Analiza los índices de sequía generados mediante las imágenes satelitales para el seguimiento de la distribución espacial y evolución temporal del índice de sequía sintetizado (ISS), definido como la primera componente principal del índice de condición de la vegetación (ICV), índice de condición de la temperatura (ICT) e índice de condición de la precipitación (ICP). Es decir, el ISS integra tres productos; los dos primeros productos obtenidos del sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradimeter) a bordo del satélite Terra; como son el NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) y el LST (Land Surface Temperature) y el tercer producto la precipitación estimada por el sensor activo radar de precipitación (PR) a bordo del satélite TRMM 3B43 versión 7 (Tropical Rainfall Measuring Mission). El ISS sintetiza la información acerca del déficit de precipitación, estrés térmico del suelo y el estado de crecimiento de la vegetación en el proceso de sequía. Muestra los resultados de la distribución espacial y evolución temporal del ISS, ICV, ICT e ICP, para la zona árida, semiárida y subhúmeda seca, donde los valores menores a 0.4 corresponden a la sequía extrema, severa y moderada, y también muestra que los años 2004 y 2005 fueron años de sequía. Los índices ISS, ICV, ICT e ICP se evaluaron con el índice de precipitación estandarizada a una escala de 3 meses (IPE3) lo cual refleja adecuadamente la información de la sequía meteorológica para cada zona de aridez. En la zona árida corresponden el ISS y el ICV, en la zona semiárida corresponden el ISS y el ICT y en la zona subhúmeda seca corresponden el ISS y el ICT, donde el ISS tiene una moderada correlación de 0.66 en la zona semiárida y de 0.54 en la zona subhúmeda seca, para las regiones de Piura, Lambayeque y Cajamarca en el periodo marzo 2000 a diciembre 2013. / Tesis

El presente trabajo documenta el establecimiento de un sistema de video vigilancia y detección de intrusos con tecnología de última generación en un Centro Comercial en construcción en Santiago de Chile. Cuenta con 7 niveles para comercios, 5 niveles de estacionamientos, tiene proyectado iniciar su operación en abril de 2012 con 45 mil empleados y recibir una población flotante de alrededor de 4 millones de personas al mes. Para asegurar la integridad personal y el resguardo de los bienes expuestos, se efectúa la implantación de un sistema dimensionado para visualizar y registrar los videos de más de 1000 cámaras mega pixel, detección de intrusos en los accesos, pasillos técnicos, vías de evacuación y botones de pánico inalámbricos en todos los locales comerciales, todo ello comunicado mediante una red IP, multiservicios de ancho de banda Gigabit. El primer desafío fue definir el hardware y software que resolverá la necesidad en concordancia al nivel de la infraestructura en construcción, con la mejor solución tecnológica dimensionada convenientemente para cubrir todos los aspectos del problema. El siguiente reto, construir decenas de kilómetros de canalizaciones y cableado UTP categoría 6a para interconectar todo el sistema con la red IP Gigabit del centro comercial, cumpliendo estándares de calidad ISO9001, interactuando con decenas de empresas de diferentes especialidades que despliegan miles de trabajadores que comparten los mismos espacios físicos de trabajo. Cada nivel de comercio o estacionamiento tiene unas 4 hectáreas de superficie y sus principales áreas de circulación estarán supervisadas por unas 50 cámaras de video IP de alta definición. La principal sala de control mostrará las imágenes de hasta 256 cámaras en vivo o grabadas, en murallas de monitores (video wall) habilitadas para mostrar el video 4 CIF en 30 FPS. Las imágenes del millar de cámaras, quedarán grabadas en redes de arreglos de servidores de almacenamiento para ser consultadas hasta 30 días después. Un nivel tiene 100 accesos comunes supervisados por un panel de alarmas y del orden de 60 locales comerciales con botón de pánico inalámbrico. Los sistemas operan sobre la red IP multiservicios con QoS que garantiza el tiempo de respuesta adecuado a la aplicación de video y detección de intrusos. Para asegurar la operación del gran inventario de equipos previo a su instalación en la obra, se establecen laboratorios para pruebas individuales y modelos a escala que certifican entre otros, que las prestaciones de la red multiservicios IP satisfacen los requerimientos de la plataforma de video. Tales laboratorios se validan como imprescindibles en los resultados entregados.