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El presente trabajo propone una metodología para evaluar la resiliencia y confiabilidad de diseños de redes de alcantarillado que busca ser una herramienta para encontrar diseños de bajo costo y alta resiliencia y/o confiabilidad. Para obtener diseños de bajo costo se utilizó la metodología de diseño optimizado de redes de alcantarillado desarrollada en el Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados (CIACUA) y para la medición de resiliencia y confiabilidad se utilizaron índices propuestos anteriormente en la literatura. La metodología se probó en dos redes de alcantarillado utilizadas en la literatura. This work proposes a methodology for evaluating the resilience and reliability of sewer network designs in order to find low-cost designs with high resilience and/or reliability. The optimal sewer network design methodology developed at the Water Distribution and Sewerage Systems Research Center (CIACUA) was used to obtain low-cost designs. Indexes previously proposed in the literature were used to measure resilience and reliability. The methodology was tested in two sewer networks that had previously been used in the literature. Magíster en Ingeniería Civil Maestría

La presente investigación titulada “DISEÑO OPTIMO DE TALADROS LARGOS PARA LA SEGURIDAD DE LOS TAJEOS MEDIANTE LA ESTABILIDAD EN VETAS ANGOSTAS” ha involucrado criterios técnicos y de diseño orientados a mejorar la seguridad y minimizar los riesgos por caída de rocas en la veta Haswuz como una alternativa de solución al planteamiento del problema ¿Cómo diseñar de manera óptima los taladros largos para la seguridad de los tajeos mediante la estabilidad en vetas angostas?, donde el objetivo general fue diseñar de forma óptima los taladros largos para la seguridad de los tajeos mediante la estabilidad en vetas angostas. Este trabajo de investigación demostró que realizando un correcto estudio en el diseño podemos obtener la seguridad de los tajeos y su estabilidad. Bajo este contexto y teniendo en cuenta las condiciones geológicas, geométricas, geomecanicas de la veta Haswuz y la roca encajonante se pudo diseñar de manera óptima los taladros largos para garantizar el incremento de la seguridad y estabilidad del tajeo. El análisis estadístico ha sido desarrollado usando el programa SPSS el cual nos facilita la interpretación y presentación de los resultados, pudiendo de esta manera aceptar la hipótesis alterna y rechazar la hipótesis nula. Esta investigación sirvió como base para ser aplicadas en minas que tengan vetas angostas y que desean mantener una alta seguridad y estabilidad de sus tajeos. Tesis

Esta publicación recoge un trabajo de investigación que realizó el autor en el marco del programa de doctorado Análisis y Diseño Avanzado de Estructuras de la UPCT en el bienio 2006-2008. En él se aplica la técnica de optimización numérica conocida como programación cuadrática sucesiva para obtener diseños óptimos de un tablero de puente de vigas artesa de hormigón pretensado, siendo la función objetivo el coste de ejecución del tablero, y las restricciones del problema las comprobaciones de los estados límites últimos y de servicio del mismo. El diseño actual de estructuras de hormigón está fundamentalmente basado en la experiencia de los ingenieros estructurales. La mayor parte de los procedimientos adoptan secciones cuyas dimensiones, pretensado y tipo de hormigón están sancionados por la práctica de diseños anteriores. Una vez que la estructura está definida, se procede al análisis de envolvente de esfuerzos y al cálculo de las armaduras pasivas que satisfagan los estados límites prescritos por la normativa de hormigón estructural. En el caso de que las dimensiones, pretensado, o los tipos de hormigón sean insuficientes, se redefine la estructura mediante un proceso de prueba y error. Tales métodos conducen a diseños seguros estructuralmente, pero la economía de los diseños estructurales queda, por tanto, muy ligada a la experiencia previa del ingeniero estructural. En los últimos años, han proliferado las soluciones de este tipo de tableros – biapoyados o con pretensado de continuidad - para puentes de carretera y ferrocarril. Esto se ha debido al desarrollo de los medios auxiliares de transporte y montaje de estas vigas y de la prefabricación. Podemos encontrar estos tableros sobre todo en pasos superiores de autovía, en pasos inferiores, en puentes de carretera o ferrocarril, en ramales de enlace donde no hay sitio para el terraplén de gran altura, etc. De esta proliferación viene el interés de este trabajo. En este trabajo se ha elaborado un código propio de análisis, dimensionamiento y optimización económica de estos tableros de puente en función de las variables de diseño, como son, el número de vigas, el canto de las vigas, espesores de hormigón en almas y losas, la cantidad y distribución del acero pasivo y activo de las vigas, etc. Este código se ha implementado con algoritmos de optimización cuadrática y está escrito en el lenguaje de programación MatLab. Tanto la formulación del problema como la estructura del programa desarrollado y el código escrito están recogidos en esta publicación.

Structural optimization aims to design structures under certain constraints to achieve better behavior and have a proper manufacturing cost. This type of optimization corresponds to highly non-linear and non-convex problems including several local optima. Therefore, to solve such problems effectively, designers need to use adequate optimization methods which can make a good balance between the computational cost and the quality of solutions. In this paper the modified simulated annealing algorithm (MSAA) is employed to solve optimal design of steel structures. MSSA is a newly improved version of the simulated annealing (SA) algorithm with three modifications: preliminary exploration, search step and a new probability of acceptance. The performance, robustness and applicability of the MSAA are demonstrated through six structural optimization problems. Obtained results in all considered examples indicate that the MSAA is superior to several other methods in existing literature in terms of the quality of solution and convergence speed.

[ES] Durante muchos años el hormigón ha sido considerado como un material robusto y pesado para la construcción. Sin embargo, con el transcurrir de los tiempos investigadores han desarrollado hormigones de muy alta resistencia (HMAR) con los cuales se ha conseguido disminuir la sección de los elementos, aumentar la durabilidad, disminuir los fenómenos de retracción y fluencia a lo largo del tiempo, reducir el mantenimiento, desarrollar procesos de fabricación industrializado y además, alcanzar connotaciones estéticas agradables con formas constructivas innovadoras. El presente trabajo de titulación se enfoca en introducir las características mecánicas del HMAR investigadas por otros autores para desarrollar el diseño óptimo de las cerchas de la cubierta del Pabellón de piscina ubicado en Almussafes (Valencia) . Previo al inicio de la generación de la población de vigas, se analiza cual es la tipología de cercha que se adapta mejor a este material mediante un estudio de modelos sencillos de cerchas con el programa SAP2000. Se analiza fundamentalmente cual presenta la mayor cantidad de elementos en compresión, que es una de las principales fortalezas del HMAR, con menores esfuerzos de tracción y asimismo que implique un proceso constructivo más rápido e industrializado. Mediante el software de cálculo Matlab , se genera una población de cerchas de distintas alturas y número de montantes; posteriormente, se calcula cada una de las secciones óptimas de los elementos que la conforman, tomando en cuenta que brinden las prestaciones necesarias para resistir las solicitaciones a las cuales va a estar sometida la estructura durante su vida útil; y a su vez, permitan reducir el volumen de hormigón de alta resistencia debido a que el costo de este material es elevado con respecto al hormigón convencional., [EN] For many years the concrete has been considered as a robust and heavy material for construction. However, with the passing of time researchers have developed concrete of very high resistance (* HMAR) with which it has been able to reduce the section of the elements, increase the durability, reduce the phenomena of retraction and * creep over time , reduce maintenance, develop industrialized manufacturing processes and also achieve pleasant aesthetic connotations with innovative constructive forms. The present degree work focuses on introducing the mechanical characteristics of the * HMAR investigated by other authors to develop the optimal design of the covers of the "Pool Pavilion located in Almussafes (Valencia)". Prior to the beginning of the beam population generation, it is analyzed as the type of belt that best adapts to this material by means of a study of simple models of strings with the SAP2000 program. It is essentially analyzed as it presents the greatest amount of compression elements, which is one of the main strengths of the * HMAR, with less effort in traction and also implies a faster and more industrialized construction process. Through the calculation software "* Matlab", a population of different altitude and number of levels is generated; Subsequently, each of the optimal sections of the elements that comprise it is calculated, taking into account that they provide the necessary services to withstand the applications to which the structure will be subjected during its useful life; and in turn, allow to reduce the volume of concrete of high resistance because the cost of this material is high with respect to the conventional concrete.

