Aquest treball de tesi s'adreça a la indústria de procés químic d'operació discontínua tot i que també pot resultar profitós per altres situacions de fabricació per lots. Aquests tipus d'indústries són molt variats i s'inclouen en sectors com el de la química fina, el farmacèutic, l'agroalimentari i, en definitiva, l'elaboració d'especialitats. La seva importància econòmica rau tant en el seu significatiu volum de producció com en l'alt valor afegit que sovint tenen els productes.L'objecte de l'estudi és la gestió dels recursos de fabricació i l'optimització de l'operació de la planta per tal d'ajustar la producció resultant als requeriments de la demanda. La natura discontínua i dinàmica dels processos que hi tenen lloc reclama la presa de decisions en termes d'assignació de tasques a equips (reactors, filtres i altres aparells), de seqüenciació de productes i temporització de les operacions. Es tracta, doncs, d'un problema de programació d'activitats.El primer pas vers la solució d'aquest problema és la modelització del sistema estudiat. Aquest treball proposa un model d'operació detallat que inclou, a més de la compartició per part dels diferents productes de recursos generals (temps, equips, serveis...), aspectes més específics de la indústria química. Són les necessitats de transferència i emmagatzamatge de productes, tant intermedis com acabats, de natura molt probablement fluïda. I són també, les tasques de preparació i neteja que, depenent de la seqüència de productes, cal aplicar als equips emprats.La modelització de l'emmagatzemament també considera la possible inestabilitat de certs intermedis i la conseqüent limitació de l'espera abans de ser processats. De fet, la modelització incorpora un nou esquema conceptual que permet la segmentació de les receptes dels diferents productes en sèries de tasques lligades als intermedis estables. Llavors, la descripció d'un programa d'operacions complex mitjançant una sèrie d'ordres de fabricació d'aquests intermedis proporciona una notable simplificació del problema que redueix el número de restriccions a considerar i facilita el procediment d'optimització.L'optimització mitjançant mètodes rigorosos ja establerts només resulta indicada per problemes molt simples en comparació amb el que es planteja en aquest treball. És per això que s'ha desenvolupat una metodologia heurística general que permet abordar aquest problema patró sota les diferents circumstàncies de cada cas particular. En una primera part es procedeix a la generació d'alternatives de producció considerant els casos possibles i eliminant els ineficients sota una sèrie de criteris preestablerts. Aquestes alternatives s'expressen com seqüències de fabricació d'intermedis estables i posteriorment poden ser millorades sota diferents objectius bé manualment o bé emprant mètodes sistemàtics.La validació de la metodologia proposada és possible gràcies a la comparació amb casos de la literatura. En proposar exemples de major complexitat, la utilització de mètodes estocàstics es demostra molt eficient per resoldre problemes per als quals és difícil trobar regles de solució. Llavors, la validació d'aquest casos és possible estadísticament.En conclusió, d'aquest treball en resulta una metodologia general i flexible que s'adapta a la majoria de característiques d'un tipus de problemes que, de moment i en última instància, han de ser resolts de manera particular. La seva complexitat continua reclamant la nostra intuïció. / This thesis concerns batch chemical process industries, although it may be of interest in other batch processing areas. This kind of industry is diverse and includes a variety of sectors such as fine chemicals, pharmaceuticals, food and agriculture industry and speciality manufacturing. The economical significance of this industrial activity resides on both, its large production volume and its high added value. The thesis is aimed at studying the management of limited resources and the optimization of plant operation in order to have the production meet the demand requirements. The inherent discontinuous and dynamic nature of this kind of processes needs decision-making in terms of unit-to-task assignment (reactors, filters and other apparatuses), in terms of product sequencing and in terms of operation timing. The first step towards the solution of this problem is system modelling. This work proposes a detailed operation model that includes the general sharing of resources (time, equipment, utilities, etc.), as well as more specific aspects related to the chemical industry. These aspects are the special needs for material transfer and storage, both final and intermediate, which are likely to be of fluid nature. Additionally, these aspects also include the special set-up and cleaning tasks that the equipment units require depending on the sequence of tasks performed.Storage modelling also considers the different stability of the intermediate substances and the resulting limitation of the waiting time before processing. Thus, the modelling incorporates a novel conceptual framework allowing the segmentation of the recipes into different series of tasks defined by the stable intermediate products. Hence, the description of a complex operation schedule by a sequence of production orders related to these intermediate products allows a significant problem simplification, which results in the reduction of the number of constraints to be considered and enhances the performance of the search. Optimization via established rigorous methods is only suitable for problems simpler than those addressed in this thesis. This is the reason for the development of a general heuristic methodology. The first part generates production alternative paths through an enumerative procedure that eliminates inefficient options according to given pre-established criteria. These alternative paths are characterized as production sequences of storable intermediate products that are next improved regarding different objective functions either manually or automatically.The validation of the proposed methodology is achieved through a comparative study using cases reported in the literature. For those more complex cases, the use of stochastic methods has demonstrated to be very effective when scheduling rules are not available. For these cases, the assessment and validation is achieved through statistical analysis.In conclusion, this thesis results in a general and flexible methodology that accommodates the most of the features of a kind of scheduling and planning problems that finally require particular solution strategies. The more complex the problem, the more the human intuition is to some extend still required.

