The Ergonomic Analysis and Back Injuries in Flexible Production System

Back injuries identification and diagnoses in the transition of the Taylor model to the flexiblemodel of production organization, demands a parallel intervention of prevention actors at work. This study uses simultaneously three intervention models (structured action analysis, muscle skeletal symptoms questionnaires and muscle skeletal assessment) for work activities in a packaging plant. In this study seventy and two (72) operative workers participated (28 workers with muscle skeletal evaluation). In an intervention period of 10 months, the physical, cognitive, organizational components and productive process dynamics were evaluated from the muscle skeletal demands issues. The differences established between objective exposure at risk, back injury risk perception, appreciation and a vertebral spine evaluation, in prior and post intervention, determines the structure for a muscle skeletal risk management system. This study explains that back injury symptoms can be more efficiently reduced among operative workers combining measures registered and the adjustment between dynamics, the changes at work and efficient gestures development. Relevance: the results of this study can be used to pre ent back injuries in workers of flexible production processes.

A dynamic knowledge-based decision support system to handle solids separation problems in activated sludge systems: development and validation

El sistema de fangs activats és el tractament biològic més àmpliament utilitzat arreu del món per la depuració d'aigües residuals. El seu funcionament depèn de la correcta operació tant del reactor biològic com del decantador secundari. Quan la fase de sedimentació no es realitza correctament, la biomassa no decantada s'escapa amb l'efluent causant un impacte sobre el medi receptor. Els problemes de separació de sòlids, són actualment una de les principals causes d'ineficiència en l'operació dels sistemes de fangs activats arreu del món. Inclouen: bulking filamentós, bulking viscós, escumes biològiques, creixement dispers, flòcul pin-point i desnitrificació incontrolada. L'origen dels problemes de separació generalment es troba en un desequilibri entre les principals comunitats de microorganismes implicades en la sedimentació de la biomassa: els bacteris formadors de flòcul i els bacteris filamentosos. Degut a aquest origen microbiològic, la seva identificació i control no és una tasca fàcil pels caps de planta. Els Sistemes de Suport a la Presa de Decisions basats en el coneixement (KBDSS) són un grup d'eines informàtiques caracteritzades per la seva capacitat de representar coneixement heurístic i tractar grans quantitats de dades. L'objectiu de la present tesi és el desenvolupament i validació d'un KBDSS específicament dissenyat per donar suport als caps de planta en el control dels problemes de separació de sòlids d'orígen microbiològic en els sistemes de fangs activats. Per aconseguir aquest objectiu principal, el KBDSS ha de presentar les següents característiques: (1) la implementació del sistema ha de ser viable i realista per garantir el seu correcte funcionament; (2) el raonament del sistema ha de ser dinàmic i evolutiu per adaptar-se a les necessitats del domini al qual es vol aplicar i (3) el raonament del sistema ha de ser intel·ligent. En primer lloc, a fi de garantir la viabilitat del sistema, s'ha realitzat un estudi a petita escala (Catalunya) que ha permès determinar tant les variables més utilitzades per a la diagnosi i monitorització dels problemes i els mètodes de control més viables, com la detecció de les principals limitacions que el sistema hauria de resoldre. Els resultats d'anteriors aplicacions han demostrat que la principal limitació en el desenvolupament de KBDSSs és l'estructura de la base de coneixement (KB), on es representa tot el coneixement adquirit sobre el domini, juntament amb els processos de raonament a seguir. En el nostre cas, tenint en compte la dinàmica del domini, aquestes limitacions es podrien veure incrementades si aquest disseny no fos òptim. En aquest sentit, s'ha proposat el Domino Model com a eina per dissenyar conceptualment el sistema. Finalment, segons el darrer objectiu referent al seguiment d'un raonament intel·ligent, l'ús d'un Sistema Expert (basat en coneixement expert) i l'ús d'un Sistema de Raonament Basat en Casos (basat en l'experiència) han estat integrats com els principals sistemes intel·ligents encarregats de dur a terme el raonament del KBDSS. Als capítols 5 i 6 respectivament, es presenten el desenvolupament del Sistema Expert dinàmic (ES) i del Sistema de Raonament Basat en Casos temporal, anomenat Sistema de Raonament Basat en Episodis (EBRS). A continuació, al capítol 7, es presenten detalls de la implementació del sistema global (KBDSS) en l'entorn G2. Seguidament, al capítol 8, es mostren els resultats obtinguts durant els 11 mesos de validació del sistema, on aspectes com la precisió, capacitat i utilitat del sistema han estat validats tant experimentalment (prèviament a la implementació) com a partir de la seva implementació real a l'EDAR de Girona. Finalment, al capítol 9 s'enumeren les principals conclusions derivades de la present tesi.

