Modelització de plantes de producció com a sistemes multiagent i implantació parcial en un cas real

Aquest treball ha estat motivat per la necessitat de les petites empreses de posar al dia els seus sistemes de producció per adaptar-los al funcionament cada cop més dinàmic i versàtil dels mercats. Actualment es requereix la capacitat d'una ràpida adaptabilitat de la producció pel que fa a canvis freqüents del producte fabricat i a la fabricació concurrent de diversos tipus de producte simultàniament. Una altra necessitat és la integració dels diversos subsistemes de les empreses (i de la seva informació) a la vegada que es necessita una arquitectura modular que permeti sistemes oberts i escalables.

Estructures sedimentàries: descripció i modelització de la seva gènesi

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. L’objectiu de la recerca ha estat l’estudi de les condicions en què s’arriben a formar les estructures sedimentàries internes, relacionades amb un flux de tipus unidireccional. S’ha fabricat un tanc d’experimentació que, a petita escala, pogués reproduir de la manera més propera a la realitat les condicions naturals en què es formen aquest tipus d’estructures. En aquest tanc d’experimentació s’han sotmès sediments de granulometries diverses a fluxos unidireccionals de diferents intensitats. Posteriorment, s’ha fet un diagrama d’estabilitat d’estructures sedimentàries en funció de la velocitat del flux que l’origina i de la granulometria del sediment. Aquest diagrama permetrà extrapolar, quan es trobin aquestes estructures fossilitzades, en quines condicions de flux s’han originat.

Modelització i control d'un reactor de producció d'hidrogen per a l'alimentació de piles de combustible

Les piles de combustible permeten la transformació eficient de l’energia química de certs combustibles a energia elèctrica a través d’un procés electroquímic. De les diferents tecnologies de piles de combustible, les piles de combustible de tipus PEM són les més competitives i tenen una gran varietat d’aplicacions. No obstant, han de ser alimentades únicament per hidrogen. Per altra banda, l’etanol, un combustible interessant en el marc dels combustibles renovables, és una possible font d’hidrogen. Aquest treball estudia la reformació d’etanol per a l’obtenció d’hidrogen per a alimentar piles de combustible PEM. Només existeixen algunes publicacions que tractin l’obtenció d’hidrogen a partir d’etanol, i aquestes no inclouen l’estudi dinàmic del sistema. Els objectius del treball són el modelat i l’estudi dinàmic de reformadors d’etanol de baixa temperatura. Concretament, proposa un model dinàmic d’un reformador catalític d’etanol amb vapor basat en un catalitzador de cobalt. Aquesta reformació permet obtenir valors alts d’eficiència i valors òptims de monòxid de carboni que evitaran l’enverinament d’una la pila de combustible de tipus PEM. El model, no lineal, es basa en la cinètica obtinguda de diferents assaigs de laboratori. El reformador modelat opera en tres etapes: deshidrogenació d’etanol a acetaldehid i hidrogen, reformat amb vapor d’acetaldehid, i la reacció WGS (Water Gas Shift). El treball també estudia la sensibilitat i controlabilitat del sistema, caracteritzant així el sistema que caldrà controlar. L’anàlisi de controlabilitat es realitza sobre la resposta de dinàmica ràpida obtinguda del balanç de massa del reformador. El model no lineal és linealitzat amb la finalitat d’aplicar eines d’anàlisi com RGA, CN i MRI. El treball ofereix la informació necessària per a avaluar la possible implementació en un laboratori de piles de combustibles PEM alimentades per hidrogen provinent d’un reformador d’etanol.

Obtenció de nous anàlegs amb activitat brassinoesteroide mitjançant modelització molecular i síntesi

Els brassinoesteroides són productes naturals que actuen com a potents reguladors del creixement vegetal. Presenten aplicacions prometedores en l’agricultura degut a que, aplicats exògenament, augmenten la qualitat i la quantitat de les collites. Ara bé, el seu ús s’ha vist restringit degut a la seva costosa obtenció. Aquest fet ha motivat la recerca de nous compostos actius més assequibles. En aquest projecte es planteja el disseny i obtenció de nous anàlegs seguint diferents estratègies que impliquen tant l’ús de mètodes de modelització molecular com de síntesi orgànica. La primera d’aquestes estratègies consisteix en buscar compostos actius en bases de dades de compostos comercials a través de processos de Virtual Screening desenvolupats amb mètodes computacionals basats en Camps d’Interacció Molecular. Així, es van establir i interpretar models de Relacions Quantitatives Estructura-Activitat (QSAR) emprant descriptors independents de l’alineament (GRIND) i, amb col•laboració amb la Universitat de Perugia, aquest criteri de cerca es va ampliar amb l’aplicació de descriptors FLAP de nova generació. Una altra estratègia es va basar en intentar substituir l’esquelet esteroide dels brassinoesteroides per una estructura equivalent, fixant com a cadena lateral el grup (R)-hexahidromandelil. S’han aplicat dos criteris: mètodes computacionals basats en models QSAR establerts amb descriptors GRIND i també en la metodologia SHOP (scaffold hopping), i, per altra banda, anàlegs proposats racionalment a partir d’un estudi efectuat sobre disruptors endocrins no esteroïdals. Sobre les estructures trobades s’hi va unir la cadena lateral comercial esmentada per via sintètica, en la qual s’ha hagut de fer un èmfasi especial en grups protectors. En total, 49 estructures es proposen per a ser obtingudes sintèticament. També s’ha treballat en l’obtenció un agonista derivat de l’hipotètic antagonista KM-01. Totes les molècules candidates, ja siguin comercials o obtingudes sintèticament, estant sent avaluades en el test d’inclinació de la làmina d’arròs (RLIT).