El sector energético se está dirigiendo hacia un nuevo paradigma, favoreciendo la aparición de procesos de conversión más eficientes, el uso de las fuentes de energía renovables y la micro-generación. La bioenergía es una solución prometedora para la futura combinación de energías. Los conceptos de ingeniería deben de integrarse junto con los aspectos económicos, ambientales y sociales en el desarrollo de proyectos. Los sistemas de energía centralizados y distribuidos necesitan enfoques a medida para explotar las características de cada posible sistema. Esta tesis investiga el potencial del sector bioenergético, mediante el estudio de la gasificación de biomasa a través de técnicas avanzadas de modelización de procesos y de la incorporación de la gestión de la cadena de suministro, en el marco del diseño conceptual para la toma de decisiones. Los sistemas estudiados son: (i) gasificación integrada con ciclo combinado y con métodos de captura y almacenamiento de CO2 (IGCC-CCS, 285 MWe) para los sistemas de energía centralizados, y (ii) un gasificador de biomasa combinada con un motor de gas (BG-GE, 14 kWe) para los sistemas de energía distribuidos. La superestructura concebida puede ser utilizada en el diseño preliminar de alternativas para los diferentes procesos considerados, para adaptar los ya existentes y para adquirir conocimiento sobre las condiciones de operación de plantas de gasificación. El problema de optimización multi-objetivo considerado evalúa el equilibrio entre los criterios técnico-económicos y ambientales de 25 escenarios, con mezclas de diferentes materias primas y cambios topológicos: mezclas de carbón, coque y biomasa y la generación de electricidad a partir de gas de síntesis, la generación de electricidad a partir de H2 y la producción de H2 puro, considerando o no el uso del gas de purga del PSA en el ciclo combinado. El análisis de Pareto revela que como mejores escenarios el que utiliza coque de petróleo como materia prima para producir H2, con reciclo del gas de purga del PSA y el que utiliza biomasa residual sin reaprovechamiento del gas de purga del PSA. La implementación de la tecnología CCS conlleva una penalización en la eficiencia de un 8,7% en términos de potencia neta, si el H2 se utiliza en el ciclo combinado. La gestión de cadenas de suministro de sistemas centralizados, señalan que España tiene potencial de biomasa residual, invirtiendo en nuevas centrales IGCC-CCS, o para producir electricidad mediante co-combustión en las centrales térmicas de carbón ya existentes. Para el primer caso, el valor actual neto óptimo es 230 millones de € para un periodo considerado de 25 años. Para el segundo caso, se ha calculado que las políticas de subvención en este tipo de proyectos deben de tener en cuenta la sostenibilidad económica, cubriendo en un rango de 5,84% a 20,25% el aumento de los precios de la electricidad. El caso de estudio propuesto y optimizado como ejemplo de un sistema distribuido tiene en cuenta una comunidad de Ghana en el marco de la electrificación rural, a abastecer con peladuras de yuca y mediante sistemas BG-GE. Los resultados revelan una red inviable. De las cadenas de suministro resultantes como óptimas, se puede deducir que cierto nivel de centralización es necesario para que las propuestas sean sostenibles en el tiempo. El sector de la bioenergía cumple ofrece ventajas en términos de impacto ambiental y social. Su implementación es posible con el apoyo de las tecnologías actuales de conversión de energía. Los principales retos están en la mejora de los procesos de pretratamiento de la biomasa y en su almacenamiento. La conversión de la biomasa, junto con los métodos de captura y almacenamiento de CO2, necesitan de incentivos políticos para poder penetrar definitivamente en el mercado, como sería el caso de cualquier otra tecnología alternativa de conversión de energía / The energy sector faces a new energy paradigm, with more efficient conversion processes, renewable sources and micro-generation. Bioenergy is a promising solution. Engineering aspects must be integrated with economic, environmental and social aspects in bioenergy projects. Biomass properties enhancement is crucial. It concerns energy and matter densifications, for stabilisation and easier transport. Tailor-made approaches are needed to account for the characteristics of each potential system, being it centralised or distributed. This thesis has assessed the bioenergy potential using advanced modelling techniques, enlarged with supply chain management strategies, in the framework of conceptual design for decision-making. The studied energy systems are (i) an integrated gasification combined cycle power plant combined with carbon capture and storage (IGCC-CCS, 285 MWe) for centralised energy systems, and (ii) a biomass gasifier with a gas engine (BG-GE, 14 kWe) for distributed energy systems. Process system modelling and optimisation approaches are integrated with supply chain management to analyse co-gasification and co-production of electricity and hydrogen alternatives in IGCC-CCS, and co-combustion of biomass and coal in pulverised coal power plants in the light of economic and environmental considerations. Process modelling is integrated with supply chain management optimisation for rural electrification by BG-GE systems, considering economic, environmental and social issues. The superstructure can be used for the design of process alternatives, retrofit of existing ones and to gain knowledge on operation of IGCC-CCS. The multi-objective optimisation problem evaluates the trade-off between techno-economic and environmental criteria of 25 scenarios. Considerations comprise different coal, petcoke and biomass combinations and electricity generation from syngas, electricity generation from H2 and purified H2 production without and with PSA purge gas use in the combined cycle. The Pareto frontier analyses reveals that the scenario with petcoke as feedstock for H2 production with PSA flue gas profit is the best in terms of techno-economic optimisation. The scenario with residual biomass without PSA flue gas profit is the best in terms of environmental optimisation. CCS technology implementation leads to an efficiency penalty of 8.7% in net power terms if H2 is used in the IGCC. To maintain the same power level than that obtained with the combustion of syngas, the feedstock should be increased by 21% on a mass basis. Supply chain studies highlight, for Spain, a huge biomass waste potential for electricity and H2 production by investing on new IGCC-CCS power plants, or adaptation of existing plants. For the first case, the optimal NPV is around 230M€ for a period of 25 years. The sensitivity of the optimal solutions to changes in prices is demonstrated. For the second case, policy subsidies or alternatively price increases range from 5.84% to 20.25%. The investment is within 549M€ and 1640M€. A supply chain in a specific community from Ghana is proposed for rural electrification using cassava peels. Optimisations considers 9 communities and an overall electricity demand of 118 MWh/yr. The results reveal an unviable network. From the resulting networks, distributed approaches need a certain level of centralisation to be feasible on time. Bioenergy offers decisive advantages in terms of environmental and social impacts. Its deployment is straightforward to support with current energy conversion technologies. Challenges concern the biomass pre-treatment and storage. Despite all the striking advantages, political incentives are needed for definitive market entry, as would be the case for any energy conversion alternative.

