La presente investigación tiene como objetivo reducir el tiempo de respuesta a emergencias (TRE) del Cuerpo General de Bomberos Voluntarios del Perú (CGBVP) en Lima Metropolitana y Callao. Para ello, se describe la problemática actual del CGBVP y la Intendencia Nacional de Bomberos del Perú, institución encargada del manejo de recursos para la operatividad del CGBVP. En esta problemática, se identifica que la distribución de recursos es un factor que afecta el TRE en el que el 90% de los incidentes son atendidos en menos de 19.5 minutos. Al desarrollar un diagnóstico a la ubicación de recursos del CGBVP, se observa que el comportamiento del TRE es afectado por elementos externos tales como el crecimiento del parque automotor, la velocidad promedio de viaje y el crecimiento de emergencias atendidas. Adicionalmente, se desarrolla un diagnóstico a la cobertura actual y a las zonas de demanda por tipo de emergencia. En base a esta información, se elabora un modelo de optimización por límite de cobertura y un modelo de optimización por metas. En cada modelo, se consideran dos escenarios de evaluación en una región de análisis basada en la distancia de Manhattan. El primero consiste en determinar la configuración de estaciones en condiciones ideales, es decir, sin considerar las estaciones existentes en la región evaluada. El segundo escenario, consiste en evaluar la configuración de las estaciones que se deberán agregar o reubicar a las estaciones existentes. Luego, el resultado de cada modelo en ambos escenarios es evaluado en base al cumplimiento del estándar internacional NFPA 1720, considerando que el 90% de los incidentes sean atendidos en menos de 9 minutos. Finalmente, se concluye que ambos modelos presentan resultados óptimos en el diseño y en el análisis de sensibilidad en ambos escenarios. Además, se evidenció que el modelo de optimización por metas permite incluir variables políticas, económicas y sociales para obtener un modelo con un resultado holístico.

El trabajo de investigación se enfocó en rediseñar la gestión de inventarios en una Estación de Servicios. El análisis reveló que la empresa pierde un monto de 74 336,88 soles, los cuales son originados rincipalmente por la falta de capacitación al personal de la empresa, dispensadores en mal estado, falta de instrumentos de medición precisos para medir inventarios y la falta de un sistema de gestión de inventarios. Para abordar estos desafíos, se propuso la implementación de un modelo de gestión de inventarios basado en el cálculo de inventarios de seguridad, puntos de reorden, junto con mejoras en los procesos logísticos, capacitación del personal y la adquisición de un sistema de medición por telemetría. La evaluación económica respaldó la viabilidad de estas mejoras, al mostrar un Valor Actual Neto (VAN) a 5 años de 64 278,89 soles, una Tasa Interna de Retorno (TIR) del 111,3%, un Beneficio Costo de 1,65 soles y un período de recuperación de 255 días. En resumen, esta investigación identificó desafíos, ofreció soluciones efectivas y generó resultados positivos en la gestión de inventarios que tuvieron un impacto directo en la disminución de las ventas no percibidas. / The research work focused on redesigning inventory management in a Service Station. The analysis revealed that the company loses an amount of 74 336,88 soles, which are mainly caused by the lack of training for the company's personnel, dispensers in poor condition, lack of precise measuring instruments to measure inventories and the lack of an inventory management system. To address these challenges, the implementation of an inventory management model based on the calculation of safety inventories, reorder points, along with improvements in logistics processes, staff training and the acquisition of a telemetry measurement system was proposed. The economic evaluation supported the viability of these improvements, showing a 5-year Net Present Value (NPV) of 64 278,89 soles, an Internal Rate of Return (IRR) of 111,3%, a Cost Benefit of 1,65 soles and a recovery period of 255 days. In summary, this research identified challenges, offered effective solutions, and generated positive inventory management results that had a direct impact on decreasing lost sales.

[ES] Las pilas de combustibles son dispositivos de un coste elevado y frágiles ante ambientes contaminados o condiciones inadecuadas de operación como: temperaturas extremas o mala gestión del agua producida como residuo de la pila. Para mejorar la fiabilidad de una pila de combustible es necesario diagnosticar de una manera oportuna los fallos y así evitar daños que reduzcan el desempeño del módulo o que lo inhabiliten. Este trabajo busca contribuir al mejoramiento de la fiabilidad de las pilas de combustible de baja temperatura y de esta forma favorecer el uso de hidrógeno en la transición a una energía descarbonizada. Para lograrlo, se realizaron tres actividades principales: modelado de una pila de hidrógeno, ajuste paramétrico del modelo desarrollado y, por último, aplicación de técnicas de diagnóstico de fallos basados en modelos. En el laboratorio de Recursos Energéticos Renovables Distribuidos LabDER de la Universitat Politècnica de València, se estudia el desempeño de sistemas híbridos renovables, incluyendo una línea de hidrógeno, desde la producción, almacenamiento y reconversión en electricidad en una pila de combustible, por tanto, se ha podido validar el modelo. En un primer momento se identificó la necesidad de un modelo que emplee la temperatura como señal de salida y que retroalimente el sistema, y que tuviese en cuenta señales propias del módulo comercial; sin embargo, el uso de la temperatura como señal y la no linealidad de las ecuaciones físicas, químicas, eléctricas y empleadas, generan un modelo altamente complejo. El ajuste paramétrico del modelo se realizó empleando algoritmos de optimización. Tomando como base al algoritmo de Enjambre de Partículas, se desarrolló una nueva propuesta llamada Scout GA, este algoritmo fue utilizado en otras aplicaciones y pruebas de convergencia para verificar su desempeño frente al fenómeno de estancamiento prematuro y logrando mejorar la precisión y velocidad de convergencia de otras propuestas. Como resultado de la validación de este modelo, en una primera simulación usando datos reales de funcionamiento correspondientes a 1500 segundos, el error de simulación fue del 2,21% en la señal de tensión y del 1,97% en la señal de temperatura, obteniendo un error medio del 2,09%. En un segundo conjunto de datos de algo más de 2.500 segundos de funcionamiento, el error de simulación fue del 2,40% y del 1,96% para las señales de tensión y temperatura, respectivamente. Se estima que el error medio