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

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

Control and optimization of an SBR for nitrogen removal: from model calibration to plant operation

En aquesta tesis s'ha desenvolupat un sistema de control capaç d'optimitzar el funcionament dels Reactors Discontinus Seqüencials dins el camp de l'eliminació de matèria orgànica i nitrogen de les aigües residuals. El sistema de control permet ajustar en línia la durada de les etapes de reacció a partir de mesures directes o indirectes de sondes. En una primera etapa de la tesis s'ha estudiat la calibració de models matemàtics que permeten realitzar fàcilment provatures de diferents estratègies de control. A partir de l'anàlisis de dades històriques s'han plantejat diferents opcions per controlar l'SBR i les més convenients s'han provat mitjançant simulació. Després d'assegurar l'èxit de l'estratègia de control mitjançant simulacions s'ha implementat en una planta semi-industrial. Finalment es planteja l'estructura d'uns sistema supervisor encarregat de controlar el funcionament de l'SBR no només a nivell de fases sinó també a nivell cicle.

Developing a desertification indicator system for a small Mediterranean catchment: a case study from the Serra de Rodes, Alt Empordà, Catalunya, NE Spain

La desertificació és un problema de degradació de sòls de gran importància en regions àrides, semi-àrides i sub-humides, amb serioses conseqüències ambientals, socials i econòmiques com a resultat de l'impacte d'activitats humanes en combinació amb condicions físiques i medi ambientals desfavorables (UNEP, 1994). L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser el desenvolupament d'una metodologia simple per tal de poder avaluar de forma precisa l'estat i l'evolució de la desertificació a escala local, a través de la creació d'un model anomenat sistema d'indicators de desertificació (DIS). En aquest mateix context, un dels dos objectius específics d'aquesta recerca es va centrar en l'estudi dels factors més importants de degradació de sòls a escala de parcel.la, comportant un extens treball de camp, analisi de laboratori i la corresponent interpretació i discussió dels resultats obtinguts. El segon objectiu específic es va basar en el desenvolupament i aplicació del DIS. L'àrea d'estudi seleccionada va ser la conca de la Serra de Rodes, un ambient típic Mediterràni inclòs en el Parc Natural del Cap de Creus, NE Espanya, el qual ha estat progressivament abandonat pels agricultors durant el segle passat. Actualment, els incendis forestals així com el canvi d'ús del sòl i especialment l'abandonament de terres són considerats els problemes ambientals més importants a l'àrea d'estudi (Dunjó et al., 2003). En primer lloc, es va realitzar l'estudi dels processos i causes de la degradació dels sòls a l'àrea d'interés. En base a aquest coneixement, es va dur a terme la identificació i selecció dels indicadors de desertificació més rellevants. Finalment, els indicadors de desertificació seleccionats a escala de conca, incloent l'erosió del sòl i l'escolament superficial, es van integrar en un model espaial de procés. Ja que el sòl és considerat el principal indicador dels processos d'erosió, segons la FAO/UNEP/UNESCO (1979), tant el paisatge original així com els dos escenaris d'ús del sòl desenvolupats, un centrat en el cas hipotétic del pas d'un incendi forestal, i l'altre un paisatge completament cultivat, poden ser ambients classificats sota baixa o moderada degradació. En comparació amb l'escenari original, els dos escenaris creats van revelar uns valors més elevats d'erosió i escolament superficial, i en particular l'escenari cultivat. Per tant, aquests dos hipotètic escenaris no semblen ser una alternativa sostenible vàlida als processos de degradació que es donen a l'àrea d'estudi. No obstant, un ampli ventall d'escenaris alternatius poden ser desenvolupats amb el DIS, tinguent en compte les polítiques d'especial interés per la regió de manera que puguin contribuir a determinar les conseqüències potencials de desertificació derivades d'aquestes polítiques aplicades en aquest escenari tan complexe espaialment. En conclusió, el model desenvolupat sembla ser un sistema força acurat per la identificació de riscs presents i futurs, així com per programar efectivament mesures per combatre la desertificació a escala de conca. No obstant, aquesta primera versió del model presenta varies limitacions i la necessitat de realitzar més recerca en cas de voler desenvolupar una versió futura i millor del DIS.

