Estudio de la aplicación de sistemas basados en el conocimiento a la operación de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética

Una de las actuaciones posibles para la gestión de los residuos sólidos urbanos es la valorización energética, es decir la incineración con recuperación de energía. Sin embargo es muy importante controlar adecuadamente el proceso de incineración para evitar en lo posible la liberación de sustancias contaminantes a la atmósfera que puedan ocasionar problemas de contaminación industrial.Conseguir que tanto el proceso de incineración como el tratamiento de los gases se realice en condiciones óptimas presupone tener un buen conocimiento de las dependencias entre las variables de proceso. Se precisan métodos adecuados de medida de las variables más importantes y tratar los valores medidos con modelos adecuados para transformarlos en magnitudes de mando. Un modelo clásico para el control parece poco prometedor en este caso debido a la complejidad de los procesos, la falta de descripción cuantitativa y la necesidad de hacer los cálculos en tiempo real. Esto sólo se puede conseguir con la ayuda de las modernas técnicas de proceso de datos y métodos informáticos, tales como el empleo de técnicas de simulación, modelos matemáticos, sistemas basados en el conocimiento e interfases inteligentes. En [Ono, 1989] se describe un sistema de control basado en la lógica difusa aplicado al campo de la incineración de residuos urbanos. En el centro de investigación FZK de Karslruhe se están desarrollando aplicaciones que combinan la lógica difusa con las redes neuronales [Jaeschke, Keller, 1994] para el control de la planta piloto de incineración de residuos TAMARA. En esta tesis se plantea la aplicación de un método de adquisición de conocimiento para el control de sistemas complejos inspirado en el comportamiento humano. Cuando nos encontramos ante una situación desconocida al principio no sabemos como actuar, salvo por la extrapolación de experiencias anteriores que puedan ser útiles. Aplicando procedimientos de prueba y error, refuerzo de hipótesis, etc., vamos adquiriendo y refinando el conocimiento, y elaborando un modelo mental. Podemos diseñar un método análogo, que pueda ser implementado en un sistema informático, mediante el empleo de técnicas de Inteligencia Artificial.Así, en un proceso complejo muchas veces disponemos de un conjunto de datos del proceso que a priori no nos dan información suficientemente estructurada para que nos sea útil. Para la adquisición de conocimiento pasamos por una serie de etapas: - Hacemos una primera selección de cuales son las variables que nos interesa conocer. - Estado del sistema. En primer lugar podemos empezar por aplicar técnicas de clasificación (aprendizaje no supervisado) para agrupar los datos y obtener una representación del estado de la planta. Es posible establecer una clasificación, pero normalmente casi todos los datos están en una sola clase, que corresponde a la operación normal. Hecho esto y para refinar el conocimiento utilizamos métodos estadísticos clásicos para buscar correlaciones entre variables (análisis de componentes principales) y así poder simplificar y reducir la lista de variables. - Análisis de las señales. Para analizar y clasificar las señales (por ejemplo la temperatura del horno) es posible utilizar métodos capaces de describir mejor el comportamiento no lineal del sistema, como las redes neuronales. Otro paso más consiste en establecer relaciones causales entre las variables. Para ello nos sirven de ayuda los modelos analíticos - Como resultado final del proceso se pasa al diseño del sistema basado en el conocimiento. El objetivo principal es aplicar el método al caso concreto del control de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética. En primer lugar, en el capítulo 2 Los residuos sólidos urbanos, se trata el problema global de la gestión de los residuos, dando una visión general de las diferentes alternativas existentes, y de la situación nacional e internacional en la actualidad. Se analiza con mayor detalle la problemática de la incineración de los residuos, poniendo especial interés en aquellas características de los residuos que tienen mayor importancia de cara al proceso de combustión.En el capítulo 3, Descripción del proceso, se hace una descripción general del proceso de incineración y de los