Resum La societat es cada dia més conscient de la escassetat i els canvis ambientals. Per això les empreses químiques han d’adaptar i desarrollar processos químics més sostenibles. En aquest sentit, hi ha una clara demanda dins de la comunitat científica per desenvolupar eines sistemàtiques per aconseguir reduccions en els costos de producció i en l’impacte ambiental en els processos químics. Aquesta Tesis introdueix un nou mecanisme pel disseny de processos químics més sostenibles. El sistema que es presenta està basat en l’ús combinat de simulació de processos, eines d’optimització multi-objectiu, anàlisis econòmic, anàlisis de cicle de vida i sistemes de suport a la presa de decisions. L’estratègia presentada s’utilitza en la resolució de problemes complexos, pel que també serà necessari desenvolupar nous algoritmes i estratègies de descomposició per dividir el problema original, en sub-problemes més manejables, per obtindre el disseny òptim del procés. La Tesis es presenta utilitzant sis articles que han estat publicats en revistes científiques. La primera part, que inclou dues publicacions, està enfocada en el disseny de bioprocessos sostenibles, ja que aquests processos han guanyat molt interès al mercat degut al seu alt valor afegit. En el primer treball, s’ha estudiat la maximització del Valor Actual Net en la producció de l’amino-acid L-lisina. El cas es formulat com un problema d’optimització dinàmica entera mixta, i es soluciona mitjançant un mètode de descomposició que itera entre els sub-problemes esclau i el mestre. L’optimització dinàmica del problema esclau es resolta mitjançant un algoritme seqüencial que integra el simulador de procés (SuperPro Designer®) amb un solver de problemes de programació no lineal implementat en Matlab®. En el segon article, el problema d’optimització permet una resolució conjunta dels aspectes econòmics i ambientals del procés. En aquest cas s’optimitza el Valor Actual Net conjuntament amb diversos indicadors ambientals. La solución del problema es presentada mitjançant diverses corbes de Pareto, i en elles s’aplica l’anàlisi de components principals per tal de trobar objectius redundants entre els diversos indicadors ambientals. Degut a que la demanda d’energia s’ha incrementat dràsticament durant els últims anys, l’anàlisi energètic en els processos industrial ha guanyat molt interès. Es per això, que la segona part de la Tesis està enfocada en el disseny òptim de cicles termodinàmics. En aquesta secció s’han publicat dos articles. En el primer dels articles d’aquesta segona part es presenta un mètode per el disseny òptim de cicles d’absorció d’amoni-aigua, tenint en compte l’anàlisi econòmic i ambiental. El problema es planteja com un problema de programació no-lineal entera amb multiples objectius i es resol amb l’estratègia d’aproximació exterior. Al segon article, s’aplica una estratègia similar però incloent diversos cicles termodinàmics. En aquest article es demostren les capacitats del mètode amb diversos cicles termodinàmics, com un cicle Rankine de 10 MW modelat en Aspen Hysys® i un cicle d’absorció d’ammonia-aigua de 90 kW modelat en Aspen Plus®. La producció de biocombustibles segueix creixent a nivell mundial a una gran velocitat. A la tercera part d’aquesta Tesis, hem aplicat tècniques matemàtiques per desenvolupar processos de producció de biocombustibles. Aquesta tercera part inclou novament dos publicacions. En la primera s’adreça el problema de reduir l’impacte ambiental de les plantes de producció de biodiesel mitjançant la inclusió de panells solars per la generació del vapor utilitzat en la planta. Per dur a terme l’estudi s’utilitza un model de sistemes d’energia solar que inclou emmagatzematge d’energia implementat en GAMS®. Aquest model es combinat amb un model de simulació rigorós desenvolupat amb Aspen Plus® de la planta de biodiesel. En el problema el sistema d’energia solar té en compte la minimització del cost i del potencial d'escalfament global de la planta. En el segon treball, el problema adreça el disseny multi-objectiu d’una planta de producció de bio etanol combinada amb un sistema de panels solars per la generació de vapor en la planta. Globalment es pot considerar que la Tesis presenta un nou marc en l’àmbit del disseny òptim de processos sostenibles. Els resultants numèrics mostren que es possible aconseguir millores ambientals i econòmiques utilitzant aquest enfoc rigorós. Addicionalment, aquest mètode ha estat aplicat a diferents tipus de processos com: bioprocesos, cicles termodinàmics i biocombustibles. Aquest mètode serà molt útil per els prenedors de decisions a fi d'avaluar la topologia i les condicions de funcionament en l'enginyeria de procés. / Resumen La sociedad es cada día más consciente de la escasez y los cambios ambientales. Por lo que las empresas químicas tienen la necesidad de adaptarse y desarrollar procesos químicos más sostenibles. Por lo tanto, se ha creado una clara demanda dentro de la comunidad científica para desarrollar herramientas sistemáticas que consigan reducciones en el coste y en el impacto ambiental de los procesos químicos. Esta Tesis introduce un nuevo mecanismo para el diseño de procesos químicos más sostenibles. El sistema que se presenta está basado en el uso combinado de simulación de procesos, herramientas de optimización multi-objetivo, análisis económico, análisis de ciclo de vida y sistemas de soporte a la toma de decisiones. La estrategia presentada se utiliza en la resolución de problemas complejos, por lo que será también necesario desarrollar nuevos algoritmos y estrategias de descomposición para dividir el problema original, en sub-problemas más manejables, para obtener el diseño óptimo del proceso. La Tesis se presenta utilizando seis artículos que se han publicado en revistas científicas. La primera parte, que incluye dos publicaciones, está enfocada en el diseño de bioprocessos sostenibles, ya que han ganado mucho interés en el mercado debido a su alto valor. En el primer trabajo, se ha estudiado la maximización del Valor Actual Neto en la producción del amino-ácido L-lisina. El problema se formula como un problema de optimización dinámica entera mixta, solucionándolo mediante un método de descomposición que itera entre los sub-problemas esclavo y maestro. La optimización dinámica del problema esclavo es resuelta mediante un algoritmo secuencial que integra el simulador de proceso (SuperPro Designer®) con un solver de problemas de programación no lineal implementado en Matlab®. En el segundo artículo, el problema de optimización permite una resolución conjunta de los aspectos económicos y ambientales del proceso. En este caso se optimiza el Valor Actual Neto conjuntamente con diferentes indicadores ambientales. La solución del problema se presenta mediante diferentes curvas de Pareto, a las que se aplica el análisis de componentes principales. Debido a que la demanda de energía a incrementado drásticamente durante los últimos años, el análisis energético en los procesos industriales ha ganado mucho interés. Es por eso que en la segunda parte de la Tesis nos enfocamos en el diseño óptimo de ciclos termodinámicos. En esta sección se han publicado dos artículos. En el primero de esta segunda parte se presenta un método para el diseño óptimo de ciclos de absorción de amoníaco-agua, teniendo en cuenta el análisis económico y ambiental. El caso se plantea como un problema de programación no-lineal entera con múltiples objetivos. En el segundo, se aplica una estrategia similar al primero pero a diversos ciclos termodinámicos. En este trabajo se demuestran las capacidades del método con diversos ciclos termodinámicos. Entre ellos un ciclo Rankine de 10 MW simulado en Aspen Hysys® y un ciclo de absorción de amoníaco-agua de 90 kW simulado en Aspen Plus®. La producción de biocombustibles sigue creciendo a nivel mundial a una gran velocidad. En la tercera parte de la Tesis, hemos aplicado herramientas matemáticas a desarrollar procesos de producción de biocombustibles. Esta tercera parte incluye nuevamente dos publicaciones. En el primer trabajo el problema es reducir el impacto ambiental de las plantas de producción de biodiesel mediante la inclusión de paneles solares para la generación del vapor utilizado en dicha planta. Para realizar este