Rozprawy doktorskie na temat „62 - Ingeniería. Tecnología”

La separación de mezclas gaseosas olefina/parafina representa uno de los procesos más importantes y a la vez más complicados de la industria química. Durante más de 60 años esta separación se ha venido realizando mediante destilación, que no sólo requiere una elevada inversión de capital, sino que también es un proceso altamente demandante en energía. Por lo tanto el desarrollo de un proceso de separación más sostenible es cada vez más importante. Esta tesis tiene como objetivo el desarrollo de un proceso alternativo de separación de mezclas gaseosas olefina/parafina a través de la integración de la reacción entre olefinas y los iones de plata, líquidos iónicos y tecnologías de membrana.
The separation of olefin/paraffin gas mixtures represents one of the most important and also the most challenging processes in the chemical industry. For over 60 years, this separation is being performed by distillation, which not only requires high capital investment, but also it is a very highly energy demanding processes. Therefore the development of a more sustainable separation process is becoming increasingly important. This thesis aims to the development of an alternative olefin/paraffin gas mixtures separation process through the integration of the reaction between olefins and silver ions, ionic liquids and membrane technology.

De continuar con el ritmo de emisión de contaminantes alcanzado en los últimos años, y más concretamente de dióxido de carbono (CO2), las previsiones sobre su concentración en la atmósfera son dramáticas (por encima de 600 ppmv) con unas consecuencias irreversibles para el planeta. Para logar las reducciones de contaminantes que se acuerdan en las cumbres internacionales es necesario, entre otras medidas, la reducción de emisiones en la producción de electricidad a partir de combustibles fósiles, entre ellos el carbón. La presente Tesis Doctoral propone una metodología y una serie de herramientas de toma de decisión cuyo fin es evaluar y aumentar la sostenibilidad del proceso de generación de electricidad a partir del carbón. Esta metodología está basada en programación matemática para resolver problemas de optimización multi-objetivo. Además es aplicable a un amplio rango de procesos e industrias que se enfrenten a problemas de decisión similares
If the pollutant emission level continues as usual in the late years, especially those of carbon dioxide (CO2), the atmosphere concentration projections are dramatic (above 600 ppmv) with irreversible consequences to the planet. In order to achieve the binding targets of reductions agreed in the international summit meetings, it is necessary the reduction of emissions from the electricity production from fossil-fueled power plants, especially coal-fired. The objective of this work is developing a methodology and providing tools that help in the decision making process in order to evaluate and enhance the sustainability of the electricity production process form coal. This methodology is based on mathematical programming that allows solving multi-objective optimization problems. Besides, it is applicable to a wide range of processes and industries that face similar decision problems.

La Tesis realiza una contribución a la problemática de la selección de acceso, proponiendo una metodología que permite analizar, desde una perspectiva global e integral, los diferentes escenarios que puedan presentarse en las futuras redes de comunicación inalámbricas. Para ello hace uso de dos enfoques diferentes, pero complementarios entre sí. El primero modela el proceso de selección de acceso desde la perspectiva del usuario, en base a los eventos que se producen en su contexto, proporcionando en todo momento la mejor alternativa de acceso. Aunque esto permite dotar al usuario con la mejor calidad de experiencia en sus comunicaciones, incluso estando en movilidad, no se puede asegurar si dicha solución contribuye a alcanzar el rendimiento óptimo que se podría obtener en todo el sistema bajo estudio. Debido a ello se puede decir que este modelo tiene una naturaleza “local”, esto es, limitada al usuario, en tanto en cuanto éste no puede conocer las posibles consecuencias de su decisión sobre los demás usuarios o elementos de la red. Con el objetivo de responder apropiadamente a la anterior incógnita, se propone un segundo modelo, que permite estudiar el mismo escenario mediante un análisis discreto en el tiempo, para establecer el límite superior del rendimiento que puede alcanzar el sistema, mediante el uso de técnicas de optimización. A diferencia del anterior, este enfoque no busca la mejor alternativa para un usuario específico, sino que se centra en el rendimiento óptimo de todo el sistema, por lo que se podría decir que este modelo hace uso de una perspectiva más “global”. Los resultados obtenidos al aplicarlo se utilizarán para determinar en qué medida el rendimiento de las estrategias analizadas con el enfoque anterior es mejorable, evitando las comparaciones con otros estudios con objetivos similares, pero claramente diferentes en los escenarios utilizados. Ambas aproximaciones proponen un modelado que pretende reflejar las características más relevantes de los despliegues de red reales, mimetizando su comportamiento en la mayor medida posible, mediante entidades que emulan las propiedades y funcionalidades de los elementos correspondientes: estaciones base, operadores, usuarios, terminales, servicios, entre otros. Todos ellos constituyen el escenario sobre el cual se pueden realizar diversos análisis en función de un conjunto de parámetros, como las preferencias del usuario, características del servicio, o los requisitos provenientes de la red y de los operadores que la gestionan. En base a los dos modelos propuestos, se realiza el diseño e implementación de sendas herramientas de simulación, correspondientes a cada uno de ellos. Se desarrollan entornos flexibles, escalables y de fácil configuración, con el objetivo de acometer la evaluación de los procesos de selección de acceso en entornos heterogéneos. A diferencia de otras plataformas similares, las herramientas de simulación que se describen en este documento permiten realizar despliegues de red altamente configurables, facilitando la tarea de reflejar la diversidad que caracterizará las redes inalámbricas en un futuro cercano. Finalmente, se lleva a cabo la evaluación de un conjunto de escenarios, analizando diversas estrategias de selección de acceso, mediante las herramientas de simulación implementadas. En cada uno de ellos se plantean objetivos concretos, buscando en todo momento proporcionar la mejor alternativa de acceso para el usuario en entornos de red multi-acceso, multi-interfaz, multi-servicio y multi-operador.
This PhD Thesis contributes to the problem of access selection, proposing a methodology that allows the global and generic analysis of the various scenarios that can spring in the future wireless communication networking realm. For that, it fosters two different, yet complementary, approaches. The first one models the access selection process from the user perspective, based on the events that may happen within her environment, providing the best access alternative. Although this provides the user with the best quality of experience for her own communications, even when she is moving, it such solution cannot be said to contributes to the global optimum behaviour (considering the whole system under analysis). We can therefore state that this model has a ``local'' character, i.e. focused on the end-user, since she could not be aware of the potential consequences of her decision over the remaining users or network elements. In order to appropriately answer the aforementioned question, this PhD proposes a second model, which allows studying the very same scenario by means of a discrete-time analysis, to establish the upper performance limit that can be provided by the whole system, using optimization techniques. As opposed to the previous model, this approach does not seek the best alternative for a specific user, but it focuses on the overall system performance; it can be therefore said that this second model fosters a more ``global'' approach. The results that are obtained with this model will be used to determine whether the performances of the strategies studied by means of the previous approach might be improved or not, avoiding the comparison with other studies with the same objectives, but carried out over rather distinct scenarios. Both approaches propose a model that aims at reflecting the most relevant characteristics of real network deployments, mimicking their behaviour as closely as possible, by using entities that emulate the properties and functionalities of the corresponding elements: base stations, operators, users, terminals, services, etc. All of them jointly create a scenario over which different analysis can be carried out, considering a number of different parameters, such as user preferences, service characteristics, or the requirements from the network and the operators managing it. Based on the proposed models, the PhD also tackles the design and implementation of two simulation tools. The corresponding frameworks are flexible, scalable and enable an easy configuration, to foster the analysis of multiple scenarios and access selection strategies. As opposed to other similar platforms, the two simulation tools that are described within this document allow the deployment of highly configurable network scenarios, mimicking the large heterogeneity of the forthcoming wireless networks. Last, the PhD tackles the evaluation of a number of access selection strategies, exploiting the two aforementioned simulation platforms. Each of them would address particular objectives, aiming at offering the end-user with the best access alternative, considering multi-access, multi-interface, multi-service and multi-operator network scenarios.

La determinació de la mida i el nombre de lipoproteïnes utilitzant tests avançats de lipoproteïnes és d'un gran interès clínic ja que el nombre de partícules LDL s'ha posicionat com a millor predictor de risc cardiovascular que el colesterol LDL. Tanmateix, els tests avançats de lipoproteïnes actuals encara no s'han introduït en l'àmbit clínic en gran part per la falta d'una estandarització. En aquesta tesi presentem el test LipoScale, un nou test avançat de lipoproteïnes basat en espectroscopia de RMN de difusió 2D. Amb aquest test es pretén obtenir una millor caracterització de les lipoproteïnes plasmàtiques, tant el seu contingut lipídic com la seva mida i nombre de partícules, de manera que amb ell s'aconsegueixi una millor predicció del risc cardiovascular. Durant el desenvolupament del test s’han estudiat diferents patologies i cohorts dins del marc de les malalties metabòliques (les quals són un factor de risc de les malalties cardiovasculars). Entre les malalties estudiades destaquem la diabetis, la dislipèmia aterògena i la síndrome de l’ovari poliquístic (PCOS). A més, també s’han monitoritzat canvis en el perfil de les lipoproteïnes deguts a intervencions nutricionals i a l’exercici. La principal diferència entre la nostra aproximació i la dels mètodes actuals és que aquests últims utilitzen mètodes de RMN 1D estàndards, mentre que el nostre test està basat en l'ús de gradients de camps magnètic, els quals generen espectres 2D amb els que es pot obtenir informació directa i objectiva de la mida de les partícules lipoproteiques. Aquesta tesi ha generat diferents publicacions científiques així com també s'ha fet la sol•licitud d'una patent europea i s'ha creat una spin-off per comercialitzar el test.
La determinación del tamaño y el número de lipoproteínas utilizando tests avanzados de lipoproteínas es de un gran interés clínico ya que el número de partículas LDL se ha posicionado como mejor predictor de riesgo cardiovascular que el colesterol LDL. Sin embargo, los tests avanzados de lipoproteínas actuales aún no se han introducido en el ámbito clínico en gran parte por la falta de una estandarización. En esta tesis presentamos el test LipoScale, un nuevo test avanzado de lipoproteínas basado en espectroscopía de RMN de difusión 2D. Con este test se pretende obtener una mejor caracterización de las lipoproteínas plasmáticas, tanto su contenido lipídico como su tamaño y número de partículas, por lo que con él se consiga una mejor predicción del riesgo cardiovascular. Durante el desarrollo del test se han estudiado diferentes patologías y cohortes dentro del marco de las enfermedades metabólicas (las cuales son un factor de riesgo de las enfermedades cardiovasculares). Entre las enfermedades estudiadas destacamos la diabetes, la dislipemia aterògena y el síndrome del ovario poliquístico (PCOS). Además, también se han monitorizado cambios en el perfil de las lipoproteínas debidos a intervenciones nutricionales y el ejercicio. La principal diferencia entre nuestra aproximación y la de los métodos actuales es que estos últimos utilizan métodos de RMN 1D estándar, mientras que nuestro test está basado en el uso de gradientes de campo magnético, los cuales generan espectros 2D con los que se puede obtener información directa y objetiva del tamaño de las partículas lipoproteicas. Esta tesis a generado diferentes publicaciones científicas así como también se ha hecho la solicitud de una patente europea y se ha creado una spin-off para comercializar el test.
Determination of lipoprotein particle size and particle number using advanced lipoprotein analyses is of particular interest since the LDL particle number has been shown to improve cardiovascular disease risk prediction. Advanced lipoprotein tests (ALT), however, are not yet routinely introduced in clinical practice partly due to the lack of standardization. This thesis presents the LipoScale test, a novel advanced lipoprotein test based on 2D diffusion-ordered 1H NMR spectroscopy. This test is to obtain a better characterization of plasma lipoproteins in terms of their lipid content, particle size and particle number that will allow a better assessment of cardiovascular risk. During the development of the test various diseases and cohorts were studied in the context of metabolic diseases (which are a risk factor for cardiovascular disease). Among the diseases studied we highlight diabetes, atherogenic dyslipidemia and polycystic ovary syndrome (PCOS). In addition, changes were also monitored in the lipoprotein profile due to nutritional interventions and exercise. The main difference between our approach and the current NMR methods is that the latter use standard 1D methods, whereas our test is based on the use of magnetic field gradients, which generate the 2D spectra that can be used to get direct and objective information on lipoprotein particle sizes. This thesis generated various scientific publications, includes an application for a European patent and a spin-off has been created to commercialize the test.

Los multiprocesadores son un estándar de los sistemas actuales y suponen una solución a algunos de los limitantes tecnológicos encontrados. Sin embargo, no están exentos de condicionantes tecnológicos que limitan su efectividad. Así, aun cuando el incremento en el número de transistores integrados parece garantizar un aumento en el número de unidades de proceso y de memoria dentro del chip, las conexiones al exterior del chip son cada vez más escasas respecto al número de procesadores. Es necesario minimizar el número de accesos externos, incrementando la fracción del chip dedicada a la jerarquía de memoria y buscando mecanismos para una utilización más eficaz de los recursos disponibles. En esta tesis se abordan distintos componentes de la jerarquía de memoria, abarcando desde la jerarquía de cache on-chip y la red de interconexión, hasta el controlador de memoria y el arbitraje de las peticiones fuera del chip. Se intenta exponer, de forma clara, los problemas y soluciones encontrados en los distintos componentes de la jerarquía de memoria, siempre buscando alternativas eficientes que aumenten la escalabilidad dentro de los requerimientos propios de este tipo de sistemas.
Multiprocessor systems represent an efficient solution to some of the technological problems encountered; however, they are not without technological constraints that limit their effectiveness. Thus, even if the increase in the number of integrated transistors seems to ensure an increment in the number of memory and processing units within the chip, the off-chip connections are becoming more and more scarce compared to the number of processors. It is necessary to minimize the number of external accesses, increasing the fraction of the chip devoted to the memory hierarchy and requiring mechanisms that provide effective use of available resources. In this thesis, we address different components of the memory hierarchy, ranging from the on-chip cache hierarchy and interconnection network, to the memory controller and the arbitration of off-chip requests. This document will attempt to clearly explain, problems and solutions found in various components of the memory hierarchy, always with the aim of finding efficient ways to increase the scalability while bearing in mind the specific requirements of such systems.

La Semántica del Producto (SP) se puede definir como el estudio de las cualidades simbólicas de los productos y la aplicación de su conocimiento al diseño industrial. En definitiva, presta atención al significado que tiene un producto para un usuario, incluyendo en ello las relaciones entre usuario y producto o las expectativas que puedan provocar.

