Academic literature on the topic 'Fallades'

Con base en datos geológicos, geomorfológicos y estructurales se reconocieron las principales unidades que constituyen el Cinturón Volcánico Mexicano (CVM). Estas unidades se formaron duran tensiónales desde el Oligoceno, y muchas de las estructuras vinculadas con ellas siguen todavía activas. Dentro del CVM se reconocieron tres sectores principales. El sector occidental, activado en el Plioceno; presenta un sistema de grábenes en dirección NW-SE, y está asociado a la apertura del Golfo de California. El sector central está representado por un sistema de bloques fallados y basculados en dirección WSW-ESE que rodean a una depresión central. En el sector oriental, las estructuras distensivas están representadas esencialmente por un sistema de fallas en dirección N-S. Estas fallas están relacionadas con los grandes estrato-volcánes CVM. El CVM atraviesa las antiguas estructuras de bloques fallados N-S y NNE-SSW, que pertenecen a la provincia Basin and Range. En los sectores central y occidental del CVM se reconocieron lineamientos tensiónales reactivados, pertenecientes a esa provincia. A lo largo del margen meridional del CVM, todas las estructuras distensivas mencionadas se interrumpen, desarrollándose un amplio colapso en dirección E-W, coincidente con el valle del Río Balsas.

ZusammenfassungDas Leben des Hans Fallada (1893–1947), mit bürgerlichem Namen Rudolf Ditzen, ist gekennzeichnet durch Aufenthalte in psychiatrischen Kliniken, Heilstätten für Nerven- und Gemütskranke sowie Gefängnissen. Seine schriftstellerische Kreativität – mehr als 30 Bücher schrieb er – war von Abhängigkeit zu Nikotin, Morphium, Alkohol und Medikamenten begleitet. Ärztliche Interventionen waren vielfach, aber ohne nachhaltigen therapeutischen Erfolg. Bislang unbekannt ist die Tatsache, dass sich 1946 auch der Neoanalytiker Harald Schultz-Hencke und Annemarie Dührssen um Falladas Gesundheitszustand bemühten.

Este artículo tiene por objeto presentar la Teoría de los Lazos Inductivos - TLI - como una metodología de trabajo coherente para analizar las fallas de los transformadores de distribución en Colombia. Como variables fundamentales en la formulación de la teoría se considera la relación entre las fallas y las tormentas eléctricas; el área dejada en el montaje entre el pararrayos y el transformador y los cambios de impedancia al operar el pararrayo. Para comprobar la teoría se analiza la relación de las fallas de los transformadores con las tormentas eléctricas en varias redes de distribución en Colombia. Igualmente se establece una primera relación entre rayos medidos y clasificados por polaridad y las fallas de unidades en el mismo periodo. Los resultados de los análisis estadísticos de más de 3.000 unidades falladas contribuyen a inferir 1a aplicabilidad de la teoría, por cuanto se encontraron más de un 70% de fallas involucrando tres fases. Se presentan finalmente las primeras simulaciones digitales mediante el EMPT, de las que se concluye la necesidad de adoptar medidas remediables adecuadas a la realidad colombiana.

La gran mayoría de las rocas del Cretácico Inferior de Sonora son parte del Grupo Bisbee del sur de Arizona, depositadas a lo largo de la Cuenca Bisbee, una extensión del Golfo de México a Texas, Nuevo México, Arizona y Sonora. Sin embargo, las rocas del Cretácico Inferior de la Sierra Los Chinos están relacionadas con las rocas del área de Lampazos del este de Sonora, y consecuentemente con la estratigrafía de Chihuahua. En el área de Los Chinos, las unidades del Cretácico Inferior son las Formaciones Agua Salada, Lampazos y Los Picachos; unidades tomadas del área de Lampazos. El Cretácico Superior está constituido por rocas volcanosedimentarias, sobreyacidas por rocas terciarias intrusivas, volcánicas y sedimentarias. Las rocas del Cretácico Inferior en la Sierra Los Chinos están fuertemente plegadas y falladas, siendo las estructuras kilométricas (pliegues volcados y fallas de cabalgadura) las más visibles. Además el área fue afectada por al menos dos episodios de fallas normales. El Cretácico Inferior de la Sierra Los Chinos está paleogeográfica y tectónicamente relacionado con el Cinturón Tectónico de Chihuahua y no con el Grupo Bisbee de Sonora. Además el conglomerado marino en la base de la Formación Los Picachos representa un episodio tectónico activo al final del Albiano, y que aunque localmente importante, puede ser evidencia de reactivación de fallas de desplazamiento horizontal, relacionadas con transpresión tectónica. Las estructuras de compresión en Los Chinos es muy similar a la deformación de rocas de la misma edad en Chihuahua, Coahuila y Nuevo León.

El objetivo de la presente tesis es desarrollar un nuevo método de generación de umbrales adaptativos mediante la obtención de las respuestas temporales máxima y mínima a cada instante de tiempo, denominadas envolventes, a partir del modelo de un sistema con incertidumbre parmétrica de tipo intercalar en los parámetros. El nuevo algoritmo para la generación de envolventes presentado en esta tesis está basado en una ventana temporal deslizante y optimización. Una vez obtenidas las envolventes a partir del nuevo algoritmo de generación, se utilizarán para la detección robusta de fallos en procesos industriales.