estudio se utiliza un modelo de sistemas de energía solar en GAMS®. Este modelo se combina con un modelo de simulación riguroso en Aspen Plus® de la planta de biodiesel. En el problema el sistema de energía solar tiene en cuenta la minimización del coste y del potencial de calentamiento global. En el segundo trabajo, el problema es el diseño multi-objectivo de una planta de producción de bioetanol combinada con un sistema de paneles solares para la generación de vapor en la planta. En general, se puede considerar que la Tesis presenta un marco interesante en el ámbito del diseño optimo de procesos sostenibles. Los resultados numéricos muestran cómo es posible conseguir mejoras ambientales y económicas utilizando estos modelos rigurosos. Además, este método ha sido aplicado a diferentes tipos de procesos como: los bioprocesos, los ciclos termodinámicos y los biocombustibles. Este método será muy útil para los tomadores de decisiones a fin de evaluar la topología y las condiciones de funcionamiento en la ingeniería de proceso. / The society is every day more conscious about the scarce of resources, the global economy, and the environmental changes. Hence, chemical companies have the necessity to be adapted and develop more sustainable processes. There is a clear demanding to the scientific community to develop systematic tools to achieve reductions in the production costs as well as the associated environmental impact in order to develop decision support tools for the design of chemical plants. This thesis introduces a novel framework for the optimal design of sustainable chemical processes. Our approach combines process simulation, multi-objective optimization tools (MOO), economic analysis, life cycle assessment (LCA) and decision support systems (DSS). The developed strategy will be used to solve very complex problems. For that it will be necessary to develop new algorithms and decomposition strategies to divide the original problem in more manageable sub-problems, to obtain the optimum design of the process. The capabilities of the methodology have been tested in different processes along the Ph.D Thesis. This PhD dissertation is presented using six articles that have been published in international peer reviewed journals. The first part, which includes two publications, is focused in the development of sustainable bioprocesses, as these processes have recently gained wider interest for their potential to produce high-value products. In the first work, we studied the maximization of the Net Present Value (NPV) in the production of the amino acid L-lysine. The design task is mathematically formulated as a mixed-integer dynamic optimization (MIDO) problem, which is solved by a decomposition method that iterates between primal and master sub-problems. The dynamic optimization primal sub-problems are solved via a sequential approach that integrates the process simulator SuperPro Designer® with an external non-linear programming (NLP) solver implemented in Matlab®, while the task of the master problem is to decide on the value of the integer variables. In the second paper, the optimization allows for the simultaneous consideration of economic and environmental concerns. We optimize in this case the economic (NPV) and different environmental indicators. The solution is given by various bi-objective Pareto sets, and then we applied principal component analysis (PCA) in order to find redundant objective functions between the environmental indicators. Because the energy demand has drastically increased over the last few years, the energetic analysis of industrial processes has gained wider interest. Hence, we focused in the second part of the thesis in the optimal design of thermodynamic cycles. In this section, we published two papers. In the first article of the second part we present a method for the optimal design of ammonia-water absorption cycles for cooling and refrigeration applications with economic and environmental concerns. The design task is posed as multi-objective mixed-integer non-linear programming (MINLP). In the second article, we expand our work to different thermodynamic cycles. We demonstrate the capabilities of the approach with a 10 MW Rankine cycle simulated in Aspen Hysys® and a 90 kW ammonia-water absorption cycle in Aspen Plus®. Biofuels production worldwide is continuing to grow at very rapid pace. Hence, in the third part of the thesis, we applied the techniques developed in different biofuels production processes. This third part includes two publications. In the first work we address the problem of reducing the environmental impact of biodiesel plants through their integration with a solar thermal energy system that generates steam. A mathematical model of the solar energy system that includes energy storage is programmed and coupled with a rigorous simulation model of the biodiesel facility developed in Aspen Plus®. The solar energy system accounts for the simultaneous minimization of cost and global warming potential. In the second work, we address MOO of a corn-based bioethanol plant coupled with solar assisted steam generation system with heat storage. Our approach relies on the combined use of process simulation, rigorous optimization tools and, economic and energetic plant analysis. Overall, we can consider that this thesis presents a promising framework for the optimal design of sustainable chemical processes. Numerical results show that it is possible to achieve environmental and cost saving using this rigorous approach. Additionally, this approach has been applied in very different type of processes, such as: bioprocesses, thermodynamic cycles and biofuels. This methodology will be very useful for decision-makers in order to evaluate the topology and operating conditions in process system engineering

La literatura reciente que se ha concentrado en la imposición fiscal óptima de los factores de producción (el capital y el trabajo) llega a las conclusiones siguientes. Para un gobierno benevolente que maximiza el bienestar de los consumidores del país, es óptimo no recurrir a un impuesto sobre el capital a largo plazo. El resultado se debe a Chamley y Judd.Esta tesis estudia los efectos sobre los impuestos óptimos al capital y al trabajo cuando se limita la deuda del gobierno. La tesis está compuesta de tres capítulos relacionados, el primero de los cuales sirve de introducción y hace un resumen de la extensa literatura sobre la imposición fiscal. El segundo se dedica a estudiar qué impacto puede tener la introducción de unos límites superiores exógenos sobre la nueva deuda del gobierno y la del consumidor representativo sobre la política fiscal óptima. El modelo del equilibrio general en un entorno estocástico considerado en este capítulo no tiene solución analítica debido a su conocida complejidad. Además, los límites a la deuda alteran el supuesto habitual de mercados completos añadiendo dificultades a la búsqueda de una solución numérica. Los resultados principales de este capítulo son: límites a la absorción de choques externos por medio de la deuda implican el uso del impuesto sobre el capital. El modelo con límites a la deuda comparado al modelo con mercados completos tiene implicaciones mas plausibles para el comportamiento de los dos impuestos. En particular, los impuestos sobre el trabajo reproducen perfectamente las características principales de los mismos impuestos en los datos para los países del G7.El tercer capítulo extiende el modelo anterior para examinar los límites a la deuda del consumidor al introducir el requisito de colateral en el espíritu de Kiyotaki y Moore. El resultado del impuesto óptimo positivo sobre capital positivo es aún mas fuerte porque el entorno de la economía en este modelo es determinístico. Hasta ahora son pocos los ejemplos de modelos determinísticos en la literatura para los cuales el resultado de Chamley y Judd no se cumple.Incorporar el límite endógeno sobre la deuda del consumidor en el modelo estocástico del capítulo dos sería un campo de investigación muy prometedor. Permitiría mejorar las predicciones del comportamiento de impuestos sobre capital y hacerlos muy semejantes a los datos reales, como es ya el caso para los impuestos sobre el trabajo en el modelo del segundo capítulo de mi tesis.

