Optimal predictive control of water transport systems: Arrêt-Darré/Arros case study

This paper proposes the use of predictive optimal control as a suitable methodology to manage efficiently transport water networks. The predictive optimal controller is implemented using MPC control techniques. The Arrêt-Darré/Arros dam-river system located in the Southwest region of France is proposed as case study. A high-fidelity dynamic simulator based on the full Saint-Venant equations and able to reproduce this system is developed in MATLAB/SIMULINK to validate the performance of the developed predictive optimal control system. The control objective in the Arrêt-Darré/Arros dam-river system is to guarantee an ecological flow rate at a control point downstream of the Arrêt-Darré dam by controlling the outflow of this dam in spite of the unmeasured disturbances introduced by rainfalls incomings and farmer withdrawals

Efecto de la severidad de quemado sobre la regeneración de la vegetación en el Monte Austral

El fuego es un fenómeno recurrente en los ecosistemas del norte de la Patagonia y ocurren, fundamentalmente, luego de una serie de años húmedos que promueve el crecimiento de pastos. La acumulación de material combustible fino que resulta de esta secuencia de años húmedos facilita la ocurrencia de los incendios. Nuestro conocimiento sobre cómo es la regeneración de la vegetación es limitado. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la severidad de quemado (IS) sobre la evolución post-fuego de distintos grupos funcionales de la vegetación: arbustos, pastos perennes y pastos anuales. Durante dos estaciones de crecimiento posteriores al fuego, en un área ubicada en el este de la provincia de Río Negro (Provincia Fitogeográfica del Monte), evaluamos la cobertura de estos grupos. La cobertura de pastos anuales superó a los testigos no incendiados en la primera estación de crecimiento posterior al incendio en los sitios con menor IS, mientras que en los sitios con mayor IS esto se produjo durante la segunda estación. La cobertura de pastos perennes se regeneró al segundo año en todas las severidades de quemado, mientras que los arbustos recuperaron menos de la mitad de su cobertura original. El aumento inicial de la relación pastos/arbustos producida luego del incendio favorecería la actividad ganadera, sin embargo pueden existir impactos negativos sobre el suelo (erosión, pérdida de fertilidad) que deberían evaluarse antes de generar prácticas de manejo del fuego.Fire has been a recurrent phenomenon in Northeast region of Patagonia and it takes place, mainly, after humid years that promote the growth of the grasses. The consequent accumulation of fine combustible material favors the propagation of fire. However, little is known about the post-fire evolution of the vegetation in relation to the magnitude of the damage caused by this disturbance. The objective of this work was to evaluate the effect of Burn Severity (IS) over the post-fire evolution of different functional groups of the vegetation (shrubs, perennial grasses and annual grasses) in two growing seasons after fire in an area located in the East of Río Negro province, inside the Monte Phytogeographic Province. The cover of annual grasses in the areas with lower IS overcome the non-burn sites in the first post fire growing season, while in the areas with higher IS this tookplace during the second season. The perennial grasses cover regenerated in the second year in all IS classes, while shrubs recovered less than half of their original cover. The initial increase in the grasses/shrubs relationship produced after the fire would be more favorable for cattle, however negative impacts on the soil can exist (erosion, loss of fertility) that should be evaluated before generating practices of fire management.Estación Experimental Agropecuaria BarilocheFil: Bran, Donaldo Eduardo. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche; ArgentinaFil: Cecchi, Gustavo. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Valle Inferior; ArgentinaFil: Gaitan, Juan Jose. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria (INTA). Instituto de Suelos; ArgentinaFil: Ayesa, Javier Alejandro. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche; ArgentinaFil: Lopez, Carlos Rodolfo. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche; Argentin

Quantitative assessment of energy and resource recovery in wastewater treatment plants based on plant-wide simulations.