La generación de envolventes para su posterior utilización como un umbral adaptativo en un método de detección y diagnóstico de fallo es todavía hoy un problema abierto. Se han propuesto muchos algoritmos para su generación pero ninguno de ellos consigue
garantizar la obtención de las envolventes correctas, entendiendo como correctas aquellas envolventes debidas a la incertidumbre presente en los parámetros del sistema y a la incertidumbre sobre los estados iniciales.

El método de generación de envolventes propuesto en esta tesis consigue generar las envolventes con la precisión deseada y con la incertidumbre acumulada por el proceso de generación de las envolventes acotada.

Los resultados y aportaciones más significativas que se han obtenido en esta tesis se enumeran a continuación:

. Nuevo algoritmo para la generación de envolventes basado en optimización y en el paradigma de las ventanas deslizantes.

. Determinación analítica y mediante simulaciones de la longitud de ventana óptima para obtener unas envolventes correctas.

. Demostración de que el nuevo algoritmo evita los problemas que padecen la mayoría de algoritmos de generación de envolventes: wrapping, multiincidencias, problemas de óptimos locales y el problema de propagación de la incertidumbre.

El tema d'aquesta tesi és el desenvolupament de mètodes de fitació per a una classe de models de confiabilitat basats en cadenes de Markov de temps continu (CMTC) de sistemes tolerants a fallades.

Els sistemes considerats a la tesi es conceptualitzen com formats per components (hardware o software) que fallen i, en el cas de sistemes reparables, són reparats. Els components s'agrupen en classes de forma que els components d'una mateixa classe són indistingibles. Per tant, un component és considerat com a una instància d'una classe de components i el sistema inclou un bag de classes de components definit sobre un cert domini. L'estat no fallada/fallada del sistema es determina a partir de l'estat no fallada/fallada dels components mitjançant una funció d'estructura coherent que s'especifica amb un arbre de fallades amb classes d'esdeveniments bàsics. (Una classe d'esdeveniment bàsic és la fallada d'un component d'una classe de components.)

La classe de models basats en CMTC considerada a la tesi és força àmplia i permet, per exemple, de modelar el fet que un component pot tenir diversos modes de fallada. També permet de modelar fallades de cobertura mitjançant la introducció de components ficticis que no fallen per ells mateixos i als quals es propaguen les fallades d'altres components. En el cas de sistemes reparables, la classe de models considerada admet polítiques de reparació complexes (per exemple, nombre limitat de reparadors, prioritats, inhibició de reparació) així com reparació en grup (reparació simultània de diversos components). Tanmateix, no és possible de modelar la reparació diferida (és a dir, el fet de diferir la reparació d'un component fins que una certa condició es compleixi).

A la tesi es consideren dues mesures de confiabilitat: la no fiabilitat en un instant de temps donat en el cas de sistemes no reparables i la no disponibilitat en règim estacionari en el cas sistemes reparables.

Els mètodes de fitació desenvolupats a la tesi es basen en el concepte de "distància a la fallada", que es defineix com el nombre mínim de components que han de fallar a més dels que ja han fallat per fer que el sistema falli.

A la tesi es desenvolupen quatre mètodes de fitació. El primer mètode dóna fites per a la no fiabilitat de sistemes no reparables emprant distàncies a la fallada exactes. Aquestes distàncies es calculen usant el conjunt de talls mínims de la funció d'estructura del sistema. El conjunt de talls mínims s'obté amb un algorisme desenvolupat a la tesi que obté els talls mínims per a arbres de fallades amb classes d'esdeveniments bàsics. El segon mètode dóna fites per a la no fiabilitat usant fites inferiors per a les distàncies a la fallada. Aquestes fites inferiors s'obtenen analitzant l'arbre de fallades del sistema, no requereixen de conèixer el conjunt de talls mínims i el seu càlcul és poc costós. El tercer mètode dóna fites per a la no disponibilitat en règim estacionari de sistemes reparables emprant distàncies a la fallada exactes. El quart mètode dóna fites per a la no disponibilitat en règim estacionari emprant les fites inferiors per a les distàncies a la fallada.

Finalment, s'il·lustren les prestacions de cada mètode usant diversos exemples. La conclusió és que cada un dels mètodes pot funcionar molt millor que altres mètodes prèviament existents i estendre de forma significativa la complexitat de sistemes tolerants a fallades per als quals és possible de calcular fites ajustades per a la no fiabilitat o la no disponibilitat en règim estacionari.
The subject of this dissertation is the development of bounding methods for a class of continuous-time Markov chain (CTMC) dependability models of fault-tolerant systems.

The systems considered in the dissertation are conceptualized as made up of components (hardware or software) that fail and, for repairable systems, are repaired. Components are grouped into classes, the components of the same class being indistinguishable. Thus, a component is regarded as an instance of some component class and the system includes a bag of component classes defined over a certain domain. The up/down state of the system is determined from the unfailed/failed state of the components through a coherent structure function specified by a fault tree with basic event classes. (A basic event class is the failure of a component of a component class.)

The class of CTMC models considered in the dissertation is quite wide and allows, for instance, to model the fact that a component may have different failure modes. It also allows to model coverage failures by means of introducing fictitious components that do not fail by themselves and to which uncovered failures of other components are propagated. In the case of repairable systems, the considered class of models supports very complex repair policies (e.g., limited repairpersons, priorities, repair preemption) as well as group repair (i.e., simultaneous repair of several components). However, deferred repair (i.e., the deferring of repair until some condition is met) is not allowed.