[ES] El diseño acertado de las redes presurizadas de riego constituye la fase preliminar de una buena gestión de estos sistemas. La posibilidad de que, en ciertas condiciones, sea ventajoso el diseño de estas redes para su explotación mediante riego a turnos motiva este trabajo. El factor económico juega un papel fundamental en el diseño de las redes de presurizadas de riego en general y en particular en la concepción de aquellas pensadas para operar a turnos que es el campo de aplicación que nos atañe, en el que se han encontrado muy pocas investigaciones precedentes. La primera etapa del trabajo desarrollado ha consistido en la formulación e implementación completa de un Algoritmo Híbrido (AG-PNL) para el diseño óptimo de redes de riego a presión operando a turnos con topología dada, para lo cual se ensambla un algoritmo evolutivo, Algoritmo Genético (AG), y un algoritmo determinístico, basado en Programación No Lineal (PNL). Este Algoritmo Híbrido permite asignar los turnos a los hidrantes y los diámetros a las conducciones, de manera que el costo del diseño resultante sea mínimo. El problema de diseño económico de la red se formula en términos de una función objetivo que minimice los costos asociados a la red de conducciones para una asignación de turnos dada, satisfaciendo las restricciones y las leyes físicas que gobiernan el funcionamiento del sistema. La función objetivo se evalúa por un método explícito como el Algoritmo de Programación No Lineal de Gradiente Reducido Generalizado (GRG). Las otras variables que el Algoritmo Híbrido determina son las asignaciones de turnos a cada hidrante que conduce al mínimo costo de la red. Para ello se recurre al uso de un Algoritmo Genético donde la función objetivo que evalúa el fitness de la población es precisamente el costo mínimo de la red, calculado mediante el algoritmo PNL-GRG asociado a cada individuo en el espacio de asignaciones de turnos. En la segunda parte se validan los resultados de diseño del AG-PNL con otros métodos alternativos de diseño óptimo en un conjunto de 9 Casos de Estudio, extraídos de proyectos reales con una amplia diversidad de condiciones operativas, topográficas, y dimensión. Paralelamente se analiza la capacidad de las redes diseñadas para poder encajar cambios posteriores en la asignación de turnos, caracterizando esta flexibilidad con un nuevo indicador, IFCT. Este análisis también se realiza considerando diseños alternativos de las mismas redes para operar a la demanda, con la precaución de adoptar parámetros y condiciones de diseño que hagan significativa la comparación. Los resultados de diseño de las redes de riego a presión operando a turnos mediante el AG-PNL una vez que se normalizan conducen a redes con un costo menor en hasta 10.3 % que el método alternativo "clásico" más eficiente considerado, método en donde los turnos se definen de formas heurística. A la vez estas redes gozan de un mayor IFCT en hasta 8.5 %. Se observó una elevada variabilidad de las diferencias de costos entre diseños a la demanda y a turnos en cada Caso de Estudio, con unos ahorros en el diseño a turnos respecto a la demanda situados entre el 4.5% y el 48%. Se ha señalado una posible aplicación adicional del indicador de flexibilidad (IFCT) como criterio de ayuda a la decisión sobre la conveniencia de selección de un diseño a turnos o la demanda., [CA] El disseny encertat de les xarxes pressuritzades de reg constitueix la fase preliminar d'una bona gestió d'aquests sistemes. La possibilitat que, en certes condicions, sigui avantatjós el disseny d'aquestes xarxes per a la seva explotació mitjançant reg a torns motiva aquest treball. El factor econòmic juga un paper fonamental en el disseny de les xarxes de pressuritzades de reg en general i en particular en la concepció d'aquelles pensades per operar a torns que és el camp d'aplicació que ens pertoca, en el qual s'han trobat molt poques investigacions precedents. La primera etapa del treball desenvolupat ha consistit en la formulació i implementació completa d'un Algorisme Híbrid (AG-PNL) per al disseny òptim de xarxes de reg a pressió operant a torns amb topologia donada, per a això s'acobla un algoritme evolutiu, Algorisme genètic (AG), i un algoritme determinístic, basat en Programació No Lineal (PNL). Aquest Algorisme Híbrid permet assignar els torns als hidrants i els diàmetres a les conduccions, de manera que el cost del disseny resultant sigui mínim. El problema de disseny econòmic de la xarxa es formula en termes d'una funció objectiu que minimitzi els costos associats a la xarxa de conduccions per a una assignació de torns donada, satisfent les restriccions i les lleis físiques que governen el funcionament del sistema. La funció objectiu s'avalua per un mètode explícit com el Algorisme de Programació No Lineal de Gradient Reduït Generalitzat (GRG). Les altres variables que l'Algorisme Híbrid determina són les assignacions de torns a cada hidrant que condueix al mínim cost de la xarxa. Per a això es recorre a l'ús d'un Algorisme Genètic on la funció objectiu que avalua el fitness de la població és precisament el cost mínim de la xarxa, calculat mitjançant l'algoritme PNL-GRG associat a cada individu en l'espai d'assignacions de torns. A la segona part es validen els resultats de disseny de l'AG-PNL amb altres mètodes alternatius de disseny òptim en un conjunt de 9 Casos d'Estudi, extrets de projectes reals amb una àmplia diversitat de condicions operatives, topogràfiques, i dimensió. Paral·lelament s'analitza la capacitat de les xarxes dissenyades per a poder encaixar canvis posteriors en l'assignació de torns, caracteritzant aquesta flexibilitat amb un nou indicador, IFCT. Aquesta anàlisi també es realitza considerant dissenys alternatius de les mateixes xarxes per operar a la demanda, amb la precaució d'adoptar paràmetres i condicions de disseny que facin significativa la comparació. Els resultats de disseny de les xarxes de reg a pressió operant a torns mitjançant el AG-PNL una vegada que es normalitzen condueixen a xarxes amb un cost menor en fins 10.3% que el mètode alternatiu "clàssic" més eficient considerat, mètode on els torns es defineixen de formes heurística. Alhora aquestes xarxes gaudeixen d'un major IFCT en fins a 8.5%. Es va observar una elevada variabilitat de les diferències de costos entre dissenys a la demanda i als torns en cada cas d'estudi, amb uns estalvis en el disseny a torns que fa a la demanda situats entre el 4.5% i el 48%. S'ha assenyalat una possible aplicació addicional de l'indicador de flexibilitat (IFCT) com a criteri d'ajuda a la decisió sobre la conveniència de selecció d'un disseny a torns o la demanda., [EN] The successful design of pressurized irrigation networks is the preliminary phase of good management of these systems. The possibility that, in certain conditions, it is advantageous to design these networks for exploitation through turn-based irrigation motivates this work. The economic factor plays a fundamental role in the design of networks of pressurized irrigation in general and in particular in the conception of those designed to operate in shifts that is the field of application that concerns us, in which they have found very few previous investigations. The first stage of the work developed has been the formulation and complete implementation of a Hybrid Algorithm (GA-NLP) for the optimal design of irrigation networks under pressure operating with given topology, for which an evolutionary algorithm is assembled, Genetic Algorithm (GA), and a deterministic algorithm, based on Nonlinear Programming (NLP). This Hybrid Algorithm allows you to assign the hydrant shifts and the diameters to the pipes, so that the resulting design cost is minimal. The problem of economic design of the network is formulated in terms of an objective function that minimizes the costs associated with the network of pipelines for a given shift assignment, satisfying the restrictions and physical laws that govern the operation of the system. The objective function is evaluated by an explicit method such as the Generalized Reduced Gradient Nonlinear Programming Algorithm (GRG). The other variables that the Hybrid Algorithm determines are the shift assignments to each hydrant that leads to the minimum cost of the network. For this, the use of a Genetic Algorithm is used, where the objective function that evaluates the fitness of the population is precisely the minimum cost of the network, calculated by means of the NLP-GRG algorithm associated to each individual in the space of shift assignments. In the second part the GA-NLP design results are validated with other alternative optimal design methods in a set of 9 Case Studies, extracted from real projects with a wide diversity of operational, topographic, and dimension conditions. At the same time, the capacity of the networks designed to fit later changes in the allocation of shifts is analyzed, characterizing this flexibility with a new indicator, IFCT. This analysis is also done considering alternative designs of the same networks to operate on demand, with the precaution of adopting parameters and design conditions that make the comparison meaningful. The design results of pressure irrigation networks operating in turn using GA-NLP once they are normalized lead to networks with a lower cost in up to 10.3% than the more efficient "classic" alternative method considered, a method where shifts are defined in heuristic ways. At the same time, these networks enjoy a higher IFCT in up to 8.5%. We observed a high variability of the cost differences between designs to the demand and to shifts in each Case Study, with savings in the design in turns with respect to the demand located between 4.5% and 48%. A possible additional application of the flexibility indicator (IFCT) has been pointed out as a criterion to help decide on the convenience of selecting a shift design or demand.