de simulación para ambas señales y condiciones de funcionamiento similares es inferior al 2,5%. Buscando mejorar la fiabilidad de la pila, se realizó el trabajo de diagnóstico de fallos, este partió de la simulación de fallos, mediante la modificación de algunas señales de entrada del modelo, los fallos se caracterizaron mediante el tratamiento estadístico de 12 residuos, obteniendo firmas de fallos, que, en su conjunto, formaron una matriz de fallos. Luego, un algoritmo de diagnóstico propuesto permitió identificar y aislar 14 fallos. permitiendo concluir que, el modelo predice eficazmente los fallos de las pilas PEMFC y podría extrapolarse a otras pilas de combustible. / [CA] Les piles de combustibles són dispositius d'un cost elevat i fràgils davant ambients contaminats o condicions inadequades d'operació com: temperatures extremes o dolenta gestió de l'aigua produïda com a residu de la pila. Per a millorar la fiabilitat d'una pila de combustible és necessari diagnosticar d'una manera oportuna les fallades i així evitar danys que reduïsquen l'acompliment del mòdul o que l'inhabiliten. Este treball busca contribuir al millorament de la fiabilitat de les piles de combustible de baixa temperatura i d'esta manera afavorir l'ús d'hidrogen en la transició a una energia *descarbonizada. Per a aconseguir-ho, es van realitzar tres activitats principals: modelatge d'una pila d'hidrogen, ajust paramètric del model desenvolupat i, finalment, aplicació de tècniques de diagnòstic de fallades basades en models. En el laboratori de Recursos Energètics Renovables Distribuïts *LabDER de la Universitat Politècnica de València, s'estudia l'acompliment de sistemes híbrids renovables, incloent-hi una línia d'hidrogen, des de la producció, emmagatzematge i reconversió en electricitat en una pila de combustible, per tant, s'ha pogut validar el model. En un primer moment es va identificar la necessitat d'un model que empre la temperatura com a senyal d'eixida i que retroalimente el sistema, i que tinguera en compte senyals propis del mòdul comercial, no obstant això, l'ús de la temperatura i la no linealitat de les equacions físiques, químiques, elèctriques i tèrmiques empleades, deriven en un model altament complex. L'ajust paramètric del model de pila de combustible es va realitzar emprant algorismes d'optimització. Prenent com a base a l'algorisme d'Eixam de Partícules, es va desenvolupar una nova proposta anomenada Scout GA, aquest algorisme va ser utilitzat en altres aplicacions i proves de convergència per a verificar el seu acompliment enfront del fenomen d'estancament prematur i aconseguint millorar la precisió i velocitat de convergència d'altres propostes. La simulació i identificació del model té un cost computacional entre 7 i 20 ms per iteració, on es van aconseguir errors de simulació menors al 2.5% Com a resultat de la validació d'aquest model, en una primera simulació usant dades reals de funcionament corresponents a 1500 segons, l'error de simulació va ser del 2,21% en el senyal de tensió, del 1,97% en el senyal de temperatura i un error mitjà del 2,09%. En un segon conjunt de dades d'una mica més de 2.500 segons de funcionament, l'error de simulació va ser del 2,40% i del 1,96% per als senyals de tensió i temperatura, respectivament. S'estima que l'error mitjà de simulació per a tots dos senyals i condicions de funcionament similars és inferior al 2,5%. Buscant millorar la fiabilitat de la pila, es va fer el treball de diagnòstic de fallades, aquest va partir de la simulació de fallades, mitjançant la modificació d'alguns senyals d'entrada del model, les fallades es van caracteritzar mitjançant el tractament estadístic de 12 residus, obtenint signatures de fallades, que en el seu conjunt, van formar una matriu de fallades. després un algorisme de diagnòstic proposat, va permetre identificar i aïllar 14 fallades. Permetent concloure que, el model prediu eficaçment les fallades de les piles PEMFC i podria extrapolar-se a altres piles de combustible. / [EN] Fuel cells are high-cost devices that are fragile in contaminated environments or in inadequate operating conditions, such as extreme temperatures or poor water management, produced as battery waste. To improve the reliability of a fuel cell, it is necessary to diagnose failures promptly and thus avoid damage that reduces the module's performance or disables it. This work seeks to contribute to improving the reliability of low-temperature fuel cells and thus promote the use of hydrogen in the transition to decarbonized energy. To achieve this, three main activities were carried out: modeling a hydrogen fuel cell, parametric adjustment of the developed model, and application of model-based fault diagnosis techniques. In the LabDER Distributed Renewable Energy Resources laboratory of the Polytechnic University of Valencia, the performance of renewable hybrid systems is studied, including a hydrogen line, from production, storage, and reconversion into electricity in a fuel cell, therefore, has been able to validate the model. Initially, a fuel cell model that uses temperature as an in/output signal is required. Also, the model must be able to use the reals signals supplied for the commercial module. However, using temperature and an equation set that includes the non-linearity of the physical, chemical, electrical, and thermal equations resulted in a highly complex model. The parametric adjustment of the fuel cell model was performed using optimization algorithms. Based on the Particle Swarm algorithm, a new proposal called Scout GA was developed. This algorithm was used in other applications and convergence tests to verify its performance against the premature stagnation phenomenon and improved the accuracy and speed of convergence of other proposals. The simulation and identification of the model have a computational cost between 7 and 20 ms per iteration, where simulation errors of less than 2.5% were achieved. As a result of the validation of this model, in a first simulation using real operating data corresponding to 1,500 seconds, the simulation error was 2.21% for the voltage signal, 1.97% for the temperature signal, and an average error of 2.09%. In a second data set for slightly more than 2500 seconds of operation, the simulation error was 2.40% and 1.96% for the voltage and temperature signals, respectively. The average simulation error for both signals and similar operating conditions is estimated to be less than 2.5%. To improve the reliability of the stack, the fault diagnosis work was carried out, starting from the simulation of faults by modifying some input signals of the model; the faults were characterized by the statistical treatment of 12 residuals, obtaining fault signatures, which formed a fault matrix. Then, a proposed diagnostic algorithm allowed to identify and isolate 14 faults. Allowing to conclude that the model effectively predicts the PEMFC stack faults and could be extrapolated to other fuel cells. / Ariza Chacón, HE. (2024). Contribuciones al modelado y diagnóstico de fallos en PEMFC para mejorar la fiabilidad en sistemas híbridos renovables [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203614

