Contribución a las Metodologías de Estimación de Demanda de Tráfico de Internet mediante la Caracterización de Perfiles de Usuario

Esta tesis doctoral propone una metodología de estimación de demanda de tráfico de Internet basada en la caracterización de perfiles de usuario de Internet, con el objetivo de analizar el rendimiento y dimensionamiento de una red de acceso. Se realiza un exhaustivo análisis del estado del arte clasificado en tres partes. La primera parte se encuentra relacionada con la caracterización de usuarios en Internet. Incluye un estudio de las metodologías de extracción de conocimiento basado en técnicas de minería de datos, y un análisis de modelos teóricos y estudios previos de usuarios de Internet. En la segunda parte, se incluye un análisis de modelos teóricos para caracterizar fuentes de tráfico de aplicaciones de Internet, así como un estudio comparativo de los modelos de tráfico ON/OFF para un conjunto de aplicaciones representativas de Internet. En la última parte, se incluye un estudio de las arquitecturas de redes de acceso más relevantes y se propone un modelo genérico de arquitectura de red de acceso. Esta tesis doctoral define un marco metodológico basado en Procesos de Descubrimiento de Conocimiento (KDPs), con el que extraer, identificar y caracterizar, a los usuarios de Internet a partir de fuentes de información estadística. Se ha aplicado esta metodología a los usuarios residenciales en España y se ha identificado una distinción clara entre No-Usuarios (47%) y Usuarios de Internet (53%). Dentro de los usuarios de Internet se han extraído 4 perfiles de usuarios: Esporádicos (16%), Instrumentales (10%), Sociales (14%) y Avanzados (13%). Esta metodología también ha sido aplicada a años anteriores con el fin de realizar un pronóstico de la evolución de la tipología de usuarios de Internet en España. A continuación, se propone un método de estimación de demanda de tráfico basado en los perfiles de usuario de Internet identificados, con el objetivo de analizar el rendimiento de la red de acceso subyacente. Esta metodología se encuentra basada en 3 modelos: red de acceso, tráfico de red y perfiles de usuario y aplicaciones. Por último, la tesis presenta un modelo y una herramienta de simulación con la que se implementa el método de estimación de demanda anteriormente descrito. El modelo y la herramienta de simulación han sido validados frente a un modelo analítico mediante el uso de un escenario simplificado basado en fuentes de tráfico ON/OFF homogéneas. Mediante el uso de la herramienta de simulación desarrollada, se aplica la metodología de estimación de demanda a dos casos de uso, que se corresponden a dos escenarios de redes de acceso idénticas, a excepción de la caracterización de los usuarios de la misma. En el primer caso de uso, la red de acceso se caracteriza por los perfiles de usuario residenciales de Internet identificados para el año 2012, y en el segundo caso de uso, se utiliza el pronóstico de evolución de perfiles de usuario de Internet para el año 2017. Se concluye con una comparación del rendimiento de la red de acceso para ambos casos de uso, a partir del análisis del Grado de Servicio (GoS) de ambos escenarios.