Les TIC a l'ensenyament de la modelització matemàtica en Ciències Econòmiques i en Ciències Experimentals

Aquest projecte proposa materials didàctics per a un nou plantejament de les assignatures de Matemàtiques dels primers cursos de Ciències Empresarials i d'Enginyeria Tècnica, més acord amb el procés de convergència europea, basat en la realització de projectes que anomenem “Tallers de Modelització Matemàtica” (TMM) en els quals: (1) Els alumnes parteixen de situacions i problemes reals per als quals han de construir per sí mateixos els models matemàtics més adients i, a partir de la manipulació adequada d’aquests models, poden obtenir la informació necessària per donar-los resposta. (2) El treball de construcció, experimentació i avaluació dels models es realitza amb el suport de la calculadora simbòlica Wiris i del full de càlcul Excel com a instruments “normalitzats” del treball matemàtic d’estudiants i professors. (3) S’adapten els programes de les assignatures de matemàtiques de primer curs per tal de poder-les associar a un petit nombre de Tallers que parteixen de situacions adaptades a cada titulació. L’assignatura de Matemàtiques per a les Ciències Empresarials s’articula entorn de dos tallers independents: “Matrius de transició” pel que fa a l’àlgebra lineal i “Previsió de vendes” per a la modelització funcional en una variable. L’assignatura de Matemàtiques per a l’Enginyeria s’articula entorn d’un únic taller, “Models de poblacions”, que abasta la majoria de continguts del curs: successions i models funcionals en una variable, àlgebra lineal i equacions diferencials. Un conjunt d’exercicis interactius basats en la calculadora simbòlica WIRIS (Wiris-player) serveix de suport per al treball tècnic imprescindible per al desenvolupament de les dues assignatures. L’experimentació d’aquests tallers durant 2 cursos consecutius (2006/07 i 2007/08) en dues universitats catalanes (URL i UAB) ha posat en evidència tant els innegables avantatges del nou dispositiu docent per a l’aprenentatge dels estudiants, així com les restriccions institucionals que actualment dificulten la seva gestió i difusió.

Llibreria de components per a la modelització del procés de sortides de passatgers d'un aeroport

Nota: Aquest document conté originàriament altre material i/o programari només consultable a la Biblioteca de Ciència i Tecnologia.

Anàlisi de la modelització hidrològica com a eina per la predicció d'inundacions i la gestió del territori

Les inundacions són actualment les catàstrofes naturals més recurrents i les que generen un major nombre de danys i víctimes arreu del món. L'ocupació de les zones inundables a les lleres del riu és la causa principal d’aquests desastres naturals. En aquest article es descriu la realització de models hidrològics com a mecanisme per la predicció d’inundacions i la gestió del territori. S’han estudiat les conques de la Riera de Santa Coloma (Catalunya) i del riu San Francisco (Guatemala) mitjançant els programes HEC-HMS i HEC-RAS, dels quals s’avalua la seva capacitat com eina per a la gestió del territori. S’ha analitzat l’efecte de la urbanització en el risc d’inundació en el cas de la Riera de Santa Coloma en base a la previsió del Plà d’Ordenament Urbanístic Municipal. S’han determinat les zones inundables resultants de episodis de precipitació extrems al Riu San Francisco per als episodis de les tempestes Stan(2005) i Agatha(2010).

Mètode alternatiu a la modelització gràfica en el càlcul de l'espai necessari per crear zones lineals d'aparcament en vies urbanes

Aquest mètode permet calcular numèricament l'espai necessari per crear zones lineals d'aparcament d' n places sense haver de recórrer a la modelització gràfica. Està dissenyat especialment per trobar amb facilitat les característiques òptimes de zones d'aparcament en vies amb limitacions d'espai. Aquest estudi és una anàlisi trigonomètrica d'una àrea d'aparcament tenint en compte el comportament d'un vehicle estàndard en la maniobra d'estacionament.