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / Las nubes y los aerosoles atmosféricos, tanto de origen natural como antropogénico, poseen una rol importante en el clima debido a su influencia sobre el forzamiento radiativo de la Tierra. Estos elementos poseen complejas interacciones entre sí, lo que ha llevado a paneles internacionales de ciencias atmosféricas a destacarlos como poseedores de incertidumbres clave para la comprensión de los cambios climáticos futuros. Una de los obstáculos que impide el tener mejor certeza en los datos es la baja disponibilidad de instrumentos meteorológicos sobre la superficie de la Tierra que permitan respaldar y complementar las mediciones satelitales. Este trabajo consiste en el desarrollo de los prototipos de un fotómetro solar y de un radar de nubes. Los prototipos están diseñados con el objetivo de mantener bajos los costos de fabricación, con el objetivo de mejorar la disponibilidad de datos para el estudio de la interacción entre aerosoles y nubes. Con el fotómetro solar desarrollado se logró obtener una incertidumbre de 10\% respecto a un instrumento patrón, alcanzando un costo accesible que permitiría el establecimiento de redes de medición a escalas pequeñas. Esto fue posible debido a la utilización de LEDs como sensores monocromáticos de luz visible no ideales (100 [nm] de ancho), y por la inclusión de nuevas consideraciones en la calibración y procesamiento de datos del instrumento. Además, se logra construir una prueba de concepto de radar de nubes de 35 [GHz]. Dicho radar mantuvo su bajo costo en base a la reutilización de componentes de radio telescopio y el uso de radios definidas por software en vez de circuitos de modulación integrados. Con este prototipo se obtuvo una constante de calibración tentativa de $\pm 1$ [dBZ] de incertidumbre , y se realizó un experimento en el que se verifica que existe interacción entre su señal y la presencia de gotas de agua líquida en suspensión. Finalmente, la conclusión incluye sugerencias sobre la forma de abordar proyectos de instrumentación atmosférica de bajo costo, basadas en la experiencia del autor.

Estima la distribución espacial de la evapotranspiración real a partir de datos imágenes, utilizando el modelo de balance de energía SEBAL (Surface Energy Balance for Land) propuesto por Bastiaanssen (1995). El área de estudio comprende el Valle de Pampas, ubicado en el distrito de Pampas, capital de la provincia de Tayacaja, al norte de la región Huancavelica, en el Perú. El modelo está basado en la estimación de los componentes de la ecuación del balance de energía en la superficie del suelo y la estimación de los flujos de energía a partir de datos imágenes que registran información en las regiones del visible, infrarrojo cercano e infrarrojo térmico del espectro electromagnético. Para implementar el modelo SEBAL, se adquirieron tres datos imágenes multiespectrales provenientes del sensor Thematic Mapper (TM) a bordo del satélite Landsat 5 (21/06/200, 03/06/2005, 07/08/2011). Además, se adquirieron datos meteorológicos provenientes del servicio nacional de Hidrología y meteorología (SENAMHI) y un modelo de elevación digital ASTER GDEM. El procesamiento, análisis, e interpretación de los datos imágenes fueron tratados usando el lenguaje de programación IDL y el software ENVI v5.2 Entre los resultados, se obtuvieron en primer lugar, los parámetros de entrada del modelo, tales como: el índice vegetación de diferencia normalizada (NDVI), el índice de área foliar (IAF), el índice de vegetación ajustado al suelo (SAVI), el albedo de superficie, emisividad de la superficie (ε଴) y la temperatura de la superficie del suelo, estimados a partir de los datos imágenes multiespectrales. Luego, se estimaron los componentes del balance de energía como son la radiación neta, flujo de calor del suelo, flujo de calor sensible, flujo de calor latente. Finalmente, se estimó la evapotranspiración como residuo de la ecuación de balance de energía en la superficie. Los resultados muestran que valores de NDVI para la fecha del 21 de junio del 2000, oscilan entre [0.104 - 0.840] con una media de 0.584. Para la imagen del 03 de junio del 2005 los valores oscilan [0.096 - 0.846], con una media de 0.553, mientras que para la imagen del 07 de agosto del 2011 los valores de NDVI varían entre [0.068- 0.851] con una media de 0.499. Los valores obtenidos para el albedo de la superficie del suelo dentro del valle de pampas oscilan entre [0.040 - 0.141] para la fecha del 21 vi de junio del 2000, entre [0.039 - 0.165] para la fecha del 03 de junio del 2005 y entre [0.046 - 0.1932] para la fecha 07 de agosto del 2011. Por otro lado, también fueron estimados los componentes de la ecuación de balance de energía en la superficie del suelo, es decir, la radiación neta, el flujo de calor sensible, flujo