[ES] El Comercio electrónico se ha convertido en uno de los sistemas de compra más aceptados por los consumidores debido a la facilidad que tienen los consumidores para acceder mediante Internet a una gran variedad de artículos. Conocer la dinámica de crecimiento del comercio electrónico basado en los principales factores que lo determinan, es un problema relevante para el sector del comercio electrónico. El principal objetivo de la tesis ha sido aplicar los modelos propuestos a datos reales, la formulación de los diferentes modelos ha estado condicionada por la disponibilidad de los datos y por las limitaciones computacionales a la hora de tratar la complejidad de los modelos propuestos. Los dos primeros modelos, dados en los Capítulos 1 y 2, son de naturaleza determinista, mientras que el modelo propuesto en el Capítulo 3, tiene una formulación más sencilla ya que tiene naturaleza estocástica y su tratamiento computacional es mucho más complejo. En el Capítulo 1, se construye un modelo determinístico continuo, basado en un sistema de ecuaciones diferenciales no lineales, de tipo difusión y estructurado en seis grupos de edades comprendidas entre 15 y 74 años. Cada uno de estos grupos se divide, a su vez, en dos subpoblaciones (imitadores e innovadores), dependiendo de su comportamiento como consumidores. El resultado es un modelo determinista con 31 parámetros, 13 de los cuales proceden de un modelo demográfico con población constante, y el resto de parámetros aparecen en el propio modelo difusión propuesto para describir la dinámica de la tecnología del comercio electrónico en España. A pesar de la complejidad del modelo determinista, y de los pocos datos disponibles en el Instituto Nacional de Estadística (INE) en el momento de realizar el estudio, gracias a las técnicas computacionales aplicadas, se ha realizado un ajuste del modelo que explica de forma muy aceptable la tendencia de los datos sobre la dinámica del comercio electrónico, lo que ha permitido construir predicciones para los próximos años. El estudio se ha completado con un análisis de la sensibilidad de los parámetros con el objeto de conocer cuáles son los coeficientes de difusión (vía la innovación y la imitación) que tienen una mayor influencia en los resultados de la respuesta del modelo. En el Capítulo 2 se propone un modelo discreto determinista que, debido a la complejidad de la técnica de escalado que debe realizarse para una población variable, se consideraron únicamente dos subpoblaciones entre 15 y 74 años. En este caso el modelo demográfico depende de 3 parámetros, mientras que el modelo de difusión del comercio electrónico depende de 9 parámetros adicionales. A partir de los datos disponibles en el INE, durante el periodo 2007 - 2015, se ha realizado un ajuste del modelo que permite explicar de forma adecuada la dinámica del comercio electrónico en España y realizar predicciones fiables de la tendencia de esta tecnología en los próximos años. Aunque las técnicas de ajuste de los modelos presentados en los Capítulos 1 y 2 a los datos disponibles en el INE están basadas en métodos probabilísticos (en el Capítulo 1, se aplica un tipo de muestreo, denominado Hipercubo Latino y, en el Capítulo 2, el denominado Ajuste Probabilístico),de naturaleza determinística, ya que los parámetros en ambos casos son constantes. En el Capítulo 3 se propone un modelo compartimental que divide a la población española en dos subpoblaciones, dependiendo de si usan o no el comercio electrónico, se trata por tanto de un modelo cuya formulación es mucho más sencilla que la presentada en los capítulos anteriores, pero cuyos parámetros son variables aleatorias. En este caso, el objetivo ha sido diseñar técnicas computacionales de optimización inversa para el modelo estocástico donde el ajuste consiste en determinar las distribuciones estadísticas de los parámetros del modelo que mejor explican la / [CA] El Comerç electrònic s'ha convertit en un dels sistemes de compra més acceptats pels consumidors a causa de la facilitat que tenen els consumidors per a accedir mitjançant Internet a una gran varietat d'articles. Conéixer la dinàmica de creixement del comerç electrònic basat en els principals factors que el determinen, és un problema rellevant per al sector del comerç electrònic. El principal objectiu de la tesi ha sigut aplicar els models proposats a dades reals, la formulació dels diferents models ha estat condicionada per la disponibilitat de les dades i per les limitacions computacionals a l'hora de tractar la complexitat dels models proposats. Els dos primers models, donats en els Capítols 1 i 2, són de naturalesa determinista, mentre que el model proposat en el Capítol 3, té una formulació més senzilla ja que té naturalesa estocàstica i el seu tractament computacional és molt més complex. En el Capítol 1, es construeix un model determinístico continu, basat en un sistema d'equacions diferencials no lineals, de tipus difusió i estructurat en sis grups d'edats compreses entre 15 i 74 anys. Cadascun d'aquests grups es divideix, al seu torn, en dos subpoblaciones (imitadors i innovadors), depenent del seu comportament com a consumidors. El resultat és un model determinista amb 31 paràmetres, 13 dels quals procedeixen d'un model demogràfic amb població constant, i la resta de paràmetres apareixen en el propi model difusió proposat per a descriure la dinàmica de la tecnologia del comerç electrònic a Espanya. Malgrat la complexitat del model determinista, i de les poques dades disponibles en l'Institut Nacional d'Estadística (INE) en el moment de realitzar l'estudi, gràcies a les tècniques computacionals aplicades, s'ha realitzat un ajust del model que explica de forma molt acceptable la tendència de les dades sobre la dinàmica del comerç electrònic, la qual cosa ha permés construir prediccions per als pròxims anys. L'estudi s'ha completat amb una anàlisi de la sensibilitat dels paràmetres a fi de conéixer quins són els coeficients de difusió (via la innovació i la imitació) que tenen una major influència en els resultats de la resposta del model. En el Capítol 2 es proposa un model discret determinista que, a causa de la complexitat de la tècnica d'escalat que ha de realitzarse per a una població variable, es van