Comparison of demand pattern calibration in water distribution networks with geographic and non-geographic parameterization

Demands are one of the most uncertain parameters in water distribution network models. A good calibration of the model demands leads to better results when using the model for any purpose. A demand pattern calibration methodology that uses a priori information has been developed for calibrating the behavior of demand groups. In cities, similar demand behaviors are distributed all over the network, contrary to smaller villages where demands are clearly sectorised in residential neighborhoods, commercial zones and industrial sectors. In this work, demand pattern calibration has a final use for leakage detection and isolation. Detecting a leakage in a pattern that covers nodes spread all over the network makes the isolation unfeasible. Besides, demands in the same zone may be more similar due to the common pressure of the area rather than for the type of contract. A demand pattern calibration methodology is applied to a real network with synthetic non-geographic demands for calibrating geographic demand patterns. The results are compared with a previous work where the calibrated patterns were the original non-geographic onesPeer ReviewedPostprint (published version

Nanomechanics of Langmuir-Blodgett films

La caracterització topogràfica i nanomecànica de pel·lícules moleculars és important degut al creixent interès que aquestes desperten, tant des del punt de vista científic com tecnològic. Com a cas particular tenim les pel·lícules Langmuir i Langmuir- Blodgett (LB), les quals permeten el control de l'àrea per molècula i per tant de la nanoestructura de la mostra. Les pel·lícules Langmuir poden caracteritzar-se en la interfase aire-aigua mitjançant les isotermes de pressió superficial-àrea i amb el Microscopi d'Angle de Brewster (BAM). Les mesures de pressió superficial proporcionen informació global de la pel·lícula mentre que el BAM proporciona imatges òptiques d'àrees de dimensions mil·limètriques amb resolució lateral a escala micromètrica. Les pel·lícules Langmuir poden ser transferides a un substrat pla (pel·lícules LB) i poden estudiar-se a escala nanomètrica mitjançant les Microscopies de Sonda Local (SPMs). Entre elles, la Microscòpia de Forces Atòmiques proporciona imatges topogràfiques, mentre que la Microscòpia de Forces Laterals i l'Espectroscòpia de Forces proporcionen informació sobre les propietats nanotribològiques i nanomecàniques de les pel·lícules. En aplicar aquestes tècniques a l'estudi de pel· lícules mixtes, proporcionen informació sobre miscibilitat, separació de fases, estructura de dominis i propietats mecàniques. Degut a la possibilitat de controlar la pressió superficial de la pel·lícula, es pot correlacionar aquest valor amb l'estructura i el comportament nanomecànic de les capes.The topographical and nanomechanical characterization of molecular films is an important issue due to the increasing interest in this kind of 2-dimensional structure, both from a scientific and technological point of view. In particular, Langmuir and Langmuir-Blodgett (LB) films have been widely studied as it is possible to control the area per molecule in the layer, with the consequent control over the sample nanostructure. Langmuir films can be characterized at the air-water interphase by using surface pressure-area isotherms and Brewster Angle Microscopy (BAM). Surface pressure measurements provide information on the films as a whole and BAM provides optical images of areas in the millimetric range with lateral resolution on the micrometric scale. Langmuir films can be transferred onto an atomically flat substrate and the transferred films (LB films) can be studied in the nanometric range using Scanning Probe Microscopies (SPMs). Of these, Atomic Force Microscopy provides topographical information, while Lateral Force Microscopy and Force Spectroscopy provide information about the nanotribological and nanomechanical properties of the films. These techniques, when applied to the study of mixed films, provide information about miscibility, phase separation, domain structure and mechanical properties. In this respect, SPMs can provide information at a nanometric level that it is not available using BAM. Thanks to the possibility of controlling the film surface pressure, correlation between sample nanostructure and nanomechanics can be established