de calor latente. Los resultados obtenidos muestran que los valores de radiación neta para la fecha del 21 de junio del 2000 oscilan entre [478.07 – 565.95 W/m2], para la fecha del 03 de junio del 2005 los valores oscilan entre [424.36 –543.36 W/m2] y para el 07 de agosto del 2011 oscilan entre [421.72 – 551.82 W/m2]. De acuerdo a (Allen et al., 2002), los valores de radiación neta se encuentran entre [100 – 700 W/m2]. Por lo tanto, los valores obtenidos concuerdan con los valores esperados. A partir del análisis estadístico, se encontraron correlaciones significativas positivas y negativas entre las variables estimadas. Se obtuvo una correlación negativa de - 0.620, -0.737 y -0.708 entre los valores el NDVI y la temperatura de la superficie del suelo dentro del valle de pampas, para las fecha del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011 respectivamente. Además, se encontró una correlación positiva entre el NDVI y la radiación neta. Los coeficientes de correlación obtenidos son 0.63, 0.713, 0.764 para las fecha del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011 respectivamente. Adicionalmente, los coeficientes de correlación de Pearson obtenidos del análisis ente la radiación neta y el albedo de la superficie fueron -0.895, -0.8740 y -0.919 para las fechas del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011, respectivamente. Los resultados obtenidos a partir de los valores puntuales extraídos dentro del valle de pampas muestran para la fecha 21 de junio del 2000 los valores de ET oscilan entre [0.132 – 0.927 mm/hr], para la fecha 03 de junio del 2005 muestran valores de ET que oscilan entre [0.006– 0.781 mm/hr] y para la 07 de agosto del 2011muestran valores de ET que oscilan entre [0.002 – 0.831 mm/hr]. Los valores promedios de la evapotranspiración para la fecha del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011 son 0.57 mm/hr, 0.36 mm/hr y 0.33 mm/hr, respectivamente. / Tesis

En este trabajo se estudian los principales esquemas de control del motor de inducción (MI) basados en el modelo de parámetros concentrados, o modelo fundamental. Todos los controladores estudiados se desarrollan a nivel teórico, acompañándolos con simulaciones, y la mayoría se desarrolla también a nivel práctico, mostrando los resultados experimentales obtenidos. Se comienza el estudio con el desarrollo teórico del modelo fundamental del MI, remarcando sus limitaciones. Luego, se analiza el control clásico que mantiene constante el cociente entre la tensión aplicada y la frecuencia aplicada (V/f=cte) en aplicaciones de lazo abierto y lazo cerrado, así como también algunos métodos para mejorar su desempeño en el rango de bajas velocidades. Se estudia un esquema V/f=cte sensorless. Finalizado el estudio de los controles escalares, se desarrolla la teoría del control vectorial. Se estudia la teoría tras el control orientado en campo (FOC). Se estudian varios estimadores de flujo, se realizan simulaciones y se obtienen resultados experimentales. También se analiza el control vectorial indirecto (IFOC). Se estudian estrategias de FOC sensorless, acompañadas de simulaciones y resultados experimentales. Finalmente, se muestran otras estrategias de control y estimación existentes, como direct torque control (DTC), model reference adaptive system (MRAS) y estimación de velocidad por inyección de señales. Se presentan también las consideraciones prácticas más importantes para la implementación física de los controladores. / In this work the most important induction motor (IM) control schemes based on the fundamental model are reviewed. All the controllers are developed at a theorical level, complementing them with simulations, and most of them are also developed at a practical level, showing the obtained experimental results. The study begins with the theorical development of the IM fundamental model, showing its limitations. Then, the classical V/f=cte control is analyzed in open and closed loop applications, and some methods to improve its performance in the low speed range are also studied. A sensorless V/f=cte scheme is analyzed. After finishing the study of scalar control schemes, vector control theory is reviewed. The theory behind the field oriented control (FOC) scheme is developed. Indirect field oriented control (IFOC) is also analyzed. Sensorless FOC strategies are studied, complementing them with simulations and experimental results. Finally, alternative control and estimation strategies are shown, like direct torque control (DTC), model reference adaptive system (MRAS) and speed estimation through signal injection. Practical considerations regarding controller implementation are also presented.