considerar únicament dues subpoblaciones entre 15 i 74 anys. En aquest cas el model demogràfic depén de 3 paràmetres, mentre que el model de difusió del comerç electrònic depén de 9 paràmetres addicionals. A partir de les dades disponibles en l'INE, durant el període 2007 - 2015, s'ha realitzat un ajust del model que permet explicar de forma adequada la dinàmica del comerç electrònic a Espanya i realitzar prediccions fiables de la tendència d'aquesta tecnologia en els pròxims anys. Encara que les tècniques d'ajust dels models presentats en els Capítols 1 i 2 a les dades disponibles en l'INE estan basades en mètodes probabilístics (en el Capítol 1, s'aplica un tipus de mostreig, denominat Hipercubo Llatí i, en el Capítol 2, el denominat Ajust Probabilístic),de naturalesa determinística, ja que els paràmetres en tots dos casos són constants. En el Capítol 3 es proposa un model compartimental que divideix a la població espanyola en dues subpoblaciones, depenent de si usen o no el comerç electrònic, es tracta per tant d'un model la formulació del qual és molt més senzilla que la presentada en els capítols anteriors, però els paràmetres dels quals són variables aleatòries. En aquest cas, l'objectiu ha sigut dissenyar tècniques computacionals d'optimització inversa per al model estocàstic on l'ajust consisteix a determinar les distribucions estadístiques dels paràmetres del model que millor expliquen l'evolució estocàstica de les dades disponibles. / [EN] Electronic commerce (E-Commerce) has become one of the most accepted purchasing systems by consumers due to the ease with which consumers can access a wide variety of articles through the Internet. Knowing the growth dynamics of electronic commerce based on the main factors that determine it, is a problem of great relevance for the agents involved in the electronic commerce sector. The objective of the thesis has been to apply the proposed models to real data, the formulation of the different models has been conditioned by the availability of data, and by the computational limitations in the moment to study the complexity of the proposed models. As detailed below, the first two models, presented in Chapters 1 and 2, respectively, are deterministic in nature, while the model proposed in Chapter 3, has a simpler formulation due to it has a stochastic nature and its computational treatment is much more complex. In Chapter 1, a continuous deterministic model is constructed, based on a system of nonlinear differential equations, of diffusion type and structured in six age groups between 15 and 74 years old. Each of these groups is divided, in turn, into two subpopulations (imitators and innovators), depending on their behavior as consumers. The result is a deterministic model with 31 parameters, 13 of which come from a demographic model with a constant population, and the rest of the parameters appear in the diffusion model proposed to describe the dynamics of E-Commerce technology in Spain. Despite the complexity of the deterministic model, and the few data available in the National Institute of Statistics (INE) at the time of the study, thanks to the computational techniques applied, it has been possible to adjust the model they explain. The trend of data on the dynamics of E-Commerce is very acceptable, which has allowed us to build predictions for the coming years. The study has been completed with an analysis of the sensitivity of the parameters in order to know what are the dffusion coeffcients (via innovation and imitation) that have a greater inuence on the results of the response of the model. In Chapter 2 a discrete deterministic model is proposed due to the complexity of the scaling technique that must be performed to treat it with variable population, only two subpopulations between 15 and 74 years old were considered. The demographic model depends on 3 parameters, while the diffusion model of E-Commerce depends on 9 additional parameters. Based on the data available in the INE during the 2007 - 2015 period an adjustment was made to the model that allows us to adequately explain the dynamics of E-Commerce in Spain and to make reliable predictions of the trend of this technology in the next years. Although the adjustment techniques of the models presented in Chapters 1 and 2 to the data available in the INE are based on probabilistic methods (in Chapter 1, a type of sampling is applied, called Latin Hypercube and, in Chapter 2, the so-called Probabilistic Adjustment), the nature of the two models is purely deterministic, since the parameters in both cases are constant. In Chapter 3, a compartmental model is proposed that divides to the Spanish population in two subpopulations, depending on whether they use E-Commerce or not, it is therefore a model whose formulation is much simpler than that presented in the previous chapters, but whose parameters are random variables. The objective has been to design computational techniques of inverse optimization for the stochastic model where the adjustment does not consist in looking for the constants that best fit the model to the available data of the INE (for the period 2011 - 2016), but in determining the statistical distributions of the parameters of the model that best explain the stochastic evolution of the available data. Subsequently, once the validation of the model is carried out, stochastic predictions of the evolution of the use of E-Commerce technology in Spain. / Lombana, IC. (2019). Modelización con incertidumbre del incremento del uso del comercio electrónico en España utilizando técnicas de epidemiología matemática [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/124836

Tesis por compendio / [ES] El consumo energético de una estación de bombeo (EB) representa el mayor consumo de energía de un sistema de de distribución de agua. Adicionalmente, otros problemas como el cambio climático, el estrés hídrico y emisión de gases de efecto invernadero conducen a la necesidad de optimizar este tipo de instalaciones, tanto en su diseño como en su operación. La presente tesis doctoral consta de tres etapas de desarrollo. La primera etapa desarrolla una metodología de optimización de la operación de EB. La segunda etapa desarrolla un método de diseño de estaciones de bombeo considerando aspectos técnicos y económicos basados en el método AHP (Analytic Hierarchy Process, del Ingles). Finalmente, la tercera etapa es una mejora de la segunda añadiendo aspectos ambientales y consideración de variabilidad de la demanda. Una de las principales contribuciones es el desarrollo de una metodología para la optimización del funcionamiento de una EB. Esta metodología se basa en el uso de la curva de consigna y una operación combinando bombas