Define, diagnostica, propone y evalúa mejoras a los procesos de una empresa PYME, que brinda servicios de mantenimiento y limpieza industrial, relativamente nueva en el mercado laboral, con 2 años de creada. La empresa ha recibido la llamada de atención por parte del cliente respecto a los procedimientos que realiza, lo que implica que ciertos procesos no están bien establecidos o tendrían que ser reestructurados. Los conceptos y herramientas que se utilizaron para lograr estos objetivos son los siguientes: para la obtención de datos se efectuó el método experimental, el rediseño de los procesos, el ciclo de Deming o círculo de PHVA (o PDCA en Inglés); así como se usaron las dimensiones de la metodología de Servqual, para la elaboración de las encuestas para medir la percepción de la calidad del servicio que se brinda; finalmente, respecto a la evaluación de las hipótesis establecidas, se utilizó el método del signo para muestras pareadas, tomando como encuestados a una muestra de usuarios del servicio, siendo estos siempre las mismas personas. Para el desarrollo de este trabajo, se realizaron supervisiones semanales de las instalaciones, elaborándose los respectivos informes de supervisión del servicio, así como las evaluaciones a la persona responsable del servicio por el cliente, evaluación que se realizó por seis meses y reuniones con los responsables de las áreas implicadas en los procesos de mejora, para recopilar la información necesaria para definir los procesos necesarios e identificar los procesos críticos respecto al servicio al cliente. Posteriormente, con la información recabada, se identificaron los puntos a mejorar, como son: el suministro al personal operario de los productos de limpieza, mensualmente requeridos, para que cumplan eficientemente con sus labores diarias, la elaboración o rediseño convenientemente de los planes de trabajo del personal operario para organizar y distribuir proporcionalmente sus tareas de limpieza, y la reducción de los tiempos muertos de servicio, manteniendo en óptimas condiciones de funcionamiento la maquinaria y el equipo de limpieza, Como resultado, se realizaron propuestas para mejorar los procesos de limpieza, para poder así incrementar el nivel de satisfacción del cliente respecto a la calidad del servicio que se les brinda y reducir el índice de fallas, para concluir que con las variables de medición, en este caso, las encuestas e Informes realizados, se incrementa la percepción del servicio, logrando con esto lo esperado. / Tesis

A raíz del fuerte crecimiento poblacional, el consecuente aumento de la demanda del sector agrícola, el incremento del desarrollo industrial y la intensificación de la contaminación ambiental, el agua se ha convertido en un recurso escaso en varios sectores del mundo. Por este motivo, resulta esencial llevar a cabo estudios de técnicas que conduzcan a una utilización más racional del agua, que aumenten la eficiencia de su gestión y almacenamiento, que posibiliten la construcción de infraestructura adecuada y que fomenten la investigación de nuevas fuentes. Dentro del sector agrícola, un porcentaje elevado del agua demandada, se pierde en los sistemas de irrigación. Estas pérdidas son producto, por un lado, de la infiltración y evaporación que se produce en los canales, y por otro, de la realización de operaciones de control ineficientes. En la mayoría de los sistemas de irrigación la entrega de caudales hacia los cultivos se lleva a cabo mediante gravedad. El caudal derivado por las salidas laterales depende de los niveles de flujo en el canal principal. A su vez, estos niveles son modificados a través de las variaciones de las estructuras de control transversales. En consecuencia, los movimientos de compuertas o vertederos provocan nuevos regímenes hidráulicos que generalmente son desconocidos. Sin embargo, si se desea establecer una entrega precisa de agua, resulta necesario conocer el comportamiento de estos estados transitorios del canal. La comprensión del comportamiento hidráulico facilita el diseño de protocolos para la operación de canales de irrigación. Mediante estos protocolos, se pretende establecer estrategias óptimas de operaciones de compuertas con el objetivo de cumplir con determinadas demandas de caudal en las salidas laterales. Para esto, en esta tesis, se propusieron tres niveles de protocolos de operación de compuertas en canales. Cada uno de éstos puede ser aplicado en forma separada o en combinación con uno o ambos protocolos restantes. La primer estrategia consiste en la determinación de las posiciones de las compuertas que provocan la derivación de determinados caudales laterales deseados. El segundo procedimiento tiene como objetivo establecer las sucesiones temporales de movimientos que deben llevarse a cabo para conducir el canal de un estado estacionario inicial a un estado estacionario final tratando de minimizar las fluctuaciones producidas durante los estados transitorios surgidos de las maniobras en las estructuras. Por último, se propone un procedimiento para llevar a cabo el control de las profundidades de agua en determinados puntos del canal. En la actualidad, para mantener los niveles constantes ante variaciones no previstas del flujo, se utilizan controladores automáticos. El trabajo de estos dispositivos consiste en la evaluación de la desviación de cierta variable de un valor de referencia y en la determinación de la acción correctiva a llevar a cabo con el objetivo de minimizar esta diferencia. En este trabajo se propone la implementación de un controlador tipo ’Proporcional- Integrador’ (PI) cuyo desempeño depende de su adecuada calibración. Mediante la simulación computacional de un modelo matemático que describe la dinámica de flujo no permanente en canales abiertos, es posible llevar a cabo el análisis de los regímenes transitorios que se producen debido a las distintas variaciones de las aperturas de compuertas. Sin embargo, cuando los canales poseen varios tramos y numerosas salidas laterales, la determinación de las aperturas de compuertas que provocan las erogaciones deseadas y de los movimientos necesarios para minimizar las fluctuaciones, resulta una tarea muy compleja. Por este motivo, se propone una metodología de diseño óptimo de estrategias de operaciones de compuertas, con el objetivo de evitar las pérdidas de agua y minimizar los excesos y/o déficits por fluctuaciones del flujo. A través de la técnica de optimización es posible obtener entonces, el mejor protocolo de maniobras para el cumplimiento de ciertos objetivos preestablecidos. Estos objetivos dependen de las necesidades de los usuarios y de la forma en que se opere el canal. Las variables a determinar en este caso, son las aperturas de las