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.

Análisis práctico de la aplicación de las normas internacionales de contabilidad “propiedad, planta y equipo" y “deterioro del valor de los activos” NIC 16 y NIC 36, en el año 2011 y su impacto tributario

La Superintendencia de Compañías, Valores y Seguros, a través de la Resolución No. 06.Q.ICI-004 de 21 de agosto de 2006, adoptó las Normas Internacionales de Información Financiera “NIIF” y dispuso su aplicación obligatoria por parte de las entidades sujetas a su control y vigilancia de la Superintendencia, en este sentido estableció un cronograma de implementación de dichas normas mediante Resolución 08.G.DSC.010 de 20 de noviembre de 2008, en la que se establecieron tres grupos de aplicación a partir del año 2010, 2011 y 2012. Con estas disposiciones, a partir del año 2012 absolutamente todas las compañías sujetas al control por parte de la Superintendencia de Compañías, Valores y Seguros, debieron registrar sus estados financieros bajo las referidas normas contables, las cuales permiten obtener información financiera transparente y uniforme, que sirve para la toma de decisiones a los usuarios de esos estados financieros. Un rubro importante que se presenta en los estados financieros, sin duda son la propiedad, planta y equipo, cuyo tratamiento contable se encuentra en las NIC 16 y NIC 36, esta última en cuanto al reconocimiento del deterioro, mientras que tributariamente, la Ley Orgánica de Régimen Tributario Interno y el Reglamento para la Aplicación de la Ley Orgánica de Régimen Tributario Interno, establecen el cumplimiento de ciertas condiciones para que las depreciaciones de esa propiedad, planta y equipo, sea deducibles a efectos del Impuesto a la Renta. En este sentido tanto la norma contable (Superintendencia de Compañías, Valores y Seguros) como la norma tributaria (Servicio de Rentas Internas), con el pasar del tiempo confluyen hacia tratamientos contables y tributarios que permiten a las compañías una mejor conciliación entre las mismas, como es el caso del Reglamento a la Ley orgánica de Incentivos a la Producción y Prevención de Fraude Fiscal, publicado en el R.O. No. 407 de 31 de diciembre de 2014, que permite el reconocimiento de activos y pasivos por impuestos diferidos en ciertos casos y condiciones, que de acuerdo a la norma contable deben registrarse.

Post-abscission, pre-dispersal seeds of Digitalis purpurea remain in a developmental state that is not terminated by desiccation ex planta

Seed quality may be compromised if seeds are harvested before natural dispersal (shedding). It has been shown previously that slow or delayed drying can increase potential quality compared with immediate rapid drying. This study set out to investigate whether or not there is a critical moisture content, below which drying terminates maturation events for seeds harvested after mass maturity but before dispersal. Seeds of foxglove (Digitalis purpurea) in the post-abscission pre-dispersal phase were held at between 15 and 95 % RH for 4 or 8 d, with or without re-hydration to 95 % RH for a further 4 d, before drying to equilibrium at 15 % RH. In addition, dry seeds were primed for 48 h at -1 MPa. Subsequent seed longevity was assessed at 60 % RH and 45 degrees C. Rate of germination and longevity were improved by holding seeds at a wide range of humidities after harvest. Longevity was further improved by re-hydration at 95 % RH. Priming improved the longevity of the seeds dried immediately after harvest, but not of those first held at 95 % RH for 8 d prior to drying. Maturation continued ex planta in these post-abscission, pre-dispersal seeds of D. purpurea dried at 15-80 % RH at a rate correlated positively with RH (cf. ageing of mature seeds). Subsequent re-hydration at 95 % RH enabled a further improvement in quality. Priming seeds initially stored air-dry for 3 months also allowed maturation events to resume. However, once individual seeds within the population had reached maximum longevity, priming had a negative impact on their subsequent survival.