de velocidad fija (BVF) y bombas de velocidad variable (BVV). El objetivo de este método es determinar el número óptimo de BVF y BVV en para cualquier caudal minimizando el consumo energético total de la EB. Esta metodología corrige la eficiencia de BVV determinada por las leyes de semejanza e incluye una formulación matemática de la eficiencia del variador de frecuencia. El diseño convencional de EB se basa la minimización del coste del ciclo de vida (CCV); suma de costes de inversión, operación y mantenimiento. La segunda etapa de la tesis, desarrolla un método integral de diseño de EB considerando aspectos técnicos y económicos aplicando el método AHP. La metodología propuesta consta de tres fases. La primera fase está relacionada la definición de los datos requeridos de la EB y permite definir los modelos factibles para la red. La segunda fase está relacionada con la definición de las posibles soluciones y su evaluación con los criterios técnicos y económicos. La tercera fase está relacionada con el cálculo del frente de Pareto del conjunto de soluciones obtenidas y la aplicación del método AHP. La metodología desarrollada en la segunda etapa de la tesis presenta cuatro limitaciones. La primera es no considerar los criterios medioambientales en el diseño de la EB. La segunda es no considerar la optimización del funcionamiento de una EB definido en la primera etapa. LA tercera está relacionada con la escala utilizada en el método AHP. La cuarta es la consideración de un único patrón de consumo en la estación de bombeo. Por ello, en la tercera etapa de la tesis se desarrolla una nueva propuesta de metodología de diseño de EB que pretende solventar estos problemas. Este nuevo método considera criterios medioambientales como el MEI, las emisiones de efecto invernadero o la eficiencia del método de regulación en la EB. El método incluye también una propuesta de modificación de la escala tradicional de valoración clásica del AHP. Las metodologías propuestas se han validado de forma comparativa con dos redes de distribución de agua (redes CAT y TF). Sobre ambas redes se compararon tanto los diferentes métodos propuestos como su comparativa con un planteamiento clásico del problema de diseño de una EB. En resumen, el la tesis recoge una metodología estandarizada para el diseño de cualquier tipo de EB (para agua potable, para riego etc.) considerando la configuración de bombeo más adecuada, haciendo uso de una variabilidad de la demanda, y considerando diferentes tipos de criterios (técnicos, económicos y ambientales) a través de un análisis multi criterio de toma de decisiones. / [CA] El consum energètic d'una estació de bombament (EB) representa el consum d'energia més gran d'un sistema de distribució d'aigua. Addicionalment, altres problemes com el canvi climàtic, l'estrès hídric i l'emissió de gasos d'efecte hivernacle condueixen a la necessitat d'optimitzar aquest tipus d'instal¿lacions, tant pel que fa al disseny com a l'operació. Aquesta tesi doctoral consta de tres etapes de desenvolupament. La primera etapa desenvolupa una metodologia d"optimització de l"operació d"EB. La segona etapa desenvolupa un mètode de disseny d'estacions de bombament considerant aspectes tècnics i econòmics basats en el mètode AHP (Analytic Hierarchy Process, de l'Angles). Finalment, la tercera etapa és una millora de la segona afegint-hi aspectes ambientals i consideració de variabilitat de la demanda. Una de les contribucions principals és el desenvolupament d'una metodologia per optimitzar el funcionament d'una EB. Aquesta metodologia es basa en lús de la corba de consigna i una operació combinant bombes de velocitat fixa (BVF) i bombes de velocitat variable (BVV). L'objectiu d'aquest mètode és determinar el nombre òptim de BVF i BVV en qualsevol cabal minimitzant el consum energètic total de l'EB. Aquesta metodologia corregeix l"eficiència de BVV determinada per les lleis de semblança i inclou una formulació matemàtica de l"eficiència del variador de freqüència. El disseny convencional dEB es basa la minimització del cost del cicle de vida (CCV); suma de costos dinversió, operació i manteniment. La segona etapa de la tesi desenvolupa un mètode integral de disseny d'EB considerant aspectes tècnics i econòmics aplicant el mètode AHP. La metodologia proposada consta de tres fases. La primera fase està relacionada amb la definició de les dades requerides de l'EB i permet definir els models factibles per a la xarxa. La segona fase està relacionada amb la definició de les possibles solucions i la seva avaluació amb criteris tècnics i econòmics. La tercera fase està relacionada amb el càlcul del front de Pareto del conjunt de solucions obtingudes i laplicació del mètode AHP. La metodologia desenvolupada a la segona etapa de la tesi presenta quatre limitacions. La primera és no considerar els criteris mediambientals en el disseny de lEB. La segona és no considerar l'optimització del funcionament d'una EB definit a la primera etapa. La tercera està relacionada amb l'escala utilitzada al mètode AHP. La quarta és la consideració d'un únic patró de consum a l'estació de bombament. Per això, a la tercera etapa de la tesi es desenvolupa una nova proposta de metodologia de disseny d'EB que pretén resoldre aquests problemes. Aquest nou mètode considera criteris mediambientals com el MEI, les emissions amb efecte d'hivernacle o l'eficiència del mètode de regulació a l'EB. El mètode també inclou una proposta de modificació de l'escala tradicional de valoració clàssica de l'AHP. Les metodologies proposades han estat validades de manera comparativa amb dues xarxes de distribució d'aigua (xarxes CAT i TF). Sobre les dues xarxes es van comparar tant els diferents mètodes proposats com la comparativa amb un plantejament clàssic del problema de disseny d'una EB. En resum, la tesi recull una metodologia estandarditzada per al disseny de qualsevol tipus d'EB (per a aigua potable, per a reg etc.) considerant la configuració de bombament més adequada, fent ús d'una variabilitat de la demanda, i considerant diferents tipus de criteris (tècnics, econòmics i ambientals) mitjançant una anàlisi multicriteri de presa de decisions. / [EN] Energy consumption of a pumping station (PS) represents the largest energy consumption of a water distribution system. Additionally, other problems such as climate change, water stress and greenhouse gas emissions lead to the need to optimize this type of facilities, both in their design and operation. This doctoral thesis consists of three stages of development. The first stage develops a methodology to optimize the operation of the PS. The second stage develops a pumping station design method considering technical and economic aspects