compuertas y los parámetros de los controladores automáticos implementados. Por otra parte, el éxito de las simulaciones computacionales depende de cuán bien esté representada la dinámica real del flujo a través del modelo matemático. Esto está directamente relacionado con los valores que adopten ciertos parámetros del modelo que no son siempre conocidos de antemano y que no puedenmedirse de forma directa. Entre algunos de estos parámetros se pueden nombrar los coeficientes de rugosidad del lecho del canal (o coeficientes de Manning) y los coeficientes de infiltración. En consecuencia, para poder utilizar el modelo computacional en el análisis de operaciones en compuertas, es necesario obtener los parámetros desconocidos involucrados. Para esto, es posible aplicar una metodología denominada calibración que consiste en determinar los valores desconocidos mediante la medición de algunas variables del sistema. En este trabajo se plantea un procedimiento de cálculo que combina la simulación hidrodinámica del flujo no permanente con una técnica de optimización matemática. La simulación se lleva a cabo a través de la resolución de las ecuaciones gobernantes de flujo en canales mediante el método numérico de diferencias finitas. Los problemas de optimización se resuelven mediante una técnica heurística de optimización combinatoria denominada Método de recocido simulado. Este método se basa en la generación aleatoria de soluciones factibles y su principal característica es evitar la convergencia local en problemas de gran escala. Ambas rutinas de cálculo se programaron en ambiente MATLAB. / As a result of the intense demographic growth, the resulting increase of the agricultural sector demand, the intensification of the industrial development and the enhancement of the environment’s contamination, water has become a scarce resource in several regions of the world. For this reason, the development of technical research which leads to a rational use of water, to an increase of management and storage efficiencies, to the building of suitable infrastructure and to encourage the research of further sources, is crucial. Within the agricultural sector, a high percent of the demanded water, is lost in irrigation systems. These losses are caused, on one hand, by infiltration and evaporation which occur in the channels and, on the other hand, by the performance of inefficient control operations. In most irrigation systems, discharge deliveries towards the crops is carried out by gravity. Discharges through lateral outputs depend on the flow depth in the main channel. At the same time, these depths change because of the variations in the lateral control structures. Therefore, the adjustment of gates or spillways originates different hydraulic conditions, which are usually unknown. However, if an accurate distribution of water is desired to be achieved, it is necessary to know the behaviour of these transient flow states. The comprehension of the hydraulic behaviour helps design operation rules of irrigation channels. These procedures are intended to identify optimal operation strategies whose objective is to meet specific discharge requests in lateral outputs. Because of this, three levels of operation protocols for channel gates are proposed. Each of these, can be applied independently or in combination with one or two of the remaining protocols. The first strategy lies on determining the gates positions which drive the bypass of certain desired lateral discharges. The second one has the intention to set the temporal movements sequences which have to be carried out to lead the channel from a initial stationary state to a final stationary state. In turn, trying thus minimizing the fluctuations caused during the transient states made by the hydraulic structures handling. Lastly, a procedure to carry out flow depth control in certain points of the channel, is proposed. Nowadays, to keep uniform water levels in presence of unpredicted changes of flow conditions automatic controllers are used. The aim of these devices is to evaluate the deviation of some parameters from a target value and to determine the action required to be applied in the channel with the purpose of minimizing these differences. In this paper, the implementation of a ’Proportional-Integral’ controller (PI controller) whose performance depends on an suitable calibration, is presented. Through the computational simulation of a mathematic model which describes the nonpermanent flow dynamic in open channels, it is possible to perform analysis of transient conditions induced by different variations of the gates openings. However, when the channels are composed by several sections and a large number of lateral outputs, the definition of the gate openings which drive the required discharges and of the needed movements to minimize the fluctuations, becomes a complicated task. Because of this, amethodology of optimal design of gates operations strategies is proposed. These schemes have the intention of avoiding water losses and reducing overflow and shortage caused by flow perturbations. Then, by means of an optimization technique, it is possible to get the best movements protocol to achieve pre existing aims. These goals depend on the user’s needs and on the way the canal is operated. The values to be found out in this case, are the gate openings and the parameters of the implemented automatic controllers. On the other hand, the success of computational simulations relies upon how well the real flow dynamics is represented by the mathematical model. This is straight related by the values which take several model parameters that normally are not known beforehand and which cannot be measured directly. Among some of these values the channel bed roughness coefficients (or Manning’s coefficients) and the infiltration coefficients can be mentioned. Consequently, to be able to use the computational model to study gates operations, it is necessary to set the unknown involved parameters. To this end, it’s possible to apply a methodology called calibration which consists in identifying the unknown values by means of the measurement of some system variables. In this work, a calculation procedure which combines a non permanent flow hydrodynamic simulation with a mathematic optimization technic, is presented. The simulation is carried out by using the difference finite numeric method. The optimization problems are solved by means of an heuristic combinatory optimization technique named Simulated Annealing Method. This approach relies on the random generation of feasible solutions and its main feature is to avoid local convergence in large-scale problems. Both calculation routines are programmed inMATLAB software.