En el presente documento se exponen los resultados y productos de la tesis de investigación necesaria para la acreditación del título de Magister en Ingeniería – Ingeniería Eléctrica, otorgado por la Universidad Nacional de Colombia. La investigación estuvo dirigida a proponer, desarrollar e implementar un método de diseño de filtros digitales lineales e invariantes en el tiempo, FIR (Finite Impulse Response) e IIR (Infinite Impulse Response), que considere la cuantificación de los coeficientes del filtro desde el comienzo del proceso de diseño, y no al final, como ocurre en otras metodologías, incluidas las metodologías tradicionales, en las cuales, dicha acción puede incrementar el error de aproximación al filtro deseado, hasta la inestabilidad. Las metodologías de diseño propuestas se basan en los algoritmos de optimización metaheurística APBIL (Adaptive Population-Based Incremental Learning), GA (Genetic Algorithm) y TS (Tabu Search), y están orientadas a obtener la combinación de los coeficientes que mejor se aproxime a la respuesta en frecuencia deseada, para las representaciones binarias de punto fijo (complemento a dos) y punto flotante (según el estándar IEEE 754). Los resultados de las simulaciones son prometedores y muestran un buen desempeño de los filtros obtenidos (destacando el uso del algoritmo APBIL), en términos del Error Medio Cuadrático entre las respuestas en frecuencia deseada y la obtenida a partir de filtro optimizado. Como resultado, se construyó un software amigable, capaz de proporcionar diseños competentes, que logran superar en calidad a los diseños tradicionales, especialmente si el número de coeficientes y/o la precisión numérica son limitados. This document presents the results and products of the research thesis for the accreditation of the Magister’s degree in Engineering –Electrical Engineering, granted by the National University of Colombia. The research was aimed at proposing, developing and implementing a method of designing linear and time - invariant digital filters, FIR (Finite Impulse Response) and IIR (Infinite Impulse Response), which considers the quantification of digital filter coefficients since the beginning of the design process, and not at the end, as in others methodologies, including the traditional methodologies, in them this action might increase the approach error to the desired filter, un til the instability. The proposed design methodologies are based on APBIL ( Adaptive Population-Based In cremental Learning), GA (Genetic Algorithm) and TS (Tabu Search) metaheurisitc optimization algorithms, and are oriented to obtain the combination of coefficients that best approximates the response at desired frequency, for fixed point (two’s complement) and floating point (according to Std IEEE 754) binary representations. The results of the simulations are promising and show a good performance of the o btained filters (highlighting the use of the APBIL alg orithm), in terms of the Mean Squared Error between the desired frequency response and that oained from the optimized. filter. As a result, a user - friendly software has been built to provide competent designs that are able to outperform traditional designs, especially when number of coefficients and/or numerical precision are limited Maestría

En el presente trabajo se desarrollo una herramienta computacional en lenguaje de programación de MatLab R2015a que permite la optimización topológica de estructuras en tres dimensiones, utilizando elementos finitos tetraédicos con un comportamiento mecánico lineal elástico, y con un modelo de parametrización de la densidad SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization). Para ello, se comenzó por estudiar el estado del conocimiento de la optimización topológica con el propósito de ubicar y referenciar los conceptos desarrollados en la presente tesis. Posteriormente, se establece la formulación del elemento finito tedraédrico y la del problema de optimización que son la base para la formulación del modelo de optimización topológica en 3D propuesto. Este modelo se formula por medio de algoritmos y se implementa en el lenguaje de programación de Matlab R2015a, utilizando algunas rutinas del programa CALFEM (Computer Aided Learning of the Finite Element Method) para realizar el análisis por elementos finitos. Finalmente todos los resultados conseguidos se validaron en contra parte a soluciones presentadas en la literatura o en investigaciones similares que abordaron el problema con criterios análogos a como se establecieron en el presente trabajo. Abstract: In the present work a computational tool was developed in MatLab programming language R2015a that allows the topological optimization of structures in three dimensions, using finite element tetrahedral elements with a linear elastic mechanical behavior, and with a SIMP density parameterization model (Solid Isotropic material with penalty). To this end, we began to study the state of knowledge of topological optimization with the aim of locating and referencing the concepts developed in the present thesis. Then, the formulation of the finite element and the optimization problem are established, which are the basis for the formulation of the proposed 3D topological optimization model. This model is formulated using algorithms and is implemented in the Matlab R2015a programming language using some routines from the CALFEM (Computer Assisted Learning of the Finite Element Method) program to perform the finite element analysis. Finally all the results obtained were validated gainst the solutions presented in the literature or in similar investigations that approached the problem with similar criteria to how they were established in the present work. Maestría

Facultad de Ingeniería Química. Doctorado en Ciencias en Ingeniería Química The economic factor is often the determinant one in the design of a chemical process; however, the current problem related to environmental damage and social problems, demands to include criteria that consider a sustainable design. The social and environmental impacts of a process can be measured from the risk that this has, due to the fact that when a catastrophe occurs, it causes the loss of human lives as well as damage to the ecosystem surrounding the process. The current trend in the design of a process consists in the formulation of Multi-objective optimization problems that allow to obtain an economic design involving low safe and of low environmental impacts. These formulations should allow us to find balanced solutions among these objectives, having as main attribute the selection of the best operating conditions, capacity and location, and in general the process design, taking into account the specifications and restrictions for each objective. The ideal is to formulate quantitative models based on the physical properties of the substances, allowing in this way to find numerical solutions that satisfy these three objectives. Thus, for the economic and environmental objectives, there are widely developed metrics, which are able to quantify the impact of a proposed solution. On the other hand, the metrics developed to measure the risk of a process allow to propose solutions that guarantee a lower consequence in the event that an accident is caused or the reduction of the frequency of occurrence of an accident. The way in which the concept of safety is incorporated in the design of a chemical process depends to a great extent on the type of process, the information available and the scope of the other objectives. El factor económico es tradicionalmente el determinante en el diseño de un proceso químico; sin embargo, el problema actual relacionado con el daño ambiental y los problemas sociales, exige incluir criterios que consideren un diseño sustentable. Los impactos sociales y ambientales de un proceso se pueden medir a partir del riesgo que esto tiene, debido al hecho de que cuando ocurre una catástrofe, causa la pérdida de vidas humanas y daños al ecosistema que rodea el proceso. La tendencia actual en el diseño de un proceso consiste en la formulación de problemas de optimización multi-objetivo que permitan obtener un diseño económico que implique un bajo riesgo e impacto ambiental. Estas formulaciones deben permitirnos encontrar soluciones equilibradas entre estos objetivos, teniendo como principal atributo la selección de las mejores condiciones de operación, capacidad y ubicación, y en general el diseño del proceso, teniendo en cuenta las especificaciones y restricciones para cada objetivo. Lo ideal es formular modelos cuantitativos basados en las propiedades físicas de las sustancias, permitiendo de esta manera encontrar soluciones numéricas que satisfagan estos tres objetivos. Por lo tanto, para los objetivos económicos y ambientales, existen métricas ampliamente desarrolladas, que pueden cuantificar el impacto de una solución propuesta. Por otro lado, las métricas desarrolladas para medir el riesgo de un proceso permiten proponer soluciones que garanticen una menor consecuencia en caso de que se produzca un accidente o la reducción de la frecuencia de ocurrencia de un accidente. La forma en que se incorpora el concepto de seguridad en el diseño de un proceso químico depende en gran medida del tipo de proceso, la información disponible y el alcance de los otros objetivos.

