[pt] Este trabalho tem duas partes, uma teórica e uma computacional. Na primeira, são desenvolvidas fórmulas gerais utilizando-se o Princípio do Máximo Discreto para o dispatch ótimo em sistemas hidro-termo-elétricos. As restrições nas variáveis de estado - os volumes dos reservatórios - são levadas em consideração de modo rigoroso. A necessidade e suficiência do Princípio do Máximo Discreto são estudadas de modo cuidadoso. Na segunda parte, dois problemas são resolvidos e é apresentado um método para a determinação do valor inicial do vetor adjunto, que foi o problema mais dificil a ser solucionado do ponto de vista computacional. / [en] This work consists essentially of two parts: a theoretical and a computational one. In the first part general formulas are developed using the discrete maximum principle for the optimel dispatch of hydro-steam-electrical systems. The restrictions on the state vector (the volumes of the reservoirs) are rigorously taken into accout. The necessity and sufficiency of the discrete maximum principle are carefully studied. In the second part two problems are solved and method is presented for the determination of the initial value of the adjoint vector.

A Medida Provisória 579, publicada em 11 de setembro de 2012 e posteriormente convertida na Lei 12.783/2013, alterou de forma repentina o marco regulatório vigente para o segmento de geração de energia elétrica. Buscando uma redução média de 20,2% nas tarifas ao consumidor final, o governo federal propôs uma série de medidas, entre elas uma metodologia de remuneração das usinas \"velhas\" apenas pelo custo operacional eficiente, mais uma remuneração por eventuais investimentos adicionais realizados (em um sistema similar ao das distribuidoras de energia, com a diferença de que estas haviam sido privatizadas já com uma base de ativos expressiva, enquanto as usinas teriam seus ativos totalmente indenizados e partiriam de uma base de remuneração igual a zero). O resultado foi que apenas parte das empresas aceitou as novas regras (fundamentalmente, apenas as subsidiárias do grupo Eletrobrás, que acataram uma metodologia que desprezava a necessidade de investimentos da ordem de 2,4% ao ano sobre o valor total dos ativos, e a cobertura parcial de apenas metade dos custos operacionais reais das empresas). Por conta dos vícios de origem, nos anos seguintes o efeito se inverteu e o que deveria ser um ganho à sociedade acabou gerando um prejuízo ao consumidor final de cerca de R$150 bilhões (no acumulado 2013-2015). No mesmo período, observou-se o efeito que as repetidas interferências do governo nos leilões de geração e transmissão dos últimos oito anos (por meio de lances inexequíveis das mesmas empresas do grupo Eletrobrás ou de outras empresas privadas alinhadas com o governo federal) causaram, isto é, a elevação constante do Preço de Liquidação das Diferenças (PLD) causada pelo atraso sistêmico de obras de geração e de transmissão. Com isso, mais R$40 bilhões em prejuízo foram causados às geradoras por meio do Mecanismo de Realocação de Energia (MRE), totalizando R$190 bilhões de perdas para o setor elétrico neste período - que também observou a queda de valor de mercado de todas as suas empresas com capital aberto na BOVESPA (tendo apenas a Eletrobrás perdido R$23 bilhões de valor, em 3 anos). Este trabalho, que tem como foco o segmento de geração hidráulica, apontará em detalhes os pontos que levaram o país a esta situação, proponto a solução que deveria ter sido adotada naquele momento, bem como fazendo a comparação desta proposta com o método paleativo empregado pelo governo no leilão 12/2015, quando as 29 usinas que não renovaram em 2012 nos termos da MP579 foram licitadas por R$17 bilhões, demonstrando finalmente as falhas residuais deste processo. / The provisional measure 579, published on September 11th 2012, changed the Brazilian regulatory framework for hydro power plants. Looking for a 20.2% rate reduction, the federal government proposed several conditions for those who wanted to renew the concession contract, including a periodic rate review methodology that considered an \"efficient\" operating expenses, plus a payment for new investments (if existent), using a methodology similar to that already used by the electricity distribution companies (ignoring the fact that DISCO\'s started with a big remuneration assets base, and the GENCO\'s hadn\'t any assets value, as the government would indemnify the companies for the remaining investments not yet amortized). As result, none company accepted the rules, excepting Eletrobrás (that is controlled by federal government, ignoring that the methodology didn\'t recognized the cash flow needed to invest about 2.4% of the dam value each year, and that the \"efficient\" operating expenses covered just half of their real cost), causing a loss of about R$150 billion (from 2013 to 2015). During the same period, the federal government used Eletrobrás to interfere in the power market price, artificially dropping it (by obligating the company to propose unachievable prices at transmission and generation new-investments bids), causing a bigger problem (as the works were delayed and the power price in the short-term market raised significantly, causing another R$40 billion loss for power companies, achieving R$190 billion injuries in 3 years (not considering Eletrobrás\' market value loss, of about R$23 billion). This paper will show in details all points that were responsible for this issues, proposing solutions for the future and identifying the progress that bid 12/2015 had, through 29 dams sold by R$17 billion.