based on the AHP (Analytic Hierarchy Process) method. Finally, the third stage is an improvement of the second stage by adding environmental aspects and demand variability consideration. One of the main contributions is the development of a methodology for the optimization of the operation of a PS. This methodology is based on the use of the set point curve and an operation combining fixed speed pumps (FSP) and variable speed pumps (VSP). The objective of this method is to determine the optimum number of FSP and VSP at any given flow rate while minimizing the total energy consumption of the PS. This methodology corrects the VSP efficiency determined by the similarity laws and includes a mathematical formulation of the variable frequency drive efficiency. Conventional PS design is based on the minimization of the life cycle cost (LCC); the sum of investment, operation and maintenance costs. The second stage of the thesis develops an integral method of PS design considering technical and economic aspects by applying the AHP method. The proposed methodology consists of three phases. The first phase one is related to the definition of the required data of the PS and allows defining the feasible models for the network. The second is related to the definition of the possible solutions and their evaluation with technical and economic criteria. The third phase is related to the calculation of the Pareto front of the set of solutions obtained and the application of the AHP method. The methodology developed in the second stage of the thesis has four limitations. The first one is not considering environmental criteria in the design of the PS. The second is not considering the optimization of the operation of a PS defined in the first stage of the thesis. The third is related to the scale used in the AHP method. The fourth is the consideration of a single consumption pattern in the pumping station. Therefore, in the third stage of the thesis, a new proposed methodology for the PS design is developed to solve these problems. This new method considers environmental criteria such as MEI, greenhouse emissions or the efficiency of the PS control method. The method also includes a proposed modification of the traditional AHP classical rating scale. The proposed methodologies have been comparatively validated with two water distribution networks (CAT and TF networks). For both networks, both the different proposed methods and their comparison with a classical approach to the design problem of a PS were compared. In summary, the thesis presents a standardized methodology for the design of any type of PS (for drinking water, irrigation, etc.) considering the most appropriate pumping configuration, making use of demand variability, and considering different types of criteria (technical, economic and environmental) through a multi-criteria decision making analysis. / Briceño León, CX. (2023). Contributions to the design of pumping stations in water distribution networks considering technical, economic and environmental aspects [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/193080 / Compendio

Durante la última década, los métodos de optimización heurísticos basados en imitar a nivel computacional procesos naturales, biológicos, sociales o culturales, han despertado el interés de la comunidad científica debido a su capacidad para explorar eficientemente espacios de soluciones multimodales y multidimensionales. En este ámbito, esta tesis aborda el desarrollo, análisis y puesta a punto de diferentes métodos de optimización tradicionales y heurísticos. En concreto, se considera un método de búsqueda local basado en símplex y varios métodos heurísticos, tales como el recocido simulado, los algoritmos genéticos y la optimización con enjambre de partículas. Para estos dos últimos algoritmos se investigan diferentes esquemas con el objetivo de superar las limitaciones propias de los esquemas clásicos.La puesta a punto de los diferentes métodos de optimización se realiza considerando como problema de referencia la caracterización de la radiación de antenas a partir de medidas en campo próximo sobre geometría plana, utilizando un método de transformación de campo cercano a campo lejano basado en corrientes equivalentes. Para cada método de optimización se incluye un análisis paramétrico, en los casos en los que se ha considerado necesario, así como resultados de transformación de campo teóricos obtenidos para diferentes antenas de apertura y antenas de bocina piramidal. Los resultados de un estudio comparativo, realizado utilizando fuentes teóricas y medidas, demuestran la utilidad del método y permiten concluir que la optimización con enjambre de partículas es el algoritmo que proporciona las mejores prestaciones para esta aplicación.Los métodos de optimización desarrollados e investigados en este trabajo han sido también aplicados a otros problemas como son la síntesis de agrupaciones lineales o el modelado de fuente en aplicaciones de compatibilidad electromagnética. / For the last decade, heuristic optimization methods based on imitating natural, biological, social or cultural processes in a computational way have aroused great interest among the scientific community, due to its ability to explore efficiently multimodal and high-dimension solution spaces. On this basis, this thesis tackles the development, analysis and tuning of different traditional and heuristic optimization methods. In short, a local search method based on simplex and several heuristic methods, such as simulated annealing, genetic algorithms and particle swarm optimization are considered. For these last two algorithms different schemes are investigated so as to overcome the typical limitations of classical schemes.The tuning of the optimization methods is carried out considering as a reference problem the antenna radiation characterization from near-field measurements over a planar geometry, using a near-field to far-field transformation method based on equivalent currents. A parametric analysis is included for each optimization method, in those cases in which it has been considered necessary, as well as theoretical field transformation results obtained with aperture and pyramidal horn antennas. Results of a comparative study, carried out using theoretical sources and measurements, demonstrate the usefulness of the method and make it possible to conclude that the particle swarm optimization is the algorithm that provides the best performance for this application.The optimization methods developed and investigated in this work have also been applied to other problems, such as the synthesis of linear arrays or the source modelling in electromagnetic compatibility applications.