Históricamente, en la provincia de Santa Fe las demandas de electricidad se satisfacen importando energía generada en otras provincias ya que carece de una matriz energética propia. Se conoce que en Argentina el 52 % de la electricidad se produce en centrales térmicas, que funcionan a gas o diesel; el 43 % en usinas hidroeléctricas, y apenas el 4 % es energía nuclear. A partir del año 2003 las demandas eléctricas en la mayoría de las provincias, incluyendo Santa Fe, se incrementaron fuertemente como consecuencia del crecimiento económico experimentado en diferentes sectores productivos tales como el agro, la construcción y la industria. Esto obligó tanto al gobierno nacional como provincial a impulsar un nuevo plan estratégico con el principal objetivo de aumentar la producción de electricidad y así poder reducir los efectos negativos de la crisis energética que afecta a todo el territorio nacional. A pesar de que las centrales de ciclo combinado operan con gas natural y en consecuencia son las que menos contaminan respecto a plantas que operan con carbón, requieren que los gases de combustión generados deban ser tratados necesariamente antes de ser emitidos al ambiente. La corriente de gases exhaustos contiene uno de los principales responsables del calentamiento global, el CO2. Diferentes estudios revelan que para las próximas décadas la concentración de CO2 en el ambiente aumentaría a ritmos más acelerados en caso que no se adopten las medidas y acciones necesarias tendientes a disminuir dichas emisiones. De este modo resulta evidente la imperiosa necesidad de investigar y proponer soluciones efectivas para reducir las emisiones de gases con efecto invernadero. Algunas de las acciones tendientes a reducir las emisiones de CO2 procedentes de la combustión de combustibles fósiles para la producción de energía, debieran apuntar a: 1) uso racional de la energía generada (aumento de la eficiencia en los procesos de conversión), 2) utilizar combustibles que tengan menores emisiones (energías renovables, gas natural), 3) captura y almacenamiento del CO2 procedente de la combustión. En este sentido, esta tesis se enmarca en el punto 3) ya que se propone investigar y desarrollar procesos eficientes para tratar las emisiones generadas en las plantas de producción de energía eléctrica que contribuyen al efecto invernadero, en especial el CO2. Fil: Arias, Ana Marisa. UTN. FRRo. CAIMI; Argentina

En esta Tesis se presentan metodologías que incluyen análisis de sensibilidad global, modelado y optimización dinámica, para el estudio de procesos que se llevan a cabo en sistemas de reacción biológicos, tales como biorreactores para la obtención de etanol y lagunas de tratamiento biológico de aguas residuales. Para ello se utilizan modelos cinéticos fuertemente integrados y dinámicos, de creciente complejidad, representados por sistemas de ecuaciones diferenciales y algebraicas. Los modelos cinéticos presentan un elevado número de parámetros que están involucrados en funciones altamente no lineales. Dichos parámetros tienen asociada incertidumbre que resulta, por ejemplo, de errores de medición y pueden influenciar los valores de las variables de estado. Por esta razón, es importante identificar los parámetros a los que las variables de estado son más sensibles, mediante análisis de sensibilidad. Se propone la implementación del análisis de sensibilidad global, basado en la descomposición de la varianza, aplicado a modelos dinámicos de biorreactores para la producción de bioetanol y del sistema de lagunas de estabilización. Este análisis se basa en la metodología propuesta por Sobol’ y permite obtener perfiles temporales de índices de sensibilidad de primer orden, total y de interacción entre parámetros, lo cual es útil para comprender complejas relaciones entre los parámetros y las variables del modelo. Además, se analizan diferentes estimadores de la varianza condicional, siendo el de Jansen el más adecuado para modelos más complejos proporcionando mejores resultados. La finalidad del estudio es determinar cuáles son los parámetros más importantes y que deben ser estimados con mayor precisión en forma experimental, para tener un modelo ajustado que pueda proveer predicciones confiables ante cambios en las condiciones de operación, tanto en sistemas de biorreactores de producción de etanol como de lagunas de estabilización. Posteriormente, se procede al diseño óptimo de un sistema de lagunas de estabilización para el tratamiento de aguas residuales. El desempeño de estos sistemas es comparable al de los barros activados, aunque el requerimiento de espacio es una condición limitante para su empleo. El diseño se realiza planteando un problema de programación mixto entera no lineal sobre una superestructura que considera tres tipos de lagunas (aeróbica, facultativa y anaeróbica) con la posibilidad de reciclo, lo que permite obtener la configuración óptima para cumplir con el objetivo de minimizar los costos del sistema con la restricción de que la carga orgánica del efluente sea inferior al valor establecido por las regulaciones ambientales. Finalmente, se implementan estrategias de manejo de las lagunas de tratamiento como problemas de optimización dinámica, donde se proponen como variables de control el agregado de nutrientes, esenciales para el desarrollo de los procesos biológicos, y la potencia que se debe proporcionar a los aireadores para asegurar una oxigenación dentro de las lagunas. In this Thesis, several methodologies that include global sensitivity analysis, modeling and dynamic optimization are presented to deepen the knowledge on processes which take place in biologic reaction systems, such as bioreactors for ethanol production and wastewater treatment ponds. These models are based on dynamic and highly integrated kinetic models based on first principles, which are represented by differential algebraic equations systems. Kinetic models have a large number of parameters embedded in nonlinear functions. These parameters may have a certain degree of uncertainty due, for example, to measurement errors, and can influence the values of the state variables. Sensitivity analysis provides a mean to detect and rank the importance of parameters in a model. In particular, global sensitivity analysis is applied to a dynamic model, based on the variance decomposition using Sobol's method. This allows the calculation of first order, total and interaction indices for each parameter, which are useful to understand complex relationships between parameters. Several variance estimators are considered, being Jansen's the most appropriate for complex models, yielding the best results. As a result of this study, parameters can be ranked by importance and then experiments can be designed to find with the best precision those parameters that produce the largest impact on the prediction of state variables of the model. Furthermore, the design of stabilization ponds systems for wastewater treatment is addressed through the formulation of a mixed integer nonlinear programming problem over a supestructure which considers three types of lagoons (aerobic, anaerobic and facultative), including recycle streams. The objective function is total cost minimization, subject to constraints on the maximum legally allowed organic load. Finally, several strategies are proposed for the management of stabilization pond systems within a dynamic optimization environment, where the control variables are nutrient addition rate along the time horizon and aerators power for a suitable oxygen concentration, where required. Fil: Ochoa, María Paz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina

En la presente investigación se abordó un problema relacionado con la necesidad que existe por determinar la dosificación adecuada de los concretos de alta resistencia para lograr el comportamiento estructural deseado en zonas altoandinas del Perú, esto, como respuesta al creciente desarrollo de proyectos inmobiliarios (Comerciales y habitacionales) que se vienen desarrollando, principalmente, en las ciudades capitales de departamento; para tal efecto, se tomó como caso referencial a la ciudad de Huaraz, capital del departamento de Ancash. En el contexto descrito, y teniendo como objetivo diseñar un tipo de Concreto de Alta Resistencia que se ajuste a los requerimientos de las Obras Civiles en las zonas altoandinas del Perú; se logró demostrar que es factible usar concretos de alta resistencia en el desarrollo de obras civiles de la ciudad de Huaraz con agregados provenientes de las zonas aledañas. El informe de investigación se estructuró siguiendo el esquema de desarrollo que se detalla a continuación: En la primera parte se recoge aspectos relacionados con la formulación del problema, los objetivos, las hipótesis, etc. (Ver: «Capítulo I: Introducción»). En la segunda parte se presenta las bases filosófica, teórica y conceptual. Las bases teóricas se agruparon en los siguientes ejes teóricos: Obras civiles, estructuración de obras civiles, los concretos, diseño del concreto de alta resistencia y propiedades de las estructuras de concreto de alta resistencia. (Ver: «Capítulo II. Marco Teórico»). En la tercera parte se recoge aspectos relacionados con la metodología empleada en los siguientes términos: Métodos empleados en la investigación, metodología para la prueba de hipótesis, las técnicas e instrumentos empleados y el procedimiento de la recolección de datos (Ver: «Capítulo III. Metodología»). En la cuarta y última parte final, se reporta el trabajo de campo realizado en términos del proceso de la información, el análisis de datos y la interpretación de resultados (Ver: «Capítulo IV. Desarrollo del Análisis e Interpretación»). El informe de investigación se complementa con las conclusiones, recomendaciones, anexos y bibliografía consultada; así también se presenta otros apartados de forma que resultan siendo de común aparición en los informes de investigación. Tesis

