Conceptual design of wastewater treatment plants using multiple objectives

La implementació de la Directiva Europea 91/271/CEE referent a tractament d'aigües residuals urbanes va promoure la construcció de noves instal·lacions al mateix temps que la introducció de noves tecnologies per tractar nutrients en àrees designades com a sensibles. Tant el disseny d'aquestes noves infraestructures com el redisseny de les ja existents es va portar a terme a partir d'aproximacions basades fonamentalment en objectius econòmics degut a la necessitat d'acabar les obres en un període de temps relativament curt. Aquests estudis estaven basats en coneixement heurístic o correlacions numèriques provinents de models determinístics simplificats. Així doncs, moltes de les estacions depuradores d'aigües residuals (EDARs) resultants van estar caracteritzades per una manca de robustesa i flexibilitat, poca controlabilitat, amb freqüents problemes microbiològics de separació de sòlids en el decantador secundari, elevats costos d'operació i eliminació parcial de nutrients allunyant-les de l'òptim de funcionament. Molts d'aquestes problemes van sorgir degut a un disseny inadequat, de manera que la comunitat científica es va adonar de la importància de les etapes inicials de disseny conceptual. Precisament per aquesta raó, els mètodes tradicionals de disseny han d'evolucionar cap a sistemes d'avaluació mes complexos, que tinguin en compte múltiples objectius, assegurant així un millor funcionament de la planta. Tot i la importància del disseny conceptual tenint en compte múltiples objectius, encara hi ha un buit important en la literatura científica tractant aquest camp d'investigació. L'objectiu que persegueix aquesta tesi és el de desenvolupar un mètode de disseny conceptual d'EDARs considerant múltiples objectius, de manera que serveixi d'eina de suport a la presa de decisions al seleccionar la millor alternativa entre diferents opcions de disseny. Aquest treball de recerca contribueix amb un mètode de disseny modular i evolutiu que combina diferent tècniques com: el procés de decisió jeràrquic, anàlisi multicriteri, optimació preliminar multiobjectiu basada en anàlisi de sensibilitat, tècniques d'extracció de coneixement i mineria de dades, anàlisi multivariant i anàlisi d'incertesa a partir de simulacions de Monte Carlo. Això s'ha aconseguit subdividint el mètode de disseny desenvolupat en aquesta tesis en quatre blocs principals: (1) generació jeràrquica i anàlisi multicriteri d'alternatives, (2) anàlisi de decisions crítiques, (3) anàlisi multivariant i (4) anàlisi d'incertesa. El primer dels blocs combina un procés de decisió jeràrquic amb anàlisi multicriteri. El procés de decisió jeràrquic subdivideix el disseny conceptual en una sèrie de qüestions mes fàcilment analitzables i avaluables mentre que l'anàlisi multicriteri permet la consideració de diferent objectius al mateix temps. D'aquesta manera es redueix el nombre d'alternatives a avaluar i fa que el futur disseny i operació de la planta estigui influenciat per aspectes ambientals, econòmics, tècnics i legals. Finalment aquest bloc inclou una anàlisi de sensibilitat dels pesos que proporciona informació de com varien les diferents alternatives al mateix temps que canvia la importància relativa del objectius de disseny. El segon bloc engloba tècniques d'anàlisi de sensibilitat, optimització preliminar multiobjectiu i extracció de coneixement per donar suport al disseny conceptual d'EDAR, seleccionant la millor alternativa un cop s'han identificat decisions crítiques. Les decisions crítiques són aquelles en les que s'ha de seleccionar entre alternatives que compleixen de forma similar els objectius de disseny però amb diferents implicacions pel que respecte a la futura estructura i operació de la planta. Aquest tipus d'anàlisi proporciona una visió més àmplia de l'espai de disseny i permet identificar direccions desitjables (o indesitjables) cap on el procés de disseny pot derivar. El tercer bloc de la tesi proporciona l'anàlisi multivariant de les matrius multicriteri obtingudes durant l'avaluació de les alternatives de disseny. Específicament, les tècniques utilitzades en aquest treball de recerca engloben: 1) anàlisi de conglomerats, 2) anàlisi de components principals/anàlisi factorial i 3) anàlisi discriminant. Com a resultat és possible un millor accés a les dades per realitzar la selecció de les alternatives, proporcionant més informació per a una avaluació mes efectiva, i finalment incrementant el coneixement del procés d'avaluació de les alternatives de disseny generades. En el quart i últim bloc desenvolupat en aquesta tesi, les diferents alternatives de disseny són avaluades amb incertesa. L'objectiu d'aquest bloc és el d'estudiar el canvi en la presa de decisions quan una alternativa és avaluada incloent o no incertesa en els paràmetres dels models que descriuen el seu comportament. La incertesa en el paràmetres del model s'introdueix a partir de funcions de probabilitat. Desprès es porten a terme simulacions Monte Carlo, on d'aquestes distribucions se n'extrauen números aleatoris que es subsisteixen pels paràmetres del model i permeten estudiar com la incertesa es propaga a través del model. Així és possible analitzar la variació en l'acompliment global dels objectius de disseny per a cada una de les alternatives, quines són les contribucions en aquesta variació que hi tenen els aspectes ambientals, legals, econòmics i tècnics, i finalment el canvi en la selecció d'alternatives quan hi ha una variació de la importància relativa dels objectius de disseny. En comparació amb les aproximacions tradicionals de disseny, el mètode desenvolupat en aquesta tesi adreça problemes de disseny/redisseny tenint en compte múltiples objectius i múltiples criteris. Al mateix temps, el procés de presa de decisions mostra de forma objectiva, transparent i sistemàtica el perquè una alternativa és seleccionada en front de les altres, proporcionant l'opció que més bé acompleix els objectius marcats, mostrant els punts forts i febles, les principals correlacions entre objectius i alternatives, i finalment tenint en compte la possible incertesa inherent en els paràmetres del model que es fan servir durant les anàlisis. Les possibilitats del mètode desenvolupat es demostren en aquesta tesi a partir de diferents casos d'estudi: selecció del tipus d'eliminació biològica de nitrogen (cas d'estudi # 1), optimització d'una estratègia de control (cas d'estudi # 2), redisseny d'una planta per aconseguir eliminació simultània de carboni, nitrogen i fòsfor (cas d'estudi # 3) i finalment anàlisi d'estratègies control a nivell de planta (casos d'estudi # 4 i # 5).