The growing development of technologies and processes for resource treatment and recovery is offering endless possibilities for creating new plant-wide configurations or modifying existing ones. However, the configurations’ complexity, the interrelation between technologies and the influent characteristics turn decision-making into a complex or unobvious process. In this frame, the Plant-Wide Modelling (PWM) library presented in this paper allows a thorough, comprehensive and refined analysis of different plant configurations that are basic aspects in decision-making from an energy and resource recovery perspective. In order to demonstrate the potential of the library and the need to run simulation analyses, this paper carries out a comparative analysis of WWTPs, from a techno-economic point of view. The selected layouts were (1) a conventional WWTP based on a modified version of the Benchmark Simulation Model No. 2, (2) an upgraded or retrofitted WWTP, and (3) a new Wastewater Resource Recovery Facilities (WRRF) concept denominated as C/N/P decoupling WWTP. The study was based on a preliminary analysis of the organic matter and nutrient energy use and recovery options, a comprehensive mass and energy flux distribution analysis in each configuration in order to compare and identify areas for improvement, and a cost analysis of each plant for different influent COD/TN/TP ratios. Analysing the plants from a standpoint of resources and energy utilization, a low utilization of the energy content of the components could be observed in all configurations. In the conventional plant, the COD used to produce biogas was around 29%, the upgraded plant was around 36%, and 34% in the C/N/P decoupling WWTP. With regard to the self-sufficiency of plants, achieving self-sufficiency was not possible in the conventional plant, in the upgraded plant it depended on the influent C/N ratio, and in the C/N/P decoupling WWTP layout self-sufficiency was feasible for almost all influents, especially at high COD concentrations. The plant layouts proposed in this paper are just a sample of the possibilities offered by current technologies. Even so, the library presented here is generic and can be used to construct any other plant layout, provided that a model is available

The genetic architecture of the human cerebral cortex

The cerebral cortex underlies our complex cognitive capabilities, yet little is known about the specific genetic loci that influence human cortical structure. To identify genetic variants that affect cortical structure, we conducted a genome-wide association meta-analysis of brain magnetic resonance imaging data from 51,665 individuals. We analyzed the surface area and average thickness of the whole cortex and 34 regions with known functional specializations. We identified 199 significant loci and found significant enrichment for loci influencing total surface area within regulatory elements that are active during prenatal cortical development, supporting the radial unit hypothesis. Loci that affect regional surface area cluster near genes in Wnt signaling pathways, which influence progenitor expansion and areal identity. Variation in cortical structure is genetically correlated with cognitive function, Parkinson's disease, insomnia, depression, neuroticism, and attention deficit hyperactivity disorder

Nueva Metodología de Modelado Matemático Integral de las EDAR

Tras una revisión del potencial y las limitaciones de los principales modelos matemáticos existentes para describir de manera conjunta los procesos unitarios de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR), la presente tesis desarrolla una nueva metodología de modelado. Esta metodología permite la construcción sistemática y rigurosa de modelos integrales de planta capaces de reproducir las mutuas interrelaciones entre los diferentes elementos de las líneas de aguas y fangos, garantizando en todo momento la continuidad de masa elemental y carga. La nueva metodología desarrollada, denominada metodología PWM (Plant Wide Modelling) está basada en la utilización de una lista genérica de transformaciones de las que se eligen las más adecuadas para los procesos que tienen lugar en cada EDAR objeto de estudio. La definición de los componentes en sus fracciones másicas elementales permite garantizar la continuidad de masa y carga en cada transformación y a lo largo de toda la planta. La definición de los componentes en base a sus fracciones másicas ha sido utilizada para el desarrollo de un algoritmo para la caracterización automática del influente. Este algoritmo ha sido empleado con éxito en la caracterización del agua residual influente de la EDAR de Galindo (Bilbao). La metodología PWM propuesta ha sido utilizada para la construcción de un modelo integral para un caso de estudio estándar (BSM2). El modelo obtenido ha sido verificado en diferentes escenarios de simulación. Posteriormente se ha llevado a cabo un análisis comparativo entre la utilización del modelo de EDAR obtenido frente a otras propuestas de modelado integral existentes en la bibliografía. Se ha construido en modelo integral para la EDAR Galindo-Bilbao de acuerdo con la metodología PWM. El modelo obtenido ha sido utilizado en la validación de una estrategia de control automático en la línea de aguas de la EDAR. Posteriormente se ha llevado a cabo una exploración de la operación de la EDAR en escenarios hipotéticos que consideran de forma conjunta líneas de aguas y fangos. La exposición finaliza con el capítulo dedicado a las conclusiones del estudio realizado, la bibliografía utilizada y una serie de anexos que proporcionan información adicional a la incluida en la memoria