EDSS-maintenance prototype: an environmental decision support system to assess the definition of operation and maintenance protocols for horizontal subsurface constructed wetlands

Els Sistemes d'Aiguamolls Construïts (SAC) de Flux Subsuperficial Horitzontal (FSH) és una tecnologia apropiada pel sanejament d'aigües residuals procedents de nuclis de població petits. No obstant els SAC de FSH són considerats una tecnologia natural, l'operació i manteniment d'aquestes depuradores és crucial per a garantir el seu correcte funcionament. Aquestes necessitats d'operació i manteniment varien entre depuradores segons (1) les característiques de la comunitat, (2) la configuració de la depuradora i el disseny del SAC de FSH i (3) les característiques del medi receptor. En aquest sentit, en aquesta tesi es presenta el desenvolupament d'un Sistema d'Ajuda a la Decisió (SAD) per a la definició de protocols d'operació i manteniment per a SAC de FSH tenint en compte els factors que causen variabilitat entre aquest tipus de depuradores (1, 2 i 3).

The moist boundary layer under a mid-latitude weather system

Mid-latitude weather systems are key contributors to the transport of atmospheric water vapour, but less is known about the role of the boundary layer in this transport. We expand a conceptual model of dry boundary-layer structure under synoptic systems to include moist processes, using idealised simulations of cyclone waves to investigate the three-way interaction between the boundary layer, atmospheric moisture and large-scale dynamics. Forced by large-scale thermal advection, boundary-layer structures develop over large areas, analogous to the daytime convective boundary layer, the nocturnal stable boundary layer and transitional regimes between these extremes.

Influence of time on the plant availability of Cd, Ni and Zn after sewage sludge has been applied to soils

A pot experiment was conducted to test the hypothesis that decomposition of organic matter in sewage sludge and the consequent formation of dissolved organic compounds (DOC) would lead to an increase in the bioavailability of the heavy metals. Two Brown Earth soils, one with clayey loam texture (CL) and the other a loamy sand (LS) were mixed with sewage sludge at rates equivalent to 0, 10 and 50 1 dry sludge ha(-1) and the pots were sown with ryegrass (Lolium perenne L.). The organic matter content and heavy metal availability assessed with soil extractions with 0.05 M CaCl2 were monitored over a residual time of two years, while plant uptake over one year, after addition of the sludge. It was found that the concentrations of Cd and Ni in both the ryegrass and the soil extracts increased slightly but significantly during the first year. In most cases, this increase was most evident especially at the higher sludge application rate (50 t ha(-1)). However, in the second year metal availability reached a plateau. Zinc concentrations in the ryegrass did not show an increase but the CaCl2 extracts increased during the first year. In contrast, organic matter content decreased rapidly in the first months of the first year and much more slowly in the second (total decrease of 16%). The concentrations of DOC increased significantly in the more organic rich CL soil in the course of two years. The pattern followed by the decomposition of organic matter with time and the production of DOC may provide at least a partial explanation for trend towards increased metal availability.

Evidence of heavy metal movement down the profile of a heavily-sludged soil

Two sites in central England where sewage sludge has been deposited for decades were studied to measure the heavy metal distribution in the soil profiles. The first site (S 1) was a field receiving heavy loads sludge from a nearby wastewater treatment plant, and the second (S2) was a farm applying 'normal' sludge rates of 8 t ha(-1) y(-1) of the same sludge. Soil samples were also taken by a near-by untreated control site. In S I the movement of heavy metals was significant even down to 80 cm depth compared to the control. In S2, the concentrations of lead (Pb) and zinc (Zn) and the organic matter content were higher than the control down to 20 cm, while nickel (Ni) moved significantly down to 80 cm. This underlies. the possibility that the metals bound onto organic surfaces moved along with organic matter down to that depth. The movement of metals in S2 points out the potential risks of applying sewage sludge for a long time.