Two dependability measures are considered in the dissertation: the unreliability at a given time epoch for non-repairable systems and the steady-state unavailability for repairable systems.

The bounding methods developed in the dissertation are based on the concept of "failure distance from a state," which is defined as the minimum number of components that have to fail in addition to those already failed to take the system down.

We develop four bounding methods. The first method gives bounds for the unreliability of non-repairable fault-tolerant systems using (exact) failure distances. Those distances are computed using the set of minimal cuts of the structure function of the system. The set of minimal cuts is obtained using an algorithm developed in the dissertation that obtains the minimal cuts for fault trees with basic event classes. The second method gives bounds for the unreliability using easily computable lower bounds for failure distances. Those lower bounds are obtained analyzing the fault tree of the system and do not require the knowledge of the set of minimal cuts. The third method gives bounds for the steady-state unavailability using (exact) failure distances. The fourth method gives bounds for the steady-state unavailability using the lower bounds for failure distances.

Finally, the performance of each method is illustrated by means of several large examples. We conclude that the methods can outperform significantly previously existing methods and extend significantly the complexity of the fault-tolerant systems for which tight bounds for the unreliability or steady-state unavailability can be computed.

Los dispositivos FPGA persisten como componentes fundamentales para el diseño y evaluación de sistemas electrónicos. En el caso de las FPGAs basadas en memoria SRAM de Xilinx, éstas soportan Reconfigurabilidad Parcial Dinámica (DPR) por medio del Internal Configuration Access Port (ICAP). Este componente físico permite acceder a la memoria de configuración mientras el sistema está operando y por lo tanto la DPR puede ser usada para modificar partes específicas del sistema mientras que el resto sigue funcionando sin ser afectado. La arquitectura del sistema pude ser modificada a nivel de componentes lógicos básicos como Look-Up-Tables (LUTs), o a nivel de bloques más grandes como IPs con lo cual la flexibilidad de los sistemas puede mejorar. Ésta es una gran ventaja especialmente en sistemas críticos, como los aeroespaciales, donde el acceso al sistema para modificar su hardware no es una tarea sencilla. Pero el principal problema que estas FPGAs presentan cuando son utilizadas para aplicaciones críticas es su susceptibilidad a Single Event Upset (SEU) y Multi-bit Upset (MBU) en la memoria de configuración. Éste es un factor limitante que debe ser considerado para evitar malfuncionamiento del hardware implementado. Esta tesis está enfocada en usar DPR como un mecanismo para: i) mejorar la flexibilidad del hardware, ii) emular fallos de forma precisa en diseños ASIC mapeados en FPGAs y iii) mejorar la tolerancia a fallos acumulados o múltiples en la memoria de configuración de circuitos con Triple Redundancia Modular (TMR). Este trabajo aborda estos aspectos considerando como figura de mérito fundamental la velocidad de ejecución de las tareas. Por lo tanto uno de los principales objetivos es acelerar las tareas relacionadas con DPR. En primer lugar un controlador hardware para el ICAP fue diseñado: AC_ICAP. Éste además de soportar lectura y escritura de frames, manejo de bitstreams parciales desde memoria flash y memoria interna de la FPGA, también permite DPR de alta velocidad a nivel de LUTs sin necesidad de bitstreams parciales previamente generados. Esta última característica es posible gracias a ingeniería inversa en el bitstream con la cual se puede ejecutar DPR de LUTs individuales en menos de 5 μs. Ésto representa una mejora en tiempo de reconfiguración de más de 380 veces comparado con el controlador XPS_HWICAP de Xilinx En segundo lugar, la DPR a nivel de LUTs es utilizada en la emulación de fallos para evaluar circuitos ASIC mapeados en FPGAs. Para ello se diseña un CAD que incluye un traductor de la descripción ASIC a una descripción basada en LUTs para ser implementada en FPGAs, generación de diccionarios de fallos y extracción de patrones de prueba. Una plataforma hardware usa el listado de fallos y aprovecha la DPR de la FPGA para la inyección precisa de fallos seguida de la aplicación de los patrones de test para analizar los efectos de los fallos en el circuito. Finalmente la DPR es utilizada para mejorar la tolerancia a fallos de circuitos TMR implementados en FPGAs basados en memoria SRAM. En estos dispositivos la acumulación de fallos en la memoria de configuración puede generar fallos en las réplicas TMR. Por lo tanto la rápida detección y corrección de fallos sin detener el sistema es un requerimiento que se debe cumplir cuando se usan estas FPGAs en la implementación de sistemas críticos. Para ello se insertan detectores de errores de tipo XNOR que convergen en componentes carry-chain de la FPGA y además cada dominio es aislado en áreas diferentes del dispositivo para los cuales se extraen bitstreams parciales. Éstos son utilizados para corregir los fallos cuando los detectores son activados.
Field Programmable Gate Array (FPGA) devices persist as fundamental components in the design and evaluation of electronic systems. They are continuously reported as final implementation platforms rather than only prototype elements. The inherent reconfigurable characteristics that FPGAs offer are one of the most important advantages in the actual hardware implementation and redesign of systems. In the case of Xilinx SRAM-based FPGAs they support Dynamic Partial Reconfiguration (DPR) by means of the Internal Configuration Access Port (ICAP). This hardwired element allows the configuration memory to be accessed at run time. DPR can then be used to change specific parts of the system while the rest continues to operate with no affection in its computations. Therefore the architecture of the system can be modified at the level of basic logic components such as Look-Up-Tables (LUTs), or bigger blocks such as IP cores, and in this way more flexible systems can be designed. It is a great advantage especially in critical and aerospace applications where the access to the system to re-design the hardware is not a trivial task. But on the other hand, the main problem these FPGAs present when used for critical applications is their sensitivity to Single Event Upset (SEU) and Multi-bit Upset (MBU) in the configuration memory. It is a limiting factor that must be considered to avoid misbehavior of the implemented hardware. This thesis is focused on using DPR as a mechanism to: i) improve hardware flexibility, ii) emulate faults on ASIC designs mapped in FPGAs and iii) improve tolerance to accumulated or multiple faults in the configuration memory of Triple Modular Redundancy (TMR) circuits. This work addresses the three challenges considering as one of the most relevant figures of merit the speed at which the tasks can be performed. It is therefore one of the main objectives we consider: the speed-up of DPR related tasks. In the first place we developed a new high speed ICAP controller, named AC_ICAP, completely implemented in hardware. In addition to similar solutions to accelerate the management of partial bitstreams and frames, AC_ICAP also supports DPR of LUTs without requiring pre-computed partial bitstreams. This last characteristic was possible by performing reverse engineering on the bitstream. This allows DPR of single LUTs in Virtex-5 devices to be performed in less than 5 μs which implies a speed-up of more than 380x compared to the Xilinx XPS_HWICAP controller. In the second place, the fine grain DPR obtained with the utilization of the AC_ICAP is used in the emulation of faults to test ASIC circuits implemented in FPGAs. It is achieved by designing a CAD flow that includes a custom technology mapping of the ASIC net-list to LUT-level FPGA net-list, the creation of fault dictionaries and the extraction of test patterns. A hardware platform takes the fault list and leverages the partial reconfiguration capabilities of the FPGA for fault injection followed by application of test patterns for fault analysis purposes. Finally, we use DPR to improve the fault tolerance of TMR circuits implemented in SRAM-based FPGAs. In these devices the accumulation of faults in the configuration memory can cause the TMR replicas to fail. Therefore fast detection and correction of faults without stopping the system is a required constraint when these FPGAs in the implementation of critical systems. This is carried out by inserting flag error detector based on XNOR and carry-chain components, isolating and constraining the three domains to known areas and extracting partial bitstreams for each domain. The latter are used to correct faults when the flags are activated.

