient modeling of hydraulic valves, and especially pressure reducing/sustaining valves. The second strategy explored is the introduction of high performance computing in the hydraulic simulation using distributed memory platforms. In particular, the code of Epanet, a widely accepted water distribution network simulation software, is taken as the starting point for the introduction of parallel simulation algorithms, using the Message Passing Interface (MPI) tool for inter-process communications. As a result of this work, firstly a parallel algorithm is presented for the simulation of flows and pressures by means of the GGA method, making use of multifrontal algorithms for the parallel solution of the underlying linear systems. Secondly, a parallel algorithm for water quality simulation by means of the Discrete Volume Element Method (DVEM) is described, based on partitioning the network by means of multilevel recursive bisection algorithms. Thirdly, a parallel method is presented for leakage minimization by finding the optimal pressure settings for a set of pressure-reducing valves. In distributed memory platforms the overhead due to communication and synchronization can be excessively high, counterbalancing the gain derived from the division of the computation among the processors. This effect is less pronounced in shared memory platforms such as multicore systems, which have gained popularity over the last years. This fact motivates the third strategy explored in this thesis, which is the development of parallel algorithms for simulation of flows and pressures using multicore systems. OpenMP is the tool used for the parallelization, both of the method GGA as implemented in Epanet software and of the loop method with the contributions on it that have been made in the context of this thesis. / [ES] La simulación por computador de las redes de distribución de agua potable, mediante el uso de modelos matemáticos, es hoy en día una herramienta indispensable para el diseño y la explotación de dichas redes. La simulación se utiliza tanto en el diseño de nuevos abastecimientos y en ampliaciones o modificaciones de abastecimientos existentes, como en las tareas de operación normales de cualquier red. Se puede diferenciar entre dos tipos de simulación: la simulación hidráulica, que permite obtener las presiones y caudales que se registran en la red, y la simulación de la calidad del agua, cuyo objetivo es obtener información sobre concentraciones de sustancias químicas. A menudo la necesidad de simulación surge dentro de un problema más amplio de optimización o de análisis de fiabilidad, que requiere llevar a cabo un gran número de simulaciones, con lo que el proceso completo resulta de una complejidad computacional considerable. Esto, añadido al hecho de que el tamaño y nivel de detalle de los modelos de redes crece constantemente, como consecuencia de la incorporación automática de datos contenidos en Sistemas de Información Geográfica, hace que las prestaciones del solver de simulación tengan un gran impacto en el tiempo total de cálculo necesario. En este contexto, esta tesis considera y explora distintas vías para mejorar las prestaciones de la simulación de redes de distribución de agua. La primera de estas vías consiste en realizar algunas aportaciones al método de simulación hidráulica conocido como método de Newton-Raphson de mallas, el cual se basa en la consideración de caudales correctores asociados a un conjunto de mallas independientes definidas sobre la red. Aunque el método conocido como Algoritmo del Gradiente Global (GGA) goza de mayor aceptación, el método de mallas tiene el potencial de ser más rápido, debido al menor tamaño de los sistemas lineales subyacentes. Esta tesis presenta aportaciones para mejorar las prestaciones del método de mallas de simulación hidráulica. En primer lugar, se desarrollan algoritmos eficientes para la selección de un conjunto de mallas adecuado, que conduzca a un sistema altamente disperso. En segundo lugar se desarrollan métodos para la modelización eficiente de válvulas, y especialmente válvulas reductoras/sostenedoras de presión. La segunda vía explorada es la introducción de la computación de altas prestaciones en la simulación hidráulica usando plataformas de memoria distribuida. En particular, se parte del código de Epanet, un software de simulación de redes de amplia aceptación, y se introducen en él algoritmos paralelos de simulación, usando la herramienta Message Passing Interface (MPI) para la comunicación entre procesos. Como resultado de ello, se