Utilisation by upland rice of plant residue- and fertiliser-phosphorus in two tropical acid soils

A dual isotopic technique was used to assess the effects of soil type, and residues of Gliricidia sepium, without and with added fertiliser-P on the utilisation of P. Upland rice (Oryza sativa) was grown for 70 days in two tropical acid soils of different P sorbing capacity and P status. Uniformly P-32-labelled soils were treated with inorganic fertiliser-P tagged with P-33, Gliricidia sepium residue applied at planting and 3 weeks earlier, and in a combination of fertiliser-P and Gliricidia applied at and 3 weeks before planting. There were significant responses of shoot and root weights, and total P uptake to Gliricidia- and/or fertiliser-P addition in the Ultisol (low P status) but not the Oxisol (high P status), suggesting that P in the latter soil was not yield limiting, despite the high standard P requirement. Similarly, incorporation of Gliricidia three weeks before planting further increased shoot weight only in the Ultisol. There were generally higher proportions, quantities and percent utilisations of the Gliricidia- P and fertiliser-P in the Ultisol than in the Oxisol. Gliricidia significantly increased the utilisation of fertiliser-P only in the Ultisol. However, early application of Gliricidia increased Gliricidia- P but not fertiliser-P utilisation in the Ultisol. Added fertiliser-P did not influence Gliricidia- P utilisation.

Preparation of consistent soil data sets for modelling purposes: Secondary SOTER data for four case study areas

The common GIS-based approach to regional analyses of soil organic carbon (SOC) stocks and changes is to define geographic layers for which unique sets of driving variables are derived, which include land use, climate, and soils. These GIS layers, with their associated attribute data, can then be fed into a range of empirical and dynamic models. Common methodologies for collating and formatting regional data sets on land use, climate, and soils were adopted for the project Assessment of Soil Organic Carbon Stocks and Changes at National Scale (GEFSOC). This permitted the development of a uniform protocol for handling the various input for the dynamic GEFSOC Modelling System. Consistent soil data sets for Amazon-Brazil, the Indo-Gangetic Plains (IGP) of India, Jordan and Kenya, the case study areas considered in the GEFSOC project, were prepared using methodologies developed for the World Soils and Terrain Database (SOTER). The approach involved three main stages: (1) compiling new soil geographic and attribute data in SOTER format; (2) using expert estimates and common sense to fill selected gaps in the measured or primary data; (3) using a scheme of taxonomy-based pedotransfer rules and expert-rules to derive soil parameter estimates for similar soil units with missing soil analytical data. The most appropriate approach varied from country to country, depending largely on the overall accessibility and quality of the primary soil data available in the case study areas. The secondary SOTER data sets discussed here are appropriate for a wide range of environmental applications at national scale. These include agro-ecological zoning, land evaluation, modelling of soil C stocks and changes, and studies of soil vulnerability to pollution. Estimates of national-scale stocks of SOC, calculated using SOTER methods, are presented as a first example of database application. Independent estimates of SOC stocks are needed to evaluate the outcome of the GEFSOC Modelling System for current conditions of land use and climate. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

The spatial prediction of soil mineral N and potentially available N using elevation

The precision farmer wants to manage the variation in soil nutrient status continuously, which requires reliable predictions at places between sampling sites. Ordinary kriging can be used for prediction if the data are spatially dependent and there is a suitable variogram model. However, even if data are spatially correlated, there are often few soil sampling sites in relation to the area to be managed. If intensive ancillary data are available and these are coregionalized with the sparse soil data, they could be used to increase the accuracy of predictions of the soil properties by methods such as cokriging, kriging with external drift and regression kriging. This paper compares the accuracy of predictions of the plant available N properties (mineral N and potentially available N) for two arable fields in Bedfordshire, United Kingdom, from ordinary kriging, cokriging, kriging with external drift and regression kriging. For the last three, intensive elevation data were used with the soil data. The mean squared errors of prediction from these methods of kriging were determined at validation sites where the values were known. Kriging with external drift resulted in the smallest mean squared error for two of the three properties examined, and cokriging for the other. The results suggest that the use of intensive ancillary data can increase the accuracy of predictions of soil properties in arable fields provided that the variables are related spatially. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Modelled soil organic carbon stocks and changes in the Indo-Gangetic Plains, India from 1980 to 2030

The Global Environment Facility co-financed Soil Organic Carbon (GEFSOC) Project developed a comprehensive modelling system for predicting soil organic carbon (SOC) stocks and changes over time. This research is an effort to predict SOC stocks and changes for the Indian, Indo-Gangetic Plains (IGP), an area with a predominantly rice (Oryza sativa) - wheat (Triticum aestivum) cropping system, using the GEFSOC Modelling System and to compare output with stocks generated using mapping approaches based on soil survey data. The GEFSOC Modelling System predicts an estimated SOC stock for the IGP, India of 1.27, 1.32 and 1.27 Pg for 1990, 2000 and 2030, respectively, in the top 20 cm of soil. The SOC stock using a mapping approach based on soil survey data was 0.66 and 0.88 Pg for 1980 and 2000, respectively. The SOC stock estimated using the GEFSOC Modelling System is higher than the stock estimated using the mapping approach. This is due to the fact that while the GEFSOC System accounts for variation in crop input data (crop management), the soil mapping approach only considers regional variation in soil texture and wetness. The trend of overall change in the modelled SOC stock estimates shows that the IGP, India may have reached an equilibrium following 30-40 years of the Green Revolution. This can be seen in the SOC stock change rates. Various different estimation methods show SOC stocks of 0.57-1.44 Pg C for the study area. The trend of overall change in C stock assessed from the soil survey data indicates that the soils of the IGP, India may store a projected 1.1 Pg of C in 2030. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Interpreting the response of a dryland river system to Late Quaternary climate change