Modelització numèrica d’un sistema de descàrrega d’una columna de la catedral d Girona mitjançant el mètode dels elements finits (anàlisi no lineal)

Aquest projecte consisteix en aplicar el càlcul no lineal en la modelització volumètricanumèrica de l’estructura del sistema de descàrrega d’una columna del claustre de lacatedral de Girona mitjançant el mètode dels elements finits. A la Universitat de Gironas’ha fet diferents estudis del claustre de la catedral de Girona però sempre simulant uncomportament lineal de les característiques dels materials. El programa utilitzat és la versió docent del programa ANSYS disponible al Dept.d’EMCI i l’element emprat ha sigut el SOLID65. Aquest element permet introduircaracterístiques de no linealitat en els models i és adequat per a anàlisi no lineald’elements com la pedra de Girona

Modelització de la contribució del formigó traccionat entre fissures en estructures reforçades amb armadures de materials compostos amb matriu polimèrica (FRP).

El present treball s’emmarca dins el camp de les estructures de formigó, i mésconcretament, a les que es troben reforçades amb armadures de materials compostos amb matriu polimèrica, és a dir FRP “Fiber Reinforced Polymer”

Modelització de la producció de melanina a partir de polifenol oxidasa d'Agaricus bisporus

Les melanines són un grup heterogeni de polímers producte de reaccions enzimàtiques en els teixits vegetals que contenen compostos fenòlics o polifenòlics. Estudis recents han descobert algunes propietats benèfiques de les melanines sobre la salut, tals com antioxidants, antiinflamatòries, immunològiques i propietats anti-tumorals. Així, no només la seva eliminació ha de ser examinada, sinó que també podria considerar-se la seva addició a aliments funcionals de nova creació. D’aquesta manera, es requereix conèixer el mecanisme cinètic de la lanogènesi abans de la seva possible utilització industrial. S’ha desenvolupat un model cinètic per explicar la formació de melanina a partir de L-tirosina utilitzant polifenol oxidasa d’Agaricus bisporus i monitoritzant l'absorbància de la solució. Aquesta expressió permet descriure la formació de melanina en funció del temps de reacció i obtenir alguns paràmetres importants que defineixen el producte, com el coeficient d'extinció. L’absorbància comença a créixer després d'un període de latència en què es produeixen productes intermedis incolors. El coeficient d'extinció dels productes resultants no és un valor constant, perquè depèn de les condicions de cada experiment. La tirosinasa tingué un menor efecte catalitzador sobre la L-tirosina (primera reacció que catalitza), que sobre L-DOPA (segona reacció).

Modelització i simulació del motor d'inducció en règim transitori amb PSIM

El present treball pretén modelitzar i simular el motor d’inducció trifàsic en règim transitori amb PSIM 6.0 Demo(la versió del programa que s’utilitza actualment a l’Escola Politècnica Superior de la UdG), però també s’estudia el model en règim permanent, per tal de comparar a nivell teòric els resultats dels dos règims. Primer cal entendre i implementar el model del motor d’inducció, i així obtenir l'esquema equivalent en règim transitori, per després poder-lo simular. Abans de dur a terme la simulació, cal obtenir els paràmetres del circuit equivalent del motor real per introduir-los al programa informàtic, amb la finalitat de tenir precisió en les respostes. Aquests valors s’obtindran mitjançant assajos necessaris al laboratori. Posteriorment, es fan simulacions i pràctiques reals amb el motor treballen en diferents condicions per veure el seu comportament, i així poder comparar els resultats de la simulació amb els valors reals. També s’implementa un estudi de la influencia dels paràmetres interns en el funcionament del motor. Així es podrà visualitzar i comparar les respostes de diferents variables en cadascunes de les simulacions que es duguin a terme. Finalment, seria interessant la introducció de la màquina d’inducció trifàsica actuant com a generador en la simulació.Aquest és un estudi en el qual se simula la màquina d'inducció trifàsic en règim transitori i en règim permanent mitjançant l'ús del PSIM, que és el programa informàtic de simulació

Modelització de les propietats òptiques de partícules metàl•liques en matriu dielèctrica

En el marc del projecte "Modelització de les propietats òptiques de partícules metàl•liques en matriu dielèctrica" s'han desenvolupat un conjunt d'eines numèriques que permeten avançar en l'ús de l'espectroscòpia òptica per a l'obtenció d'informació morfològica de materials compostos consistents en partícules metàl•liques en matriu dielèctrica. S'han implementat esquemes numèrics per a calcular les propietats òptiques de materials compostos on les partícules poden presentar una distribució de mides i formes i diferent graus d'ordenament espacial. Les simulacions s'han realitzat a dos nivells: i) amb l’aproximació quasi-estàtica, que permet descriure el comportament d'aquests materials en termes de constants òptiques efectives i ii) amb càlculs electrodinàmics exactes, que han servit per avaluar la validesa de l’aproximació anterior i que han permès d'estudiar la interacció de partícules amb feixos de llum focalitzats o amb polarització no homogènia. A través de l’anàlisi d'aquestes simulacions, s'han desenvolupat models senzills que permeten parametritzar la influència de diferents quantitats físiques en el comportament òptic del material. Aquests models s'han implementat en un programari de càlcul que permeten trobar el valor òptim dels paràmetres físics d'interès mitjançant l'ajust d'espectres òptics. Els models s'han avaluat amb l'anàlisi de dades experimentals subministrades per altres laboratoris.