presenta en primer lugar un algoritmo paralelo para la simulación de caudales y presiones por medio del método GGA, haciendo uso de algoritmos multifrontales para la resolución paralela de los sistemas lineales subyacentes. En segundo lugar, se describe un algoritmo paralelo para la simulación de la calidad del agua mediante el Método de Elementos Discretos de Volumen (DVEM), particionando la red por medio de algoritmos de bisección recursiva multinivel. En tercer lugar, se presenta un método paralelo para la minimización de fugas mediante la determinación de las consignas óptimas de una serie de válvulas reductoras de presión. Finalmente, la tercera vía explorada es el desarrollo de algoritmos paralelos sobre memoria compartida para la simulación de presiones y caudales. Se considera con ello un tipo de plataformas que han ganado popularidad en los últimos años. Se utiliza la herramienta OpenMP para la paralelización, tanto de Epanet y de su implementación del método GGA, como del método de mallas, con las aportaciones al mismo que se han realizado en el contexto de esta tesis. / [CAT] La simulació per computador de les xarxes de distribució d'aigua potable, per mitjà de l'ús de models matemàtics, es hui en dia una ferramenta indispensable per al disseny i l'explotació d'abastiments d'aigua. La simulació s'utilitza tant per al disseny de nous abastiments o ampliacions i modificacions d'abastiments existents, com per a les tasques d'operació normals en qualsevol xarxa. Es pot diferenciar entre dos tipus de simulació: la simulació hidràulica, que permet obtindre les pressions i cabals que es produeixen en la xarxa, i la simulació de la qualitat de l'aigua, l'objectiu de la qual és obtindre informació sobre concentracions de substàncies químiques. Sovint la necessitat de simulació sorgeix dins d'un problema més ampli d'optimització o d'anàlisi de fiabilitat, que requereix dur a terme un gran nombre de simulacions, amb la qual cosa el procés complet resulta d'una complexitat computacional considerable. Això, afegit al fet de que la grandària i nivell de detall del models de xarxes creix constantment, com a conseqüència de la incorporació automàtica de dades contingudes en Sistemes d'Informació Geogràfica, fa que les prestacions del solver de simulació tinguen un gran impacte en el temps total de càlcul necessari. En este context, esta tesi considera i explora diferents vies per a millorar les prestacions de la simulació de xarxes de distribució d'aigua. La primera d'estes vies consisteix en realitzar algunes contribucions al mètode de simulació hidràulica conegut com mètode de Newton-Raphson de malles (o simplement mètode de malles), el qual es basa en la consideració de cabals correctors associats a un conjunt de malles independents definides en la xarxa. Encara que el mètode conegut com Algorisme del Gradient Global (GGA) gaudeix de major acceptació, el mètode de malles té el potencial de ser més ràpid, degut a la menor grandària dels sistemes lineals subjacents. En esta tesi es presenten contribucions per a millorar les prestacions del mètode de malles de simulació hidràulica. En concret, en primer lloc es desenvolupen algorismes eficients per a la selecció d'un conjunt de malles adequat, que conduïsca a un sistema lineal altament dispers. En segon lloc es desenvolupen mètodes per a la modelització eficient de vàlvules, i especialment vàlvules reductores/sostenidores de pressió. La segona via explorada és la introducció de la computació d'altes prestacions en la simulació hidràulica utilitzant plataformes de memòria distribuïda. En concret, es parteix del codi d'Epanet, un programari de simulació de xarxes de distribució d'aigua d'amplia acceptació, i s'hi introdueixen algorismes paral·lels de simulació, utilitzant la ferramenta Message Passing Interface (MPI) per a la comunicació entre processos. Com a resultat d'este treball, es presenta en primer lloc un algorisme paral·lel per a la simulació de cabals i pressions per mitjà del mètode GGA, fent ús d'algorismes multifrontals per a la resolució en paral·lel dels sistemes lineals subjacents. En segon lloc, es descriu un algorisme paral·lel per a la simulació de la qualitat d'aigua amb el Mètode d'Elements Discrets de Volum (DVEM), particionant la xarxa per mitjà d'algoritmes de bisecció recursiva multinivell. En tercer lloc es presenta un mètode paral·lel per a la minimització de fugues mitjançant la determinació de les consignes òptimes d'una sèrie de vàlvules reductores de pressió. Finalment, la tercera via explorada és el desenvolupament d'algorismes paral·lels sobre memòria compartida per a la simulació de pressions i cabals. Es considera amb això un tipus de plataformes que han guanyat popularitat en els últims anys. S'utilitza la ferramenta OpenMP per a la paral·lelització, tant del programari Epanet i de la seua implementació del mètode GGA, com del mètode de malles, amb les contribucions al mateix que s'han realitzat en el context d'esta tesi. / Alvarruiz Bermejo, F. (2016). Reducción del Tiempo de Simulación de Redes de Distribución de Agua, mediante el Método de Mallas y la Computación de Altas Prestaciones [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61764 / TESIS

