Optimización dinámica y modelos de crecimiento con consumo óptimo: RAMSEY - CASS - KOOPMANS

En estas notas de clase se presenta y analiza el llamado modelo de crecimiento óptimo Ramsey-Cass-Koopmans. Este fue el primer modelo de crecimiento económico en el que el patrón de ahorro y, por ende, el de consumo, no están dados a priori, sino que son endógenos y responden a las preferencias y restricciones presupuestarias en el tiempo de las familias consumidoras. Por lo tanto este modelo es una versión sofisticada y mejor microfundamentada del modelo neoclásico de crecimiento de Robert Solow. El documento está dirigido a estudiantes de Macroeconomía tanto en pregrado como en Maestría.

Optiminación Dinámica en la gestión del cultivo de la dorada en la región mediterranea y Canarias

[ES] El trabajo presenta un modelo de optimización dinámica aplicado a la gestión de un sistema de cultivo de la dorada en la región mediterránea española y canaria. El modelo incluye una función de crecimiento ajustada a partir de datos reales de cultivo de la especie. Las variables económicas incorporan las peculiaridades de ambas regiones, siendo el coste del transporte el factor diferenciador más relevante. Se obtienen recomendaciones de tasas de racionamiento a lo largo del periodo de engorde, que se encuentran siempre por debajo del nivel de saturación. Las tallas de mercado óptimas resultan mayores en la región canaria, debido a sus ventajas medioambientales, destacándose en esta decisión de producto la existencia de un factor de competitividad diferenciada.

Integración de la industria del gas natural en el Mercosur. Un modelo de redes

El objetivo de este trabajo es identificar la política óptima (considerando producción, transporte y regulación) para la integración de la industria de gas natural en el Mercosur. Se analizarán factores que promueven o limitan la integración en la región. Utilizando un modelo matemático de flujo de redes, se minimizará el costo total (producción y transporte) para la región en su conjunto, satisfaciendo las restricciones de producción, capacidad de transporte y equilibrio (oferta igual a demanda) en cada nodo. El costo total (CT) de la producción y transporte de gas natural (considerando nodos para cada país en la región) es la función objetivo. El proceso de optimización consiste en identificar el nivel de gas natural producido y transportado que minimiza el costo total del sistema para la región. El modelo es estático, no considerando una optimización dinámica con relación a las reservas remanentes. Restricciones Consideramos cuatro restricciones en operación, a saber: 1. Equilibrio en los nodos: esta ecuación establece el equilibrio entre la oferta y la demanda de gas natural en cada nodo. La oferta incluye la producción local y las importaciones. Por su parte, la demanda incluye el consumo doméstico más las exportaciones. 2. Capacidad de producción en cada cuenca: esta restricción establece que las cantidades producidas en cada cuenca debería ser menor o igual a su capacidad de producción. Ello también permite la existencia de una utilización no plena de la capacidad. La capacidad máxima de producción en cada cuenca está determinada sobre la base de una medida de política para cada país a través de la cual el horizonte de consumo de las reservas probadas está establecido. Dada esta relación, el límite sobre la producción de cada año está fijado. En otras palabras, el nivel de producción no está basado ni en la capacidad instalada de producción ni en los precios, sino en la política de agotamiento decidida sobre las reservas probadas en el año de calibración del modelo. Esto permite diferentes escenarios para el análisis. Para las simulaciones se tomó el ratio de reservas a producción en el año de calibración del modelo. 3. Capacidad de transporte: el gas transportado a través de un gasoducto (los operativos y aquellos que están en plan de construcción), en general, y el gas transportado desde cada cuenca a cada mercado, en particular, debería ser menor o igual a la capacidad del gasoducto. 4. Nivel no negativo de gas natural producido: esto evita la existencia de soluciones inconsistentes no sólo desde un punto de vista económico sino también técnico. Referencias Banco Interamericano de Desarrollo BID (2001). Integración Energética en el Mercosur Ampliado, Washington DC. Beato, Paulina and Juan Benavides (2004). Gas Market Integration in the Southern Cone. Inter-American Development Bank. Washington, D.C. Conrad, Jon M. (1999). Resource Economics. Cambridge University Press. United States of America. Dasgupta, P.S. and G. M. Heal (1979). Economic Theory and Exhaustible Resources. Cambridge University Press. United States of America. Dos Santos, Edmilson M, Victorio E. Oxilia Dávalos, and Murilo T. Werneck Fagá (2006). “Natural Gas Integration in Latin America: Forward or Backwards?”. Revue de l’Energie, Nº 571, mai-juin. Fagundes de Almeida, E.L. y Trebat, N. (2004). “Drivers and barriers to cross-border gas trade in the southern cone”. Oil, Gas & Energy Law Intelligence, Vol. 2, Nº 3, Julio. Givogri, Pablo (2007). “Condiciones de abastecimiento y precios de la industria del gas de Argentina en los próximos años”. Fundación Mediterránea. Julio. Córdoba, Argentina. Kozulj, Roberto (2004). “La industria del gas natural en América del Sur: situación y posibilidades de la integración de los mercados”. Serie Recursos Naturales e Infraestructura. Nº 77. CEPAL. Santiago de Chile, Chile. Diciembre.