A U-series calcrete chronology has been constructed for three Late Quaternary terrace units, termed the D1, D2 and D3 terraces in age descending order, from the Rio Aguas river system of the Sorbas basin, southeast Spain. The D1 terrace formed between 30,300 +/- 4400 year BP and 12,140 +/- 360 year BP, correlating well with the Last Glacial Maximum when rates of sediment supply would have increased greatly, because of higher rates of weathering, reduced vegetation cover and weak soil development. The D2 terrace formed between 12,800 +/- 1100 year BP and 9,600 +/- 530 year BP, correlating well with the Younger Dryas event. The D3 terrace could only be poorly constrained to the early Holocene and no unequivocal cause could be assigned to this period of aggradation. The sedimentology and geomorphology of the D2 terrace suggests, however, that the aggradation of this unit was a response to diapirism/karstic processes occurring within the underlying Messinian gypsum strata and the subsequent damming of the Aguas system. Therefore, despite its coincident occurrence with the Younger Dryas, aggradation of the D2 terrace is unrelated to climate change. The style of this response, controlled predominantly by the characteristics of the underlying bedrock, makes correlating the terrace record of the Aguas with other systems in the Mediterranean unreliable. This study, therefore, highlights the problems of correlating fluvial sequences in regions of variable tectonics, climatic history and bedrock geology and emphasises the need to properly understand the main controls on individual fluvial systems before any attempt is made to correlate their depositional histories. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Predicted soil organic carbon stocks and changes in the Brazilian Amazon between 2000 and 2030

Currently we have little understanding of the impacts of land use change on soil C stocks in the Brazilian Amazon. Such information is needed to determine impacts'6n the global C cycle and the sustainability of agricultural systems that are replacing native forest. The aim of this study was to predict soil carbon stocks and changes in the Brazilian Amazon during the period between 2000 and 2030, using the GEFSOC soil carbon (C) modelling system. In order to do so, we devised current and future land use scenarios for the Brazilian Amazon, taking into account: (i) deforestation, rates from the past three decades, (ii) census data on land use from 1940 to 2000, including the expansion and intensification of agriculture in the region, (iii) available information on management practices, primarily related to well managed pasture versus degraded pasture and conventional systems versus no-tillage systems for soybean (Glycine max) and (iv) FAO predictions on agricultural land use and land use changes for the years 2015 and 2030. The land use scenarios were integrated with spatially explicit soils data (SOTER database), climate, potential natural vegetation and land management units using the recently developed GEFSOC soil C modelling system. Results are presented in map, table and graph form for the entire Brazilian Amazon for the current situation (1990 and 2000) and the future (2015 and 2030). Results include soil organic C (SOC) stocks and SOC stock change rates estimated by three methods: (i) the Century ecosystem model, (ii) the Rothamsted C model and (iii) the intergovernmental panel on climate change (IPCC) method for assessing soil C at regional scale. In addition, we show estimated values of above and belowground biomass for native vegetation, pasture and soybean. The results on regional SOC stocks compare reasonably well with those based on mapping approaches. The GEFSOC system provided a means of efficiently handling complex interactions among biotic-edapho-climatic conditions (> 363,000 combinations) in a very large area (similar to 500 Mha) such as the Brazilian Amazon. All of the methods used showed a decline in SOC stock for the period studied; Century and RothC simulated values for 2030 being about 7% lower than those in 1990. Values from Century and RothC (30,430 and 25,000 Tg for the 0-20 cm layer for the Brazilian Amazon region were higher than those obtained from the IPCC system (23,400 Tg in the 0-30 cm layer). Finally; our results can help understand the major biogeochemical cycles that influence soil fertility and help devise management strategies that enhance the sustainability of these areas and thus slow further deforestation. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.