A Medida Provisória 579, publicada em 11 de setembro de 2012 e posteriormente convertida na Lei 12.783/2013, alterou de forma repentina o marco regulatório vigente para o segmento de geração de energia elétrica. Buscando uma redução média de 20,2% nas tarifas ao consumidor final, o governo federal propôs uma série de medidas, entre elas uma metodologia de remuneração das usinas \"velhas\" apenas pelo custo operacional eficiente, mais uma remuneração por eventuais investimentos adicionais realizados (em um sistema similar ao das distribuidoras de energia, com a diferença de que estas haviam sido privatizadas já com uma base de ativos expressiva, enquanto as usinas teriam seus ativos totalmente indenizados e partiriam de uma base de remuneração igual a zero). O resultado foi que apenas parte das empresas aceitou as novas regras (fundamentalmente, apenas as subsidiárias do grupo Eletrobrás, que acataram uma metodologia que desprezava a necessidade de investimentos da ordem de 2,4% ao ano sobre o valor total dos ativos, e a cobertura parcial de apenas metade dos custos operacionais reais das empresas). Por conta dos vícios de origem, nos anos seguintes o efeito se inverteu e o que deveria ser um ganho à sociedade acabou gerando um prejuízo ao consumidor final de cerca de R$150 bilhões (no acumulado 2013-2015). No mesmo período, observou-se o efeito que as repetidas interferências do governo nos leilões de geração e transmissão dos últimos oito anos (por meio de lances inexequíveis das mesmas empresas do grupo Eletrobrás ou de outras empresas privadas alinhadas com o governo federal) causaram, isto é, a elevação constante do Preço de Liquidação das Diferenças (PLD) causada pelo atraso sistêmico de obras de geração e de transmissão. Com isso, mais R$40 bilhões em prejuízo foram causados às geradoras por meio do Mecanismo de Realocação de Energia (MRE), totalizando R$190 bilhões de perdas para o setor elétrico neste período - que também observou a queda de valor de mercado de todas as suas empresas com capital aberto na BOVESPA (tendo apenas a Eletrobrás perdido R$23 bilhões de valor, em 3 anos). Este trabalho, que tem como foco o segmento de geração hidráulica, apontará em detalhes os pontos que levaram o país a esta situação, proponto a solução que deveria ter sido adotada naquele momento, bem como fazendo a comparação desta proposta com o método paleativo empregado pelo governo no leilão 12/2015, quando as 29 usinas que não renovaram em 2012 nos termos da MP579 foram licitadas por R$17 bilhões, demonstrando finalmente as falhas residuais deste processo. / The provisional measure 579, published on September 11th 2012, changed the Brazilian regulatory framework for hydro power plants. Looking for a 20.2% rate reduction, the federal government proposed several conditions for those who wanted to renew the concession contract, including a periodic rate review methodology that considered an \"efficient\" operating expenses, plus a payment for new investments (if existent), using a methodology similar to that already used by the electricity distribution companies (ignoring the fact that DISCO\'s started with a big remuneration assets base, and the GENCO\'s hadn\'t any assets value, as the government would indemnify the companies for the remaining investments not yet amortized). As result, none company accepted the rules, excepting Eletrobrás (that is controlled by federal government, ignoring that the methodology didn\'t recognized the cash flow needed to invest about 2.4% of the dam value each year, and that the \"efficient\" operating expenses covered just half of their real cost), causing a loss of about R$150 billion (from 2013 to 2015). During the same period, the federal government used Eletrobrás to interfere in the power market price, artificially dropping it (by obligating the company to propose unachievable prices at transmission and generation new-investments bids), causing a bigger problem (as the works were delayed and the power price in the short-term market raised significantly, causing another R$40 billion loss for power companies, achieving R$190 billion injuries in 3 years (not considering Eletrobrás\' market value loss, of about R$23 billion). This paper will show in details all points that were responsible for this issues, proposing solutions for the future and identifying the progress that bid 12/2015 had, through 29 dams sold by R$17 billion.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCAFA.pdf: 1360351 bytes, checksum: f9a8b213446d5e57067b0b41246f520b (MD5) Previous issue date: 2006-06-20 / Universidade Federal de Minas Gerais / Water and NaCl intake is strongly inhibited by the activation of α2-adrenergic receptors with clonidine or moxonidine (α2-adrenergic/imidazoline agonists) injected peripherally or into the forebrain and by serotonin and cholecystokinin into the lateral parabrachial nucleus (LPBN), a pontine structure. Serotonergic and cathecolaminergic neurons are present in the projection from AP/NTS to the LPBN and the presence of α2- adrenergic sites in the LPBN has been shown. The aim of the present study was to investigate the possible involvement of α2-adrenergic receptors of the LPBN in the control of water and 0.3 M NaCl intake induced by the treatment with subcutaneous furosemide (FURO, 10 mg/kg of body weight) + captopril (CAP, 5 mg/kg of body weight) and also during cellular dehydration induced by intragastric 2 M NaCl load (2 ml). In addition, the possible interaction between α2-adrenergic receptors and serotoninergic, GABAergic or opioidergic mechanisms in the LPBN to control of water