Contributions to the Resilience Management in the Internet of Things

El auge del "Internet de las Cosas" (IoT, "Internet of Things") y sus tecnologías asociadas han permitido su aplicación en diversos dominios de la aplicación, entre los que se encuentran la monitorización de ecosistemas forestales, la gestión de catástrofes y emergencias, la domótica, la automatización industrial, los servicios para ciudades inteligentes, la eficiencia energética de edificios, la detección de intrusos, la gestión de desastres y emergencias o la monitorización de señales corporales, entre muchas otras. La desventaja de una red IoT es que una vez desplegada, ésta queda desatendida, es decir queda sujeta, entre otras cosas, a condiciones climáticas cambiantes y expuestas a catástrofes naturales, fallos de software o hardware, o ataques maliciosos de terceros, por lo que se puede considerar que dichas redes son propensas a fallos. El principal requisito de los nodos constituyentes de una red IoT es que estos deben ser capaces de seguir funcionando a pesar de sufrir errores en el propio sistema. La capacidad de la red para recuperarse ante fallos internos y externos inesperados es lo que se conoce actualmente como "Resiliencia" de la red. Por tanto, a la hora de diseñar y desplegar aplicaciones o servicios para IoT, se espera que la red sea tolerante a fallos, que sea auto-configurable, auto-adaptable, auto-optimizable con respecto a nuevas condiciones que puedan aparecer durante su ejecución. Esto lleva al análisis de un problema fundamental en el estudio de las redes IoT, el problema de la "Conectividad". Se dice que una red está conectada si todo par de nodos en la red son capaces de encontrar al menos un camino de comunicación entre ambos. Sin embargo, la red puede desconectarse debido a varias razones, como que se agote la batería, que un nodo sea destruido, etc. Por tanto, se hace necesario gestionar la resiliencia de la red con el objeto de mantener la conectividad entre sus nodos, de tal manera que cada nodo IoT sea capaz de proveer servicios continuos, a otros nodos, a otras redes o, a otros servicios y aplicaciones. En este contexto, el objetivo principal de esta tesis doctoral se centra en el estudio del problema de conectividad IoT, más concretamente en el desarrollo de modelos para el análisis y gestión de la Resiliencia, llevado a la práctica a través de las redes WSN, con el fin de mejorar la capacidad la tolerancia a fallos de los nodos que componen la red. Este reto se aborda teniendo en cuenta dos enfoques distintos, por una parte, a diferencia de otro tipo de redes de dispositivos convencionales, los nodos en una red IoT son propensos a perder la conexión, debido a que se despliegan en entornos aislados, o en entornos con condiciones extremas; por otra parte, los nodos suelen ser recursos con bajas capacidades en términos de procesamiento, almacenamiento y batería, entre otros, por lo que requiere que el diseño de la gestión de su resiliencia sea ligero, distribuido y energéticamente eficiente. En este sentido, esta tesis desarrolla técnicas auto-adaptativas que permiten a una red IoT, desde la perspectiva del control de su topología, ser resiliente ante fallos en sus nodos. Para ello, se utilizan técnicas basadas en lógica difusa y técnicas de control proporcional, integral y derivativa (PID - "proportional-integral-derivative"), con el objeto de mejorar la conectividad de la red, teniendo en cuenta que el consumo de energía debe preservarse tanto como sea posible. De igual manera, se ha tenido en cuenta que el algoritmo de control debe ser distribuido debido a que, en general, los enfoques centralizados no suelen ser factibles a despliegues a gran escala. El presente trabajo de tesis implica varios retos que conciernen a la conectividad de red, entre los que se incluyen: la creación y el análisis de modelos matemáticos que describan la red, una propuesta de sistema de control auto-adaptativo en respuesta a fallos en los nodos, la optimización de los parámetros del sistema de control, la validación mediante una implementación siguiendo un enfoque de ingeniería del software y finalmente la evaluación en una aplicación real. Atendiendo a los retos anteriormente mencionados, el presente trabajo justifica, mediante una análisis matemático, la relación existente entre el "grado de un nodo" (definido como el número de nodos en la vecindad del nodo en cuestión) y la conectividad de la red, y prueba la eficacia de varios tipos de controladores que permiten ajustar la potencia de trasmisión de los nodos de red en respuesta a eventuales fallos, teniendo en cuenta el consumo de energía como parte de los objetivos de control. Así mismo, este trabajo realiza una evaluación y comparación con otros algoritmos representativos; en donde se demuestra que el enfoque desarrollado es más tolerante a fallos aleatorios en los nodos de la red, así como en su eficiencia energética. Adicionalmente, el uso de algoritmos bioinspirados ha permitido la optimización de los parámetros de control de redes dinámicas de gran tamaño. Con respecto a la implementación en un sistema real, se han integrado las propuestas de esta tesis en un modelo de programación OSGi ("Open Services Gateway Initiative") con el objeto de crear un middleware auto-adaptativo que mejore la gestión de la resiliencia, especialmente la reconfiguración en tiempo de ejecución de componentes software cuando se ha producido un fallo. Como conclusión, los resultados de esta tesis doctoral contribuyen a la investigación teórica y, a la aplicación práctica del control resiliente de la topología en redes distribuidas de gran tamaño. Los diseños y algoritmos presentados pueden ser vistos como una prueba novedosa de algunas técnicas para la próxima era de IoT. A continuación, se enuncian de forma resumida las principales contribuciones de esta tesis: (1) Se han analizado matemáticamente propiedades relacionadas con la conectividad de la red. Se estudia, por ejemplo, cómo varía la probabilidad de conexión de la red al modificar el alcance de comunicación de los nodos, así como cuál es el mínimo número de nodos que hay que añadir al sistema desconectado para su re-conexión. (2) Se han propuesto sistemas de control basados en lógica difusa para alcanzar el grado de los nodos deseado, manteniendo la conectividad completa de la red. Se han