[EN] This Doctoral Thesis attempts to develop a new optimization algorithm which offers better accuracy for the structural optimization of structures than many other usual algorithms, as well as establishing new design rules derived from the outcomes of the problems with post tensioned concrete slabs. Concrete slabs are repetitive structural elements for building design. That is the main reason for paying them attention, and their optimization becomes of major interest. The Post tensioned concrete slabs are particularly interesting because they have technological improvements compared to former conventional models, and they have been shown considerable advantages at some fields of application. A detailed analysis of the existing research concluded that general structural optimization and particularly concrete slab optimization is mainly carried out through metaheuristics. This method is particularly useful considering all constitutive elements of the slab, resulting in a completely conditioned element, which means a highly practical approach to the problem. Three new mono-objective algorithms based into their corresponding metaheuristic formulations were implemented: Simulated Annealing (SA), Threshold Accepting optimization (TA) and Origin-Based algorithm (OBA) with two options (OBA, OBA1). All of them were calibrated in order to improve their behavior. The results of the compared analysis have shown that all of them have similar responses. Most accurate results have been obtained from the TA algorithm, resulting in cheaper slabs between 0,5% and 1% rather than the rest of algorithms. Tbe best set of results have been obtained from the OBA1 algorithm, improving those from OBA and even the TA algorithm for short-term settings. Interestingly, for all cases the TA algorithm have improved 31.63% the computational cost of the mean solution. These significant savings can be explained by the depth reduction of the slab, what means less concrete and also less selfweight leading to reduce steel ratios. Furthermore, a multi-objective algorithm (SMOSA) has been implemented, which seeks also to obtain data coming from the clash of two ostensibly opposite functions: The financial cost and structural safety, which are being assessed like a factor corresponding to the lowest of all safety factors at every obtained analysis. The results indicate that increasing 5% the minimum at the regulations for the surrounding safety factor requires a 2% of extra charge, but the ratio does not remain lineal. For doubling the minimum required at regulations the cost is increased 89.54%. Taking together these results, and analizing the behavior of the TA algorithm, a new optimization algorithm has been designed, which is called local destruction plus guided reconstruction (DP+RG). This algorithm has been inspired into the existing destruction-reconstruction algorithms, having also elements coming from wide-search algorithms. It is based in a more sophisticated conducting system to address the searching process not only depending on the variation of the objective function, yet also based into the evolution of the structural requirements. Although the study was carried only for post tensioned concrete slabs, it is completely extensible for the optimization of whatever concrete structure. / [ES] El objetivo fundamental de esta tesis consiste en el desarrollo de un nuevo algoritmo de optimización que permita una mayor eficiencia que otros algoritmos empleados en la optimización de estructuras, así como la obtención de reglas de diseño a partir de los resultados de la optimización de forjados de losa postesa. Los forjados son los elementos estructurales que se repiten constantemente en el diseño de los edificios y que, por tanto, requieren de un grado de atención importante. Por esto su optimización presenta un indudable interés. Los forjados de losa postesa, en particular, suponen una mejora tecnológica respecto a los forjados convencionales, y resultan ventajosos dentro de determinados campos de aplicación. Del análisis de los trabajos de investigación previamente publicados, se ha podido concluir que la optimización de estructuras de hormigón en general, y de forjados losa en particular, se aborda de forma eficaz mediante el uso de metaheurísticas. El uso de estas técnicas ha demostrado ser ventajoso al hacer posible considerar todos los elementos que conforman el forjado, dando al resultado de la optimización un enfoque muy práctico pues el resultado del proceso es un forjado completamente definido. A partir de aquí se han implementado tres algoritmos mono-objetivo basados en otras tantas metaheurísticas: el recocido simulado (SA), la aceptación por umbrales (TA) y el algoritmo del solterón, este último con dos variantes (OBA, OBA1). Estos algoritmos han sido debidamente calibrados para mejorar su funcionamiento. La comparación entre ellos muestra que funcionan de un modo muy similar. El que ha proporcionado los mejores resultados ha sido el TA, con losas entre un 0.5% y un 1% más económicas que el resto de algoritmos. El algoritmo que mejores resultados ha obtenido a continuación es casi siempre el OBA 1, pues mejora al OBA, e incluso al TA para parametrizaciones de corta duración de cálculo. En cualquier caso, el algoritmo TA ha mejorado el coste de una solución de referencia en un 31.63%. Este ahorro tan significativo se justifica por la reducción de canto, lo que reduce la medición de hormigón, y por tanto de peso, por lo que permite reducir también cuantías de acero. Asimismo, se ha implementado un algoritmo multiobjetivo (SMOSA), enfrentando dos funciones objetivo que entran en conflicto: el coste económico y la seguridad estructural, evaluada mediante un factor definido como el menor de los factores de seguridad de todos los estados límite examinados. Los resultados indican que un incremento del factor de seguridad envolvente de un 5% sobre el mínimo impuesto por las normas requiere un sobrecoste del 2%, pero esta proporción no se mantiene lineal. Para aumentar la seguridad al doble del valor normativo, el coste se incrementa en un 89.54%. Con todos estos resultados, y analizando los resultados del algoritmo TA, se ha diseñado un nuevo algoritmo de optimización que se ha denominado Destrucción puntual más reconstrucción guiada (DP+RG). Se trata de un algoritmo inspirado en los algoritmos de destrucción-reconstrucción, con elementos de los algoritmos de búsqueda en entornos amplios. Se basa en emplear movimientos más sofisticados que dirigen la búsqueda no solo en función de la variación en la función objetivo, sino también en la alteración en el cumplimiento de los requisitos estructurales. Aunque se ha aplicado únicamente a este tipo de forjados es totalmente generalizable a la optimización de cualquier estructura de hormigón. / [CA] L'objectiu fonamental d'aquesta tesi consisteix en el desenvolupament d'un nou algoritme d'optimització que permeti una major eficiència que altres algoritmes emprats en l'optimització d'estructures, així com l'obtenció de regles de disseny a partir dels resultats de l'optimització de forjats de llosa postesa. Els forjats són els elements estructurals que es repeteixen constantment en el disseny dels edificis i que, per tant, requereixen d'un grau d'atenció important. Per això la seva optimització presenta un indubtable interès. Els forjats de llosa postesa, en particular, suposen una millora tecnològica respecte als forjats convencionals, i resulten avantatjosos dins de determinats camps d'aplicació. De l'anàlisi dels treballs d'investigació prèviament publicats, s'ha pogut concloure que l'optimització d'estructures de formigó en general, i de forjats llosa en particular, s'aborda de forma eficaç mitjançant l'ús de metaheurístiques. L'ús d'aquestes tècniques ha demostrat ser avantatjós en fer possible considerar tots els elements que conformen el forjat, donant al resultat de l'optimització un enfocament molt pràctic ja que el resultat del procés és un forjat completament definit. A partir d'aquí s'han implementat tres algorismes mono-objectiu basats en altres tantes metaheurístiques: el recuit simulat (SA), l'acceptació per llindars (TA) i l'algoritme del solter, aquest últim amb dues variants (OBA, OBA1). Aquests algoritmes han estat degudament calibrats per millorar el seu funcionament. La comparació entre ells mostra que funcionen d'una manera molt similar. El que ha proporcionat els millors resultats ha estat el TA, amb lloses entre un 0.5% i un 1% més econòmiques que la resta d'algoritmes. L'algoritmes que millors resultats ha obtingut a continuació és gairebé sempre el OBA 1, ja que millora l'OBA, i fins i tot a TA per parametritzacions de curta durada de càlcul. En qualsevol cas, l'algorisme TA ha millorat el cost d'una solució de referència en un 31.63%. Aquest estalvi tan significatiu es justifica per la reducció de cant, el que redueix el mesurament de formigó, i per tant de pes, de manera que permet reduir també quanties d'acer. Així mateix, s'ha implementat un algoritme multiobjectiu (SMOSA), enfrontant dues funcions objectiu que entren en conflicte: el cost econòmic i la seguretat estructural, avaluada mitjançant un factor definit com el menor dels factors de seguretat de tots els estats límit examinats. Els resultats indiquen que un increment del factor de seguretat envoltant d'un 5% sobre el mínim imposat per les normes requereix un sobrecost del 2%, però aquesta proporció no es manté lineal. Per augmentar la seguretat al doble del valor normatiu, el cost s'incrementa en un 89.54%. Amb tots aquests resultats, i analitzant els resultats de l'algoritme TA, s'ha dissenyat un nou algoritme d'optimització que s'ha anomenat Destrucció puntual més reconstrucció guiada (DP + RG). Es tracta d'un algoritme inspirat en els algoritmes de destrucció-reconstrucció, amb elements dels algoritmes de cerca en entorns amplis. Es basa en emprar moviments més sofisticats que dirigeixen la recerca no només en funció de la variació en la funció objectiu, sinó també en l'alteració en el compliment dels requisits estructurals. Encara que s'ha aplicat únicament a aquest tipus de forjats és totalment generalitzable a l'optimització de qualsevol estructura de formigó. / Rodríguez-Calderita Facundi, ÁM. (2015). Optimización heurística de forjados de losa postesa [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59238

