Scheduling of straddle carriers in a container terminal

Report for the scientific sojourn at the University of California at Berkeley between September 2007 to February 2008. The globalization combined with the success of containerization has brought about tremendous increases in the transportation of containers across the world. This leads to an increasing size of container ships which causes higher demands on seaport container terminals and their equipment. In this situation, the success of container terminals resides in a fast transhipment process with reduced costs. For these reasons it is necessary to optimize the terminal’s processes. There are three main logistic processes in a seaport container terminal: loading and unloading of containerships, storage, and reception/deliver of containers from/to the hinterland. Moreover there is an additional process that ensures the interconnection between previous logistic activities: the internal transport subsystem. The aim of this paper is to optimize the internal transport cycle in a marine container terminal managed by straddle carriers, one of the most used container transfer technologies. Three sub-systems are analyzed in detail: the landside transportation, the storage of containers in the yard, and the quayside transportation. The conflicts and decisions that arise from these three subsystems are analytically investigated, and optimization algorithms are proposed. Moreover, simulation has been applied to TCB (Barcelona Container Terminal) to test these algorithms and compare different straddle carrier’s operation strategies, such as single cycle versus double cycle, and different sizes of the handling equipment fleet. The simulation model is explained in detail and the main decision-making algorithms from the model are presented and formulated.

Bit loading for MIMO with statistical channel information at the transmitter and ZF receivers

For single-user MIMO communication with uncoded and coded QAM signals, we propose bit and power loading schemes that rely only on channel distribution information at the transmitter. To that end, we develop the relationship between the average bit error probability at the output of a ZF linear receiver and the bit rates and powers allocated at the transmitter. This relationship, and the fact that a ZF receiver decouples the MIMO parallel channels, allow leveraging bit loading algorithms already existing in the literature. We solve dual bit rate maximization and power minimization problems and present performance resultsthat illustrate the gains of the proposed scheme with respect toa non-optimized transmission.

Complications of guided surgery and immediate loading in oral implantology: a report of 12 cases

Objectives: The growing interest in minimally invasive surgery, together with the possibility of fitting prostheses with immediate function, have led to the development of software capable of planning and manufacturing a surgical guide and prosthesis that can be placed upon conclusion of the implant surgery step. The present study evaluates the surgical and prosthetic complications of implant treatment with the guided surgery technique, together with patient comfort during and after treatment. Patients and methods: A retrospective observational study was made of 19 patients with partially or totally edentulous upper and/or lower maxillae, involving the placement of a total of 122 implants. All cases were planned and operated upon with the guided surgery technique. Results: A total of 122 implants were placed in 14 males and 5 females. The intraoperative surgical complications comprised a lack of primary stability, while the postoperative complications consisted of infections and a lack of implant osteointegration. Ten implants failed. The prosthetic complications in turn comprised loosening of the provisional prosthesis screws, prosthesis tooth fracture, and a lack of passive fit of the immediate prosthesis. The degree of patient satisfaction was evaluated using a verbal scale. Conclusions: Implant restoration with the guided surgery technique and immediate functional loading is a predictable procedure, provided patient selection and the surgical technique are adequate, affording lesser postoperative morbidity and increased patient satisfaction thanks to the immediate restoration of esthetics and function

Variable-stiffness composite panels: Defect tolerance under in-plane tensile loading

Automated Fiber Placement is being extensively used in the production of major composite components for the aircraft industry. This technology enables the production of tow-steered panels, which have been proven to greatly improve the structural efficiency of composites by means of in-plane stiffness variation and load redistribution. However, traditional straight-fiber architectures are still preferred. One of the reasons behind this is related to the uncertainties, as a result of process-induced defects, in the mechanical performance of the laminates. This experimental work investigates the effect of the fiber angle discontinuities between different tow courses in a ply on the un-notched and open-hole tensile strength of the laminate. The influence of several manufacturing parameters are studied in detail. The results reveal that 'ply staggering' and '0% gap coverage' is an effective combination in reducing the influence of defects in these laminates

PIM place & ghost application

Actualment, el Servei d'Informàtica de l'Escola d'Enginyeries (SIEE) s'enfronta a dos problemes: l'augment del nombre d'alumnes, mantenint el mateix número d'ordinadors per fer les pràctiques i, d'altra banda, el també creixent nombre d'aplicacions que s'han desenvolupat i es desenvolupen per resoldre les necessitats generades pels mateixos alumnes. Aquest projecte neix amb la voluntat de solucionar aquests problemes, creant per un costat un aula de màquines virtuals i per altra banda crear un aplicatiu web, que servirà de framework i contenidor de futures aplicacions, on es pugui connectar de manera senzilla amb les màquines virtuals.