This thesis proposes a formalism to analyse and automatically exploit sequences of events, which are related with faults occurred in power distribution networks and are recorded by power quality monitors at substations. This formalism allows to find dependencies or relationships among events, looking for meaningful patterns. Once those patterns are found, they can be used to better describe fault situations and their temporal evolution or can be also useful to predict future failures by recognising the events that match the early stages of a pattern.
En aquesta tesi es proposa un formalisme per analitzar conjunts de dades d'esdeveniments relacionats amb les fallades que es produeixen en les xarxes de distribució elèctrica, i explotar automàticament seqüències d'esdeveniments registrats pels monitors de qualitat d'ona instal•lats en substacions. Aquest formalisme permet cercar dependencies o relacions entre esdeveniments per trobar patrons significatius. Quan els patrons es troben, es poden utilitzar per descriure millor les situacions de fallada i la seva evolució. Els patrons també poden ser útils per a predir fallades futures mitjançant el reconeixement dels successos que coincideixin amb les primeres etapes d'un patró.

El control en temps real de xarxes de clavegueram (RTC) desenvolupa un paper fonamental dins de la gestió dels recursos hídrics relacionats amb el cicle urbà de l'aigua i, en general, amb el seu cicle natural. Un adequat disseny de control per a xarxes de clavegueram evita impactes mediambientals negatius originats per inundacions i/o alta pol·lució producte de condicions meteorològiques xtremes. No obstant, s'ha de tenir en compte que aquestes xarxes, a més de la seva grandària i quantitat de variables i instrumentació, són sistemes rics en dinàmiques complexes i altament no lineals. Aquest fet, unit a les condicions atmosfèriques extremes, fan necessari utilitzar una estratègia de control capaç¸ de suportar totes aquestes condicions. En aquest sentit, dins del camp del (RTC) de xarxes de clavegueram es destaquen les estratègies de control predictiu basat en model (MPC), les quals són alternatives adequades per al control de configuracions multivariable i de gran escala, aplicades com estratègies de control global del sistema. A m´es, permeten optimitzar la resposta del sistema tenint en compte diversos índexs de rendiment (control multiobjectiu).
Aquesta tesi s'enfoca en el disseny de controladors MPC per a xarxes de clavegueram considerant diverses metodologies de modelat. Addicionalment, analitza les situacions en les quals es presenten fallades als actuadors de la xarxa, proposant estratègies per a mantenir la resposta del sistema amb la menor degradació possible dels objectius de control, malgrat la presència de la fallada. En la primera part s'introdueixen els conceptes principals dels temes a tractar en la tesi: xarxes de clavegueram, MPC i tolerància a fallades. Seguidament, es presenta la tècnica de modelat utilitzada per a definir el model d'una xarxa de clavegueram. Finalment, es presenta i descriu el cas d'aplicació en la tesi: la xarxa de clavegueram de Barcelona (Espanya).
La segona part es centra en dissenyar controladors MPC per al cas d'estudi. S'han considerat dos tipus de model de xarxa: (i) un model lineal, el qual aproxima els comportaments no lineals de la xarxa, donant origen a estratègies MPC lineals amb les seves conegudes avantatges de l'optimització convexa i escalabilitat; i (ii) un model híbrid, el qual inclou les dinàmiques de commutació més representatives d'una xarxa de clavegueram com són els sobreeixidors.
En aquest últim cas es proposa una nova etodologia de modelat híbrid per a xarxes de clavegueram i es dissenyen estratègies de control predictives basades en aquests models (HMPC), les quals calculen lleis de control globalment òptimes. Addicionalment, es proposa una estratègia de relaxació del problema d'optimització discreta per a evitar els grans temps de còmput requerits per a calcular la llei de control HMPC.
Finalment, la tercera part de la tesi s'encarrega d'estudiar les capacitats de tolerància a fallades en actuadors de llaços de control MPC. En el cas de xarxes de clavegueram, la tesi considera fallades en les comportes de derivació i de retenció d'aigües residuals. A més, es proposa un modelat híbrid per a fallades que faci que el problema d'optimització associat no perdi la seva convexitat. Així, es proposen dos estratègies de HMPC tolerant a fallades (FTMPC): l'estratègia activa, la qual utilitza les avantatges d'una arquitectura de control tolerant a fallades (FTC), i l'estratègia passiva, la qual només depèn de la robustesa intrínseca de les tècniques de control MPC. Com a extensió a l'estudi de tolerància a fallades, es proposa una avaluació d'admissibilitat per a configuracions d'actuadors en fallada agafant com a referència la degradació dels objectius de control. El m-etode, basat en satisfacció de restriccions, permet avaluar l'admissibilitat d'una configuració d'actuadors en fallada i, en cas de no ser admesa, evitaria el procés de resoldre un problema d'optimització amb un alt cost computacional.
Paraules clau: control predictiu basat en model, sistemes de clavegueram, sistemes híbrids, MLD, control tolerant a fallades, satisfacció de restriccions.
El control en tiempo real de redes de alcantarillado (RTC) desempeña un papel fundamental dentro de la gestión de los recursos hídricos relacionados con el ciclo urbano del agua y, en general, con su ciclo natural. Un adecuado diseño de control para de redes de alcantarillado evita impactos medioambientales negativos originados por inundaciones y/o alta polución producto de condiciones meteorológicas extremas. Sin embargo, se debe tener en cuenta que estas redes, además de su gran tamaño y cantidad de variables e instrumentación, son sistemas ricos en dinámicas complejas y altamente no lineales. Este hecho, unido a unas condiciones atmosféricas extremas, hace necesario utilizar una estrategia de control capaz de soportar todas estas condiciones. En este sentido, dentro del campo del RTC de redes de alcantarillado se destacan las estrategias de control predictivo basadas en modelo (MPC), las cuales son alternativas adecuadas para el control de configuraciones multivariable y de gran escala, aplicadas como estrategias de control global del sistema. Además, permiten optimizar el desempeño del sistema teniendo en cuenta diversos índices de rendimiento (control multiobjetivo).