[EN] The Facilities Layout Problem in a industrial plant (FLP) pursues the good ordenation of the integrating elements (that in this work they will call themselves facilities, understan-ding those elements of the production system that they require space) of a production system and it contemplates, among other, geometric and economic aspects. The eco-nomic aspect has to do with the installation of the plant and with its operation while the geometric one is related with the architecture of the system. Under consideration of these aspects they are derived different formulations of the problem according to the geometric model adopted for represent the solution and according to the function to optimize that can include quantitative terms as installation costs and operation cost (manu-tención) and qualitative terms derived of the chart establishing relationship of activities from the met-hodology SLP. Certain tradition exists in the Educational Unit of Buildings and Architectu-re Industrial (at the moment U.D of Industrial Buldings), on the resolution of this FLP from diverse focuses, what there is origin that already from the years 90, myself, author of this thesis, as well as other partners, let us have implemented some computer applications of several types for the resolution of the same, based, by way of example, in genetic algo-rithms or in fuzzy logic. The last one goal was this one implemented with ACO ("Ant Co-lony Optimization") that this work shows. Anyway, this applications, often used in other works or even with educational ends, they have provided satisfactory results so much in the investigating scheduling as in the academic. At the beginning of the 2000, when the normative of Industrial Buldings Fire Proofing appears, when being starting from then of a preceptive normative in the greater part of industries of new installation, and the position that was continued in the real works was: in a first phase the elaboration of the layout, while in a second phase the application of the preceptive normative of fire proofing was demanded against fires to the layout obtained previously, with obligatory character so much in the industrial field, like in the subsidiary uses that aren't industrials, different from the main one. Any layout that it doesn't complete the fire proofing normative approaches in all the areas, be these industrial or not, it lacks legal validity and therefore it's not viable. In a third phase it is endowed of the thermal appropriate atmosphere, higroscopic, acous-tic and lighting to the obtained solution. In front of this reality, more and more commenda-ble starting from the appearance of the Technical Code of Buildings, that impels the per-formance designing and not in prescriptions, of the non convenience of unlying the design phases, we have started including the approach of the compartmentalization in the design like another objective in the quality of the final adopted solution, and therefore optimizable like any another. Hence in this work we have been carried out a proposal of compart-mentalization algorithm that works starting from the information and approaches that the normative of fires use, and we have also defined a proposal of objective function, as well as a series of parameters that allows to consider like it influences this compartmentaliza-tion in the flow of materials through the different facilities. / [ES] El problema de la distribución en planta de procesos industriales (FLP) persigue la ordenación óptima de los elementos (que en este trabajo se llamarán actividades, conceptuándose como aquellos elementos del sistema de producción que requieren espacio) de un sistema de producción y contempla, entre otros, aspectos geométricos y económicos. El aspecto económico tiene que ver con la instalación de la planta y con su operación mientras que el geométrico se relaciona con la arquitectura del sistema. De la consideración de estos aspectos se derivan diferentes formulaciones del problema según el modelo geométrico adoptado para representar la solución y según la función a optimizar, que puede incluir términos cuantitativos como costes de instalación y de operación (manutención) y términos cualitativos derivados de la tabla relacional de actividades establecida desde la metodología SLP. Existe cierta tradición en la Unidad Docente de Construcción y Arquitectura Industrial (actualmente U.D de Construcciones Industriales), sobre la resolución de este problema de distribución en planta desde diversos enfoques, lo que ha originado que ya desde los años 90, yo mismo, autor de esta Tesis Doctoral, así como otros compañeros, hayamos implementado algunas aplicaciones informáticas de varios tipos para la resolución del mismo, basadas, a modo de ejemplo, en algoritmos genéticos o en lógica borrosa. El último caso el de la aplicación informática que utiliza ACO ("Ant Colony Optimization") que se presenta en este trabajo. En cualquier caso, dichas aplicaciones, a menudo utilizadas en otras investigaciones o incluso con fines docentes, han proporcionado resultados satisfactorios tanto en el plano investigador como en el académico. A principios de los 2000, cuando aparece la normativa de Protección Contra Incendios en Establecimientos Industriales, al tratarse a partir de entonces de una normativa de obligado cumplimiento en la gran mayoría de actividades de nueva planta, y el planteamiento que se siguió al realizar los trabajos y proyectos sobre casos reales fue en una primera fase la elaboración de la distribución en planta, mientras que en una segunda fase se exigía la aplicación de la normativa de protección contra incendios a la distribución en planta obtenida con anterioridad, con carácter obligatorio tanto en el ámbito industrial, como en los usos subsidiaros no industriales diferentes del principal. Cualquier distribución en planta que no cumpla los criterios normativos en todas las zonas, sean éstas industriales o no, carece de validez legal y por tanto no es viable. En una tercera fase se dota del adecuado ambiente térmico, higroscópico, acústico y lumínico a la solución obtenida. Frente a esta realidad, cada vez más plausible a partir de la entrada en vigor del Código Técnico de la edificación, que impulsa el diseño basado en prestaciones y no en prescripciones, de la no conveniencia de desligar las fases de diseño, se ha comenzado por incluir el criterio de la sectorización en el diseño como un objetivo más mesurable en la calidad de la solución final adoptada, y por lo tanto optimizable como cualquier otro. Por ello en este trabajo se ha realizado una propuesta de algoritmo de sectorización, que funciona a partir de la información y criterios que las normativas de incendios utilizan, y se ha definido también una propuesta de función objetivo, así como una serie de parámetros que permiten considerar cómo influye esta sectorización en el trasiego de materiales (fundamentalmente flujos) a través de las distintas actividades. / [CA] El problema de la distribució en planta de processos industrials (FLP) perseguix l'ordena-ció òptima dels elements (que en este treball es cridaran activitats, conceptuant-se com aquells elements del sistema de producció que requerixen espai) d'un sistema de pro-ducció i contempla, entre altres, aspectes geomètrics i econòmics. L'aspecte econòmic té a veure amb la instal·lació de la planta i amb la seua operació mentres que el geo-mètric es relaciona amb l'arquitectura del sistema. De la consideració d'estos aspectes es deriven diferents formulacions del problema segons el model geomètric adoptat per a representar la solució i segons la funció a optimitzar, que pot incloure termes quantitatius com a costos d'instal·lació i d'operació (manutenció) i termes qualitatius derivats de la taula relacional d'activitats establida des de la metodologia SLP. Hi ha una certa tradició en la Unitat Docent de Construcció i Arquitectura Industrial (actualment U.D de Cons-truccions Industrials) , sobre la resolució d'este problema de distribució en planta des de diversos enfocaments, la qual cosa ha originat que ja des dels anys 90, jo mateix, autor d'esta tesi, així com altres companys, hàgem implementat algunes aplicacions informàti-ques de diversos tipus per a la resolució del mateix, basades, a manera d'exemple, en algoritmes genètics o en lògica borrosa. L'últim cas el de l'aplicació informàtica que uti-litza ACO ("Ant Colony Optimization") que es presenta en este treball. En tot cas, les dites aplicacions, sovint utilitzades en altres investigacions o inclús amb fins docents, han pro-porcionat resultats satisfactoris tant en el pla investigador com en l'acadèmic. A principis dels 2000, quan apareix la normativa de Protecció Contra Incendis en Establiments In-dustrials, al tractar-se a partir de llavors d'una normativa de compliment obligatori en la gran majoria d'activitats de nova planta, i el plantejament que es va seguir en els treballs i projectes reials va ser en una primera fase l'elaboració de la distribució en planta, men-tres que en una segona fase s'exigia l'aplicació de la normativa de protecció contra in-cendis a la distribució en planta obtinguda amb anterioritat, amb caràcter obligatori tant en l'àmbit industrial, com en els usos subsidiar-vos no industrials diferents del principal. Qualsevol distribució en planta que no complisca els criteris normatius en totes les zones, siguen ést. En una tercera fase es dota de l'adequat ambient tèrmic, higroscòpic, acústic i lumínic a la solució obtinguda. Enfront d'esta realitat, cada vegada més plausible a partir de l'entrada en vigor del Codi Tècnic de l'Edificació, que impulsa el disseny basat en prestacions i no en prescripcions, de la no conveniència de deslligar les fases de disseny, s'ha començat per incloure el criteri de la sectorització en el disseny com un objectiu més mesurable en la qualitat de la solució final adoptada, i per tant optimizable com qualsevol altre. Per això en este treball s'ha realitzat una proposta d'algoritme de sectorització, que funciona a partir de la informació i criteris que les normatives d'incendis utilitzen, i s'ha definit també una proposta de funció objectiu, així com una sèrie de paràmetres que permeten considerar com influïx esta sectorització en el trasbals de materials (fonamen-talment fluxos) a través de les distintes activitats. / Jaén Gómez, PI. (2015). Algoritmos híbridos para la resolución del F.L.P. (Facility Layout Problem) basados en colonias de hormigas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59447