Debido al aumento del uso de productos fitosanitarios en la producción agropecuaria argentina, se ha generado una gran cantidad de envases vacíos de estos productos, lo que representa un riesgo para las personas y el medio ambiente. En Argentina esa cifra representa alrededor de 20 millones de envases vacíos al año, lo que equivale aproximadamente a 17 mil toneladas de plástico. El 60% de estos envases los genera la provincia de Buenos Aires (pBA). La Ley Nacional Nº 27.279 de Presupuestos Mínimos de Protección Ambiental para la Gestión de Envases Vacíos de Fitosanitarios (EVFs) sancionada en 2016 para abordar este problema, entre otros aspectos establece claramente la estructura del problema objeto de estudio en esta tesis, definiendo que los sistemas de gestión se dividirán en tres etapas: del usuario al centro de acopio transitorio (CAT), del CAT al operador y del operador a la industria. Sin embargo, en 2020, solo el 8,22% de los envases se gestionaron de manera adecuada, por lo que los desarrollos de esta tesis esperan poder contribuir a lograr ese objetivo. Ante este problema ambiental, este trabajo de investigación busca proponer estrategias de optimización para la gestión de redes de recolección de EVFs. El objetivo es desarrollar herramientas computacionales basadas en modelos matemáticos de optimización para apoyo a la toma de decisiones en el proceso de diseño y operación de la red de recolección y disposición de los envases. La tesis consta de dos partes. En la primera se presenta el contexto del problema y los conceptos relacionados con los productos fitosanitarios y los envases vacíos. Luego, se discute la Ley Nacional Nº 27.279 y su aplicación en la pBA. En la segunda parte de la tesis se presentan las dos herramientas desarrolladas, que se denominan OptiLOC y OptiRUT. El objetivo de OptiLOC es definir la localización, tamaño y período de apertura de los CATs y Plantas de Reciclaje de Plástico, como así también, la localización de los Puntos de Recolección Itinerante, a lo largo de un horizonte de planificación de 10 años. El objetivo de OptiRUT por su parte, es diseñar los circuitos óptimos mensuales para el transporte de EVFs entre dichas unidades y determinar el número mínimo de vehículos necesarios para efectuar la recolección. Finalmente, se presentan los resultados de las herramientas, que muestran que se pueden obtener importantes mejoras en la eficiencia de la gestión de los EVFs mediante la optimización de la red de recolección y disposición de los mismos. El potencial de ambas herramientas radica en que, a partir de esta primera versión, se pueden incorporar aquellas cuestiones de aplicación práctica que los potenciales usuarios de los modelos necesiten, así como también modificar fácilmente los parámetros de entrada y de esta forma estudiar distintos escenarios y alternativas de gestión de los EVFs. En conclusión, la tesis doctoral ofrece una solución práctica y concreta para abordar el problema de la gestión de los EVFs en la pBA y puede ser aplicable a otras regiones con problemas similares. / Due to the increased use of phytosanitary products in agricultural production in Argentina, a large number of empty containers of these products has been generated, which represents a risk for people and the environment. In Argentina, this figure represents about 20 million empty containers per year, which is equivalent to approximately 17 thousand tons of plastic. The province of Buenos Aires (pBA) generates 60% of these containers. National Law No. 27,279 on Minimum Environmental Protection Budgets for the Management of Empty Phytosanitary Containers (EVFs) sanctioned in 2016 to address this problem, among other aspects clearly establishes the structure of the problem under study in this thesis, defining that management systems will be divided into three stages: from the user to the transitory collection center (CAT), from the CAT to the operator and from the operator to the industry. However, in 2020, only 8.22% of the containers were properly managed, so the developments in this thesis hope to contribute to achieving that goal. Faced with this environmental problem, this research work seeks to propose optimization strategies for the management of EVFs collection networks. The objective is to develop computational tools based on mathematical optimization models to support decision-making in the process of design and operation of the collection network and disposal of containers. The thesis consists of two parts. In the first part, the context of the problem and the concepts related to phytosanitary products and empty containers are presented. Then, the National Law No. 27,279 and its application in the pBA is discussed. In the second part of the thesis, the two tools developed, called OptiLOC and OptiRUT, are presented. The objective of OptiLOC is to define the location, size and opening period of CATs and Plastic Recycling Plants, as well as the location of Itinerant Collection Points, over a 10-year planning horizon. The objective of OptiRUT is to design the optimal monthly circuits for the transport of EVFs between these units and to determine the minimum number of vehicles necessary to carry out the collection. Finally, the results of the tools are presented, which show that significant improvements in the efficiency of EVFs management can be obtained by optimizing the EVFs collection and disposal network. The potential of both tools lies in the fact that, from this first version, it is possible to incorporate those practical application issues that the potential users of the models may need, and to easily modify the input parameters and thus study different scenarios and alternatives for EVFs management. In conclusion, the doctoral thesis offers a practical and concrete solution to address the problem of EVFs management in the pBA and may be applicable to other regions with similar problems.