Esta tesis se enfoca en el diseño de controladores MPC para redes de alcantarillado considerando diversas metodologías de modelado. Adicionalmente, analiza las situaciones en las cuales se presentan fallos en los actuadores de la red, proponiendo estrategias para mantener el desempeño del sistema y evitando la degradación de los objetivos de control a pesar de la presencia del fallo. En la primera parte se introducen los conceptos principales de los temas a tratar en la tesis: redes de alcantarillado, MPC y tolerancia a fallos. Además, se presenta la técnica de modelado utilizada para definir el modelo de una red de alcantarillado. Finalmente, se presenta y describe el caso de aplicación considerado en la tesis: la red de alcantarillado de Barcelona (España).
La segunda parte se centra en diseñar controladores MPC para el caso de estudio. Dos tipos de modelo de la red son considerados: (i) un modelo lineal, el cual aproxima los comportamientos no lineales de la red, dando origen a estrategias MPC lineales con sus conocidas ventajas de optimización convexa y escalabilidad; y (ii) un modelo híbrido, el cual incluye las dinámicas de conmutación más representativas de una red de alcantarillado como lo son los rebosaderos. En este último caso se propone una nueva metodología de modelado híbrido para redes de alcantarillado y se diseñan estrategias de control predictivas basadas en estos modelos (HMPC), las cuales calculan leyes de control globalmente óptimas. Adicionalmente se propone una estrategia de relajación del problema de optimización discreto para evitar los grandes tiempos de cálculo que pudieran ser requeridos al obtener la ley de control HMPC.
Finalmente, la tercera parte de la tesis se ocupa de estudiar las capacidades de tolerancia a fallos en actuadores de lazos de control MPC. En el caso de redes de alcantarillado, la tesis considera fallos en las compuertas de derivación y de retención de aguas residuales. De igual manera, se propone un modelado híbrido para los fallos que haga que el problema de optimización asociado no pierda su convexidad. Así, se proponen dos estrategias de HMPC tolerante a fallos (FTMPC): la estrategia activa, la cual utiliza las ventajas de una arquitectura de control tolerante a fallos (FTC), y la estrategia pasiva, la cual sólo depende de la robustez intrínseca de las técnicas de control MPC. Como extensión al estudio de tolerancia a fallos, se propone una evaluación de admisibilidad para configuraciones de actuadores en fallo tomando como referencia la degradación de los objetivos de control. El método, basado en satisfacción de restricciones, permite evaluar la admisibilidad de una configuración de actuadores en fallo y, en caso de no ser admitida, evitaría el proceso de resolver un problema de optimización con un alto coste computacional.
Palabras clave: control predictivo basado en modelo, sistemas de alcantarillado, sistemas híbridos, MLD, control tolerante a fallos, satisfacción de restricciones.
Real time control (RTC) of sewer networks plays a fundamental role in the management of hydrological systems, both in the urban water cycle, as well as in the natural water cycle. An adequate design of control systems for sewer networks can prevent the negative impact on the environment that Combined Sewer Overflow (CSO) as well as preventing flooding within city limits when extreme weather conditions occur. However, sewer networks are large scale systems with many variables, complex dynamics and strong nonlinear behaviour. Any control strategy applied should be capable of handling these challenging requirements. Within the field of RTC of sewer networks for global network control, the Model Predictive Control (MPC) strategy stands out due to its ability to handle large scale, nonlinear and multivariable systems. Furthermore, this strategy allows performance optimization, taking into account several control objectives simultaneously.
This thesis is devoted to the design of MPC controllers for sewer networks, as well as the complementary modelling methodologies. Furthermore, scenarios where actuator faults occur are specially considered and strategies to maintain performance or at least minimizing its degradation in presence of faults are proposed. In the first part of this thesis, the basic concepts are introduced: sewer networks, MPC and fault tolerant control. In addition, the modelling methodologies used to describe such systems are presented. Finally the case study of this thesis is described: the sewer network of the city of Barcelona (Spain). The second part of this thesis is centered on the design of MPC controllers for the proposed case study. Two types of models are considered: (i) a linear model whose corresponding MPC strategy is known for its advantages such as convexity of the optimization problem and existing pro of sofstability, and (ii) a hybrid model which allows the inclusion of state dependent hybrid dynamics such as weirs. In the latter case, a new hybrid modelling methodology is introduced and hybrid model predictive control (HMPC) strategies based on these models are designed. Furthermore, strategies to relax the optimization problem are introduced to reduce calculation time required for the HMPC control law.
Finally, the third part of this thesis is devoted to study the fault tolerance capabilities of MPC controllers. Actuator faults in retention and redirection gates are considered. Additionally, hybrid modelling techniques are presented for faults which, in the linear case, can not be treated without loosing convexity of the related optimization problem. Two fault tolerant HMPC strategies are compared: the active strategy, which uses the information from a diagnosis system to maintain control performance, and the passive strategy which only relies on the intrinsic robustness of the MPC control law. As an extension to the study of fault tolerance, the admissibility of faulty actuator configurations is analyzed with regard to the degradation of control objectives. The method, which is based on constraint satisfaction, allows the admissibility evaluation of actuator fault configurations, which avoids the process of solving the optimization problem with its related high computational cost.
Keywords: MPC, sewer networks, hybrid systems, MLD, fault tolerant control, constraints satisfaction.