Estudi de l'estat de Salut autopercebut: Modelització de l'índex d'utilitat EQ-5D mitjançant un model tobit

Objective: Health status measures usually have an asymmetric distribution and present a highpercentage of respondents with the best possible score (ceiling effect), specially when they areassessed in the overall population. Different methods to model this type of variables have beenproposed that take into account the ceiling effect: the tobit models, the Censored Least AbsoluteDeviations (CLAD) models or the two-part models, among others. The objective of this workwas to describe the tobit model, and compare it with the Ordinary Least Squares (OLS) model,that ignores the ceiling effect.Methods: Two different data sets have been used in order to compare both models: a) real datacomming from the European Study of Mental Disorders (ESEMeD), in order to model theEQ5D index, one of the measures of utilities most commonly used for the evaluation of healthstatus; and b) data obtained from simulation. Cross-validation was used to compare thepredicted values of the tobit model and the OLS models. The following estimators werecompared: the percentage of absolute error (R1), the percentage of squared error (R2), the MeanSquared Error (MSE) and the Mean Absolute Prediction Error (MAPE). Different datasets werecreated for different values of the error variance and different percentages of individuals withceiling effect. The estimations of the coefficients, the percentage of explained variance and theplots of residuals versus predicted values obtained under each model were compared.Results: With regard to the results of the ESEMeD study, the predicted values obtained with theOLS model and those obtained with the tobit models were very similar. The regressioncoefficients of the linear model were consistently smaller than those from the tobit model. In thesimulation study, we observed that when the error variance was small (s=1), the tobit modelpresented unbiased estimations of the coefficients and accurate predicted values, specially whenthe percentage of individuals wiht the highest possible score was small. However, when theerrror variance was greater (s=10 or s=20), the percentage of explained variance for the tobitmodel and the predicted values were more similar to those obtained with an OLS model.Conclusions: The proportion of variability accounted for the models and the percentage ofindividuals with the highest possible score have an important effect in the performance of thetobit model in comparison with the linear model.

La asimetria informativa en el sistema bancari i la seva regulació : anàlisi teòric, modelització del problema i proposta de regulació

La crisi financera actual ha posat de manifest les conseqüències de no tractar correctament les fallides de mercat en el sector bancari. Aquestes fallides de mercat, que són un element intrínsec de la pròpia activitat bancària, són un element imprescindible per entendre els desequilibris que han desencadenat crisi.El treball analitza una de les fallides de mercat del sector bancari que més incidència ha tingut en el desenvolupament de la crisi financera actual: la asimetria informativa. L’objectiu de l’estudi és identificar els problemes de selecció adversa i risc moral que es van produir en els anys previs a la crisi bancaria i fer-ne unanàlisi detallat.La hipòtesi del treball és que la asimetria informativa impedeix al sector bancari assolir un equilibri Paretoeficient en absència d'una regulació adequada.Per donar una resposta satisfactòria a la nostra hipòtesi, cal demostrar que la multitud de distorsions que la asimetria informativa va generar tingueren un impacte significatiu en el desenvolupament de la crisi. Amb aquest objectiu, volem mostrar quines han estat les causes i conseqüències d'aquestes distorsions, per què s'han produït i com s’haguessin pogut evitar en un entorn de regulació adequada.L'estructura del treball és la següent: en primer lloc oferim el context històric que ha motivat aquest treball, és a dir, una breu explicació sobre les causes i conseqüències de la crisi econòmica, establint paral·lelismes amb els casos de asimetria informativa que tractem. En segon lloc, analitzem el paper que ha tingut laasimetria informativa en la crisi actual i les raons que ens indiquen que el seu impacte ha estat fonamentalpel desenvolupament de la crisi. En tercer lloc, oferim dos models econòmics, un d’ells d’elaboració pròpia, amb l'objectiu de, no només identificar els diversos problemes de asimetria informativa transcorreguts anteriorment a la crisi bancària, sinó també per donar-hi una resposta econòmicament viable i satisfactòria.En quart lloc, exposem les mesures reguladores que considerem que poden solucionar els diferents casos de asimetria informativa analitzats. Finalment, oferim les conclusions més rellevants del treball.