La tesis aborda problemas de secuenciamiento en entornos productivos del tipo flow shop en los que se retira la condición de ordenamientos permutativos. Este tipo de problemas se encuentran inmersos dentro de los sistemas de Planificación y Control de la Producción que dan soporte en la toma de decisiones a las organizaciones o empresas que producen bienes del tipo manufactura. Como primera aproximación al problema se presenta una revisión exhaustiva de la literatura científica sobre problemas flow shop no permutativos (NPFS). De esta forma se pudo enmarcar la tesis doctoral en la literatura de la temática y se definió concretamente la contribución a la literatura del tema. Como resultado del estudio de la literatura se planteó abordar los problemas NPFS desde una perspectiva que permitiera estudiar la estructura de las soluciones para así poder compararlos con los resultados de los problemas flow shop permutativos (PFS). Primeramente, se propuso estudiar los problemas NPFS con makespan como función objetivo bajo un nuevo enfoque de planificación. Para ello se utilizará la metodología de lotes de transferencia o lot streaming, la cual modifica el problema clásico de secuenciamiento incorporando nuevas variables de decisión al problema a optimizar. Las nuevas variables de decisión van asociadas al dimensionamiento del tamaño del lote de producción. Este estudio reportó resultados para NPFS y PFS bastante similares, aunque el caso NPFS obtuvo leves mejoras para las instancias más grandes. No obstante, el esfuerzo computacional requerido para resolver el caso NPFS fue considerablemente mayor que requerido para PFS. A partir de estos resultados, se planteó un estudio conceptual de las soluciones NPFS y PFS para el caso de dos trabajos en términos de caminos críticos (conjunto de actividades que definen el makespan) que posibilitaron caracterizar ambos conjuntos de soluciones de forma no-paramétrica, es decir, independizarse de los parámetros que definen un escenario. De este estudio de caminos críticos, se pudieron analizar una serie de propiedades y definir criterios de dominancia entre las soluciones NPFS y PFS que permitirían reducir el espacio factible. A su vez, el estudio no-paramétrico permitió realizar una serie experimentaciones computacionales innovadoras, que dieron sustento al desarrollo de algunas hipótesis sobre la relación de las soluciones NPFS y PFS para el caso de que los problemas sean evaluados en escenarios paramétricamente definidos. Para evaluar estas hipótesis se implementaron experimentaciones paramétricas a través de programación matemática, las cuales validaron las hipótesis planteadas. / This dissertation focuses on non-permutation scheduling problems in flow shop production settings. These problems, proper of systems of Production Planning and Control, are central to the decision making processes in organizations or firms producing manufactured goods. A first look into these problems requires a thorough review of the scientific literature on non-permutation flow shop (NPFS) problems. This review provides a background on this issue and defines precisely the contribution of this thesis to the literature. A novel and interesting approach to address NPFS problems is by studying the structure of the solutions, comparing it to the corresponding structure of permutation flow shop (PFS) problems. In this light, we study NPFS problems where makespan is minimized considering a special planning technique involving lot streaming. This technique modifies the regular scheduling problem adding new decision variables, related to production lot sizing. From the implementation of lot streaming on these problems we obtain new results. The main conclusion is that the makespans of NPFS and PFS problems are quite similar, although NPFS yields a better makespan for larger instances. The computational effort required by NPFS problems is much larger than that of solving PFS ones. Up from these results, we develop a new approach to the analysis of solutions to NPFS and PFS problems. We center on the two jobs case, and on the concept of critical path (enumerating the set of activities that defines makespan). This allows the non-parametric characterization of the solutions, freeing them from the dependence on particular parameters. We analyze a family of properties that yield dominance criteria for the comparison between NPFS and PFS solutions, reducing, in general, the number of feasible solutions. In addition, this non-parametric method allows the design of novel computational experimental frameworks, yielding new insights on the relation between NPFS and PFS solutions for parametric scenarios. To assess these hypotheses, we obtain via an application of mathematical programming a set of parametric results that we test in experiments that confirm the aforementioned hypotheses.