New heat transfer and operating cost models for the Plant-Wide simulation of full-scale WWTPs.

Tesi honen helburu nagusia, modelo matematikoak eraikitzeko beharrezkoa den prozedura zorrotz eta sistematikoa garatu ata balioztatzea izan da, hondakin uren araztegia (HUA) osatzen duten prozesu ororen bero transferentzia eta eragiketa-kostuak deskribatu ahal izateko. Helburu hau erdiesteko asmoz, tesiak modelaketa metodologia berri bat aurkezten du, unitateetan eman daitezkeen erreakzio biokimiko, kimiko eta fisiko-kimikoek sor ditzaketen bero aldaketak zenbatezteko. Metodologia, fase (likido, gas nahiz solido) bakoitzeko erreakzio-beroen zenbatezpenean oinarritzen da, formazio entalpiak erabiliz eta Hess-en legea aplikatuz. Plant-Wide Modelling (PWM) metodologiak eskaintzen duen osagaien karakterizazio xehatuak, osagai bakoitzaren formazio entalpiaren zenbatespena ahalbidetzen du, baita erreakzio-beroaren kalkulu sistemiko eta dinamikoa ere, uneoro planta osoan zehar energia termikoaren ata masikoaren jarraitasuna bermatuz. Metodologia hau, bero transferentzia modelo orokor batetara gehitu da prozesuko unitateetan aurki daitezkeen faseen temperaturak iragartzeko asmoz. Eragiketa-kostu modeloei dagokienez, tesiak ingeniaritzan erabiltzen diren adierazpenetan oinarritutako eragingailuen bilduma zabala aurkezten du. Adierazpen hauen erabilerak, eragiketa-kostuen zenbatezpen zehatz eta errealista ahalbidetzen du, hauek prozesuko aldagaiekin (emari, erreakzio entalpia, solidoen kontzentrazio, etab.) duten lotura estuari esker. Tesi honetan garatutako bero transferentzia eta kostu modeluek, eta Lizarralde eta kol-ek (2015) aurkeztutako modelu fisiko-kimikoak, Ceit-IK4 PWM metodologia eguneratzen lagundu dute, Extended Plant-Wide Modelling (E-PWM) metodología izenekora. Erreakzio-beroaren zenbatezpenerako garatutako modelaketa metodologia, datu teoriko eta experimentalekin balioztatu da. Bero transferentzia modeloaren iragartze ahalmena berriz, digestio aerobio termofilo eta autoiraunkor (DATA) baten portaeraren simulazio bitartez egiaztatu da. Modelo termiko orokorraren baliagarritasuna eta aplikagarritasuna frogatzeko, simulazio bidezko bi azterketa-kasu burutu dira, lehenengoan DATA erreaktorea simulatuz eta bigarrengoan erreferentzizko planta global bat erabiliz (BSM2). Modelo bildumaren ahalmena erakusteko asmoz, hiru HUA ebolutibo alderatu dira ikuspuntu tekniko-ekonomiko batetatik. Aukeratutako konfigurazioak ondorengoak dira: (1) Ohiko hondakin uren araztegi bat erreferentzizko bigarren simulazio modelo (BSM2) eraldatuan oinarritua, (2) Ohiko HUAren bertsio hobetu eta berhornitua, eta (3) arazketa kontzeptu berri batean oinarritutako konfigurazio bat, C/N/P banandua duen arategia izenekoa. Ondoren, hiru HUA errealetan burututako azterketa-kasuak aurkezten dira modelo bilduma egokitu eta malguen baliagarritasuna erakusteko, hau da, PWM modelo bildumaren baliagarritasuna. Bukatzeko, tesiaren ondorio nagusiak biltzen dituen atala, erabilitako erreferentzi bibliografiko zehatzen zerrenda eta tesian aurkeztutako informazioa osatzen duten zenbait eranskin gehitu dira.El principal objetivo de esta tesis ha sido el de desarrollar y validar un procedimiento riguroso y sistemático para construir modelos matemáticos que describan las transferencias de calor y los costes operacionales en estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs). Con el fin de lograr este objetivo, la tesis presenta una nueva metodología de modelado para el cálculo de las variaciones de calor producidas por las reacciones bioquímicas, químicas y físico-químicas en cualquier unidad. La metodología se basa en la estimación del calor de reacción de cada fase (líquida, sólida o gaseosa) mediante las entalpias de formación de los componentes del modelo y aplicando la Ley de Hess. La detallada caracterización de los componentes que ofrece la metodología Plant-Wide Modelling (PWM), permite la estimación de las entalpías de formación de cada componente del modelo, y hace posible un cálculo sistemático y dinámico del calor liberado o absorbido por cada transformación, garantizando en todo momento la continuidad de energía calorífica en paralelo con la continuidad de masa en cualquier punto de la planta. Esta metodología ha sido incorporada a un completo y genérico modelo de transferencias de calor para la predicción de la temperatura de cualquier fase (líquida, sólida o gaseosa) presente en las unidades de proceso. En lo que respecta a los modelos de costes de operación, la tesis presenta una amplia librería de modelos de actuadores basados en ecuaciones ingenieriles. La utilización de expresiones ingenieriles ha permitido tener una estimación más detallada y realista de los costes operacionales, por el hecho de estar éstos asociados a variables operacionales de proceso (caudales, entalpías de reacción, concentración de sólidos, etc.). Los modelos de transferencias de calor y los modelos de costes operacionales desarrollados en esta tesis, junto con el modelo físico-químico desarrollado por Lizarralde et al., (2015) han servido para actualizar la