and 0.3 M NaCl intake was also investigated. Male Holtzman rats with cannulas implanted bilaterally in the LPBN were used. Contrary to forebrain injections, bilateral LPBN injections of moxonidine produced a strong and surprising increase in FURO + CAP-induced 0.3 M NaCl intake and a small increase in water intake, without change mean arterial pressure and heart rate or FURO + CAP-induced c-fos expression in forebrain areas related to the control of fluid-electrolyte balance. Prior injections of RX 821002 (α2-adrenergic antagonist, 10 and 20 nmol/0.2 µl) abolished the effect of moxonidine (0.5 nmol) on 0.3 M NaCl intake. Bilateral injections of moxonidine (0.5 nmol/0.2 µl) into the LPBN also induced a strong ingestion of 0.3 M NaCl intake, without changing water intake in rats with increased plasma osmolarity. However, moxonidine into the LPBN in satiated rats not treated with 2 M NaCl produced no change on 0.3 M NaCl intake. The activation of the LPBN α2-adrenoceptors inhibited the LPBN serotonergic inhibitory mechanism involved in the control of water and NaCl intake, and the increase in FURO+CAP-induced sodium intake produced by the activation of the α2-adrenergic receptors in the LPBN was partially dependent on GABAergic or opioidergic mechanisms in the LPBN. In rats submitted to the taste reactivity test to oral infusions of a 0.3 M sodium solution, the blockage serotonergic receptors into the LPBN enhanced positive hedonic taste reactivity patterns. In conclusion, previous and present results indicate opposite roles for α2-adrenergic receptors in the control of sodium and water intake according to their distribution in the rat brain. The α2-adrenergic activation into the LPBN produces a potent increase in hypertonic sodium intake during extracellular and cellular dehydration. These effects of α2-adrenergic activation into the LPBN is possibly due to the inhibitory serotoninergic mechanisms blockage into the LPBN and at least part of these effects is also dependent of an interaction with GABAergic and opioidergic mechanisms into the same area. Finally, the blockade of serotonergic receptors in the LPBN can enhance sodium palatability thus contributing to the increase in sodium intake during cell dehydration. / A ingestão de água e de NaCl 0,3 M é fortemente inibida pela ativação de receptores adrenérgicos α2 com clonidina ou moxonidina (agonistas de receptores adrenérgicos α2/imidazólicos) injetadas perifericamente ou em áreas prosencefálicas, ou pela serotonina e colecistocinina no núcleo parabraquial lateral (NPBL), estrutura bilateral localizada na ponte. Neurônios serotoninérgicos e catecolaminérgicos estão presentes nas projeções da área postrema e núcleo do trato solitário para o NPBL e a presença de receptores adrenérgicos α2 no NPBL já foi demonstrada. O objetivo do presente estudo foi investigar o possível envolvimento dos receptores adrenérgicos α2 do NPBL no controle da ingestão de água e de NaCl 0,3 M induzida pelo tratamento com furosemida (FURO, 10 mg/kg de peso corporal) + captopril (CAP, 5 mg/kg de peso corporal) subcutaneamente e durante desidratação celular, induzida pela sobrecarga intragástrica de NaCl 2 M (2 ml). Além disso, também foi investigada a possível interação entre os receptores adrenérgicos α2 e os mecanismos serotoninérgicos, GABAérgicos e opioidérgicos do NPBL no controle da ingestão de água de NaCl 0,3 M. Foram usados ratos Holtzman com cânulas implantadas bilateralmente em direção ao NPBL. Contrariamente aos efeitos produzidos pelas injeções prosencefálicas, as injeções de moxonidina (0,1; 0,5 e 1,0 nmol/0,2 µl) produziram um forte e surpreendente aumento da ingestão de NaCl 0,3 M induzida por FURO + CAP, e um pequeno aumento da ingestão de água, sem alterações cardiovasculares e da expressão da proteína c-fos em áreas prosencefálicas envolvidas no controle do equilíbrio hidroeletrolítico. Injeções prévias de RX 821002 (antagonista de receptores adrenérgicos α2, 10 e 20 nmol/0,2 µl) aboliram o efeito da moxonidina (0,5 nmol) sobre a ingestão de NaCl 0,3 M. Em ratos previamente tratados com sobrecarga intragástrica de NaCl 2 M, as injeções bilaterais de moxonidina no NPBL induziram uma forte ingestão de NaCl 0,3 M, sem alterar a ingestão de água. Injeções de moxonidina no NPBL não alteram a ingestão de sódio e de água em animais saciados. A ativação de receptores adrenérgicos α2 no NPBL inibiu os efeitos da ativação do mecanismo serotoninérgico inibitório do NPBL. O aumento da ingestão de sódio produzido pela ativação de receptores adrenérgicos α2 no NPBL foi parcialmente dependente de mecanismos GABAérgicos e opioidérgicos do NPBL. O bloqueio de receptores serotoninérgicos no NPBL promoveu aumento das respostas hedônicas a infusão intra-oral ao sódio hipertônico em animais desidratados. Em conclusão, os prévios e presentes resultados indicam papéis opostos para os receptores adrenérgicos α2 no controle da ingestão e de água de acordo com sua distribuição no cérebro do rato. A ativação de receptores adrenérgicos α2 no NPBL promove um potente aumento da ingestão de sódio em condições de desidratação extracelular ou intracelular. Os efeitos da ativação dos receptores adrenérgicos α2 do NPBL possivelmente se devem ao bloqueio dos mecanismos serotoninérgicos inibitórios do NPBL e pelo menos parte dos efeitos também depende de uma interação com mecanismos GABAérgicos e opioidérgicos do NPBL. Finalmente, os receptores serotoninérgicos do NPBL podem estar envolvidos na modulação da palatabilidade ao sódio hipertônico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissGTB.pdf: 592636 