La producción de biocombustibles a partir de microalgas ha recibido gran interés en las últimas décadas, en respuesta a la creciente crisis energética y el cambio climático. La factibilidad económica para el desarrollo de biocombustibles a partir de microalgas se ve comprometida por los altos costos y consumos energéticos que las correspondientes operaciones requieren. Debido a esto, la producción de coproductos de alto valor agregado resulta atractivo para mejorar la economía y viabilidad de una biorrefinería basada en microalgas. En la presente tesis se propone la formulación de modelos de programación matemática avanzada para el diseño óptimo y la optimización de plantas completas para la producción de biodiesel y otros productos de alto valor. En primer lugar, se propone un modelo de programación no lineal para la optimización de una biorrefinería basada en microalgas para producción de biodiesel, en la que se incluyen unidades de generación de energía a partir de corrientes residuales. En este sentido, el modelo propuesto incorpora restricciones de operación de digestores anaeróbicos, ya que los mismos presentan resultados viables solo bajo ciertas condiciones. Los resultados obtenidos permiten visualizar la factibilidad en cuanto a la reducción de consumo de energía a partir de fuentes fósiles y de suministro de nutrientes de manera externa, con la implementación de unidades de biodigestión anaeróbica y posterior transformación del biogás producido. A continuación, se formulan problemas de programación mixto entera no lineal para la determinación de la configuración óptima de una biorrefinería para la producción de biodiesel a partir de microalgas bajo criterios de optimización económica (maximización del valor presente neto de la biorrefinería propuesta). Asimismo, se lleva a cabo un estudio de riesgo tecnológico sobre las diferentes alternativas de proceso analizadas. La incorporación de coproductos de alto valor agregado en biorrefinerías integradas, supone una mejora en la factibilidad económica para la producción de biocombustibles de tercera generación. En ese marco, se formula un modelo de diseño óptimo de una biorrefinería en base algal para la producción de biodiesel y coproductos de alto valor (biopolímeros y nutraceúticos) como un problema de programación mixto entera no lineal. Los resultados numéricos permiten determinar la viabilidad económica del proceso. Un estudio de sensitividad posterior revela los principales factores que afectan el valor presente neto del proyecto. Por último, se formula un problema de diseño óptimo para una biorrefinería integrada para la producción de astaxantina, un nutracéutico de alto valor. La idea es implementar procesos “verdes”, que colaboren en mitigar las problemáticas actuales en cuanto a la escasez de recursos hídricos, la necesidad de producción de alimentos y el alto consumo energético a partir de fuentes fósiles. Estos factores son tenidos en cuenta como restricciones del problema de diseño. A su vez, se lleva a cabo un estudio de la implementación de la biorrefinería a nivel local. En síntesis, bajo el concepto de “Nexo agua-alimentosenergía”, el modelo desarrollado para la producción de astaxantina permite el diseño de procesos amigables con el medio ambiente, autoabastecidos y económicamente atractivos. / Biofuels production from microalgae has attracted attention in recent decades, in response to the growing energy crisis and climate change. The economic feasibility for the development of microalgae biofuels is compromised by high investment and operational costs as well as energy consumption. The production of value added co-products results an attractive alternative to improve the microalgae-based biorefinery economy and viability. Advanced mathematical programming strategies are applied in this thesis for the optimal design and optimization of facilities for the production of biodiesel and high added-value products. A nonlinear programming model is proposed for the optimization of a microalgaebased biorefinery for biodiesel production, with the inclusion of energy generation units from waste streams. In this sense, the proposed model includes operating constraints of anaerobic digesters, since they present viable results only under certain conditions. Numerical results show the feasibility of reducing energy consumption from fossil sources and the supply of nutrients externally, through the implementation of anaerobic biodigestion units and the subsequent transformation of the produced biogas. Mixed integer nonlinear programming models are formulated to determine the optimal configuration of a biorefinery for the production of biodiesel from microalgae under economic optimization criteria (net present value maximization). Likewise, a technological risk study is carried out on different process alternatives. The incorporation of high added-value co-products within integrated biorefineries implies an economic feasibility improvement for the production of third generation biofuels. In this framework, a mixed integer nonlinear problem for the optimal design of an algae-based biorefinery is formulated. Not only biodiesel production is considered but also high added-value co-products (biopolymers and nutraceuticals). Numerical results show the economic viability of the process. Subsequent sensitivity analysis determines relevant parameters affecting net present value. Finally, an optimal design problem is formulated for an integrated biorefinery for the production of the high value nutraceutical astaxanthin, under the concept of "green" processes. Issues like scarcity of water resources, food production and high energy consumption from fossil sources are taken into account as constraints within the proposed model. Also, a study on the implementation of the integrated biorefinery at local level is carried out. Results allow the design of environmentally friendly processes, self-sufficient and economically attractive, under the concept of "Water-Food-Energy Nexus".