Non-constant discounting in finite horizon: The free terminal time case

This paper derives the HJB (Hamilton-Jacobi-Bellman) equation for sophisticated agents in a finite horizon dynamic optimization problem with non-constant discounting in a continuous setting, by using a dynamic programming approach. A simple example is used in order to illustrate the applicability of this HJB equation, by suggesting a method for constructing the subgame perfect equilibrium solution to the problem.Conditions for the observational equivalence with an associated problem with constantdiscounting are analyzed. Special attention is paid to the case of free terminal time. Strotz¿s model (an eating cake problem of a nonrenewable resource with non-constant discounting) is revisited.

Non-constant discounting in finite horizon: The free terminal time case

This paper derives the HJB (Hamilton-Jacobi-Bellman) equation for sophisticated agents in a finite horizon dynamic optimization problem with non-constant discounting in a continuous setting, by using a dynamic programming approach. A simple example is used in order to illustrate the applicability of this HJB equation, by suggesting a method for constructing the subgame perfect equilibrium solution to the problem.Conditions for the observational equivalence with an associated problem with constantdiscounting are analyzed. Special attention is paid to the case of free terminal time. Strotz¿s model (an eating cake problem of a nonrenewable resource with non-constant discounting) is revisited.

Modelo de gestión de la red de distribución tercerizada segmento tiendas región central, en productos de consumo masivo, mediante datos de panel y simulación de Monte Carlo.

El proyecto de investigación parte de la dinámica del modelo de distribución tercerizada para una compañía de consumo masivo en Colombia, especializada en lácteos, que para este estudio se ha denominado “Lactosa”. Mediante datos de panel con estudio de caso, se construyen dos modelos de demanda por categoría de producto y distribuidor y mediante simulación estocástica, se identifican las variables relevantes que inciden sus estructuras de costos. El problema se modela a partir del estado de resultados por cada uno de los cuatro distribuidores analizados en la región central del país. Se analiza la estructura de costos y el comportamiento de ventas dado un margen (%) de distribución logístico, en función de las variables independientes relevantes, y referidas al negocio, al mercado y al entorno macroeconómico, descritas en el objeto de estudio. Entre otros hallazgos, se destacan brechas notorias en los costos de distribución y costos en la fuerza de ventas, pese a la homogeneidad de segmentos. Identifica generadores de valor y costos de mayor dispersión individual y sugiere uniones estratégicas de algunos grupos de distribuidores. La modelación con datos de panel, identifica las variables relevantes de gestión que inciden sobre el volumen de ventas por categoría y distribuidor, que focaliza los esfuerzos de la dirección. Se recomienda disminuir brechas y promover desde el productor estrategias focalizadas a la estandarización de procesos internos de los distribuidores; promover y replicar los modelos de análisis, sin pretender remplazar conocimiento de expertos. La construcción de escenarios fortalece de manera conjunta y segura la posición competitiva de la compañía y sus distribuidores.