Network science has significantly advanced in the last decade, providing insights into the underlying structure and dynamics of complex networks. Critical infrastructures such as telecommunication networks play a pivotal role in ensuring the smooth functioning of modern day living. These networks have to constantly deal with failures of their components. In multiple failure scenarios, where traditional protection and restoration schemes are not suitable because of the quantity of resources that would be required, the concept of robustness is used in order to quantify just how good a network is under such a large-scale failure scenario. The aim of this thesis is to, firstly, investigate the current challenges that might lead to multiple failure scenarios of present day networks and, secondly, to propose novel metrics able to quantify the network robustness.
La ciència de les xarxes (o network science) ha avançat significativament en l'última dècada, proporcionant coneixement sobre l'estructura subjacent i la dinàmica de les xarxes complexes (o complex networks). Infraestructures crítiques com xarxes de telecomunicacions, juguen un paper fonamental per garantir el bon funcionament de la vida moderna. Aquestes xarxes han de lidiar constantment amb fallades dels seus components. En escenaris de fallades múltiples, on els esquemes de protecció i restauració tradicionals no són adequats degut a la gran quantitat de recursos que serien necessaris, el concepte de robustesa (o robustness) s'utilitza per tal de quantificar com de bona és una xarxa quan es produeix una fallada a gran escala. L'objectiu d'aquesta tesi és, en primer lloc, investigar les amenaces actuals de les xarxes d'avui en dia que poden portar a escenaris de fallades múltiples i, en segon lloc, proposar nous indicadors capaços de quantificar la robustesa d'aquestes xarxes.