En una planta química ocurren situaciones anormales cuando el proceso se desvía del régimen normal de manera significativa durante su operación. La Detección (D) temprana y el diagnóstico de fallas, mientras la planta se encuentra todavía operando en una región controlable, ayuda a evitar que la situación anormal progrese y reduce el impacto de la posible ocurrencia de accidentes industriales mayores y menores. Todos los enfoques propuestos para resolver el problema de D y Aislamiento de Fallas (AFs), de alguna manera, comparan el comportamiento observado del proceso con un modelo de referencia. Dicho comportamiento se infiere en función de las mediciones proporcionadas por los sensores instalados en el proceso. Si bien, el desempeño de la estrategia de monitoreo depende fuertemente de la selección de las variables observadas, se ha puesto mucho énfasis en el desarrollo de metodologías de diagnóstico dado un conjunto predefinido de sensores, y se ha prestado escasa atención al Diseño de Redes de Sensores (DRS) que permitan una eficiente D y AFs. Por tal motivo, el objetivo de esta tesis es abordar el desarrollo e implementación de nuevas metodologías para DRS con propósitos de Diagnóstico de Fallas. En primer término se presenta una estrategia de diseño, formulada como un problema de optimización, que permite obtener una Red de Sensores (RS) que satisface la Observabilidad (O) y la Resolución (R) de todas las fallas del proceso, con el menor costo, si todos los sensores funcionan correctamente, y además verifica la O y R de un conjunto de fallas claves, si algunos instrumentos, afectados por la ocurrencia de dichas fallas, no están disponibles. Para ello se define el Grado de Resolución de una falla clave y se lo incorpora utilizando desigualdades lineales. El diseño se resuelve empleando códigos de Programación Mezcla Entera Lineal. A continuación se aborda el problema de DRS utilizadas para monitorear procesos con la técnica Análisis de Componentes Principales (PCA), uno de los métodos de Control Estadístico Multivariable más usados en la industria. En relación con la capacidad de la RS para detectar todas las fallas, se propone un nuevo enfoque para evaluar las restricciones de D, basado en el cálculo de los estadísticos de Hotelling y el Error Cuadrático de Predicción, y se formulan diseños robustos. A fin que el sistema de control sea capaz de diagnosticar la causa de una falla detectada usando PCA, primero es necesario que todas las mediciones afectadas por su ocurrencia sean identificadas como variables sospechosas. Esta condición se verifica examinando las restricciones de Identificación de Variables Sospechosas (IVS), que se formulan en términos de las contribuciones de las variables a los estadísticos empleados por el método PCA. Las restricciones de AFs se definen en función de los vectores de identificación de las fallas, los cuales deben ser diferentes para que éstas sean distinguibles. Se proponen nuevas formulaciones para el DRS que satisfacen restricciones de O y R (lineales), y condiciones de D, IVS y AFs (no lineales). Dado que la R es una condición necesaria para el AFs, inicialmente se obtiene la RS de mínimo costo que verifica las restricciones lineales de O y R. La cantidad de sensores que forman parte de la solución de este problema da el nivel inicial a partir del cual se inicia la búsqueda transversal, utilizada para resolver el diseño que cumple con todas las restricciones. Durante la ejecución de la búsqueda transversal, para cada nodo se evalúan primero las restricciones lineales, ya que consumen un tiempo de cómputo significativamente menor que las no lineales. Se han obtenidos muy buenos resultados al aplicar las nuevas estrategias para el DRS del conocido proceso Tennesse Eastman.