evaluado diferentes tipos de controladores basados en lógica difusa mediante simulaciones, y los resultados se han comparado con otros algoritmos representativos. (3) Se ha investigado más a fondo, dando un enfoque más simple y aplicable, el sistema de control de doble bucle, y sus parámetros de control se han optimizado empleando algoritmos heurísticos como el método de la entropía cruzada (CE, "Cross Entropy"), la optimización por enjambre de partículas (PSO, "Particle Swarm Optimization"), y la evolución diferencial (DE, "Differential Evolution"). (4) Se han evaluado mediante simulación, la mayoría de los diseños aquí presentados; además, parte de los trabajos se han implementado y validado en una aplicación real combinando técnicas de software auto-adaptativo, como por ejemplo las de una arquitectura orientada a servicios (SOA, "Service-Oriented Architecture"). ABSTRACT The advent of the Internet of Things (IoT) enables a tremendous number of applications, such as forest monitoring, disaster management, home automation, factory automation, smart city, etc. However, various kinds of unexpected disturbances may cause node failure in the IoT, for example battery depletion, software/hardware malfunction issues and malicious attacks. So, it can be considered that the IoT is prone to failure. The ability of the network to recover from unexpected internal and external failures is known as "resilience" of the network. Resilience usually serves as an important non-functional requirement when designing IoT, which can further be broken down into "self-*" properties, such as self-adaptive, self-healing, self-configuring, self-optimization, etc. One of the consequences that node failure brings to the IoT is that some nodes may be disconnected from others, such that they are not capable of providing continuous services for other nodes, networks, and applications. In this sense, the main objective of this dissertation focuses on the IoT connectivity problem. A network is regarded as connected if any pair of different nodes can communicate with each other either directly or via a limited number of intermediate nodes. More specifically, this thesis focuses on the development of models for analysis and management of resilience, implemented through the Wireless Sensor Networks (WSNs), which is a challenging task. On the one hand, unlike other conventional network devices, nodes in the IoT are more likely to be disconnected from each other due to their deployment in a hostile or isolated environment. On the other hand, nodes are resource-constrained in terms of limited processing capability, storage and battery capacity, which requires that the design of the resilience management for IoT has to be lightweight, distributed and energy-efficient. In this context, the thesis presents self-adaptive techniques for IoT, with the aim of making the IoT resilient against node failures from the network topology control point of view. The fuzzy-logic and proportional-integral-derivative (PID) control techniques are leveraged to improve the network connectivity of the IoT in response to node failures, meanwhile taking into consideration that energy consumption must be preserved as much as possible. The control algorithm itself is designed to be distributed, because the centralized approaches are usually not feasible in large scale IoT deployments. The thesis involves various aspects concerning network connectivity, including: creation and analysis of mathematical models describing the network, proposing self-adaptive control systems in response to node failures, control system parameter optimization, implementation using the software engineering approach, and evaluation in a real application. This thesis also justifies the relations between the "node degree" (the number of neighbor(s) of a node) and network connectivity through mathematic analysis, and proves the effectiveness of various types of controllers that can adjust power transmission of the IoT nodes in response to node failures. The controllers also take into consideration the energy consumption as part of the control goals. The evaluation is performed and comparison is made with other representative algorithms. The simulation results show that the proposals in this thesis can tolerate more random node failures and save more energy when compared with those representative algorithms. Additionally, the simulations demonstrate that the use of the bio-inspired algorithms allows optimizing the parameters of the controller. With respect to the implementation in a real system, the programming model called OSGi (Open Service Gateway Initiative) is integrated with the proposals in order to create a self-adaptive middleware, especially reconfiguring the software components at runtime when failures occur. The outcomes of this thesis contribute to theoretic research and practical applications of resilient topology control for large and distributed networks. The presented controller designs and optimization algorithms can be viewed as novel trials of the control and optimization techniques for the coming era of the IoT. The contributions of this thesis can be summarized as follows: (1) Mathematically, the fault-tolerant probability of a large-scale stochastic network is analyzed. It is studied how the probability of network connectivity depends on the communication range of the nodes, and what is the minimum number of neighbors to be added for network re-connection. (2) A fuzzy-logic control system is proposed, which obtains the desired node degree and in turn maintains the network connectivity when it is subject to node failures. There are different types of fuzzy-logic controllers evaluated by simulations, and the results demonstrate the improvement of fault-tolerant capability as compared to some other representative algorithms. (3) A simpler but more applicable approach, the two-loop control system is further investigated, and its control parameters are optimized by using some heuristic algorithms such as Cross Entropy (CE), Particle Swarm Optimization (PSO), and Differential Evolution (DE). (4) Most of the designs are evaluated by means of simulations, but part of the proposals are implemented and tested in a real-world application by combining the self-adaptive software technique and the control algorithms which are presented in this thesis.