metodología Ceit-IK4 PWM, a una nueva versión de la metodología denominada Extended Plant-Wide Modelling (E-PWM). La metodología de modelado desarrollada para el cálculo de las variaciones de calor producidas por las transformaciones ha sido validada mediante una comparación con datos experimentales y teóricos bibliográficos. Mientras que la verificación de la capacidad predictiva del modelo de transferencias de calor se ha llevado a cabo mediante la simulación del comportamiento dinámico de un digestor aerobio termófilo auto-sostenido (ATAD). Para testear la utilidad y aplicabilidad del modelo térmico global, se han realizado dos estudios por simulación, uno de ellos en el mismo reactor ATAD y otro en una planta global de referencia (BSM2). Con el objetivo de mostrar el potencial de la librería, se han comparado tres plantas evolutivas desde un punto de vista técnico-económico. Las configuraciones seleccionados han sido: (1) una EDAR convencional basada en una versión modificada del modelo de simulación de referencia No. 2 (BSM2), (2) una versión mejorada o reequipada de la EDAR convencional, y (3) un nuevo concepto de planta denominado EDAR con desacople de C/N/P. Posteriormente, la tesis presenta tres casos de estudio realizados en plantas de tratamiento de aguas residuales a escala real con el objetivo de mostrar la utilidad de las librerías de modelos adaptadas y flexibles frente a optimizaciones de plantas a gran escala, como es el caso de la librería de modelos PWM. La exposición finaliza con un capítulo dedicado a las conclusiones más significativas, la bibliografía utilizada y una serie de anexos que proporcionan información adicional a la incluida en la memoria, como por ejemplo la descripción detallada de los modelos y la caracterización de los componentes del modelo.The main objective of this thesis has been to develop and validate a systematic and rigorous procedure for constructing mathematical models describing both heat transfers and operating costs in Wastewater Treatment Plants (WWTPs). In order to achieve this objective, the thesis presents a new modelling methodology for calculating the heat variations produced by biochemical, chemical and physico-chemical transformations in any unit. The methodology is based on the estimation of the heat of reaction of each phase (liquid, solid or gaseous) by the enthalpies of formation of model components, applying the Hess's law. The detailed characterization of the components that provides the Plant-Wide Modelling (PWM) methodology, enables the estimation of the enthalpy of formation for each model component and makes possible a systematic and dynamic calculation of the heat released or absorbed by each transformation, guaranteeing heat energy continuity in parallel with the mass continuity at any point in the plant. This methodology has been incorporated into a complete and generic heat transfer model for predicting the temperature of any phase present in the unit-processes. Regarding the operating cost models, the thesis presents an extensive library of actuator models based on engineering equations. The engineering expressions adapted depend closely on the operational variables of the process (solids concentration, flowrates, enthalpy changes of reaction, etc.), allowing a more detailed and realistic estimate. The heat transfer and operating costs models developed in this thesis, along with the physico-chemical model developed by Lizarralde et al. (2015), have been used to update the Ceit-IK4 PWM methodology to a new version of the methodology called Extended Plant-Wide Modelling (E-PWM). The modelling methodology developed for calculating heat variations caused by transformations has been validated with experimental and theoretical data obtained in literature. After validation, a verification of the predictive capacity of the heat transfer model was carried out by simulating the behaviour of an Autothermal Thermophilic Aerobic Digester (ATAD). In order to test the usefulness and applicability of the overall heat transfer model, two case studies have been carried out. In the first study, the same ATAD reactor was simulated, and in the second case study a global reference plant (BSM2) was used. In order to show the potential of the library, three evolutionary WWTPs were compared from a techno-economic standpoint. The selected configurations were (1) a conventional WWTP based on a modified version of the Benchmark Simulation Model No. 2, (2) an upgraded or retrofitted WWTP, and (3) a new Wastewater Resource Recovery Facility (WRRF) concept denominated as C/N/P decoupling WWTP. Subsequently, the thesis presents three case studies conducted in full-scale wastewater treatment plant in order to show the usefulness of adapted and flexible model libraries for optimising real full-scale WWTPs, as is the case of the PWM library. The thesis concludes with a chapter devoted to the most significant conclusions, the bibliography, and a set of appendixes with additional information, such as the detailed description of the models and the characterization of the components

