Los avances experimentados en el marco de la investigación en la modelización y el análisis del comportamiento de sistemas constructivos

En este artículo se hace una breve descripción de la evolución en el Siglo XX de los modelos abstractos utilizados para calcular el comportamiento de los sistemas constructivos y se analizan algunos temas con futuro.

Metodologías para la modelización, validación y diseño innovador de los sistemas multicuerpo del transporte vertical de personas

En el mundo moderno está cobrando cada vez más importancia el empleo de técnicas de simulación y creatividad como parte del ciclo de la ingeniería de diseño para acelerar y catalizar el proceso de innovación. Sin embargo, aunque la simulación sí posee un gran patrón de medida, que es la realidad que representa, no siempre se lleva a cabo una valoración objetiva de las ideas producidas de forma creativa. Otro campo relacionado con el diseño innovador, pero que aún está poco explorado, es el del estudio y gestión de la innovación mediante la monitorización del grado de evolución de un sistema a lo largo del tiempo. Existen teorías y patrones de evolución cualitativos predefinidos en la literatura, pero con escasa aplicación en el mercado actual. La forma de medir la innovación según algunas empresas se basa en cuantificar número de proyectos, ideas, patentes, etc., pero no incluyen ninguna metodología de análisis o la definición de parámetros intrínsecos a las curvas asociadas a dicho grado de innovación. En esta Tesis Doctoral, se ha desarrollado una metodología general para la búsqueda del diseño innovador, metodología que ha sido aplicada en este caso al sector del transporte vertical de personas que incluye sistemas mecánicos como escaleras mecánicas, pasillos móviles o ascensores. Esta metodología principal se compone de otras metodologías desarrolladas y herramientas seleccionadas que permiten automatizar el proceso de creación y evaluación de ideas, así como su implementación en el entorno de simulación correspondiente. Debido a que el campo de aplicación de estas metodologías es fundamentalmente mecánico, se ha empleado como herramienta principal de simulación un software específico de simulación dinámica de sistemas multicuerpo. También se ha desarrollado una metodología de comparación entre las señales de un sistema real y el sistema simulado para la validación de los modelos y metodología de simulación. Esta metodología se ha aplicado a un modelo de simulación dinámica de una escalera mecánica.Se ha desarrollado una metodología para la implementación de escaleras mecánicas y pasillos móviles en el software de simulación dinámica seleccionado. Esta metodología es necesaria para la prueba de un número elevado de alternativas que difieren en valores cuantitativos y cualitativos, por lo que está parametrizada según el número y tipo de eslabones que comúnmente poseen estos sistemas mecánicos como parte de las cadenas de rodillos que los conducen y traccionan. Las técnicas que comprende esta metodología han sido aplicadas para implementar un modelo concreto de escalera mecánica recientemente patentado. La metodología de implementación se considera validada, al haber obtenido valores altos de correlación entre las señales simuladas y las obtenidas de sensorizar un prototipo real mediante la aplicación de la metodología de comparación y validación de señales desarrollada también en esta Tesis. Dentro de la metodología general, se presenta una metodología de análisis del estado del arte de un sistema basada en el análisis de las curvas de evolución de cada sistema, las cuales se construyen a partir de una previa selección de los indicadores tecnológicos representativos adecuados. En este caso, se ha aplicado a las escaleras mecánicas y pasillos móviles, seleccionando como indicador de su evolución temporal el número de patentes anuales, de las cuáles se han analizado valores estadísticos representativos de la velocidad y aceleración en la creación de patentes de sus más de 100 años que llevan existiendo. Para acelerar el proceso de evolución de un sistema se ha propuesto el empleo de técnicas de creatividad existentes como medio para automatizar el proceso de creación de ideas, las cuales deberán ser sometidas a una valoración objetiva. La creatividad, dentro de la metodología general de diseño innovador, se ha considerado necesaria en todos los estadios de la ingeniería de diseño. Como resultados de la aplicación de las metodologías desarrolladas en esta Tesis al campo del transporte vertical de personas, se encuentran varios modelos de simulación dinámicos de escaleras mecánicas, la validación de un modelo concreto de escalera mecánica, y soluciones innovadoras y creativas en la implementación de modelos y a nivel conceptual, materializándose en varios artículos de interés científico y dos patentes de invención aceptadas. Toda la base teórica desarrollada en esta Tesis tiene como meta la reducción de tiempos y costes en el proceso de producción y análisis de ideas, eliminando la inercia psicológica desde la creatividad y, la construcción de prototipos, mediante modelos avanzados de simulación.