La caracterización y tratamiento de las enfermedades cardiorrespiratorias suele ser una tarea compleja, debido a que el sistema cardiorrespiratorio de humanos y animales está influenciado por acciones reflejo, que se activan en caso de disfunción para restablecer las condiciones normales de funcionamiento. Por este motivo, la interpretación de los síntomas puede resultar contradictoria, dificultando la identificación de las causas de la enfermedad. Otro aspecto que complica el adecuado diagnóstico es que las mediciones disponibles suelen ser limitadas, ruidosas y poco confiables. Desde hace décadas, la Ingeniería de Sistemas y Procesos, ha estado contribuyendo al modelado, optimización y control de sistemas biomédicos por entenderse que aquellos modelos matemáticos que permitan simular en forma realista estos sistemas, constituyen herramientas valiosas para asistir al personal médico a comprender los mecanismos de las enfermedades cardiovasculares y respiratorias, diagnosticar disfunciones y seleccionar tratamientos, además de representar una alternativa a la experimentación en animales. En esta tesis se desarrolló un modelo del sistema cardiorrespiratorio humano que integra los procesos circulatorios, barorreflejo, respiratorio y de transporte de substancias así como el efecto farmacológico de drogas sobre las variables hemodinámicas. Sobre este modelo se aplicaron técnicas de optimización dinámica para calcular los perfiles temporales de drogas administradas tanto por vía intravenosa como respiratoria, a fin de optimizar ciertas funciones objetivo de interés. Finalmente, con el propósito de desarrollar modelos “paciente-específicos”, se realizaron estudios de análisis de sensibilidad y de estimación de parámetros de los sectores circulatorio y respiratorio, a fin de caracterizar la relación entre los parámetros y las salidas de ambos sub modelos y de hallar los parámetros que mejor representen a un individuo en particular. / In general, the characterization and treatment of cardiovascular and respiratory diseases are difficult tasks because the cardio-respiratory system of humans and animals are complex processes influenced by reflex actions, which are activated to restore normal operating conditions in case of dysfunction. Therefore, the interpretation of symptoms may be contradictory, making the identification of the causes of the dysfunction a difficult activity. Another issue that complicates the proper diagnosis is that the available measurements are often limited, noisy and unreliable. In the last decades, the Process System Engineering discipline has contributed to the modeling, optimization and control of biomedical systems, in the understanding that mathematical models that realistically simulate physiological processes can become valuable tools to assist medical staff to investigate the mechanisms of cardiovascular and respiratory diseases, diagnose dysfunctions and select treatments. Moreover, they can be an alternative to animal testing. In this thesis, a model of the human cardio-respiratory system was developed to simulate the following processes: blood circulation, baroreflex, breathing, transport of substances and pharmacological effect of drugs on hemodynamic variables. This model was the basis of a dynamic optimization study aimed at establishing the infusion profiles of drugs, administered intravenously or via the respiratory system, in order to optimize certain objective functions of medical interest.Finally, in order to generate "patient-specific" models a sensitivity analysis and a parameter estimation study of the circulatory and respiratory sections were performed to investigate the relationship between parameters and outputs of each sub model and to identify the parameter values that best suits a specific individual.