Nueva Metodología de Modelado Matemático Integral de las EDAR

Tras una revisión del potencial y las limitaciones de los principales modelos matemáticos existentes para describir de manera conjunta los procesos unitarios de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR), la presente tesis desarrolla una nueva metodología de modelado. Esta metodología permite la construcción sistemática y rigurosa de modelos integrales de planta capaces de reproducir las mutuas interrelaciones entre los diferentes elementos de las líneas de aguas y fangos, garantizando en todo momento la continuidad de masa elemental y carga. La nueva metodología desarrollada, denominada metodología PWM (Plant Wide Modelling) está basada en la utilización de una lista genérica de transformaciones de las que se eligen las más adecuadas para los procesos que tienen lugar en cada EDAR objeto de estudio. La definición de los componentes en sus fracciones másicas elementales permite garantizar la continuidad de masa y carga en cada transformación y a lo largo de toda la planta. La definición de los componentes en base a sus fracciones másicas ha sido utilizada para el desarrollo de un algoritmo para la caracterización automática del influente. Este algoritmo ha sido empleado con éxito en la caracterización del agua residual influente de la EDAR de Galindo (Bilbao). La metodología PWM propuesta ha sido utilizada para la construcción de un modelo integral para un caso de estudio estándar (BSM2). El modelo obtenido ha sido verificado en diferentes escenarios de simulación. Posteriormente se ha llevado a cabo un análisis comparativo entre la utilización del modelo de EDAR obtenido frente a otras propuestas de modelado integral existentes en la bibliografía. Se ha construido en modelo integral para la EDAR Galindo-Bilbao de acuerdo con la metodología PWM. El modelo obtenido ha sido utilizado en la validación de una estrategia de control automático en la línea de aguas de la EDAR. Posteriormente se ha llevado a cabo una exploración de la operación de la EDAR en escenarios hipotéticos que consideran de forma conjunta líneas de aguas y fangos. La exposición finaliza con el capítulo dedicado a las conclusiones del estudio realizado, la bibliografía utilizada y una serie de anexos que proporcionan información adicional a la incluida en la memoria