In planta proteomics and proteogenomics of the biotrophic barley fungal pathogen blumeria graminis f. sp hordei

To further our understanding of powdery mildew biology during infection, we undertook a systematic shotgun proteomics analysis of the obligate biotroph Blumeria graminis f. sp. hordei at different stages of development in the host. Moreover we used a proteogenomics approach to feed information into the annotation of the newly sequenced genome. We analyzed and compared the proteomes from three stages of development representing different functions during the plant-dependent vegetative life cycle of this fungus. We identified 441 proteins in ungerminated spores, 775 proteins in epiphytic sporulating hyphae, and 47 proteins from haustoria inside barley leaf epidermal cells and used the data to aid annotation of the B. graminis f. sp. hordei genome. We also compared the differences in the protein complement of these key stages. Although confirming some of the previously reported findings and models derived from the analysis of transcriptome dynamics, our results also suggest that the intracellular haustoria are subject to stress possibly as a result of the plant defense strategy, including the production of reactive oxygen species. In addition, a number of small haustorial proteins with a predicted N-terminal signal peptide for secretion were identified in infected tissues: these represent candidate effector proteins that may play a role in controlling host metabolism and immunity. Molecular & Cellular Proteomics 8: 2368-2381, 2009.

Bacterial evolution by genomic island transfer occurs via DNA transformation in planta

Our understanding of the evolution of microbial pathogens has been advanced by the discovery of "islands" of DNA that differ from core genomes and contain determinants of virulence [1, 2]. The acquisition of genomic islands (GIs) by horizontal gene transfer (HGT) is thought to have played a major role in microbial evolution. There are, however, few practical demonstrations of the acquisition of genes that control virulence, and, significantly, all have been achieved outside the animal or plant host. Loss of a GI from the bean pathogen Pseudomonas syringae pv. phaseolicola (Pph) is driven by exposure to the stress imposed by the plant's resistance response [3]. Here, we show that the complete episomal island, which carries pathogenicity genes including the effector avrPphB, transfers between strains of Pph by transformation in planta and inserts at a specific att site in the genome of the recipient. Our results show that the evolution of bacterial pathogens by HGT may be achieved via transformation, the simplest mechanism of DNA exchange. This process is activated by exposure to plant defenses, when the pathogen is in greatest need of acquiring new genetic traits to alleviate the antimicrobial stress imposed by plant innate immunity [4].

The use of bioluminescence for monitoring in planta growth dynamics of a Pseudomonas syringae plant pathogen

The use of bioluminescence was evaluated as a tool to study Pseudomonas syringae population dynamics in susceptible and resistant plant environments. Plasmid pGLITE, containing the luxCDABE genes from Photorhabdus luminescens, was introduced into Pseudomonas syringae pv. phaseolicola race 7 strain 1449B, a Gram-negative pathogen of bean (Phaseolus vulgaris). Bacteria recovered from plant tissue over a five-day period were enumerated by counting numbers of colony forming units and by measurement of bioluminescence. Direct measurement of bioluminescence from leaf disc homogenates consistently reflected bacterial growth as determined by viable counting, but also detected subtle effects of the plant resistance response on bacterial viability. This bioluminescence procedure enables real time measurement of bacterial metabolism and population dynamics in planta, obviates the need to carry out labour intensive and time consuming traditional enumeration techniques and provides a sensitive assay for studying plant effects on bacterial cells.

In planta proteomics and proteogenomics of the biotrophic barley fungal pathogen blumeria graminis f. sp hordei

To further our understanding of powdery mildew biology during infection, we undertook a systematic shotgun proteomics analysis of the obligate biotroph Blumeria graminis f. sp. hordei at different stages of development in the host. Moreover we used a proteogenomics approach to feed information into the annotation of the newly sequenced genome. We analyzed and compared the proteomes from three stages of development representing different functions during the plant-dependent vegetative life cycle of this fungus. We identified 441 proteins in ungerminated spores, 775 proteins in epiphytic sporulating hyphae, and 47 proteins from haustoria inside barley leaf epidermal cells and used the data to aid annotation of the B. graminis f. sp. hordei genome. We also compared the differences in the protein complement of these key stages. Although confirming some of the previously reported findings and models derived from the analysis of transcriptome dynamics, our results also suggest that the intracellular haustoria are subject to stress possibly as a result of the plant defense strategy, including the production of reactive oxygen species. In addition, a number of small haustorial proteins with a predicted N-terminal signal peptide for secretion were identified in infected tissues: these represent candidate effector proteins that may play a role in controlling host metabolism and immunity. Molecular & Cellular Proteomics 8: 2368-2381, 2009.