En la presente tesis se proponen nuevas aportaciones orientadas al diseño de herramientas mediante la SP. Para ello, en primer lugar se han revisado las aportaciones de la SP al diseño de productos de consumo. Como resultado de la revisión se ha comprobado el hecho de que la aplicación de la SP en el diseño de los productos de consumo permite contemplar las necesidades y deseos de los usuarios obteniendo productos más atractivos y significativos para ellos. Pero, sobre todo, se ha detectado que la aplicación de la SP en productos comerciales e industriales, como es el caso de las herramientas, es prácticamente nula.

A partir de dicha constatación, la tesis persigue como objetivo principal determinar la conveniencia de aplicar la SP a productos comerciales, demostrando su validez al menos para algunas herramientas como los centros de mecanizado y martillos. Además, dada la diversidad de perfiles de usuarios que interaccionan con estas herramientas, se plantea también conocer cómo individuos de diferentes perfiles perciben las herramientas y se relacionan con ellas. Por último, y dado que en la elección o compra de productos pueden existir diferentes niveles de interacción, se plantea estudiar la integración de las posibles modalidades sensoriales con las que interaccionan los usuarios de herramientas y valorar el efecto de dicha integración.

Lo que se pretende es original y pertinente para el diseño y desarrollo de herramientas significativas y funcionales así como para su implantación en el ciclo de diseño.

Como método de trabajo para encontrar la forma de utilizar la SP en productos comerciales, y para comprobar las ventajas que aporta, se han diseñado y ejecutado cuatro estudios. El primero estudia la percepción de centros de mecanizado (como ejemplo representativo de máquinas automatizadas y flexibles) por distintos perfiles de usuarios. El segundo ha consistido en desarrollar un proceso de recopilación, selección y clasificación de descriptores utilizados para evaluar la semántica de martillos. El tercer estudio ha consistido en estudiar las diferencias y semejanzas en la percepción de un conjunto de martillos con cuatro perfiles de usuarios: profesionales, aficionados al bricolaje, estudiantes y diseñadores. El cuarto se centra en las diferencias de percepción que aparecen según el grado de interacción y tipo de modalidad sensorial interviniente con los martillos evaluados: ver una foto, ver la herramienta al natural, tocarla y usarla. Los resultados muestran que aplicar la SP a herramientas (productos de consumo) es interesante y pertinente. Se ha comprobado que las diferentes configuraciones de herramientas son percibidas de distinto modo y que la experiencia de los participantes, su implicación con el producto y la modalidad sensorial interviniente influyen en la percepción que los participantes tienen de las herramientas. Esto sugiere que la SP puede contribuir en mejorar el diseño de herramientas y en especial la percepción que de ellas tienen los usuarios.

El tratamiento con columnas de grava es uno de los métodos de mejora del terreno empleados habitualmente para la cimentación de terraplenes o estructuras sobre suelos blandos. El estudio realizado en esta Tesis Doctoral se centra en analizar: - La influencia de la densidad de la grava de la columna - El empleo de columnas ensacadas con geotextil. El análisis de la influencia de la densidad de la grava se ha realizado mediante ensayos realizados en laboratorio en modelo reducido con dos densidades de la grava diferentes y varias áreas de sustitución. Los ensayos se realizaron en una célula edométrica Rowe-Barden instrumentada en la que se ha estudiado el comportamiento de una rebanada de una celda unidad. El análisis de los resultados se ha centrado en el reparto tensional suelo-columna, la reducción de asientos y la disipación de presiones intersticiales. Para completar el estudio se han realizado simulaciones numéricas de los ensayos, además los resultados experimentales se han comparado con los obtenidos del empleo de las soluciones analíticas más relevantes. El estudio de columnas ensacadas se ha llevado a cabo de forma análoga mediante ensayos a escala reducida en el laboratorio. Los resultados se han contrastado con los obtenidos de simulaciones numéricas y de las soluciones analíticas más representativas.
Stone columns are a soft soil improvement method usually employed in embankments and structures foundations under soft soils. The study carried out in this PhD Thesis is focused on the analysis of: - The influence of the density of the gravel in the column and - The encasement of stone columns with geotextile. With the aim of study the influence of the density of the gravel, laboratory small scale tests have been carried out with two different densities and several areas replacement ratios. These tests have been developed in a Rowe-Barden cell where the behavior of a unit cell is analyzed. The cell employed is instrumented in order to measure total and pore pressures as well as displacements. The results obtained were analyzed from the point of soil-column stress ratio, settlement reduction and dissipation of pore pressures. In order to complement the study, numerical analyses simulating the laboratory tests have been executed employing several constitutive models. Their results have been compared with the experimental ones. Finally, experimental results have been compared with the ones obtained from the most relevant analytical solutions. The study of encased stone columns has been carried out in a similar way as the mentioned previously for the analysis of the density. Small scale test similar to those presented before but this time using two different geotextiles. This time, as well as before, experimental results have been compared with the ones from the numerical simulations and the ones obtained from the most important analytical solutions.

El trabajo llevado a cabo en esta tesis se centra en realizar un estudio en profundidad de las soluciones que producen las técnicas de análisis de planificabilidad y asignación de parámetros de planificación para sistemas distribuidos, como consecuencia del cual se obtienen una serie de resultados que pueden guiar al diseñador a identificar qué algoritmo de planificación o técnica debe aplicar a su problema. También se adaptan las técnicas de análisis y optimización existentes a su aplicación a un conjunto más amplio de sistemas, que permiten la mezcla de diferentes planificadores en los recursos procesadores del sistema distribuido, y se proponen nuevas técnicas de asignación de plazos locales de planificación para EDF.
The work carried out in this thesis focuses on performing an exhaustive study of the solutions produced by both the schedulability analysis techniques, and the scheduling parameters assignment techniques, for distributed systems. The results obtained in this study can help a real-time system designer to identify the algorithm or scheduling policy to be applied. Additionally, the current analysis and optimization techniques are adapted for their application to a wider range of systems, where each processing resource could use a different scheduling policy. New techniques for the assignment of local scheduling deadlines for EDF are also proposed.

En este trabajo se estudia la aplicación de esquemas parametrizados paralelos de metaheurísticas e hiperheurísticas a problemas de optimización en ciencias e ingeniería. Un objetivo a conseguir es la aplicación eficiente de estos métodos, por lo que es necesario el uso de modelos que permitan su autooptimización durante la ejecución a través de la selección adecuada de parámetros característicos del sistema computacional y del paradigma de paralelismo empleado. La utilización de un esquema parametrizado de metaheurísticas permite aplicar fácilmente diferentes metaheurísticas a problemas de optimización, simplemente modificando algunos parámetros metaheurísticos. Además, puesto que muchos de estos problemas tienen una elevada carga computacional se hace indispensable la introducción de paralelismo en el esquema. Así, se consideran dos paradigmas que pueden ser complementarios: paralelismo local de memoria compartida y paralelismo global de paso de mensajes. El uso de algoritmos paralelos persigue un objetivo claro: la reducción del tiempo de ejecución, suponiendo un enfoque diferente para la resolución de los problemas de optimización. Debido a que obtener una buena metaheurística para un problema de optimización concreto puede ser un proceso costoso, se aporta también como novedad el desarrollo de hiperheurísticas basadas en esquemas metaheurísticos parametrizados, entendidas como algoritmos de más alto nivel cuya finalidad es la selección automática de la mejor metaheurística para un problema o conjunto de problemas dados. Como la estructura de las hiperheurísticas se basa en el esquema parametrizado de metaheurísticas, se puede considerar en este caso la misma metodología de modelado y autooptimización, pero a un nivel superior de abstracción. La aplicación de las hiperheurísticas basadas en un esquema metaheurístico paralelo con un modelo teórico del tiempo de ejecución permite una selección automática de los parámetros de paralelismo óptimos, dando como resultado algoritmos eficientes tanto en calidad de los resultados como en rapidez en alcanzarlos
In this work the application of parallel parameterized schemes of metaheuristics and hyperheuristics to optimization problems in science and engineering is studied. One goal is the efficient application of these methods, so it is necessary to use models that allow method auto-tuning during the execution through the proper selection of the characteristic parameters of parallelism and of the computer system used. The use of a parameterized metaheuristic scheme allows the easy application of different metaheuristics to optimization problems, simply by modifying some metaheuristic parameters. Furthermore, since many of these problems have a high computational cost, the introduction of parallelism in the scheme is indispensable. Thus, we consider two complementary paradigms: local shared-memory parallelism and global message-passing parallelism. The use of parallel algorithms pursues a clear objective: to reduce the execution time by assuming a different approach for solving the optimization problems. Because getting a good metaheuristic for a specific optimization problem can be a costly process, the development of hyperheuristics based on parameterized metaheuristic schemes is an advance. A hyperheuristic can be understood as an algorithm of higher level whose purpose is the automatic selection of the best metaheuristic for a given problem or set of problems. As the hyperheuristic structure is based on the parameterized metaheuristic scheme, the same modeling and auto-tuning methodology can be considered in this case, but at a higher level of abstraction. Applying the hyperheuristics based on a parallel metaheuristic scheme with a theoretical model of the execution time allows automatic selection of optimal parallelism parameters, resulting in an efficient algorithm both in quality of the results and in speed of achieving them.

Los fenómenos de inestabilidad superficial de taludes en suelos suelen ir asociados a degradación de las propiedades mecánicas a partir de su superficie, por diferentes procesos (humectación, meteorización, etc.). Su análisis se realiza generalmente mediante el empleo de métodos de equilibrio límite, principalmente el método de talud indefinido. Dentro de este marco, la presente Tesis Doctoral plantea un análisis numérico consistente en simular la degradación del terreno mediante una formulación en elementos finitos, con el objetivo de aplicarlo en el análisis de taludes.Por otro lado, existen distintos sistemas de prevención y corrección de este tipo de inestabilidades, que van desde sistemas como la revegetación, hasta el empleo de sistemas flexibles anclados. Actualmente se comienza a emplear un sistema de refuerzo basado en mallas de alambre de acero de alta resistencia ancladas al talud, cuyo efecto principal es la transmisión de una presión al paramento, al deformarse la malla adquiriendo cierta curvatura bajo estado de tracción. Este tipo de sistemas es también analizado en la investigación que se presenta.Para ello, se comienza con el estudio del efecto del refuerzo, analizando la estabilidad de taludes sometidos a presión en su superficie, mediante el método de equilibrio límite.Seguidamente se realiza una caracterización de la malla de refuerzo, prestando especial atención a su comportamiento tensión-deformación, y a su anisotropía.La investigación continúa mediante el análisis numérico de la interacción entre el terreno y el refuerzo, considerando una serie de celdas elementales de contorno sencillo. Los resultados obtenidos permiten establecer una serie de factores críticos y condicionantes en el análisis de estos sistemas, y también relacionados con la forma de cálculo a emplear.Sobre la degradación del terreno, se propone una formulación general dentro de la Teoría de la Plasticidad, que se implementa en el programa de elementos finitos OXFEM de la Universidad de Oxford. Dicha formulación se verifica mediante el análisis de una cimentación superficial sometida a una degradación desde la superficie hacia el interior del terreno. Finalmente, se analiza el caso de taludes con y sin refuerzo, sometidos a distintos grados de degradación en su zona superficial.
Shallow instabilities in soil slopes are usually related to degradation of mechanical soil properties advancing from its surface, and due to different process (water infiltration, erosion, etc.) The analysis of this problem is usually carried out by limit equilibrium, considering the slope as being of infinite length. This Thesis proposes a numerical analysis based on a soil degradation formulation in finite elements.On the other hand, there are different systems for preventing and correcting these instabilities, as slope revegetation, the use of flexible systems nailed to the slope, etc. In the last years, increasing use in made of meshes of high strength steel wire, nailed to the slope face. In these systems, the mesh develops some curvature under deformation, so that, it exerts a normal pressure to the slope face.Limit equilibrium analyses of slopes with pressure acting on their surface are presented as part of the investigation.After that, characterization of the wire mesh is presented, with particular emphasis on its anisotropic stiffness and mechanical behaviour.Analysis of the interaction between the soil and the mesh is carried out by numerical analyses of some elementary cells. The results allow identifying some important factors that need to be taken into account in the analysis of the described systems.A formulation for soil degradation, based on Plasticity Theory, is proposed. It is implemented on the finite element program OXFEM of the University of Oxford. The computer implementation of the formulation is checked by the analysis of a shallow footing subjected to a degradation starting on the soil surface.Finally, this formulation of degradation is used to perform analyses of reinforced and un-reinforced slopes subjected to different degrees of degradation on its surface.

Amb aquesta tesi s'intenta aportar la informació necessària per a millorar el coneixement dels camps de radiació ionitzant ambiental d'origen natural, i contribuir així a la millora de la gestió de les estacions de vigilància radiològica ambiental. Es fa especial èmfasi en les variacions de la taxa de dosi ambiental i la seva relació amb diverses variables meteorològiques com la pressió atmosfèrica, la concentració de radó a l'aire, i la presència de descendents del radó (214Pb y 214Bi) a la pluja. D'aquesta forma, s'han modelitzat les oscil·lacions de la radiació ionitzant ambiental durant els episodis secs (absència de pluja) i durant certs episodis humits (presència de pluja). Els paràmetres d'aquest model s'han obtingut mitjançant les dades experimentals obtingudes durant diversos anys (1995 a 1998) a l'estació ESCRA. Posteriorment s'ha utilitzat el model per a reproduir la variació de la taxa de dosi natural durant l'any 1999, obtenint-se resultats molt satisfactoris. Pel que respecta als episodis humits, també s'han reproduït els increments de taxa de dosi ambiental natural durant i després de períodes de pluja, utilitzant les dades registrades amb l'equip SARAC. Aquest equip, que ha sigut desenvolupat íntegrament en el marc d'aquesta tesi i s'ha instal·lat a l'estació ESCRA, permet determinar la concentració d'emissors de radiació gamma de vida curta, presents a l'aigua de pluja. Un dels avantatges d'aquest dispositiu consisteix en que ofereix resultats de forma continua, donat que es troba totalment automatitzat. Per a la identificació de radionúclids emissors gamma utilitza un sistema d'espectrometria gamma amb cristall de germani intrínsec d'alta puresa (HPGe), refrigerat amb nitrogen líquid. El funcionament de l'equip SARAC ha permès determinar la concentració dels descendents del radó que són emissors gamma (214Pb y 214Bi) a l'aigua de pluja, i observar la seva variació al llarg de tot un episodi de pluja a intervals de 10 minuts.