Recubrimientos autolubricantes cuasicristalinos tipo composite depositados mediante proyección térmica para aplicaciones espaciales y de alta temperatura

Los recubrimientos lubricantes sólidos son requeridos para reducir la fricción y prevenir el desgaste en componentes que operan a altas temperaturas o en vacío (vehículos espaciales, industria química, motores diésel, turbinas aeronáuticas y de generación de energía…). Los lubricantes líquidos pierden sus características cuando las condiciones de presión, temperatura o ambientales son severas (oxidación, inestabilidad térmica, volatilidad,…), por ejemplo los aceites minerales convencionales se descomponen a temperaturas próximas a 200 ºC. Por tanto, la única manera de poder conseguir una adecuada lubricación a temperaturas extremas es por medio de sólidos, que cada vez más, se aplican en forma de recubrimientos. Estos recubrimientos podrían ser empleados en componentes de vehículos espaciales reutilizables, donde se pueden alcanzar, en la reentrada en la atmósfera, temperaturas de 700 ºC (bisagras, rodamientos, articulaciones y zonas de sellado en las superficies de control, y rodamientos de las turbobombas y las cajas de engranajes). Dichos recubrimientos también deberían ser capaces de proporcionar una lubricación efectiva a bajas temperaturas para las operaciones en tierra, para las operaciones de arranque en frío, incluso en el espacio. El conjunto de requisitos que tendrían que satisfacer las capas tribológicas relacionadas con estas condiciones extremas es muy diverso, lo que hace que el concepto de capas tipo composite (aquéllas constituidas por varios componentes) sea, en principio, muy adecuado para estas aplicaciones. Recubrimientos composite proyectados térmicamente constituidos por una matriz dura y conteniendo lubricantes sólidos pueden ser una buena solución desde el punto de vista tribológico. El “Lewis Research Centre” de la NASA ha estado desarrollando recubrimientos autolubricantes tipo composite, constituidos por la combinación de materiales duros como el carburo de cromo, junto con lubricantes sólidos como plata o la eutéctica de fluoruros de calcio y bario, en una matriz de NiCr, para su uso en aplicaciones terrestres a alta temperatura. Estos recubrimientos han sido aplicados mediante proyección térmica, siendo denominados como series PS100, PS200, PS300 y PS400, reduciendo de forma significativa el coeficiente de fricción y mejorando la resistencia al desgaste en un amplio margen de temperaturas. Otra nueva familia de materiales con comportamiento tribológico prometedor son las aleaciones cuasicristalinas (QC). Presentan características muy atractivas: alta dureza, baja fricción, alto límite elástico de compresión... Son muy frágiles como materiales másicos, por lo que se intentan aplicar en forma de recubrimientos. Se pueden depositar mediante proyección térmica. Algunos de estos materiales cuasicristalinos, como AlCoFeCr, poseen coeficientes de dilatación próximos al de los materiales metálicos, alta estabilidad térmica, baja conductividad térmica y una elevada resistencia a la oxidación y a la corrosión en caliente. En esta tesis se han desarrollado recubrimientos tipo composite conteniendo cuasicristales como componente antidesgaste, NiCr como componente tenaz, y Ag y la eutéctica de BaF2-CaF2, como lubricantes sólidos. Estos recubrimientos han sido depositados con diferentes composiciones (denominadas TH100, TH103, TH200, TH400, TH600…) mediante distintos procesos de proyección térmica: plasma en aire (PS), plasma en baja presión (LPPS) y combustión a alta velocidad (HVOF). Los recubrimientos se han generado sobre el sustrato X-750, una superaleación base níquel, endurecible por precipitación, con muy buena resistencia mecánica y a la oxidación hasta temperaturas de 870 ºC y, además, es empleada en aplicaciones aeroespaciales e industriales. Los recubrimientos han sido caracterizados microestructuralmente en INTA (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial), mediante SEM-EDS (Scanning Electronic Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy) y XRD (X-Ray Diffraction), y tribológicamente mediante medidas de microdureza y ensayos en tribómetro POD (Pin On Disc) para determinar los coeficientes de fricción y de desgaste. Los recubrimientos han sido ensayados tribológicamente a alta temperatura en INTA y en vacío en AMTTARC (Aerospace and Space Materials Technology Testhouse – Austrian Research Centres), en Seibersdorf (Austria). Se ha estudiado la influencia de la carga normal aplicada, la velocidad lineal y el material del pin. De entre las diferentes series de recubrimientos cuasicristalinos tipo composite desarrolladas, dos de ellas, TH100 y TH103 han presentado una excelente calidad microestructural (baja porosidad, distribución uniforme de fases…) y se han mostrado como excelentes recubrimientos antidesgaste. Sin embargo, estas capas presentan un pobre comportamiento como autolubricantes a temperatura ambiente, aunque mejoran mucho a alta temperatura o en vacío. Los resultados del trabajo presentado en esta tesis han proporcionado nuevo conocimiento respecto al comportamiento tribológico de recubrimientos autolubricantes cuasicristalinos tipo composite depositados por proyección térmica. Sin embargo, dichos resultados, aunque son muy prometedores, no han puesto de manifiesto el adecuado comportamiento autolubricante que se pretendía y, además, como ocurre en cualquier trabajo de investigación, durante el desarrollo del mismo siempre aparecen nuevas dudas por resolver. Se proponen nuevas líneas de trabajo futuro que complementen los resultados obtenidos y que puedan encaminar hacia la obtención de un recubrimiento que mejore su comportamiento autolubricante. ABSTRACT Solid lubricant coatings are required to reduce friction and prevent wear in components that operate at high temperatures or under vacuum (space vehicles, chemical industry, diesel engines, power generation turbines and aeronautical turbines, for instance). In these cases neither greases nor liquid lubricants can be employed and the only practicable approach to lubrication in such conditions is by means of solids. These are increasingly applied in the form of coatings which should exhibit low shear strength, whilst maintaining their chemical stability at extremes temperatures and in the space environment. In the space field, these coatings would be employed in re-usable space plane applications, such as elevon hinges, where temperatures of 700 ºC are reached during re-entry into the Earth’s atmosphere. These coatings should also be capable of providing effective lubrication at lower temperatures since “cold start” operation may be necessary, even in the space environment. The diverse and sometimes conflictive requirements in high temperature and space-related tribological coatings make the concept of composite coatings highly suitable for these applications. Thermal-sprayed composites containing solid lubricants in a hard matrix perform well tribologically. NASA‘s Lewis Research Centre had developed self-lubricating composite coatings for terrestrial use, comprising hard materials like chromium carbide as well as solid lubricant additives such as silver and BaF2-CaF2 eutectic on a Ni-Cr matrix. These coatings series, named PS100, PS200, PS300 and PS400, are applied by thermal spray and significantly reduce friction coefficients, improving wear resistance over a wide temperature range. Quasicrystalline alloys (QC) constitute a new family of materials with promising tribological behaviour. Some QC materials exhibit a combination of adequate antifriction properties: low friction coefficient, high hardness and high yield strength under compression, and can be easily produced as coatings on top of metallic and non-metallic materials. Among these QC alloys, AlCoFeCr has high hardness (700 HV0.1), a thermal expansion coefficient close to that of metals, high thermal stability, low thermal conductivity and good oxidation and hot corrosion resistance. However most QC materials have the disadvantage of being very brittle. In order to take advantage of the excellent tribological properties of QCs, thick composite lubricant coatings were prepared containing them as the hard phase for wear resistance, Ag and BaF2-CaF2 eutectic as lubricating materials and NiCr as the tough component. These coatings were deposited in different composition mixtures (named TH100, TH103, TH200, TH400, TH600…) by different thermal spray processes: air plasma spray (PS), low pressure plasma spray (LPPS) and high velocity oxy-fuel (HVOF), on X-750 substrates. X-750 is an age-hardenable nickel-base superalloy with very good strength and a good resistance to oxidising combustion gas environments at temperatures up to about 870 ºC and it is widely used in aerospace and industrial applications. Coatings have been characterized microstructurally, at INTA (National Institute for Aerospace Technology), by means of SEM-EDS (Scanning Electronic Microscopy- Energy Dispersive Spectroscopy) and XRD (X-Ray Diffraction), and tribologically by microhardness measurements and pin-on-disc testing to determine friction coefficients as well as wear resistance. The coatings were tested tribologically at high temperature at INTA and under vacuum at AMTT-ARC (Aerospace and Space Materials Technology Testhouse – Austrian Research Centres), in Seibersdorf (Austria). Different loads, linear speeds and pin materials were studied. TH100 and TH103 QC alloy matrix composite coatings were deposited by HVOF with excellent microstructural quality (low porosity, uniform phase distribution) and showed to be excellent wear resistant coatings. However these QC alloy matrix composite coatings are poor as a self-lubricant at room temperature but much better at high temperature or in vacuum. The results from the work performed within the scope of this thesis have provided new knowledge concerning the tribological behavior of self-lubricating quasicrystalline composite coatings deposited by thermal spraying. Although these results are very promising, they have not shown an adequate self-lubricating behavior as was intended, and also, as in any research, the results have in addition raised new questions. Future work is suggested to complement the results of this thesis in order to improve the selflubricating behaviour of the coatings.