distintos elementos de una planta incineradora: desde la recepción y almacenamiento de los residuos, pasando por los distintos tipos de hornos y las exigencias de los códigos de buena práctica de combustión, el sistema de aire de combustión y el sistema de humos. Se presentan también los distintos sistemas de depuración de los gases de combustión, y finalmente el sistema de evacuación de cenizas y escorias.El capítulo 4, La planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos de Girona, describe los principales sistemas de la planta incineradora de Girona: la alimentación de residuos, el tipo de horno, el sistema de recuperación de energía, y el sistema de depuración de los gases de combustión Se describe también el sistema de control, la operación, los datos de funcionamiento de la planta, la instrumentación y las variables que son de interés para el control del proceso de combustión.En el capítulo 5, Técnicas utilizadas, se proporciona una visión global de los sistemas basados en el conocimiento y de los sistemas expertos. Se explican las diferentes técnicas utilizadas: redes neuronales, sistemas de clasificación, modelos cualitativos, y sistemas expertos, ilustradas con algunos ejemplos de aplicación.Con respecto a los sistemas basados en el conocimiento se analizan en primer lugar las condiciones para su aplicabilidad, y las formas de representación del conocimiento. A continuación se describen las distintas formas de razonamiento: redes neuronales, sistemas expertos y lógica difusa, y se realiza una comparación entre ellas. Se presenta una aplicación de las redes neuronales al análisis de series temporales de temperatura.Se trata también la problemática del análisis de los datos de operación mediante técnicas estadísticas y el empleo de técnicas de clasificación. Otro apartado está dedicado a los distintos tipos de modelos, incluyendo una discusión de los modelos cualitativos.Se describe el sistema de diseño asistido por ordenador para el diseño de sistemas de supervisión CASSD que se utiliza en esta tesis, y las herramientas de análisis para obtener información cualitativa del comportamiento del proceso: Abstractores y ALCMEN. Se incluye un ejemplo de aplicación de estas técnicas para hallar las relaciones entre la temperatura y las acciones del operador. Finalmente se analizan las principales características de los sistemas expertos en general, y del sistema experto CEES 2.0 que también forma parte del sistema CASSD que se ha utilizado.El capítulo 6, Resultados, muestra los resultados obtenidos mediante la aplicación de las diferentes técnicas, redes neuronales, clasificación, el desarrollo de la modelización del proceso de combustión, y la generación de reglas. Dentro del apartado de análisis de datos se emplea una red neuronal para la clasificación de una señal de temperatura. También se describe la utilización del método LINNEO+ para la clasificación de los estados de operación de la planta.En el apartado dedicado a la modelización se desarrolla un modelo de combustión que sirve de base para analizar el comportamiento del horno en régimen estacionario y dinámico. Se define un parámetro, la superficie de llama, relacionado con la extensión del fuego en la parrilla. Mediante un modelo linealizado se analiza la respuesta dinámica del proceso de incineración. Luego se pasa a la definición de relaciones cualitativas entre las variables que se utilizan en la elaboración de un modelo cualitativo. A continuación se desarrolla un nuevo modelo cualitativo, tomando como base el modelo dinámico analítico.Finalmente se aborda el desarrollo de la base de conocimiento del sistema experto, mediante la generación de reglas En el capítulo 7, Sistema de control de una planta incineradora, se analizan los objetivos de un sistema de control de una planta incineradora, su diseño e implementación. Se describen los objetivos básicos del sistema de control de la combustión, su configuración y la implementación en Matlab/Simulink utilizando las distintas herramientas que se han desarrollado en el capítulo anterior.Por último para mostrar como pueden aplicarse los distintos métodos desarrollados en esta tesis se construye un sistema experto para mantener constante la temperatura del horno actuando sobre la alimentación de residuos.Finalmente en el capítulo Conclusiones, se presentan las conclusiones y resultados de esta tesis.