S'aporten les tècniques necessàries per a determinar els factors de dosi que relacionen la concentració de radionúclids d'origen artificial depositats (per l'acció de la pluja) sobre el terreny que envolta l'estació ESCRA, amb la taxa de dosi mitjana en diverses posicions de la torre meteorològica de la estació. Per a la determinació dels factors de dosi s'han utilitzat tècniques de simulació Monte Carlo (MC) i diverses tècniques de reducció de variança per a minimitzar el temps de simulació. En concret, s'ha utilitzat un paquet de rutines de simulació denominat PENELOPE

Els resultats obtinguts en aquesta tesi indiquen que cada emplaçament a on s'ubica una estació de vigilància s'ha de caracteritzar meteorològicament i radiològiocament abans de la seva explotació, per tal de determinar de forma precisa els principals elements d'influència de la dosi ambiental.

La modelització de les variacions de la taxa de dosi ambiental d'origen natural en episodis secs i humits permetrà discriminar els increments de dosi deguts a causes artificials de les exclusivament naturals que són registrats per les estacions de vigilància radiològica ambiental. D'aquesta forma es podrà optimitzar la gestió de les alertes i reduir el nombre de falses alarmes.

En referència als episodis de pluja, l'equip SARAC és de gran utilitat, donat que a més de registrar els descendents de radó emissors gamma, també permet determinar de forma continua i in situ altres emissors gamma que puguin tenir un origen artificial.
Con esta tesis se pretende aportar la información necesaria para mejorar el conocimiento de los campos de radiación ionizante ambiental de origen natural y contribuir así a una mejor gestión de las estaciones de vigilancia radiológica ambiental. Se hace especial énfasis en las variaciones de la tasa de dosis ambiental y su relación con diversas variables meteorológicas tales como la presión atmosférica, la concentración de radón en el aire, y la presencia de descendientes del radón (214Pb y 214Bi) en la lluvia. De este modo, se han modelizado las oscilaciones de la radiación ionizante ambiental durante los episodios secos (ausencia de lluvia) y durante ciertos episodios húmedos (presencia de lluvia). Los parámetros de dicho modelo se han obtenido mediante los datos experimentales obtenidos durante varios años (1995 a 1998) en la estación ESCRA. Posteriormente se ha utilizado el modelo para reproducir la variación de la tasa de dosis natural durante el año 1999 obteniéndose resultados muy satisfactorios. Por lo que respecta a los episodios húmedos, también se han reproducido los incrementos de dosis ambiental natural durante y después de periodos de lluvia, empleando los datos registrados con el equipo SARAC. Dicho equipo, que ha sido desarrollado íntegramente en el marco de esta tesis y se ha instalado en la estación ESCRA, permite determinar la concentración de emisores de radiación gamma de vida corta, presentes en el agua de lluvia. La ventaja de dicho dispositivo consiste en que ofrece resultados de forma continua ya que se encuentra totalmente automatizado. Para la identificación de radionuicleidos emisores gamma utiliza un sistema de espectrometría gamma de germanio intrínseco de alta pureza refrigerado con nitrógeno líquido. La operación del equipo SARAC ha permitido determinar la concentración de los descendientes del radón emisores gamma 214Pb y 214Bi en el agua de lluvia y observar su variación temporal a lo largo de todo un episodio de lluvia a intervalos de 10 minutos.

Se aportan las técnicas necesarias para determinar los factores de dosis que relacionan la concentración de radionucleidos de origen artificial depositados (por la acción de la lluvia) en el terreno que rodea la estación ESCRA, con la tasa de dosis medida en distintas posiciones de la torre meteorológica de la estación. Para la determinación de los factores de dosis se han utilizado técnicas de simulación Monte Carlo (MC) y ciertas técnicas de reducción de varianza para minimizar el tiempo de simulación. En concreto se ha utilizado un paquete de rutinas de simulación denominado PENELOPE.

Los resultados obtenidos con esta tesis indican que cada emplazamiento donde se ubica una estación de vigilancia debe ser caracterizado meteorológicamente y radiológicamente con anterioridad a su explotación para determinar de forma precisa los principales elementos de influencia en la dosis ambiental.

La modelización las variaciones de la tasa de dosis ambiental de origen natural en episodios secos y húmedos permite discriminar los incrementos de dosis debidos a causas artificiales de los exclusivamente naturales que son registrados por las estaciones de vigilancia radiológica ambiental. De esta forma se podrá optimizar la gestión de las alertas y reducir el número de falsas alarmas.

En lo que se refiere a los episodios de lluvia, el equipo SARAC es de gran utilidad ya que además de registrar los descendientes de radón emisores gamma permite determinar de forma continua e in situ otros emisores gamma que pueden tener un origen artificial.
This thesis contributes to the knowledge of environmental ionizing radiation fields from natural origin. It is focused on the characterization of stations for the environmental ionizing radiation surveillance. We have modeled time variations of the environmental doserate related with the atmospheric pressure, the radon concentration in air, and rain precipitation. The presence of the radon progeny (214Pb and 214Bi - gamma emitters) in rain implies an increase on the environmental doserate. The model has been validated by means of experimental data, measured at the ESCRA Station (located in Barcelona) during several years (1995 to 1999). At wet (rain) periods, we have reproduced the increments of natural environmental doserate, using data collected with the SARAC device. This device has been developed entirely in the mark of this thesis and has been settled in the station ESCRA; it allows the measurement of short lived gamma emitters in rainwater. One of the goals of this device is that it is automated allowing the measurement of gamma emitters "in situ" each 10 minutes. Gamma emitters in rainwater are detected by mains of a High Purity Germanium Detector cooled with liquid nitrogen. The operation of the SARAC device has allowed the measurement of natural gamma emitter concentration in rainwater along rain episodes at intervals of 10 minutes.

To model the environmental doserate variations with time, is required to know some dose factors which relates the gamma emitters deposited on the soil, in the surroundings of the ESCRA Station, with the doserate measured at a point (the position of a gamma probe). These dose factors have been obtained by means of the simulation of the transport of the gamma and beta radiation emitted by the soil, and their interaction with gamma probes and the surroundings of the ESCRA Station. These simulations have been done with techniques of Monte Carlo (MC) for the transport of gamma and beta radiation, and also techniques of variance reduction to minimize the time of the simulations. To perform these simulations, we have used the simulation package PENELOPE.

The results obtained with this thesis shows that each station for the surveillance of environmental ionizing radiation should be meteorological and radiological characterized prior to its exploitation. It also implies the knowledge of the dose factors (at each probe location) of the main radionuclides (gamma emitters) presents in the soil and buildings surrounding the surveillance station. Monte Carlo simulation techniques described in this thesis could be used. The knowledge of the origin of natural variations of environmental doserate in dry and wet episodes allows discriminate those variations from artificial origin. This allows to optimize the administration of alerts and to reduce the number of false alarms.

The successful operation of the SARAC device is a goal that allows us to increase our knowledge of the environmental ionizing radiation fields during rain episodes.

Tesis por compendio de publicaciones
Percibir el contexto de un vehıculo de una manera precisa y detallada es extremadamente util para permitir el desarrollo de servicios ubicuos vehiculares que hagan el transporte por carretera más seguro y confortable. Por ello, la presente tesis doctoral se centra en el diseño de una novedosa solución de carácter general para gestionar el entorno de un vehículo que cubra tanto los aspectos teóricos como prácticos relacionados con la percepción del contexto vehicular. Esta nueva solución Context-Awareness dentro del contexto vehicular ha sido llamada Intra-vehicular Context Awareness (IvCA). En este sentido, la linea de trabajo ha tenido dos vertientes. Por un lado, se diseñó un modelo de carácter general del contexto de un vehículo. Por otro lado, se ha realizado un enfoque práctico con el fin de desarrollar diferentes soluciones para percibir dicho modelo contextual.
The development of on-board services in the vehicular scope is an important line of work in the ITS field. In this scope, the perception of the context is a paramount factor so as to come up with more complex and advanced services. Thus, the present PhD thesis pursues to define a general-purpose platform to perceive the context related to a vehicle given a familiar scope. In that sense, the line of work has been twofold. On the one hand, a general model for the context of a vehicle has been designed. On the other hand, a practical approach has been carried out to develop several solutions to perceive the target context model. These solutions have been implemented by mainly taking advantage of low-cost equipments a common vehicle includes by default.

El ciclo de compresión de vapor es el método más utilizado para la producción de frío. Para la realización de este ciclo es necesaria la utilización de un fluido frigorígeno. Desde sus orígenes estos fluidos han sufrido una constante evolución, buscando no ser peligrosos, ser eficientes y no ser dañinos para el medio ambiente. Actualmente, como consecuencia del impacto medioambiental sobre el calentamiento global producido por los fluidos frigorígenos más utilizados, los HFC, se están estudiando nuevos fluidos alternativos de bajo potencial de calentamiento global. La tesis que se presenta tiene como objetivo la evaluación del fluido de bajo potencial de calentamiento global R1234yf como substituto directo al R134a en ciclos de compresión de vapor. La metodología utilizada se ha basado en la evaluación teórica y experimental del uso del R1234yf , como alternativa de sustitución directa al R134a. Para ello se ha realizado una revisión de las alternativas de bajo PCM en los sistemas de compresión de vapor, centrándonos en el R1234yf como sustituto directo a estudiar. Posteriormente, se ha efectuado una evaluación teórica del comportamiento esperado de dicho fluido en comparación con el refrigerante R134a. Finalmente, se ha realizado una completa evaluación experimental del R1234yf como fluido de sustitución directa al R134a. La principal conclusión obtenida en el estudio teórico ha sido que el comportamiento presentado por R1234yf y R134a es muy similar, presentando el R1234yf reducciones en la potencia frigorífica del orden del 3% al 11% respecto al R134a, temperaturas de descarga de un 5% a un 12% inferiores al R134a y una eficiencia frigorífica (EER) entre un 2% y un 11% inferior al R134a. Con la introducción de un intercambiador de recalentamiento subenfriamiento (IRS), las diferencias se reducen significativamente, igualándose las potencias frigoríficas y la EER para una eficiencia del IRS del 50%. Respecto al estudio experimental, se ha validado el comportamiento esperado en el estudio teórico, siendo las potencias frigoríficas obtenidas con el R1234yf entre un 5% y un 15% inferiores al R134a, las temperaturas de descarga de un 3% a un 4% inferiores al R134a, y la EER entre un 4% y un 11% inferiores al presentado por el refrigerante R134a. Tal y como se ha estudiado en el caso teórico, la introducción de un IRS reduce estas diferencias y, en el caso de nuestro banco de ensayos, al introducir un IRS con una eficiencia de entre un 17% y un 25% la potencia frigorífica es de un 0% a un 8% superior en el R134a y la EER es de un 4% a un 10% superior en el refrigerante R134a.
The vapor compression cycle is the most used method in refrigeration. For therealization of this cycle is necessary to use a working fluid called refrigerant. From itsorigins the refrigerants have undergone a constant evolution, seeking not to bedangerous, be efficient and environment friendly. Today, as a result of theenvironmental impact on global warming produced by the most widely usedrefrigerants, HFCs, new fluids are being studied as low global warming alternativerefrigerants.This thesis aims to evaluating low global warming potential R1234yf as drop-inalternative for R134a in vapor compression cycles.The methodology used is based on theoretical and experimental evaluation ofR1234yf as a drop-in alternative for R134a. So, a review of low-GWP alternatives invapor compression systems has been conducted, focusing on R1234yf. Then, atheoretical evaluation of the expected performance is presented. Finally, anexperimental study on R1234yf as a drop-in alternative for R134a is carried out.The main conclusion of the theoretical study has been that the behavior ofR1234yf and R134a is very similar, presenting R1234yf cooling capacity reductionsabout 3%-11% taking R134a as reference. The discharge temperatures are 5% to 12%higher in R134a compared to R1234yf. The EER is a 2% to 11% higher in R134a.In the experimental study has shown that the behavior is like expected in thetheoretical study. The cooling capacity obtained for R134a is 5% to 15% higher than forR1234yf. The discharge temperatures obtained for R134a is 3% to 4% higher than forR1234yf. The EER for R134a is 4% to 11% higher than for R1234yf. As we havestudied in the theoretical case, the introduction of an IHX reduces these differences,especially for high compression rates. In the case of our test bench by introducing anIHX with efficiency of 17% to 25%,the difference between both refrigerants decreases,taking values of 0% to 8% higher for the R134a refrigerant.
El cicle de compressió de vapor és el mètode més utilitzat per a la producció defred. Per a la realització d'aquest cicle és necessària la utilització d'un fluid frigorigen.Des dels seus orígens aquests fluids han sofert una constant evolució, buscant no serperillosos, ser eficients i no ser nocius per al medi ambient. En l'actualitat, com aconseqüència de l'impacte mediambiental sobre l'escalfament global produït pels fluidsfrigorígens més utilitzats, els HFC, s'estan estudiant nous fluids alternatius de baixpotencial d´escalfament global.La tesi que es presenta té com a objectiu l'avaluació del fluid de baix potenciald'escalfament global R1234yf com a substitut directe al R134a en cicles de compressióde vapor.La metodologia utilitzada s'ha basat en l'avaluació teòrica i experimental de l'úsdel R1234yf, com a alternativa de substitució directa al R134a. Per això s'ha realitzatuna revisió de les alternatives de baix PCM en els sistemes de compressió de vapor,centrant-nos en el R1234yf com a substitut directe a estudiar. Posteriorment, s'haefectuat una avaluació teòrica del comportament esperat d'aquest fluid en comparacióamb el refrigerant R134a. Finalment, s'ha realitzat una completa avaluació experimentaldel R1234yf com a fluid de substitució directa al R134aLa principal conclusió obtinguda en l'estudi teòric ha estat que el comportamentque R1234yf i R134a és molt similar, presentant el R1234yf reduccions en la potènciafrigorífica de l'ordre del 3% a l'11% respecte al R134a, temperatures de descàrrega d'un5% a un 12% inferiors al R134a i una eficiència frigorífica (EER) entre un 2% i un 11%inferior al R134a. Amb la introducció d'un intercanviador de reescalfamentsubrefredament (IRS), les diferències es redueixen significativament, igualant lespotències frigorífiques i l'EER per a una eficiència del IRS del 50%.Respecte a l'estudi experimental, s'ha validat el comportament esperat en l'estuditeòric. Al R1234yf, les potències frigorífiques obtingudes són entre un 5% i un 15%inferiors a les del R134a, les temperatures de descàrrega obtingudes d'un 3% a un 4%inferiors a les del R134a, i l'EER entre un 4% i un 11% inferiors al presentat pelrefrigerant R134a. Tal com s'ha estudiat en el cas teòric, es comprova experimentalmentque la introducció d'un IRS redueix aquestes diferències, especialment per taxes decompressió elevades. Aquesta reducció és considerablement més gran en el cas de lapotència frigorífica que en el de l'EER. En el cas del nostre banc d'assajos, en introduirun IRS amb una eficiència d'entre un 17% i un 25%, la diferència entre potènciafrigorífiques de tots dos refrigerants disminueix, i es queda en d'un 0% a un 8% superioren el R134a.