El conocimiento de la distribución espacial y temporal de las precipitaciones es una herramienta de decisión en procesos de planificación de actividades agropecuarias. Los registros de precipitación mediante datos puntuales de pluviómetros, en redes de escasa densidad e irregular distribución, no reflejan adecuadamente la variabilidad espacial característica de la lluvia. Los radares meteorológicos ofrecen la capacidad de aportar información espacial detallada con la posibilidad de integrarla temporalmente. El objetivo de este trabajo de tesis fue evaluar el desempeño del radar meteorológico ubicado en la Estación Experimental de INTA Anguil, provincia de La Pampa, como estimador de la precipitación, y partir de la integración de sus medidas e información complementaria, desarrollar productos que resulten de utilidad en procesos de planificación de actividades agropecuarias en la región para poner a disposición al público en general. Se generó el producto de precipitación acumulada por radar en imágenes con resolución espacial de 1 km2, utilizando una sola relación entre reflectividad y tasa de precipitación. Los compuestos integrados diario, decádico y mensual se compararon con datos provenientes de una red pluviométrica de superficie existente en la región durante tres periodos: diciembre de 2011 a mayo de 2012, agosto a octubre de 2012, y enero a marzo de 2013. Se aplicó una corrección meteorológica a las estimaciones de radar y a partir de ésta junto con información complementaria se desarrolló una serie de productos como cartografía de base con indicadores a escala regional. Como resultado se halló una correlación moderada a alta entre las estimaciones de radar y los registros de referencia. El ajuste lineal entre ambos conjuntos de datos fue significativo para los tres periodos (0,74; 0,59 y 0,89 p<0,05) y se verificó una tendencia a la sobreestimación de la cantidad de lluvia de manera sistemática. La precisión de las estimaciones desmejoró con el incremento de la distancia al radar, haciéndose muy evidente a partir de los 90-100 km (RMSE 15,6 mm) en coincidencia con una amplia referencia bibliográfica. A distancias superiores a 50 km la pérdida de precisión se relacionó con lluvias más cuantiosas. Los eventos de precipitación de mayor intensidad fueron estimados con más dispersión y magnitud del error respecto de lluvias menos intensas. Las estimaciones de otoño y primavera presentaron menor error relativo (1,3 a 2,3%) respecto de los meses de verano (3,6 a 7,6%). Se concluyó que las estimaciones de radar logran caracterizar la distribución espacial de las precipitaciones con un error aceptable y poco variable en el tiempo, asimismo los procedimientos de ajuste implementados resultaron eficaces al mejorar la exactitud de las estimaciones. Se desarrollaron once productos mediante distintas integraciones temporales de imágenes y en resolución espacial de 1 km2. La estimación de las reservas de agua en el suelo en lotes productivos se validó con medidas tomadas directamente a campo y las correlaciones resultaron positivas y significativas. Finalmente se expone una metodología que constituye una herramienta operativa, de utilidad para el proceso de toma de decisiones en planificación de actividades agropecuarias en la región. / The knowledge of the spatial and temporal distribution of rainfall is a decision tool in planning processes farming. Precipitation records by point gauge data in sparse networks and uneven distribution does not adequately reflect the characteristic of rainfall spatial variability. Weather radars provide the ability to provide detailed spatial information and the possibility of temporarily integrating. The aim of this thesis was to assess the performance of weather radar located in Anguil INTA experimental station in the province of La Pampa, as an estimator of precipitation, and through integration of its measures and supplementary information, to develop products that are useful in planning of agricultural activities processes along the region in order to make them available to the general public. The product of accumulated rainfall was generated by radar images with spatial resolution of 1 km2 using a single relationship between reflectivity and precipitation rate. The daily and monthly integrated decadic compounds were compared with data from an existing ground rainfall network placed in the region during three periods: December 2011 to May and August to October 2012, and January to March 2013. A meteorological correction was applied to radar estimation and upon this, along with complementary information, several products were developed as a base mapping with indicators at regional level. As a result a moderate to high correlation between radar estimates and reference records were found. The linear fit between the two data sets was significant for all three periods (0,74; 0,59 y 0,89 p<0,05) and a trend was observed to overestimate the amount of rain in a systematic way. The accuracy estimates decreases while increasing distance from the radar, becoming very evident from 90-100 km (RMSE 15,6 mm) in conjunction with wide references. At distances greater than 50 km the loss of precision was associated with more heavy rains. Precipitation events of greater intensity were estimated with more dispersion and magnitude of the error with regard to lighter rains. Estimates of fall and spring seasons showed lower relative error (1,3 a 2,3%) of the summer months (3,6 a 7,6%). It was concluded that radar estimations achieve a characterization of the spatial distribution of rainfall with an acceptable and relatively constant error in time also implemented adjustment procedures were effective to improve the accuracy of estimates. Eleven products by different temporal integration imaging and spatial resolution of 1 km2 were developed. The estimation of water reserves in the soil productive batch was validated with measurements taken directly in the field and the correlations were positive and significant. Finally, a methodology that is an operational tool, useful for the process of decision making in planning agricultural activities in the region is exposed.