Economía matemática: antecedentes, evolución y algunos desarrollos recientes

Se presenta aquí, en forma breve, el origen de la matematización económica y el campo de la economía matemática. Un enfoque histórico inicial divide dicho campo en un primer periodo denominado marginalista, otro donde se utiliza la teoría de los conjuntos y modelos lineales y por último un periodo que integra los dos anteriores. Posteriormente, se analiza la evolución de la Teoría del Equilibrio General desde Quesnay, pasando por Walras y desarrollos posteriores hasta su culminación con los trabajos de Arrow, Debreu y sus contemporáneos. Finalmente, se describe la influencia de las matemáticas, en especial de la optimización dinámica, en la teoría macroeconómica y a otras áreas de la economía.

Diseño y evaluación de intervenciones en organizaciones empresariales desde la dinámica de sistemas: triage

Este documento describe la problemática actual en el área de urgencia en las instituciones de la salud, enumerando los problemas más recurrentes que afectan a los distintos grupos de interés y que han generado una búsqueda por parte de la administración de nuevas estrategias para alcanzar sus objetivos. A partir de esto se realiza un acercamiento bibliográfico del funcionamiento del Triage y de los estudios realizados usando la simulación en las estancias hospitalarias, profundizando en la metodología de Dinámica de Sistemas, como una herramienta efectiva para la toma de decisiones.

Fundamentos económicos e ideológicos que sustentan la Red Internet y su optimización a través de la implementación de una Intranet en un establecimiento de educación secundaria.

El trabajo tiene como objetivos el análisis de los supuestos ideológicos y económicos que sustentan la red Internet y el diseño de una Intranet para una escuela de enseñanza secundaria. Comienza exponiendo la evolución histórica de Internet y sus principales servicios. Trata de evaluar el servicio de páginas web en cuanto a la calidad, la oferta y la pertinencia educativa. Elabora un listado en el que aparecen algunos centros de recursos educativos que se encuentran en Internet, contemplando cuatro áreas temáticas: educación especial, historia universal, ciencias naturales y literatura. Finalmente describe los requerimientos técnicos y pedagógicos adecuados para dotar a un centro escolar de una intranet. Dicha dotación pasa por los siguientes presupuestos: la delimitación del por qué y para qué de la incorporación de la escuela a la red de redes y por extensión al proceso de globalización; una visión crítica de esta incorporación; y la capacitación teórico-práctica de los estamentos involucrados en la dinámica escolar (administrativos, discentes, docentes, padres y-o tutores) en torno a las materias relacionadas con la sociedad de la información, la globalización, la informática, los datos, la información y el conocimiento, el trabajo en redes, etc. Concluye que la red de redes puede resultar un instrumento muy valioso en la recogida e intercambio de información siempre que los estados adopten una política educativa que fortalezca el propio acervo cultural, de manera que la globalización sea un complemento de cada cultura y no una herramienta de dominación.

Génesis y dinámica de la personalidad humana según la teoría de análisis transaccional.

El objetivo general es abordar los aspectos y cuestiones fundamentales del análisis transaccional de un modo comprensivo, sin pretender perder esa simplicidad en la exposición que haría llegar los contenidos del análisis transaccional a cualquier persona interesada en ello.. Este trabajo es de carácter teórico; está estructurado en ocho partes. La primera parte hace referencia a: la personalidad (los estados del yo, sus funciones, las caricias, la temporalización de la intimidad personal, la fijación y las emociones y sentimientos); la segunda parte hace referencia a la configuración y expresión de la personalidad, que conta básicamente de los siguientes apartados: (el significado del desarrollo, el significado del estímulo ambiental, el aprendizaje del rol existencial y los juegos psicológicos). La cuarta parte trata sobre la orientación hacia la madurez (la decisión consciente y la identificación del realista). La quinta parte recoge la desorientación de la desviación (la decisión inconsciente y las grandes opciones hacia la desviación). La sexta parte trata el reencuentro con el propio yo (la educación y la terapia). La séptima recoge el análisis transaccional y otras teorías y técnicas (el psicoanálisis, el análisis existencial, la terapia guestáltica, psicodrama, el análisis de grupo, la terapia multimodal, el conductismo y la terapia Ericksoniana). Por el último la octava parte que trata los límites del análisis transaccional.. Las conclusiones son: 1. Ha quedado claro que la persona perfecta no existe. Todo ser humano tiene sus propias necesidades y por ello alguna vez se ha involucrado en juegos psicológicos de modo inconsciente para alcanzar algo que necesita.2. El requisito previo para alcanzar la personalidad sana está en el conocimiento auténtico de sí mismo. Sin embargo las circunstancias de la vida tal vez hagan que ese logro sea especialmente difícil. 3. La persona a veces se erige ante sí mismo con tal complejidad, que parece imposible tocar fondo en su propio conocimiento. 4.La persona humana se va descubriendo a sí misma a lo largo de la vida en un proceso que nunca termina, aunque puede dar sus cotas máximas de optimización en cada momento. 5. El tipo de persona que propone el análisis transaccional es aquella persona plenamente consciente de sí y de los demás, de sus límites y posibilidades y de los de los demás. Aquella persona cargada de humanidad que tiene una vivencia emocional adecuadad y que vive en equilibrio, la persona que es capaz de ser féliz auténticamente, a sabiendas de que la felicidad no significa estar exentos de problemas..