Facultad de Ingeniería Química. Maestría en Ciencias en Ingeniería Química Recently, there has been a significant interest to the development and exploitation of unconventional gas resources especially shale gas. Several places around the world have substantial shale gas reserves in regions that lack in the infrastructure needed for production and distribution. This paper presents a mathematical programming approach for the optimal planning of shale gas exploitation and infrastructure development in places without infrastructure for production, treatment, and distribution. Because of the variability in natural gas supplies and demands over time, a multi-period optimization approach is adopted over a certain time horizon. The optimization approach accounts for the different components of the infrastructure, the production schedules, and the time-value of money to maximize the net present value of the infrastructure. The applicability of the proposed approach is shown through a case study in the Burgos basin located in the Northeast of Mexico and in the southern extension of the Maverick Basin in Texas. The results show attractive economic results for the exploitation and distribution of gas to satisfy the national demand. Durante los últimos años, el mercado del gas natural en Norteamérica ha experimentado un cambio drástico, el cual ha sido causado por el desarrollo y aprovechamiento de las reservas del gas no convencional; particularmente, el gas shale. En México, las reservas de gas natural ascendieron y con las mejoras en las tecnologías de extracción se estima que la producción y demanda de gas natural aumente. México ocupa el cuarto lugar a nivel mundial en términos de recursos potenciales de gas shale, cifra que es 11 veces superior a las reservas remanentes totales de gas natural del país. Las condiciones del mercado y la industria del gas natural están cambiando rápidamente. Lo que necesariamente implica la ampliación de la infraestructura de transmisión y distribución, incrementando la cobertura de este energético, para lo cual se debe tomar en cuenta aspectos ambientales y de seguridad. Por lo tanto, en este proyecto se propone desarrollar un estudio integral para determinar la viabilidad técnica de la explotación del gas shale en México considerando la infraestructura existente así como la posibilidad de instalar nuevas tecnológicas que permitan el mejor aprovechamiento de los recursos. En este sentido, en el presente trabajo de investigación se propone una superestructura y un modelo de optimización para modelar la infraestructura existente así como las instalaciones nuevas potenciales que permitan la integración del gas shale para satisfacer las demandas actuales y futuras de energía en nuestro país.

En este trabajo, se formula un modelo de programación no lineal (PNL) para el diseño de sistemas de tratamiento selectivo de efluentes que contienen trazas de amoxicilina. La presencia de antibióticos en aguas superficiales o subterráneas representa un problema ambiental importante por su potencial bio-acumulativo y el desarrollo de resistencia antibiótica. Los métodos para la eliminación de fármacos y antibióticos incluyen la oxidación química usando reactivos Fenton, floculación y fotoquímica. Sin embargo, sus eficiencias de remoción son limitadas y se requiere de estudios orientados a optimizar los costos de tratamiento. Para la degradación de la amoxicilina se incorpora en el sistema una tecnología electroquímica. El modelo de PNL desarrollado se construye con base en una superestructura básica de red que expande el espacio de alternativas posibles de tratamiento, minimizando el flujo total de efluente que es tratado. Se resuelven cuatro ejemplos para mostrar la versatilidad y la utilidad del modelo propuesto. In this work, a nonlinear programming (NLP) model is formulated for the design of selective effluent treatment systems containing traces of amoxicillin. The presence of antibiotic in surface water bodies or groundwater generates an important environmental problem due to its bio-accumulative potential and the development of antibiotic resilient bacteria. Current methods employed in the removal of drugs and antibiotics include chemical oxidation by Fenton reagents, flocculation and photochemical treatments. However, their removal efficiencies are still limited and studies are required for the optimization of the treatment costs. An electrochemical technology is incorporated in the system for the degradation of amoxicillin. The NLP model developed is built from a basic network superstructure that expands the space of alternative treatment possibilities, minimizing the total flowrate that is sent to treatment. Four illustrative examples are solved to show the versatility and usefulness of the model proposed.

En este trabajo se establece el problema de diseño cinemático y dinámico de los eslabones de un manipulador móvil como un problema de optimización numérica, con el objetivo de minimizar la energía mecánica del sistema en las posiciones críticas de un espacio de trabajo pre-establecido. Al cumplir con el objetivo propuesto se disminuye consecuentemente el consumo de energía que necesita el sistema de control durante su operación dentro del espacio de trabajo pre-establecido. Para dar solución al problema de optimización, se incorpora un mecanismo de explotación exhaustiva en el algoritmo tradicional de evolución diferencial, permitiendo mejorar la búsqueda dentro de una vecindad del espacio de diseño. Resultados en simulación muestran el desempeño del algoritmo. A su vez se muestra un menor consumo de energía del diseño resultante comparado con otros 3 diseños. In this work, the design of kinematic and dynamic parameters of links of a mobile manipulator is stated as a numerical optimization problem (NOP). The NOP aims to minimize the mechanical energy of the system in critical positions given by the vertices of a workspace and consequently reduce the energy consumption of the control system during its operation in the workspace. An exhaustive exploitation mechanism is included in the traditional differential evolution algorithm to improve the search into a neighborhood in the design space. Simulation results show the performance of the algorithm. The resulting design shows less energy consumption than other three designs.

Los puertos deben ser diseñados para asegurar un ambiente para el amarre de barcos, protegido de la agitación generada por las olas marinas, a los efectos de permitir la realización segura de tareas de carga y descarga de mercaderías. Dentro del espectro de oleaje incidente, las ondas largas tienen un período mayor a treinta segundos y son particularmente importantes ya que sus longitudes de onda son del orden de las dimensiones de la mayoría de los puertos, pudiendo dar lugar a oscilaciones resonantes. En este trabajo se propone un método de diseño óptimo de las obras de abrigo para evitar tales situaciones y simultáneamente cumplir restricciones geométricas relacionadas con aspectos de navegabilidad y/o economía. Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina. Universidad Nacional del Sur; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Stoklas, Cecilia Inés. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina. Universidad Nacional del Sur; Argentina Fil: Dominguez, Patricia Neri. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina. Universidad Nacional del Sur; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Los costos de inversión y operación de los sistemas de distribución son alrededor de 2/3 de los costos totales del sistema de potencia, por tal motivo el diseñador busca la respuesta de menor costo que cumpla las restricciones técnicas exigidas, pero corriendo el riesgo que la solución encontrada no será el optimo global. Afortunadamente existen gran cantidad de técnicas de optimización que ayudan a encontrar buenas soluciones. En este trabajo se habla acerca del diseño optimo de sistemas de distribución de energía. Abstract. The investment and operation cost of the distribution system is nearly 2/3 of the power system total cost, thats why the designer finds the optimal result that minimize the costs, according to the technical constraints. In general, it is not feasible to guarantee the solution found is the global optima. Nowadays, there are exist a great variety of optimization techniques which can provide satisfactory solutions. This thesis presents some topics about optimal design of distribution systems. Maestría