Formació d'educadors en ciutats històriques en el marc de l'educació per a la sostenibilitat. Estudi de cas del Programa d'educació ambiental i coneixement de la ciutat de Girona

La tesi s'estructura al voltant de dues grans finalitats: la primera és identificar les destreses i capacitats professionals, basades en l'educació per a la sostenibilitat, necessàries per als educadors no formals que treballen en ciutats històriques. La segona consisteix en aportar un procés avaluatiu -dirigit a la finalitat anterior- d'un programa educatiu en funcionament: el Programa d'educació ambiental i coneixement de la ciutat de l'Ajuntament de Girona. S'aporten uns resultats per al cas d'estudi -punts forts, punts febles i propostes de millora- que poden induir als canvis i a la transformació del Programa. Quant a la formació d'educadors en ciutats històriques, s'identifiquen dotze àmbits formatius i seixanta-cinc destreses i capacitats professionals per a la seva formació. Els àmbits formatius són els següents: comunicació; dinamització de grups; pensament crític; visió holística de la realitat; compromís amb l'entorn; valors per a la sostenibilitat; visió històrica i patrimonial del medi; visió de futur del medi; metodologies i habilitats docents; avaluació i investigació; teories i pràctiques de l'educació per a la sostenibilitat; coneixements disciplinaris. Els àmbits i les destreses i capacitats professionals són justificats a partir dels resultats del cas d'estudi i dels marcs teòrics utilitzats en el desenvolupament de la investigació.