Most of transportation networks interacts with other to support our modern society way of life. The proper performance of interdependent networks depends on the normal operation of the networks that are interconnected. The aim of this thesis is to measure and analyze the robustness of different interdependent networks models under large-scale failures and, in particular, to consider interdependent networks where at least one of the networks is a telecommunication network. Both, the effects of different network models and the dynamic process of failure propagation between networks are considered. New interconnection strategies are proposed to improve the robustness of the interconnected networks by analyzing the vulnerability of networks to failures and targeted attacks. Moreover, an enhanced region-based interconnection model is proposed by considering a limit to the number of interlinks between the interconnected nodes.
La mayoría de redes de transporte interactúan con otras para para soportar el modo de vida de la sociedad moderna. En las redes interdependientes, el correcto funcionamiento depende de la operación normal de las redes que están interconectadas. El objetivo de esta tesis es medir y analizar la robustez de diferentes modelos de redes interdependientes bajo fallas de gran escala y, en particular, considerar redes interdependientes donde al menos una de las redes es una red de telecomunicaciones. Los efectos de diferentes modelos de red y procesos dinámicos de propagación de fallos entre redes son considerados. Nuevas estrategias de interconexión son propuestas para mejorar la robustez de las redes interconectadas mediante el análisis de la vulnerabilidad de las redes a fallas y ataques dirigidos. Además, se propone un modelo mejorado para la interconexión basada en regiones considerando un límite para el número de enlaces de interconexión entre las redes interconectadas

Les noves tecnologies a la xarxa ens permeten transportar, cada cop més, grans volums d' informació i trànsit de xarxa amb diferents nivells de prioritat. En aquest escenari, on s'ofereix una millor qualitat de servei, les conseqüències d'una fallada en un enllaç o en un node esdevenen més importants.
Multiprotocol Lavel Switching (MPLS), juntament amb l'extensió a MPLS generalitzat (GMPLS), proporcionen mecanismes ràpids de recuperació de fallada establint camins, Label Switch Path (LSPs), redundants per ser utilitzats com a camins alternatius. En cas de fallada podrem utilitzar aquests camins per redireccionar el trànsit.
El principal objectiu d'aquesta tesi ha estat millorar alguns dels actuals mecanismes de recuperació de fallades MPLS/GMPLS, amb l'objectiu de suportar els requeriments de protecció dels serveis proporcionats per la nova Internet. Per tal de fer aquesta avaluació s'han tingut en compte alguns paràmetres de qualitat de protecció com els temps de recuperació de fallada, les pèrdues de paquets o el consum de recursos.
En aquesta tesi presentem una completa revisió i comparació dels principals mètodes de recuperació de fallada basats en MPLS. Aquest anàlisi inclou els mètodes de protecció del camí (backups globals, backups inversos i protecció 1+1), els mètodes de protecció locals i els mètodes de protecció de segments. També s'ha tingut en compte l'extensió d'aquests mecanismes a les xarxes òptiques mitjançant el pla de control proporcionat per GMPLS.
En una primera fase d'aquest treball, cada mètode de recuperació de fallades és analitzat sense tenir en compte restriccions de recursos o de topologia. Aquest anàlisi ens dóna una primera classificació dels millors mecanismes de protecció en termes de pèrdues de paquets i temps de recuperació. Aquest primer anàlisi no és aplicable a xarxes reals. Per tal de tenir en compte aquest nou escenari, en una segona fase, s'analitzen els algorismes d'encaminament on sí tindrem en compte aquestes limitacions i restriccions de la xarxa.
Es presenten alguns dels principals algorismes d'encaminament amb qualitat de servei i alguna de les principals propostes d'encaminament per xarxes MPLS. La majoria dels actual algorismes d'encaminament no tenen en compte l'establiment de rutes alternatives o utilitzen els mateixos objectius per seleccionar els camins de treball i els de protecció.
Per millorar el nivell de protecció introduïm i formalitzem dos nous conceptes: la Probabilitat de fallada de la xarxa i l'Impacte de fallada. Un anàlisi de la xarxa a nivell físic proporciona un primer element per avaluar el nivell de protecció en termes de fiabilitat i disponibilitat de la xarxa. Formalitzem l'impacte d'una fallada, quant a la degradació de la qualitat de servei (en termes de retard i pèrdues de paquets).
Expliquem la nostra proposta per reduir la probabilitat de fallada i l'impacte de fallada. Per últim fem una nova definició i classificació dels serveis de xarxa segons els valors requerits de probabilitat de fallada i impacte.
Un dels aspectes que destaquem dels resultats d'aquesta tesi és que els mecanismes de protecció global del camí maximitzen la fiabilitat de la xarxa, mentre que les tècniques de protecció local o de segments de xarxa minimitzen l'impacte de fallada. Per tant podem assolir mínim impacte i màxima fiabilitat aplicant protecció local a tota la xarxa, però no és una proposta escalable en termes de consum de recursos. Nosaltres proposem un mecanisme intermig, aplicant protecció de segments combinat amb el nostre model d'avaluació de la probabilitat de fallada.
Resumint, aquesta tesi presenta diversos mecanismes per l'anàlisi del nivell de protecció de la xarxa. Els resultats dels models i mecanismes proposats milloren la fiabilitat i minimitzen l'impacte d'una fallada en la xarxa.
New network technology enables increasingly higher volumes of information to be carried. Various types of mission-critical, higher-priority traffic are now transported over these networks. In this scenario, when offering better quality of service, the consequences of a fault in a link or node become more pronounced.
Multiprotocol Label Switching (MPLS) and the extended Generalized MPLS (GMPLS) provide fast mechanisms for recovery from failures by establishing redundant Label Switch Paths as backup paths. With these backups, traffic can always be redirected in case of failure.
The main objective of this thesis is to improve some of the current MPLS/GMPLS fault recovery methods, in order to support the protection requirements of the new Internet services. Some parameters, such as fault recovery time, packet loss or resource consumption, all within the scope of this quality of protection, are considered.
In this thesis a review and detailed comparison of the MPLS fault recovery methods are presented. Path protection methods (global backups, reverse backups and 1+1 methods), as well as segment protection and local methods are included in this analysis. The extension of these mechanisms to optical networks using GMPLS control plane is also taken into account.
In the first phase MPLS fault recovery methods are analyzed without taking into account resource or network topology constraints. This analysis reported a first classification of the best protection methods in terms of packet loss and recovery time. This first analysis cannot be applied to real networks. In real networks, bandwidth or network topology constraints can force a change in the a priori optimal protection choice. In this new scenario, current routing algorithms must be analyzed.
The main aspects of the QoS routing methods are introduced, and some of these mechanisms are described and compared. QoS routing algorithms do not include protection as a main objective and, moreover, the same QoS objectives for selecting the working path are used for selecting the backup path.
In order to evaluate the quality of protection, two novel concepts are introduced and analyzed: the network failure probability and the failure impact. The physical network provides an initial value of the network protection level in terms of network reliability and availability. A proposal to evaluate network reliability is introduced, and a formulation to calculate the failure impact (the QoS degradation in terms of packet loss and delay) is presented.
A proposal to reduce the failure probability and failure impact as well as the enhancement of some current routing algorithms in order to achieve better protection are explained. A review of the traffic services protection requirements and a new classification, based on the failure probability and failure impact values, is also provided in this work.
Results show that path protection schemes improve network reliability. Segment/local protection schemes reduce the network failure impact. Minimum impact with maximum reliability can be achieved using local protection throughout the entire network. However, it is not scalable in terms of resource consumption. In this case our failure probability evaluation model can be used to minimize the required resources. Results demonstrate the reduction of the failure impact combining segment protection and our network reliability evaluation model in different network scenarios.
In summary, an in-depth analysis is carried out and a formulation to evaluate the network protection level is presented. This evaluation is based on network reliability maximization and failure impact reduction in terms of QoS degradation. A scalable proposal in terms of resource consumption, detailed and experimentally analyzed, offers the required level of protection in different network scenarios for different traffic services.