El agua es el recurso más importante de nuestro planeta. Apenas un 0,02% es agua dulce, qué además hay que extraer y potabilizar para su consumo. La disponibilidad de agua en Europa no es especialmente grave, no así en España y más concretamente en la Región de Murcia donde las sequías son cada vez más frecuentes. La industria consume una parte muy importante de este recurso, donde el sector de la alimentación gasta aproximadamente un 11% de él. Las industrias de transformados vegetales utilizan el agua en la mayoría de sus etapas de fabricación y auxiliares, lo cual da lugar a aguas residuales con elevada carga orgánica, que es necesario depurar para su vertido. Aproximadamente un 75% del agua consumida en la industria se transforma en agua residual, frente a un 25% que se incorpora de nuevo al producto o se evapora. Las aguas utilizadas en la industria conservera son reutilizadas sobre todo para procesos auxiliares, lo que implica una desinfección de las mismas. Actualmente, el método más usado para la desinfección de aguas es la cloración, debido a que además de efectivo es persistente y mantiene el agua protegida durante todo su transporte hasta el punto de consumo. Ahora bien, como hemos comentado, las aguas residuales procedentes de la industria conservera contienen una alta carga de materia orgánica, que reacciona con el cloro dando lugar a subproductos de desinfección como los trihalometanos. Los trihalometanos son considerados compuestos cancerígenos cuya vía de exposición principal es la ingestión, aunque su carácter volátil hace que debamos considerar otras vías como la inhalación y la vía dérmica. En base a estas afirmaciones, nos planteamos un trabajo en el que determinar la exposición a los trihalometanos en la industria conservera, para ello procedimos a la validación del método analítico, diseñando un método de cromatografía de gases masas, donde la cuantificación se realizó con un cromatógrafo de Gases- Masas HP-6890, dotado del sistema RTL, con sistema de inyección multiposicional (Gerstel Multi Purpose Sampler-MPS) y acoplado a un espacio de cabeza. De los resultados obtenidos podemos afirmar que el método que vamos a utilizar para la determinación de trihalometanos en aguas residuales es lineal, preciso y exacto en el rango de trabajo establecido. En función de las etapas de fabricación más comunes en este tipo de industrias, analizamos las aguas de entrada procedentes de la red y de los pozos que habitualmente se usan, llegando a la conclusión de que estas aguas en general se encuentran libres de THMs, y donde los resultados positivos los encontramos en aguas de pozo cloradas por las propias empresas. A continuación muestreamos aguas procedentes de cada una de las fases del procesado industrial, donde además de medir los trihalometanos, controlamos los niveles de cloro residual y carbono orgánico total (precursores de la formación de éstos). Los resultados obtenidos nos llevan a afirmar que, en general, las etapas de fabricación de conservas vegetales tienen valores de THMs por debajo del límite fijado por el RD 140/2003, no así las etapas auxiliares muestreadas: depuración y enfriamiento con torres de refrigeración tras la esterilización. En base a los datos obtenidos procedimos a centrarnos en estas etapas, donde tras un estudio más pormenorizado concluimos que los valores de THMs positivos encontrados en la etapa de depuración (salida de la depuradora) se deben a tratamientos de cloración adicionales que determinadas empresas sometían a estas aguas para su uso para riego. Las torres de refrigeración son equipos auxiliares que enfrían el agua procedente de los procesos de esterilización para poder usarla de nuevo, lo cual implica una cloración continuada de la misma. El tipo de torre de refrigeración es un factor a tener en cuenta en la aparición de THMs, ya que los mayores niveles se producen en aquellos diseños donde entra el agua que ha estado en contacto con los envases esterilizados, que contiene materia orgánica, no así en los que llevan asociados intercambiadores de calor y por lo tanto no hay contacto entre el cloro y la materia orgánica. A su vez el estudio pone de manifiesto que los valores elevados de THMs están producidos por un mantenimiento innadecuado de las torres. En general, podemos afirmar, qué los valores de THMs encontrados en el estudio son bajos, que en principio no existe un riesgo de exposición alto para este tipo de industrias; y que para minimizar aún más esta exposición el factor a tener en cuenta es, o bien la reducción de la materia orgánica, mediante tratamientos de filtración, o el uso de otro tipo de desinfección o incluso una combinación de ellos.
Water is the most important resource of our planet. Just 0.02% is fresh water, what in addition needs to be extracted and purified for consumption. The scarcity of water in Europe is not particularly severe, not so in Spain and more specifically in the Region of Murcia where droughts are becoming more frequent. The industry consumes a very important part of this resource, where the food industry spends approximately 11% of it. Processed vegetables industries use water on most of its stages of manufacturing and auxiliaries, which results in waste water with high organic load, which is necessary to purify before discharging. Approximately 75% of the water consumed in industry is transformed into waste water, compared with 25% that again joins the product or evaporates. Waters used in the canning industry are reused mainly for auxiliary processes, which implies a disinfection of them. Nowadays, the most widely used method for the disinfection of water is the chlorination, due to the fact that it is not only effective, but also it is persistent and maintains the water protected during all the transportation to the point of consumption. Meanwhile, as we have said before, waste water coming from the canning industry contains a high amount of organic matter, which reacts with chlorine giving rise to disinfection by-products such as trihalomethanes. Trihalomethanes are considered to be carcinogenic compounds whose main source of exposure is ingestion, although his volatile nature makes that we should consider other sources such as inhalation and the dermal route. Based on the above, we considered a work to go further into the issue of the exposure to trihalomethanes in the canning industry, so we proceeded to the validation of the analytical method, designing a gas mass chromatography method, quantification was carried out with an of Gases - masses HP-6890 gas chromatograph, fitted with the RTL system, with a multi-positional injection (Gerstel Multi Purpose Sampler-MPS) system and equipped with head space. From the results obtained we can state that the method that we will use for the determination of trihalomethanes in waste water is linear, accurate and precise in the range of established work. According to the stages of manufacture more common in this type of industries, we analyze the waters from the network and wells, coming to the conclusion that these waters in general are free of THMs. The positive results are found in well water chlorinated by the companies themselves. We, then, sampled waters coming from each of the phases of the industrial processing, where in addition to measuring the trihalomethanes, we controlled the levels of residual chlorine and total organic carbon (trihalomethanes precursors ). The results obtained lead us to say that in general, the stages of manufacture of canned vegetables show THMs values that are below the limit established by RD 140/2003, what does not happen with sampled auxiliary stages: purification and cooling after sterilization with cooling towers. After the data obtained we proceeded to focus on these stages, where after a more detailed study we conclude that the values of positive THMs found in the stage of purification (treatment plant output) are due to additional chlorination treatments that certain undertakings were doing for irrigation use. Cooling towers are auxiliary equipment that chills water from sterilization processes to be able to use it again, which implies a chlorination of the same. The type of cooling tower is a factor to consider in the occurrence of THMs, since we find them in those designs where the water has been in contact with the sterilised containers, containing organic matter, not in those designs that carry heat exchangers partners and therefore there is no contact between chlorine and organic matter. At the same time, this work shows that high values of THMs are produced by a poor maintenance of the towers. In general, we can state after this work, that the values of THMs found in the study are low, so there is not a high risk of exposure for this type of industries, but we also have to note that there are alternative treatments to reduce the exposure ranging from the removal of organic matter by filtration treatments to the use of other types of disinfection or a combination of both.

En toda planta de producción, el objetivo principal del Departamento de Mantenimiento es asegurar el correcto estado funcional de los equipos con el fin de obtener su máxima disponibilidad, lo que, en definitiva, significa una mejora del servicio a su cliente principal (Departamento de Operaciones) y una aumento, no menos importante, de la seguridad de una planta y, por tanto, en la disminución de los riesgos. La consecuencia de la mejora de la fiabilidad de los equipos es que la optimización de sus condiciones funcionales incide directamente en una disminución de los costes productivo, por ejemplo, la mejoría funcional de los equipos está directamente relacionada con una reducción de los consumos energéticos de los equipos involucrados, y por lo tanto, en una mejora de los costes directos de la empresa. La industria se encuentra en un momento de cambio, donde la gestión de la información proveniente desde todas las áreas de la empresa debe ser gestionada de forma eficiente y en tiempo real, para así, ser más flexibles y atender de manera más eficaz las demandas, cada vez más particulares y cambiantes, de los clientes. Por lo tanto, la interconectividad en tiempo real entre todas las áreas de gestión de la empresa, así como de los equipos productivos y servicios auxiliares, son el punto clave en este cambio. Esta evolución industrial se conoce como Industria 4.0 (Capitulo 3). Una apuesta por un elevado grado de automatización y de digitalización de las fábricas, recurriendo al uso intensivo de Internet y redes virtuales, con el objetivo de modernizar las fabricas hasta transformarlas en “inteligentes” (Smart Factories). Estas fábricas están caracterizadas por una inter-comunicación en tiempo real entre los diferentes equipos de producción y auxiliares que componen las cadenas de producción, de aprovisionamiento y de logística, en definitiva, toda la cadena de suministro. Desde el año 2012, la empresa Takasago y la Universidad de Murcia tienen suscrito un convenio para llevar un proyecto de investigación para el desarrollo de “nuevas” metodologías operativas de manteniendo predictivo en los equipos dinámicos que esta empresa tiene en su planta industrial de Murcia (España). Esta tesis se ha realizado en el marco de dicho proyecto de investigación (PREYBA-2012), donde se han desarrollado nuevas técnicas y estrategias en lo referente a las necesidades reales de seguimiento y diagnóstico de los equipos en el plan de mantenimiento predictivo, en la forma de gestionar la logística de la cadena de producción en función del estado funcional de los equipos en cada momento y en la implementación de aplicaciones novedosas para la gestión, procesamiento y presentación de la información recabada, de modo que esta llegue en tiempo real a todo el personal involucrado. La tesis ha sido vertebrada en torno a tres líneas de investigación principales. Una primera línea (Capítulo 4), donde se ha desarrollado un procedimiento sencillo, operativo y eficaz para cuantificar el “estado funcional” de un equipo dinámico como consecuencia de los resultados obtenidos de los diagnósticos de mantenimiento predictivo, gracias al cual, la comprensión del estado real de cada equipo será sencillo y operativa, incluso para aquellas personas que no estén involucradas en el día a día del departamento de mantenimiento. Tras la evaluación del estado de los equipos dinámicos, la segunda línea de investigación (Capítulo 5) se ha focalizado en la implementación de sistema de gestión dinámica de los intervalos de medición basada en la criticidad y el “estado funcional” de los equipos anteriormente desarrollado. La criticidad de los equipos se calculará en función de criterios operativos, de servicio y de mantenibilidad. Por último, la tercera línea de investigación (Capítulo 6) se ha centrado en la monitorización de aquellos equipos que resultasen críticos. Se ha desarrollado una metodología para identificar situaciones anómalas mediante la monitorización en tiempo real de los parámetros eléctricos (potencia, intensidad, voltaje…) o mediante la monitorización de indicadores mixtos, resultado de combinar datos operativos del proceso o producción (datos provenientes de los sistemas MES y DCS) con la monitorización de los parámetros eléctricos. Así mismo, y como pilar básico de esta tesis, conforme a la actual filosofía de Industria 4.0, toda la información relevante obtenida a través de los sistemas y herramientas que se han desarrollado e implantado, ha sido integrada en los sistema de gestión de la información operativos en la empresa (principalmente ERP, MES y DCS), haciéndola altamente disponible, operativa y compartida en tiempo real en los diferentes niveles de decisión de la empresa, dentro y fuera del departamento de mantenimiento, cumpliendo, por lo tanto, con la premisas de las “Fábricas Inteligentes” o “Smart Factories”. Así mismo y gracias a la utilización de las plataformas ya existentes en la empresa, se ha evitado la generación de plataformas alternativas o complementarias que dificultaría el manejo de esta información.
In every manufacturing facility, the main objective of the Maintenance Department is to ensure the correct functional condition of the equipment, with the aim of obtaining its maximum availability, which is, overall, an improvement to the service given to their main client (Operations Department), as well as an improvement, which is not less important, of the plant’s safety, and therefore, a decrease in the risk. A consequence of the improvement in the reliability of the equipment is that the optimization of their functional conditions directly leads to a decrease in the production costs. Likewise, the functional improvement of the equipment is directly related with a reduction of energy consumption by the equipment used in the manufacturing processes, and therefore, an improvement of the company’s direct costs. The industry finds itself in a moment of change, where the management of the information from all the different areas of the company must be managed efficiently and in real-time, to be able to be more flexible and atend to the client’s demands, which are becoming more specific, in the most efficient manner. Therefore, the interconnectivity in real-time among all the management areas of the company, as well as the production equipment and auxiliary services, are the key aspect of this change. This industrial evolution is known as Industry 4.0 (Chapter 3). A commitment for a high level of automation and digitalization of the factories, resorting to the intensive use of the Internet and virtual networks, with the aim of modernizing the factories to transform them into Smart Factories, characterized by real-time inter-communication between the different production equipment or utilities that are involved in the production, procurement and logistic chains, which make up, in the end, the entire supply chain. Since the year 2012, the Takasago Company and the University of Murcia have signed an agreement to carry out a research project for the development of “new” operational methodologies for predictive maintenance of the dynamic equipment this company has in its industrial plant located in Murcia (Spain). This thesis has been performed within the framework of this research project (PREBYA-2012), which has resulted in the development of new techniques and strategies with regards to the real needs of monitoring and diagnosing of the equipment in the predictive maintenance plan, in the process of managing the production chain logistics as a function of the functional condition of the equipment at any given moment, and the implementation of innovative applications for the management, processing and presentation of the information collected, so that it will reach all the personnel involved in real-time. The thesis has been structured around three main research lines. In the first line of research (Chapter 4), a simple, operational and efficient procedure has been developed for the quantification of the “functional Status” of the dynamic equipment as a consequence of the results obtained in the diagnostic tests of the predictive maintenance, thanks to which, the understanding of the real status of each piece of equipment will be simple and operational, even for the people that are not involved in the day-to-day operations of the maintenance department. After the evaluation of the status of the dynamic equipment, the second research line (Chapter 5) has been focused on the implementation of a dynamic management system of the measurement intervals based on criticality and “functional status” of the equipment that was previously developed. Criticality of the equipment will be calculated as a function of operational, service and maintainability criteria. Finally, the third line of research (Chapter 6) has been focused on the monitoring of the equipment that was deemed critical. A method had been developed to identify anomalous situations through real-time monitoring of the electric parameters (power, current, voltage…) or through monitoring of mixed indicators, which were the result of combining process or production operational data (data from the MES and DCS systems) with monitoring of electric parameters. Likewise, and as the basic pillar of this thesis and in accordance with the current philosophy of Industry 4.0, the relevant information obtained through the systems that were developed and implanted has been integrated into the information management system of the company (ERP, MES and DCS). This makes it easily accessible, 100% operational and shared among the different decision-making levels in real-time, fulfilling, then, the premises of the “Smart Factories”. Also, and thanks to the utilization of the company’s existing platforms, the generation of alternative or complementary platforms has been avoided, which would have made the managing of this information more difficult.