Diseño curricular por competencias: el reto de la evaluación

Presentació que analitza el terme competència, la formació per a les competències i l'avaluació per competències

Aportaciones al diseño de la tutoría académica en centros con elevado número de alumnos o con diversas titulaciones

Uno de los servicios que debe prestar la Institución Universitaria a sus estudiantes es el asesoramiento y orientación sobre cuestiones relacionadas con su tarea actual de formación académica y personal y su futuro profesional. La parte relacionada con el aprendizaje de una determinada disciplina es la que corresponde a cada profesor, como parte de sus obligaciones docentes y es lo que recibe el nombre de tutoría curricular. Sin embargo, éstas no son suficientes para conseguir abarcar en toda su amplitud el objetivo perseguido por ese servicio. Son las denominadas tutorías académicas las que completan las necesidades de asesoramiento y orientación sentidas por nuestros estudiantes, mejorando su adaptación a la vida universitaria y guiándoles en los distintos aspectos transversales de su formación. Un formato de tutoría que, por lo demás, se presenta como especialmente idóneo para informar a nuestros estudiantes sobre la implantación del Espacio Europeo de Educación Superior, puesto que, a pesar de ser un proceso cuya finalidad y objetivo último es convertir al estudiante en el centro de todo el proceso de aprendizaje universitario, éstos presentan serias lagunas sobre el mismo, combinadas con una serie de interpretaciones perversas que en nada benefician la exitosa instauración del mismo

Diseño de un curso completo de la titulación de psicología según un modelo centrado en el aprendizaje (adaptación al EEES)

La planificación de la docencia centrada en el estudiante en base a un modelo de aprendizaje, tal y como se recoge en los criterios de la convergencia con el Espacio Europeo de Educación Superior, requiere la reorganización del currículo que se ofrece al alumno. Para ello, deben tenerse en cuenta aspectos tales como la coordinación de las competencias a adquirir en un determinado curso de la Titulación, la coordinación y diversificación de las tareas mediante las cuales el estudiante va a adquirir las competencias, y el diseño de estrategias de evaluación continua. Todo ello, debe ser adecuadamente planificado, no sólo para lograr un currículo coherente, sino que debe tenerse en cuenta el modo en que éste se organiza de manera que el esfuerzo que debe invertir un estudiante esté homogéneamente distribuido a lo largo de todo el periodo lectivo y no exceda el número de horas de trabajo no presencial establecido en el currículo. Con este objetivo, la Facultad de Psicología de la Universidad del País Vasco, en el marco de un Programa para la Innovación de la Docencia impulsado por el Vicerrectorado de Calidad e Innovación Docente de dicha Universidad, ha llevado a cabo una experiencia de implantación de un curso completo siguiendo los criterios antes expuestos

SIGFRUT: aplicación web para el diseño de plantaciones e instalaciones agrícolas

The SIGFRUT project is set within what we could call GIS applications in a web environment. (The acronym GIS is SIG in Spanish). We are all familiar with Internet map servers or IMS, with which we can visualize different thematic layers, check their attributes and, in the best cases, consult a data base, selecting and visualizing the elements that meet the required conditions. Nevertheless, these types of applications are basically simple map viewers and do not have any more functional features than the classic tools of visualization and consultation.(...)

Un Sistema de prospección arqueológica asistida por SIG libre: diseño, puesta en práctica y perspectivas futuras

Desde 2000 desarrollamos proyectos de prospección arqueológica asistidos por SIG en la comarca de La Serena (Badajoz), con el objetivo principal de comprender la evolución de los paisajes rurales a lo largo de distintos periodos. Uno de los intereses principales de este proyecto es la mejora de los métodos de registro en campo para organizar de una forma rápida y eficaz la gran cantidad de datos de distinto tipo que se obtienen tras una jornada de trabajo. El propio diseño de la prospección arqueológica exige un intercambio de datos constante entre ordenadores y dispositivos móviles, como GPS y PDA, para lo que es necesario un entorno informático que ejecute estas tareas de una forma organizada. (...)