bytes, checksum: 58c9f80fc32fba653fd357ae9b335d21 (MD5) Previous issue date: 2005-11-11 / Universidade Federal de Minas Gerais / The central nervous system (CNS) has an important function in the regulation of homeostatic mechanisms controlling the volemia and osmolality of the body fluid. The nucleus of the tract solitary (NTS) is the primary site of the cardiovascular afferents and peripheral osmoreceptors. From to NTS, the information about arterial blood pressure, extracellular fluid composition and volume goes to other areas into the CNS involved to cardiovascular regulation and hydroeletrolytic balance, e.g., anteroventral third ventricle region (AV3V), paraventricular nucleus of hypothalamus, lateral parabrachial nucleus (LPBN) and the vasomotors nuclei of medulla. The NTS can be anatomically divided in rostral NTS, intermediate NTS and commissural NTS (commNTS). Therefore, the aims of this study were: a) to study the effects of acute and chronic electrolytic lesion of the commNTS on the water and 0.3 M NaCl intake induced by different protocols that induced intracellular and/or extracellular dehydration, b) to study the possible mechanisms which commNTS lesion induce changes in water and/or sodium intake, evaluating the hemodynamic and renal changes. Male Holtzman rats (300-320g) were submitted to commNTS or sham lesion. The animals were anesthetized and placed in a stereotaxic apparatus. Through a partial craniotomy of the occipital bone, the dura mater and arachnoid were incised, and the dorsal surface of the brain stem was exposed. Electrolytic lesions were performed with a tungsten electrode inserted into the brain stem following coordinates: 0.0 mm lateral, 0.4, 0.7 and 1.0 mm posterior to the calamus scriptorius, and 0.1 mm below the dorsal surface of the brain. The electrolytic lesions were performed with 1 mA current delivered for 5 seconds, twice with a 30 s interval between them. Sham-operated rats underwent the same procedures, but no current was passed. Initial body weight was the same, but commNTS lesioned rats had a significant loss in the weight compared with sham rats during the 14 days. The pressor response of the chemoreflex, tested with potassium cyanide iv, was reduced in chronic commNTS lesioned rats, whereas the baroreflex tested with phenylephrine and sodium nitroprusside was unchanged in commNTS lesioned rats. The water intake induced by intragastric (ig) gavage of 2 M NaCl was greater in acute and chronically commNTS-lesioned rats compared to sham rats. There was no 0.3 M NaCl intake after ig gavage of 2 M NaCl in lesioned or sham rats. Acute and chronically, the treatment with furosemide (diuretic) and captopril (ANG II converting enzyme inhibitor) / A ingestão de água induzida pela sobrecarga de NaCl 2 M intragastricamente foi potencializada em ratos com lesão aguda e crônica do NTScom. Não foi observada ingestão de NaCl 0,3 M em ratos LF ou ratos com lesão do NTScom. Após o tratamento subcutâneo de furosemida (diurético) associado ao captopril (inibidor da enzima conversora de angiotensina), a ingestão de água induzida por este tratamento foi equivalente nos ratos com LF e nos ratos com lesão do NTScom. Verificamos que ratos com lesão aguda do NTScom (4 dias), mas não crônica (17 dias), tiveram um pequeno incremento na ingestão de NaCl 0,3 M induzida pelo protocolo de furosemida+captopril. A ingestão de água induzida pelo tratamento com isoproterenol subcutâneo foi discretamente potencializada apenas nos ratos com lesão crônica (15 dias) do NTScom. O tratamento com isoproterenol não induziu alterações significantes da ingestão de sódio nos ratos com LF ou com lesão do NTScom. Na privação hídrica de 36 horas com reidratação parcial, observamos que a ingestão de água induzida no período de reidratação (1ª hora após o oferecimento de água) nos ratos com lesão aguda (5 dias) do NTScom foi reduzida em relação ao ratos com LF, enquanto que a ingestão de água e o apetite ao sódio observados após o período de reidratação não foram diferentes entre os dois grupos experimentais. Cronicamente, entretanto, não houve diferença entre os grupos experimentais tanto na ingestão de água (período de reidratação parcial) como na ingestão de água e NaCl 0,3 M no período de apetite ao sódio. A sobrecarga de NaCl 2 M intragástrica não promoveu alteração significante da pressão arterial de ratos com LF, mas induziu uma natriurese, diurese e aumento do sódio plasmático nestes animais. Por outro lado, nos ratos com lesão do NTScom, a sobrecarga de NaCl 2 M promoveu aumento da pressão arterial que perdurou por pelo menos 60 min. Observamos também nos ratos com lesão do NTScom uma potencialização da natriurese induzida pela sobrecarga de sódio. Entretanto, a diurese e o aumento do sódio plasmático induzidos pela sobrecarga com NaCl 2 M observados nos ratos com lesão do NTScom foram semelhantes aos valores observados nos ratos com LF. Portanto, o maior aumento da ingestão de água após a gavagem com NaCl 2 M observado nos ratos com lesão do NTScom não foi devido a uma maior perda de urina por estes animais ou a uma hipotensão. Ademais, como o aumento no sódio plasmático foi equivalente nos dois grupos experimentais, podemos supor que o estímulo osmótico foi semelhante nos dois grupos experimentais. O tratamento com isoproterenol promoveu queda da pressão arterial de igual magnitude nos dois grupos experimentais, portanto a potencialização da ingestão de água induzida após o tratamento subcutâneo com isoproterenol nos ratos com lesão crônica (15 dias) do NTScom não foi devido a uma maior queda da pressão arterial nestes ratos.