Reforma de la PAC de 2003. Evaluación del impacto sobre la superficie, los rendimientos de secano y la diversidad de cultivos en España

Este artículo evalúa los impactos de la Reforma de la PAC de 2003 y la implementación del Pago Único (PU) sobre superficies, rendimientos de secano y diversidad de cultivo en España. Empleando datos de superficie, se hace un análisis estadístico para aislar el efecto del PU con respecto a la tendencia del periodo 1995-2009. Adicionalmente, se analiza el impacto sobre los rendimientos de las principales producciones de secano. Finalmente, se analiza la diversidad productiva. Desde la introducción del PU en secano se ha producido una mayor respuesta al mercado, caracterizada por una concentración e intensificación de la producción. También produjo un efecto marcado de reducción en la SAU total, y las SAUs de secano y regadío.

Modelización de series temporales complejas: de las redes de telecomunicación a los mercados financieros

Este trabajo aborda el problema de modelizar sistemas din´amicos reales a partir del estudio de sus series temporales, usando una formulaci´on est´andar que pretende ser una abstracci´on universal de los sistemas din´amicos, independientemente de su naturaleza determinista, estoc´astica o h´ıbrida. Se parte de modelizaciones separadas de sistemas deterministas por un lado y estoc´asticos por otro, para converger finalmente en un modelo h´ıbrido que permite estudiar sistemas gen´ericos mixtos, esto es, que presentan una combinaci´on de comportamiento determinista y aleatorio. Este modelo consta de dos componentes, uno determinista consistente en una ecuaci´on en diferencias, obtenida a partir de un estudio de autocorrelaci´on, y otro estoc´astico que modeliza el error cometido por el primero. El componente estoc´astico es un generador universal de distribuciones de probabilidad, basado en un proceso compuesto de variables aleatorias, uniformemente distribuidas en un intervalo variable en el tiempo. Este generador universal es deducido en la tesis a partir de una nueva teor´ıa sobre la oferta y la demanda de un recurso gen´erico. El modelo resultante puede formularse conceptualmente como una entidad con tres elementos fundamentales: un motor generador de din´amica determinista, una fuente interna de ruido generadora de incertidumbre y una exposici´on al entorno que representa las interacciones del sistema real con el mundo exterior. En las aplicaciones estos tres elementos se ajustan en base al hist´orico de las series temporales del sistema din´amico. Una vez ajustados sus componentes, el modelo se comporta de una forma adaptativa tomando como inputs los nuevos valores de las series temporales del sistema y calculando predicciones sobre su comportamiento futuro. Cada predicci´on se presenta como un intervalo dentro del cual cualquier valor es equipro- bable, teniendo probabilidad nula cualquier valor externo al intervalo. De esta forma el modelo computa el comportamiento futuro y su nivel de incertidumbre en base al estado actual del sistema. Se ha aplicado el modelo en esta tesis a sistemas muy diferentes mostrando ser muy flexible para afrontar el estudio de campos de naturaleza dispar. El intercambio de tr´afico telef´onico entre operadores de telefon´ıa, la evoluci´on de mercados financieros y el flujo de informaci´on entre servidores de Internet son estudiados en profundidad en la tesis. Todos estos sistemas son modelizados de forma exitosa con un mismo lenguaje, a pesar de tratarse de sistemas f´ısicos totalmente distintos. El estudio de las redes de telefon´ıa muestra que los patrones de tr´afico telef´onico presentan una fuerte pseudo-periodicidad semanal contaminada con una gran cantidad de ruido, sobre todo en el caso de llamadas internacionales. El estudio de los mercados financieros muestra por su parte que la naturaleza fundamental de ´estos es aleatoria con un rango de comportamiento relativamente acotado. Una parte de la tesis se dedica a explicar algunas de las manifestaciones emp´ıricas m´as importantes en los mercados financieros como son los “fat tails”, “power laws” y “volatility clustering”. Por ´ultimo se demuestra que la comunicaci´on entre servidores de Internet tiene, al igual que los mercados financieros, una componente subyacente totalmente estoc´astica pero de comportamiento bastante “d´ocil”, siendo esta docilidad m´as acusada a medida que aumenta la distancia entre servidores. Dos aspectos son destacables en el modelo, su adaptabilidad y su universalidad. El primero es debido a que, una vez ajustados los par´ametros generales, el modelo se “alimenta” de los valores observables del sistema y es capaz de calcular con ellos comportamientos futuros. A pesar de tener unos par´ametros fijos, la variabilidad en los observables que sirven