Uncertainty effect on leak localisation in a DMA

The leak localisation methodologies based on data and models are affected by both uncertainties in the model and in the measurements. This uncertainty should be quantified so that its effect on the localisation methods performance can be estimated. In this paper, a model-based leak localisation methodology is applied to a real District Metered Area using synthetic data. In the generation process of the data, uncertainty in demands is taken into account. This uncertainty was estimated so that it can justify the uncertainty observed in the real measurements. The leak localisation methodology consists, first, in generating the set of possible measurements, obtained by Monte Carlo Simulation under a certain leak assumption and considering uncertainty, and second, in falsifying sets of nodes using the correlation with a leak residual model in order to signal a set of possible leaky nodes. The assessment is done by means of generating the confusion matrix with a Monte Carlo approach.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Anàlisi recent de l'evolució del sector del transport de mercaderies per carretera a Espanya i Catalunya

Català: El sector del transport de mercaderies per carretera ha anat experimentant una profunda transformació des de fa dècades a causa de diferents raons, entre les quals destaquen els canvis en les infraestructures viàries, l’evolució orgànica dels agents implicats del sector i les variacions en els models de aprovisionament i comercialització. Tenint en compte l’evolució de l’oferta en el transport de mercaderies per carretera que s’està produint tant a Catalunya com a Espanya, caracteritzada per un increment dels costos de les operacions i l’aparició de nous requeriments de caire normatiu que condicionen el seu desenvolupament competitiu, la tesina es planteja amb els següents objectius: Oferir un coneixement exhaustiu de la realitat actual del sector del transport de mercaderies per carretera tant a nivell català com a nivell nacional, referent al marc normatiu (normativa i aspectes mediambientals) i a l’oferta del sector. Veure quina ha estat l’evolució del sector durant l’última dècada i com ha afectat la crisi en la que estem immersos. Mencionar les possibles diferències o similituds significatives que s’han anat trobant entre ambdós casos (Catalunya i Espanya) en les variables estudiades. Pel que fa el marc normatiu es descriu la situació competencial que hi ha entre els diferents àmbits (europeu, espanyol i català), es presenten els documents (Directives, Reglaments, Ordres...) més importants produïts en els darrers anys i es fa referència a les principals qüestions de debat. Per poder tenir una visió més clara de les conseqüències mediambientals es presenten els aspectes del consum energètic, les emissions contaminants, la congestió viària i el soroll. En l’anàlisi de l’oferta es fa un repàs de l’evolució de les principals variables quantitatives del sector, tant a nivell macroeconòmic com de característiques intrínseques (tones, quilòmetres, etc.). També s’analitza l’evolució dels diferents modes de transport i del grau d’internacionalització del sector, entre altres. Amb això, es presenta una caracterització completa de l’oferta del sector, tant del moment actual com de l’evolució soferta durant l’última dècada, que ens doni pas a poder treure dades significatives i posteriors conclusions. Finalment, es proposa un seguit d’actuacions o mesures que haurien d’ajudar a la millora de la competitivitat i eficiència del sector, considerant la modernització i innovació com a part fonamental

Desarrollo de un control anti surge usando redes neuronales en una planta virtual