Las antenas de tipo reflectarray han despertado interés en aplicaciones como las comunicaciones por satélite, lo que justifica el esfuerzo por desarrollar técnicas para su diseño. Esta tesis aborda los dos aspectos de este problema: la solución de la síntesis de fase que proporcione la respuesta buscada en el diagrama de radiación, y el diseño de los elementos que componen el reflectarray que deberán sintetizar la distribución de fases mencionada. Se han analizado distintos métodos heurísticos para resolver la síntesis de fase y los estudios paramétricos demuestran que, para el problema que aquí se trata, hay dos métodos sensiblemente más eficaces: la optimización con enjambre de partículas y el recocido simulado. El problema de análisis y diseño de los elementos que componen el reflectarray se ha abordado mediante un método de análisis electromagnético basado en el gradiente conjugado en combinación con la FFT. Se han propuesto modificaciones de las estructuras tradicionales tales como las anillas concéntricas, las estructuras evolutivas parche-anillo o las estructuras híbridas anillo-parche. Se ha realizado el diseño y medida de varios prototipos con objeto de comprobar experimentalmente el correcto funcionamiento del proceso de diseño y de las geometrías estudiadas.
The reflectarray antennas have attracted interest in applications such as satellite communications. This justifies the effort in the development of techniques for their design. This thesis approaches the two different issues of the problem: the solution of phase synthesis to obtain the desired radiation pattern, and the design of the reflectarray elements to synthesize the required phase distribution. Different heuristic methods to solve the phase synthesis have been analyzed and parametric studies have been carried out, making it possible to demonstrate that, for the problem at hand, there are two methods more efficient: Particle Swarm Optimization and Simulated Annealing. The problem concerning the analysis and design of the reflectarray elements has been addressed by an electromagnetic analysis method based on the Conjugate Gradient algorithm in combination with the FFT. Some modifications of classic structures have been proposed such as the concentric rings, evolutionary patch-ring structures or ring-patch hybrid structures. The design and measurement of several prototypes has been carried out in order to check experimentally the proper operation of the design process and the geometries studied.

Esta investigación versa sobre la formación de los Ingenieros Industriales en la Universidad Católica Madre y Maestra (Santo Domingo, República Dominicana), a la luz de las competencias profesionales, las metodologías de enseñanza y otros aspectos de su formación. Los objetivos de la investigación han sido: -Conocer las valoraciones acerca de la importancia y de la enseñanza de diferentes competencias profesionales de ingenieros industriales según diferentes informantes (empleadores, académicos, egresados y estudiantes). -Apreciar similitudes y diferencias en las perspectivas de los diferentes informantes consultados, y valorar los posibles significados que le dan a las mismas. -Recabar perspectivas y valoraciones sobre los contenidos, las metodologías docentes y la evaluación que, tomando como referencia las competencias, se vienen realizando en la carrera de Ingeniería Industrial según los distintos informantes, e interpretar sus posibles significados. -Contrastar el modelo teórico de competencias de los ingenieros industriales utilizado en la investigación, con la estructura y los contenidos de los factores empíricos extraídos a partir del análisis de las respuestas de los sujetos (estudiantes). -Formular una propuesta que pudiera ser tomada en cuenta en el rediseño y la mejora de la formación de ingenieros industriales en la Pontificia Universidad Católica Madre y Maestra, tomando en consideración el análisis e interpretación de las respuestas de los informantes consultados. Tras revisar el estado de la cuestión relativa a las competencias profesionales en diferentes países y universidades, así como diversas cuestiones relativas a la enseñanza y la evaluación de la formación ofrecida, se han recabado las perspectivas y valoraciones de diferentes informantes (estudiantes, académicos y empleadores) acerca de la formación en curso y la que debería ocurrir. Para ello se ha empleado la metodología de estudio de campo, habiéndose integrado diversos instrumentos (análisis documental, cuestionarios, entrevistas) cuyos datos han sido tratados en porcentajes, contraste de diferencias y análisis factorial de los cuestionarios del alumnado. En las conclusiones se revelan coincidencias y diferencias entre las categorías de informantes, así como propuestas de mejora que apuntan hacia una mayor flexibilización de la formación y una atención propia a las competencias no instrumentales.
This research deals with the professional competencies, teaching methodologies and other aspects of the Industrial Engineers Training at the Universidad Católica Madre y Maestra (Santo Domingo, República Dominicana). The research objectives have been: -To know the perspectives of different informants (employees, academics, postgraduates and students) about the professional competencies of the Industrial Engineers. - To appreciate agreements and differences inter informants and valuing their meanings. - To reach perspectives and evaluations on the contents, teaching methodologies and evaluation related to professional competencies in the Industrial Engineers course and interpret their meanings. -To contrast the professional competencies theoretical model with the structure and contents of empirical factors resulting from de students perspectives. - To propose improvements concerning the redesign of the Industrial Engineers training in the Pontificia Universidad Católica Madre y Maestra, taking into account the data provided by the informants, their analysis and interpretation. A revision of the specific literature on professional competencies across different countries and universities, so as some issues related to teaching, learning and students evaluation, the perspectives of students, academics and employers have been explored, concerning the real and needed training. A field study methodology has been developed, integrating a set of instruments as documental analysis, questionnaires and interviews. The data have been deal calculating percents and contrasting differences, and a factor analysis has been applied to student perspectives. The conclusions offer some agreements and disagreements between different informants, claiming for some improvement singularly in a more flexible and a less instrumental focus of industrial Engineers professional training.

El sector ferroviario, en las líneas de Alta Velocidad, apuesta por piezas inyectadas con polímeros técnicos de altas prestaciones, como son los topes de guía de poliamida reforzada con fibra corta de vidrio. El mantenimiento y renovación de vía, que periódicamente se lleva a cabo, en ocasiones, genera grandes acumulaciones de estos elementos, que se suman a las piezas producidas para tal fin, desechadas por no superar los controles de calidad, y las mazarotas generadas en la inyección. En esta Tesis se ha determinado que existe un grado de reciclabilidad óptimo de los topes de guía, que garantiza su uso industrial en condiciones de máxima seguridad, en aras de, preservar las fuentes naturales de obtención de materia prima, contribuyendo a la sostenibilidad del medio ambiente, y de potenciar un importante ahorro económico.
The railway sector, high-speed lines, bets on injected pieces with high performance technical polymers, such as short glass fiber reinforced polyamide flanged plates. The maintenance and track renewal, which regularly takes place, sometimes, generate large accumulations of these elements. These accumulations join to the produced pieces for this purpose, dismissed for failing quality controls, and risers generated in the injection. In this thesis it has been determined that there is an optimal degree of recyclability of flanged plates, which guarantees their industrial use in high security conditions, in order to preserve the natural sources of procurement of raw material, contributing to the sustainability of the environment, and promote significant economic savings.

En aquesta tesi doctoral es presenta un mètode sistemàtic per a la síntesi de giradors de potència. A partir d'aquest mètode s'han generat i classificat diverses estructures giradores. Cadascun d'aquests giradors, que poden tenir característiques diferents, pot ser útil en diferents aplicacions.
Des d'un punt de vista circuital, es tracta d'una estructura de dos ports que es caracteritza per algun d'aquests dos grups d'equacions: 1) I1=gV2, I2=gV1 , 2) V1=rI2, V2=rI1, on I1, V1, i I2, V2 són els valors en contínua corresponents als valors de tensió i corrent als ports d'entrada i sortida respectivament, essent g (r) la conductància (resistència) del girador.
En aquesta tesi, les estructures giradores de potència s'han classificat en funció de com transformen una font d'excitació al port d'entrada en la seva representació dual al port de sortida. Segons aquesta classificació es poden distingir tres tipus de giradors: 1) girador de potència de tipus G, 2) girador de potència de tipus G amb corrent d'entrada controlada i 3) giradors de potència de tipus R. Les categories 1 i 2 són les dues possibles solucions de síntesi de les equacions (1), mentre que la categoria 3 correspon a la solució de síntesi de les equacions (2).
A més a més, no existeixen estudis sistemàtics on basant-se en les equacions de definició s'arribi finalment a una verificació experimental. En aquesta tesi es presenta el disseny i anàlisi dels giradors que s'han presentat. L'anàlisi cobreix exhaustivament l'estudi tant del comportament dinàmic com estàtic dels giradors presentats. Aquests giradors es poden considerar com estructures canòniques per al processat de potència.
A més a més, es presenten algunes funcions bàsiques del processat de potència realitzades amb giradors de potència. Com per exemple: conversió tensió-corrent, corrent-tensió, adaptació d'impedàncies i regulació de tensió.
Les característiques de cada girador depenen no només de la topologia convertidora sinó també del funcionament del control del convertidor. S'han investigat dos tècniques de control: el control en mode lliscant i el control no lineal basat en dinàmica zero. Per tant, les estructures giradores proposades poden treballar tant a freqüència constant com a freqüència variable.
Finalment s'han verificat les previsions teòriques mitjançant simulació i verificació experimental.
In this thesis, a systematic approach to the synthesis of power gyrators is presented. Based on this approach, several gyrator structures can be generated and classified. Each of these gyrators has its own features and is suitable of different applications.
From a circuit standpoint, a power gyrator is a two-port structure characterized by any of the following two set of equations: 1) I1=gV2, I2=gV1 , 2) V1=rI2, V2=rI1, where I1, V1, and I2, V2 are DC values of current and voltage at input and output ports respectively and g ( r ) is the gyrator conductance ( resistance ).
In this thesis, power gyrator structures are classified by the manner they transform an excitation source at the input port into its dual representation at the output port. Based on this classification, there exist three types of power gyrators: 1) power gyrators of type G, 2) power gyrators of type G with controlled input current and 3) power gyrators of type R. Categories 1 and 2 are the two possible synthesis solutions to the set of equations ( 1 ) while category 3 corresponds to the synthesis solution of ( 2 ).
Thus far, no systematic works have been done starting at the definition equations and ending at the experimental verification. In this thesis, the analysis and design for the disclosed power gyrators are presented. The analysis covers exhaustingly the study of both static and dynamic behavior of the reported power gyrators. These power gyrators presented can be considered as canonical structures for power processing.
Thus, some basic power processing functions done by the presented power gyrators are reported. Namely, voltage to current conversion, current to voltage conversion, impedance matching and voltage regulation.
The performance characteristics of a power gyrator depend not only on the circuit topology but also depend on the converter control operation.
Hence, two main control schemes are investigated, namely, sliding-mode control schemes and zero-dynamics-based PWM nonlinear control. Therefore, the proposed gyrator structures can operate indistinctly at constant or at variable switching frequency.
In addition, experimental and computer simulation results of the power gyrators presented are given in order to verify the theoretical predictions.

La entrada en vigor de la Directiva de Emisiones Industriales (DEI) ha impulsado el control y la mejora del comportamiento ambiental de los sectores industriales europeos más contaminantes. Las industrias involucradas en el ciclo de vida de la baldosa cerámica, muchas de ellas incluidas en el ámbito de aplicación de la Directiva DEI, conforman uno de los sectores de fabricación de materiales de construcción más importantes a nivel nacional.El objetivo fundamental de esta tesis es crear las bases para facilitar el análisis, mejora y comunicación del comportamiento ambiental de la baldosa cerámica, a lo largo de todo su ciclo de vida. Para ello, el documento se divide en tres bloques diferenciados, un primer bloque dedicado a la evaluación ambiental del ciclo de vida de la baldosa cerámica; un segundo bloque en el que se identifican las alternativas tecnológicas óptimas a implantar para mejorar dicho ciclo de vida; y un tercer bloque en el que se configura una herramienta de comunicación ambiental que facilita, por un lado, exponer el comportamiento ambiental de la baldosa y de su proceso de fabricación y, por el otro, facilitar la adquisición de sistemas de certificación europeos a través de la propuesta de mejoras tecnológicas óptimas para cada caso.

Para analizar el comportamiento ambiental de las diferentes etapas del ciclo de vida de la baldosa cerámica, se ha aplicado la metodología de Análisis del Ciclo de Vida (ACV). Para ello, ha sido necesario realizar previamente un Inventario de Ciclo de Vida (ICV) actualizado y representativo del sector objeto de estudio, a partir de la recopilación de datos de más de 30 empresas. Dicho análisis deriva en la identificación de las etapas, procesos y/o materiales con peor comportamiento ambiental y los resultados ambientales obtenidos son verificados mediante la aplicación de técnicas estadísticas.

Para mejorar el comportamiento ambiental de todo el ciclo de vida de la baldosa cerámica, se estudian cuáles son las Mejores Técnicas Disponibles (MTD) óptimas para la mejora de los puntos críticos identificados en el capítulo anterior con peor comportamiento ambiental. Para ello, se configura una metodología de evaluación y selección de MTD, desde el punto de vista de la sostenibilidad, basada en la obtención de indicadores ambientales, económicos, técnicos y sociales y su comparación desde dos perspectivas de resolución de análisis multicriterio.

Finalmente, una vez evaluado y mejorado el ciclo de vida de la baldosa cerámica, con el objetivo de permitir la comunicación de la información ambiental tanto de dicha baldosa como de su proceso de fabricación, se diseña una herramienta de comunicación ambiental económica, fácil de utilizar y con un entorno gráfico amigable. Esta permite emitir tanto la Declaración Ambiental de Producto (DAP) de la baldosa cerámica como el perfil ambiental y energético de la organización que la fabrica. Además, dicha herramienta facilita la comprobación de los requisitos de la Etiqueta Ecológica Europea (EEE) y, en caso de ineptitud, propone las MTD óptimas que debería incorporar para poder cumplirlos. La utilidad y fiabilidad de la herramienta se comprueba mediante su aplicación al escenario de fabricación de baldosas cerámicas en España.