de input al modelo llevan a una gran riqueza de ouputs posibles. El segundo aspecto se debe a la formulaci´on gen´erica del modelo h´ıbrido y a que sus par´ametros se ajustan en base a manifestaciones externas del sistema en estudio, y no en base a sus caracter´ısticas f´ısicas. Estos factores hacen que el modelo pueda utilizarse en gran variedad de campos. Por ´ultimo, la tesis propone en su parte final otros campos donde se han obtenido ´exitos preliminares muy prometedores como son la modelizaci´on del riesgo financiero, los algoritmos de routing en redes de telecomunicaci´on y el cambio clim´atico. Abstract This work faces the problem of modeling dynamical systems based on the study of its time series, by using a standard language that aims to be an universal abstraction of dynamical systems, irrespective of their deterministic, stochastic or hybrid nature. Deterministic and stochastic models are developed separately to be merged subsequently into a hybrid model, which allows the study of generic systems, that is to say, those having both deterministic and random behavior. This model is a combination of two different components. One of them is deterministic and consisting in an equation in differences derived from an auto-correlation study and the other is stochastic and models the errors made by the deterministic one. The stochastic component is an universal generator of probability distributions based on a process consisting in random variables distributed uniformly within an interval varying in time. This universal generator is derived in the thesis from a new theory of offer and demand for a generic resource. The resulting model can be visualized as an entity with three fundamental elements: an engine generating deterministic dynamics, an internal source of noise generating uncertainty and an exposure to the environment which depicts the interactions between the real system and the external world. In the applications these three elements are adjusted to the history of the time series from the dynamical system. Once its components have been adjusted, the model behaves in an adaptive way by using the new time series values from the system as inputs and calculating predictions about its future behavior. Every prediction is provided as an interval, where any inner value is equally probable while all outer ones have null probability. So, the model computes the future behavior and its level of uncertainty based on the current state of the system. The model is applied to quite different systems in this thesis, showing to be very flexible when facing the study of fields with diverse nature. The exchange of traffic between telephony operators, the evolution of financial markets and the flow of information between servers on the Internet are deeply studied in this thesis. All these systems are successfully modeled by using the same “language”, in spite the fact that they are systems physically radically different. The study of telephony networks shows that the traffic patterns are strongly weekly pseudo-periodic but mixed with a great amount of noise, specially in the case of international calls. It is proved that the underlying nature of financial markets is random with a moderate range of variability. A part of this thesis is devoted to explain some of the most important empirical observations in financial markets, such as “fat tails”, “power laws” and “volatility clustering”. Finally it is proved that the communication between two servers on the Internet has, as in the case of financial markets, an underlaying random dynamics but with a narrow range of variability, being this lack of variability more marked as the distance between servers is increased. Two aspects of the model stand out as being the most important: its adaptability and its universality. The first one is due to the fact that once the general parameters have been adjusted , the model is “fed” on the observable manifestations of the system in order to calculate its future behavior. Despite the fact that the model has fixed parameters the variability in the observable manifestations of the system, which are used as inputs of the model, lead to a great variability in the possible outputs. The second aspect is due to the general “language” used in the formulation of the hybrid model and to the fact that its parameters are adjusted based on external manifestations of the system under study instead of its physical characteristics. These factors made the model suitable to be used in great variety of fields. Lastly, this thesis proposes other fields in which preliminary and promising results have been obtained, such as the modeling of financial risk, the development of routing algorithms for telecommunication networks and the assessment of climate change.