This article presents a critical analysis of all the major pathways to produce hydrogen and to utilize it as an energy carrier to generate heat or electricity. The approach taken is to make a cradle to grave analysis, including the production of hydrogen, the conversion of hydrogen to heat or electricity, and, finally, the utilization of that heat or electricity for a useful purpose. This methodology shows that no currently available hydrogen pathway, irrespective of whether it uses fossil fuels, nuclear fuels, or renewable technology as the primary energy source to generate electricity or heat is as efficient as using the electric power or heat from any of these sources directly. Furthermore, electric vehicles using batteries to store electricity are shown to be more efficient and less polluting than fuel cell powered vehicles using energy stored in hydrogen produced by electrolysis of water.

Desde el Proyecto I+D Aportaciones y apropiaciones mutuas entre las Fallas Experimentales de la ciudad de Valencia y el Arte Contemporáneo, 1998-2018; así como desde la Unidad Mixta de Investigación EFIMERE, que reúne investigadores/as de la UPV y de la UV, estamos elaborando un estudio con el objetivo de reflexionar y hacer visibles los puntos de encuentro existentes entre las fallas experimentales de la ciudad de Valencia y el arte contemporáneo. Con el fin de esclarecer tales conexiones hemos llevado a cabo una serie de entrevistas a personas que participan en las fallas experimentales. La primera cuestión que abordaremos es la problemática relacionada con lo que se entiende por Fallas I+E (Innovación y Experimentación), dado que su definición es vaga y no existe consenso al respecto. Después, tomando como eje el análisis de ese trabajo de campo, así como el estudio de otros documentos, entre ellos Llibrets, tesis doctorales específicas y otras publicaciones históricas relacionadas, reflexionaremos sobre las formas que presentan los monumentos según los materiales, las técnicas, las variables compositivas empleadas y la relación monumento-espacio público así como los motivos críticos que llevan a tomar tales decisiones. Finalmente iremos más allá del monumento y abordaremos los modos en que las comisiones de las Fallas I+E se relacionan con sus creadores: revisando y actualizando las tradiciones de la fiesta, del uso del espacio público y del resto de actividades culturales que en este contexto se generan. El estudio de estas cuestiones pondrá de manifiesto la naturaleza de las relaciones que se dan entre las Fallas I+E y otras propuestas específicas de arte contemporáneo.

Durante las últimas dos décadas, la utilización de reglas fiscales ha tenido un aumento significativo alrededor del mundo. Si bien la evidencia internacional ha destacado algunos beneficios a partir de su implementación, las experiencias de América Latina en la puesta en marcha y los resultados han sido heterogéneos. Esas reglas fiscales inicialmente cobijaban a los gobiernos nacionales, pero luego se fueron ampliando a los subnacionales, en parte porque los procesos de descentralización fiscal fueron entregando más responsabilidades en materia de ingreso y gasto público a los gobiernos subnacionales. La revisión de las experiencias internacionales en esta materia provee lecciones de política importantes para futuros cambios en las normas de responsabilidad fiscal nacional y subnacional en los países, en especial ante las condiciones que ha impuesto al sector público la pandemia del COVID-19. Este documento hace una revisión exhaustiva de la evolución de las reglas fiscales subnacionales alrededor del mundo, identificando los principales factores que contribuyen al éxito o fracaso de estas. Además, permite identificar los elementos clave en una posible agenda de reforma ante las fallas en las reglas fiscales que ha visibilizado la actual pandemia.