Tesis de Doctorado

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    Modelo hiperheurístico soportado en metaheurísticas X-PSO multiobjetivo : aplicación sobre clases de problemas en economía computacional de regulación de redesd de distribución eléctrica
    (2017-12) Casanova Pietroboni, Carlos Antonio; Schweickardt, Gustavo; Faure, Omar
    Esta investigación, enmarcada en una tesis doctoral, desarrolla un marco teórico-conceptual sobre una estrategia Hiperheurística basada en razonamiento. Su fundamento es un dominio de metaheurísticas derivadas de la Optimización por Enjambre de Partículas (PSO), denominadas X-PSO multiobjetivo. Se propone una Función de Selección basada en Redes Neuronales Artificiales para identificar la mejor variante X-PSO según la instancia del problema. El estudio analiza cómo cada X-PSO satisface los principios de la Inteligencia de Grupo y cómo interactúa con el espacio de búsqueda, considerando problemas de Economía Computacional en Redes de Distribución Eléctrica (RDE). En particular, aborda dos problemas clave en la distribución eléctrica: el balance de cargas en Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica (SDEE) de baja tensión y la optimización de la confiabilidad en SDEE de media tensión mediante la ubicación de equipos de seccionamiento/protección. Ambos presentan espacios de búsqueda complejos, con soluciones dispersas, funciones objetivo desconocidas y alta incertidumbre, lo que los hace inabordables mediante programación matemática clásica. Dado que no existen métodos exactos eficientes para estos problemas, se plantea una solución basada en metaheurísticas poblacionales de perturbación derivadas de PSO. Se desarrolla una hiperheurística capaz de seleccionar la mejor X-PSO para cada instancia, mejorando la calidad de las soluciones y optimizando el tiempo de ejecución. El enfoque propuesto no requiere información específica del problema, sino que se basa en características comunes a toda la clase de problemas. Se demuestra su efectividad mediante una prueba constructiva, validando que la hiperheurística ofrece resultados al menos tan buenos como la mejor metaheurística individual, mejorando alguno de los criterios de optimización.
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    Modificaciones de la función sigmoide para el problema del desvanecimiento del gradiente y su aplicación a arquitecturas LSTM
    (2024-12) Roodschild, Matías; Will, Adrián Luis Ernesto; Gotay Sardiñas, Jorge
    Con el aumento de la profundidad en las redes neuronales, la función sigmoide logística ha sido reemplazada por otras funciones de activación más eficientes como la función ReLU (Rectified Linear Unit). Esto se debe a sus problemas de saturación y desvanecimiento del gradiente, mayormente conocido por sus siglas en inglés (VGP). Estas nuevas funciones permitieron construir arquitecturas innovadoras las cuales han logrado avances notables en machine learning, computer vision y natural languaje processing. Sin embargo, la función sigmoide sigue teniendo usos importantes en arquitecturas tales como GRU, LSTM e incluso Transformers (base de ChatGPT entre otros). Por este motivo, cualquier modificación a la función sigmoide, que le permita una mayor resistencia al VGP y mejore su desempeño en redes neuronales profundas constituye un aporte al área. Se analizaron en esta tesis las principales funciones de activación en las redes neuronales profundas, para encontrar las propiedades que explican su éxito y limitaciones. Como resultado del estudio, se hicieron modificaciones a la función sigmoide, las cuales dieron lugar a siete nuevas funciones de activación que probaron ser resistentes al VGP y tener muy buenos desempeños como compuertas reguladoras del flujo de información en celdas LSTM. Una característica común de las nuevas funciones de activación es su dependencia a parámetros (dos o tres parámetros), que ofrecen una amplia flexibilidad para aproximar diferentes funciones tales como, función lineal, ReLU, Swish y hard-Sigmoide entre otras. Los parámetros asociados a estas nuevas funciones pueden fijarse o ser ajustables, y adaptarse automáticamente al conjunto de los datos presentados. Esta tesis se completa con una propuesta concreta con funciones adaptativas en AutoML para arquitecturas LSTM, que producen buenos resultados sin intervención del usuario.
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    Herramientas avanzadas para la toma de decisiones en proyectos de recuperación terciaria de petróleo
    (2024-07) Presser, Demian J.; Cafaro, Diego C.; Vega, Isabel N.