En la presente tesis se aborda el estudio y aplicación de herramientas de análisis de ciclo de vida y estrategias de programación matemática avanzada para la producción sustentable de energía y de productos químicos. En este sentido, se describen los principales enfoques de análisis de ciclo de vida y de optimización, como así también su integración en el marco de optimización multiobjetivo. En primer lugar y aportando a la producción de biocombustibles, se lleva acabo análisis de ciclo de vida de la producción de biodiesel a partir de aceite de Jatropha curcas, que puede ser cultivado en zonas marginales, sin competencia con los cultivos para alimentación. Se aplica el método ReCiPe, que considera dieciocho categorías de impacto intermedias y tres categorías de punto final de daño. Se comparan escenarios de siembra óptimos para este cultivo energético (granja existente), sin requerimientos adicionales a la tierra, y escenarios posibles que requieren riego y el uso de fertilizantes, en el norte de Argentina. A continuación, se aborda el análisis de ciclo de vida de derivados de combustibles fósiles. En la primera etapa se lleva a cabo un estudio sobre el sector criogénico de una planta de procesamiento de gas natural. El trabajo de esta tesis se completa con la optimización económica y ambiental de las operaciones de un complejo petroquímico a gran escala, basado en gas natural. El complejo incluye plantas de procesamiento de gas natural, de producción de etileno y diversos tipos de polietileno, de PVC, de amoníaco y urea. El problema se aborda mediante la formulación de problemas multiobjetivo multiperíodo, donde la función objetivo económica es el beneficio neto del complejo y la función objetivo ambiental es el potencial de calentamiento global. Se obtiene una curva Pareto y, posteriormente, se determinan los valores para las categorías intermedias de impacto y las categorías de punto final de daño para los casos de máximo beneficio neto y de mínimo potencial de calentamiento global. Se comparan también los impactos de daño final entre los extremos de la curva Pareto. Los resultados muestran que cambios tales como el medio de transporte de algunos productos pueden introducir mejoras en el impacto ambiental, con pequeñas disminuciones del beneficio neto. / This thesis addresses the study and application of Life Cycle Analysis (LCA) and advanced Mathematical Programming for the sustainable production of energy and chemical products. In this sense, main LCA approaches are presented, as well as their integration with mathematical programming algorithms within a multiobjective optimization framework. As a first step and focusing on biofuel production, an LCA study is carried out for biodiesel production based on Jatropha curcas oil in Argentina. This energy crop can be cultivated in marginal areas, not competing with food crops. The LCA method we apply is ReCiPe, which considers eighteen intermediate impact categories that are finally aggregated into three final damage categories. In this work, two scenarios are compared for a cradle to gate analysis, one considering optimal lands and climate for Jatropha curcas cultivation (an existing farm in the north of Argentina) and a hypothetical case requiring irrigation and the use of fertilizers. The rest of this thesis work addresses LCA analysis on fossil fuel derivatives. First, LCA is performed on the cryogenic sector of a natural gas processing plant. The second step is the economic and environmental optimization of the operations of a large-scale petrochemical complex based on natural gas. The site includes natural gas processing plants, ethylene polyethylene, PVC, ammonia and urea plants. The problem is formulated as a multiobjective multiperiod optimization model where the economic objective function is the net benefit for the entire complex and the environmental one is the global warming potential (GWP). A Pareto curve is obtained, and the eighteen ReCiPe intermediate impact categories and the three end point damage categories are compared for both extremes of the Pareto curve. Numerical results show that small changes, such as transported amounts of products in the different transportation means, can provide significant decrease in GWP, with a slight decrease in the net benefit.

La gran versatilidad y amplia variedad de características que poseen los plásticos los hace materiales claves para el ser humano, ya que permiten mejorar la calidad de vida, al ser empleados en sectores como la construcción, el transporte, el envasado, la medicina y el deporte, entre otros. No obstante, los plásticos producidos a partir de petróleo tienen la gran desventaja de no ser biodegradables, por lo que esta preocupación ha creado un especial interés en el desarrollo de procesos alternativos para generar polímeros de origen biológico, amigables con el medio ambiente. A pesar de los esfuerzos destinados a la investigación de biopolímeros, éstos aún no resultan competitivos en términos económicos frente a los plásticos petroquímicos. El costo de los polímeros convencionales oscila entre 1 y 1,5 dólares por kilogramo y el de los biopolímeros puede variar entre 2,5 y 15 dólares por kilogramo. Por lo tanto, el objetivo que se propone en este trabajo de tesis es profundizar, tanto a nivel teórico como experimental, en el estudio de la producción de plásticos biodegradables (poli(hidroxialcanoato)s, PHAs) empleando fuentes de carbono alternativas para su biosíntesis. En la presente tesis se llevan a cabo experiencias in vivo con un microorganismo aislado del estuario de Bahía Blanca, Bacillus megaterium BBST4, en cultivos batch. A partir del biomaterial obtenido, se realizan ensayos que permiten caracterizar el polímero acumulado intracelularmente. Asimismo, se obtienen datos experimentales a nivel Erlenmeyer y biorreactor, que se emplean para ajustar un modelo cinético de crecimiento y biosíntesis de PHA. La estimación de parámetros se realiza mediante la formulación de un problema de optimización dinámico cuya función objetivo es de cuadrados mínimos, sujeto a un sistema de ecuaciones diferenciales y algebraicas. Por otro lado, con el objetivo de realizar aportes en el diseño de biorrefinerías, se propone la implementación de modelos detallados de los equipos de una planta de producción de PHA y también de una biorrefinería integrada, donde la síntesis de biopolímero brinda un valor agregado al objetivo económico de la misma. Para ello, las distintas configuraciones de