[EN] Urban water distribution systems age as cities continue growing, thus increasing water needs in terms of both quantity and quality. As a result, works on rehabilitation and modernization of the network are crucial in urban water management. When designing or expanding a network, not only the dimensions of the components must be considered, but also the operation of the system, so that the entire supply allows for the demands required by users at the required pressure. However, besides this traditional requirement, nowadays managers take into account other factors such as functional reliability and operation robustness, impact of sizing on water quality, CO2 emissions related to the system energy consumption, level of leakage in the network, and so on. It seems clear that the more complex and sophisticated system operation is in relation to its design and restrictions, the better solutions will be obtained. However, this approach significantly increases the size of the problem regarding the number of decision variables. This is the reason why, recently, most research on optimizing the design of new systems and the expansion or modernization of existing systems have been carried out by a new generation of heuristic methods that emerged in response to the high complexity of the problem statement, not only because of the number of variables of different nature, but also, above all, by the difficulty in some cases to shape the functional relationships between the variables, whether objective functions or constraints. Although heuristic techniques do not guarantee to find optimal solutions, unlike other exact methods, they contain action strategies able to achieve the objectives and find quasi-optimal solutions. Sometimes it may be preferable to find at least one approximate solution, provided it is feasible, in spite of the fact that a few parameters may not strictly satisfy a constraint. The main objective of this document is to analyze the problem of modernization and expansion of water distribution system, proposed in the recent literature, facing growing demand needs, from the perspective of meeting multiple objectives, not only economic optimization. The first step is to analyze the current performance of the system relative to a situation of future demand and, from this analysis, to identify possible actions to verify that future demands will meet requirements of pressure and quality. Actions on the network include changes or additions to the capacity of pipelines and pumping stations, the first goal being to supply the required demand to the required pressure. With this, additional objectives are considered, such as minimizing investment and operating costs (related to energy), minimizing CO2 emissions (associated with the production of the elements and the energy consumption of the system) and minimizing the residence time of water in the pipes (as an indirect measure of the quality of water). To address this problem we use a multi-objective perspective. In problems with multiple objectives, the interaction between them may impair one of them when improving the value of another. In general, there is no single optimal solution but a set of compromise solutions (Pareto optimal), which will support the decision on the final solution. This situation is easy to handle by the decision-maker when only two objectives are involved, but having more than two objectives pose additional problems, especially when there are conflicting objectives. However, it is also possible to recast the multi-objective problem into a single-objective one, either by grouping the different objectives into just one, or by suitably reformulating as constraints all but one of the objectives. This work attempts to analyze the nature of the problem and to find an optimal solution for the design and operation of a network so that multiple objectives are met, considering them either as part of an objective function to minimize or maximize, or as a set of constraints (hard or soft). In the development of this work a key tool in simulation of system performance, such as EPANET, has been used, combined with an application of Genetic Algorithms, EVOLVER, carrying the weight of the optimization process. EVOLVER works on an EXCEL spreadsheet, which allows efficient connection to EPANET through macros. These macros have been programmed in Visual Basic for Applications (VBA). The connection has been made possible thanks to the functions and procedures of the TOOLKIT library of EPANET., [ES] Los sistemas urbanos de distribución de agua envejecen al tiempo que las ciudades continúan creciendo, incrementando las necesidades de agua tanto en cantidad como en calidad. Es por ello que en la gestión del agua urbana son de capital importancia los trabajos de rehabilitación y modernización de la red. Cuando se plantea el diseño o ampliación de una red, no sólo se deben considerar las dimensiones de los componentes, también la operación del sistema, de manera que todo el conjunto permita suministrar las demandas requeridas por los usuarios a las presiones adecuadas. Pero además de este requisito tradicional, los gestores de hoy en día tienen en cuenta otros factores no funcionales como la fiabilidad y la robustez en el funcionamiento, el impacto del dimensionado en la calidad del agua, las emisiones de CO2 relacionadas con el consumo energético del sistema, el nivel de fugas en la red, etc. Parece evidente que cuanto más complejo y sofisticado sea el funcionamiento del sistema en relación a su diseño, y a las restricciones, mayores garantías ofrecerá la solución definitiva. Sin embargo este planteamiento incrementa considerablemente las dimensiones del problema, en cuanto al número de variables sobre las que decidir. Esta es la razón por la que, en los últimos tiempos, muchas de las investigaciones relativas a la optimización del diseño de nuevos sistemas, y a la ampliación o modernización de sistemas existentes, han estado protagonizadas por toda una nueva generación de metodologías heurísticas, surgidas en respuesta a la gran complejidad del planteamiento del problema, no solo por el número de variables de distinta naturaleza sino, sobre todo, por la dificultad que existe en algunos casos para dar forma a las relaciones funcionales entre las variables, bien sean funciones objetivo o restricciones. Las técnicas heurísticas si bien no garantizan encontrar la solución óptima, al contrario que otros métodos exactos, contienen las estrategias de acción para alcanzar los objetivos y encontrar soluciones realmente cercanas de la óptima. En ocasiones puede ser preferible encontrar al menos una solución aproximada, pero viable, aunque algunos pocos parámetros puedan no satisfacer estrictamente una restricción. El objetivo principal del trabajo es analizar el problema de la modernización/ampliación de un sistema de distribución de agua, planteado en la literatura reciente, que se enfrenta a unas necesidades de demanda de caudal creciente, ante la perspectiva de cumplir objetivos múltiples, no solamente la optimización económica. El primer paso consiste en analizar la situación del sistema actual en relación a una situación de demanda futura, y a partir de este análisis, determinar las posibles acciones a emprender para verificar las demandas futuras satisfaciendo los requisitos de presión de servicio y calidad. Las actuaciones sobre la red comprenden los cambios o ampliaciones en la capacidad de las tuberías y estaciones de bombeo, con un primer objetivo, que es poder suministrar las demandas previstas a la presión de servicio requerida. Si bien se plantean objetivos adicionales, como son minimizar los costes de inversión y de operación (energéticos), minimizar las emisiones de CO2 (asociadas a la producción de los elementos y al consumo energético del sistema) y minimizar el tiempo de residencia del agua en las tuberías, como una medida indirecta de la calidad del agua servida. La vía que se ha utilizado para abordar el problema es la optimización multiobjetivo. En los problemas con múltiples objetivos, la interacción entre ellos puede hacer que la mejora de alguno empeore el valor de los otros y que no exista una única solución óptima sino un conjunto de soluciones de compromiso (óptimos de Pareto) que apoyarán la decisión sobre la solución definitiva. Esta decisión puede manejarse bien por parte del decisor cuando sólo se consideran dos objetivos, pero se complica con más de dos, sobre todo cuando hay objetivos contrapuestos entre sí frente a otros que son compatibles. Sin embargo también cabría la posibilidad de replantear el problema multiobjetivo a un único objetivo, bien agrupando los distintos objetivos en uno solo bien reformulando todos los objetivos salvo uno como restricciones. Por ello, en este trabajo se busca analizar la naturaleza del problema y encontrar una solución óptima para el diseño y operación de una red, de manera que se satisfagan los múltiples objetivos, considerándolos bien como parte de una función objetivo a minimizar o maximizar, bien como un conjunto de restricciones (duras o blandas) del problema. En el desarrollo de este trabajo se ha utilizado EPANET como herramienta clave en la simulación del funcionamiento del sistema, en combinación con una aplicación de Algoritmos Genéticos, EVOLVER, que lleva el peso del proceso de optimización. EVOLVER trabaja en el entorno de la hoja de cálculo EXCEL, lo que permite la conexión con EPANET mediantes macros, que en este caso han sido programas en Visual Basic para aplicaciones (VBA). La conexión ha sido posible gracias a las funciones y procedimientos de la librería TOOLKIT de EPANET.

El agua subterránea presente en zonas costeras puede contaminarse con agua de mar cuando el volumen bombeado es superior a la recarga natural del sistema. De esta forma es posible que se produzca una intrusión salina en dichos acuíferos. Este problema puede evitarse calculando de forma apropiada el máximo caudal de agua que puede ser extraído. En tal sentido, en el presente trabajo, se desarrolla una herramienta computacional de diseño óptimo integrada con un proceso de simulación a los efectos de determinar el mayor rendimiento posible que puede tener el sistema de extracción. Tal rendimiento se mide en términos de la maximización del volumen de agua a extraer. El procedimiento de optimización está basado en una técnica de recocido simulado en combinación con el método de los elementos finitos (MEF). El modelo fue implementado en el programa de simulación por elementos finitos FlexPDE. Fil: Stoklas, Cecilia I.. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina Fil: Cortinez, Victor Hugo. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