En lo últimos años se han producido numerosos avances en la industria química en áreas tales como: monitoreo de procesos, control basado en modelos, control estadístico multivariable, optimización en tiempo real, diagnóstico de fallas, etc. Sin embargo, existen aún varios tópicos claves que deben resolverse, entre ellos, el diseño de la red de instrumentación de una planta química. Ésta proporciona un conocimiento integral del estado actual de proceso que resulta indispensable para la toma de decisiones. En este contexto aparece la necesidad de desarrollar estrategias sistemáticas que permitan determinar para cada variable de proceso si será medida, y en tal caso, indicar cuántos sensores la medirán y cuáles serán sus características, a la vez que se optimiza un criterio de desempeño preestablecido. Este problema se conoce como Problema de Diseño de Redes de Sensores, PDRS. Frecuentemente es necesario satisfacer restricciones en la calidad de las estimaciones sólo para un conjunto de variables claves. En este caso, se diseña una red de sensores llamada General, sin conocer a priori la cardinalidad del conjunto óptimo de instrumentos. Si bien se han utilizado diferentes modelos de selección óptima de sensores, siempre resulta un problema de optimización combinatorial sujeto a restricciones. En esta tesis se han desarrollado e implementado metodologías de resolución del PDRS para plantas de proceso cuya operación se representa mediante sistemas linealizados de ecuaciones algebraicas. Las estrategias propuestas emplean motores de optimización híbridos con el fin de explotar las ventajas de los algoritmos estocásticos de búsqueda global y local. Dichas metodologías, si bien no garantizan optimalidad, ofrecen buenas soluciones en tiempos que no crecen exponencialmente con el tamaño de la entrada. Además son lo suficientemente flexibles como para ser adaptadas a otras formulaciones del PDRS. Inicialmente se investiga la resolución del diseño empleando nuevos algoritmos de búsqueda local inspirados en la heurística Búsqueda Tabú (BT). Los resultados alcanzados indican que éstos son menos robustos cuando la complejidad de las restricciones aumenta. También se estudia el comportamiento de un algoritmo ad-hoc híbrido basado en Búsqueda Dispersa, que combina una búsqueda global con técnicas de inspección por entornos diferentes a las empleadas en la BT, obteniéndose una mejor reproducibilidad de los resultados. Además se analiza la aplicabilidad de los Algoritmos de Estimación de Distribuciones (AEDs), de orden creciente, para la resolución del PDRS. Si bien todos son capaces de hallar buenas soluciones, la complejidad adicional que implica considerar un modelo gráfico probabilístico de mayor orden no produce una mejora importante en la calidad y repetitividad de las mejores soluciones. Por último se desarrolla una nueva metodología, denominada pPBIL-OS (Parallel Population Based Incremental Learning – Strategic Oscillations). Ésta consiste en un esquema de resolución híbrido que combina las ventajas del algoritmo poblacional PBIL, de orden uno, con la técnica de búsqueda local Oscilaciones Estratégicas, que trabaja en el marco de la BT. El procedimiento emplea un cierto número de subpoblaciones que evolucionan de manera independiente, pudiendo intercambiar información entre ellas con cierta probabilidad. Su desempeño, medido en función de: la calidad y reproducibilidad de las soluciones, la capacidad de resolver problemas de tamaño incremental y los requerimientos de cómputo, resulta muy satisfactorio. / In recent years many improvements have occurred in chemical industries in areas such as: process monitoring, model predictive control, statistical process control, real time optimization, etc. However there exist many key topics which should be solved, e.g., the design of the instrumentation network of a chemical plant. It provides a comprehensive knowledge about the current process state that is very important for the decision making process. In this context, the development of systematic strategies which determine if a process variable will be measured, and indicating this case the quantity of sensors and their features, and also satisfying a performance criterion, is essential. This problem is known as the Sensor Network Design Problem, PDRS. Frequently it is necessary to fulfill some restrictions on the estimation quality of a set of key variables. In this case, a General Sensor Network is designed without knowing in advance the cardinality of the optimum set. Even though different models are used for the optimal selection of instruments, a combinatorial optimization problem subject to constraints always arises. In this thesis, resolution methodologies of the PDRS are developed and implemented for process plants whose operation is represented by a linearized