L’objectiu principal d’aquest projecte consisteix en la regulació automàtica d’una vàlvula “anti surge” des d’un codi escrit en Pytohn que té la funció de controlar el correcte funcionament d’un compressor centrífug radial que es troba en un entorn de simulació virtual, concretmanet en UniSim. Aquest projecte dóna la continuació a un Treball de Fi de Màster de l’escola en el qual es va aconseguir establir connexió entre els programes de UniSim y Python, on es va aconseguir fer una sèrie de funcions, concretament: obrir el cas de simulació, llegir valors de la simulació en el codi provinents de UniSim i modificar valors de la simulació des de Pytohn. Per a aquest treball s’han estudiat els diferents tipus de fallades que es poden produir en un compressor, dels quals s’ha triat a tractar els fenòmens de “surge” i “stone wall” que, encara que siguin diferents estan molt relacionats entre ells. Per a la realització del treball en si mitjançant els valors llegits en Python del cas de simulació, aquests són tractats mitjançant un model matemàtic el qual determina en quina zona de treball es troba el compressor, si es troba en zona de treball no actúa, no obstant això, al trovar-se en zones de trball no desitjades, mitjançant el codi escrit en Python regula la vàlvula “anti surge” del cas de simulació per a tornar a portar el compressor a la zona de treball correcta. A més s’ha implementat una xarxa neuronal per a millorar l’eficiència del procés, ja que en implementar aquesta xarxa el sistema funciona de forma més ràpida i eficient. En la finalització d’aquest treball s’ha obtingut el sistema de regulación de la vàlvual “anti surge” de forma satisfactòria, així com la xarxa neuronal. També s’ha realitzat una guia d’usuari perquè en futurs treballs relactionats amb el tema sigui més fàcil i ràpid comprender el funcionament de la utilització del codi abans de posar-se a programar.El objetivo principal de este proyecto consiste en la regulación automática de una válvula “anti surge” desde un código escrito en Python que tiene la función de controlar el correcto funcionamiento de un compresor centrífugo radial que se encuentra en un entorno de simulación virtual, concretamente en UniSim. Este proyecto da continuación a un Trabajo de Fin de Máster de la escuela en el cual se consiguió establecer conexión entre los programas de UniSim y Python, donde se consiguió hacer una serie de funciones, concretamente: abrir el caso de simulación, leer valores de la simulación en el código provenientes de UniSim y modificar valores de la simulación desde Python. Para este trabajo se han estudiado los diferentes tipos de fallos que se pueden producir en un compresor, de los cuales se ha elegido a tratar los fenómenos de “surge” y “stone wall” que, aunque sean diferentes están muy relacionados entre ellos. Para la realización del trabajo en sí, mediante los valores leídos en Python del caso de simulación, estos son tratados mediante un modelo matemático el cual determina en que zona de trabajo se encuentra el compresor, si se encuentra en zona de trabajo no actúa, sin embargo, el encontrarse en zonas de trabajo no deseadas, mediante el código escrito en Python regula la válvula “anti surge” del caso de simulación para volver a llevar el compresor a la zona de trabajo correcta. Además, se ha implementado una red neuronal para mejorar la eficiencia del proceso, ya que al implementar esta red el sistema funciona de forma más rápida y eficiente. En la finalización de este trabajo se ha obtenido el sistema de regulación de la válvula “anti surge” de forma satisfactoria, así como de la red neuronal. También se ha realizado una guía de usuario para que en futuros trabajos relacionados con el tema sea más fácil y rápido comprender el funcionamiento de la utilización del código antes de ponerse a programar.The main aim of this project consists in the automatic regulation of a valve “anti surge” from a code written in Python that has the function to control the correct operation of a radial centrifugal compressor that finds in some surroundings of virtual simulation, specifically in UniSim. This project gives continuation to a Work of End of Master of the school in which it achieved establish connection between the programs of UniSim and Python, where achieved do a series of functions, specifically: open the case of simulation, read values of the simulation in the code from UniSim and modify values of the simulation from Python. For this work have studied the different types of failures that can produce in a compressor, of which has chosen to treat the phenomena of “surge” and “stone wall” that, although they are different are very related between them. For the realization of the work in yes by means of the values read in Python of the case of simulation, these are treated by means of a mathematical model which determines in that zone of work finds the compressor, if it finds in zone of work does not act, however, the find in zones of work no wished, by means of the code written in Python regulates the valve anti arises of the case of simulation to go back to carry the compressor to the zone of correct work. Besides, it has implemented a neural network to improve the efficiency of the process, since when implementing this network, the system works of form faster and efficient. In the ending of this work has obtained the system of regulation of the valve anti arises of satisfactory form, as well as of the neural network. Also, it has made a guide of user so that in future works related with the subject was easier and fast comprise the operation of the utilization of the code before putting to program.