Modelización de la dispersión de contaminantes en la bahía de Santander, mediante el método de los elementos finitos

Existen diferentes métodos para el estudio de la calidad del agua en los estuarios, ríos, lagos, en zonas afectadas por los vertidos de sustancias contaminantes; que van desde los métodos experimentales tradicionales, hasta los más recientes modelos matemáticos. El modelo desarrollado permite resolver la ecuación de dispersión 2—D mediante técnicas en elementos finitos y por lo tanto obtener la evolución espacio-temporal de la concentración de constituyente. Se ha observado su exactitud en diferentes situaciones prácticas, y en particular se ha aplicado a la Bahía de Santander, analizándose el efecto de diferentes tipos de vertidos. El modelo es susceptible de utilizarse conjuntamente con otro modelo hidrodinámico capaz de simular la evolución del campo de velocidades.

Aumento de los contrastes de las densidades de población en España en el cambio de siglo. Una propuesta de modelización territorial

En España, durante los últimos años, el crecimiento significativo de la población, gracias en gran medida a la copiosa entrada de inmigrantes, sigue unas parecidas pautas espaciales a las ya advertidas a lo largo del tiempo. Éstas culminan en un incremento de las desigualdades en el reparto de la población sobre el territorio. La elaboración de una propuesta de modelización territorial de acuerdo al comportamiento poblacional a escala regional constituye el objetivo principal de esta investigación.

Modelización del conocimiento social : La comunicación como estrategia de apropiación expresiva de los mundos sociales.- Proposiciones para un Programa de Investigación sociocomunicacional.-

Este paper presenta un resúmen de propuestas teóricas y estrategias que el autor ha venido desarrollando en los últimos años, sobre todo en "La trama (in)visible de la vida social: comunicación, sentido y realidad" (La Crujía, Bs. As. 2003/06). El objetivo es presentar hipótesis y categorías de análisis tentativas que aporten a la construcción de un Programa de Investigación sociocomunicacional tomando como referencia ideal las proposiciones de Lakatos (PIC). El autor considera que las proposiciones que presenta ayudan a asumir ciertas claves conceptuales para fundamentar, demarcar temáticas y problemáticas centrales del campo, a fin de diseñar un posible "mapa de referencia" analítica para el desarrollo de investigaciones articuladas hacia una sistematización del campo comunicacional (o sociocomunicacional)

Modelización del conocimiento social : La comunicación como estrategia de apropiación expresiva de los mundos sociales.- Proposiciones para un Programa de Investigación sociocomunicacional.-

Este paper presenta un resúmen de propuestas teóricas y estrategias que el autor ha venido desarrollando en los últimos años, sobre todo en "La trama (in)visible de la vida social: comunicación, sentido y realidad" (La Crujía, Bs. As. 2003/06). El objetivo es presentar hipótesis y categorías de análisis tentativas que aporten a la construcción de un Programa de Investigación sociocomunicacional tomando como referencia ideal las proposiciones de Lakatos (PIC). El autor considera que las proposiciones que presenta ayudan a asumir ciertas claves conceptuales para fundamentar, demarcar temáticas y problemáticas centrales del campo, a fin de diseñar un posible "mapa de referencia" analítica para el desarrollo de investigaciones articuladas hacia una sistematización del campo comunicacional (o sociocomunicacional)

Manejo de enfermedades y mejora de la salud de las plantas mediante la utilización de microorganismos. Caso 2:Relevamiento de las especies de hongos micorrícicos presentes en el suelo y asociadas a raíces de cebollas en diferentes rotaciones de cultivos y su efecto como agentes de bioprotección frente a enfermedades