system of algebraic equations. The proposed strategies use hybrid optimization engines that take advantage of the combined use of global and local search stochastic algorithms. Even though these methodologies do not guarantee optimality, they provide good solutions using computation times that do not exponentially depend on the problem size. Furthermore they are flexible enough to be adopted for other formulations of the PDRS. At first the research addresses the design problem using new local search algorithms which are inspired on the Tabu Search (BT). Results indicate that their robustness decreases when the restrictions complexity increases. Furthermore the behaviour of an ad-hoc hybrid algorithm based on Scatter Search is studied. It combines a global search with local search techniques which are different from the ones used by BT. A better solution reproducibility is achieved. Also the applicability of Estimation of Distribution Algorithms (AEDs) of incremental order for the resolution of the PDRS is analyzed. Although they are capable to obtain good solutions, the additional complexity involved in considering a graphical probabilistic model of high order does not improve the solutions quality and reproducibility. At last, a new methodology, called pPBIL-OS (Parallel Population Based Incremental Learning – Strategic Oscillations), is developed. It is a hybrid solving scheme than combines the advantages of the global search algorithm PBIL, of order one, with the local search technique Strategic Oscillations. It works in the framework of the BT. The procedure employs a certain number of subpopulations, which evolve independiently and exchange information among them with a given probability. The strategy performance, which is evaluated in terms of the solutions quality and reproducibility, the capability to solve problems of incremental size and the computation time requirements, is very satisfactory.

Tesis por compendio / Traditionally, Physics laboratory practices have two objectives. On the one hand, students reinforce the concepts that they have acquired in theory lessons. On the other hand, they get used to the experimental techniques. However, students sometimes consider that the practices are routine and of little interest. Several resources, based on Information and Communication Technologies, have been used to deal with this problem. The smartphones of the students themselves incorporate various sensors. Free available applications are able to control the sensors, acquire data and transmit them. The smartphones become measuring tools. The main objective of this Thesis is to propose new experiments for Physics laboratories that take advantage of this way of using smartphones. A collection of works is presented as a set of publications. The acceleration sensor enables us to study: the free and damped oscillations of the smartphone; the normal modes of a coupled two dimensional vibrating system of smartphones; and the mechanical beat. The ambient light sensor is used to analyze the efficiency of several types of optical sources; the dependence of the illuminance on the distance to the source is also studied. Finally, the microphone enables us to characterize the acoustic beat phenomenon. The new experiments are focused on university and high school students. Our surveys show the higher rating given to this type of experiences with respect to their traditional alternatives. / Tradicionalmente, el objetivo de las prácticas de laboratorio de las asignaturas de Física es doble: por una parte, que los estudiantes refuercen los conocimientos adquiridos en las clases de teoría; por otra, que se habitúen a las técnicas experimentales. Sin embargo, los alumnos consideran que en ocasiones las prácticas son rutinarias y poco interesantes. Para paliar este problema, se ha hecho uso de diversos recursos basados en las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones. El objetivo fundamental de esta Tesis es proponer diversos experimentos de Física en los que se utilizan como herramientas de medida los sensores de que disponen los smartphones de los propios estudiantes, aprovechando las aplicaciones gratuitas existentes para el control de estos sensores y para la toma y transmisión de los datos obtenidos. Con este fin se ha realizado un conjunto de trabajos, recogidos en esta Tesis en formato de compendio de publicaciones, en los que se proponen nuevas experiencias de laboratorio de Física con smartphones. En ellas se saca partido del sensor de aceleración para el estudio de las oscilaciones libres y amortiguadas de un smartphone, de los modos de vibración de dos acoplados, y del batido mecánico; del sensor de luz ambiente para el análisis de la eficiencia de diversos tipos de fuente, y de la dependencia de la iluminancia con la distancia; y, finalmente, del