La presente investigación busca analizar los elevados tiempos improductivos generados en el proceso de fabricación de estructuras metálicas. El proceso productivo abarca las actividades de soldadura, biselado y traslado a zona de armado, las cuales fueron identificadas como las más críticas, debido a que en dichas actividades se genera una mayor cantidad de tiempos improductivos. El problema mencionado es generado por diversos factores, dentro de los cuales destacan la falta de orden y limpieza en las diversas estaciones de trabajo, y la ausencia de mecanismos que permitan controlar la producción de la empresa. Frente a ello, se desarrolló una propuesta de mejora del proceso de fabricación de mallas secadoras de ladrillos empleando herramientas de Lean Manufacturing como Kanban y 5’S para reducir los tiempos improductivos e incrementar la rentabilidad de la empresa. Para ello, se llevó a cabo una constante investigación de la literatura existente respecto a la metodología empleada, con la finalidad de encontrar la mejor alternativa que permita brindar solución a la problemática identificada. Los resultados obtenidos evidencian una reducción del 62% del tiempo improductivo generado en el proceso actual. Finalmente, para determinar la viabilidad de la propuesta presentada, se calcularon los indicadores VAN y TIR. Asimismo, se realizó la simulación del nuevo sistema para validar los resultados obtenidos respecto a la reducción de los tiempos improductivos generados. / This research analyzes high unproductive times generated in the manufacturing process of metal structures. The production process includes welding, beveling and transfer activities to the assembly area, which were identified as the most critical, because these activities generate a greater number of unproductive times. This is generated by several factors, among which are the lack of order and cleanliness in the various workstations, and the absence of mechanisms to control the company's production. For this reason, a proposal was developed to improve the brick drying mesh manufacturing process using Lean Manufacturing tools such as Kanban and 5'S to reduce downtime and increase the company's profitability With this purpose, a constant investigation of the existing literature regarding the methodology used was carried out, in order to find the best alternative that allows to provide a solution to the identified problem. The results obtained shows a 62% reduction in the non-productive time generated in the current process. Finally, to determine the viability of the presented proposal, the NPV and IRR indicators were calculated. On the other hands, the simulation of the new system was carried out to validate the results obtained with respect to the reduction of the unproductive times generated. / Trabajo de Suficiencia Profesional

The classical Nykodym theorem (1933) asserts that a set H of countably additive complex measures defined on a sigma-algebra S which is bounded for each element of S, then H is uniformly bounded on S. It is well known that this theorem fails if we replace the sigma-algebra S simply by an algebra. Let A be the algebra of subsets of a nonempty set, and consider the Banach space ba(A) of all real (or complex) finitely additive measures of bounded variation defined on A. A subset B of A is said to have the N-property (Nikodym property) if every B-pointwise bounded subset M of ba(A) is uniformly bounded on A. Recall the classical Nikodym-Dieudonné-Grothendieck's theorem which says that each sigma-algebra has the N-property. Moreover B is said to have the strong N-property if for each increasing countable covering (B_{m})_{m} of B there exists B_{n} which has the N-property. Valdivia proved in 1979 that each sigma-algebra has the strong N-property. The aforementioned Valdivia's theorem motivated to prove that each sigma-algebra S of subsets of a set has web-N-property, that is, if (B_{m_1})_{m_1} is an increasing countable covering of S and if (B_{m_1},_{m_2},....,_{m_p},_{m_{p+1}})_{m_{p+1}} is an increasing countably covering of B_{m_1},_{m_2},....,_{m_p}, for each natural numbers p, mi, with i = 1, 2,..., p, then there exists a sequence (n_{r})_{r} such thatB_{n_1},_{n_2},....,_{n_r} has the N-property for every r = 1, 2, 3, ...... . In this thesis it is proved that nearly all infinite chains in the increasing web (B_{m_1},_{m_2},....,_{m_p}: m_i=1,2,... , i=1,2,...,p, and p=1,2,.....