La diversidad de los microorganismos del suelo es esencial para la sustentabilidad de los sistemas productivos además de ser un indicador integral de la condición de los ecosistemas. Entre estos microorganismos los hongos micorrícicos (HMA) cumplen un papel fundamental, al incrementar la tolerancia de las plantas a estreses bióticos y abióticos. Los sistemas de labranza tradicionales y el monocultivo tienden a disminuir su diversidad y su población, mientras que las rotaciones de cultivos y el establecimiento de praderas hacen incrementar esta diversidad. Phoma terrestris es un hongo patógeno de suelo, agente causal de la “raíz rosada de la cebolla”, enfermedad limitante para dicho cultivo. Su control es muy dificultoso dado que el patógeno sobrevive en el suelo varias campañas agrícolas, tiene un amplio rango de hospedantes y no existen variedades con buen comportamiento frente a los aislamientos argentinos. El presente proyecto propone la determinación biomolecular de los HMA presentes en el suelo y en asociación a las raíces de la cebolla, el estudio de la variaciones producidas en la flora micorríca bajo diferentes rotaciones, la determinación en la sanidad de la cebolla en las diferentes secuencias de cultivo y la evaluación de la capacidad de los mismos para atenuar los efectos deletéreos de P. terrestris.

Manejo de enfermedades y mejora de la salud de las plantas mediante la utilización de microorganismos. Caso 1. "Relevamiento de las especies de hongos micorrícicos presentes en cultivos de cebolla y determinación de su posible rol como agentes de bioprotección contra Phoma terrestris”

La diversidad de los microorganismos del suelo es esencial para la sustentabilidad de los sistemas productivos. Entre estos microorganismos los hongos micorrícicos cumplen un papel fundamental al incrementar la tolerancia de las plantas a estrés biótico y abiótico. Sin embargo, esta función frecuentemente no se concreta dado que los sistemas de labranza tradicionales tienden a disminuir la diversidad de la población de estos hongos simbiontes de las raíces. Phoma Terrestris es un hongo patógeno del suelo, agente causal de la "raíz rosada de la cebolla” enfermedad limitante en dicho cultivo. Su control es muy dificultoso dado que el patógeno sobrevive en el suelo varias campañas agrícolas, tiene un amplio rango de hospedantes y no existen variedades con buen comportamiento frente a los aislamientos argentinos. El presente proyecto propone relevar zonas productoras de cebolla para determinar la diversidad de las especies de hongos micorrícicos presentes y evaluar la capacidad de los mismos para atenuar los efectos deletéreos de Phoma Terrestris.

Caracterización de Lepidóptera perjudiciales en cultivos extensivos de la provincia de Córdoba

Las orugas, isocas, lagartijas o simplemente gusanos, estados inmaduros de Lepidoptera, constituyen uno de los grupos que mayores perjuicios ocasionan en los vegetales cultivados de la República Argentina. El consumo de ciertos tipos de plaguicidas como los piretroides, cuya acción biocida es marcadamente preferencial sobre estos insectos, y la utilización en menor grado de carbamatos y fosforados en el control de orugas, permite visualizar no sólo la importancia del gasto económico sino también el impacto ecológico que indirectamente causan los lepidópteros en zonas cultivadas. El uso poco racional de insecticidas induce la aparición de resistencia, por lo cual se aumentan las dosis de los productos usados para lograr efectos que antes se obtenían con poca cantidad de producto activo. Simultáneamente la ocurrencia de insectos dañinos que antes no causaban problemas por estar bien controlados biológicamente es una consecuencia de haber afectado parasitoides y predadores del sistema. Debe agregarse el impacto toxicológico sobre el hombre afectando su salud, no sólo a quienes están involucrados en la aplicación, sino a los consumidores que pueden ingerir residuos del tóxico en los vegetales comercializados. Al desarrollar un programa racional de control de plagas (MIP) es de capital importancia conocer el ciclo de vida de los organismos involucrados. (...) Objetivo General: * Identificar y establecer las fluctuaciones poblacionales de Lepidóptera que afectan cultivos de soja, maíz, sorgo, alfalfa, trigo y girasol de la provincia de Córdoba.