Almacenamiento de energía térmica por calor latente en los edificios: bases para la optimización de aplicaciones pasivas, opacas y traslúcidas

La principal motivación para la elección del tema de la tesis es nuestra realidad energética y ambiental. Y más específicamente, la necesidad urgente de dar una respuesta a esta realidad desde el sector de la edificación. Por lo que, el trabajo parte de la búsqueda de soluciones pasivas que ayuden a la reducción del consumo energético y de las emisiones de C02 de los edificios, tanto nuevos como existentes. El objeto de estudio son aplicaciones innovadoras, basadas en el uso de materiales reactivos, con un efecto térmico de memoria bidireccional. La energía es un elemento imprescindible para el desarrollo. Sin embargo, el modelo energético predominante, basado principalmente en la utilización de combustibles de origen fósil, es uno de los importantes responsables del deterioro ambiental que sufre el planeta. Además, sus reservas son limitadas y están concentradas en unas pocas regiones del mundo, lo que genera problemas de dependencia, competitividad y de seguridad de suministro. Dado el gran potencial de ahorro energético del sector de la edificación, la Unión Europea en sus directivas enfatiza la necesidad de mejorar la eficiencia energética de los edificios. Añadiendo, además, la obligatoriedad de desarrollar edificios “energía casi nula”, cuyo prerrequisito es tener un muy alto rendimiento energético. En España, los edificios son responsables del 31% del consumo de energía primaria. La mayor parte de este consumo se relaciona a la utilización de sistemas activos de acondicionamiento. Una medida efectiva para reducir la demanda es mejorar la envolvente. Sin embargo, hay que buscar estrategias adicionales para aumentar aún más la eficiencia de los edificios nuevos y existentes. Para los climas de España, el uso de la inercia térmica ha probado ser una estrategia válida. Sin embargo, su funcionamiento está vinculado al peso y al volumen de los materiales utilizados. Esto limita sus posibilidades en la rehabilitación energética y en los nuevos edificios basados en la construcción ligera. Una alternativa es el uso de aplicaciones de almacenamiento térmico por calor latente, utilizando materiales de cambio de fase (PCM). Los PCM son sustancias con un muy alto calor de fusión, capaces de almacenar una gran cantidad de energía térmica sin requerir aumentos significativos de peso o volumen. Estas características los hacen idóneos para reducir el consumo relacionado con el acondicionamiento térmico, en edificios nuevos y existentes. En la parte preliminar de la investigación, se encontró que para lograr un aprovechamiento óptimo de las aplicaciones con PCM es necesario tener un conocimiento profundo de su funcionamiento y de las variables del sistema. De ahí que el objetivo principal de la presente tesis sea: establecer las bases para la optimizatión integral de las aplicaciones con almacenamiento de energía térmica por calor latente, identificando y validando sus variables más relevantes. La investigación consta de tres partes. La primera, documental, sistematizando y jerarquizando la información científica publicada; la segunda, numérica, basada en un análisis paramétrico de una aplicación con PCM, utilizando simulaciones térmicas; y la tercera, experimental, monitorizando el funcionamiento térmico y energético de diferentes aplicaciones con PCM en módulos a escala real. Los resultados brindan un más profundo entendimiento del funcionamiento de las aplicaciones evaluadas. Han permitido identificar sus variables relevantes, cuantificar su influencia, y determinar condiciones óptimas para su utilización así como situaciones en las que sería muy difícil justificar su uso. En el proceso, se realizó la caracterización térmica y energética de aplicaciones con PCM, tanto opacas como traslúcidas. Además, se ha encontrado que las aplicaciones con PCM son capaces de aumentar la eficiencia energética inclusive en recintos con diseños optimizados, demostrando ser una de las estrategias adecuadas para lograr el muy alto desempeño energético requerido en los edificios energía nula. ABSTRACT The main motivation for choosing the theme of the thesis is our energy and environmental reality. And more specifically, the urgent need to respond to this reality from the building sector. This is why, the work start with the search of passive solutions that help reduce energy consumption and C02 emissions of buildings, in both new and existing ones. The object of study is innovative applications based on the use of responsive materials, with bidirectional thermal memory. Energy is an essential element for development. However, the predominant energy model, based primarily on the use of fossil fuels, is one of the major responsible for the environmental deterioration of the planet, the cause of most of the CO2 emissions. Furthermore, reserves of fossil fuels are limited and are concentrated in a few regions of the world, which creates issues related to dependency, competitiveness, and security of supply. Given the large potential for energy savings in the building sector, the European Union in its directives emphasizes the need to improve energy efficiency in buildings. Also, adding the obligation to develop "nearly zero energy" buildings, whose first prerequisite is to achieve a very high energy efficiency. In Spain, buildings are responsible for 31% of primary energy consumption and most of this consumption is related to the used of HVAC systems. One of the most effective measures to reduce demand is to improve the envelope. However, it is necessary to look for additional strategies to further increase the efficiency of new and existing buildings. For the predominant climates in Spain, use of the thermal inertia may be a valid strategy. Nevertheless, its operation is linked to weight and volume of the materials used. This limits their possibilities in the existing buildings energy retrofitting and in the new buildings based on lightweight construction. An alternative is the use of latent heat thermal energy storage applications (LHTES), using phase change materials (PCM). PCM are substances with a high heat of fusion, capable of storing a large amount of thermal energy without requiring significant increases in weight or volume. These features make them ideal for reducing energy consumption associated with thermal conditioning in both new and existing buildings. In the preliminary part of the investigation, it was found that to get optimum utilization of the PCM applications is needed to have a deep understanding of its operation and, in particular, how the system variables affect its performance. Hence, the main objective of this thesis is: to establish the basis for the integral optimization of applications with latent heat thermal energy storage, identifying and validating the most relevant variables. The research comprises of three parts. The first, documentary, systematizing and prioritizing published scientific information. The second, numeric, based on a parametric analysis of an application PCM using thermal simulations. The third, experimental, monitoring the thermal and energy performance of different applications with PCM on real scale test cells. The results provide a complete understanding of the functioning of the evaluated LHTES application. They have allowed to identify their relevant variables, quantify their influence and determine optimum conditions for use as well as situations where it would be very difficult to justify its use. In the process, it was carried out the power and thermal characterization of various opaque and translucent PCM applications. Furthermore, it has been found that applications with PCM can increase the energy efficiency, even in buildings with optimized designs; proving to be one of the appropriate measures to achieve the high energy performance required in zero energy buildings.