Inside the competences evaluation, the stress tolerance of students. An empirical study based on conservation of resources theory

Competence development is considered a preventive strategy of burnout. At an organizational context some competences could be linked as precursors or consequences. In self-assessment of competence development, students perceive stress tolerance as a priority competence to ameliorate. Moreover employers and recruitment consultants agree that this is a new authentic challenge for organizations. The main reasons of this result are debated, this study should consider the importance of competence development from a holistic point of view. In addition it considers the exploration of the relationship between stress tolerance and competence development, according to Conservation Resources (COR) theory (Hobfoll 1988, 1989, 1998, 2004) where the resource loss is considered the principal component in the stress process

Gestión de la actividad no presencial y autoevaluación de competencias = Management of student learning outside the classroom and the self-evaluation of competences

La asignatura troncal “Evaluación Psicológica” de los estudios de Psicología y del estudio de grado “Desarrollo humano en la sociedad de la información” de la Universidad de Girona consta de 12 créditos según la Ley Orgánica de Universidades. Hasta el año académico 2004-05 el trabajo no presencial del alumno consistía en la realización de una evaluación psicológica que se entregaba por escrito a final de curso y de la cual el estudiante obtenía una calificación y revisión si se solicitaba. En el camino hacia el Espacio Europeo de Educación Superior, esta asignatura consta de 9 créditos que equivalen a un total de 255 horas de trabajo presencial y no presencial del estudiante. En los años académicos 2005-06 y 2006-07 se ha creado una guía de trabajo para la gestión de la actividad no presencial con el objetivo de alcanzar aprendizajes a nivel de aplicación y solución de problemas/pensamiento crítico (Bloom, 1975) siguiendo las recomendaciones de la Agencia para la Calidad del Sistema Universitario de Cataluña (2005). La guía incorpora: los objetivos de aprendizaje, los criterios de evaluación, la descripción de las actividades, el cronograma semanal de trabajos para todo el curso, la especificación de las tutorías programadas para la revisión de los diversos pasos del proceso de evaluación psicológica y el uso del foro para el conocimiento, análisis y crítica constructiva de las evaluaciones realizadas por los compañeros

Development, implementation and evaluation of an activated sludge supervisory system for the Granollers WWTP

La present tesi pretén recollir l'experiència viscuda en desenvolupar un sistema supervisor intel·ligent per a la millora de la gestió de plantes depuradores d'aigües residuals., implementar-lo en planta real (EDAR Granollers) i avaluar-ne el funcionament dia a dia amb situacions típiques de la planta. Aquest sistema supervisor combina i integra eines de control clàssic de les plantes depuradores (controlador automàtic del nivell d'oxigen dissolt al reactor biològic, ús de models descriptius del procés...) amb l'aplicació d'eines del camp de la intel·ligència artificial (sistemes basats en el coneixement, concretament sistemes experts i sistemes basats en casos, i xarxes neuronals). Aquest document s'estructura en 9 capítols diferents. Hi ha una primera part introductòria on es fa una revisió de l'estat actual del control de les EDARs i s'explica el perquè de la complexitat de la gestió d'aquests processos (capítol 1). Aquest capítol introductori juntament amb el capítol 2, on es pretén explicar els antecedents d'aquesta tesi, serveixen per establir els objectius d'aquest treball (capítol 3). A continuació, el capítol 4 descriu les peculiaritats i especificitats de la planta que s'ha escollit per implementar el sistema supervisor. Els capítols 5 i 6 del present document exposen el treball fet per a desenvolupar el sistema basat en regles o sistema expert (capítol 6) i el sistema basat en casos (capítol 7). El capítol 8 descriu la integració d'aquestes dues eines de raonament en una arquitectura multi nivell distribuïda. Finalment, hi ha una darrer capítol que correspon a la avaluació (verificació i validació), en primer lloc, de cadascuna de les eines per separat i, posteriorment, del sistema global en front de situacions reals que es donin a la depuradora