New heat transfer and operating cost models for the Plant-Wide simulation of full-scale WWTPs.

Tesi honen helburu nagusia, modelo matematikoak eraikitzeko beharrezkoa den prozedura zorrotz eta sistematikoa garatu ata balioztatzea izan da, hondakin uren araztegia (HUA) osatzen duten prozesu ororen bero transferentzia eta eragiketa-kostuak deskribatu ahal izateko. Helburu hau erdiesteko asmoz, tesiak modelaketa metodologia berri bat aurkezten du, unitateetan eman daitezkeen erreakzio biokimiko, kimiko eta fisiko-kimikoek sor ditzaketen bero aldaketak zenbatezteko. Metodologia, fase (likido, gas nahiz solido) bakoitzeko erreakzio-beroen zenbatezpenean oinarritzen da, formazio entalpiak erabiliz eta Hess-en legea aplikatuz. Plant-Wide Modelling (PWM) metodologiak eskaintzen duen osagaien karakterizazio xehatuak, osagai bakoitzaren formazio entalpiaren zenbatespena ahalbidetzen du, baita erreakzio-beroaren kalkulu sistemiko eta dinamikoa ere, uneoro planta osoan zehar energia termikoaren ata masikoaren jarraitasuna bermatuz. Metodologia hau, bero transferentzia modelo orokor batetara gehitu da prozesuko unitateetan aurki daitezkeen faseen temperaturak iragartzeko asmoz. Eragiketa-kostu modeloei dagokienez, tesiak ingeniaritzan erabiltzen diren adierazpenetan oinarritutako eragingailuen bilduma zabala aurkezten du. Adierazpen hauen erabilerak, eragiketa-kostuen zenbatezpen zehatz eta errealista ahalbidetzen du, hauek prozesuko aldagaiekin (emari, erreakzio entalpia, solidoen kontzentrazio, etab.) duten lotura estuari esker. Tesi honetan garatutako bero transferentzia eta kostu modeluek, eta Lizarralde eta kol-ek (2015) aurkeztutako modelu fisiko-kimikoak, Ceit-IK4 PWM metodologia eguneratzen lagundu dute, Extended Plant-Wide Modelling (E-PWM) metodología izenekora. Erreakzio-beroaren zenbatezpenerako garatutako modelaketa metodologia, datu teoriko eta experimentalekin balioztatu da. Bero transferentzia modeloaren iragartze ahalmena berriz, digestio aerobio termofilo eta autoiraunkor (DATA) baten portaeraren simulazio bitartez egiaztatu da. Modelo termiko orokorraren baliagarritasuna eta aplikagarritasuna frogatzeko, simulazio bidezko bi azterketa-kasu burutu dira, lehenengoan DATA erreaktorea simulatuz eta bigarrengoan erreferentzizko planta global bat erabiliz (BSM2). Modelo bildumaren ahalmena erakusteko asmoz, hiru HUA ebolutibo alderatu dira ikuspuntu tekniko-ekonomiko batetatik. Aukeratutako konfigurazioak ondorengoak dira: (1) Ohiko hondakin uren araztegi bat erreferentzizko bigarren simulazio modelo (BSM2) eraldatuan oinarritua, (2) Ohiko HUAren bertsio hobetu eta berhornitua, eta (3) arazketa kontzeptu berri batean oinarritutako konfigurazio bat, C/N/P banandua duen arategia izenekoa. Ondoren, hiru HUA errealetan burututako azterketa-kasuak aurkezten dira modelo bilduma egokitu eta malguen baliagarritasuna erakusteko, hau da, PWM modelo bildumaren baliagarritasuna. Bukatzeko, tesiaren ondorio nagusiak biltzen dituen atala, erabilitako erreferentzi bibliografiko zehatzen zerrenda eta tesian aurkeztutako informazioa osatzen duten zenbait eranskin gehitu dira.El principal objetivo de esta tesis ha sido el de desarrollar y validar un procedimiento riguroso y sistemático para construir modelos matemáticos que describan las transferencias de calor y los costes operacionales en estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs). Con el fin de lograr este objetivo, la tesis presenta una nueva metodología de modelado para el cálculo de las variaciones de calor producidas por las reacciones bioquímicas, químicas y físico-químicas en cualquier unidad. La metodología se basa en la estimación del calor de reacción de cada fase (líquida, sólida o gaseosa) mediante las entalpias de formación de los componentes del modelo y