Blogs de Lengua y Literatura Castellana y Literatura Infantil y Juvenil como modelo didáctico hacia la excelencia académica

Dentro de las múltiples herramientas 2.0 que fomentan la participación y la interacción con otros usuarios, los blogs continúan siendo un espacio central en el desarrollo de la competencia digital y también son cada vez más importantes al completar la competencia lecto-literaria por sus capacidades expresivas, hipertextuales y transmediáticas, e incluso se les considera como un nuevo género textual dentro de la Sociedad del Conocimiento. Para la didáctica de la lengua y la literatura y la literatura infantil y juvenil son una herramienta consolidada con múltiples posibilidades de uso para los distintos niveles educativos. En esta investigación se mostrarán algunos ejemplos de uso directo de blogs realizado por los miembros de la Red LIJ 2.0. Aplicaciones en Internet para la didáctica de la lengua y la literatura y la Literatura Infantil y Juvenil (2684). Este análisis precede a la selección de un listado de 25 espacios considerados como buenas prácticas en este ámbito con ejemplos para todos los niveles académicos, desde la Escuela Infantil a la Universidad que es el objetivo de esta red de investigación para el año 2013.

Hacia un canon escolar del cómic. Tecnologías para su desarrollo, difusión y aplicación didáctica en el aula de lengua y literatura

Para el reconocimiento de la narración gráfica (cómic, tebeo, historieta, novela gráfica…) como una herramienta didáctica adecuada, es necesaria la definición de un canon artístico de obras que recojan ejemplos principales que se conviertan en obras de referencia. Ya en el canon de cien obras de literatura infantil juvenil del siglo XX (Equipo Peonza, 2004) aparecen ocho obras que podríamos definir como cómic. Desde la Universidad de Alicante y la asociación Unicómic se han desarrollado desde 1999 una serie de iniciativas para intentar configurar un canon artístico de la historieta. Una vez realizada la selección es fundamental constatar la necesidad de un canon escolar (Rovira-Collado, en Primeras Noticias de Literatura, n.258-259, 2010) con aplicaciones didácticas específicas. En 2012 también apareció el especial Còmic i Literatura (Revista Ítaca n.3, 2012) con varias aportaciones en este sentido. Con este objetivo ha nacido en 2014 la red de investigación en docencia universitaria Cómic como elemento didáctico. Posibilidades de la narración gráfica en disciplinas académicas y tramos de preparación a la Universidad. En dicho proyecto, las Tecnologías del Aprendizaje y el Conocimiento (TAC) son una herramienta indispensable para su desarrollo y difusión. Los miembros de esta red de investigación han realizado distintas aproximaciones al uso de las mismas en el estudio de la narración gráfica. Objetivos: -Reconocer las posibilidades didácticas del cómic como elemento de innovación educativa; -Analizar la presencia de los tebeos en el aula de lengua y literatura; -Proponer una primera aproximación al canon artístico de Unicómic; -Plantear la investigación en torno al canon escolar de la narración gráfica; -Conocer distintas herramientas digitales para la creación de cómics en el aula de Educación Primaria y Secundaria, -Analizar el uso de la tecnología (conferencias en directo, realidad aumentada, códigos QR, blogs, encuestas online) para el conocimiento y explotación didáctica de las historietas. Desde la red de docencia universitaria y la asociación Unicómic se plantearon en 2013 dos cursos centrados en las posibilidades educativas del noveno arte: Cómic como elemento didáctico I. Aplicaciones en Internet para la creación de historietas, disponible en http://www.tucamon.es/contenido/aplicaciones-en-internet-para-la-creacion-de-comic.; Cómic como elemento didáctico II. Literatura e Historia en viñetas, disponible en http://aplicacionesdidacticascomicua2013.blogspot.com.es/. A través de ellos se ha planteado la importancia de la tecnología para profundizar en nuestra investigación y en la difusión del proyecto. En el siguiente trabajo recogemos una serie de propuestas en torno al cómic que podríamos incluir en cualquier proyecto de promoción lectora o plan de lectura en Educación Primaria y Secundaria. Además se plantearán una serie de dinámicas donde las TAC son fundamentales como propuesta de innovación educativa.

Movimiento estudiantil en Chile, aprendizaje situado y activismo digital. Compromiso, cambio social y usos tecnológicos adolescentes

A partir del movimiento estudiantil que surge en Chile en 2011 el artículo reflexiona sobre la escuela como espacio de aprendizaje situado de tecnologías digitales audiovisuales y el modo en que este proceso puede impactar sobre la dimensión político-comunicacional de un movimiento social. Para ello, se describe y analiza el caso de una escuela donde la educación formal en lenguajes y tecnologías digitales se imbrica con el uso que hacen, estudiantes secundarias que se convierten en dirigentas estudiantiles, de aplicaciones y recursos de la web social y los llamados “social media” (youtube, blogs, redes sociales). Se trabaja con datos generados a través de entrevistas a informantes claves y una selección de videos creados por el estudiantado y subidos a internet. El contenido de las entrevistas es abordado desde el concepto de aprendizaje situado (Lave y Wenger, 1991) y los videos desde el concepto de videoactivismo (Askanius, 2013; Mateos y Rajas, 2014). Los resultados muestran que el uso concreto de herramientas digitales obtenidas en contextos educativos formales y dentro de procesos de movilización, genera a su vez nuevas experiencias de aprendizaje no-formal, que permiten tanto a estudiantes como docentes reflexionar sobre sus prácticas y mejorar su potencial comunicativo. Asimismo, muestran un uso acrítico de las herramientas digitales, lo cual constituye un llamado de atención respecto a la necesidad de incorporar los tópicos de privacidad y autocuidado en internet dentro de los contenidos a desarrollar por la escuela como espacio de aprendizaje digital.

Exploración de viabilidad sobre ideas de aplicaciones en el mercado colombiano

La economía mundial cambia a un ritmo vertiginoso y exponencial gracias a la rápida transformación de la tecnología. Diferentes dinámicas como el crecimiento en cobertura del internet; la creciente facilidad de obtención de una tarjeta de crédito; la popularización del uso de smartphones; y el crecimiento en uso del comercio electrónico; han dado cabida a la aparición de nuevos tipos de negocio, como el de servicios electrónicos y aplicaciones, que hace algunas décadas atrás eran inviables. Teniendo en cuenta estos cambios, el presente documento plantea tres diferentes modelos de aplicación para smartphones, se hace un análisis detallado de la viabilidad para cada uno para identificar así el que cuenta con mayores probabilidades de éxito. Finalmente se profundiza en este con un análisis financiero y de mercadotecnia para así hacer las respectivas correcciones al modelo inicial y obtener como resultado la versión más viable del modelo seleccionado.