[EN] Increasing water demand due to population growth, reduction of available water resources due to pollution and climate change effects, which, in turn, increase the severity of external events, and poor management of water supply systems threaten the continuity of drinkable water supply. When a scenario under these conditions is set, water supply companies opt for intermittent supply and thus deliver water to users for just few hours during the day. However, intermittent water supply must be the last resort under water scarcity conditions mainly due to: damage caused to the system infrastructure, health risks, and supply equity impairment. Nevertheless, it is a fact that intermittent supply still remains a manner of water supply for millions of people around the world, mainly in developing countries. One third of Africa and Latin America population and more than a half of Asia's have intermittent water supply. In the literature, there are two approaches to face intermittent supply related problems. The first one looks for continuous supply by improving the infrastructure and by increasing the amount of water at the supply sources. The second one, based on the recognition of the intermittent supply as a reality, tries to improve management of intermittent supply systems. The first point of view, which focus upon reaching continuous supply, can, in turn, be subdivided into two: a direct way, which may be possible when enough resources are available to improve the infrastructure and increase water sources capacity within the short term; and, alternatively, a gradual transition, which considers the economic scarcity of the operator to reach continuous supply in a planned way in the medium term. Operators in systems with economic scarcity can hardly afford a direct transition due to economic limitations. Thus, other more feasible strategies must be considered and studied. In this thesis, we propose a transition from intermittent to continuous supply based on complementary conditions of both points of view mentioned before, and by incorporating the term gradual transition, under the following considerations: First, we look for improving the equity supply. Therefore, technical management, sectorization, system capacity analysis, and supply schedule management measures are set up strongly regarding intermittent supply conditions and, consequently, recognizing intermittent supply as a reality. Later, measures must be focused on the gradual transition itself. Consequently, intermittent supply sectors are selected to become continuous. Sector selection considers several criteria preserving equity in current intermittent sectors. By using this procedure, we show that a planned and agreed transition that considers the operator's economic limitations is possible. Incidentally, the development of these tools enables us to trace back and evaluate the origin of an intermittent water supply system. Although this thesis mainly focuses on systems with economic scarcity and poor management, our proposals can also be useful for better management of systems with water scarcity. / [ES] El aumento de la demanda de agua por el incremento de la población; la reducción en la disponibilidad de recursos hídricos debido a la contaminación y efectos del cambio climático, que aumenta la severidad de los eventos extremos; y las deficiencias en la gestión de los sistemas de abastecimiento de agua ponen en riesgo la continuidad del suministro de agua potable. Estas condiciones, imponen un escenario propicio para que las empresas de agua opten por tener un suministro intermitente, proporcionando agua a la población únicamente por algunas horas al día. Aunque el suministro intermitente debe ser la última medida a tomar en condiciones de escasez de agua, principalmente debido a: los daños que causa a la infraestructura del sistema, el riesgo a la salud que conlleva y los problemas de equidad en el suministro de agua; aún continua siendo la forma de acceso al agua para millones de personas alrededor del mundo, principalmente en países en vías de desarrollo. Una tercera parte de África y Latinoamérica y más de la mitad de la población de Asia tienen suministro intermitente. Dentro la bibliografía, existen dos enfoques para afrontar los problemas relacionados con el suministro intermitente: el primero busca llegar a un suministro de 24 horas mejorando la infraestructura e incrementando la cantidad de agua en las fuentes de suministro; el segundo enfoque considera al sistema intermitente como una realidad, de esta forma las soluciones planteadas buscan la mejora de la gestión del sistema trabajando como intermitente. A su vez, el primer enfoque puede ser dividido en dos: llegar al suministro continuo de forma directa, situación que puede darse cuando existen los recursos suficientes para mejorar la infraestructura y ampliar la capacidad de las fuentes de suministro a corto plazo; y alternativamente se tiene una transición gradual, que considera la escasez económica del operador, de tal forma que se logre un suministro por 24 horas de forma planificada a mediano plazo. Un operador de un sistema de agua con escasez económica, difícilmente puede optar por una transición directa, precisamente por las limitaciones económicas, por lo que deben buscarse y analizarse otro tipo de estrategias más rentables. En el presente trabajo se propone una transición de suministro intermitente a continuo, en base a la complementación de los dos enfoques mencionados anteriormente, incorporando el término de transición gradual, con las siguientes consideraciones: En primera instancia, se busca mejorar la equidad del suministro, por lo que se plantean medidas de gestión técnica, sectorización, análisis de la capacidad del sistema y gestión de horarios de suministro; enfocados a las condiciones que se dan en un suministro intermitente, esto implica su aceptación como una realidad. Posteriormente, las acciones deben ir dirigidas a realizar la transición gradual en sí; por lo que se seleccionarán las zonas o sectores que tendrán suministro por 24 horas, la selección debe considerar varios criterios que permitan mantener la equidad entre los sectores todavía intermitentes. Este procedimiento permitirá elaborar una transición planificada y ajustada a las limitaciones económicas del operador. El desarrollo de estas herramientas, también permite evaluar el origen de los sistemas con suministro intermitente. Aunque, el presente trabajo se centra en sistemas con escasez económica y con mala gestión, las propuestas planteadas también pueden ser útiles para una mejor gestión de los sistemas con escasez física de agua. / [CA] L'augment de la demanda d'aigua per l'increment de la població; la reducció en la disponibilitat de recursos hídrics a causa de la contaminació i efectes del canvi climàtic, que augmenta la severitat dels esdeveniments extrems; i les deficiències en la gestió dels sistemes d'abastament d'aigua posen en risc la continuïtat del subministrament d'aigua potable. Aquestes condicions, imposen un escenari propici perquè les empreses d'aigua opten per tenir un subministrament intermitent, proporcionant aigua a la població únicament per algunes hores al dia. Encara que el subministrament intermitent ha de ser l'última mesura a prendre en condicions d'escassetat d'aigua, principalment a causa de: els danys que causa a la infraestructura del sistema, el risc a la salut que comporta i els problemes d'equitat en el subministrament d'aigua; encara contínua sent la forma d'accés a l'aigua per a milions de persones al voltant del món, principalment en països en vies de desenvolupament. Una tercera part d'Àfrica i Llatinoamèrica i més de la meitat de la població d'Àsia tenen subministrament intermitent. Dins les referències bibliogràfiques, existeixen dos enfocaments per a afrontar els problemes relacionats amb el subministrament intermitent: el primer cerca arribar a un subministrament de 24 hores millorant la infraestructura i incrementant la quantitat d'aigua en les fonts de subministrament; el segon enfocament considera al sistema intermitent com una realitat, d'aquesta forma les solucions plantejades cerquen la millora de la gestió del sistema treballant com a intermitent. Al seu torn, el primer enfocament pot ser dividit en dos: arribar al subministrament continu de forma directa, situació que pot donar-se quan existeixen els recursos suficients per a millorar la infraestructura i ampliar la capacitat de les fonts de subministrament a curt termini; i alternativament es té una transició gradual, que considera l'escassetat econòmica de l'operador, de tal forma que s'aconsegueix un subministrament per 24 hores de forma planificada a mig termini. Un operador d'un sistema d'aigua amb escassetat econòmica, difícilment pot optar per una transició directa, precisament per les limitacions econòmiques, per la qual cosa han de cercar-se i analitzar-se un altre tipus d'estratègies més rendibles. En el present treball es proposa una transició de subministrament intermitent a continu, sobre la base de la complementació dels dos enfocaments esmentats anteriorment, incorporant el terme de transició gradual, amb les següents consideracions: En primera instància, se cerca millorar l'equitat del subministrament, per la qual cosa es plantegen mesures de gestió tècnica, sectorització, anàlisi de la capacitat del sistema i gestió d'horaris de subministrament; enfocats a les condicions que es donen en un subministrament intermitent, açò implica la seua acceptació com una realitat. Posteriorment, les accions han d'anar dirigides a realitzar la transició gradual en si; pel que se seleccionaran les zones o sectors que tindran subministrament per 24 hores, la selecció ha de considerar diversos criteris que permeten mantenir l'equitat entre els sectors encara intermitents. Aquest procediment permetrà elaborar una transició planificada i ajustada a les limitacions econòmiques de l'operador. El desenvolupament d'aquestes eines, també permet avaluar l'origen dels sistemes amb subministrament intermitent. Encara que, el present treball se centra en sistemes amb escassetat econòmica i amb mala gestió, les propostes plantejades també poden ser útils per a una millor gestió dels sistemes amb escassetat física d'aigua. / Ilaya Ayza, AE. (2016). PROPUESTA PARA LA TRANSICIÓN DE UN SISTEMA CON SUMINISTRO DE AGUA INTERMITENTE A SUMINISTRO CONTINUO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/67931