aplicando la Ley de Hess. La detallada caracterización de los componentes que ofrece la metodología Plant-Wide Modelling (PWM), permite la estimación de las entalpías de formación de cada componente del modelo, y hace posible un cálculo sistemático y dinámico del calor liberado o absorbido por cada transformación, garantizando en todo momento la continuidad de energía calorífica en paralelo con la continuidad de masa en cualquier punto de la planta. Esta metodología ha sido incorporada a un completo y genérico modelo de transferencias de calor para la predicción de la temperatura de cualquier fase (líquida, sólida o gaseosa) presente en las unidades de proceso. En lo que respecta a los modelos de costes de operación, la tesis presenta una amplia librería de modelos de actuadores basados en ecuaciones ingenieriles. La utilización de expresiones ingenieriles ha permitido tener una estimación más detallada y realista de los costes operacionales, por el hecho de estar éstos asociados a variables operacionales de proceso (caudales, entalpías de reacción, concentración de sólidos, etc.). Los modelos de transferencias de calor y los modelos de costes operacionales desarrollados en esta tesis, junto con el modelo físico-químico desarrollado por Lizarralde et al., (2015) han servido para actualizar la metodología Ceit-IK4 PWM, a una nueva versión de la metodología denominada Extended Plant-Wide Modelling (E-PWM). La metodología de modelado desarrollada para el cálculo de las variaciones de calor producidas por las transformaciones ha sido validada mediante una comparación con datos experimentales y teóricos bibliográficos. Mientras que la verificación de la capacidad predictiva del modelo de transferencias de calor se ha llevado a cabo mediante la simulación del comportamiento dinámico de un digestor aerobio termófilo auto-sostenido (ATAD). Para testear la utilidad y aplicabilidad del modelo térmico global, se han realizado dos estudios por simulación, uno de ellos en el mismo reactor ATAD y otro en una planta global de referencia (BSM2). Con el objetivo de mostrar el potencial de la librería, se han comparado tres plantas evolutivas desde un punto de vista técnico-económico. Las configuraciones seleccionados han sido: (1) una EDAR convencional basada en una versión modificada del modelo de simulación de referencia No. 2 (BSM2), (2) una versión mejorada o reequipada de la EDAR convencional, y (3) un nuevo concepto de planta denominado EDAR con desacople de C/N/P. Posteriormente, la tesis presenta tres casos de estudio realizados en plantas de tratamiento de aguas residuales a escala real con el objetivo de mostrar la utilidad de las librerías de modelos adaptadas y flexibles frente a optimizaciones de plantas a gran escala, como es el caso de la librería de modelos PWM. La exposición finaliza con un capítulo dedicado a las conclusiones más significativas, la bibliografía utilizada y una serie de anexos que proporcionan información adicional a la incluida en la memoria, como por ejemplo la descripción detallada de los modelos y la caracterización de los componentes del modelo.The main objective of this thesis has been to develop and validate a systematic and rigorous procedure for constructing mathematical models describing both heat transfers and operating costs in Wastewater Treatment Plants (WWTPs). In order to achieve this objective, the thesis presents a new modelling methodology for calculating the heat variations produced by biochemical, chemical and physico-chemical transformations in any unit. The methodology is based on the estimation of the heat of reaction of each phase (liquid, solid or gaseous) by the enthalpies of formation of model components, applying the Hess's law. The detailed characterization of the components that