Dinámica del punto (DIMPUN).

Considerando que en el Ciclo Medio el alumno tiene frecuentes dificultades de comprensión de conceptos en el área de Física y Química, se propone crear un método de trabajo individual y creativo para que el alumno fije sus conceptos utilizando el ordenador como instrumento didáctico. Dedicado a alumnos de tercero de BUP y COU. Programas de ordenador que contienen problemas de física del movimiento de partículas simples, complementados con material escrito. No menciona tamaño ni características de la muestra utilizada. Este trabajo es un informe sobre un programa de optimización del aprendizaje de conceptos en el ámbito de la Física y la Química. El alumno comienza con un cuadernillo con indicaciones teóricas y ejemplos resueltos sobre el tema 'dinámica de la partícula para el movimiento de traslación rectilinea'. Tras cada ejemplo o bloque temático, el cuadernillo remite al programa de ordenador para solucionar ejercicios de dos formas posibles: con o sin ayuda. Al final hay un ejercicio escrito de comprensión sobre los ejemplos realizados. Por último, hay un cuestionario de autoevaluación con 15 items de verdadero-falso. Ejercicios programados en ordenador sobre plano inclinado, plano horizontal, máquina de Atword, cuerpos perpendiculares, doble plano inclinado más un programa de introducción. Ejercicio escrito de comprensión sobre los ejemplos realizados. Cuestionario de autoevaluación global con ítems de elección forzosa verdadero-falso. Ordenadores Comodore 64, Dragón y Spectrum. En el informe no se citan técnicas de análisis estadísticos. El informe menciona que el programa de enseñanza de conceptos físicos asistido por ordenador no ha sido valorado sistemáticamente, alude, no obstante, a la valoración positiva dada por alumnos y profesores. El informe no menciona conclusiones dado que el proyecto no ha sido valorado sistemáticamente. Es una experiencia que, valiéndose del ordenador como instrumento de ayuda, pretende facilitar la comprensión de conceptos físicos. En el trabajo se incluyen los listados de los programas utilizados.

Compatibilidad del principio de óptimo de Bellman con los métodos secuenciales de optimización de redes de tuberías