¿Cómo usan las redes sociales los jóvenes de Latinoamérica?

Resumen: La difusión de las redes sociales en Internet ha pasado a formar parte de la vida cotidiana de los jóvenes. Las motivaciones que guían la elección de algunas de ellas, la frecuencia de uso y su impacto en el consumo de medios de comunicación tradicionales conforman el núcleo de este trabajo. Los jóvenes mostraron estar familiarizados con los fines y aplicaciones de las diferentes redes sociales, aunque en su gran mayoría eligen Facebook como su favorita. Manifiestan que, en términos generales, las redes sociales ofrecen una forma de comunicación completa, ya que permiten compartir texto, fotos, videos y enlaces, y estar en contacto permanente con familiares, amigos y conocidos

Estado actual del recurso suelo y análisis de escenarios de uso de la tierra en la Microcuenca Las Marías, Municipio de Telica, León, Nicaragua

El desarrollo económico de Nicaragua exige un incremento en el uso de sus recursos naturales, por lo que la introducción de la agricultura sostenible asegura las necesidades creciente de la población, sin la degradación de los recursos naturales. El presente estudio se llevó acabo en la microcuenca Las Marías, en el municipio de Telica del departamento de León- Nicaragua, y comprende la caracterización de los recursos edáficos de la microcuenca. El objetivo fundamental de este estudio es evaluar el estado actual del recurso suelo, a través de una actualización de los mapas de suelos, identificando el uso potencial de la tierra para diferentes escenarios de uso y elaborar una propuesta de uso en la microcuenca Las Marías sobre la base de sus limitaciones y potencialidades edafocli - máticas. Para la elaboración del estudio se utilizó como base las series de suelos inventariadas por CATASTRO, 1971. La comprobación de campo se realizó a través de barrenadas y calicatas a las principales series encontradas, así como tam bién la actualización taxonómica. Los resultados obtenidos muestran que hay una fuerte degradación del recurso suelo. Los suelos están siendo utilizados por encima de capacidad de uso incrementándose con esto las áreas sobreutilizadas en más de un 43% en el año 2003, respecto al 11% del año 1971. La vocación natural de la microcuenca Las Marías es forestal ya que más del 55% de su área está comprendida entre las clases de capacidad VI y VIII. El uso de sistemas de cultivos anuales y la eliminación de la cobertura forestal ha venidoincrementándose en los últimos 30 años principalmente en las áreas de laderas, entre otras cosas por el incremento de la población dentro de la microcuenca y la demanda creciente de alimentos. En concordancia con las bondades de los suelos y las principales limitaciones edafoclimáticas se propone usos de la tierra con base en los sistemas agroforestales y silvopastoriles con el objetivo de la protección de este recurso, dado que de seguir la tendencia actual del uso de la tierra, la degradación de la microcuenca en sus recursos naturales en general será de niveles catastróficos para la población que en ella habita. Con base en estos resultados se hace necesario el cambio de prácticas de uso de la tierra con sistemas más encaminados a la producción y protección de los recursos na turales y del medio ambiente.

Arboles de sombra e intensidad del cultivo afectan el rendimiento de café (Coffea arabica L.) y la valoración ecológica en Masatepe, Nicaragua

En el año 2000 se establecieron dos repeticiones de un ensayo de café, en el Centro de Capacitación y Servicios Regionales del Café del Pacífico Sur – UNICAFE; una tercera repetición fue establecida en el año 2001 en el Centro Experimental Campos Azules (CECA) del INTA, en el Municipio de Masatepe, departamento de Masaya, Nicaragua. El propósito general del ensayo fue evaluar la influencia de diferentes tipos de sombra: Simaruba glauca + Tabebuia rosea (SGTR), Simaruba glauca + Inga laurina (SGIL), Samanea Saman + Tabebuia Rosea (SSTR), Inga laurina + Samanea saman (ILSG) y un cafetal a Pleno sol (PS), con dos niveles de insumo Convencional intensivo (CI) y Convencional moderado (CM), sobre la producción y rendimiento de café oro y la valoraron de los servicios ambientales como Biodiversidad, Captura de carbono, Conservación de suelo y de agua. Además, se incluyeron los tratamientos orgánico intensivo (OI) y Orgánico moderado (OM). Se determinó que la sombra afectó la producción de café oro, pero mejoró el rendimiento en comparación al cultivo a pleno sol. La combinación de sombra de SGTR interactuando con las aplicaciones de insumos orgánicos intensivos, registró mejor producción promedio (2674 kg oro ha -1 ) de la cosecha 5, superando al tratamiento a pleno sol con uso de insumos convencionales intensivo. Cafetales bajo especies arbóreas y nivel de sombra adecuada con un manejo orgánico intensivo pueden llegar a la misma producción que el cultivo a pleno sol con un tratamiento intensivo convencional. Adicional a esto, los sistemas con sombra mejoran la calidad y las condiciones ecológicas, también agregan valor por la madera, leña y frutos producidos y/o el pago por los servicios ambientales. El tratamiento SGTR brindó las mejores condiciones de hábitat y conservación de suelo, sin embargo, respecto a la fijación de carbono la combinación SSIL fue superior (24.41 SGTR vs 92.64 SSIL). Futuras investigaciones deberán evaluar más detalles sobre el efecto, uso y valor ecológico de especies de sombra y su influencia particular en la calidad en taza a diversas altitudes.