    La recuperación terciaria de petróleo (EOR) engloba técnicas avanzadas para extraer hidrocarburos remanentes en yacimientos maduros, mejorando la eficiencia de desplazamiento y las tasas de recuperación a través de la alteración de propiedades físico-químicas en los agentes de barrido, hidrocarburos, o la formación misma. Estos métodos presentan importantes desafíos económicos y técnicos. Desde el punto de vista económico, la evaluación de iniciativas EOR implica considerables inversiones en la adaptación y perforación de pozos, instalación de plantas de procesamiento, y abastecimiento de materiales y servicios. Técnicamente, es crucial predecir la productividad para diseñar planes de explotación eficientes. La tesis propone herramientas rigurosas para asistir en la evaluación y diseño de sistemas productivos y logísticos en EOR, proporcionando medios ágiles de optimización. Dos aplicaciones clave son la inyección de soluciones poliméricas y de dióxido de carbono (CO2) en condiciones supercríticas, buscando mejorar la capacidad de barrido en los yacimientos. La implementación de EOR requiere una valoración precisa de las regiones de mayor rendimiento, el diseño de redes de infraestructura rentables y esquemas de operación eficientes. El enfoque novedoso de la tesis incluye metodologías de programación matemática, como un modelo mixto-entero no lineal (MINLP) para optimizar estrategias de inyección de polímeros y CO2 bajo condiciones inciertas. Además, integra decisiones para el desarrollo conjunto de proyectos de captura, utilización y secuestro de carbono (CCUS), justificando las inversiones en CO2 al combinar EOR y CCUS. Finalmente, la tesis revisa avances en el diseño óptimo de redes de tuberías bajo restricciones topológicas y fluidodinámicas, presentando un nuevo algoritmo iterativo e incremental que permite alcanzar la optimalidad global en el diseño de redes en tiempos de cómputo reducidos.
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    Estrategias para la gestión de energía en microrredes eléctricas con integración de energías renovables
    (2024-08) Schierloh, Rodrigo Manuel; Vega, Jorge Rubén; Vincitorio, Fabio Miguel; Godoy, José Luis
    El texto aborda la evolución y desafíos de las Redes Eléctricas Inteligentes, surgidas como respuesta al crecimiento energético global y la necesidad de migrar a un modelo más sostenible. En este contexto, la Generación Distribuida y la Generación Renovable juegan un papel clave en la creación de microrredes eléctricas. Sin embargo, estas microrredes presentan retos significativos en la gestión de energía y en los sistemas de protección, debido a la variabilidad de los recursos renovables, las diferentes topologías posibles y el uso de convertidores electrónicos. Las estrategias de gestión de energía en microrredes son fundamentales para mejorar su desempeño y estabilidad, aplicándose tanto en la carga como en la generación. Los sistemas de protección también deben adaptarse, ya que los flujos de potencia en microrredes son bidireccionales y los convertidores tienen una contribución limitada durante las fallas, lo que hace ineficaces las protecciones tradicionales. El texto presenta el desarrollo de esquemas de gestión de energía en microrredes, tanto conectadas como aisladas de la red, incluyendo la gestión de cargas controlables como los sistemas de climatización. Se propone un esquema de gestión de la demanda para sistemas de climatización que maximiza el confort térmico y minimiza el gasto eléctrico, utilizando control predictivo y optimización con algoritmos genéticos. Este esquema se aplica en un centro de salud en Entre Ríos, logrando mejoras significativas en confort y reducción de costos. También se describe un esquema de protección para microrredes de corriente continua (DC), capaz de detectar y aislar fallas de cortocircuito y circuito abierto, mejorando la resiliencia de la red. Por último, se detalla la instalación de 24 kWp de generación fotovoltaica en una granja avícola en Entre Ríos, demostrando cómo una adecuada gestión de energía puede maximizar el autoconsumo y reducir significativamente los costos energéticos, contribuyendo a una amortización más rápida de la inversión.
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    Segmentación y gestión eficiente de redes de distribucion de agua potable
    (2024) Bianchotti, Jezabel; Puccini, Gabriel; Chiotti, Omar
    El texto aborda la creciente escasez de agua potable y cómo los gobiernos están implementando políticas para optimizar la gestión de las redes de distribución de agua, conocidas como WDNs. La complejidad de estas redes, junto con la naturaleza no lineal de los sistemas hidráulicos, hace que sea difícil controlar la calidad del agua, reducir fugas y gestionar la presión. Una solución común para estos desafíos es dividir la red en áreas más pequeñas llamadas Zonas o Áreas de Medición de Distrito (DMAs). Esta división permite un control más eficiente, como la reducción de pérdidas y la detección de roturas de tuberías. Sin embargo, también presenta desventajas, como la reducción de la redundancia en la red y posibles problemas de calidad del agua. El diseño de las DMAs varía según las características hidráulicas de la red, como la cantidad de fuentes de agua y las presiones de servicio. En redes con presiones adecuadas y múltiples fuentes, se pueden crear DMAs autónomas; mientras que en redes con presiones insuficientes, se busca un diseño que permita un funcionamiento interconectado. El diseño óptimo de DMAs es complejo debido a las restricciones operativas y objetivos específicos. Inicialmente, se intentó diseñar las DMAs en una única etapa, pero este enfoque resultó limitado para redes grandes debido a la alta carga computacional. Por ello, se propuso una metodología en dos etapas: la primera, para detectar la estructura de comunidades de la red, y la segunda, para optimizar la ubicación de elementos de aislamiento entre DMAs. Finalmente, las metodologías fueron aplicadas a redes académicas y una red real, colaborando con la empresa Agua y Saneamientos Argentinos S.A. (AySA). El objetivo es contribuir a la sostenibilidad y conservación de los recursos hídricos, asegurando un suministro adecuado de agua potable para el futuro.