Una arqueometria del canvi tecnològic: producció i consum d'àmfores durant el canvi d'era en la zona nord de la costa catalana

L’objectiu de la recerca és definir un marc teòric i metodològic per a l’estudi del canvi tecnològic en Arqueologia. Aquest model posa èmfasi en caracteritzar els compromisos que configuren una tecnologia i avaluar-los en funció dels factors de situació —tècnics, econòmics, polítics, socials i ideològics. S’ha aplicat aquest model a un cas d’estudi concret: la producció d’àmfores romanes durant el canvi d’Era en la província Tarraconensis. L’estudi tecnològic dels envasos s’ha realitzat mitjançant diverses tècniques analítiques: Fluorescència de raigs X (FRX), Difracció de raigs X (DRX), Microscòpia òptica (MO) i Microscòpia electrònica de rastreig (MER). Les dades obtingudes permeten, a més, establir els grups de referència per a cada centre productor d’àmfores i, així, identificar la provinença dels individus recuperats en els centres consumidors. Donat que les àmfores en estudi són artefactes dissenyats específicament per a ser estibats en una nau i servir com a envàs de transport, l’estudi inclou la caracterització de les propietats mecàniques de resistència a la fractura i de tenacitat. En aquest sentit, i per primera vegada, s’ha aplicat l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF) per a conèixer el comportament dels diferents dissenys d’àmfora en ésser sotmesos a diverses forces d’ús. L’AEF permet simular per ordinador les activitats en què les àmfores haurien participat durant el seu ús i avaluar-ne el seu comportament tècnic. Els resultats mostren una gran adequació entre les formulacions teòriques i el programa analític implementat per a aquest estudi. Respecte el cas d’estudi, els resultats mostren una gran variabilitat en les eleccions tecnològiques preses pels ceramistes de diferents tallers, però també al llarg del període de funcionament d’un mateix taller. L’aplicació del model ha permès proposar una explicació al canvi de disseny de les àmfores romanes.

Comportamiento tribomecánico de sistemas de sustrato: recubrimiento duros

En aplicaciones como la conformación en frío, donde los metales duros recubiertos con películas de naturaleza cerámica son ampliamente empleados, la existencia de un contacto mecánico repetitivo induce tensiones Hertzianas y origina el fallo por fatiga. En este trabajo, se investigan diversos recubrimientos cerámicos depositados por deposición física desde fase vapor sobre calidades diferentes de metal duro y un acero rápido pulvimetalúrgico para evaluar sus respectivas respuesta al contacto y comportamiento a fatiga. El trabajo experimental incluye la caracterización de los sistemas mediante ensayos de rayado y nanoindentación y la evaluación de las curvas tensión-deformación de indentación esférica de los sustratos, tanto desnudos como recubiertos, poniendo especial atención en determinar las tensiones de contacto críticas asociadas a la deformación plástica y a la aparición de grietas circulares en la superficie recubierta. A este estudio, le siguen numerosos ensayos a fatiga a cargas inferiores a aquéllas identificadas como críticas bajo carga monotónica y para un número de ciclos comprendido entre 1.000 y 1.000.000 de ciclos. Los resultados experimentales indican que las películas cerámicas no parecen desempeñar un papel relevante en la aparición de la cedencia plástica, siendo la deformación plástica global controlada por la deformación del sustrato. No obstante, para tensiones elevadas de indentación durante el régimen plástico, existe la aparición de grietas circulares en los recubrimientos cerámicos. Además, la aparición de las mismas es sensible a la fatiga por contacto. Este análisis mecánico se complementa con una inspección detallada del daño generado en profundidad y superficie.