El Trabajo cooperativo, su diseño y su evaluación. Dificultades y propuestas

El trabajo cooperativo se puede definir como aquella actividad realizada por dos o más personas conjuntamente de forma equitativa o proporcional, para alcanzar unos objetivos y, en definitiva, aprender. La doctrina utiliza terminología diversa, trabajo en equipo, trabajo en grupo, trabajo cooperativo, trabajo colaborativo. En algunos casos hacen distinciones claras entre unos y otros, pero en realidad son pocas las diferencias, y yo personalmente prefiero utilizar esa terminología indistintamente. El trabajo cooperativo presenta muchas ventajas para el aprendizaje y la enseñanza como se podrá comprobar. Mi experiencia docente me ha llevado a utilizar de forma regular el trabajo en grupo en el sistema de evaluación continua, de ahí mi interés en esta cuestión, especialmente porque en algunos casos he encontrado ciertas dificultades en su puesta en práctica. Estos son los motivos que me han llevado a estudiar en qué consiste realmente el trabajo colaborativo y en cómo pueden evitarse aquellas dificultades. Desde mi punto de vista para evitar la disfunción del trabajo en equipo se ha de realizar un buen diseño de las actividades, y una adecuada evaluación del proceso de aprendizaje o desarrollo de la actividad, tanto a nivel individual como de grupo. En ambos casos es fundamental la función del docente que debe programar las actividades cooperativas correctamente, pero además debe informar, dirigir, orientar, mediar, animar… durante todo el proceso de aprendizaje, dependiendo de las diferentes necesidades de cada grupo. En cuanto a la evaluación del trabajo en grupo, se han de calificar tanto el trabajo individual como el resultado final del equipo, y para ello creo muy apropiada la utilización de una serie indicadores a observar en los mecanismos interpsicológicos, distinguiendo entre tres dimensiones en el proceso de aprendizaje cooperativo: la interdependencia positiva, la construcción del significado y las relaciones psicosociales. Se prestará una especial atención a la fase de construcción del significado pues es el centro del proceso. Dichos indicadores se extraen de la observación del diálogo y discusión de los miembros del grupo entre ellos, y con el profesor, y nos dan pautas para comprobar las aportaciones de cada estudiante al equipo, su trabajo individual y su contribución al trabajo colaborativo. Esto facilitará una adecuada evaluación

Integración de la teoría con la práctica profesional en asignaturas de diseño de encuestas

En esta ponencia se comparte una experiencia desarrollada en dos asignaturas de Diseño de Encuestas, una de la Diplomatura en Estadística de la Universitat de Barcelona, y otra del Máster Oficial en Dirección de Empresas del Deporte. Dicha actividad hace posible de un modo muy inmediato la aplicación a un caso práctico de la teoría sobre el modo de llevar a cabo una encuesta por parte de dos perfiles distintos de alumnos: el futuro profesional de la estadística y el futuro directivo de una empresa deportiva. A lo largo de los distintos apartados, se hace énfasis en mostrar de qué modo un enfoque práctico de las asignaturas permite desarrollar a los estudiantes competencias de gran importancia para su futuro profesional, como son la capacidad de planificar una investigación, de trabajar con un cliente hipotético, de redactar y presentar en público un informe, de trabajar en equipo, etc. Finalmente, se busca reflexionar sobre la conveniencia de impartir asignaturas en las que se prioricen los aspectos aplicados, en lugar de ciertos contenidos teóricos de dudosa utilidad real

Experiencia piloto para el diseño de actividades no presenciales de evaluación formativa en asignaturas del área de química física

Objetivos: - Planificar y diseñar actividades de trabajo personal no presencial del estudiante antes de la implementación de los grados adaptados al Espacio Europeo de Educación Superior (EEES). - Aplicar el programa de Entregas y Rúbricas (PER) y detectar sus debilidades y fortalezas en el proceso de evaluación formativa del estudiante. - Comparar las calificaciones obtenidas por los estudiantes en la evaluación entre pares con la que otorgaría el profesor, mediante la utilización de bolígrafos digitalizadores que permitan hacer entregas digitales