Contribución al conocimiento de parasitoides de Lepidópteros defoliadores y Hemípteros Pentatómidos en cultivos de soja y alfalfa

El presente plan tiene como objetivo aportar al conocimiento de Hymenóptera y Díptera parasitoides de Lepidóptera defoliadores y Hemíptera, en cultivos de soja y alfalfa, tanto en lo referente a las especies presentes como a su incidencia sobre la dinámica de sus hospederos. La finalidad última es la interpretación de las dinámicas poblacionales de las plagas ya mencionadas y las de sus enemigos naturales, con el propósito de desarrollar estrategias de manejo adecuadas en el marco de la filosofía y metodología del Manejo Integrado de Plagas. Atendiendo a tales propósitos se establecen los siguientes objetivos: 1- Determinar las especies de himenópteros parasitoides de lepidópteros defoliadores y hemípteros, en soja y alfalfa. 2- Determinar las especies de dípteros taquínidos parasitoides de lepidópteros defoliadores y hemípteros, en soja y alfalfa. 3- Evaluar cuantitativamente la incidencia del parasitismo natural debido a dípteros e himenópteros, en las dinámicas poblacionales de los principales hemípteros y lepidópteros defoliadores, en soja y alfalfa.

Validación del uso de información satelital NOAA-AVHRR para la evaluación regional del comportamiento de la vegetación y el rendimiento de cultivos en Córdoba, como respuesta a la variabilidad climática

El conocimiento de patrones de comportamiento de la vegetación en una región así como las respuestas de los complejos productivos a la variabilidad climática son necesarios para la utilización racional de los ecosistemas, para la validación de prácticas compatibles con sistemas productivos sustentables, para la prevención y morigeración de desastres producidos por adversidades climáticas, para la planificación gubernamental agropecuaria. Los datos de estaciones meteorológicas junto con los de observadores calificados para el reconocimiento de estados de situación, resultan siempre insuficientes para brindar caracterizaciones de este tipo, con precisión, en el momento necesario y con extensión regional. Este proyecto propone la utilización y validación del uso de datos satelitales NOAA-AVHRR, como herramienta complementaria de evaluación y predicción de respuestas de los ecosistemas naturales y agrícolas a la variabilidad climática, en la provincia de Córdoba. Es propósito también la caracterización de la variabilidad climática regional en sí misma y de fenómenos adversos como las sequías. (...)

Estudio de los factores que influyen sobre la fertilidad física y química del suelo

El proyecto aborda el estudio de los factores que influyen sobre la fertilidad física y química del suelo desde dos aspectos diferentes: 1. Influencia de los distintos componentes del suelo sobre su estabilidad estructural. La pérdida de propiedades físicas y químicas lleva al agotamiento de los suelos, que determina una disminución de la productividad, en muchos casos aceleran el desencadenamiento de proceso erosivo. Este fenómeno afecta prácticamente a todas las áreas agrícolas y se ve agravado por la quema del rastrojo, que provoca una disminución del contenido de materia orgánica alterando el equilibrio químico y biológico de los diferentes horizontes, lo cual va acompañado del deterioro de los procesos de agregación, de la degradación de la estructura y la pérdida o disminución de la fertilidad física, química y biológica, provocando una alteración de los ciclos naturales. 2. Residualidad de herbicidas en suelo. Los sistemas de labranza conservacionista se han difundido como consecuencia de las significativas reducciones en los niveles de materia orgánica, fertilidad química, estabilidad de los agregados y el notable aumento de la susceptibilidad a la erosión, en los suelos de la provincia de Córdoba. Estos sistemas de producción incluyen, en su conjunto tecnológico, abundante aplicación de herbicidas para el control de malezas, por lo que su uso continuado podría acelerar la acumulación de residuos de estos productos, afectando la fertilidad química de los suelos por la presencia de compuestos tóxicos para cultivos posteriores como también la potencial acumulación de herbicidas en aguas subterráneas. La dinámica de los herbicidas varía según las características de los suelos, especialmente por su contenido de materia orgánica y composición textural; características del herbicida y de las condiciones ambientales. El objetivo de esta parte del proyecto es caracterizar los suelos estudiados por su afinidad con determinados herbicidas por medio de índices obtenidos en laboratorio. Además, estudiar si existe acumulación de herbicidas en suelos que recibieron sucesivas aplicaciones.