Given the high degree of development of hydraulic infrastructure in the developed countries, and with the increasing opposition to constructing new facilities in developing countries, the focus of water resource system analysis has turned into defining adequate operation strategies. Better management is necessary to cope with the challenge of supplying increasing demands and conflicts on water allocation while facing climate change impacts. To do so, a large set of mathematical simulation and optimization tools have been developed. However, the real application of these techniques is still limited. One of the main lines of research to fix this issue regards to the involvement of experts' knowledge in the definition of mathematical algorithms. To define operating rules in a way in which system operators could rely, their expert knowledge should be fully accounted and merged with the results from mathematical algorithms. This thesis develops a methodological framework and the required tools to improve the operation of large-scale water resource systems. In such systems, decision-making processes are complex and supported, at least partially, by the expert knowledge of decision-makers. This importance of expert judgment in the operation strategies requires mathematical tools able to embed and combine it with optimization algorithms. The methods and tools developed in this thesis rely on stochastic programming, fuzzy logic and the involvement of system operators during the whole rule-defining process. An extended stochastic programming algorithm, able to be used in large-scale water resource systems including stream-aquifer interactions, has been developed (the CSG-SDDP). The methodological framework proposed uses fuzzy logic to capture the expert knowledge in the definition of optimal operating rules. Once the current decision-making process is fairly reproduced using fuzzy logic and expert knowledge, stochastic programming results are introduced and thus the performance of the rules is improved. The framework proposed in this thesis has been applied to the Jucar river system (Eastern Spain), in which scarce resources are allocated following complex decision-making processes. We present two applications. In the first one, the CSG-SDDP algorithm has been used to define economically-optimal conjunctive use strategies for a joint operation of reservoirs andaquifers. In the second one, we implement a collaborative framework to couple historical records with expert knowledge and criteria to define a decision support system (DSS) for the seasonal operation of the reservoirs of the Jucar River system. The co-developed DSS tool explicitly reproduces the decision-making processes and criteria considered by the system operators. Two fuzzy logic systems have been developed and linked with this purpose, as well as with fuzzy regressions to preview future inflows. The DSS developed was validated against historical records. The developed framework offers managers a simple way to define a priori suitable decisions, as well as to explore the consequences of any of them. The resulting representation has been then combined with the CSG-SDDP algorithm in order to improve the rules following the current decision-making process. Results show that reducing pumping from the Mancha Oriental aquifer would lead to higher systemwide benefits due to increased flows by stream-aquifer interaction. The operating rules developed successfully combined fuzzy logic, expert judgment and stochastic programming, increasing water allocations to the demands by changing the way in which Alarcon, Contreras and Tous are balanced. These rules follow the same decision-making processes currently done in the system, so system operators would feel familiar with them. In addition, they can be contrasted with the current operating rules to determine what operation options can be coherent with the current management and, at the same time, achieve an optimal operation / Dado el alto número de infraestructuras construidas en los países desarrollados, y con una oposición creciente a la construcción de nuevas infraestructuras en los países en vías de desarrollo, la atención del análisis de sistemas de recursos hídricos ha pasado a la definición de reglas de operación adecuadas. Una gestión más eficiente del recurso hídrico es necesaria para poder afrontar los impactos del cambio climático y de la creciente demanda de agua. Para lograrlo, un amplio abanico de herramientas y modelos matemáticos de optimización se han desarrollado. Sin embargo, su aplicación práctica en la gestión hídrica sigue siendo limitada. Una de las más importantes líneas de investigación para solucionarlo busca la involucración de los expertos en la definición de dichos modelos matemáticos. Para definir reglas de operación en las cuales los gestores confíen, es necesario tener en cuenta su criterio experto y combinarlo con algoritmos de optimización. La presente tesis desarrolla una metodología, y las herramientas necesarias para aplicarla, con el fin de mejorar la operación de sistemas complejos de recursos hídricos. En éstos, los procesos de toma de decisiones son complicados y se sustentan, al menos en parte, en el juicio experto de los gestores. Esta importancia del criterio de experto en las reglas de operación requiere herramientas matemáticas capaces de incorporarlo en su estructura y de unirlo con algoritmos de optimización. Las herramientas y métodos desarrollados se basan en la optimización estocástica, en la lógica difusa y en la involucración de los expertos durante todo el proceso. Un algoritmo estocástico extendido, capaz de ser usado en sistemas complejos con interacciones río-acuífero se ha desarrollado (el CSG-SDDP). La metodología definida usa lógica difusa para capturar el criterio de experto en la definición de reglas óptimas. En primer lugar se reproducen los procesos de toma de decisiones actuales y, tras ello, el algoritmo de optimización estocástica se emplea para mejorar las reglas previamente obtenidas. La metodología propuesta en esta tesis se ha aplicado al sistema Júcar (Este de España), en el que los recursos hídricos son gestionados de acuerdo a complejos procesos de toma de decisiones. La aplicación se ha realizado de dos formas. En la primera, el algoritmo CSG-SDDP se ha utilizado para definir una estrategia óptima para el uso conjunto de embalses y acuíferos. En la segunda, la metodología se ha usado para reproducir las reglas de operación actuales en base a criterio de expertos. La herramienta desarrollada reproduce de forma explícita los procesos de toma de decisiones seguidos por los operadores del sistema. Dos sistemas lógicos difusos se han empleado e interconectado con este fin, así como regresiones difusas para predecir aportaciones. El Sistema de Ayuda a la Decisión (SAD) creado se ha validado comparándolo con los datos históricos. La metodología desarrollada ofrece a los gestores una forma sencilla de definir decisiones a priori adecuadas, así como explorar las consecuencias de una decisión concreta. La representación matemática resultante se ha combinado entonces con el CSG-SDDP para definir reglas óptimas que respetan los procesos actuales. Los resultados obtenidos indican que reducir el bombeo del acuífero de la Mancha Oriental conlleva una mejora en los beneficios del sistema debido al incremento de caudal por relación río-acuífero. Las reglas de operación han sido adecuadamente desarrolladas combinando lógica difusa, juicio experto y optimización estocástica, aumentando los suministros a las demandas mediante modificaciones el balance de Alarcón, Contreras y Tous. Estas reglas siguen los procesos de toma de decisiones actuales en el Júcar, por lo que pueden resultar familiares a los gestores. Además, pueden compararse con las reglas de operación actuales para establecer qué decisiones entre / Donat l'alt nombre d'infraestructures construïdes en els països desenrotllats, i amb una oposició creixent a la construcció de noves infraestructures en els països en vies de desenrotllament, l'atenció de l'anàlisi de sistemes de recursos hídrics ha passat a la definició de regles d'operació adequades. Una gestió més eficient del recurs hídric és necessària per a poder afrontar els impactes del canvi climàtic i de la creixent demanda d'aigua. Per a aconseguir-ho, una amplia selecció de ferramentes i models matemàtics d'optimització s'han desenrotllat. No obstant això, la seua aplicació pràctica en la gestió hídrica continua sent limitada. Una de les més importants línies d'investigació per a solucionar-ho busca la col·laboració activa dels experts en la definició dels models matemàtics. Per a definir regles d'operació en les quals