In planta proteomics and proteogenomics of the biotrophic barley fungal pathogen blumeria f.sp. hordei

Whilst there is increasing evidence tht the outcome of the interation between a pathogen and a host is dependent on protein-protein interactions, very little information is available on in planta proteomics of biotrophic plant pathogens. Here a proteogenomic approach has been employed to supplement the annotation of the recently sequenced genome and to cast light on the biology of the infection process of the economically important barley powdery mildew pathogen, Blumeria graminis f.sp hordei

In planta conditions induce genomic changes in Pseudomonas syringae pv. phaseolicola

The co-evolution of bacterial plant pathogens and their hosts is a complex and dynamic process. Plant resistance can impose stress on invading pathogens that can lead to, and select for, beneficial changes in the bacterial genome. The Pseudomonas syringae pv. phaseolicola (Pph) genomic island PPHGI-1 carries an effector gene, avrPphB (hopAR1), which triggers the hypersensitive reaction in bean plants carrying the R3 resistance gene. Interaction between avrPphB and R3 generates an antimicrobial environment within the plant, resulting in the excision of PPHGI-1 and its loss from the genome. The loss of PPHGI-1 leads to the generation of a Pph strain able to cause disease in the plant. In this study, we observed that lower bacterial densities inoculated into resistant bean (Phaseolus vulgaris) plants resulted in quicker PPHGI-1 loss from the population, and that loss of the island was strongly influenced by the type of plant resistance encountered by the bacteria. In addition, we found that a number of changes occurred in the bacterial genome during growth in the plant, whether or not PPHGI-1 was lost. We also present evidence that the circular PPHGI-1 episome is able to replicate autonomously when excised from the genome. These results shed more light onto the plasticity of the bacterial genome as it is influenced by in planta conditions.

Seed development and maturation in early spring-flowering Galanthus nivalis and Narcissus pseudonarcissus continues post-shedding with little evidence of maturation in planta

Background and Aims: Seeds of the moist temperate woodland species Galanthus nivalis and Narcissus pseudonarcissus, dispersed during spring or early summer, germinated poorly in laboratory tests. Seed development and maturation were studied to better understand the progression from developmental to germinable mode in order to improve seed collection and germination practices in these and similar species. Methods: Phenology, seed mass, moisture content, and ability to germinate and tolerate desiccation were monitored during seed development until shedding. Embryo elongation within seeds was investigated during seed development and at several temperature regimes after shedding. Key Results: Seeds were shed at high moisture content (> 59%) with little evidence that dry mass accumulation or embryo elongation were complete. Ability to germinate developed prior to the ability of some seeds to tolerate enforced desiccation. Germination was sporadic and slow. Embryo elongation occurred post-shedding in moist environments, most rapidly at 20C in G. nivalis and 15C in N. pseudonarcissus. The greatest germination also occurred in these regimes, 78 and 48%, respectively, after 700 d. Conclusions: Seeds of G. nivalis and N. pseudonarcissus seeds were comparatively immature at shedding and substantial embryo elongation occurred post-shedding. Seeds showed limited desiccation tolerance at dispersal.

Orçamentos de edificações residenciais : método sistematizado para levantamento de dados em planta e calculo de quantitativos

O Orçamento Discriminado de obras de edificação tem seus resultados originários do interrelacionamento de varios fatores, entre eles: dados levantados em planta, cálculo de quantitativos e composições unitárias para serviços. Estudou-se nesse trabalho dois desses três itens fundamentais. Os aspectos abordados foram o levantamento de dados, para torná-lo ágil e não repetitivo, e o cálculo de quantitativos, transformando-o em tarefa objetiva. A sistematização da medição que é aqui proposta trabalha sobre esses dois elementos e demonstra que até em serviços como instalações, um estudo profundo possibilita a criação de planilhas e encaminhamento genérico que torna o serviço de orçamentação metódico e acessível a todos, e não só ao responsável por sua execução. Tenta-se mostrar que a criação de metadalogia sistematizada permite introduzir a orçamentação em tratamentos computacionais já na fase de cálculo de quantitativos e não só para cálculo de produtos finais (quantitativo x consumos unitários) e impressão de resultados.