Concevoir une structure composite consiste à relever un défi de taille : alors qu'un ingénieur qui conçoit un produit mécanique à base de matériau métallique se concentre principalement sur le développement d'une forme qui garantira un comportement spécifique, l'ingénieur pour qui le problème de conception est celui d'un produit à base de matériaux composites doit trouver la meilleure combinaison forme - structure de matériau. Ainsi, il doit aussi concevoir simultanément un matériau et la topologie produit. La combinatoire s’avère être complexe et les espaces de solutions de très grande taille.Les outils de CAO et de simulation par éléments finis n'offrent pas au concepteur une approche permettant d'explorer les espaces de recherche de manière interactive et rapide. Le travail de thèse conduit à une nouvelle approche numérique permettant de manipuler chaque paramètre de conception caractérisant une structure composite, quelle que soit l’échelle à laquelle il est pertinent.Premièrement, le modèle de comportement paramétrique et réduit (Parametric and Reduced Behavior Model, PRBM) est un modèle dit séparé. Il permet :1- une approche multi-échelle : les paramètres mécaniques de la structure sont explicitement décrits comme issus de la qualité matérielle de chaque fibre, de la matrice, de chaque couche et de la topologie même du stratifié,2- une approche multi-physique: indépendamment le comportement mécanique de chaque couche et de chaque interface est traité pour donner lieu au comportement du stratifié. Des situations de comportements statiques et dynamiques sont étudiés. Dans le cas du comportement dynamique, le caractère visco-élastique est devenu un enjeu conceptuel.Deuxièmement, une méthode mixant dérivées non entières et usage de la méthode PGD a permis la réalisation du PRBM. Intégré dans un modèle de connaissance paramétrique (Parametric Knowledge Model, PKM) auprès de modèles de connaissances experts, il constitue la base d'une méthode interactive d’aide à la conception.Le PKM est traité par une méthode d'optimisation évolutionnaire. De ce fait, le concepteur peut explorer de façon interactive les espaces de conception. Pour qualifier nos modèles et notre PRBM, nous étudions 2 problèmes de conception de structures stratifiées. Les solutions déterminées sont qualifiées vis-à-vis de simulations par éléments finis ou selon une approche empirique. / The design process of laminated composites faces a major challenge: while an engineer designing a metallic based mechanical product is mainly focusing on the development of a shape that will guarantee a specific behavior, the engineer designing a composite based product must find the best combination of the shape-material structure. Therefore, he must simultaneously create a material and the product topology. The number of design solutions can be huge since the solution space is considerable.Standard CAE systems (CAD, Finite Element Simulation) do not provide an approach to explore these solution spaces efficiently and interactively. A new numerical procedure is proposed to allow engineers to handle each design parameter of a laminated composite structure, each at its relevant scale.First, the Parametric and Reduced Behavior Model (PRBM) is a separated model that enables reasoning based on1- A multiscale approach: the mechanical parameters of the structure are explicitly described as coming from the material quality of each fiber, the matrix, each layer and the topology of the laminate,2- A multiphysical approach: independently the mechanical behavior of each layer and each interface is processed, leading to the behavior of the laminate. Some situations of static and dynamic behavior are studied. In the case of dynamic behavior, the creeping becomes a conceptual issue.Secondly, a method mixing fractional derivatives and the Proper Generalized Decomposition (PGD) method allowed the creation of the PRBM. Integrated into a Parametric Knowledge Model (PKM) with other expert knowledge models, the PRBM makes the basis of an interactive method of design support.The PKM is processed by an evolutionary optimization method. As a result, the designer can interactively explore the design space. To qualify our models and our PRBM, we study two problems of design of laminated composite structures. The solutions determined are qualified versus finite element simulations or according to an empirical approach. / El diseño de una estructura compuesta es un desafío mayor, mientras que un ingeniero que diseña un producto mecánico con materiales metálicos se concentra principalmente en el desarrollo de una geometría que garantice un comportamiento específico, el ingeniero que diseña un producto con materiales compuestos debe encontrar la mejor combinación forma – estructura del material. De esta manera, el ingeniero debe diseñar simultáneamente el material y la topología del producto, razón por la que esta combinación se vislumbra compleja, puesto que los espacios de solución son gran tamaño.Las herramientas CAO y de simulación por elementos finitos no ofrecen al diseñador una metodología que permita explorar los espacios de solución de manera interactiva y rápida. Por lo tanto, este trabajo de tesis propone un nuevo enfoque numérico que permite manipular parámetros de diseño que caracterizan la estructura compuesta, cualquiera que sea la escala de pertinencia.Como primera medida, el modelo de comportamiento paramétrico y reducido (Parametric and Reduced Behavior Model, PRBM) es un modelo definido de manera separada que permite:1- Un enfoque multiescala: los parámetros mecánicos se presentan de manera explícita en términos de las propiedades de cada fibra, de la matriz, de cada capa y de la topología del mismo apilamiento.2- Un enfoque multifísico: el comportamiento mecánico de cada capa y cada interface se modela de manera independiente para dar lugar al comportamiento del apilamiento. Se estudian situaciones de casos de comportamiento estático y dinámico. En el caso dinámico en particular, se tiene en cuenta también la característica viscoelástica de las interfaces.Como segunda medida, un método que combina derivadas no enteras y el uso de la descomposición propia generalizada (PGD), permite la realización del PRBM. Este constituye la base de un método interactivo de ayuda al diseño, pues está integrado dentro de un modelo de conocimiento (PKM) que también incorpora mejores prácticas aprendidas por expertos.El PKM es utilizado por un método de optimización evolucionaria. De esta manera, el diseñador puede explorar de manera interactiva los espacios de solución. Para validar nuestros modelos y el PRBM, se estudian dos problemas de diseño de estructuras apiladas. Las soluciones obtenidas se comparan con respecto a simulaciones obtenidas por el método de los elementos finitos y con respecto a resultados experimentales.