els gestors confien, és necessari tindre en compte el seu criteri expert i combinar-ho amb algoritmes d'optimització. La present tesi desenrotlla una metodologia, i les ferramentes necessàries per a aplicar-la, amb la finalitat de millorar l'operació de sistemes complexos de recursos hídrics. En estos, els processos de presa de decisions són complicats i se sustenten, almenys en part, en el juí expert dels gestors. Esta importància del criteri d'expert en les regles d'operació requereix ferramentes matemàtiques capaces d'incorporar-lo en la seua estructura i d'unir-lo amb algoritmes d'optimització. Les ferramentes i mètodes desenrotllats es basen en l'optimització estocàstica, en la lògica difusa i en la col·laboració activa dels experts durant tot el procés. Un algoritme estocàstic avançat, capaç de ser usat en sistemes complexos amb interaccions riu-aqüífer, s'ha desenrotllat (el CSG-SDDP) . La metodologia definida utilitza lògica difusa per a capturar el criteri d'expert en la definició de regles òptimes. En primer lloc es reprodueixen els processos de presa de decisions actuals i, després d'això, l'algoritme d'optimització estocàstica s'empra per a millorar les regles prèviament obtingudes. La metodologia proposada en esta tesi s'ha aplicat al sistema Xúquer (Est d'Espanya), en el que els recursos hídrics són gestionats d'acord amb complexos processos de presa de decisions. L'aplicació s'ha realitzat de dos formes. En la primera, l'algoritme CSG-SDDP s'ha utilitzat per a definir una estratègia òptima per a l'ús conjunt d'embassaments i aqüífers. En la segona, la metodologia s'ha usat per a reproduir les regles d'operació actuals basant-se en criteri d'experts. La ferramenta desenvolupada reprodueix de forma explícita els processos de presa de decisions seguits pels operadors del sistema. Dos sistemes lògics difusos s'han empleat i interconnectat amb este fi, al igual què regressions difuses per preveure cabdals. El Sistema d'Ajuda a la Decisió (SAD) creat s'ha validat comparant-lo amb les dades històriques. La metodologia desenvolupada ofereix als gestors una manera senzilla de definir decisions a priori adequades, així com per explorar les conseqüències d'una decisió concreta. La representació matemàtica resultant s'ha combinat amb el CSG-SDDP per a definir regles òptimes que respecten els processos actuals. Els resultats obtinguts indiquen que reduir el bombament de l'aqüífer de la Mancha Oriental comporta una millora en els beneficis del sistema a causa de l'increment de l'aigua per relació riu-aqüífer. Les regles d'operació han sigut adequadament desenrotllades combinant lògica difusa, juí expert i optimització estocàstica, augmentant els subministres a les demandes per mitjà de modificacions del balanç d'Alarcón, Contreras i Tous. Estes regles segueixen els processos de presa de decisions actuals en el Xúquer, per la qual cosa poden resultar familiars als gestors. A més, poden comparar-se amb les regles d'operació actuals per a establir quines decisions entre les possibles serien coherents / Macián Sorribes, H. (2017). Design of optimal reservoir operating rules in large water resources systems combining stochastic programming, fuzzy logic and expert criteria [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/82554

Un área importante de la Matemática Aplicada es el Análisis Matricial dado que muchos problemas pueden reformularse en términos de matrices y de así facilitar su resolución. El problema de valor propio inverso consiste en la reconstrucción de una matriz a partir de datos espectrales dados. Este tipo de problemas se presenta en diferentes áreas de la ingeniería y surge en numerosas aplicaciones. En esta tesis se resuelve el problema de valor propio inverso para tres tipos específicos de matrices. Los problemas de valores propios inversos han sido estudiados tanto desde los puntos de vista teórico, numérico como del de las aplicaciones. Un problema de valor propio inverso adecuadamente planteado debe satisfacer restricciones referidas a los datos espectrales y a la estructura deseada. Dada una matriz X y una matriz diagonal D, se buscan soluciones de la ecuación AX = XD siendo A una matriz con una determinada estructura. A partir de estas restricciones sobre la matriz A surgen una variedad de problemas de valores propios inversos. El problema para el caso de una matriz A hermítica y reflexiva o antireflexiva con respecto a una matriz J tripotente y hermítica ha sido resuelto por L. Lebtahi y N. Thome. En el Capítulo 2 de esta memoria se extiende este trabajo al caso de una matriz A hermítica y reflexiva con respecto a una matriz J {k +1}-potente y normal. En el Teorema 2.2.1 se dan las condiciones bajo las cuales el problema tiene solución y se proporciona la forma explícita de la solución general. Además, si el conjunto de soluciones del problema de valor propio inverso es no vacío, se resuelve el problema de Procrustes asociado. Las matrices Hamiltonianas y antiHamiltonianas aparecen en la resolución de importantes problemas de la Teoría de Sistemas y Control. El problema de valor propio inverso para matrices hermíticas y Hamiltonianas generalizadas fue analizado por Z. Zhang, X. Hu y L. Zang. Más tarde, Z. Bai consideró el caso de matrices hermíticas y antiHamiltonianas generalizadas. En ambos casos se estudió el problema de valor propio inverso y el problema optimización. Una extensión de las matrices Hamiltonianas son las matrices J-Hamiltonianas, y corresponden a una de las aportaciones originales que se realizan en esta memoria. En los Capítulos 3 y 4 de esta tesis se estudian el problema de valor propio inverso para matrices normales J-Hamiltonianas y para normales J-antiHamiltonianas. Para la resolución del caso de las matrices normales y J-Hamiltonianas se presentan cuatro métodos diferentes. Los dos primeros métodos son generales, dan condiciones para que el problema tenga solución. El tercer método se formaliza en el Teorema 3.2.2 que proporciona las condiciones bajo las cuales el problema tiene solución y se presentan infinitas soluciones del mismo. Todas las soluciones se obtienen con el último método. El principal resultado se da en el Teorema 3.2.3. Una sección completa está dedicada a la resolución del problema de optimización de Procrustes asociado. La organización de esta tesis es la siguiente: Capítulo 1 contiene una introducción al problema de valor propio inverso y al problema de Procrustes. En el Capítulo 2 se estudia el problema de valor propio inverso para una matriz hermítica y reflexiva con respecto a una matriz normal {k + 1}-potente, así como también el problema de optimización de Procrustes asociado. Además, se propone un algoritmo que resuelve el problema de Procrustes y se da un ejemplo que muestra el funcionamiento del mismo. El problema de valor propio inverso para una matriz normal y J-Hamiltoniana se resuelve en el Capítulo 3 usando distintos métodos y además se considera el problema de optimización de Procrustes asociado. Se propone un algoritmo que sirve para calcular la solución del problema de optimización y se presentan algunos ejemplos. En el Capítulo 4, en base a los resultados obtenidos en el Capítulo 3, se aborda el problema / An important area of Applied Mathematics is Matrix Analysis due to the fact that many problems can be reformulated in terms of matrices and, in this way, their resolution is facilitated. The inverse eigenvalue problem consists of the reconstruction of a matrix from given spectral data. This type of problems occurs in different engineering areas and arises in numerous applications. In this thesis the inverse eigenvalue problem for three specific sets of matrices is solved. Inverse eigenvalue problems have been studied from theoretical and numerical points of view as well as from their applications. An inverse eigenvalue problem properly posed must satisfy constraints referring to the spectral data and to the desirable structure. Given a matrix X and a diagonal matrix D, solutions of the equation AX = XD are searched, where A is a matrix with a prescribed structure. Based on these restrictions on matrix A, a variety of inverse eigenvalue problems arise. L. Lebtahi and N. Thome solved the problem for the case of a matrix A hermitian and reflexive or antireflexive with respect to a matrix J tripotent and hermitian. In Chapter 2 of this tesis, the results are extended to the case of a matrix A hermitian and reflexive with respect to a matrix J {k+1}-potent and normal. Theorem 2.2.1 provides conditions under which the problem has a solution and the explicit form of the general solution is given. In addition, in case of the set of solutions of the inverse eigenvalue problem is not empty, the associated Procrustes problem is solved. Hamiltonian and skewHamiltonian matrices appear in the resolution of important problems of Systems and Control Theory. The inverse eigenvalue problem for hermitian and generalized Hamiltonian matrices was analyzed by Z. Zhang, X. Hu and L. Zang. Afterwards, the case of hermitian and skewHamiltonian generalized matrices by Z. Bai was considered. In both cases, the inverse eigenvalue problem and the best approximation problem were studied. An extension of the Hamiltonian matrices are the J-Hamiltonian matrices, and it is one of the original contributions of this work. In Chapters 3 and Chapter 4 of this thesis the inverse eigenvalue the respective problems for normal J-Hamiltonian matrices and for normal J-skewHamiltonian matrices are studied. For the resolution of the normal J-Hamiltonian matrices case, four methods are presented. The first two methods are general and they give conditions under which the problem is solvable. The third method is formalized in the Theorem 3.2.2. It provides the conditions under which the problem has a solution and the infinite solutions are presented. The last method states the form of all the solutions. The main result is established in the Theorem 3.2.3. A complete section is dedicated to solve the associated optimization