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-07-31T19:42:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Gerald Norbert Souza da Silva.pdf: 7154772 bytes, checksum: 5e9c0a275334319581a4d5f0ad40c678 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-07-31T20:50:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Gerald Norbert Souza da Silva.pdf: 7154772 bytes, checksum: 5e9c0a275334319581a4d5f0ad40c678 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-31T20:50:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Gerald Norbert Souza da Silva.pdf: 7154772 bytes, checksum: 5e9c0a275334319581a4d5f0ad40c678 (MD5) Previous issue date: 2017-03-29 / CNPq / O desenvolvimento de modelagem adequada ao nível de bacia para estabelecer políticas públicas tem um papel importante na gestão dos recursos hídricos. Modelos hidro-econômicos podem mensurar efeitos econômicos de diferentes regras operacionais, restrições ambientais, serviços ecossistêmicos, restrições técnicas e institucionais. Além disso, a alocação de água pode ser aperfeiçoada através da consideração de critérios econômicos para apoiar a gestão integrada de recursos hídricos. Da mesma forma, cenários de clima e do uso de solo podem ser analisados para proporcionar resiliência e promover um desenvolvimento sustentável. Nesta Tese, é desenvolvido e aplicado um modelo hidro-econômico para determinar a alocação ótima de água dos principais usuários do rio São Francisco na bacia hidrográfica conhecida como o Sub-Médio do São Francisco. O modelo utiliza curvas de demanda geradas para os projetos de irrigação, pequenos agricultores, abastecimento humano e o projeto de transposição do São Francisco (PISF), ao invés de requisitos fixos para recursos hídricos. Este estudo analisou diversas restrições e alternativas operacionais das hidrelétricas instaladas em termos econômicos, no contexto de cenários de mudanças climáticas e variabilidade climática. Os resultados mostram que as regras de operação dos reservatórios e as restrições institucionais, como as prioridades para o consumo humano, têm alto impacto nos custos e benefícios dos principais usos econômicos na área de estudo. Dentro dos custos das demandas ambientais, as restrições operacionais dos reservatórios têm impactos maiores do que os cenários de uso do solo e de mudança climática estudados. Os custos de escassez dos usuários de irrigação associados à manutenção dos ecossistemas e restrições ambientais são particularmente significativos. Além disso, as restrições institucionais, como a priorização da oferta humana, os limites mínimos de liberação a jusante dos reservatórios e a implementação do projeto de transposição (PISF) provocam impactos nos custos e benefícios dos dois principais setores econômicos (irrigação e produção de energia). Os custos de escassez para os usuários de irrigação geralmente aumentam mais (em termos percentuais) do que os outros usuários associados às restrições ambientais e institucionais. / Development of adequate modeling at basin level to support the design of public policies is an important study area in the water resources management. Hydro-economic models can measure the economic effects of different operating rules, environmental restrictions, ecosystems services, technical constraints and institutional constraints. Furthermore, water allocation can be improved by considering economical criteria’s and is important for supporting integrated water resources management. Likewise, climate and land use change can be analyzed to provide resilience and promote a sustainable development. In this thesis, a hydro-economic optimization model is developed and applied to determine the optimal water allocation of main users in the Lower-middle São Francisco River Basin in Northeast (NE) of Brazil. The model uses demand curves for the irrigation projects, small farmers and human supply, rather than fixed requirements for water resources. This study analyzed various constraints and operating alternatives for the installed hydropower dams in economic terms, in the context of climate change scenarios e climate variability. The results show that operation rules of reservoirs and institutional constraints such as priorities for human consumption, have high impacts on costs and benefits of the principal economic uses in the study area. Within these costs of environmental demands, operational constraints have higher impacts than the studied land use and climate change scenarios. Scarcity costs of irrigation users associated with maintaining ecosystems and environmental constraints are particularly significant. In addition, institutional constraints such as prioritizing human supply, minimum release limits downstream of the reservoirs and the implementation of the transposition project impact the costs and benefits of the two main economic sectors (irrigation and power generation) in the region of the Lower-middle of the São Francisco river basin. Scarcity costs for irrigation users generally increase more (in percentage terms) than the other users associated to environmental and institutional constraints.

La gestión del agua cobra cada vez mayor importancia debido a la escasez hídrica que se presenta a nivel mundial. Las tendencias actuales van en la línea de mejorar la eficiencia en la gestión del recurso considerando también la eficiencia económica. En este último aspecto, la Unión Europea (a través de la Directiva Marco del Agua (DMA), 2000) ha hecho énfasis en la recuperación de costes y en el planteamiento de políticas eficientes de precios del agua. El agua, como recurso escaso es un bien que tiene alto valor para aquellos que lo requieren. Por ello, ya no es suficiente realizar el estudio hidrológico por sí solo, sino que es menester considerar los aspectos económicos para evaluar la eficiencia en el suministro a las demandas del sistema de explotación. En una asignación económicamente eficiente, el beneficio marginal del uso de los recursos deberá ser igual para todos los sectores, con el fin de maximizar el bienestar social. En otras palabras, el beneficio de usar una unidad adicional del recurso en uno de los sectores, debería ser el mismo que en otro sector. Las políticas de precios del agua se establecen con el fin de lograr que la asignación del recurso hídrico entre los diferentes usos y usuarios sea eficiente, equitativa y sostenible. En la práctica al agua se le asigna sistemáticamente un precio por debajo de su valor real. Esto es evidente cuando se observa que la cantidad demandada frecuentemente excede el suministro. El énfasis