} are composed of sets that have web-N-property. In the main result in this thesis it is proved that the algebra J(K) of Jordan measurables subsets of a compact k-dimensional interval K contained in R^k has the web-N-property. This result imporves the 2013 Valdivia's theorem stating that J(K) has the strong Nikodym property, which in turns was a grest improvement of Schachermayer's result of N property of J([0; 1]). The analysis of the demonstration of this result has allowed us give a sufficient condition in an algebra of subsets of a set that implies the property **wN. This sufficient condition is verified by each sigma-algebra as well as by the algebra J(K), whence the properties wN of any sigma-algebra and of J(*K) could have been presented like corollaries of this sufficient condition. It has seemed more natural to follow the chronological order, such as it has done in the Thesis. In the chapter 5 the problem proposed by Valdivia in 2013 is considered, i.e., to prove if it is true or not that when an algebra A of subsets have the property N then it has the property sN. In the section 5.2 this problem is considered in the most general context of normed spaces, because a subset B of an algebra A has the property N if each subset M of finitely additive bounded measures pointwise bounded in the sets of B verifies that M is a bounded subset of the Banach space of bounded finitely additive measures in the algebra A endowed with the supreme norm, what carries to the study of the sets DAU that determine the uniform boundedness of a normed space. Several applications of the obtained results to problems of location of vectorial averages and of convergence of sequences as well as several open problems are presented. The limitation of number of characters prevents to comment other results. We finish this summary indicating that we have proved that the properties wN, w(sN) and w(wN) are equivalents. / El clásico teorema de Nykodym (1933) afirma que si un subconjunto H de medias complejas numerablemente aditivas definidas en una sigma-algebra S está acotado en cada elemento de S, entonces H está uniformente acotado en S. Es bien conocido que este teorema no es cierto en general si se sustituye la sigma-álgebra S por un álgebra. Sea A un álgebra de subconjuntos de un conjunto no vacío, y consideremos el espacio de Banach ba(A) de las medias reales (o complejas) finitamente aditivas de variación acotada definidas en A. Un subconjunto B of A se dice que tiene la propiedad N (propiedad de Nikodym) si para cada subconjunto M of ba(A) que sea B-puntualmente acotado se tiene que M es uniformemente acotado en A. Recordemos que el clásico teorema de Nikodym-Dieudonné-Grothendieck's dice que cada sigma-algebra tiene la propiedad N. Además se dice que B tiene la propiedad N-fuerte si cada para cada cubrimiento numerable creciente (B_{m})_{m} de B existe B_{n} que tiene la propiedad N. Valdivia demmostró en 1979 que cada sigma-algebra tiene la propiedad N-property. Este teorema de Valdivia motivó demostrar que cada sigma-algebra S de subconjuntos de un conjunto tiene la propiedad N para mallas crecientes, es decir, si (B_{m_1})_{m_1} es un cubrimiento numerable creciente de S y si (B_{m_1},_{m_2},....,_{m_p},_{m_{p+1}})_{m_{p+1}} es un cubrimiento numerable creciente de B_{m_1},_{m_2},....,_{m_p}, para cada números naturales p, mi, con i=1, 2,..., p, entonces existe una sucesión (n_{r})_{r} tal que B_{n_1},_{n_2},....,_{n_r} tiene la propiedad N para cada r = 1, 2, 3, ...... . En la tesis se prueba que casi todas las cadenas infinitas en una malla creciente (B_{m_1},_{m_2},....,_{m_p}: m_i=1,2,... , i=1,2,...,p, and p=1,2,.....