Procrustes problem in case of the problem admits solution. Below, a summary of the organization of this thesis and a brief description of its four chapters are presented. Chapter 1 contains an introduction to the inverse eigenvalue problem, the Procrustes problem, and some other ones studied in the literature. In Chapter 2, the inverse eigenvalue problem for a hermitian reflexive matrix with respect to a normal {k + 1}-potent matrix is studied, as well as the associated optimization Procrustes problem. In addition, an algorithm that solves the Procrustes problem is designed and an example that shows the performance of the algorithm is given. The inverse eigenvalue problem for a normal J-Hamiltonian matrix is investigated in Chapter 3 by using several methods and the associated optimization Procrustes problem is considered. An algorithm that allows us to calculate the solution of the optimization problem is proposed and some examples are provided. In Chapter 4, based on the results obtained in Chapter 3, the inverse eigenvalue problem for normal J-skewHamiltonian matrices is addressed. / Una àrea important de la Matemàtica és l'Anàlisi Matricial ja que molts problemas poden reformular-se en termes de matrius i així facilitar la seua resolució. El problema de valor propi invers consisteix en la reconstrucció d'una matriu a partir de dades espectrals donades. Aquest tipus de problemes es presenta a diferents àrees de l'enginyeria i sorgeix a nombroses aplicacions. Els problemes de valors propis inversos han estat estudiats des dels punts de vista teòric, numèric com també del de les aplicacions. A aquesta tesi es resol el problema per a tres tipus específics de matrius. En diversos casos, per tal de que el problema de valor propi tingui sentit, és necessari imposar una estructura específica a la matriu. Un problema de valor propi invers adequadament plantejat ha de satisfer dues restriccions: la referida a les dades espectrals i la restricció estructural desitjada. Donada una matriu X i una matriu diagonal D, es busquen solucions de l'equació AX = XD sent A una matriu amb una determinada estructura. A partir d'aquestes restriccions sobre la matriu A sorgeixen una varietat de problemes de valors propis inversos. El problema pel cas d'una matriu A hermítica i reflexiva o antireflexiva respecte d'una matriu J tripotent i hermítica ha sigut resolt per L. Lebtahi i N. Thome. Al Capítol 2 d'aquesta memòria s'estén este treball esmentat pel cas d'una matriu A hermítica reflexiva respecte d'una matriu J {k+1}-potent I normal. Al Teorema 2.2.1 es donen les condicions sota les quals el problema té solució i es proporciona la forma explícita de la solució general. A més, en el cas de que el conjunt de solucions del problema sigui no buit, es resol el problema de Procrustes associat. Les matrius Hamiltonianes i antiHamiltonianes apareixen en la resolució d'importants problemes de la Teoria de Sistemes i Control. El problema de valor propi invers per a matrius hermítiques i Hamiltonianes generalitzades va ser analitzat per Z. Zhang, X. Hu i L. Zang i posteriorment va ser considerat el cas de matrius hermítiques i antiHamiltonianes generalitzades per Z. Bai. En ambdós casos no només s'estudia el problema de valor propi invers i el problema de trobar la millor aproximació. Una extensió de les matrius Hamiltonianes són les matrius J-Hamiltonianes, i correspon a una de les aportacions originals que es realitzen a aquesta memòria. Als Capítols 3 i 4 s'estudien el problema de valor propi invers per a matrius normals J-Hamiltonianes i per a normals J-antiHamiltonianes. Per a la resolució del cas de les matrius normals J-Hamiltonianes es presenten quatre mètodes diferents. Els dos primers mètodes són generals i donen condicions per a que el problema tingui solución. El tercer mètode queda formalitzat al Teorema 3.2.2 que proporciona les condicions sota les quals el problema té solució i es presenten infinites solucions del mateix. Totes les solucions s'obtenen amb l'últim mètode. El principal resultat es dona al Teorema 3.2.3. Una secció completa està dedicada a la resolució del problema de Procrustes associat. L'organització d'aquesta tesi es la següent. El Capítol 1 conté una introducció al problema de valor propi invers i al problema de Procrustes. Al Capítol 2 s'estudia el problema de valor propi invers per a una matriu hermítica reflexiva respecte d'una matriu normal {k + 1}-potent, així com també el problema d'optimització de Procrustes associat. A més, es proposa un algoritme que resol el problema de Procrustes i es dona un exemple que mostra el funcionament del mateix. El problema de valor propi invers per a una matriu normal J-Hamiltoniana es resol al Capítol 3 fent servir diferents mètodes i a més es considera el problema d'optimització de Procrustes associat. Es proposa un algoritme que serveix per a calcular la solució del problema d'optimització i es presenten alguns exemples. Al Capítol 4, en funció dels resultats obtinguts al Capítol 3, s'aborda e / Gigola, SV. (2018). Optimización del problema de valor propio inverso para matrices estructuradas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/106367

Cada vez más, las empresas de transporte de viajeros se encuentran enmarcadas por un reto financiero para su supervivencia en un mundo globalizado, y están en busca de una gestión eficiente para optimizar los costes de explotación de las flotas. El principal objetivo es obtener el mínimo coste por kilómetro recorrido de los autobuses durante toda su vida útil, pero sin olvidar la influencia de la edad y del kilometraje sobre los vehículos. Desde un punto de vista puramente económico, es evidente que se obtengan los costes de operación y mantenimiento más bajos en los primeros años de trabajo de los vehículos. Pero cuando se consideran otros tipos de costes, como la compra del vehículo, impuestos, subvenciones o incentivos fiscales, y la necesidad de sustitución por nuevos vehículos dotados de innovaciones tecnológicas en conformidad con las exigentes normas de sostenibilidad y sus altos costes, la optimización económica es un reto para los operadores. Así, la determinación del momento óptimo de reemplazo es una tarea cada vez más dependiente de la disponibilidad, fiabilidad y precisión de los datos que se manejen, debido a la incertidumbre en la predicción de algunos valores y costes, tales como los futuros precios del combustible, costes de mantenimiento y la tasa de utilización. Teniendo en cuenta que este proceso ocurre a nivel global en diferentes sectores, existen diferentes modelos y herramientas de gestión que permiten encontrar al menos una solución para el problema de reemplazo. En este trabajo se han planteado dos modelos clásicos aplicados en problemáticas similares, para adaptarlos a la resolución del caso de flotas de transporte urbano de dos países diferentes, España y Brasil, propiciando así un análisis bajo condiciones y entornos distintos. Con el acceso a los datos reales de las flotas, fue desarrollada e implementada la metodología combinada entre la herramienta gerencial Life Cycle Cost y el modelo matemático de Simulación Monte Carlo, mediante la realización de un análisis estocástico, considerando tanto la edad y el kilometraje promedio anual. El estudio ha demostrado que la inclusión de las variables aleatorias en el proceso de determinación de la edad óptima de cambio, junto con la mejor tasa de utilización de los vehículos en función del kilometraje medio, aporta ventajas al proceso de reemplazo convencional, al permitir una perspectiva más confiable de los futuros escenarios, mediante el análisis probabilístico dependiente de las variables económicas y técnicas. Los resultados obtenidos apuntan hacia la eficiencia del modelo, y que podrá ser utilizado de forma satisfactoria en otros estudios comparativos en flotas de transporte urbano. / The passenger transport companies have been increasingly challenged by financial restrictions for their survival in a globalised world and they are searching out an efficient management to optimise the exploitation costs of the fleets. The main objective is not only reaching the lowest average cost per mile of the buses during their lives, but also reaching such aim considering the influence of the age and mileage over the vehicles. From an economic point of view, it is evident that the operational and maintenance costs must be lower at the first working years of the vehicle. However, when other types of costs are taken into consideration, such as the purchasing price, taxes, subsidies or tax incentives, the need of the replacement for new vehicles endowed with technologic innovations in accordance with sustainable rules and their high costs, the economic optimisation becomes a challenge for the managers. Likewise, the determination of the optimum replacement moment is a more and more dependent task on the availability, reliability and precision of the data in use due to the uncertainty and unreliability when predicting some values and costs, such as future fuel prices, maintenance costs and bus use rate. In view of this process happens at a global level over different sectors of the economy, there are several models and tools of management that leads to a solution to the replacement problem. In this study, two classic modules were applied in similar conditions, however, some changes were required to adapt them for the resolution in two urban transport fleet in two different countries, Spain and Brazil, generating an analysis under different conditions and environments though. Using the access of real date from the two fleets, a methodology was developed combining the Life Cycle Cost tool and the mathematical model of Monte Carlo Simulation, by performing a stochastic analysis considering both age and average annual mileage for optimum vehicle replacement. This study has demonstrated that the inclusion of random variables into the determination process of optimum replacement age together with the best mileage of the vehicle