operación de las plantas se incluyen en una superestructura y se formulan problemas de programación no lineal mixto entero (MINLP) en un entorno orientado a ecuaciones, con un criterio de optimización económico (maximización del valor presente neto del proceso productivo) sujeto a restricciones de balances de masa y energía, ecuaciones de diseño, condiciones operativas y correlaciones de costos. La metodología presentada en esta tesis junto con los resultados numéricos obtenidos, representan una progresión en el estudio biotecnológico de la síntesis de PHAs mediante la utilización de herramientas provistas por el modelado matemático. / Due to their great versatility and comprehensive features, plastics have become key materials to human beings. They allow improving the quality of human life in areas such as construction, transportation, packaging, medicine and sports, among others. Nevertheless, petroleum-based plastics are non-biodegradable. This issue has led to the development of alternative processes to produce bio- based polymers environmentally friendly. Despite efforts devoted to biopolymers research, they are still non-economically competitive with the petrochemical plastics. While synthetic polymers cost is between 1 to 1.5 dollars per kilogram, biopolymers prices vary between 2.5 to 15 dollars per kilogram. Therefore, the main objective of the work is to carry out theoretical and experimental studies of biodegradable biopolymer production (poly(hydroxyalkanoate)s, PHAs) using alternative carbon sources for their biosynthesis. In this thesis work, in vivo experiences in batch cultivations are performed by means of Bacillus megaterium BBST4, a microorganism isolated from Bahía Blanca estuary. With the obtained biomaterial, several tests were carried out in order to achieve a characterization of the intracellular accumulated polymer. Also, experimental data is obtained in Erlenmeyer and bioreactor cultures. This data is used to adjust a growth and PHA bio-synthesis kinetics model. Parameter estimation is performed within a dynamic optimization framework with a least squares objective function, subject to a differential algebraic equations system. Furthermore, in order to make a contribution to biorefineries design, we implemented two detailed equipment models: a PHA production plant and an integrated biorefinery, where biopolymer synthesis is a value- added co-product. Different plant configurations are embedded within a superstructure. Mixed integer nonlinear programming (MINLP) problems are formulated in an equation oriented approach. The economic objective function (net present value maximization of the productive process) is subjected to mass and energy balances, equipment design cost, operation conditions and cost correlations. The methodology presented in this thesis together with the obtained numerical results, provides useful insights on the biotechnological study of PHAs synthesis by means of mathematical modeling tools.

La tesis doctoral que se presenta a continuación ha sido realizado en el Instituto de Ingeniería Energética de la Universidad Politécnica de Valencia, y parcialmente en el instituto de Stuttgart (Alemania) "Institüt für Kernenergetik und Energiesysteme" (IKE). El presente estudio consiste en el modelado y validación de un sistema de producción de frío basado en la absorción/desorción de hidrógeno en metales. La instalación experimental que se ha modelado se halla en el instituto IKE. En primer lugar, los materiales utilizados se han caracterizado tanto desde el punto de vista de las curvas P-C-T de equilibrio como de la cinética de absorción/desorción de cada aleación. En segundo lugar, se ha desarrollado un modelo completamente dinámico basado en las reacciones de transferencia de calor y masa que ocurren en los reactores. Los resultados se han validado con una amplia gama de medidas de IKE en régimen transitorio, obteniendo un ajuste muy bueno para diferentes ensayos. Finalmente, mediante la utilización del modelo, se han optimizado las condiciones de operación y las propiedades de los materiales, alcanzando así mejores prestaciones en refrigeración. / Payá Herrero, J. (2010). Modelling and analysis of a metal hydride cooling system [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8911

El objetivo principal de la Tesis es el desarrollo de una herramienta que permita tomar las decisiones óptimas sobre la gestión de costes, desde el punto de vista de los beneficios futuros, de acuerdo con los condicionantes reales de la empresa analizados mediante la técnica de análisis conjunto. Asimismo, dicha herramienta estará orientada a las empresas de proyectos o de productos industriales con menores recursos disponibles para la gestión. En la Fundamentación Teórica o Estado del Arte, se detallan las aportaciones más destacadas y relevantes desde el punto del objetivo planteado, en los campos de Gestión de Proyectos, Contabilidad de Gestión y Análisis Conjunto. El primero por ser el ámbito de aplicación de la herramienta, el segundo por ser la fuente de la información necesaria para la toma de decisiones sobre costes y el tercero por ser la herramienta estadística que permite modelar las posibilidades reales de actuación de la empresa. Con el fin de alcanzar el objetivo, se ha desarrollado un modelo que, a partir del Análisis Coste-Volumen-Beneficio clásico, plantea una representación alternativa de los datos de explotación económica de las organizaciones. Posteriormente, trata de determinar cuál es la mejor estrategia individual para alcanzar mejoras en la rentabilidad de la explotación. Para ello, se apoya en una nueva variable -que es una de las aportaciones originales del presente trabajo- denominada Impedancia Económica. Esta variable determina cuál es la oposición o resistencia relativa al avance en cada una de las tres variables bajo estudio, Ingresos, Costes Variables y Costes Fijos (I, CV y CF). Con la combinación de estos elementos y con todos los supuestos que se plantean para el modelo se obtiene un resultado denominado INF, el cual supone el nivel de Rentabilidad donde se produce una inflexión, entendida ésta como el punto en el que se produce un cambio en la variable de actuación prioritaria (I y CV o CF) para la compañía. Asentada sobr / Vivas López, G. (2012). Propuesta Metodológica para la Optimización de Esfuerzos de Gestión Orientados a la Mejora de Resultados de Explotación de Proyectos y Productos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16689