En el proceso de cálculo de redes de tuberías se maneja un conjunto de variables con unas características muy peculiares, ya que son discretas y estandarizadas. Por lo tanto su evolución se produce por escalones (la presión nominal, el diámetro y el costo de los tubos). Por otro lado la presión de diseño de la red es una función directa de la presión de cabecera. En el proceso de optimización mediante programación dinámica la presión de cabecera se va reduciendo gradualmente en cada secuencia del proceso, haciendo que evolucione a la par la presión de diseño, lo que genera a su vez saltos discriminados en la presión nominal de los tramos, y con ello en su costo y en su gradiente de cambio. En esta tesis doctoral se analiza si estos cambios discriminados que se producen en el gradiente de cambio de algunos tramos en el curso de una secuencia, ocasionados por la evolución de la presión de cabecera de la red, generan interferencias que alteran el proceso secuencial de la programación dinámica. La modificación del gradiente de cambio durante el transcurso de una secuencia se conoce con el nombre de mutación, la cual puede ser activa cuando involucra a un tramo optimo modificando las condiciones de la transacción o pasiva si no crea afección alguna. En el análisis realizado se distingue entre la mutación del gradiente de cambio de los tramos óptimos (que puede generarse exclusivamente en el conjunto de los trayectos que los albergan), y entre los efectos que el cambio de timbraje produce en el resto de los tramos de la red (incluso los situados aguas abajo de los nudos con holgura de presión nula) sobre el mecanismo iterativo, estudiando la compatibilidad de este fenómeno con el principio de óptimo de Bellman. En el proceso de investigación llevado a cabo se destaca la fortaleza que da al proceso secuencial del método Granados el hecho de que el gradiente de cambio siempre sea creciente en el avance hacia el óptimo, es decir que el costo marginal de la reducción de las pérdidas de carga de la red que se consigue en una iteración siempre sea más caro que el de la iteración precedente. Asimismo, en el estudio realizado se revisan los condicionantes impuestos al proceso de optimización, incluyendo algunos que hasta ahora no se han tenido en cuenta en los estudios de investigación, pero que están totalmente integrados en la ingeniería práctica, como es la disposición telescópica de las redes (reordenación de los diámetros de mayor a menor de cabeza a cola de la red), y la disposición de un único diámetro por tramo, en lugar de que estén compartidos por dos diámetros contiguos (con sus salvedades en caso de tramos de gran longitud, o en otras situaciones muy específicas). Finalmente se incluye un capítulo con las conclusiones, aportaciones y recomendaciones, las cuales se consideran de gran utilidad para la ingeniería práctica, entre las que se destaca la perfección del método secuencial, la escasa transcendencia de las mutaciones del gradiente de cambio y la forma en que pueden obviarse, la inocuidad de las mutaciones pasivas y el cumplimiento del principio de Bellman en todo el proceso de optimización. The sizing process of a water distribution network is based on several variables, being some of them special, as they are discrete and their values are standardized: pipe pressure rating, pipe diameter and pipe cost. On another note, the sizing process is directly related with the pressure at the network head. Given that during the optimization by means of the Granados’ Method (based on dynamic programming) the pressure at the network head is being gradually reduced, a jump from one pipe pressure rating to another may arise during the sequential process, leading to changes on the pipe cost and on the gradient change (unitary cost for reducing the head losses). This chain of changes may, in turn, affect the sequential process diverting it from an optimal policies path. This thesis analyses how the abovementioned alterations could influence the results of the dynamic programming algorithm, that is to say the compatibility with the Bellman’s Principle of Optimality, which states that the sequence has to follow a route of optimal policies, and that past decisions should not influence the remaining ones. The modification of the gradient change is known as mutation. Mutations are active when they affect the optimal link (the one which was selected to be changed during iteration) or passive when they do not alter the selection of the optimal link. The thesis analysed the potential mutations processes along the network, both on the optimal paths and also on the rest of the network, and its influence on the final results. Moreover, the investigation analysed the practical restrictions of the sizing process that are fully integrated in the applied engineering, but not always taken into account by the optimization tools. As the telescopic distribution of the diameters (i.e. larger diameters are placed at the network head) and the use of a unique diameter per link (with the exception of very large links, where two consecutive diameters may be placed). Conclusions regarding robustness of the dynamic programming algorithm are given. The sequence of the Granados Method is quite robust and it has been shown capable to auto-correct the mutations that could arise during the optimization process, and to achieve an optimal distribution even when the Bellman’s Principle of Optimality is not fully accomplished. The fact that the gradient change is always increasing during the optimization (that is to say, the marginal cost of reducing head losses is always increasing), provides robustness to the algorithm, as looping are avoided in the optimization sequence. Additionally, insight into the causes of the mutation process is provided and practical rules to avoid it are given, improving the current definition and utilization of the Granados’ Method.