Nicaragua és un país on la generació d'electricitat a partir de biomassa és una alternativa interessant per a reduir el consum de combustibles derivats del petroli. En els últims anys, entre un 70 i 81% de l'electricitat s'ha generat a partir de derivats de petroli (Fuel Oil o Gasoli). Amb la pujada dels preus del petroli el país ha de dedicar gran part dels seus recursos econòmics per a la importació d'aquests combustibles. Per a trobar una sortida a l'enorme dependència energètica, cal investigar una font d'energia que sigui renovable i que tingui efectes positius des del punt de vista econòmic, social i ambiental. La utilització dels residus agrícoles, forestals i la biomassa que es pot obtenir de plantacions forestals energètiques és una alternativa interessant. No obstant això, la planificació de localitzacions i les grandàries òptimes de les plantes generadores requereixen un procés complex comparat amb generadores que utilitzen combustibles fòssils. Per tant l'objectiu d'aquest estudi és desenvolupar un model espacial per a estimar la disponibilitat potencial de biomassa a Nicaragua.La metodologia ha consistit de dues fases, primer a una escala nacional s'ha fet una zonificació agroecológica i s'han seleccionat ubicacions favorables per a les plantes generadores. En la segona fase, les àrees seleccionades són objecte d'un estudi més detallat i mitjançant un procés d'optimització entre la demanda i el subministrament de biomassa es determina la grandària de les plantes. Addicionalment es prenen en compte aspectes ecològics i socioeconòmics.En ambdues fases, el procés parteix de la recopilació de dades per a conformar una base de dades cartogràfica desenvolupada en un SIG. S'efectua una zonificació agroecológica i s'estimen els rendiments potencials amb el mètode ZAE (Kassam, 1977), posteriorment es calculen els rendiments limitats per aigua a través del mètode CROPWAT i els resultats són confrontats amb dades de terreny i dades d'experts per a estimar el rendiment agronómicamente assolible. L'optimització econòmica i energètica es fa sobre la base del balanç d'oferta i demanda i els costos de producció i transport de la biomassa.Els resultats obtinguts ens indiquen que a Nicaragua hi ha suficient biomassa per a ser utilitzada amb fins energètics. D'acord a la zonificació agroecológica, el 47% del territori té un potencial forestal, i el model espacial desenvolupat estima en 62 milions de Mg de biomassa en aquesta àrea. A això li podem agregar 644 mil Mg de residus amb valor energètic que prové de cultius agrícoles. Si s'utilitzéssin solament els residus agrícoles, es generarien 64 MW a l'any. Les zones amb major potencial per a produir biomassa amb finalitats energètiques són la part nord oriental del país (entri Bilwi i el triangle miner), el centre (entri Waslala i Siuna) i la regió centre oriental (Muelle de los Bueyes). Per la seva ubicació i condicions contrastants es van seleccionar tres llocs per a realitzar els estudis de cas: Wasakin, Sébaco i Tipitapa.L'anàlisi detallada dels llocs seleccionats ens indica que a Tipitapa hi ha potencial per a generar electricitat en una planta de 37 MW, considerant la biomassa disponible en un radi de 25 km d'acord a l'optimització econòmica i energètica. L'altre lloc, Sébaco, on es concentren gran quantitat de residus com pellofa d'arròs i clofolla de cafè té un potencial de 35 MW. Finalment, Wasakin, considerant només l'àrea concesionada per a una empresa forestal i utilitzant únicament els residus forestals generats es va estimar un potencial de 1.37 MW que provenen de les activitats de tallada i processament de la fusta en una àrea de 9 mil ha. Malgrat això, hi ha limitacions de tipus tècnic i econòmic per a construir-hi una central de producció de biomassa.La combinació del mètode ZAE i el model CROPWAT, aplicats per mitjà d'un SIG proporciona resultats molt aproximats al terreny i permeten modelizar diferents escenaris per al suport en la presa de decisions. / Nicaragua es un país en donde la generación de electricidad a partir de biomasa ha probado ser una alternativa interesante para reducir el consumo de combustibles derivados del petróleo. Pero en los últimos años, entre un 70 a 81% de la electricidad se ha venido generando con derivados de petróleo (Fuel Oil o Gasoil). Con la subida de los precios del petróleo el país tiene que dedicar gran parte de sus recursos económicos para la importación de estos combustibles. Para encontrar una salida a la enorme dependencia energética, es necesario investigar una fuente de energía que sea renovable y que tenga efectos positivos desde el punto de vista económico, social y ambiental. La utilización de los residuos agrícolas, forestales y la biomasa que se puede obtener de plantaciones forestales energéticas es una alternativa interesante. La planificación de localizaciones y los tamaños óptimos de las plantas generadoras requieren un proceso complejo comparado con generadoras que utilizan combustibles fósiles. Por lo tanto el objetivo de este estudio es desarrollar un modelo espacial para estimar la disponibilidad potencial de biomasa en Nicaragua.La metodología ha consistido de dos fases. primero, a escala nacional se ha realizado una zonificación agroecológica y se han seleccionado ubicaciones favorables para las plantas generadoras. En la segunda fase, las áreas seleccionadas han sido objeto de un estudio más detallado y mediante un proceso de optimización entre la demanda y el suministro de biomasa se ha determinado el tamaño de las plantas. Adicionalmente se han tomado en cuenta aspectos ecológicos y socioeconómicos.En ambas fases, el proceso parte de la recopilación de datos para conformar una base de datos cartográfica desarrollada en un SIG, se efectúa una zonificación agroecológica y se estiman los rendimientos potenciales con el método ZAE (Kassam, 1977). Posteriormente se calculan los rendimientos limitados por agua a través del método CROPWAT y los resultados son confrontados con datos de terreno y datos de expertos para estimar el rendimiento agronómicamente alcanzable. La optimización económica y energética se hace en base al balance de oferta y demanda y los costos de producción y transporte de la biomasa.Los resultados obtenidos nos indican que en Nicaragua hay suficiente biomasa para ser utilizada con fines energéticos. De acuerdo a la zonificación agroecológica, el 47% del territorio tiene un potencial forestal y el modelo espacial desarrollado estima en 62 millones de Mg de biomasa en esta área. A esto le podemos agregar 644 mil Mg de residuos con valor energético que proviene de cultivos agrícolas. Si se utilizaran solamente los residuos agrícolas, se generarían 64 MW al año. Las zonas con mayor potencial para producir biomasa con fines energéticos son la parte norte oriental del país (entre Bilwi y el triángulo minero), el centro (entre Waslala y Siuna) y la región centro oriental (Muelle de los Bueyes). Por su ubicación, y condiciones contrastantes se han seleccionado tres sitios para realizar los estudios de caso: Wasakin, Sébaco y Tipitapa.El análisis detallado de los sitios seleccionados nos indica que en Tipitapa hay potencial para generar electricidad en una planta de 37 MW, tomando en cuenta la biomasa disponible en un radio de 25 km de acuerdo a la optimización económica y energética. El otro sitio, Sébaco, donde se concentran gran cantidad de residuos como cascarilla de arroz y cascabillo de café tiene un potencial de 35 MW. Por último, Wasakin, considerando solamente el área concesionada para una empresa forestal y utilizando únicamente los residuos forestales generados se ha estimado un potencial de 1.37 MW que provienen de las actividades de corte y procesamiento de la madera en una área de 9 mil ha. Sin embargo, hay limitaciones técnicas y económicas para poder construir en este sitio una planta de generación a partir de biomasa.La combinación del método ZAE y el modelo CROPWAT, aplicado por medio de un SIG brinda resultados muy aproximados al terreno y permiten modelizar distintos escenarios para el apoyo en la toma de decisiones. / Nicaragua is a country where the electricity generation from biomass has proven to be an interesting alternative to reduce the consumption of derived fuels of the petroleum. Nevertheless, in the last years, between a 70 to 81% of the electricity came from petroleum products (Fuel Oil or Gasoil). With increasing fuel prices the country has to dedicate great part of its economic resources for the import of these fuels. In order to look for a solution from this enormous energy dependence, it is necessary to find another energy source that can be renewable and with positive effects from the economic, social and environmental points of view. The use of the agricultural, forest residues and the biomass that can be obtained of forest energy plantations is an interesting alternative. However, the planning of localizations and the good sizes of the generating plants require a complex process compared with those using fossil fuels. Therefore the objective of this study is to develop a spacial model to estimate the potential biomass production for energy in Nicaragua.The methodology consisted of two phases. First, at