En aquesta tesis, es proposarà, com a solució per al disseny d’etapes d’elevat guany en aplicacions fotovoltaiques, la connexió en cascada d’elements canònics per al processat de potència basats en el convertidor elevador boost treballant sota un control en mode lliscant. Els tres elements canònics per al processat de potència són el transformador de corrent continu (CC), el girador de CC i el Loss-Free Resistor (LFR) o resistor lliure de pèrdues. La connexió en cascada de dos convertidors elevadors s’ha realitzat mitjançant diferents enfocs: dos elements canònics idèntics, dos elements canònics diferents i també mitjançant una única superfície de lliscament per controlar els dos convertidors. Les diferents connexions s’han comparat en termes de prestacions dinàmiques, estabilitat y temps d’establiment. Es podrà veure que la connexió en cascada de dos LFR és la millor opció per les aplicacions citades en termes de prestacions dinàmiques i estabilitat. La connexió en cascada de dos LFR s’aplicarà per la implementació d’una etapa d’adaptació d’impedàncies entre un generador fotovoltaic i un bus de tensió continua de 380 V. Per fer-ho s’utilitzarà un sistema MPPT basat en un algoritme de control extremal. Es modelarà la dinàmica ideal en mode lliscant d’ordre reduït a partir del model complet commutat tenint en compte les restriccions del mode lliscant, la característica no lineal del generador fotovoltaic i la dinàmica del control MPPT. A més a més, la connexió en cascada de dos LFR s’utilitzarà per inyectar la potència provinent d’un generador PV a una xarxa de corrent altern . A continuació, es durà a terme una comparació entre la connexió en cascada de dos LFR i dos convertidors amb guany elevat: el convertidor Z-source i un convertidor basat amb inductors acoblats. Aquests convertidors s’analitzaran per tal d’identificar els avantatges i els desavantatges de cada topologia en front a la connexió en cascada de dos LFR. La comparació es farà en termes de volum, nombre de components, prestacions dinàmiques, estabilitat i rendiment. Finalment, els dos LFR connectats en cascada s’utilitzaran per dissenyar una nanoxarxa formada per n LFR connectats en paral•lel que actuaran com etapa adaptadora entre n generadors fotovoltaics i un bus de CC de 380 V. Cada generador fotovoltaic es connectarà al bus de CC utilitzant dos LFR en cascada de forma que els n sistemes tindran els seus ports de sortida connectats en paral•lel. A més a més, es connectarà una bateria al sistema a través d’un convertidor bidireccional que serà l’encarregat de regular la tensió del bus de CC de la nanoxarxa. En el marc d’aquesta tesis s’han implementat diferents prototipus experimentals per tal de validar els anàlisis teòrics i les simulacions numèriques efectuades.
En esta tesis, se propondrá, como solución para el diseño de etapas de elevada ganancia en aplicaciones fotovoltaicas, la conexión en cascada de elementos canónicos para el procesado de potencia basados en el convertidor elevador boost trabajando bajo un control en modo deslizante. Los tres elementos canónicos para el procesado de potencia son el transformador de corriente continua (CC), el girador de CC y el Loss-Free Resistor (LFR) o resistor libre de pérdidas. La conexión en cascada de dos convertidores elevadores se ha realizado mediante diferentes enfoques: dos elementos canónicos idénticos, dos elementos canónicos diferentes y también mediante una única superficie de deslizamiento para controlar los dos convertidores. Las diferentes conexiones se han comparado en términos de prestaciones dinámicas, estabilidad y tiempo de establecimiento. Se podrá ver que la conexión en cascada de dos LFR es la mejor opción para las aplicaciones citadas en términos de prestaciones dinámicas y estabilidad. La conexión en cascada de dos LFR se utilizará en la implementación de una etapa de adaptación de impedancias entre un generador fotovoltaico y un bus de CC de 380 V. Para ello se utilizará un sistema MPPT basado en un algoritmo de control extremal. Se modelará la dinámica ideal deslizante de orden reducido a partir del modelo completo conmutado teniendo en cuenta les restricciones del modo deslizante, la característica no lineal del generador fotovoltaico y la dinámica del control MPPT. Además, la conexión en cascada de dos LFR se utilizará para inyectar la potencia proporcionada por un generador PV a una red de corriente alterna. A continuación, se llevará a cabo una comparación entre la conexión en cascada de dos LFR y dos convertidores con ganancia elevada: el convertidor Z-source y un convertidor basado en inductores acoplados. Estos convertidores se analizarán para identificar las ventajas y desventajas de cada topología frente a la conexión en cascada de dos LFR. La comparación se hará en términos de volumen, número de componentes, prestaciones dinámicas, estabilidad y rendimiento. Finalmente, los dos LFR conectados en cascada se utilizarán para diseñar una nano-red formada por n LFR conectados en paralelo que actuarán como etapa adaptadora entre n generadores fotovoltaicos y un bus de CC de 380 V. Cada generador fotovoltaico se conectará al bus de CC utilizando dos LFR conectados en cascada de forma que los n sistemas tendrán sus puertos de salida conectados en paralelo. Además, se conectará una batería al sistema a través de un convertidor bidireccional que será el encargado de regular la tensión del bus de CC de la nano-red. En el marco de esta tesis se han implementado diferentes prototipos experimentales para validar los análisis teóricos y las simulaciones numéricas efectuadas.
In this thesis, cascaded boost converters based on canonical elements under Sliding Mode Control (SMC) will be used as a solution for the high gain conversion ratio in PV applications. The three basic canonical elements for power processing are the DC-transformer, the DC-gyrator and the Loss Free resistor (LFR). Two cascaded boost converters will be synthesized based on one or two canonical elements using single or double sliding surfaces respectively. Different connections will be compared in terms of dynamic performance, stability, and settling time. It will be shown that the two cascaded LFRs is the best candidate for these kinds of applications in terms of dynamic performance and stability. The two cascaded LFRs will be applied to make an impedance matching between a PV generator and a DC voltage bus of 380 V. Maximum Power Point Tracker (MPPT) that employs an extremum-seeking control algorithm will be used. The ideal reduced-order sliding-mode dynamics model will be derived from the full-order switched model taking into account the sliding constraints, the nonlinear characteristic of the PV module and the dynamics of the MPPT controller. Moreover, the two cascaded LFRs will be used to connect a PV panel and AC distribution system. A comparison with other alternative converters for high gain conversion ratio will be carried out. The Z-source converter and the high step-up converter based on coupled-inductor are selected in order to make this comparison. These converters will be analyzed in order to address the advantages and disadvantages of each topology to be compared with the two cascaded LFRs in terms of volume, number of components, dynamic performance, stability and efficiency. Then, the two cascaded LFRs system will be used to synthesize a nanogrid consisting of n output paralleled two-stage boost converters which are used to connect n PV panels to a DC voltage bus of 380 V. Each PV panel is connected to the DC bus using two-stage cascaded LFRs and the n systems are connected in parallel at the output side which is then used as an interface between the panels and the DC grid. Moreover, a storage battery will be connected to the grid as a backup for the DC bus through a bidirectional converter and also for regulating the voltage of the DC bus. The thesis includes experimental implementations for validating the theoretical analysis and the numerical simulations.

The thesis provides evidence to interpret the position of the subject area of Engineering Graphics (EG) in the last 15 years, in the context of Spaniard university teaching in general, and teaching in industrial engineering in particular. There has been noted the virtual disappearance of the systems of representation on paper, displaced by digital tools 3D parametric geometry modeling. Moreover, as a result of the teaching-learning model promoted by the consolidation of the European Higher Education Area (EHEA), the traditional training scheme based on first and second cycle has been modified, unifying the new grades with homogeneous contents and objectives to enable mobility, and specialized new master. The paper is divided into 4 parts. The first outlines the background necessary to understand the context of the thesis. We study the convergence of media, the parameters in the evolution of Spaniard universities, the status of engineering teaching in Spain, a brief historical overview of the teaching of GI in Spain, a comparison of the area with Europe and USA, conceptual understanding and semantics of the EG, the evolution of computing in the area of ICT and the concept of learning. The second part presents the theoretical discussion that has taken place for 15 years in relation to educational innovation in technical education, university teaching and learning techniques for EG. We present the contributions of 300 authors in CUIEET conferences, and INGEGRAF CIDUI. The third section presents a theoretical synthesis of the teaching-learning processes, defining the concepts of learning, highlighting the different models, teaching, blended learning, computerization of the teaching, continuous assessment and curriculum. It explores the theoretical contents of geometry, industrial and multimedia standards. We analyze the imprint of the computer processes, computer animation and computer-assisted instruction (CAI). Studies on generic skills in engineering, in particular generic skills for EG. In the fourth case is examined as the curriculum of schools with significant presence of EGE UPC department, from the plans based on traditional tools to the settlers in the EHEA, through the first plans to use 2D CAD tools and subsequently supported plans parametric 3D CAD. The thesis comes to the conclusion that: The use of computers in the teaching of GI involves new ways of teaching the subject classical geometry of space, but also the disappearance of certain content that was strongly related to methodologies based on paper. The Computer Aided Design (CAD) creates new opportunities for the development of the GI area where the new content available beyond the purely classical geometry is an opportunity for the area to compensate for reduced course load occurred in the latest plans study. That ICTs enable new paradigm of teaching and learning driven by the full implementation of the EHEA. Based on the theoretical discussion, analysis and synthesis carried out in the research, the study of schools in the UPC, and taking into account the conclusions reached, the thesis proposes a teaching methodology for improving didactic learning techniques of GI, based on the premises of a type of degree course with a load of 6 ECTS. For the presented proposal, computerized classrooms are needed at a rate of one computer per student in groups of maximum 30 students.
La tesis aporta elements de judici per interpretar la posició de l’àrea de coneixement d’Enginyeria Gràfica (EG) en els últims tres lustres, en el marc de la docència universitària espanyola en general, i de la docència en enginyeria industrial en particular. S‘ha observat la pràctica desaparició dels sistemes de representació sobre suport paper, desplaçats por eines digitals de modelat geomètric 3D paramètric. D'altra banda, i com a conseqüència del model d'ensenyament-aprenentatge promogut per la consolidació de l'Espai Europeu d'Educació Superior (EEES), s'ha modificat l'esquema formatiu clàssic basat en primers i segons cicles, unificant els nous graus amb continguts i objectius homogenis per permetre la mobilitat, i especialitzant els nous màster. El treball s’estructura en 4 parts. En la primera s’exposen els antecedents necessaris per comprendre el context de la tesis. S’estudia la confluència de medis, els paràmetres en l’evolució de la universitat espanyola, la situació de la docència de l’enginyeria industrial a Espanya, una breu visió històrica de l’ensenyança de l’EG a Espanya, una comparació de l’àrea amb Europa i USA, una comprensió conceptual i semàntica de l’EG, l’evolució informàtica a l’àrea, les TIC i el concepte d’aprenentatge virtual. En la segona part és presenta la discussió teòrica que ha tingut lloc des de fa 15 anys en relació a innovació educativa en les ensenyances tècniques, a docència universitària, i a tècniques d’aprenentatge per a EG. Es presenten les aportacions de 300 autors als congressos CUIEET, CIDUI i INGEGRAF. A la tercera s’exposa una síntesis teòrica dels processos d’ensenyança–aprenentatge, delimitant els conceptes d’aprenentatge, destacant els diferents models existents, docència semipresencial, informatització de la docència, avaluació continuada i plans de estudi. S’estudien els continguts teòrics de geometria descriptiva, normalització industrial i multimèdia. S’analitza l’empremta de l’ordinador en els processos, l’animació por ordinador i l’Ensenyança Assistida per Ordinador (EAO). Estudis sobre competències genèriques en Enginyeria, i en particular competències transversals per a l’EG. A la quarta part s'examina com a cas particular els plans d'estudi de les escoles amb presència significativa del departament EGE UPC; des dels plans basats en les eines tradicionals fins als assentats en l'EEES, passant pels primers plans amb ús d'eines CAD 2D, i posteriorment els plans recolzats en CAD 3D paramètric. La tesis arriba a concloure que: L'ús de sistemes informàtics en la docència de l'EG implica nova formes d'ensenyament de la matèria clàssica de la geometria de l'espai, però també la desaparició de certs continguts que estaven fortament relacionats amb les metodologies basades en el suport paper. Que el Disseny Assistit per Ordinador (DAO) suposa noves oportunitats per al desenvolupament de l'àrea d'EG, on els nous continguts existents més enllà dels clàssics exclusivament geomètrics són una oportunitat per a l'àrea per compensar la disminució de càrrega acadèmica esdevinguda en els últims plans d'estudi. Que les TIC afavoreixen el nou paradigma d'ensenyament-aprenentatge impulsat per la plena implantació de l'EEES. En funció de la discussió teòrica, de l’anàlisi i síntesis portada a terme en el treball de recerca, de l’estudi de les escoles de la UPC, i tenint en compte les conclusions on s’arriba, la tesis proposa una metodologia docent per a la millora de les tècniques didàctiques d’aprenentatge de l’EG, partint de les premisses d'una assignatura tipus de grau amb una càrrega de 6 crèdits ECTS. Per a la proposta presentada es necessiten aules informatitzades a raó d'un ordinador per estudiant, en grups de màxim 30 alumnes. Proposta de millora: • Repartiment de la càrrega creditícia entre diferents àmbits d'aprenentatge. • Fixar per escrit i de forma pública els Objectius Generals, el d’Autoestudi, els Específics (DAO), els de Coneixement Combinat, i els Transversals. • Creació de grups d’alumnes que desenvolupin la competència de treball en grup, i d'aprenentatge en trencaclosques. • Exercicis: comprensió teòrica, croquisació manual, DAO presencials, no presencials, desenvolupament d’un projecte. • Cal que cada exercici presenti la corresponent rúbrica associada, contenint els descriptors de la qualificació. • Ponderació de l'avaluació: 40% continuada diària, 25% examen modelatge i representacions dièdriques, 15% examen geometria de l'espai i superfícies, 20% projecte. Disposar d’un campus virtual on el professor pugui especificar el pla de treball, gestionar els entregables, implementar qüestionaris, i dur a terme un seguiment de l'assignatura
La tesis aporta elementos de juicio para interpretar la posición del área de conocimiento de Ingeniería Gráfica (IG) en los últimos tres lustros, en el marco de la docencia universitaria española en general, y de la ingeniería industrial en particular. Se ha observado la práctica desaparición de los sistemas de representación sobre soporte papel, desplazados por herramientas digitales de modelado geométrico 3D paramétrico. Por otra parte, y como consecuencia del modelo de enseñanza-aprendizaje promovido por la consolidación del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), se ha modificado el esquema formativo clásico basado en primeros y segundos ciclos, unificando los nuevos grados con contenidos y objetivos homogéneos para permitir la movilidad, y especializando los nuevos máster. El trabajo se estructura en 4 partes. En la primera se exponen los antecedentes necesarios para comprender el contexto de la tesis. Se estudia la confluencia de medios, los parámetros en la evolución de la universidad española, la situación de la docencia de la ingeniería industrial en España, una breve visión histórica de la enseñanza de la IG en España, una comparación de el área con Europa y USA, una comprensión conceptual y semántica de la IG, la evolución informática en el área, las TIC y el concepto de aprendizaje virtual. En la segunda parte se muestra la discusión teórica que ha tenido lugar desde hace 15 años en relación a innovación educativa en las enseñanzas técnicas, docencia universitaria y técnicas de aprendizaje para IG. Se presentan las aportaciones de 300 autores en los congresos CUIEET, CIDUI e INGEGRAF. En la tercera se expone una síntesis teórica de los procesos de enseñanza-aprendizaje, delimitando conceptos de aprendizaje, destacando los diferentes modelos existentes, docencia semipresencial, informatización docente, evaluación continuada y planes de estudio. Se estudian los contenidos teóricos de geometría descriptiva, normalización industrial y multimedia. Se analiza la impronta del ordenador en los procesos, la animación por ordenador y la Enseñanza Asistida por Ordenador (EAO), las competencias genéricas en Ingeniería, y en particular competencias transversales para IG. En la cuarta se examina como caso particular los planes de estudio de las escuelas con presencia significativa del departamento EGE UPC, desde los planes basados en las herramientas tradicionales hasta los asentados en el EEES, pasando por los primeros planes con uso de herramientas CAD 2D, y posteriormente los apoyados en CAD 3D paramétrico. La tesis concluye que: El uso de sistemas informáticos en la docencia de la IG implica nueva formas de enseñanza de la materia clásica de la geometría del espacio, pero también la desaparición de ciertos contenidos que estaban fuertemente relacionados con las metodologías basadas en soporte papel. El Diseño Asistido por Ordenador (DAO) supone nuevas oportunidades para el desarrollo del área de IG, donde los nuevos contenidos existentes más allá de los clásicos exclusivamente geométricos son una oportunidad para el área para compensar la disminución de carga académica acaecida en los últimos planes de estudio. Las TIC favorecen el nuevo paradigma de enseñanza-aprendizaje impulsado por la plena implantación del EEES. En función de la discusión teórica, del análisis y síntesis llevada a cabo en el trabajo de investigación, del estudio de las escuelas de la UPC, y teniendo en cuenta las conclusiones que se llega; se propone una metodología docente para la mejora de las técnicas didácticas de aprendizaje de la IG, partiendo de las premisas de una asignatura tipo de grado con una carga de 6 créditos ECTS. Para la propuesta se necesitan aulas informatizadas con un ordenador por estudiante, en grupos de máximo 30 alumnos. Propuesta: • Reparto de la carga crediticia entre diferentes ámbitos de aprendizaje. • Fijar de forma pública Objetivos Generales, Autoestudio, Específicos, Conocimiento Combinado y Transversales. • Creación de grupos de alumnos que desarrollen la competencia de trabajo en grupo y aprendizaje en rompecabezas. • Ejercicios de comprensión teórica, croquización manual, DAO presenciales, no presenciales, desarrollo de un proyecto. • Cada ejercicio debe presentar la correspondiente rúbrica asociada, conteniendo los descriptores de la calificación. • Ponderación evaluación: 40% continua diaria, 25% examen modelado y representaciones diédricas, 15% examen geometría del espacio y superficies, 20% proyecto. Disponer de un campus virtual. El profesor puede especificar plan de trabajo, gestionar entregables, implementar cuestionarios, y llevar a cabo un seguimiento de la asignatura.