Caracteritació de models funcionals d'àmfores romanes mitjançant Finite Element Analysis

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Laboratory of Archaeometry del National Centre of Scientific Research “Demokritos” d’Atenes, Grècia, entre juny i setembre 2006. Aquest estudi s’emmarca dins d’un context més ampli d’estudi del canvi tecnològic que es documenta en la producció d’àmfores de tipologia romana durant els segles I aC i I dC en els territoris costaners de Catalunya. Una part d’aquest estudi contempla el càlcul de les propietats mecàniques d’aquestes àmfores i la seva avaluació en funció de la tipologia amforal, a partir de l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF). L’AEF és una aproximació numèrica que té el seu origen en les ciències d’enginyeria i que ha estat emprada per estimar el comportament mecànic d’un model en termes, per exemple, de deformació i estrès. Així, un objecte, o millor dit el seu model, es dividit en sub-dominis anomenats elements finits, als quals se’ls atribueixen les propietats mecàniques del material en estudi. Aquests elements finits estan connectats formant una xarxa amb constriccions que pot ser definida. En el cas d’aplicar una força determinada a un model, el comportament de l’objecte pot ser estimat mitjançant el conjunt d’equacions lineals que defineixen el rendiment dels elements finits, proporcionant una bona aproximació per a la descripció de la deformació estructural. Així, aquesta simulació per ordinador suposa una important eina per entendre la funcionalitat de ceràmiques arqueològiques. Aquest procediment representa un model quantitatiu per predir el trencament de l’objecte ceràmic quan aquest és sotmès a diferents condicions de pressió. Aquest model ha estat aplicat a diferents tipologies amforals. Els resultats preliminars mostren diferències significatives entre la tipologia pre-romana i les tipologies romanes, així com entre els mateixos dissenys amforals romans, d’importants implicacions arqueològiques.

Avaluació ambiental de la recollida de residus municipals de Sant Boi de Llobregat

La gestió dels residus municipals ha d’avançar cap a la sostenibilitat per tal de poder fer front al gran volum de residus que es generen actualment i no malmetre el medi ambient. Aquest fet motiva a l’elaboració d’aquest projecte que es centra en l’anàlisi del procés de recollida dels residus municipals. L’estudi realitza en primer lloc una avaluació ambiental de la recollida global i una avaluació ambiental específica de la recollida de la fracció Resta mitjançant el programari SIMUR (desenvolupada per l’Agència d’Ecologia Urbana de Barcelona). Amb aquesta eina de simulació de models de gestió de residus municipal es calcula el balanç de massa, el balanç energètic, el balanç d’emissions i el balanç econòmic del procés de recollida. La metodologia per al desenvolupament de la segona fase del projecte es basa en la realització de treball de camp per al disseny de taules descriptives dels circuits de recollida de la fracció Resta, que permeten comparar-los entre sí i aconseguir l’objectiu d’avaluar l’eficiència dels sistemes de recollida de càrrega lateral i posterior de la fracció. L’assoliment dels objectius permet fer-se una idea de l’estat actual de la recollida dels residus de Sant Boi, identificant-ne els punts forts i febles i plantejant propostes de millora encarades a aconseguir una futura generació i recollida de residus més respectuosa amb l’entorn.

Entorno de desarrollo para clusters

El presente trabajo expone los entornos de desarrollo de aplicaciones paralelas en sistemas distribuidos. Se ha dedicado especial atención a los entornos gráficos, como plataforma de acceso al cluster. Dada la cantidad de alternativas a seleccionar en este tipo de entornos, como puede ser la parametrización de las aplicaciones, especificación de la arquitectura a utilizar de los nodos, caracterización de la carga, políticas de planificación, etc, hace que este trabajo pueda servir de punto inicial de partida a usuarios que deseen iniciarse en este tipo de entornos.

Experimental investigation of transient natural convection cooling of high prandtl number fluid with variable viscosity

Report for the scientific sojourn at the James Cook University, Australia, between June to December 2007. Free convection in enclosed spaces is found widely in natural and industrial systems. It is a topic of primary interest because in many systems it provides the largest resistance to the heat transfer in comparison with other heat transfer modes. In such systems the convection is driven by a density gradient within the fluid, which, usually, is produced by a temperature difference between the fluid and surrounding walls. In the oil industry, the oil, which has High Prandtl, usually is stored and transported in large tanks at temperatures high enough to keep its viscosity and, thus the pumping requirements, to a reasonable level. A temperature difference between the fluid and the walls of the container may give rise to the unsteady buoyancy force and hence the unsteady natural convection. In the initial period of cooling the natural convection regime dominates over the conduction contribution. As the oil cools down it typically becomes more viscous and this increase of viscosity inhibits the convection. At this point the oil viscosity becomes very large and unloading of the tank becomes very difficult. For this reason it is of primary interest to be able to predict the cooling rate of the oil. The general objective of this work is to develop and validate a simulation tool able to predict the cooling rates of high Prandtl fluid considering the variable viscosity effects.