a national scale an agroecological zonning was made, and favorable locations were selected for the generating plants. In the second phase, the selected areas were object of a detailed study and by means of a process of optimization between the demand and the supply of biomass the size of the plants was determined. Additionally, the ecological and socioeconomic aspects were taken into account.In both phases, the process takes input data to conform a cartographic database developed in a SIG. An agro ecologic zoning is made and the potential yields with the method AEZ (Kassam, 1977) are obtained. Later on the water-limited yields are calculated through the CROPWAT method and the results are confronted with land data and experts' data to estimate the attainable agronomical.yield. The economic and energetic optimization is made based on the balance between offer and demand and the production costs and transport of the biomass.The obtained results indicate us that in Nicaragua there is enough biomass to be used for energetic purposes. According to the agro ecologic zoning, 47% of the territory has a forest potential and the model developed assessed 62 millions of Mg of biomass in this area. Moreover we can add it 644 thousand Mg of residues with energy value that comes from agricultural cultivations. If only the agricultural residues were used, 64 MW a year would be generated. The areas with more potential to produce biomass with energetic value are the oriental north part of the country (between Bilwi and the mining triangle), the center (between Waslala y Siuna) and the eastern center region (Muelle de los Bueyes). According to their location and contrasting conditions three places were selected to carry out the case studies: Wasakin, Sébaco and Tipitapa.The detailed analysis of the selected places indicates that in Tipitapa there is potential to generate electricity in a power plant of 37 MW, taking into account the available biomass in a radius of 25 km according to the economic and energetic optimization. The second place, Sébaco, where great quantity of residues like husk of rice and coffee parchment are produced, has a potential of 35 MW. Finally, Wasakin, considering only the area under concession for a forest company and using the generated forest residues had only a potential of 1.37 MW that came from the activities and processing of the wood in an area of 9000 ha. Nevertheless, there are technical and economic limitations for building and implementing an energy central in this site.The combination of the AEZ method and the CROPWAT frame, applied by means of a GIS offers very approximate results to the field data and allow modeling of different scenarios for decision support.

El control i supervisió de processos es basa generalment en la utilització de models. Models que han de ser tan acurats com sigui possible. Processos complexes com les xarxes de distribució d'aigua no escapen d'aquesta situació. Una bona gestió d'aquest element tan necessari i cada cop més escàs en les condicions adequades és una necessitat vital.Aquesta tesi ha estat realitzada amb la col·laboració de dos grups de recerca, un més orientat a l'aplicació -xarxes d'aigua- i l'altre ala metodologia -control i supervisió -. L'experiència d'ambdós grups va generar la necessitat de la calibració de models de xarxes per tal de poder realitzar bones simulacions, optimitzacions, supervisió, detecció de fuites, etc. L'objectiu principal d'aquesta tesi és desenvolupar una metodologia per aquesta calibració.L'originalitat d'aquest treball rau tan en l'abast del problema com les tècniques emprades. Una xarxa inclou elements diversos (nodes, dipòsits, canonades, vàlvules i bombes) i la calibració requereix l'estudi detallat de cada element així com l'aplicació a sistemes immensos. S'ha parat especial atenció a als tres passos principals de la calibració: estudi d'identificabilitat, macrocalibració i microcalibració. Cada un d'aquests passos requereix tècniques específiques. En aquesta tesi s'ha aplicat tècniques poc o gens conegudes en l'àmbit de les xarxes d'aigua.L'estudi d'identificabilitat s'ha desenvolupat per diferents escenaris, des del cas simple i il·lustratiu fins a xarxes reals i grans. Els experiments més simples es van fer amb xarxes lineals i estàtiques. En general les xarxes són no lineals i l'ús de més d'un instant en el temps en les mesures millora les condicions d'dentificabilitat. La metodologia proposada permet la determinació de la identificabilitat per xarxes en general (no lineals). L'eina obtinguda ajuda en el disseny dels problemes d'identificació fent servir informació topològica de la xarxa.Quan el model es genera, s'introdueixen grans errors. Aquests errors són detectats en un primer esforç de calibració, macrocalibració. Aquest procés es realitza manualment i l'objectiu d'aquesta tesi és donar suport a aquesta feina. La metodologia emprada pels experts s'ha analitzat. S'han fet servir algorismes específics per cada tipus d'error. Per tal de detectar errors en un conjunt gran d'elements s'han fet servir algorismes de classificació. Aquests algorismes permeten la generació de coneixement a partir d'experiments simulats i l'optimització de funcions de versemblança.La sintonia de paràmetres, es tractada com un problema d'optimització. La no convexitat del problema es determina en una caracterització acurada del problema. Aquesta no convexitat mostra els problemes que els optimitzadors locals tindran per resoldre'l. Les possibilitats d'alguns optimitzadors globals s'han explorat. El cost computacional dels optimitzadors globals, especialment quan les xarxes creixen, representa una gran limitació. El filtre de Kalman estès s'ha fet servir amb resultats prometedors.Els resultats d'aquesta tesi s'han presentat en tres congressos [Per-01a], [Per-01b], [Per-03] i s'està redactant un article per a revista abans de final d'any.Process control and supervision is based mainly in the use of models, which have to be as accurate as possible. Complex processes, like water distribution networks, fall into such a situation too. Water is a necessary element and its shortage in good conditions is a major problem. Therefore, a good management of water distribution is vital. / This thesis has been carried out with the collaboration of two research groups. One is more oriented to the application -water networks- and the other one is more oriented to the technology -control and supervision-. Experience of both groups has generated the necessity of calibration of water network models in order to be able to do good simulations, optimisations, supervisions, leak detections, etc. For this reason, the main objective of this thesis is to develop a closed methodology for the calibration process of water distribution network models.The originality of this work comes both from the magnitude of the problem and the techniques used. On the one hand, a water network includes different elements (nodes, reservoirs, pipes, valves, and pumps), and its calibration requires the study of those elements in detail. On the other hand it has to be applied to huge systems. Special attention has been paid to the three main parts of calibration: identifiability study, macrocalibration and microcalibration. Each of those steps needs specific techniques. Some of the techniques used in this thesis are little known or unknown at all in the water industry.The identifiability study has been developed for different case studies, ranging from simple, illustrating case to real huge networks. The simplest experiments were performed with linear and static networks. In general, networks are non-linear and the use of more than one time-step in the measurements provides better identifiability conditions. The methodology proposed allows the determination of the extended-period identifiability for general networks (non-linear). The obtained tool helps in the design of identification problems using topological information of the network.When the model is generated, large errors are introduced. These errors are detected in a first calibration effort, macrocalibration. This process is done manually and the objective in this thesis is to give support to such work. The methodology followed by the experts has been analysed. Specific algorithms have been used in this thesis for each kind of error. In order to detect errors in huge amount of elements classification algorithms have been used. Those algorithms allow the generation of knowledge from simulation experiments and optimisation of likelihood functions.The parameter tuning, microcalibration, is treated as an optimisation problem. The non-convexity of the problem is detected by a detailed characterisation. This non-convexity shows to be a problem for the local optimisers. The capabilities of some global optimisation algorithms have been explored. The computing cost for the global optimisers, especially when huge networks are identified, represents a major limitation. The Extended Kalman Filter has been used with promising results.Results of this thesis have been presented in three Conferences [Per-01a], [Per-01b], [Per-03] and a paper is will be finished before the end of the year.