micrófono para la caracterización del fenómeno del batido acústico. Las experiencias diseñadas están enfocadas a estudiantes universitarios y de educación secundaria. Las encuestas realizadas muestran la mayor califica-ción otorgada a este tipo de experiencias con respecto a sus alternativas tradicionales. / Tradicionalment, l'objectiu de les pràctiques de laboratori de les assignatures de Física és doble: d'una banda, que els estudiants reforcen els coneixements adquirits en les classes de teoria; per una altra, que s'habituen a les tècniques experimentals. No obstant això, els alumnes consideren que en ocasions les pràctiques són rutinàries i poc interessants. Per a pal¿liar aquest problema, s'ha fet ús de diversos recursos basats en les Tecnologies de la Informació i les Comunicacions. L'objectiu fonamental d'aquesta Tesi és proposar diversos experiments de Física en els quals s'utilitzen com a eines de mesura els sensors de què disposen els smartphones dels propis estudiants, aprofitant les aplicacions gratuïtes existents per al control d'aquests sensors i per a la presa i la transmissió de les dades obtingudes. Amb aquesta finalitat s'ha realitzat un conjunt de treballs, recollits en aquesta Tesi en format de compendi de publicacions, en els quals es proposen noves experiències de laboratori de Física amb smartphones. En aquestes es trau partit del sensor d'acceleració per a l'estudi de les oscil¿lacions lliures i esmorteïdes d'un smartphone, dels modes de vibració de dos acoblats, i del batut mecànic; del sensor de llum ambiente per a l'anàlisi de l'eficiència de diversos tipus de font, i de la dependència de la il¿luminancia amb la distància; i, finalment, del micròfon per a la caracterització del fenomen del batut acústic. Les experiències dissenyades estan enfocades a estudiants universitaris i d'educació secundària. Les enquestes realitzades mostren la major qualificació atorgada a aquest tipus d'experiències pel que fa a les seues alternatives tradicionals. / Giménez Valentín, MH. (2017). Aplicaciones de los sensores de los smartphones a la didáctica de la física experimental [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/83123 / Compendio

Neste trabalho é apresentado um sistema de instrumentação inteligente integrado com a arquitetura Web Services e desenvolvido em conformidade com as diretrizes estabelecidas na norma IEEE 1451.1. O protocolo de transmissão de dados do sistema é associado ao conceito das especificações dos transdutores e a um Web Service que permita a configuração remota do sistema de aquisição de dados. Através de uma interface de supervisão remota, acessível via Internet a partir de qualquer navegador, o usuário é capaz de identificar quais são os sensores inteligentes que estão conectados em uma rede, através de uma identificação única associada às suas características (tipo, formatação dos dados, etc.). Nesta mesma interface de apresentação o usuário tem a liberdade de selecionar o número de sensores que deseja ativar para efetuar algum monitoramento. Após a seleção dos sensores é disponibilizada uma interface de monitoramento que permite a visualização dos dados através de um gráfico bem como permite ao usuário salvar em um arquivo texto os dados coletados. Na mesma interface de monitoramento é disponibilizado o Web Service que permite alterar o intervalo de coleta de dados. Um conjunto de computadores em uma rede local (Intranet) simula a rede de sensores inteligentes. Nesta mesma rede está conectado o servidor responsável pela disponibilização da interface de supervisão remota. / In this work is presented the integration of an established system of intelligent instrumentation with the Web Service?s architecture, in accordance with the IEEE 1451.1 standard. It is suggested the association of a data-communication protocol with the concept of Transducer Electronic Data Sheet (TEDS) to a Web Service for making possible the remote configuration of a data acquisition system. Through a remote supervisor interface, accessible via Internet from any browser, the user can, at the first moment, identify which are the smart sensors connected in a network, using an unique identification associated to its characteristics (type, data formatting, etc.). In the same graphical interface the user can choose which sensors wants to monitor and, after the selection, will have available the monitoring interface that enables data visualization through a graph and allows the user to save the collected data in a text file. In the same monitoring interface the Web Service is also available; it admits modifications on the data collection interval. A group of computers in a local network (Intranet) simulates the smart sensors network. In the same network is connected a server responsible for supplying the remote supervisor interface.