} están compuestas de conjuntos que tienen la propiedad N para mallas crecientes. El resultado principal de la tesis prueba que el algebra J(K) de los subconjuntos Jordan medibles de un intervalo compacto k-dimensional K contenido en R^k tiene la propiedad N para mallas crecientes. Este resultado mejora el resultado de Valdivia de 2013 de que J (K) tiene la propiedad fuerte de Nikodym, que a su vez mejoraba un resultado anterior de Schachermayer, quien probó que J ([0; 1]) tiene la propiedad N. El análisis de la demostración de este resultado nos ha permitido dar una condición suficiente en un álgebra de subconjuntos de un conjunto que implica la propiedad wN. Esta condición suficiente la verifican tanto las sigma-álgebras como el álgebra J (K), por lo que las propiedades wN de cualquier sigma-álgebra y de J(K) se podían haber presentado como corolarios de dicha condición suficiente. Ha parecido más natural seguir el orden cronológico, tal como se ha hecho en la Tesis. En el capítulo 5 se considera el problema planteado por Valdivia en 2013. Consiste en averiguar si el que un álgebra A de conjuntos tenga la propiedad N implica o no el tener la propiedad sN. En la sección 5.2 se considera este problema en el contexto más general de los espacios normados, pues un subconjunto B de un álgebra A tiene la propiedad N si cada subconjunto M de medidas acotadas, finitamente aditivas y puntualmente acotadas en el conjunto de funciones características de los conjuntos de B verifica que M es un subconjunto acotado del espacio de Banach de dichas medias finitamente aditivas y acotadas definidas en A con la norma supremo, lo que lleva al estudio de los conjuntos DAU que determinan la acotación uniforme en un espacio normado. Se presentan varias aplicaciones de los resultados obtenidos a problemas de localización de medias vectoriales y de convergencia de sucesioens de medias y varios problemas abiertos. La limitación de número de caracteres impide comentar otros resultados. Terminamos este resumen indicando que hemos probado que las propiedades wN, w(sN) y w(wN) son equivalentes. / El clàssic teorema de Nykodym (1933) afirma que si un subconjunt H de mesures complexes numerablement aditives defiides en una sigma-àlgebra S és acotat en cada element de S, aleshores H és uniforment acotat en S. És ben conegut que aquest teorema no és cert en general si es sustitueix la sigma-àlgebra S simplement per una àlgebra. Siga A una àlgebra de subconjunts d'un conjunt no buit, i considerem l'espai de Banach ba(A) de les mesures reals (o complexes) finitament aditives de variació acotada definides en A. Un subconjunt B de A es diu que té la propietat N (propietat de Nikodym) si cada subconjunt M de ba(A) que siga B-puntualment acotat es té que M és uniformement acotat en A. Recordem que el clàssic teorema de Nikodym-Dieudonné-Grothendieck's diu que cada sigma-àlgebra té la propietat N. A més a més es diu que B té la propietat forta N si per a cada cubrimient numerable creixent (B_{m})_{m} de B existeix B_{n} que té la propietat N. Valdivia va provar en 1979 que cada sigma-àlgebra té la propietat N. L'esmentat teorema de Valdivia va motivar demostrar que cada sigma-àlgebra S de subconjunts de un conjunt té la propietat N per a malles creixents, és dir, si (B_{m_1})_{m_1} és un cubrimient numerable creixent de S i si (B_{m_1},_{m_2},....,_{m_p},_{m_{p+1}})_{m_{p+1}} és un cubrimient numerable creixent de B_{m_1},_{m_2},....,_{m_p}, per a cada nombres naturals p, mi, amb i = 1, 2,..., p, aleshores existeix una successió (n_{r})_{r} tal que B_{n_1},_{n_2},....,_{n_r} té la propietat N per a cada r = 1, 2, 3, ...... . En la tesi es prova que gairebé totes les cadenes infinites en una malla creixent (B_{m_1},_{m_2},....,_{m_p}: m_i=1,2,... , i=1,2,...,p, and p=1,2,.....} estan composades de conjunts que tenen la propietat N per a malles creixents. El resultat principal de la tesi prova que l'àlgebra J(K) dels subconjunts Jordan mesurables d'un interval compacte k-dimensional K contingut en R^k té la propietat N per a malles creixents. Aquest resultat millora el resultat de Valdivia de 2013 de que J (K) té la propietat forta de Nikodym, que alhora millorava un resultat anterior de Schachermayer, qui va provar que J([0; 1]) té la propietat N. L'anàlisi de la demostració d'aquest resultat ens ha permès donar una condició suficient en un àlgebra de subconjunts d'un conjunt que implica la propietat wN. Aquesta condició suficient la verifiquen tant les sigma-àlgebres com l'àlgebra J(K), per la qual cosa les propietats wN de qualsevol sigma-àlgebra i de J(K) es podien haver presentat com a corol·laris d'aquesta condició suficient. Ha semblat més natural seguir l'ordre cronològic, tal com s'ha fet en la Tesi. En el capítol 5 es considera el problema plantejat per Valdivia en 2013. Consisteix a esbrinar si el que un àlgebra A de conjunts tinga la propietat N implica o no el tenir la propietat sN. En la secció 5.2 es considera aquest