La feina feta en aquest treball de tesis s'ha desenvolupat a partir de tres objectius vertebradors, que fonamentalment són:·El primer dels objectius d'aquest treball de tesis és presentar un recull dels factors que intervenen en l'acústica urbanística: soroll produït pels diferents vehicles, fórmules de predicció de soroll, geometria dels edificis... , tot estudiant els seus efectes en la ciutat de Girona.·Un altre objectiu ha estat desenvolupar uns mètodes numèrics propis, contrastats experimentalment i extrapolables a qualsevol entorn urbanístic, que permetin predir els valors de les pertorbacions acústiques produïdes pels diferents vehicles en diferents situacions, entre els que es destaquen: -Fórmula de predicció del soroll en un entorn urbà i la seva aplicació a Girona.-Càlcul de l'increment de soroll en un carrer provocat per les reflexions de les ones sonores en les façanes dels edificis.-Estudi del nivell de soroll en la boca de la cavitat d'un túnel produït pel pas del ferrocarril.-Determinació del soroll provocat pel pas d'un tren sobre un viaducte.-Mètode de distribució i planificació del trànsit urbà per disminuir l'impacte acústic sobre la zona.·El darrer objectiu consisteix en fer una descripció analítica de les principals fonts de soroll que afecten a la ciutat: el trànsit viari i el ferrocarril.Per realitzar aquests objectius s'ha disposat d'un banc de dades amb més de 2.000 mesures sonores de Girona (nivells equivalents de 10 minuts de durada). La metodologia seguida i els principis en que es fonamenta es detallen a l'inici de cada apartat. La finalitat de tots aquests estudis, no és altre que millorar el confort acústic, i la qualitat de vida, de les ciutats. Gairebé tots els grans nuclis de població del planeta es veuen afectats per una gravíssima problemàtica mediambiental, doncs a l'anomenada contaminació acústica cal afegir uns alts índexs de pol·lució atmosfèrica (altes concentracions de biòxid de carboni, generació d'illes de calor...). Aquesta situació, generalitzada arreu del planeta, ha propiciat l'aparició de mesures dràstiques consistents fonamentalment en restringir l'accés dels vehicles motoritzats als nuclis i zones centrals de les àrees urbanes. Precisament aquesta opció s'ha proposat per les zones interiors de Girona on l'elevada densitat de les edificacions deixa un escàs marge per plantejar la construcció de noves rutes o vies alternatives.Cal esmentar que tots els càlculs i teories que es desenvolupen en aquest treball de tesis reflecteixen la realitat acústica actual provocada pels diferents mitjans de transport. Molt possiblement, en un futur no massa llunyà, els nivells de soroll (dB) enregistrats en situacions de tràfic similar seran força menors. Són molts els factors que poden contribuir a aquesta disminució de la intensitat de les emissions sonores: reducció del fregament mecànic, augment del coeficient aerodinàmic, nous materials pels pneumàtics i l'asfalt ... Sense cap mena de dubte, però, una millora transcendental, i no només pel que fa al confort acústic sinó per l'ecosistema en general, seria potenciar la construcció de motors elèctrics o d'hidrogen. Aquests últims per exemple, a diferència dels motors de combustió, funcionen mitjançant piles de combustible que converteixen, amb molta netedat, el gas hidrogen en electricitat i possibiliten l'existència de vehicles no contaminants propulsats per motors elèctrics menys sorollosos. Així, al haver-hi menys fregament entre les parts mòbils del motor (no hi ha pistons ni cilindres) el soroll generat es reduiria considerablement. / This thesis has been made considering three main objectives:The first one is to explain the main factors involved in noise generation and prediction: traffic and railway noise, noise prediction models, buildings geometry... This study has been applied to the city of Girona.The second objective has been develope our own numerical methods, experimentally contrasted and applicable to any urban area, to predict the noise level produced by the vehicles in different situations.The last objective consist in analize the main noise sources in the city, especially traffic and railway noise.To achieve this objectives a large data bank with approximately 2000 noise measures (equivalent sound levels) has been used. The aim of this work is to improve the quality of life, reducing the sound pressure levels.Almost all the big cities are affected by serious acoustical problems. To the so called "acoustic contamination" there are other, direct or indirectly, related environmental problems like atmospheric pollution levels. This situation is common around the planet and has propitiated the application of several restriction measures applied to traffic flow in certain urban areas. This solution has been proposed and studied from different points of view in the city of Girona.

La tesi descriu dos algorismes relatius al transport públic que actuen en sèrie. El primer genera una xarxa d'autobusos urbans entesa com a un conjunt de línies o be en modifica una de ja existent de forma que minimitzi el temps total de viatge en una ciutat. Es tracta d'un algorisme iteratiu que tracta les línies d'una en una i aquestes al seu torn de nus en nus. El segon algorisme dit d'assignació un cop coneguda la xarxa i la flota d'autobusos minimitza el temps total de viatge per mitja de l'assignació d'autobusos a les línies.