Supervisión multidistribuida para el control de procesos de conservación de productos agroalimentarios: optimización de calidad del producto

La presente Tesis está orientada al análisis de la supervisión multidistribuida de tres procesos agroalimentarios: el secado solar, el transporte refrigerado y la fermentación de café, a través de la información obtenida de diferentes dispositivos de adquisición de datos, que incorporan sensores, así como el desarrollo de metodologías de análisis de series temporales, modelos y herramientas de control de procesos para la ayuda a la toma de decisiones en las operaciones de estos entornos. En esta tesis se han utilizado: tarjetas RFID (TemTrip®) con sistema de comunicación por radiofrecuencia y sensor de temperatura; el registrador (i-Button®), con sensor integrado de temperatura y humedad relativa y un tercer prototipo empresarial, módulo de comunicación inalámbrico Nlaza, que integra un sensor de temperatura y humedad relativa Sensirion®. Estos dispositivos se han empleado en la conformación de redes multidistribuidas de sensores para la supervisión de: A) Transportes de producto hortofrutícola realizados en condiciones comerciales reales, que son: dos transportes terrestre de producto de IV gama desde Murcia a Madrid; transporte multimodal (barco-barco) de limones desde Montevideo (Uruguay) a Cartagena (España) y transporte multimodal (barco-camión) desde Montevideo (Uruguay) a Verona (Italia). B) dos fermentaciones de café realizadas en Popayán (Colombia) en un beneficiadero. Estas redes han permitido registrar la dinámica espacio-temporal de temperaturas y humedad relativa de los procesos estudiados. En estos procesos de transporte refrigerado y fermentación la aplicación de herramientas de visualización de datos y análisis de conglomerados, han permitido identificar grupos de sensores que presentan patrones análogos de sus series temporales, caracterizando así zonas con dinámicas similares y significativamente diferentes del resto y permitiendo definir redes de sensores de menor densidad cubriendo las diferentes zonas identificadas. Las metodologías de análisis complejo de las series espacio-temporales (modelos psicrométricos, espacio de fases bidimensional e interpolaciones espaciales) permitieron la cuantificación de la variabilidad del proceso supervisado tanto desde el punto de vista dinámico como espacial así como la identificación de eventos. Constituyendo así herramientas adicionales de ayuda a la toma de decisiones en el control de los procesos. Siendo especialmente novedosa la aplicación de la representación bidimensional de los espacios de fases en el estudio de las series espacio-temporales de variables ambientales en aplicaciones agroalimentarias, aproximación que no se había realizado hasta el momento. En esta tesis también se ha querido mostrar el potencial de un sistema de control basado en el conocimiento experto como es el sistema de lógica difusa. Se han desarrollado en primer lugar, los modelos de estimación del contenido en humedad y las reglas semánticas que dirigen el proceso de control, el mejor modelo se ha seleccionado mediante un ensayo de secado realizado sobre bolas de hidrogel como modelo alimentario y finalmente el modelo se ha validado mediante un ensayo en el que se deshidrataban láminas de zanahoria. Los resultados sugirieron que el sistema de control desarrollado, es capaz de hacer frente a dificultades como las variaciones de temperatura día y noche, consiguiendo un producto con buenas características de calidad comparables a las conseguidas sin aplicar ningún control sobre la operación y disminuyendo así el consumo energético en un 98% con respecto al mismo proceso sin control. La instrumentación y las metodologías de análisis de datos implementadas en esta Tesis se han mostrado