en la suficiencia de ingresos promueve la idea de la tarifación a precios medios. Si el precio unitario es igual al precio medio, los ingresos igualan a los costes totales. Sin embargo, es importante determinar e incorporar costes marginales (en el precio) de forma que se transmita a los usuarios una señal del valor del recurso y su escasez mediante el precio. En esta tesis doctoral se presenta una metodología que permite la valoración práctica de los costes de oportunidad del recurso hídrico (CMOR) a escala de cuenca y su incorporación en el diseño de una política eficiente de precios del agua a nivel de cuenca tomando en cuenta los requerimientos de la DMA. La metodología propuesta se basa en el desarrollo de modelos hidro-económicos a escala de cuenca. Para ello se parte de la caracterización hidrológica y económica del sistema mediante series mensuales de aportaciones al sistema, la aplicación de la ecuación de continuidad en los nudos del esquema planteado y la ecuación de balance en los embalses del sistema, incluyendo las ecuaciones empíricas que determinan las pérdidas por filtraciones y evaporaciones en embalses y conducciones. La caracterización económica comprende la utilización de funciones económicas de demanda para cada uso que conforma el sistema. La estimación del CMOR se hace mediante dos enfoques: simulación de la gestión según prioridades y modus operandi actual y optimización económica. / Álvarez Mendiola, E. (2011). Diseño de una política eficiente de precios del agua integrando costes de oportunidad del recurso a escala de cuenca. Aplicación a la Directiva Marco europea del Agua [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/9310

[EN] The strive for the good status of water bodies in a drainage basin is an ambitious project that requires decisions that will surely lead to major financial investment, technical and operational, which must be supported in tools and look for their optimal design. Therefore, an economic analysis of scale using economic tools such as Cost-Effectiveness Analysis -CEA- and hydro-economic models -HEM-, would select the combination of measures to achieve environmental objectives (EO) proposed by the European Water Framework Directive (WFD) at the lowest cost. The main objective of this Doctoral Thesis is to develop a methodology and hydro-economic tools necessary to provide decision makers the selection and combination of measures to achieve the EO in a drainage basin. The focus of the research includes an Integrated Water Resources Management (IWRM), considering the quantity, quality and the optimization of parameters not conservative as the Biological Oxygen Demand (BOD) and parameters conservative such as Phosphorus (P). Prior to the hydro-economic modeling, it is a detailed study of the pressures and impacts of bodies of water in the basin, identifying the most polluted bodies and to be applied different measures such as: Basic Measures (MB), Reuse Measures to meet consumptive demands (MRDC) and Complementary Measures (MC), this in order to reach these OMA in the set masses by the WFD. In hydro-economic models (HEM) using No Linear Mathematical Programming (NLP) to optimize the parameters of BOD, incorporating the temporal variability for a given period, while optimizing the parameter Phosphorus is used Mathematical programming Mixed Integer (MIP) and mathematical programming "semi-soft" and Mixed Integer Nonlinear (MINLP), using variables of activation and clearance for selecting optimal combination of measures. Mathematical programming tools have been used GAMS ¿ (General Modelling Algebraic System), and EXCEL ¿ spreadsheet. The CEA integrated with multiple objectives, including pollution control measures on time (Sewage), system management (flow, security of supply, demand control (modernization of irrigation systems) and reuse of reclaimed water. Alongside hydro- economic models, Support System Decision is used to AQUATOOL (Andreu et al, 1996), which allows to know in detail the behavior of circulating flows for the balance equations and concentrations in water bodies in the basin. This methodology with a focus on comprehensive analysis that includes hydro-economic models, CEA and SSDs has been implemented in different basins and drainage basins in the river basin district Júcar (Serpis, Albaida, Arquillo, Magro), and the findings allow to meet mathematically the environmental objectives at the lowest possible cost of the different bodies of water in a drainage basin, it allows the economic analysis which may include the study of shadow prices, multiple objectives, analysis of goodness of the constraints of quality, uncertainty analysis of hydrological multiple equiprobability scenarios and study the downstream externalities that arise in the different masses in a drainage basin, among others, strengthening the focus of a methodology for Integrated Water Resources Management (IWRM), contributing to the implementation of the European Water Framework Directive (WFD). Prior to the hydro-economic modeling (HEM), it is done a detailed analysis of pressures and impacts and schemes of important issues (SII) of water bodies in the basin, where the most polluted bodies are identified and that different measures should be applied. / [ES] El propender por el buen estado de las masas de agua en una cuenca hidrográfica es un proyecto ambicioso que requiere de decisiones que seguramente conllevan grandes inversiones financieras, técnicas y operativas, las cuales han de estar soportadas en herramientas y estudios para lograr su diseño óptimo. Por lo anterior, un análisis económico a escala de cuenca mediante herramientas económicas de medidas que permiten lograr los objetivos medioambientales (OMA), como el Análisis Coste-Eficacia -ACE- y Modelos Hidro-Económicos -MHE-, permitiría seleccionar la combinación de medidas para alcanzar los OMA propuestos por la Directiva Marco europea del Agua (DMA) al menor coste. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es desarrollar una metodología y las herramientas hidro-económicas necesarias para facilitar a los tomadores de decisión la selección y combinación de medidas que permitan alcanzar los OMA en una cuenca hidrográfica. El enfoque de la investigación incluye una gestión integrada del recurso hídrico (GIRH) considerando la cantidad, la calidad y la optimización económica de las medidas para alcanzar los objetivos medioambientales, entre ellos los correspondientes a constituyentes no conservativos como la Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) y conservativos como el fósforo (P). Previo a la modelación hidro-económica, se hace un estudio detallado de las presiones e impactos de las masas de agua en la cuenca, donde se identifican las masas más contaminadas y que deban de aplicarse diferentes medidas tales como: Medidas Básicas (MB), Medidas de Reutilización para atender Demandas Consuntivas (MRDC) y Medidas Complementarias (MC), esto con el fin de que dichas masas alcancen OMA fijados por la DMA. En los modelos hidro-económicos se utiliza la programación matemática no lineal para determinar la combinación de medidas óptima para alcanzar los OMA (DBO), incorporando la variabilidad temporal para un periodo dado; mientras que para alcanzar el OMA relacionado con el fósforo (P) se utiliza programación matemática entera mixta y programación matemática "semiblanda" entera mixta y no lineal, utilizando variables de activación y de holgura para la selección óptima de la combinación de medidas. Las herramientas de programación matemática usadas han sido GAMS¿ (General Algebraic Modeling System), y la hoja de cálculo EXCEL¿. El ACE integrado con objetivos múltiples, incluye medidas de control de contaminación puntual (Depuradoras) y reutilización de aguas regeneradas. Paralelamente a los modelos hidro-económicos, se utiliza Sistema de Apoyo a la Decisión AQUATOOL¿ (Andreu et al, 1996), el cual permite conocer detalladamente el comportamiento de caudales circulantes para realizar las ecuaciones de equilibrio y concentraciones en las masas de agua de una cuenca. Esta metodología con un enfoque de análisis integral que incluye modelos hidro-económicos, ACE y SADs, ha sido implementada en diferentes cuencas y subcuencas de la Demarcación Hidrográfica del Júcar (Serpis, Albaida, Arquillo, Magro), y los resultados permiten matemáticamente alcanzar los objetivos medioambientales al menor coste posible de las diferentes masas de agua en una cuenca hidrográfica. Además, permite realizar análisis económicos que pueden incluir el estudio de precios sombra, objetivos múltiples, análisis de bondad de las restricciones de calidad, análisis de incertidumbre con múltiples escenarios hidrológicos equiprobables, y estudiar las externalidades aguas abajo que se presentan en las diferentes masas en una cuenca, entre otros; fortaleciendo el enfoque de una metodología de Gestión Integrada de Recursos Hídricos, contribuyendo a la implementación de la DMA. Previo a la modelación hidro-económica, se hace un estudio detallado de las presiones e impactos y esquemas de temas importante (ETI) de las masas de agua en la cuenca, donde se identifican las masas más contaminadas y qu / [CA] El propendir pel bon estat de les masses d'aigua en una conca hidrogràfica és un projecte ambiciós que requerix de decisions que segurament comporten grans inversions financeres, tècniques i operatives, les quals han d'estar suportades en ferramentes i estudis per a aconseguir el seu disseny òptim. Per l'anterior, una anàlisi econòmica a escala de conca per mitjà de ferramentes econòmica com l'Anàlisi Coste-Eficacia (ACE) i Models HidroEconómicos, permetria seleccionar la combinació de mesures que permeten aconseguir els objectius mediambientals (OMA) proposats per la Directiva Marco Europea de l'Aigua (DMA) al menor cost. L'objectiu principal d'esta Tesi Doctoral és desenrotllar una metodologia i les ferramentes hidro-económicas necessàries per a facilitar als acceptants de decisió la selecció i combinació de mesures que permeten aconseguir els OMA en una conca hidrogràfica. L'enfocament de la investigació inclou una gestió integrada del recurs hídric (GIRH) considerant la quantitat, la qualitat i l'optimització econòmica de paràmetres No conservatius com la Demanda Biològica d'Oxigen (DBO) i conservatius com el Fòsfor (P). Previ a la modelació hidro-económica, es fa un estudi detallat de les pressions i impactes de les masses d'aigua en la conca, on s'identifiquen les masses més contaminades i que deguen aplicar-se diferents mesures com ara: Mesures Bàsiques (MB) , Mesures de Reutilització per a atendre Demandes Consumptives (MRDC) i Mesures Complementàries (MC) , açò a fi que les dites masses aconseguixen OMA fixats per la DMA. En els models hidro-económicos s'utilitza la programació matemàtica no lineal (NLP) per a optimitzar el paràmetre de, incorporant la variabilitat temporal per a un període donat; mentres que per a optimitzar el paràmetre de Fòsfor s'utilitza programació matemàtica sencera mixta (MIP) i programació matemàtica 'semiblanda' sencera mixta i no lineal (MINLP), utilitzant variables d'activació i de folgança per a la selecció òptima de la combinació de mesures. Les ferramentes de programació matemàtica usades han sigut GAMS¿ (General Algebraic Modeling System), i el full de càlcul EXCEL¿. L'ACE integrat amb objectius múltiples, inclou mesures de control de contaminació puntual (Depuradoras), gestió del sistema (caudales, garanties de subministrament, control de demanda (modernización de regadíos) i reutilització d'aigües regenerades. Parallelament als models hidro-econòmics, s'utilitza Sistema de Suport a la Decisió AQUATOOL¿ (Andreu et al, 1996), el qual permet conèixer detalladament el comportament de cabals circulants per a realitzar les equacions d'equilibri i concentracions en les masses d'aigua d'una conca. Esta metodologia amb un enfocament d'anàlisi integral que inclou models hidro-económicos, ACE i SSDs, ha sigut implementada en diferents conques i subconques de la Demarcació Hidrogràfica del Xúquer (Serpis, Abaida, Arquillo, Magre), i els resultats permeten matemàticament assolir els objectius mediambientals al menor cost possible de les diferents masses d'aigua en una conca hidrogràfica. A més, permet realitzar anàlisis econòmiques que poden incloure l'estudi de preus ombra, objectius múltiples, anàlisi de bondat de les restriccions de qualitat, anàlisi d'incertesa amb múltiples escenaris hidrològics equiprobables, i estudiar les externalitats aigües baix que es presenten en les diferents masses en una conca, entre altres; enfortint l'enfocament d'una metodologia de Gestió Integrada de Recursos Hídrics (GIRH), contribuint a la implementació de la Directiva Marco Europea de l'Aigua (DMA). Previ a la modelación hidro-economica, se fa un estudi detallat de les pressions i impactes i esquemes de temes important (ETI) de les masses d'aigua en la conca, a on s'identifiquen les masses mes contaminades i que degue aplicar-se diferents mesures / Lozano Sandoval, G. (2016). MODELACION HIDROECONOMICA Y ANALISIS COSTE EFICACIA DE MEDIDAS PARA ALCANZAR OBJETIVOS MEDIOAMBIENTALES EN UNA CUENCA HIDROGRAFICA. Contribución a la Directiva Marco europea del Agua [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62354