Características de planta relacionadas à habilidade competitiva em cultivares de arroz irrigado

O principal fator limitante ao aumento do potencial de rendimento do arroz irrigado no Sul do Brasil tem sido a interferência exercida pelo arroz-vermelho. Com o objetivo de relacionar características morfofisiológicas de genótipos de arroz com sua competitividade, foram conduzidos dois experimentos em casa-devegetação e um em campo na estação estival de crescimento 2000/2001. Na pesquisa, investigou-se velocidade de estabelecimento das cultivares (Capítulo I); velocidade de crescimento de plantas de genótipos de arroz (Capítulo II); potencial competitivo de cultivares (Capítulo III) e, ainda, características de plantas de arroz mais associadas com habilidade em competir com arrozvermelho (Capítulo IV). Em casa-de-vegetação, investigou-se as velocidades de emergência e de crescimento inicial do arroz. Em campo, os tratamentos utilizados foram oito genótipos de arroz, cultivados na presença ou ausência da cultivar de arroz EEA 406, simulando infestação de arroz-vermelho. Avaliou-se as velocidades de estabelecimento e crescimento, características do dossel da cultura e variáveis de final de ciclo e colheita. As práticas de manejo adotadas foram aquelas recomendadas para a cultura na região. Em geral, os genótipos Ligeirinho e XL 6 apresentaram elevadas velocidades de emergência e de crescimento absoluto de plantas, enquanto Bluebelle e Formosa apresentaram lento estabelecimento e crescimento, o que lhes propiciou baixa competitividade. Por outro lado, o genótipo IR 841 mostrou atributos que lhe conferiram sucesso competitivo. A habilidade em sombrear o espaço aos 60 dias após semeadura, constitui-se em característica fundamental na determinação da competitividade das cultivares, a qual é dependente de rápido crescimento inicial de planta. Assim, rápida ocupação inicial do nicho pelo arroz confere sucesso competitivo posterior à cultura na comunidade de plantas associadas.

Consolidação da metodologia de manutenção centrada em confiabilidade em uma planta de celulose e papel

o setor de manutenção, em geral, é visto como uma das áreas mais propícias à implementação de melhorias na qualidade da gestão e dos serviços. Nesse campo, a Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC) tem apresentado bons resultados. A MCC é uma metodologia que permite determinar racionalmente o que deve ser feito para assegurar que um equipamento continue a cumprir suas funções em seu contexto operacional, determinando tarefas de manutenção, necessárias para manter o sistema funcionando, ao invés de restaurar o equipamento a uma condição ideal. A metodologia de implementação da MCC descrita neste trabalho contempla as seguintes etapas: (i) preparação do estudo; (ii) seleção do sistema e subsistemas funcionais; (iii) análise das funções e falhas funcionais; (iv) seleção dos itens críticos do subsistema; (v) coleta e análise de informações; (vi) análise de modos de falha e efeitos; (vii) seleção das tarefas de manutenção preventiva; e (viii) elaboração do plano de manutenção. o objetivo deste trabalho é consolidar as definições e etapas para implementação da MCC no setor de preparação de polpa da fábrica de pasta químico-mecânica (FPQM) da Celulose Irani S.A. Inicialmente, foi feita uma abordagem sobre os métodos de manutenção, discorrendo em específico sobre aqueles voltados à MCC. Em seguida, são apresentadas as definições, as principais ferramentas utilizadas pela MCC e a sistemática de implementação da MCC na visão de vários autores. Posteriormente, foi realizado um estudo de caso em que foram determinadas as tarefas de manutenção para manter as funções dos itens fisicos da FPQM. Nas etapas de implementação, são geradas informações sobre os subsistemas e são determinadas as funções, as falhas funcionais, os modos de falha, a causa e o efeito da falha e se faz a descrição do realizado em cada etapa, esclarecendo e ampliando a compreensão do leitor, diante da MCC. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia da MCC é um processo contínuo e sua aplicação deve ser reavaliada conforme a experiência operacional for acumulada, e que, apesar da ausência de informações históricas sobre falhas de itens fisicos, a MCC permite definir planos de manutenção e aprimorar o conhecimento acerca do sistema em estudo.