Parameterization And Sampling Design For Water Distribution Networks Demand Calibration Using The Singular Value Decomposition: Application To A Real Network

The availability of a good hydraulic model increases the reliability of the results of methodologies using it. Thus the calibration of the model is a previous step that has to be done. The most uncertain parameters of the model are demands due to their constant variability. However, calibrating these demands requires a high computational cost that can be reduced by redefining the unknown parameters from demands to demand patterns. Besides, the number and location of the used sensors is highly correlated with the definition of such patterns. This paper presents a methodology for parameterizing and selecting sensors using the information from the singular value decomposition of the water distribution network sensitivity matrix

Spin Needlets for Cosmic Microwave Background Polarization Data Analysis

Scalar wavelets have been used extensively in the analysis of Cosmic Microwave Background (CMB) temperature maps. Spin needlets are a new form of (spin) wavelets which were introduced in the mathematical literature by Geller and Marinucci (2008) as a tool for the analysis of spin random fields. Here we adopt the spin needlet approach for the analysis of CMB polarization measurements. The outcome of experiments measuring the polarization of the CMB are maps of the Stokes Q and U parameters which are spin 2 quantities. Here we discuss how to transform these spin 2 maps into spin 2 needlet coefficients and outline briefly how these coefficients can be used in the analysis of CMB polarization data. We review the most important properties of spin needlets, such as localization in pixel and harmonic space and asymptotic uncorrelation. We discuss several statistical applications, including the relation of angular power spectra to the needlet coefficients, testing for non-Gaussianity on polarization data, and reconstruction of the E and B scalar maps.Comment: Accepted for publication in Phys. Rev.

On the usage of GRECOSAR, an orbital polarimetric SAR simulator of complex targets, to vessel classification studies

This paper presents a synthetic aperture radar (SAR) simulator that is able to generate polarimetric SAR (POLSAR) and polarimetric inverse SAR data of complex targets. It solves the electromagnetic problem via high-frequency approximations, such as physical optics and the physical theory of diffraction, with notable computational efficiency. In principle, any orbital monostatic sensor working at any band, resolution, and operating mode can be modeled. To make simulations more realistic, the target’s bearing and speed are considered, and for the particular case of vessels, even the translational and rotational movements induced by the sea state. All these capabilities make the simulator a powerful tool for supplying large amounts of data with precise scenario information and for testing future sensor configurations. In this paper, the usefulness of the simulator on vessel classification studies is assessed. Several simulated polarimetric images are presented to analyze the potentialities of coherent target decompositions for classifying complex geometries, thus basing an operational algorithm. The limitations highlighted by the results suggest that other approaches, like POLSAR interferometry, should be explored.Peer Reviewe

Benchmark de control y superivisión de redes de distribución de aguas

La disponibilidad de agua potable es posible gracias a las infraestructuras construidas que conforman las redes de distribución. Las compañías de agua son las encargadas de mantener estas redes en buen estado, así como asegurar unas condiciones de calidad y presion en el consumidor final. Estas condiciones se verifican mediante medidas realizadas en los sensores de la red. Si se dispone del modelo de la red de distribución de agua, estas medidas pueden utilizarse tambien para su calibración, así como en metodologías de detección de fugas [3], control de la calidad del agua [2], etc. Estas metodologías se desarrollan en lenguaje Matlab, combinadas con otros entornos que permiten la simulación de redes hidraulicas, como EPANET [4]. Este trabajo presenta una interfaz gráfica que combina ambas herramientas, permitiendo su interconexión y facilitando la aplicación por parte del usuario de funciones ya existentes, a la vez que permite incorporar nuevos módulos personalizados.Peer ReviewedPostprint (published version

Comparison of demand calibration in water distribution networks using pressure and flow sensors

Water distribution network models are used by water companies in a wide range of applications. A good calibration of these models is required in order to improve the confidence of the application results. Pressure and flow measurements are the main source of information when calibrating a hydraulic model. The selection of both the type and location of the sensors is crucial to guarantee a good calibration. This paper describes a sensor placement methodology based on the analysis of pressure and flow sensitivity using the Singular Value Decomposition. A comparison of demand calibration in a real network with synthetic data is presented. Three sets of sensors are considered: pressure sensors, flow sensors, and a combination of both.Peer ReviewedPostprint (author's final draft