Aquest treball de tesis doctoral tracta de la Optimització de la fase d'engreix. L'objectiu és determinar les condicions d'enviament a sacrifici d'un lot d'animals des d'un punt de vista operatiu. En primer lloc es fa una anàlisi de la cadena de producció de carn porcina, resaltant-ne els canvis del sector que han influit en la fase d'engreixament. La conclusió d'aquesta anàlisi és el plantejament d'un model per prendre decisions degut al canvi de paradigma que s'evidencia: els productors de porcs en la fase d'engreix cal que orientin la gestió del paràmetres operatius i els productes finals a les exigències i gustos dels seus clients. Seguidament, es presenta el sistema d'ajut a la decisió basat en un model biològic que explica l'evolució de les variables productives (pes i consum de pinso). A més també prediu les variables associades a característiques de la canal, com són el percentatge de magre, la proporció de peces, el rendiment i el greix intramuscular. El sistema té en compte tres mercats de carn porcina alternatius: 1) basat en pes viu, 2) basat en mèrits de la canal (percentatge de magre) y 3) basat en el valor de les peces nobles resultants de l'especejament de l'animal. L'objetiu del sistema és determinar la millor estratègia d'enviament per a cadascun dels genotips que s'han estudiat (alternatives de producció) depenent del mercat on seran enviats els animals. A més, també ha estat estudiat l'efecte de la variabilitat biològica dels animals dins del lot sobre els valors econòmics. També s'ha considerat l'opció d'enviar els animals en diverses etapes per tal d'homogeneitzar el pes dels animals enviats. Aquest problema ha estat estudiat seguint l'enfocament de programació dinàmica. En els darrers capítols es presenten quatre aplicacions del model que s'han desenvolupat al llarg del treball. En un futur els mercats de carn porcina tindran la tendència a ser més definits, per tant la producció en la fase d'engreixament porcí hauria d'integrar i tenir en compte les demandes i les exigències del consumidor. / This PhD Thesis is related to optimisation of pig fattening phase under an operative point of view. Firstly it has been an analysis of the Pork Chain in order to establish a framework. The objective is to highlight the changes in the sector which have influenced on fattening phase. The result was the necessity of satisfying the consumer demands. In the following chapters a Decision Support was developed based on the consumers requirements. Based on a biological model, a managerial model has been developed to analyse the fattening phase. The decision support system takes into account three alternative pig meat markets: Live body weight pricing, carcass merit pricing, and components or cuts pricing system. Apart from the alternatives markets, its objective is to determine the best marketing strategy for each different genotypes (production alternatives) depending on the market where they will be sent. In addition, the effect of animal variability on economic figures has been studied. Also it has been considered the option of marketing the animals in different stages in order to homogenise the weight of animal sent. This problem has been treated under dynamic programming framework. In near future pig meat markets are going to be more defined, therefore the fattening phase of pork production must take consumer demands into account.

La coordinació i assignació de tasques en entorns distribuïts ha estat un punt important de la recerca en els últims anys i aquests temes són el cor dels sistemes multi-agent. Els agents en aquests sistemes necessiten cooperar i considerar els altres agents en les seves accions i decisions. A més a més, els agents han de coordinar-se ells mateixos per complir tasques complexes que necessiten més d'un agent per ser complerta. Aquestes tasques poden ser tan complexes que els agents poden no saber la ubicació de les tasques o el temps que resta abans de que les tasques quedin obsoletes. Els agents poden necessitar utilitzar la comunicació amb l'objectiu de conèixer la tasca en l'entorn, en cas contrari, poden perdre molt de temps per trobar la tasca dins de l'escenari. De forma similar, el procés de presa de decisions distribuït pot ser encara més complexa si l'entorn és dinàmic, amb incertesa i en temps real. En aquesta dissertació, considerem entorns amb sistemes multi-agent amb restriccions i cooperatius (dinàmics, amb incertesa i en temps real). En aquest sentit es proposen dues aproximacions que permeten la coordinació dels agents. La primera és un mecanisme semi-centralitzat basat en tècniques de subhastes combinatòries i la idea principal es minimitzar el cost de les tasques assignades des de l'agent central cap als equips d'agents. Aquest algoritme té en compte les preferències dels agents sobre les tasques. Aquestes preferències estan incloses en el bid enviat per l'agent. La segona és un aproximació d'scheduling totalment descentralitzat. Això permet als agents assignar les seves tasques tenint en compte les preferències temporals sobre les tasques dels agents. En aquest cas, el rendiment del sistema no només depèn de la maximització o del criteri d'optimització, sinó que també depèn de la capacitat dels agents per adaptar les seves assignacions eficientment. Addicionalment, en un entorn dinàmic, els errors d'execució poden succeir a qualsevol pla degut a la incertesa i error de accions individuals. A més, una part indispensable d'un sistema de planificació és la capacitat de re-planificar. Aquesta dissertació també proveeix una aproximació amb re-planificació amb l'objectiu de permetre als agent re-coordinar els seus plans quan els problemes en l'entorn no permeti la execució del pla. Totes aquestes aproximacions s'han portat a terme per permetre als agents assignar i coordinar de forma eficient totes les tasques complexes en un entorn multi-agent cooperatiu, dinàmic i amb incertesa. Totes aquestes aproximacions han demostrat la seva eficiència en experiments duts a terme en l'entorn de simulació RoboCup Rescue. / Distributed task allocation and coordination have been the focus of recent research in last years and these topics are the heart of multi-agent systems. Agents in these systems need to cooperate and consider the other agents in their actions and decisions. Moreover, agents may have to coordinate themselves to accomplish complex tasks that need more than one agent to be accomplished. These tasks may be so complicated that the agents may not know the location of them or the time they have before the tasks become obsolete. Agents may need to use communication in order to know the tasks in the environment, otherwise, it may take a long time to find the tasks into the scenario. Similarly, the distributed decisionmaking process may be even more complex if the environment is dynamic, uncertain and real-time. In this dissertation, we consider constrained cooperative multi-agent environments (dynamic, uncertain and real-time). In this regard, we propose two approaches that enable the agents to coordinate themselves. The first one is a semi-centralized mechanism based on combinatorial auction techniques and the main idea is minimizing the cost of assigned tasks from the central agent to the agent teams. This algorithm takes into account the tasks' preferences of the agents. These preferences are included into the bid sent by the agent. The second one is a completely decentralized scheduling approach. It permits agents schedule their tasks taking into account temporal tasks' preferences of the agents. In this case, the system's performance depends not only on the maximization or the optimization criterion, but also on the agents' capacity to adapt their schedule efficiently. Furthermore, in a dynamic environment, execution errors may happen to any plan due to uncertainty and failure of individual actions. Therefore, an indispensable part of a planning system is the capability of replanning. This dissertation is also providing a replanning approach in order to allow agents recoordinate his plans when the environmental problems avoid fulfil them. All these approaches have been carried out to enable the agents to efficiently allocate and coordinate all their complex tasks in a cooperative, dynamic and uncertain multi-agent scenario. All these approaches have demonstrated their effectiveness in experiments performed in the RoboCup Rescue simulation environment.