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    Modelo de interoperabilidad en repositorios institucionales de acceso abierto para objetos de aprendizaje
    (2023-06) Sandobal Verón, Valeria Celeste; Gutiérrez, María de los Milagros; Ale, Mariel Alejandra
    Los repositorios digitales surgen como una solución a lo que se denominó la crisis del modelo tradicional de comunicación científica. Las iniciativas de acceso abierto son una alternativa a esta forma de comunicación. A través de distintas declaraciones (como Budapest, Berlín y otras) se buscó que los investigadores expongan sus trabajos de manera pública con el objetivo de poder compartir, reutilizar y generar servicios a partir de las publicaciones compartidas. A estas iniciativas se sumaron las universidades e instituciones educativas, vislumbrando en los repositorios la forma de exponer los trabajos que se realizan en las mismas. De allí que surgen los Repositorios Institucionales (RI). Al incluir en los repositorios institucionales material educativo, que se definen como objetos de aprendizaje (OA), aparece un nuevo término para estos repositorios, denominados como Repositorios de Objetos de Aprendizaje (ROA). Un OA se caracteriza por ser utilizado específicamente en el aprendizaje, enseñanza y evaluación de los estudiantes.
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    Desarrollo de un marco para una gestión sustentable de las pérdidas físicas en la cadena de valor láctea Argentina
    (2022-08) Cravero, Ricardo Alberto; Reinheimer, Jorge Alberto; Capobianco Uriarte, María de las Mercedes
    En un entorno internacional competitivo y proteccionista, las empresas lácteas deben optimizar su producción y desempeño en el mercado para sobrevivir y evolucionar. Existen diferentes aspectos a mejorar hacia una competitividad sustentable. Uno de los más críticos son las Pérdidas Físicas o Desperdicios. Esto incluye desde la materia prima, envases, productos, recursos naturales (agua, energía), recursos humanos hasta otros insumos y servicios. Estas pérdidas representan económicamente al menos un 3% de lo facturado a nivel de planchada de fábrica; estimándose en la cadena de valor láctea Argentina una media del 5%, cuantificada en unos 250 millones de dólares anuales. De la investigación bibliográfica inicial surge que la gestión de la Alta Dirección es un factor crítico en el liderazgo de los procesos de cambio por lo cual diversos programas internacionales de mejora de los desperdicios, como la Producción más Limpia y la Ecoeficiencia, no han tenido el impacto esperado. Actualmente, la Agenda 2030 de las Naciones Unidas promueve un uso racional de los recursos económicos, ambientales y sociales, impactando en el futuro de las organizaciones y requiriendo modelos de negocios sustentables en el marco de la Triple Bottom Line. La presente Tesis doctoral propone resolver la brecha existente entre la Alta Dirección y el tratamiento de las pérdidas físicas de la cadena de valor láctea mediante una innovadora metodología inductiva. La misma facilitaría la toma de decisiones por la Alta Dirección mediante el uso de herramientas que provienen del Pensamiento Lean Manufacturing (Mapa de Flujo de Valor, ciclo de mejora), de la Optimización de los Procesos (Diagramas de Flujo, de Causa-Efecto, Pareto) y de la implementación de Indicadores Clave de Desempeño. El alcance del estudio comprendió desde la recepción de la leche, la transformación industrial y la distribución hasta los clientes, en el contexto nacional. Se entrevistó a referentes de las empresas lácteas Argentinas que representan alrededor del 80% de la leche procesada, segmentadas por estratos productivos y complementándose con la Encuesta Nacional sobre la Competitividad de la IndustriaLáctea (2016-2018). La información obtenida se transformó en un esquema identificativo de los orígenes de las Pérdidas Físicas, las causas que las generan y los factores que pueden influenciar sobre las mismas, considerando los diferentes niveles de decisión (operativos, tácticos y estratégicos) y siendo el aporte de los expertos del sector relevante para validar y redirigir las acciones del estudio. Posteriormente se caracterizaron y valorizaron las Pérdidas Físicas (económicas, ambientales y sociales) generándose dos vías de actuación de mejoras, los métodos simplificado y el integral sistemático. Además, para determinar los ratios de mejora se compararon los resultados nacionales con las mejores prácticas internacionales. Complementariamente, se adaptó el Mapa de Flujo de Valor con Indicadores Clave de Desempeño para facilitar la visualización sustentable de las áreas de mejora, en línea con el concepto de la Triple Bottom Line. Finalmente, se comparó el modelo de gestión actual versus una propuesta de mejora que integra la gestión sustentable en toda la cadena de valor y niveles de decisión, estableciéndose los trade-offs entre el origen de las Pérdidas Físicas y el impacto, así como las causas predominantes. De los casos donde se aplicó la metodología, en fase inicial, se obtuvieron resultados de mejoras. Extrapolando los datos de recuperación de las Aguas Blancas obtenidos de los tres casos de empresas estudiados al conjunto del rango R-TOTAL, se puede estimar un ahorro del orden de 7,3 millones de dólares anuales con una inversión de 0,3 millones de dólares, iniciales. Esta Tesis Doctoral aporta una metodología para identificar las oportunidades de mejora en la reducción de las Pérdidas Físicas en la cadena de valor láctea, combinando datos internos y aportes de especialistas, y focalizando en acciones de gestión. Luego, cada empresa puede seleccionar la via de actuación que priorice sus resultados con la menor inversión posible y que le permita optimizar su perfil de sustentabilidad económica, ambiental y social. Con una visión más holística, este marco metodológico se puede implementar incluyendo el tambo y los consumidores, o en diferentes áreas dentro de cualquier cadena de valor.