problema en el context més general dels espais normados, doncs un subconjunt B d'un àlgebra A té la propietat N si cada subconjunt M de mesures acotades, finitament additives i puntualment acotades en el conjunt de funcions característiques dels conjunts de B verifica que M és un subconjunt acotat de l'espai de Banach d'aquestes mesure finitament additives i acotades definides en A amb la norma suprem, la qual cosa porta a l'estudi dels conjunts DAU que determinen l'acotació uniforme en un espai normat. Es presenten diverses aplicacions dels resultats obtinguts a problemes de localització de mitjanes vectorials i de convergència de **sucesioens de mitjanes i diversos problemes oberts. La limitació de nombre de caràcters impedeix comentar altres resultats. Acabem aquest resum indicant que hem provat que les propietats wN, w(sN) i w(wN) són equivalents. / López Alfonso, S. (2016). Conjuntos que determinan la acotación uniforme [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/75266 / TESIS

Los sistemas flexibles de alta resistencia anclados al terreno son una de las distintas técnicas existentes para la estabilización de taludes, ya sean de roca o de suelos. Están constituidos por una membrana (red de cables o malla de alambre) sujeta al terreno mediante placas de anclaje, cables de refuerzo y bulones. En la mayor parte de los modelos de cálculo existentes se supone un comportamiento activo del sistema, es decir, que evita que se produzcan deslizamientos a través de una supuesta pretensión del sistema y convexidad del terreno. El sistema ejercería una presión normal al terreno que incrementa la tensión tangencial en la superficie potencial de deslizamiento evitando que se alcance la rotura del terreno. En esta tesis se han medido las fuerzas en distintos componentes del sistema desde el momento de la instalación, y se ha comprobado que la pretensión es muy reducida. Por otro lado, la supuesta convexidad del terreno raramente tiene lugar. Todo esto conduce a demostrar la hipótesis de comportamiento pasivo del sistema, es decir, que éste contiene a la masa inestable una vez que se ha producido la rotura. Es por ello que se ha considerado el desarrollar un nueva metodología de cálculo basada en un comportamiento pasivo. La nueva metodología consiste en realizar una simulación numérica dinámica en 2D de la interacción sistema flexible - masa inestable – talud estable. Partiendo de las dimensiones de un círculo de rotura en suelos o una cuña en roca, se deja caer la masa inestable con la fuerza de la gravedad. En su caída, la masa inestable deformará a la membrana, cables de refuerzo y bulones desarrollándose en ellos tensiones que deberán considerarse para su correcto dimensionamiento. En el caso particular de los taludes de suelos, se ha recurrido a la modelización de la masa inestable mediante la discretización por puntos SPH (Smooth Particle Hydrodynamics). / Highly resistant flexible systems anchored to the ground are among the techniques for slope stabilisation, either soil or rock. The system is formed by a membrane (cable net or wire mesh) tightened to the ground through spike plates, reinforcement cables and bolts. In the majority of the existing design models, an active behaviour of the system is considered; which means, that it is able to avoid ground sliding through a pretension of the system and the convexity of the slope surface. The system would exert a normal pressure over the ground that increases the shear stress in the potential slip surface avoiding that failure takes place. In this thesis, forces on different system components have been measured, finding that the pretension force is very low. On the other hand, the supposed ground convexity rarely exists. All this demonstrates that actual system behaviour is passive; which means that it is able to contain the unstable mass once the failure has already occurred. Therefore, a new design methodology based on a passive behaviour has been developed. The new methodology consists in performing a dynamic numerical simulation in 2D of the interaction flexible system – unstable mass – stable slope. Starting from specific known dimensions of slip circle in soils or a wedge in rocks, unstable mass falls only under the action of gravity. During its falling, the unstable mass deforms the membrane, reinforcement cables and bolts. Maximum stresses developed in these components should be considered for their design. In the particular case of soil slopes, unstable mass has been discretised with the mesh free method SPH (Smooth Particle Hydrodynamics).