The construction of national identity as a developmental process from childhood to adolescence in Catalonia

La idea que per entendre alguna cosa hem d'entendre el procés pel qual s'ha produït va ser assumida des de l'origen de l'estudi "La construcció de la identitat nacional com a procés de desenvolupament des de la infància a l'adolescència a Catalunya". Per tal d'estudiar el procés de desenvolupament relacionat amb la construcció de la identitat nacional, no és suficient considerar-lo en el seu context social, sinó que és necessari considerar la seva construcció social. Tres objectius principals van orientar el nostre estudi . Primer, indagar si els processos de categorització, identificació, coneixement, imatge, avaluació i afecte són també elements implicats en la construcció de la identitat nacional des de la infància a l'adolescència. Segon investigar el procés de desenvolupament d'aquests elements des dels 6 anys fins als 15 anys per contribuir amb dades a I'explicació sobre com es desenvolupa del coneixement social. Tres són les explicacions principals; la primera que es basa en processos cognitius d'inclusió-decentració; la segona, si aquest desenvolupament es dóna en cercles concèntrics des de I'interior (contextos quotidians) fins a l'exterior (amb intercanvis més amples i una educació formal envers la vida social); i la tercera, si el desenvolupament del coneixement social d'allò més immediat i directe es reorganitzat i adquireix nous significats per la integració dels elements més generals i abstractes. Tercer, donat el fet que el 50% de les famílies tenen el català com a llengua materna, hem estudiat la influència de la llengua o llengües utilitzades en el context familiar en el procés de construcció de la identitat nacional. Es va dissenyar una entrevista individual seguint una estructura amb les parts següents: identificació subjectiva i identificació nacional; coneixement dels països; estereotips, avaluació i sentiments, i entorn social. La mostra del present estudi va estar formada per 495 nens i adolescents de 6, 9, 12 i 15 anys d'edat. Es va utilitzar per cada grup un número similar de nens i nenes. La mostra es va dividir en tres grups segons la o les llengües utilitzades pel nen o nena en el seu context familiar. Tres van ser les categones lingüístiques utilitzades: castellà, nens que només utilitzin el castellà a casa; català, nens que només usen el català en el context familiar; i bilingües, nens que utilitzin tots dos idiomes a casa. Aquestes categories lingüístiques s'han utilitzat com a indicador dels contextos familiars. Dues conclusions principals es poden extreure d'aquest estudi. Primer, I'ús de categories nacionals no és una conseqüència del procés cognitiu d'inclusió-decentració ni en cercles concentrics (concret/abstracte). La idea d'un procés del món en paral·lel, d'un coneixement que integra simultàniament creences i sentiments de l'ambient concret o proper i de l'abstracte o llunyà pot explicar millor els nostres resultats. Els nens aprenen i pensen sobre la vida quotidara, les característiques de l'ambient, la informació circulant en el seu entom social i la importància o els diferents nivells de coneixement depenent del context. Els nens integren la informació que està circulant en el seu ambient i construeixen un món que necessàriament no ha de coincidir amb el món deis adults, però que els ajuda a comunicar-se i a entendre les situacions en les quals estan immersos. Els nens més joves són capaços d'utilitzar categories nacionals de manera similar als adolescents. Segon, la identitat nacional a Catalunya es construeix al voltant del nucli de la llengua parlada a casa. A través de tot I'estudi es pot veure un resultat consistent i reiterat. Els infants d'un entom familiar en què s'usa només el castellà s'identifiquen com a pertanyents a tots dos grups nacionals, Espanyol i Català. Els infants d'un entom familiar que utilitzen només el català s'identifiquen com a pertanyents només al grup Català. Aquestes identificacions guien com aquests nens avaluen i senten envers el propi grup nacional i els altres. A més, sembla que el context sòcio-polític és un vehicle important en la transmissió de les estructures de semblances i que I'estructura d'afecte es transmet principalment a través de I'entom familiar.