Preparació, estudi estructural i aplicabilitat de derivats de Poli-(4R)-hidroxi-L-prolina a la separació d’enantiòmers per tècniques cromatogràfiques o relacionades

La separació d’enantiòmers (isòmers òptics) és molt important en molts diversos camps, com les síntesis quirals, biologia, i en el camp de la farmacologia especialment. És per això, que es fa necessari de disposar de tècniques i mètodes analítics ràpids, fiables i sensibles per a la separació d’enantiòmers. La present tesi s’emmarca en el camp de la separació d’enantiòmers, concretament en la preparació de fases estacionàries quirals per al seu ús en cromatografia liquida. En aquest sentit, s’ha desenvolupat la síntesi i caracterització de molècules polimèriques quirals derivades de l’aminoàcid L-prolina que incorporades en matrius de gel de sílice poden constituïr columnes quirals per a la separació d’enantiòmers per cromatografia liquida. S’han estudiat les característiques enantioselectives d’aquests nous materials en la separació de molècules quirals, trobant-se ésser satisfactòriament enantioselectius. L’interès que suscita l’obtenció d’enantiòmers a gran escala fa que la recerca s’orienti a la recerca de materials amb elevada capacitat de càrrega, és a dir, que puguin donar lloc a la separació d’elevades quantitats d’enantiòmers. Amb aquesta finalitat s’han dut a terme assaigs de capacitat de càrrega, que han posat de manifest la possible aplicació d’aquests materials a la separació preparativa d’enantiòmers. També s’ha parat especial atenció a l’estudi de les característiques de la matriu de gel de sílice, assajant-se altres materials de sílice més porosos i que permeten així treballar amb fluxos més elevats tot reduint-ne el temps d’anàlisi i els costos associats a la separació preparativa d’enantiòmers. L'estudi conformacional d'aquests nous selectors també ha estat contemplat per tal d'explicar l'enantioselectivitat específica que s'observa en certs dissolvents orgànics en els qual es duu a terme la separació dels enantiòmers.

L'ampolla sostenible

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. El treball consisteix en una recerca per aconseguir dissenyar l'ampolla més sostenible i ecoeficient possible. A partir d'una prèvia investigació sobre informació bàsica pel disseny, s'han anat augmentant els coneixements sobre envasos plàstics gràcies a consells com els d'un dissenyador d'envasos i d'una empresa que treballa amb plàstics, als resultats d'una enquesta als consumidors d'ampolles i a les conclusions d'un estudi de mercat sobre les ampolles de plàstic. L'ampolla sostenible dissenyada és el resultat d'aquest intens treball, que s'ha basat sobretot en la imaginació i en la creació.

Casolà o industrial?: estudi organolèptic i microbiològic de la vida útil del pernil cuit

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Aquest treball tracta sobre el temps de garantia o de vida útil d’un producte alimentari i està basat en esbrinar quin és el millor mètode o envàs per conservar el pernil cuit llescat durant la seva vida útil, per tal que es mantinguin les propietats organolèptiques i microbiològiques inicials de l’aliment durant el màxim de temps possible. Per comparar envasos he utilitzat els industrials (envàs al buit i envàs en atmosfera) i els envasos que podem trobar quan comprem un producte llescat en el mostrador d’una botiga o supermercat. Per a fer l’estudi doncs s’ha utilitzat el pernil cuit, conegut com a pernil dolç, un dels productes més consumits per la societat actual. El pernil ha estat tractat en tres situacions diferents: llescat en una màquina de carnisseria i envasat en mètodes de conservació domèstics, llescat en màquines industrials i envasat en diferents envasos (al buit i en atmosfera modificada) utilitzats per les grans empreses i llescat en màquines industrials i envasat al buit sotmès a un tractament amb altes pressions. Després d’aquests processos s’ha realitzat un estudi de vida útil, és a dir, s’ha analitzat el producte al laboratori, amb l’objectiu de trobar quin és el millor envàs per a la conservació del pernil cuit.