Esta tese está voltada ao estudo da síntese e caracterização de hidro-esponjas de polímeros condutores estruturados sob a ação do agente molde de alaranjado de metila. A síntese destas hidro-esponjas foi realizada tanto quimicamente quanto eletroquimicamente. Na síntese química, destacam-se as hidro-esponjas de polipirrol, onde os estudos de eletrointumescimento realizados em meio aquoso, tanto a nível macroscópico (via variação de volume) quanto a nível molecular (via FTIR-ATR), mostraram que o material se comporta como um hidrogel apresentando alta capacidade de sofrer uma expansão de volume (um aumento de até 40%) e absorver grandes quantidades de água. No que se refere à síntese eletroquímica, destacam-se os filmes finos de hidro-esponja de polipirrol e de polianilina na forma tubular. Diferenças morfológicas foram analisadas de acordo com a mudança de parâmetros de síntese. Para os filmes de polipirrol, foi realizado um estudo sobre o crescimento da estrutura tridimensional de hidro-esponja via imagens AFM, onde foi observado um aumento significativo nas propriedades eletroquímicas com o aumento da estrutura esponjosa do polipirrol, mostrando grande atividade para aplicação em um sistema supercapacitivo (1200 F.g-1). Para os filmes de polianilina, foi realizado um estudo morfológico, eletroquímico e espectroscópico identificando as mudanças de propriedades provocadas pela nanoestruturação do material. Foi observado que a forma tubular da polianilina provoca uma mudança conformacional na cadeia polimérica refletindo nas propriedades eletroquímicas, principalmente devido ao aumento na população de transportadores de cargas. / The present work is focused on the study of the synthesis and characterization of conducting polymeric hydro-sponges structured by using methyl orange template. The syntheses of the hydro-sponges were performed by both chemical and electrochemical methods. Electro-swelling studies performed were with Polypyrrole hydro-sponges chemically synthezised, at macroscopic level (by volume change) and molecular level (by FTIR-ATR analysis) showing that the material behaves as a hydrogel presenting high ability to undergo large volume changes (until 40%) and to absorb high amounts of water. Regarding the electrochemical synthesis, the hydro-sponges thin films of polypyrrole and polyaniline of nanotubular shape were prepared. Morphological differences were analyzed according to the change in the synthesis parameters. For the polypyrrole films, a study of the growth of the three-dimensional structure was performed by using AFM analysis. A significant increase in the electrochemical properties with the increase of the spongy structure of polypyrrole was observed, leading to high electroactivity opening the possibility to be applied in supercapacitors (1220 F g-1). For the polyaniline films, a morphological, electrochemical and spectroscopic study was performed identifying the change of properties caused by the nanostructuring of the material. It was noted that the tubular shape of the polyaniline causes a conformational change in the polymer chain which reflects in the electrochemical properties, mainly due to the increase in the population of the charge carriers.

Esta tese está voltada ao estudo da síntese e caracterização de hidro-esponjas de polímeros condutores estruturados sob a ação do agente molde de alaranjado de metila. A síntese destas hidro-esponjas foi realizada tanto quimicamente quanto eletroquimicamente. Na síntese química, destacam-se as hidro-esponjas de polipirrol, onde os estudos de eletrointumescimento realizados em meio aquoso, tanto a nível macroscópico (via variação de volume) quanto a nível molecular (via FTIR-ATR), mostraram que o material se comporta como um hidrogel apresentando alta capacidade de sofrer uma expansão de volume (um aumento de até 40%) e absorver grandes quantidades de água. No que se refere à síntese eletroquímica, destacam-se os filmes finos de hidro-esponja de polipirrol e de polianilina na forma tubular. Diferenças morfológicas foram analisadas de acordo com a mudança de parâmetros de síntese. Para os filmes de polipirrol, foi realizado um estudo sobre o crescimento da estrutura tridimensional de hidro-esponja via imagens AFM, onde foi observado um aumento significativo nas propriedades eletroquímicas com o aumento da estrutura esponjosa do polipirrol, mostrando grande atividade para aplicação em um sistema supercapacitivo (1200 F.g-1). Para os filmes de polianilina, foi realizado um estudo morfológico, eletroquímico e espectroscópico identificando as mudanças de propriedades provocadas pela nanoestruturação do material. Foi observado que a forma tubular da polianilina provoca uma mudança conformacional na cadeia polimérica refletindo nas propriedades eletroquímicas, principalmente devido ao aumento na população de transportadores de cargas. / The present work is focused on the study of the synthesis and characterization of conducting polymeric hydro-sponges structured by using methyl orange template. The syntheses of the hydro-sponges were performed by both chemical and electrochemical methods. Electro-swelling studies performed were with Polypyrrole hydro-sponges chemically synthezised, at macroscopic level (by volume change) and molecular level (by FTIR-ATR analysis) showing that the material behaves as a hydrogel presenting high ability to undergo large volume changes (until 40%) and to absorb high amounts of water. Regarding the electrochemical synthesis, the hydro-sponges thin films of polypyrrole and polyaniline of nanotubular shape were prepared. Morphological differences were analyzed according to the change in the synthesis parameters. For the polypyrrole films, a study of the growth of the three-dimensional structure was performed by using AFM analysis. A significant increase in the electrochemical properties with the increase of the spongy structure of polypyrrole was observed, leading to high electroactivity opening the possibility to be applied in supercapacitors (1220 F g-1). For the polyaniline films, a morphological, electrochemical and spectroscopic study was performed identifying the change of properties caused by the nanostructuring of the material. It was noted that the tubular shape of the polyaniline causes a conformational change in the polymer chain which reflects in the electrochemical properties, mainly due to the increase in the population of the charge carriers.