Este trabajo tiene como objetivo el desarrollo de la metodología de diseño óptimo de procesos de separación con membranas líquidas selectivas en su aplicación a la separación de mezclas multicomponentes con recuperación selectiva del componente de interés. Para ello se ha investigado la separación selectiva y concentración de cromo(VI) presente inicialmente en un acuífero subterráneo contaminado por acción de la actividad industrial desarrollada a nivel superficial y donde a su vez, coexisten otras especies aniónicas competitivas (sulfato y cloruro mayoritariamente) presentes por las propias características del acuífero y por su localización en una zona litoral. Tras la selección de Alamine 336 (amina terciaria) y NaOH como agentes de extracción y reextracción respectivamente, se caracterizaron experimentalmente las reacciones químicas responsables de la etapa de extracción, así como la cinética del proceso de separación-concentración cuando se emplea la tecnología de pertracción en emulsión (EPT) en contactores de fibra hueca. Finalmente, se desarrolló un modelo matemático multicomponente y se determinaron los parámetros característicos del mismo con el fin de llevar a cabo el diseño óptimo del proceso mediante técnicas de optimización matemática. / This work aims at the development of the methodology for the optimal design of selective liquid membrane processes as efficient alternatives for the separation and selective recovery of raw materials and valuable compounds from multicomponent systems. For this purpose, the proposed methodology has been applied to the remediation of polluted groundwater containing hexavalent chromium as a consequence of effluent leaking from surface deposition of industrial wastes. Furthermore, other competitive anionic species (mainly sulphate and chloride anions) were also present in the groundwaters due to the specific location being close to the shore.After selecting Alamine 336 (tertiary amine) and NaOH as the best extraction and back-extraction agents respectively, a careful experimental design was performed in order to analyse the chemical equilibria involved in the extraction step. Once the emulsion pertraction technology (EPT) was selected as the most suitable separation-concentration process configuration, the experimental kinetic analysis and mathematical modeling of EPT were carried calculating the values of the design parameters. Finally, the proposed multicomponent model was employed to carry out the optimal process design by means of mathematical optimization techniques.

Las características antropométricas, del material de competición y la evolución de las variables cinemáticas (velocidad, frecuencia, longitud e índice de ciclo) sobre las distancias de 200 y 500 m, se valoraron en un total de 131 piragüistas de 13 y 14 años (hombres kayakistas, mujeres kayakistas y hombres canoistas, agrupados por edad). En la mayoría de las medidas antropométricas, los hombres kayakistas de 14 años fueron superiores al resto de categorías, no encontrándose diferencias entre los grupos de mujeres. La evolución de las variables cinemáticas fue similar en las diferentes categorías y distancias, con una tendencia decreciente de la velocidad y del índice de ciclo a partir de los primeros 50 m, una estabilización de la longitud de ciclo a partir de esta distancia y una disminución progresiva de la frecuencia de ciclo desde el inicio de la prueba. / The anthropometric characteristics, set-up of competition equipment and evolution of the kinematic variables (speed, cycle frequency, cycle length and cycle index) over distances of 200- and 500-m were analysed in 131 paddlers (male kayakers, women kayakers and male canoeists; 13-14 years-old). In most of the anthropometric measurements, 14 year-old male kayakers were higher than other groups; no differences were found between female groups. The evolution of the kinematic variables was similar in the different categories and distances. The speed and cycle index decreased through the test after the first 50 m, while the cycle length was stable. The cycle frequency had a progressive decrease along the distance

L'objectiu d'aquesta tesi és l'estudi de les diferents tècniques per alinear vistes tridimensionals. Aquest estudi ens ha permès detectar els principals problemes de les tècniques existents, aprotant una solució novedosa i contribuint resolent algunes de les mancances detectades especialment en l'alineament de vistes a temps real. Per tal d'adquirir les esmentades vistes, s'ha dissenyat un sensor 3D manual que ens permet fer adquisicions tridimensionals amb total llibertat de moviments. Així mateix, s'han estudiat les tècniques de minimització global per tal de reduir els efectes de la propagació de l'error. / The goal of this thesis is to study the different techniques used to register 3D acquisitions. This study detects the main drawbacks of the existing techniques, presents a new classification and provides significant solutions of some perceived shortcomings, especially in 3D real time registration. A 3D hand-held sensor has been designed to acquire these views without any motion restriction and global minimization techniques have been studied to decrease the error propagation effects.