in function of average mileage improve the conventional replacement process since it creates a more reliable perfective on future successes through probabilistic analysis dependent on economic and technical variables. The results suggest that the model is effective, and it could be used satisfactorily in other comparative studies about urban transport fleet. / Cada vegada més, les empreses de transport de viatgers es troben majors reptes financers per a la seva supervivència en un món globalitzat, i estan a la recerca d'una gestió eficient per optimitzar els costos d'explotació de les flotes. El principal objectiu és obtenir el mínim cost per quilòmetre recorregut dels autobusos durant tota la seva vida útil, però sense oblidar la influència de l'edat i del quilometratge sobre els vehicles. Des d'un punt de vista purament econòmic, és evident que s'obti els costos d'operació i manteniment més baixos en els primers anys de treball dels vehicles. Però quan es consideren altres tipus de costos, com la compra del vehicle, impostos, subvencions o incentius fiscals, i la necessitat de substitució per nous vehicles dotats d'innovacions tecnològiques en conformitat amb les exigents normes de sostenibilitat i els seus alts costos, l'optimització econòmica és un repte per als operadors. Així, la determinació del moment òptim de reemplaçament és una tasca cada vegada més dependent de la disponibilitat, fiabilitat i precisió de les dades que es manegen, a causa de la incertesa en la predicció d'alguns valors i costos, com ara els futurs preus del combustible, costos de manteniment i la taxa d'utilització. Tenint en compte que aquest procés ocorre a nivell global a diferents sectors, hi ha diferents models i eines de gestió que permeten trobar almenys una solució per al problema de reemplaçament. En aquest treball s'han plantejat dos models clàssics aplicats en problemàtiques similars, per adaptar-los a la resolució del cas de flotes de transport urbà de dos països diferents, Espanya i el Brasil, propiciant així una anàlisi sota condicions i entorns diferents. Amb l'accés a les dades reals de les flotes, va ser desenvolupada i implementada la metodologia combinada entre l'eina gerencial Life Cycle Cost i el model matemàtic de simulació Monte Carlo, mitjançant la realització d'una anàlisi estocàstica, considerant tant l'edat com la mitjana de quilometratge anual. L'estudi ha demostrat que la inclusió de les variables aleatòries en el procés de determinació de l'edat òptima de canvi, juntament amb la millor taxa d'utilització dels vehicles en funció del quilometratge mitjà, aporta avantatges al procés de reemplaçament convencional, en permetre una perspectiva més fiable dels futurs escenaris, mitjançant l'anàlisi probabilístic depenent de les variables econòmiques i tècniques. Els resultats obtinguts apunten cap a l'eficiència del model, i que podrà ser utilitzat de forma satisfactòria en altres estudis comparatius en flotes de transport urbà. / Sá Riechi, JLD. (2018). Desarrollo de un modelo para la optimización del reemplazo de vehículos para una flota de transporte urbano de pasajeros [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/99567

[ES] Las amenazas a las que se enfrentan los motores de combustión interna, tales como emisiones contaminantes, agotamiento del petróleo o el auge de otros tipos de motores (vehículo eléctrico), vinculan el futuro de los vehículos propulsados por este tipo de motor a la mejora del mismo en cuanto a consumo de combustible y a emisiones contaminantes se refiere. Adicionalmente, la alta exigencia de la normativa actual y venidera está forzando a las empresas de automoción a centrarse en el desarrollo de estrategias innovadoras dirigidas a aumentar el rendimiento del motor con baja repercusión en emisiones contaminantes. Un primer paso para atajar esta problemática es centrarse en los procesos que ocurren en la cámara de combustión, que es la base del motor. Teniendo en cuenta este escenario, el objetivo principal del presente trabajo es evaluar y optimizar el ciclo indicado de un motor de combustión interna por medio de una herramienta termodinámica 0D. El acoplamiento de esta herramienta, previamente desarrollada en el grupo de trabajo, con un modelo de emisiones de \NOx{} y una herramienta de optimización, permite la evaluación del impacto sobre el rendimiento indicado de varios límites operacionales y procesos reales que tienen lugar en la cámara de combustión. En primer lugar, se ha evaluado el rendimiento indicado de diferentes ciclos ideales en los motores estudiados en el trabajo. Debido a que la diferencia entre ciclos ideales y reales es resultado de la existencia de varias imperfecciones, se ha realizado un estudio de sensibilidad de dichas imperfecciones para determinar cuáles son las que tienen mayor impacto sobre el rendimiento indicado. A continuación, se han buscado los ciclos teóricos óptimos, en este caso ya teniendo en cuenta los principales fenómenos que ocurren en el cilindro, para obtener la ley de combustión que maximiza el rendimiento indicado a la vez que cumple con diferentes restricciones mecánicas y límites de emisiones. En este análisis se concluye que la velocidad de combustión es el parámetro más importante a tener en cuenta. Con el fin de evaluar algunas técnicas experimentales comúnmente usadas para aumentar la velocidad de combustión, parámetro clave como se ha comentado, se han utilizado diferentes enfoques tales como balances globales de energía, división de pérdidas y diseños de experimentos. Las conclusiones extraídas de dichos análisis han sido usadas para optimizar experimentalmente la ley de combustión. La comparación entre esta optimización experimental y la teórica proporciona el impacto en el rendimiento indicado que supone la limitación en la velocidad de combustión impuesta por el motor analizado. Esta metodología actúa como una herramienta de análisis comparativo entre diferentes arquitecturas del motor, estableciendo el techo de eficiencia bajo las condiciones de operación consideradas, y con ello la ganancia máxima alcanzable por un hipotético motor perfecto. / [CA] Les amenaces a què s'enfronten els motors de combustió interna, com ara emissions contaminants, esgotament del petroli o motors alternatius (vehicle elèctric), vinculen el futur dels vehicles propulsats per aquest tipus de motor a la millora del mateix quant a consum de combustible i a emissions contaminants es refereix. Addicionalment, l'alta exigència de la normativa actual i venidora està forçant a les empreses d'automoció a centrar-se en el desenrotllament d'estratègies innovadores dirigides a augmentar el rendiment del motor amb baixa repercussió en emissions contaminants. Un primer pas per a atallar esta problemàtica és centrar-se en els processos que ocorren en la cambra de combustió, que és la base del motor. Tenint en compte aquest escenari, l'objectiu principal del present treball és avaluar i optimitzar el cicle indicat d'un motor de combustió interna per mitjà d'una ferramenta termodinàmica 0D. L'adaptament d'esta ferramenta, prèviament desenrotllada en el grup de treball, amb un model d'emissions de \NOx{} i una ferramenta d'optimització, permet l'avaluació de l'impacte sobre el rendiment indicat d'uns quants límits operacionals i processos reals que tenen lloc en la cambra de combustió. En primer lloc, s'ha avaluat el rendiment indicat de diferents cicles ideals en els motors estudiats en el treball. Pel fet que la diferència entre cicles ideals i reals és resultat de l'existència de diverses imperfeccions, s'ha realitzat un estudi de sensibilitat de les dites imperfeccions per a determinar quines són les que tenen major impacte sobre el rendiment indicat. A continuació, s'han buscat els cicles teòrics òptims, en aquest cas ja tenint en compte els principals fenòmens que ocorren en el cilindre, per a obtindre la llei de combustió que maximitza el rendiment indicat al mateix temps que compleix amb diferents restriccions mecàniques i límits d'emissions. En aquest anàlisi es conclou que la velocitat de combustió és el paràmetre més important a tindre en compte. A fi d'avaluar algunes tècniques experimentals comunament usades per a augmentar la velocitat de combustió, paràmetre clau com s'ha comentat, s'han utilitzat diferents enfocaments com ara balanços globals d'energia, divisió de pèrdues i dissenys d'experiments. Les conclusions extretes d'aquest anàlisi han sigut usades per a optimitzar experimentalment la llei de combustió. La comparació entre esta optimització experimental i la teòrica proporciona l'impacte en el rendiment indicat que suposa la limitació en la velocitat de combustió imposada pel motor analitzat. Esta metodologia actua com una ferramenta d'anàlisi comparativa entre diferents arquitectures del motor, establint el sostre d'eficiència davall les condicions d'operació considerades, i amb això el guany màxim abastable per un hipotètic motor perfecte. / [EN] Issues affecting internal combustion engines, such as pollutant emissions, oil depletion and the raising of alternative powertrains (full electric vehicle), link the future of vehicles powered by this type of powertrain to its improvement in terms of fuel consumption and pollutant emissions. Additionally, the high stringency of the current and upcoming legislation is forcing automotive manufacturers to focus on developing innovative engine strategies aimed to increase the efficiency with low penalty in emissions. A first step to tackle this issue is to focus on the processes occurring in the combustion chamber, which is the core of the engine. Taking into account this scenario, the main objective of the present work is to assess and optimize the indicated cycle of an internal combustion engine based on a zero-dimensional thermodynamic tool. The coupling of this tool, previously developed in the work group, with a \NOx{} emissions model and an optimization tool allows evaluating the impact on gross indicated efficiency of several operational limits