La presente disertación aporta una nueva visión del proceso de desarrollo de productos acercándolo a los modelos de excelencia empresarial y una metodología para la implantación de la filosofía de la Ingeniería Concurrente. Esta filosofía, basada en el trabajo en equipo, contempla la integración de todas las áreas implicadas en el proceso apoyadas, en mayor o menor medida, por las tecnologías de la información.
La tesis doctoral analiza cómo realizar esta transformación teniendo en cuenta los esquemas organizativos existentes, las prestaciones que nos proporcionan las modernas herramientas asistidas por ordenador y la posibilidad de uso de metodologías, técnicas y aplicaciones específicas.
Se realiza una propuesta basada en los modelos de reingeniería de procesos, y centrada en el proceso de desarrollo de productos, que permitirá una adecuada transformación de la empresa, consiguiendo así una reducción del tiempo de desarrollo de producto, un incremento de la calidad y una mejora de la capacidad de innovación.
La metodología propuesta parte del estudio y el análisis de las estrategias corporativas, de las prácticas actuales de desarrollo de producto que utiliza la empresa, de los factores clave que soporta la Ingeniería Concurrente y de las barreras que pueden aparecer en su implantación. Se establece así un criterio para identificar las áreas y funciones a integrar, y los posibles caminos y alternativas que tiene la empresa para mejorar a partir de dos escenarios: el actual y el deseado.
A partir de este diagnóstico, se determinan los planes de formación necesarios para adiestrar al personal en técnicas y herramientas, se plantean nuevos sistemas de indicadores para controlar el nuevo proceso y se propone el desarrollo de un proyecto piloto y la posterior extensión a toda la empresa.
Aspectos que aborda la tesis doctoral.

Modelos de excelencia empresarial, necesidad de cambio de las empresas manufactureras y de mejora de los procesos de desarrollo de producto.

Elementos de la Ingeniería Concurrente: Visión por procesos, modelización, metodologías orientadas al diseño y fabricación de productos.

Implantación de Herramientas CAD/CAM/CAE integradas. Arquitecturas de referencia.

Reingeniería de Procesos. Barreras al Cambio. Estrategias de transformación tecnológica en las empresas.

Auditorias Tecnológicas y de Procesos.

Las últimas décadas han puesto de manifiesto la imposibilidad de trasladar la intensidad del consumo energético del mundo desarrollado a la totalidad del planeta y en consecuencia, la necesidad de un cambio global hacia una economía baja en carbono y por tanto a un modelo energético más eficiente y sostenible. Se requiere de un esfuerzo tecnológico dirigido a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que implica el desarrollo de tecnologías para capturar y almacenar o valorizar dióxido de carbono (CO₂). La presente Tesis Doctoral estudia el desarrollo de nuevas membranas soportadas con líquidos iónicos para separación de CO₂ a través de un doble enfoque: desarrollo de membranas estímulo-respuesta basadas en líquidos iónicos magnéticos que presentan respuesta ante la aplicación de un campo magnético externo y membranas soportadas con líquidos iónicos basados en el anión acetato con una elevada solubilidad de CO₂, que pueden alcanzar mejores prestaciones en la separación/concentración.
The last decades have shown the impossibility of transferring the energy intensity of the developed world to the entire planet and thus, the need for a global shift towards a low carbon economy and therefore, to a more efficient and sustainable energy model. A technological effort is required aimed at reducing greenhouse gas emissions, which necessarily involves the development of carbon dioxide (CO₂) capture and storage or valorization technologies. In this context, this Thesis studies the development of new supported ionic liquid membranes for CO₂ separation aiming for a dual approach: development of novel stimuli-responsive magnetic ionic liquids based membranes showing a response to the application of an external magnetic field and acetate based supported ionic liquid membranes with a high CO₂ solubility, which can achieve a better performance in its separation/concentration

El treball de recerca analitza i descriu els aspectes comunicacionals de la interacció i la interactivitat dels estudiants de grau d'enginyeria de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, en el context del desenvolupament d'una activitat acadèmica portada a terme en entorns virtuals d'aprenentatge 2D i 3D. Amb aquest propòsit es dissenyen activitats acadèmiques, que posteriorment van ser desplegades en les plataformes tecnològiques de Moodle i d'OpenSim. Per a l'estudi de la interacció s'analitzen els discursos i es classifiquen segons el tipus d'interacció i el sistema d'actituds i aptituds evidenciades en el procés comunicacional. Es conclou amb l'estudi de les percepcions dels estudiants en el context de la interacció i de la interactivitat dels entorns virtuals d'aprenentatgeon es va treballar.
El trabajo de investigación analiza y describe los aspectos comunicacionales de la interacción y la interactividad de estudiantes de grado de ingeniería de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, en el contexto del desarrollo de una actividad académica llevada a cabo en entornos virtuales de aprendizaje 2D y 3D. Con este propósito se diseñan actividades académicas, que posteriormente fueron desplegadas en las plataformas tecnológicas de Moodle y de OpenSim. Para el estudio de la Interacción se analizan los discursos y se clasifican según el tipo de interacción y el sistema de actitudes y aptitudes evidenciadas en el proceso comunicacional. Se concluye con el estudio de las percepciones de los estudiantes en el contexto de la interacción y la interactividad de los entornos virtuales de aprendizaje en los que trabajaron.
The research analyzes and describes the communication aspects of interaction and interactivity of undergraduate engineering from the Chimborazo Polytechnic School, in the context of developing an academic activity deployed in both 2D and 3D virtual learning environment. For this purpose, academic activities have been designed and deployed in technology platforms Moodle and OpenSim. For the study of the interaction, the speeches are analyzed and classified according to the type of interaction and the system of attitudes and skills evidenced in the communication process. This research concludes with the study of student perceptions in the context of interaction and interactivity of virtual learning environments in which they worked.

A la natura existeixen diferents animals o plantes com ara els sabaters (Gerris remigis), la flor de lotus (Nelumbo nucifera) o les fulles d’arròs (Oriza sativa) que presenten propietats extraordinàries com ara l’auto-neteja o bé la resistència enfront l’erosió ambiental. Aquestes propietats estan directament relacionades amb l’estructura així com també la composició química. En els darrers anys, la ciència de materials ha reproduït aquestes superfícies naturals per a millorar aquestes peculiars propietats. Aquest fet ha establert un nou escenari per a les superfícies superhidrofòbiques anomenat biomimetisme. Aquestes superfícies estan constituïdes per dos nivells diferents. El primer és la microestructura mentre que el segon és la nanoestructura final del sistema. La combinació d’aquestes dues característiques porta a generar una estructura jeràrquica que és un factor determinant en les superfícies superhidrofòbiques. De fet, aquestes característiques augmenten la rugositat superficial que combinat amb alguns compostos químics, com ara l’àcid làuric, tendeixen a disminuir la tensió superficial. D’aquesta manera, l’angle de contacte entre la superfície i una gota d’aigua augmenta fins a assolir valors majors a 150°. A més, aquesta innovadora propietat conferida a les superfícies, coneguda també com a supermullabilitat, obre un nou escenari ja que el comportament de mullabilitat canvia d’un estat superhidrofòbic a un de superoleofílic quan el sistema sòlid-aigua-aire es canviat per un de sòlid-aigua-oli. Cal destacar que la sostenibilitat dels materials i en particular la de les superfícies superhidrofòbiques ha esdevingut una àrea d’especial d’interès en els darrers anys donada una marcada determinació per preparar materials nous i sostenibles. Els compostos fluorats han estat uns dels reactius més comuns per generar superfícies amb propietats d’hidrofobicitat. Cal tenir en compte però que són compostos extremadament perjudicials per al medi ambient així com també per a les persones. En aquest sentit doncs, cal considerar l’ús de materials i reactius més sostenibles per aplicacions exteriors, on sovint s’empren diferents processos químics i físics per minimitzar aquest efecte perjudicial. L’objectiu d’aquesta tesi doctoral és la síntesi, caracterització i estudi de la degradació de la superhidrofobicitat emprant, en l’extensa varietat de compostos naturals i àcids grassos disponibles, l’àcid làuric com a principal reactiu per disminuir la tensió superficial en els sistemes metàl·lics. Les tècniques de caracterització són d’especial interès per a determinar la relació entre la composició, l’estructura i les propietats superficials. A la vegada, aquestes permeten determinar els mecanismes involucrats en la formació del recobriment. Per aquest motiu, tècniques com l’Espectroscòpia Fotoelectrònica (XPS) o l’Espectroscòpia Infraroja per transformada de Fourier (FTIR) permeten identificar la composició química del recobriment superhidrofòbic a nivell de superfície. Així mateix, les tècniques mmicroscòpiques com l’Electrònica de Rastreig amb Emissió de Camp són particularment interessants per estudiar la morfologia de la superfície. Aquesta tesi es centra en tres sistemes superhidrofòbics diferents que s’han obtingut emprant rutes alternatives. D’una banda, el mètode per generar el recobriment ha estat l’electrodeposició. I d’altra banda, la molta d’elevada energia combinada amb el dipòsit en fase líquida. Aquests sistemes superhidrofòbics són altament resistents en front agents ambientals com ara l’abrasió o l’exposició a la llum UV. Considerant les propietats superficials dels sistemes superhidrofòbics obtinguts, s’han proposat diferents aplicacions com a estratègies innovadores per al seu ús a l’exterior com ara la separació d’oli en aigua, la recollida d’aigua de boira i l’eliminació de coure (II) de solucions aquoses. En resum, aquesta tesi doctoral posa de manifest tres sistemes superhidrofòbics innovadors que s’apliquen per poder solucionar problemes ambientals globals com és la separació d’oli en aigua o bé la recollida d’aigua de boira. Aquestes propostes obren una finestra d’oportunitat en la purificació d’aigües en el cas dels abocaments o bé la recollida d’aigua en zones que pateixen sequera severa.
In nature there are several animals or plants such as pond skaters (Gerris remigis), Lotus flower (Nelumbo nucifera) or rice leaves (Oriza sativa) that possess extraordinary capabilities like self-cleaning properties or resistance against environmental erosion. These properties are directly related to their structure as well as to their chemical composition. For the last years, materials scientists have tried to reproduce these natural surfaces to enhance these particular properties over materials surfaces. These modified surfaces are build up in two different levels. The first one is the microstructure and the second one corresponds to the nano contribution to the final system. The combination of both features leads to a hierarchical structure that is a key parameter for superhydrophobic surfaces. Indeed, these characteristics increase the surface roughness that combined with some chemical compounds such as fatty acids, make the surface energy decrease. In contrast, the contact angle between the surface and the water droplet increases until it reaches values higher than 150°. In addition, this innovative property conferred to the surfaces, also known as superwettabability, opens a new scope as the wetting behaviour switches from a superhydrophobic state to a superoleophilic one when the solid-water-air system is changed to a solid-water-oil one. This thesis is focused on three different superhydrophobic systems that have been obtained following alternative routes. On one hand the method for the coating formation is carried out by electrodeposition. On the other hand, high-energy ball milling is combined with liquid phase deposition. Additionally, the superhydrophobic systems are highly resistant against environmental effects such as abrasion or under UV light exposure. Taking into account the surface properties of the as prepared superhydrophobic systems, different applications are proposed as innovative strategy for their use outdoors such as oil in water separation, water harvesting from fog and copper (II) removal from aqueous solutions. In summary, this PhD thesis puts forward three innovative superhydrophobic systems applied to solve worldwide environmental problems such as oil in water separation and water harvesting from fog. These solutions opens a new scope in water purification in case of oil spill disasters or water collecting in lands that are experiencing water scarcity.