En los últimos años, la minería se ha enfrentado a una disminución paulatina del precio de los metales, generando una reducción de la rentabilidad del negocio producto de menores reservas minerales. Esto ha ocasionado que se adopten esquemas operativos enfocados en la mejora continua de cada uno de los procesos dentro del ciclo de minado, a fin de reducir los costos. Por tal motivo, es necesario visualizar cada una de las actividades involucradas, como la perforación y voladura, las cuales tienen un impacto productivo y económico en el proceso global. En consecuencia, la presente investigación se enfoca en optimizar la fragmentación de rocas, a través de un diseño de malla de perforación y voladura, mediante la integración de los conceptos de ingeniería de la voladura y caracterización del macizo rocoso. Para esto, se aplicará el modelo matemático de Pearse, a fin de calcular los parámetros controlables del diseño y obtener los resultados esperados. Asimismo, el alcance del trabajo abarca el análisis de la productividad del ciclo de minado, así como, la cuantificación del impacto de la propuesta en materia de costos. Se comienza con el análisis de línea base, que consta de la medición de resultados producto de los diseños actuales de malla de P&V, con la finalidad de determinar las variables que están generando fragmentación gruesa de rocas. Posteriormente, se plantea la propuesta de diseño de malla considerando la mayor cantidad de datos e información del tajo Tacaza. Luego se ejecutan los trabajos en campo, que consta del seguimiento y control de actividades, a fin de cumplir con los parámetros diseñados. Finalmente, se miden los resultados de fragmentación en el software Wipfrag, y se analiza la productividad y costos en el ciclo de minado. De los resultados se obtiene una mejora en la fragmentación, ya que se logra reducir el diámetro de rocas de 13.0 a 5.0 pulgadas en promedio. Esto conlleva a un incremento en el rendimiento efectivo de los equipos y una reducción de costos de US$ 9,600 mensuales aproximadamente. Estas nuevas medidas generan valor agregado a la compañía, a través de una operación minera sostenible, que busca hacer rentable el negocio desde una visión holística del proceso. / In recent years, mining has faced a gradual decrease in the metal´s prices, generating a reduction in the profitability of the business as a result of lower mineral reserves. This has led to the adoption of operational schemes focused on the continuous improvement of each of the processes within the mining cycle, in order to reduce costs. For this reason, it is necessary to visualize each of the activities involved, such as drilling and blasting, which have a productive and economic impact on the global process. Consequently, this research focuses on optimizing rock fragmentation, through a drill and blast mesh design, by integrating the engineering concepts of blasting and characterization of the rock mass. For this, the Pearse mathematical model will be applied, in order to calculate the controllable parameters of the design and obtain the expected results. Likewise, the scope of the work includes the analysis of the productivity of the mining cycle, as well as the quantification of the impact of the proposal in terms of costs. It begins with the baseline analysis, which consists of measuring the results of current P&V mesh designs, in order to determine the variables that are generating coarse rock fragmentation. Subsequently, the mesh design proposal is proposed considering the greater amount of data and information from the Tacaza pit. Then the field work is carried out, consisting of the monitoring and control of activities, in order to comply with the designed parameters. Finally, the fragmentation results are measured in the Wipfrag software, and the productivity and costs in the mining cycle are analyzed. From the results, an improvement in fragmentation is obtained, since it is possible to reduce the diameter of rocks from 13.0 to 5.0 inches on average. This leads to an increase in the effective performance of the equipment and a cost reduction of approximately US $ 9,600 per month. These new measures generate added value for the company, through a sustainable mining operation, which seeks to make the business profitable from a holistic view of the process. / Tesis