suficientemente versátiles y transversales para ser aplicadas a diversos procesos agroalimentarios en los que la temperatura y la humedad relativa sean criterios de control en dichos procesos, teniendo una aplicabilidad directa en el sector industrial ABSTRACT This thesis is focused on the analysis of multi-distributed supervision of three agri-food processes: solar drying, refrigerated transport and coffee fermentation, through the information obtained from different data acquisition devices with incorporated sensors, as well as the development of methodologies for analyzing temporary series, models and tools to control processes in order to help in the decision making in the operations within these environments. For this thesis the following has been used: RFID tags (TemTrip®) with a Radiofrequency ID communication system and a temperature sensor; the recorder (i-Button®), with an integrated temperature and relative humidity and a third corporate prototype, a wireless communication module Nlaza, which has an integrated temperature and relative humidity sensor, Sensirion®. These devices have been used in creating three multi-distributed networks of sensors for monitoring: A) Transport of fruits and vegetables made in real commercial conditions, which are: two land trips of IV range products from Murcia to Madrid; multimodal transport (ship - ship) of lemons from Montevideo (Uruguay) to Cartagena (Spain) and multimodal transport (ship - truck) from Montevideo (Uruguay) to Verona (Italy). B) Two coffee fermentations made in Popayan (Colombia) in a coffee processing plant. These networks have allowed recording the time space dynamics of temperatures and relative humidity of the processed under study. Within these refrigerated transport and fermentation processes, the application of data display and cluster analysis tools have allowed identifying sensor groups showing analogical patterns of their temporary series; thus, featuring areas with similar and significantly different dynamics from the others and enabling the definition of lower density sensor networks covering the different identified areas. The complex analysis methodologies of the time space series (psychrometric models, bi-dimensional phase space and spatial interpolation) allowed quantifying the process variability of the supervised process both from the dynamic and spatial points of view; as well as the identification of events. Thus, building additional tools to aid decision-making on process control brought the innovative application of the bi-dimensional representation of phase spaces in the study of time-space series of environmental variables in agri-food applications, an approach that had not been taken before. This thesis also wanted to show the potential of a control system based on specialized knowledge such as the fuzzy logic system. Firstly, moisture content estimation models and semantic rules directing the control process have been developed, the best model has been selected by an drying assay performed on hydrogel beads as food model; and finally the model has been validated through an assay in which carrot sheets were dehydrated. The results suggested that the control system developed is able to cope with difficulties such as changes in temperature daytime and nighttime, getting a product with good quality features comparable to those features achieved without applying any control over the operation and thus decreasing consumption energy by 98% compared to the same uncontrolled process. Instrumentation and data analysis methodologies implemented in this thesis have proved sufficiently versatile and cross-cutting to apply to several agri-food processes in which the temperature and relative humidity are the control criteria in those processes, having a direct effect on the industry sector.