and real processes taking place in the combustion chamber. Thus, the first step was the assessment of the indicated efficiency of some ideal cycles in the engines studied in the work. Since the difference between ideal and real cycles is due to the existence of some imperfections, a sensitivity study of these imperfections is carried out to determine the ones with the highest impact on gross indicated efficiency. Later on, the optimum theoretical cycles have been searched for, now taking into account the main phenomena occurring in the cylinder, to get the combustion profile that maximizes the indicated efficiency while keeping some mechanical restrictions and emission limits. In this analysis, the combustion velocity raised as the most important parameter to take into account. In order to assess some experimental techniques commonly used to enhance the combustion velocity, key parameter as commented, different approaches such as Global Energy Balance, split of losses and the use of design of experiments have been conducted. The conclusions extracted from these analysis have been used to optimize experimentally the combustion law. The comparison between this experimental optimization and the theoretical one provides the impact on gross indicated efficiency of the combustion velocity limitation imposed by the engine hardware. This methodology acts as a benchmarking tool between different hardware architectures, setting the efficiency ceiling of the considered operating point, and thus the maximum gain achievable by implementing an hypothetical perfect hardware. / Blanco Cavero, D. (2018). Assessment and optimization of the indicated cycle with a 0D thermodynamic model [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/115934

El aumento de la capacidad computacional ha permitido el uso cada vez mayor de métodos computacionales para resolver problemas complejos de diferentes áreas, logrando tal incremento en la eficiencia y productividad que se dice que hemos empezado una nueva revolución industrial (la era del conocimiento). En esta nueva era, el uso de aplicaciones de alta, High-Performance Computing en inglés (HPC), es cada vez más común. Una forma de utilizar de manera eficiente los recursos computacionales es desplegar estas aplicaciones sobre recursos compartidos (paradigma de computo en la nube, sea esta pública o privada) en lugar de asignarlos a servidores de manera exclusiva, lo que puede resultar en tiempos muertos en el uso de alguno o todos los recursos. El problema de decidir la mejor forma de compartir recursos asignados a servidores ya sea como máquinas virtuales (VMs), contenedores, o en modo dedicado (bare metal) es llamado el problema de Instance Placement, y es fundamental para la performance de una plataforma de computo en la nube. El subproblema que se presenta cuando ya se decidió una asignación via VMs es el de VM Placement. El problema de Instance Placement es actualmente un problema abierto debido a que la solución online requiere el conocimiento no sólo de las demandas actuales y sus parámetros, sino también de las demandas futuras. Como un primer acercamiento a una solución, esta tesis busca diseñar e implementar un algoritmo de Offline Instance Placement donde el conjunto de demandas, su inicio y duración, así como sus estadísticas de uso son conocidas. El algoritmo busca asignar –de la mejor manera posible– los recursos de cómputo a instancias en una nube privada, considerando el tipo de carga a la que estas pertenecen y su nivel de servicio. Debido a que OpenStack es una de las soluciones más empleadas para nubes privadas, se toma como referencia el scheduler de OpenStack para comparar la utilidad de el algoritmo propuesto. Luego de realizar las pruebas, se obtuvo que el scheduler propuesto presenta una mayor utilidad que el scheduler de OpenStack para distintos tipos de cargas.

In the present work, we will study the portfolio selection problem under the meanvariance framework with regime switching. This regime switching is modeled by an homogeneous finite-state Markov chain and affects the relevant financial parameters, such as the appreciation rate and volatility of asset returns. The aim of the agent under study (for example, an investor, a bank, etc.) is to find a portfolio such that the risk of his terminal wealth is minimized while his expected terminal wealth is fixed at some acceptable level. We consider two situations of analysis: (I) A financial market without risk-free asset. Modeling the financial market in this way adds realism to the portfolio selection problem, especially for long-term investment horizons. In this case, we will formulate the mean-variance optimization problem and a feasibility theorem will be proved. Furthermore, we will derive the efficient portfolio and the efficient frontier in closed form. (II) A problem of asset-liability management. In this case, we will consider a financial market with risk-free asset and two relevant stochastic processes: the asset value process of the company and its liability value process. The goal of it is to obtain the surplus value process of the company, which is the difference between asset value and liability value. As in the previous case, we will formulate the mean-variance optimization problem and a feasibility theorem will be proved. Furthermore, we will derive the efficient portfolio and the efficient frontier in closed form. / En el presente trabajo estudiaremos el problema de selección de portafolio bajo el enfoque media-varianza y con cambio de régimen. Este cambio de régimen está modelizado por una cadena de Markov homogénea de estados finitos y afecta a los parámetros financieros relevantes, tales como la tasa de apreciación y la volatilidad de los retornos. El objetivo del agente bajo estudio (por ejemplo, un inversionista, entidad bancaria, etc.) es encontrar una estrategia o portafolio que permita obtener una riqueza terminal adecuada manteniendo un mínimo riesgo. Consideramos dos casos de análisis: (I) Un mercado financiero sin activo libre de riesgo. Esta forma de modelizar el mercado permite agregar realismo al problema de selección de portafolio, especialmente para horizontes de inversión de largo plazo. En este caso se formula un problema de optimización media-varianza y se prueba un teorema de factibilidad. Posteriormente, se encuentra una forma explícita para el portafolio eficiente, así como la varianza mínima restringida y la frontera eficiente. (II) Un problema de gestión de activos-pasivos. En este caso se considera un mercado financiero con un activo libre de riesgo, pero se modelizan dos procesos estocásticos relevantes: el valor de los activos de una empresa y el valor de sus pasivos; ello con el objetivo de obtener el proceso de valor de excedente de la empresa. En base a este proceso, se formula el problema de optimización media-varianza y se desarrolla un teorema de factibilidad. Posteriormente, se encuentra una forma explícita para el portafolio eficiente, así como la varianza mínima restringida y la frontera eficiente. / Tesis

Esta investigación tiene como finalidad analizar de qué manera estudiantes de las diferentes carreras de ingeniería coordinan registros de representación semiótica al resolver problemas de optimización movilizando el concepto de derivada de funciones reales de variable real. Por ello se plantea como pregunta de investigación ¿Problemas de optimización en los cuales sea necesario movilizar el concepto de derivada de funciones reales de variable real favorecen la coordinación entre los diferentes registros de representación semiótica en estudiantes de ingeniería? Para este estudio se toma como marco teórico la Teoría de Registros de Representación Semiótica y como método de investigación usamos aspectos del estudio de caso. Este marco teórico permite analizar porque los estudiantes tienen dificultades al momento de resolver problemas de optimización. Para la parte experimental de la investigación se elabora dos problemas de optimización mediados por el Geogebra y son aplicados a estudiantes de Ingeniería Mecánica de una universidad nacional peruana. El análisis de los resultados logrados por los estudiantes muestra que hay dificultades al momento de coordinar el registro en lengua natural, figural, algebraico y gráfico, sin embargo se concluye que los problemas de optimización propuestos favorecen para que se dé dicha coordinación, pues en el segundo problema de optimización los estudiantes realizan tratamientos y conversiones en los registros mencionados con menor dificultad respecto al primer problema de optimización. / The purpose of this research is to analyze how students from different engineering careers coordinate semiotic representation registers when solving optimization problems by mobilizing the derivative concept of real functions of real variable. Therefore, we consider as a research question. Do optimization problems in which is necessary to mobilize the concept of derivative of real functions of real variable favors the coordination between the different registers of semiotic representation in engineering students? For this study, we take the Theory of Semiotic Representation Registers as theoretical framework and as research method we use aspects of the case study. This theoretical framework allowed us to analyze why students have difficulties when solving optimization problems. For the experimental part of the research two optimization problems were elaborated mediated by the Geogebra and applied to students of Mechanical Engineering of a peruvian national university. The analysis of the results obtained by the students shows that there are difficulties when coordinating the registers in natural language, figural, algebraic and graphic, however it is concluded that the proposed optimization problems favor such coordination, since in the second optimization problem the students perform treatments and conversions in the mentioned registers with less difficulty respect to the first optimization problem.