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    Gestión eficiente de recursos energéticos en parques industriales mediante una estrategia de negociación basada en subasta doble
    (2022-04) Rocchi, Ariel Mariano; Vega, Jorge Rubén; Fernández, Erica Soledad
    En este trabajo, la problemática abordada se encuentra asociada a un conjunto dado de industrias de un parque industrial, que están interesadas en negociar los servicios energéticos (entre ellos se podrían enumerar: electricidad, gas natural, combustibles líquidos, vapor de proceso, aire comprimido, otros) o servicios no energéticos (entre ellos se podrían enumerar: agua potable, efluentes, agua caliente sanitaria, gas industrial dióxido de carbono, otros) actuales y disponibles, dentro del mismo parque. Sin embargo, cada industria tiene intereses, patrones y perfiles de comportamiento individuales; por ejemplo, con respecto al consumo, generación, almacenamiento o provisión de un determinado servicio o recurso.
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    Estudio de las características físicas, químicas y mecánicas del bloque de tierra comprimida (BTC) con suelo-cal y adiciones minerales. Aportes al conocimiento del BTC para su desarrollo en Santa Fe, Argentina
    (2022) Cabrera, Santiago Pedro; Rotondaro, Rodolfo; Guilarducci, Anabela; González, Ariel
    Durante milenios, los seres humanos han utilizado al suelo como material de construcción en diversas formas: encofrada y compactada; mezclado con paja y puesta a mano, ya sea sola o como relleno y recubrimiento en estructuras de madera; o como unidades de mampostería, generalmente moldeados a mano y secados al sol. La arquitectura y construcción con tierra poseen una larga trayectoria en la historia de la humanidad, y aunque sus primeros antecedentes se remontan a más de 9 mil años de antigüedad, en diversos contextos sigue estando tan vigente como en su origen, tal es así que se estima que más de un tercio de los habitantes del planeta viven en casas de tierra. La continuidad histórica de la arquitectura y construcción con tierra se debe en gran medida a la abundancia de su materia prima, la economía de sus procesos constructivos, sus cualidades bioclimáticas y a la armonía de su interrelación con el ambiente natural en que se desenvuelve.
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    Método para el modelado y especificación de procesos de negocio colaborativos
    (2005-06) Villarreal, Pablo David; Chiotti, Omar; Salomone, Enrique
    El modelado y la especificación de los procesos de negocio colaborativos constituyen un desafío importante para que las empresas puedan establecer colaboraciones Business-to-Business. El objetivo de esta tesis es definir y proponer un método robusto y sistemático que de soporte al desarrollo de procesos colaborativos, desde el modelado de los mismos, hasta la especificación de dichos procesos y de las interfaces de las empresas que conforman el sistema de información Business-toBusiness, en una tecnología particular. El método está basado en la filosofía del desarrollo conducido por modelos y fundamentalmente, en los principios y guías de la Arquitectura Conducida por Modelos. Como parte de este método, se propone el lenguaje de modelado UP-ColBPIP, para dar soporte al análisis y diseño de los procesos colaborativos. El lenguaje está basado en el concepto de protocolos de interacción para definir procesos colaborativos independientes de la tecnología. Además, se propone un método y una herramienta para definir y ejecutar transformaciones de modelos de procesos colaborativos en especificaciones basadas en un estándar Business-toBusiness. Finalmente, se definen las transformaciones que posibilitan generar, a partir de modelos definidos con UP-ColBPIP, soluciones tecnologías con dos tipos diferentes de estándares Business-to-Business.