Ovinos y caprinos

El presente dossier ha sido elaborado como texto básico para la Asignatura OVINOS Y CAPRINOS que se imparte en el octavo semestre (sistema de bloques) y quinto semestre (sistema de créditos) de la carrera Ingeniería en Zootecnia, el cual pretende ser un auxiliar de manejo e información sobre la oveja tropical, que día a día, en Nicaragua, ha causando bastante interés entre muchos criadores de ganado y productores agropecuarios, en general. Los aspectos que se abordan son: Generalidades, Razas, Manejo, Instalaciones, Planeación, Proyección y Control del Hato, entre otros. Para la elaboración de este texto he tomado como referencia, bibliografía especializada que ha servido de consulta, enseñanza y aprendizaje a docentes y estudiantes de las Ciencias Agrarias, así como también mi experiencia acumulada en 15 años de trabajar con las especies animales aquí estudiadas. La explotación de estas especies menores puede ser una actividad económica muy productiva y rentable, requiere de que los profesionales pecuarios y los ganaderos, además de ser observadores, detallistas, pacientes, constantes e incansables trabajadores tengan elementos técnicos y tecnológicos que les facilite la toma de decisiones y un manejo óptimo de los animales en cuestión. Espero que este texto se convierta en fuente de lectura, consulta, análisis, principalmente de estudio, y en punto de comparación con el trabajo cotidiano y práctico, que te motive a leer y consultar otras fuentes, como Internet, con el fin de enriquecer aún más tus conocimientos y formarte tus propios criterios. Ojalá que este material pueda ser enriquecido por los comentarios y sugerencias que querrás hacer al momento de su uso y agradezco de antemano las críticas y comentarios que podrás hacer con relación al presente documento. Estimado estudiante y amigo, confío en poder satisfacer tus expectativas y espero estar muy pronto con vos, para aclarar las dudas e inquietudes que se te presenten.

Análisis de la escorrentia e infiltración, en función de la lluvia, el suelo y prácticas agronómicas, en la cuenca Sur del Lago de Managua, mediante el uso de simuladores de lluvia

La cuenca Sur del Lago de Managua representa una de las áreas más afectadas desde el punto de vista ambiental, lo que es debido a las prácticas inadecuadas realizadas en la producción de cultivos anuales intensivos, las altas pendientes combinadas con el mal uso y manejo han roto el equilibrio ecológico en el área de la cuenca. Para dar respuesta desde el punto de vista de uso y manejo en el área se procedió a través del Proyecto PICSUR (ORSTOM) a modelizar el escurrimiento en función de la lluvia, el suelo y las prácticas agronómicas, utilizando la técnica de simuladores de lluvia, lo que nos permitió obtener datos en época seca. Para esto se realizaron veinticuatro (24) tratamientos distribuidos en tres protocolos: El primero para determinar el efecto de la preparación de suelo ante la escorrentía. El segundo para determinar el efecto de las labores de arado a favor y en contra de la pendiente ante la escorrentía. El tercero para determinar el efecto de la vegetación ante la escorrentía. Obteniéndose que la preparación muy fina de la tierra presenta condiciones favorables ante la escorrentía. Las labores de arado en contra de la pendiente presentaron mejor efecto reductor del escurrimiento. El cultivo de plátano mostró mejores cualidades proteccionistas y/o conservacionistas, ya que no se obtuvo escurrimiento alguno al aplicársele las lluvias, siendo seguido por el cultivo de pastos

Situación socio ambiental relacionada al acceso, manejo y uso del agua de la parte baja de la Subcuenca Río Malacatoya, Granada, Nicaragua

El estudio de tesis se realizó en la parte baja de la subcuenca río Malacatoya, Granada, Nicaragua. Considerando que es una zona de importancia macroeconómica para el país, ya que uno de los rubros que se cultivan es el arroz de exportación. El previo conocimiento de la existencia de una problemática con el acceso al agua fue por un trabajo voluntario en temas de soberanía y seguridad alimentaria que la tesista efectuó con una organización sin fines de lucro de hombres y mujeres desmovilizadas de guerra que fueron beneficiadas con parcelas de tierra en la subcuenca media de Tipitapa Malacatoya y que enfrentan la situación de acceso al agua para el riego de cultivos no tradicionales como plátano, papaya, pipianes y sandías. Se puntualizó que la zona de estudio en la parte baja de la subcuenca río Malacatoya. Ya que las acciones antropocéntricas que realizan los usuarios de la parte alta y media de la subcuenca afectan a los de la parte baja de esta. 8. El objetivo general fue el análisis de la situación socio ambiental relacionada al acceso, uso y manejo del recurso agua de la parte baja de la subcuenca río Malacatoya. Se aplicaron metodologías cualitativas de recolección de información a nivel comunitario e institucional. Las instituciones y organizaciones que han estado trabajando el tema del agua han realizado proyectos de mantenimiento de reserva natural en zonas de recarga de la subcuenca. También las inversiones se han orientado a la prevención de desastres naturales, pero muy poco a la atención sistemática y puesta en práctica de proyectos que fomenten el manejo y uso adecuado del recurso agua. 9. Los usuarios del agua argumentaron que sería conveniente que cuando se haga un proyecto referente al tema del agua debería ser planteada desde su línea de base de forma imparcial, en donde las situaciones de acceso, manejo y uso del agua sean mejoradas tanto a los grandes como a pequeños y medianos productores. Finalmente, las recomendaciones que se plantea a los usuarios del agua es complementar cada proceso con una mejor gestión y capacidad de negociación proveniente de los usuarios del agua como de los líderes comunitarios y el fomento de la gobernanza como herramienta principal en las acciones administrativas internas de las instituciones y con respecto a las demandas de los usuarios del recurso agua de la parte baja de la subcuenca río Malacatoya.

Polímeros de Coordinación con Centros Metálicos en Entornos de Coordinación Variables: Posibles Aplicaciones.

Presentación de power point. Comunicación oral presentada en el 1er Simposium sobre Propiedades y Aplicaciones de MOFs y COFs, celebrado en Granada en abril de 2015