provides the Plant-Wide Modelling (PWM) methodology, enables the estimation of the enthalpy of formation for each model component and makes possible a systematic and dynamic calculation of the heat released or absorbed by each transformation, guaranteeing heat energy continuity in parallel with the mass continuity at any point in the plant. This methodology has been incorporated into a complete and generic heat transfer model for predicting the temperature of any phase present in the unit-processes. Regarding the operating cost models, the thesis presents an extensive library of actuator models based on engineering equations. The engineering expressions adapted depend closely on the operational variables of the process (solids concentration, flowrates, enthalpy changes of reaction, etc.), allowing a more detailed and realistic estimate. The heat transfer and operating costs models developed in this thesis, along with the physico-chemical model developed by Lizarralde et al. (2015), have been used to update the Ceit-IK4 PWM methodology to a new version of the methodology called Extended Plant-Wide Modelling (E-PWM). The modelling methodology developed for calculating heat variations caused by transformations has been validated with experimental and theoretical data obtained in literature. After validation, a verification of the predictive capacity of the heat transfer model was carried out by simulating the behaviour of an Autothermal Thermophilic Aerobic Digester (ATAD). In order to test the usefulness and applicability of the overall heat transfer model, two case studies have been carried out. In the first study, the same ATAD reactor was simulated, and in the second case study a global reference plant (BSM2) was used. In order to show the potential of the library, three evolutionary WWTPs were compared from a techno-economic standpoint. The selected configurations were (1) a conventional WWTP based on a modified version of the Benchmark Simulation Model No. 2, (2) an upgraded or retrofitted WWTP, and (3) a new Wastewater Resource Recovery Facility (WRRF) concept denominated as C/N/P decoupling WWTP. Subsequently, the thesis presents three case studies conducted in full-scale wastewater treatment plant in order to show the usefulness of adapted and flexible model libraries for optimising real full-scale WWTPs, as is the case of the PWM library. The thesis concludes with a chapter devoted to the most significant conclusions, the bibliography, and a set of appendixes with additional information, such as the detailed description of the models and the characterization of the components

Guía de reconocimiento de mallines y recomendaciones para su manejo : Pastoreo de verano (Noviembre-Abril)

Guía para el reconocimiento de mallines en la Cuenca ganadera de Junín de los Andes. Provincia de NeuquénLa guía cuenta con una fotografías, una breve descripción de la vegetación, del suelo y una estimación del rango de productividad anual de forraje de las diferentes clases de mallines mas representativas de la regiones ecológicas de Precordillera y Sierras y Mesetas Occidentales de la cuenca ganadera de Junín de los Andes.Estación Experimental Agropecuaria BarilocheFil: Ayesa, Javier Alejandro. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Area de Recursos Naturales; ArgentinaFil: Bran, Donaldo Eduardo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Area de Recursos Naturales; ArgentinaFil: Gaitan, Juan Jose. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Area de Recursos Naturales; ArgentinaFil: Siffredi, Guillermo Lorenzo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Area de Recursos Naturales; ArgentinaFil: Raffo, Fernando. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Area de Recursos Naturales; Argentin