[ES] El suministro de agua a las poblaciones tiene un papel básico en el desarrollo económico y social. En los países en vías de desarrollo el acceso a agua potable juega un papel relevante en la mayoría de los Objetivos de Desarrollo del Milenio, es por ello que en los proyectos de nuevos sistemas de abastecimiento (SDA) es básico un diseño que utilice tecnologías apropiadas. Dichas tecnologías deberán tener en cuenta los costes y medios necesarios para la operación y el mantenimiento de estos sistemas, siendo necesario prestar especial atención a la realidad social y a la disponibilidad de recurso hídrico en los contextos en los cuales van a dar servicio. Por otro lado, en un contexto desarrollado, la escasez y variabilidad de la disponibilidad de recurso hídrico, el creciente interés por la gestión integral del agua y el nexo agua-energía, así como por la optimización de la operación y el mantenimiento de los SDA, además del creciente interés por el diseño urbano sensible al agua (WSUD, en sus siglas en inglés) lleva a que se planteen sistemas de abastecimiento descentralizados, teniendo en cuenta la cosecha de agua de lluvia (RWH, en sus siglas en inglés) como recurso complementario, como alternativa a los sistemas centralizados convencionales de abastecimiento de agua. El objetivo principal de la presente tesina es proponer un modelo alternativo de sistema de abastecimiento de agua descentralizado teniendo en cuenta la cosecha de agua en su versión de sistema dual como recurso complementario. Siendo propuesta una metodología para el diseño multiobjetivo con el uso de AG y una evaluación complementaria de la operación para cada posible solución, logrando una visión global de cada una de las posibles soluciones que constituirán el frente de Pareto. En este trabajo se aborda la problemática de la disponibilidad de recurso hídrico como factor limitante en el diseño e implementación de un SDA nuevo, siendo este problema tenido en cuenta en un horizonte de 25 años en el diseño propuesto. Con el cambio de ¿filosofía¿ de sistema centralizado al de sistema descentralizado, añadiendo la alternativa de suministro complementario de agua descentralizado, se conseguirá ¿amortiguar¿ la escasez de recurso hídrico y un ahorro en la inversión en infraestructuras, así como en energía e insumos, tanto en los nuevos sistemas como en los que se precisa una ampliación de la cobertura. Para desarrollar lo citado anteriormente se hará uso del programa EPANET y de su Toolkit sobre Visual Basic, siendo desarrollado un programa que permita utilizar los Algoritmos genéticos para la optimización de la función objetivo propuesta y los cálculos requeridos para obtener las soluciones que constituirán el frente de Pareto., [EN] The water supply to the population has a key role in economic and social development. In developing countries access to safe drinking water plays an important role in most of the Millennium Development Goals, this is the reason why in water supply systems new projects (SDA) a design using appropriate technologies is basic. These technologies should take into account the costs and resources necessary for the operation and maintenance of these systems, being necessary to pay special attention to the social reality and the availability of water resources in the contexts where they will serve. On the other hand, in a developed context, scarcity and variability of water resource availability, the growing interest in integrated water management and water-energy nexus, and in optimizing the operation and maintenance of the SDA in addition to the growing interest in water sensitive urban design (WSUD, its acronym in English) leads to suggest decentralized supply systems, taking into account rain water harvesting (RWH, its acronym in English) as a supplementary resource, as an alternative to conventional centralized water supply. The main objective of this thesis is to suggest a decentralized alternative model of water supply system taking into account water harvesting in its dual system version as a supplementary resource. Being proposed a methodology for multi-objective design using GA and an additional assessment of the operation for each possible solution, getting a comprehensive overview of each possible solution what will make up the Pareto front. This paper deals with problems of water resource availability as a limiting factor in the design and carrying out of a new SDA, being this problem taken into account in a horizon of 25 years in the proposed design. With the change of "philosophy" of centralized to decentralized system, adding decentralized water complementary supply alternative, it will get "alleviate" the shortage of water resources and savings in infrastructure investment, as well as in energy and inputs both in new systems as in which an extension of coverage is needed. To develop the aforementioned it will use EPANET software and its Toolkit in Visual Basic, being developed a program that allows to do use of genetic algorithms for the optimization of the proposed objective function and the required calculations to obtain the solutions that will make up the Pareto front.

En este trabajo se formula una metodología para el diseño óptimo de vigas curvas de pared delgada construidas con material compuesto. El modelo de diseño propuesto hace uso de una formulación unidimensional que contempla en forma completa la flexibilidad por corte, implementada mediante un modelo tipo viga de elementos finitos. El problema de optimización se plantea de manera tal de contemplar restricciones estructurales y geométricas, con el objetivo de mejorar el comportamiento estructural. Para su resolución se emplea la técnica heurística simulated annealing. Se estudia la aplicación de un nuevo enfoque de optimización denominado simulated annealing caótico simulated annealing. Fil: Reguera, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina

En el contexto de los estudios longitudinales observacionales, hemos obtenido los valores óptimos para el número de participantes y el número de medidas repetidas que maximizan la potencia para detectar el hipotético efecto, sin rebasar un presupuesto económico determinado, o que minimizan el coste total del estudio, alcanzando una potencia determinada. Hemos considerado una variable respuesta continua, cuya estructura de covarianza se supone exponencialmente amortiguada, y una exposición binaria variable en el tiempo, tanto para un efecto agudo y transitorio de la exposición, a través de una diferencia constante en la media entre expuestos y no expuestos, como para un efecto acumulativo, a través de una diferencia linealmente divergente. Hemos derivado expresiones cerradas para la solución del problema en el caso particular en que se supone que la estructura de covarianza de la respuesta es de simetría compuesta. Los resultados mostraron la importancia de la correlación intraclase de la exposición sobre la determinación de la combinación óptima del número de participantes y el número de medidas repetidas y, por tanto, sobre la potencia o el coste optimizados. Así, la incorrecta asunción de una exposición constante conduce a resultados sesgados en el cálculo del tamaño de la muestra y de la potencia o el coste del estudio. También analizamos la sensibilidad de los resultados a la presencia de datos faltantes debido al abandono de participantes durante el seguimiento, al cambio de la estructura de covarianza de la respuesta y a una prevalencia de la exposición variable en el tiempo. Como ejemplo, ilustramos algunos de estos resultados aplicando nuestros métodos en un estudio real. Además, proporcionamos el paquete de R optimalAllocation para realizar todos los cálculos necesarios para obtener la combinación óptima del número de participantes y el número de medidas repetidas In the context of observational longitudinal studies, the aim of this work is to obtain optimal values of the number of participants and the number of repeated measurements that maximize the power to detect the hypothesized effect, given the total financial cost of the study

En este trabajo se presentan una de las experiencias más relevantes relativas al uso de fibras estructurales como refuerzo del hormigón substitución prácticamente toda la armadura pasiva tradicional en dovelas para anillos de revestimiento en el área metropolitana de Barcelona. Es conocido, que la adición de fibras estructurales mejora, por una parte, la respuesta estructural del elemento durante su construcción, especialmente durante la acción del empuje de los gatos, y, por otra parte, conduce a reducciones globales de los costes en virtud de la disminución de la cuantía de armadura pasiva tradicional que se produce. El objetivo de este trabajo consiste en exponer uno de los varios casos reales de aplicación de esta tecnología en túneles urbanos así como el método de diseño implementado para tener en cuenta la contribución de las fibras a nivel seccional. El caso que se presenta, en particular, ha permitido reducir hasta un 70% de la armadura pasiva convencional mediante el empleo de 25 kg/m3 de fibras metálicas. A la luz de este buen resultado, así como de la robustez del método de diseño propuesto, varias compañías de prefabricación españolas de dovelas para túneles se han interesado por este sistema así como de las ventajas que aparecen fruto del uso de fibras en este tipo de elementos. Esta actitud positiva e innovadora ha sido fuertemente influenciada por la aprobación de la nueva Instrucción de Hormigón Estructural española (EHE-08), la cual incluye un anejo (Anejo 14. Recomendaciones para la utilización de hormigón con fibras) en la que se regula y se exponen las bases de diseño, fabricación y control de elementos de hormigón reforzado con fibras.