Optimización del consumo de combustible de un vehículo dependiendo de las condiciones de la carretera

El consumo de combustible en un automóvil es una característica que se intenta mejorar continuamente debido a los precios del carburante y a la creciente conciencia medioambiental. Esta tesis doctoral plantea un algoritmo de optimización del consumo que tiene en cuenta las especificaciones técnicas del vehículo, el perfil de orografía de la carretera y el tráfico presente en ella. El algoritmo de optimización calcula el perfil de velocidad óptima que debe seguir el vehículo para completar un recorrido empleando un tiempo de viaje especificado. El cálculo del perfil de velocidad óptima considera los valores de pendiente de la carretera así como también las condiciones de tráfico vehicular de la franja horaria en que se realiza el recorrido. El algoritmo de optimización reacciona ante condiciones de tráfico cambiantes y adapta continuamente el perfil óptimo de velocidad para que el vehículo llegue al destino cumpliendo el horario de llegada establecido. La optimización de consumo es aplicada en vehículos convencionales de motor de combustión interna y en vehículos híbridos tipo serie. Los datos de consumo utilizados por el algoritmo de optimización se obtienen mediante la simulación de modelos cuasi-estáticos de los vehículos. La técnica de minimización empleada por el algoritmo es la Programación Dinámica. El algoritmo divide la optimización del consumo en dos partes claramente diferenciadas y aplica la Programación Dinámica sobre cada una de ellas. La primera parte corresponde a la optimización del consumo del vehículo en función de las condiciones de tráfico. Esta optimización calcula un perfil de velocidad promedio que evita, cuando es posible, las retenciones de tráfico. El tiempo de viaje perdido durante una retención de tráfico debe recuperarse a través de un aumento posterior de la velocidad promedio que incrementaría el consumo del vehículo. La segunda parte de la optimización es la encargada del cálculo de la velocidad óptima en función de la orografía y del tiempo de viaje disponible. Dado que el consumo de combustible del vehículo se incrementa cuando disminuye el tiempo disponible para finalizar un recorrido, esta optimización utiliza factores de ponderación para modular la influencia que tiene cada una de estas dos variables en el proceso de minimización. Aunque los factores de ponderación y la orografía de la carretera condicionan el nivel de ahorro de la optimización, los perfiles de velocidad óptima calculados logran ahorros de consumo respecto de un perfil de velocidad constante que obtiene el mismo tiempo de recorrido. Las simulaciones indican que el ahorro de combustible del vehículo convencional puede lograr hasta un 8.9% mientras que el ahorro de energía eléctrica del vehículo híbrido serie un 2.8%. El algoritmo fusiona la optimización en función de las condiciones del tráfico y la optimización en función de la orografía durante el cálculo en tiempo real del perfil óptimo de velocidad. La optimización conjunta se logra cuando el perfil de velocidad promedio resultante de la optimización en función de las condiciones de tráfico define los valores de los factores de ponderación de la optimización en función de la orografía. Aunque el nivel de ahorro de la optimización conjunta depende de las condiciones de tráfico, de la orografía, del tiempo de recorrido y de las características propias del vehículo, las simulaciones indican ahorros de consumo superiores al 6% en ambas clases de vehículo respecto a optimizaciones que no logran evitar retenciones de tráfico en la carretera. ABSTRACT Fuel consumption of cars is a feature that is continuously being improved due to the fuel price and an increasing environmental awareness. This doctoral dissertation describes an optimization algorithm to decrease the fuel consumption taking into account the technical specifications of the vehicle, the terrain profile of the road and the traffic conditions of the trip. The algorithm calculates the optimal speed profile that completes a trip having a specified travel time. This calculation considers the road slope and the expected traffic conditions during the trip. The optimization algorithm is also able to react to changing traffic conditions and tunes the optimal speed profile to reach the destination within the specified arrival time. The optimization is applied on a conventional vehicle and also on a Series Hybrid Electric vehicle (SHEV). The fuel consumption optimization algorithm uses data obtained from quasi-static simulations. The algorithm is based on Dynamic Programming and divides the fuel consumption optimization problem into two parts. The first part of the optimization process reduces the fuel consumption according to foreseeable traffic conditions. It calculates an average speed profile that tries to avoid, if possible, the traffic jams on the road. Traffic jams that delay drivers result in higher vehicle speed to make up for lost time. A higher speed of the vehicle within an already defined time scheme increases fuel consumption. The second part of the optimization process is in charge of calculating the optimal speed profile according to the road slope and the remaining travel time. The optimization tunes the fuel consumption and travel time relevancies by using two penalty factors. Although the optimization results depend on the road slope and the travel time, the optimal speed profile produces improvements of 8.9% on the fuel consumption of the conventional car and of 2.8% on the spent energy of the hybrid vehicle when compared with a constant speed profile. The two parts of the optimization process are combined during the Real-Time execution of the algorithm. The average speed profile calculated by the optimization according to the traffic conditions provides values for the two penalty factors utilized by the second part of the optimization process. Although the savings depend on the road slope, traffic conditions, vehicle features, and the remaining travel time, simulations show that this joint optimization process can improve the energy consumption of the two vehicles types by more than 6%.

Programación dinámica. Problema de reemplazo

Aquí se expone un ejemplo de programación dinámica, el cual muestra una aplicación directa del principio de optimalidad en problemas de múltiples etapas. No obstante que la aplicación de este ejemplo se reduce a casos en que hay que tomar dos decisiones únicamente, en situaciones reales son diversos los problemas de este tipo y de ahí su importancia. Por otra parte, la forma de solución aquí expuesta resulta accesible aun para aquellos poco versados en programación dinámica. Creador de principios de optimalidad y uno de los principales propulsores de los principios teóricos que gobiernan esta variedad reciente de la programación matemática es R. E. Bellman. El término programación dinámica se define como: un sistema de optimización donde se puede representar cada una de las variables como función de un parámetro común y si este parámetro es el tiempo, entonces se trata de un problema de programación dinámica. Las técnicas de solución son aplicables, entre otros, a los procesos de decisiones de múltiples etapas en las cuales la decisión que se toma en cada etapa depende de las decisiones tomadas previamente.