En el presente trabajo se formula un modelo de diseño óptimo de vigas de pared delgada construidas con material compuesto que considera la incertidumbre de las cargas actuantes. Desde el punto de vista matemático, el problema de optimización se plantea en dos niveles, uno de ellos busca la situación de carga más desfavorable y el otro la mejor configuración para soportar dicha carga. El método de diseño propuesto hace uso de una formulación unidimensional con el correspondiente análisis de elementos finitos, incluye un análisis de pandeo local simplificado y es resuelto aplicando la técnica de optimización simulated annealing. Fil: Reguera, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; Argentina

Uno de los problemas ambientales de gran importancia en la actualidad es la contaminación hídrica, generada básicamente por la descarga de efluentes urbanos. El deterioro ambiental que vienen sufriendo estos recursos naturales ha llegado a niveles tan altos que ha puesto de manifiesto la necesidad urgente de instalar plantas de tratamiento adecuadamente diseñadas. En tal sentido, se propone en este trabajo, un enfoque de diseño óptimo para la determinación de la localización de las tuberías de descargas de efluentes así como también del grado de tratamiento necesario para garantizar un nivel de contaminación tolerable en ciertas zonas de resguardo ambiental tales como playas, reservas naturales, toma de agua potable, etc., buscando simultáneamente minimizar el correspondiente costo económico. Para ello, se ha desarrollado una herramienta computacional de diseño óptimo integrada con un procedimiento de simulación, basado en el método de los elementos finitos (MEF). En particular se consideran como indicadores ambientales, adecuados para este tipo de problema, el oxígeno disuelto (OD), la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y los Coliformes fecales (CF). El problema de optimización es resuelto a partir del método de “Recocido Simulado”. Asimismo, a los efectos de minimizar los tiempos de cálculo, las restricciones del problema se determinan mediante el uso de funciones de influencia obtenidas convenientemente a partir del problema adjunto del modelo de transporte. Fil: Stoklas, Cecilia Inés. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional; Argentina

En el presente trabajo se analiza el diseño de vigas de paredes delgadas construidas con materiales compuestos, utilizando un modelo estructural que contempla en forma completa la flexibilidad por corte en vigas rectas. El modelo teórico es implementado computacionalmente mediante el método de elementos finitos, permitiendo ponderar estudios estáticos, dinámicos y de estabilidad de la estructura. El problema de diseño es formulado en base a una optimización multiobjetivo, minimizando el peso de la viga y su desplazamiento en función de parámetros de peso definidos en forma arbitraria, y es resuelto mediante la aplicación de la técnica heurística de optimización Simulated Annealing, la cual admite el uso de variables discretas y asegura la convergencia global del problema. Fil: Reguera, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; Argentina Fil: Cortínez, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina Fil: Piovan, Marcelo Tulio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Bahía Blanca; Argentina

El presente artículo plantea y soluciona el problema de síntesis de posición y velocidad de mecanismos de cuatro barras empleando diseño óptimo dimensional e implementando algoritmos de optimización no-lineal (Programación Cuadrática Secuencial-SQP). El problema de optimización se define acorde al tipo de síntesis necesaria: que puede ser generación de trayectoria, de función o de velocidad. Esta última con síntesis implícita o explicita de trayectoria. La exactitud del algoritmo es evaluada mediante el desarrollo de cuatro casos de estudio. El problema de optimización definido, junto con el algoritmo de búsqueda empleado permite alcanzar de forma simple y en pocas iteraciones la configuración más adecuada. El desarrollo de un problema de síntesis mixta de posición y velocidad, permitió validar la eficiencia del algoritmo. In this work, we have developed and solved the synthesis of position and velocity for four bar mechanisms by means of dimensional and optimal algorithms of nonlinear optimization (sequential quadratic programming SQP). The optimization problem was defined according to the synthesis needed: it can be trajectory, function or velocity generation. The velocity can be defined with an explicit or implicit trajectory. The optimization problem and the search algorithm used in this work allow reaching the best configuration by way of a simple scheme and few iterations. Alternatively, the development of a mix synthesis of position and velocity allows us validate the algorithm efficiency.

In the context of linear models, an optimality criterion is developed for models that include random effects. Traditional information-based criteria are premised on all model effects being regarded as fixed. When treatments and/or nuisance parameters are assumed to be random effects, an appropriate optimality criterion can be developed under the same conditions. This paper introduces such a criterion, and this criterion also allows for the inclusion of fixed and/or random nuisance parameters in the model and for the presence of a general covariance structure. Also, a general formula is presented for which all previously published optimality criteria are special cases. En el contexto de modelos lineales, los criterios de optimalidad se cons- truyen para los modelos que incluyen efectos aleatorios. Tradicionalmente los criterios basados en la información asumen que todos los efectos en el modelo se consideran fijos. Cuando los parámetros, tratamientos o molestias son considerados efectos aleatorios, un criterio adecuado de optimalidad se puede desarrollar en las mismas condiciones. En este trabajo se introduce ese criterio, que permite la inclusión en el modelo de parámetros que representan molestias fijas o al azar, además de una estructura general de covarianza. También, se presenta una fórmula general para la cual en todos los casos publicados anteriormente, los criterios de optimalidad son casos especiales.

Se considera un problema de diseño ´optimo consistente en mezclar dos materiales (eléctricos o térmicos) anisótropos de tal forma que se inimice un funcional coste dependiente del gradiente de la función estado. En general, este tipo de problemas no admite solución, lo que obliga a introducir una formulación relajada. Mostramos en este trabajo como esta relajación puede ser obtenida usando materiales compuestos, construidos por homogeneización, y realizando una determinada extensión del funcional coste a estos nuevos materiales. Esta extensión admite una representación integral. Nuestros resultados contienen en particular los obtenidos por otros autores en el caso de materiales isótropos.

This pa per re ports the merg ing of Ge netic Al go rithms (GA) with Fi nite El e ment Anal y sis (FEA) as a tool of op ti mi za tion for de sign of trusses. The de vel op ment of an ex per i men tal CAD tool is re ported Evo lu tion ary Op ti mal De sign (DOPE). This CAD was done us ing DELPHI (Ob ject Pascal) and showed very good re sults in spite of such ba sic con fig u ra tion. The re sults lead us to optimizate within rea son able pro cess ing time, so a fast and ro bust op ti mi za tion method is ob tained. The re search ac tu ally em beds FEA within the GA, and the fit ness func tion is linked to FEA, in stead of the ap proach of pro cess ing with GA’s, con firm ing and re di rect ing with FEA used in other re searches. Three cases of study are re ported for con firm ing the util ity of DOPE ap plied to trusses.

Este artículo es una revisión de los resultados más relevantes de diseño en poblaciones finitas. Los resultados presentados se clasifican en tres grupos: población fija, inferencia basada en modelos de superpoblación clásicos e inferencia basada en modelos de superpoblación bayesianos, y se analizan de forma comparativa. Entre los resultados revisados señalemos las aportaciones sobre: procedimientos de muestreo, tamaño óptimo de la muestra y procedimientos de estratificación.

[ESP] Esta comunicación presenta un procedimiento para el análisis y diseño óptimo integrado de secciones de hormigón armado de forma cualquiera con cualquier número y distribución de armaduras, sometidas a flexión uniaxial o biaxial y carga axial. El problema de análisis consiste en la determinación de la posición exacta del eje neutro, a partir de la cual, se determinan las deformaciones, las tensiones y los esfuerzos últimos de la sección. El problema de diseño óptimo ha sido formulado como un problema de programación matemática no lineal. Se han considerado variables de armado, variables de geometría y variables de posición del eje neutro. La función objetivo es el costo del elemento estructural por unidad de longitud. Se han considerado restricciones de resistencia, restricciones de armaduras mínimas en tracción y restricciones de borde. [ENG] This paper presents a procedure for the analysis and integrated optimal design of reinforced concrete sections of general shapes subject to a biaxial or uniaxial bending and axial load. The analysis problem consist of calculate the neutral axis location, and the strains, stresses and ultimate strength of the section. The optimal design problem has been formulated as a non-linear mathematical programming problem. Has been considered reinforcement variables, geometry variables and location of the neutral axis variables. The objective function is the cost of a structural member per unit length. Has been considered strength constraints, minimal tension reinforcement constraints and bound constraints.

[ESP] El diseño óptimo de grandes estructuras espaciales de nudos articulados presenta algunas dificultades, debido fundamentalmente al alto número de variables y restricciones. En esta comunicación se estudia la optimización de mallas espaciales. Se exponen algunas formas de reducir el número de variables y restricciones. Se expone un criterio de optimalidad, derivado de los de tipo F.S.D. (Fully Stressed Design) que permite considerar las restricciones de tensión, pandeo, esbeltez y constructivas. Finalmente se comparan los diseños obtenidos mediante un algoritmo de Programación Matemática no Lineal. [ENG] The optimal design of bif space trusses present some difficulties, produced by the high number of variables and constraints. The optimal design of regular space trussed is analysed in this paper. Some methods to reduce the tension, buckling, slenderness and construction constraints. Finally a comparation is made between the designs obtained by the optimality criteria and by a Nonliner Mathematical Programming algorithm.