El objetivo de este trabajo es la definición de una metodología para la representación y análisis del comportamiento de tiempo real de sistemas que han sido diseñados utilizando el paradigma de orientación a objetos. La metodología que se propone, denominada UML-MAST, concilia las diferencias entre la visión del diseñador de sistemas de tiempo real y la del de sistemas orientados a objetos. A tal fin define un nivel de abstracción adecuado para los elementos de modelado del comportamiento de tiempo real, que permite formularlos con una estructura paralela a la arquitectura lógica del sistema, y vincularlos a esta. La semántica de modelado sigue el perfil UML para planificabilidad, rendimiento y tiempo (SPT) estandarizado por el OMG, del que UML-MAST puede considerase una implementación. La propuesta se integra con las herramientas de análisis y diseño de sistemas de tiempo real MAST (Modeling and Analysis Suite for Real-Time Applications), que analiza los modelos y retorna los resultados al modelo inicial para su interpretación por el diseñador. Asimismo, se han definido criterios para la extensión de esta metodología a otros niveles de abstracción tales como sistemas basados en componentes y sistemas implementados utilizando Ada 95. Parte de los resultados de este trabajo han sido incorporados por el OMG a su perfil SPT.
The main objective of this work has been the definition of a methodology for the representation and analysis of the timing behaviour of real-time distributed systems designed following the object oriented paradigm. The methodology proposed is called UML-MAST, and reconciles the mismatch between the visions of the object oriented designer and the real-time systems designer. To get this, it has been developed a particular level of abstraction that holds all the modelling elements needed to represent real-time behaviour, structuring the models following the logical architecture of the system. The semantics of the modelling elements follows the "UML Profile for Schedulability, Performance and Time" (SPT), a standard of the Object Management Group (OMG) to which this thesis has reported a number of contributions. UML-MAST can also be considered a particular specialization of its schedulability analysis sub-profile. UML-MAST is integrated in the framework of the Modeling and Analysis Suite for Real-Time Applications (MAST), a modelling environment with a set of tools that enable the analysis of a model and the recovery of its results in it. Criteria for the extension of the methodology to higher levels of abstraction have been defined. As examples, its extension to the modelling of component-based systems as well as to distributed systems developed with Ada95 have been explored and formulated.

Los bocetos de ingeniería son un tipo importante de gráficos, porque ayudan a los diseñadores de productos industriales durante la fase más creativa del diseño conceptual. A tal fin, las aplicaciones informáticas de bocetado asistido por ordenador (CAS, por Computer-Aided Sketching) deberían proveer a los usuarios del entorno de bocetado que éstos necesitan para sacar el máximo provecho a su talento natural para el diseño y la innovación. Dichas aplicaciones deberían proveer, además, una integración completa con las fases subsiguientes del proceso de diseño asistido por ordenador.

Los métodos propuestos en esta tesis para interpretar bocetos se enmarcan en el modelado basado en bocetos (SBM, por su acrónimo en inglés). Obtener modelos 3D a partir de bocetos requiere completar diversas etapas: La etapa de reconocimiento del boceto, dirigida a obtener dibujos lineales a partir de bocetos; la etapa de reconocimiento de indicios en la que se extrae información del dibujo lineal 2D (tal como vértices, líneas paralelas, caras, etc.), y la etapa de reconstrucción, dirigida a producir las formas 3D representadas en el boceto a partir de la información extraída en la etapa anterior.

En todo este proceso de modelado basado en bocetos hay diferentes problemas abiertos, alguno de los cuales se han abordado en esta tesis.

Primero, en la sub-etapa del reconocimiento de bocetos que denominamos vectorización, que consiste en reconocer líneas (primitivas geométricas 2D) a partir de los trazos del boceto. La información de salida de esta sub-etapa es un dibujo lineal representado internamente como un grafo, donde los nodos representan los vértices del boceto y las líneas que unen dichos nodos, representan las aristas del boceto. La contribución de esta tesis en la sub-etapa de vectorización ha consistido en desarrollar e implementar un método para ajustar líneas rectas y arcos de elipse mediante criterios perceptuales.

El segundo problema abordado está en la etapa de reconocimiento de indicios. Se ha comprobado que los métodos existentes para determinar los grupos de líneas del dibujo que representan grupos de aristas paralelas en el modelo 3D no resuelven parte de los casos más comunes. Se ha desarrollado e implementado un método, también mediante criterios perceptuales, para agrupar líneas que representan aristas paralelas que es tolerante a errores de bocetado y que detecta el paralelismo de las aristas incluso cuando las líneas que los representan convergen a puntos de fuga.

Tercero, en el proceso de reconstrucción, asumiendo las limitaciones conocidas del método dominante de inflado (que es poco tolerante a las imperfecciones de los bocetos, y que sólo permite obtener modelos B-Rep), se ha propuesto un método de reconstrucción alternativo basado en obtener el árbol CSG (Geometría constructiva de sólidos, en sus siglas en inglés), para ello una de las sub-etapas críticas es el reconocimiento de elementos característicos 2D. En la tesis se han desarrollado algoritmos de reconocimiento para diferentes elementos característicos, y se ha propuesto un método para ordenar los elementos característicos reconocidos en un árbol del modelo.

Por último, pero no menos importante, hay que destacar que todos los métodos propuestos están basados en criterios perceptuales. Hasta ahora, los métodos empleados en SBM están basados generalmente en consideraciones puramente geométricas, aunque algunas de ellas emplean criterios perceptuales de manera aislada y como estrategia secundaria para desambiguar información geométrica contradictoria. Esta tesis plantea que, puesto que los humanos son capaces de interpretar bocetos a pesar de sus imperfecciones geométricas, la mejor estrategia a seguir es tratar de replicar la percepción humana desde el principio y de forma sistemática. Esta estrategia no es evidente, ya que los mecanismos de la percepción humana no se conocen en su totalidad. Por ello, un objetivo general de la presente tesis es explorar y desarrollar métodos basados en criterios perceptuales.

La tesis tiene por objetivo aportar nuevos conocimientos sobre la creatividad aplicada en la ingeniería, en concreto, en la fase de generación de nuevas ideas. Para ello se emplean cinco líneas de trabajo: (a) Dando un modelo de creatividad simplificado; (b) Justificando sus bases teóricas; (c) Encontrando posibles aplicaciones ingenieriles; (d) Aplicándolo experimentalmente en entornos académicos; (e) Aplicándolo experimentalmente en entornos profesionales.

El modelo de creatividad pretende: identificar algunas variables significativas dentro de la generación de ideas, ayudar a "visualizar" como interactúan entre sí, "entender" cómo al actuar sobre cualquiera de ellas mejora la creatividad y, por último, poder "ver" como actuando sobre varias al mismo tiempo se multiplica la capacidad creativa. Respecto a la línea de trabajo (a), el modelo de creatividad propuesto viene dado por cuatro variables: la creatividad innata, el conocimiento en el campo de aplicación, el sentimiento placentero experimentado en la búsqueda de novedad y la capacidad de búsqueda de novedad empleando el azar. Este modelo viene representado por un tetraedro que se forma al unir los puntos correspondientes al valor de cada variable situados sobre los cuatro ejes de coordenadas representativos de cada variable. Se considera que el volumen contenido en su interior es equivalente a la creatividad del individuo o grupo, a partir del cual se han tomado los valores de cada variable. Ilustra que la creatividad puede verse como "producto" o sinergia de estas variables.

Dentro de la línea de trabajo (b), las bases teóricas, se trata de buscar, por un lado, cual es la importancia de estas variables dentro de la creatividad. Por otro lado, se trata de ver cómo se puede actuar sobre estas variables, ya sea individualmente o en varias al mismo tiempo. Como ejemplo, en el estado denominado de "flujo" el individuo alcanza estados placenteros al realizar la actividad. Este sentimiento placentero potencia la obtención de resultados creativos. Por otro lado, como parece que el azar oculta un gran potencial creativo: "jugar con el azar" puede potenciar la búsqueda de ideas. Por medio del juego se potencia tanto el estado placentero del individuo como la búsqueda fortuita. Tal como se ve en el modelo, el simple empleo del juego potencia doblemente la capacidad creativa pues actúa, al menos, sobre dos de las variables del modelo.

El modelo propuesto intenta servir de metodología de ayuda para generar nuevas ideas. De alguna forma, este modelo puede ser visto como una especie de "máquina" que ayuda a generar ideas. Esta máquina dispone de cuatro "palancas": las variables del modelo. Actuando sobre estas palancas parece que puede potenciarse la creatividad. La metodología tiene dos niveles: el primero, más general, donde se muestra que actuando sobre las variables se puede potenciar la creatividad y dónde se exponen diferentes maneras de poder actuar sobre ellas directa o indirectamente y, la segunda, se aplica experimentalmente siguiendo métodos más concretos. El primer nivel más general permite aplicar el modelo de muy diferentes formas. La metodología de aplicación no es única: es abierta, por serlo sus variables; es flexible, pues depende totalmente del individuo que quiera aplicarla; y es general, pues puede adaptarse a cualquier situación.

Dentro de las líneas de trabajo (c), (d) y (e), los resultados de las aplicaciones realizadas en entornos académicos y profesionales permiten llegar a diferentes conclusiones, considerándose aceptable la conclusión general de que tanto el modelo como la metodología asociada son aplicables en la búsqueda de nuevas ideas. El modelo parece que sintetiza una combinación de variables que permiten "racionalizar" como encontrar nuevas ideas.

El clima se entiende, en general, como la descripción estadística de las condiciones medias y la variabilidad del mismo durante un determinado periodo de tiempo. En general, se denomina “clima marítimo” a la descripción estadística del oleaje en el océano en diversas escalas espaciales y temporales, principalmente a partir del análisis de ciertos estadísticos agregados. Esta tesis analiza la variabilidad global del clima marítimo en distintas escalas temporales. Las variaciones temporales de las condiciones tienen repercusiones de distinta índole en las costas del planeta, hasta ahora no contempladas en la práctica en muchas ocasiones. En esta tesis se ha desarrollado una nueva base de datos de oleaje global que permite abarcar el estudio de esta variabilidad. Apoyándose en un marco teórico de evaluación del riesgo, la variabilidad del clima marítimo se aplica a los riesgos de operación y supervivencia de la tecnología undimotriz dada la esperable modificación del recurso medio a largo-plazo y de las condiciones más extremas de oleaje en el planeta. Además, también se abordan los riesgos asociados a la erosión e inundación en las costas de América Latina y el Caribe, como caso particular.

Communication networks increase flexibility of industrial monitoring, supervisory and control systems. However, they introduce delays or even dropouts on the transmitted information that affect the performance and robustness on the decision and control mechanisms in the system. This thesis contributes theoretically to the state estimation and fault diagnosis problem over networks.

First, we study the state estimation problem. Motivated by reducing the implementation computational load of Luenberger-type estimators, we focus on predefined gain approaches for different network transmission conditions.

In general, we propose jump estimators whose gains are related to the different network-induced data reception scenarios. We define the estimator complexity in terms of the number of different stored gains. Considering constant successful transmission probabilities, our main contribution here is the design of jump linear estimators to attain favorable trade-offs between estimation performance and estimator complexity. We show that one can reduce the estimator complexity while guaranteeing a similar performance than the optimal Kalman Filter. When dropouts are governed by a non-stationary stochastic process, the successful transmission probability is time-varying and may be unknown. For this case, we propose an estimator whose gains are scheduled in real-time with rational functions of the estimated packet arrival rate. We turn the design procedure into an optimization problem over polynomials that is numerically solved employing sum-of-squares (SOS) decomposition techniques.

Second, motivated by reducing the network resource consumption without considerably degrading the estimation performance, we study the jointly design of jump linear estimators and predefined network operation conditions (co-design) to guarantee a favorable trade-off. Focusing on wireless networks with self-powered nodes, where transmitting is the most energy consuming task, we analyze two approaches for the network operation: event-based transmissions and power control.

For the event-based approach, we use a Send-on-Delta protocol which reduces the number of transmissions with respect to transmitting at each sampling instant. However, it leads to an unknown successful transmission probability. For this framework, we contribute by characterizing this uncertainty and including it on the stochastic behavior of the estimator by means of a SOS-based design. Power control strategies are developed over a multi-hop wireless network with fading channels. Instead of reducing the number of transmission, power control acts directly on the transmission power. Higher transmission powers imply higher successful transmission probability values.

Finally, motivated by the need of assuring a reliable operation of the networked system, we study the fault diagnosis problem. We explore and point out the trade-offs between fast fault detection and fault tracking conditions. We design jump estimatorbased fault diagnosers in which we can specify the minimum detectable faults, false alarm rate and response time to faults. Another contribution is a tightened version of existing false alarm rate bounds.

Moreover, we also address the case when the control input is transmitted through a network without delivery acknowledgement. In this case, we improve fault diagnosisaccuracy by scheduling in real time the estimator jumping gains with rational functions that depend on a statistic of the control input error (difference between the control command being applied in the process and the one being used in the estimator). Again, we use a SOS-based solution approach to make the design problem tractable.

Este trabajo tiene como principal objetivo el análisis cinético de la separación de compuestos organoclorados volátiles: cloroformo, diclorometano y tricloroetileno de sus disoluciones acuosas mediante pervaporación, utilizando membranas comerciales cuyo componente activo es caucho de silicona.Inicialmente se ha realizado un estudio exhaustivo de la pervaporación de disoluciones acuosas de cloroformo. Se han utilizado dos sistemas con configuración geométrica de la membrana diferente:i) Membrana plana dispuesta en una celda con flujo radial. Se observó una gran influencia del caudal de alimentación en el flujo de cloroformo, correlacionando dicha influencia mediante una expresión con grupos adimensionales.ii) Configuración tubular, utilizando fibras huecas. Se propuso un modelo matemático considerando la presencia de perfiles radiales de velocidad y concentración a lo largo de las fibras y determinando la difusividad de cloroformo en disoluciones acuosas como parámetro característico del sistema.Finalmente se derivo un modelo genérico para el transporte de materia en pervaporación de mezclas multicomponentes. Su aplicación a la separación de mezclas diluidas de VOCs permite la estimación de los parámetros que caracterizan el transporte de materia y la discriminación de las resistencias al flujo en función de las variables operativas.
This work has as main objective the kinetic analysis of the separation of volatile organochlorine compounds: chloroform, dichloromethane and trichloroethylene from aqueous solutions of by pervaporation using commercial membranes made of silicone rubber.Initially a comprehensive study of the pervaporation of aqueous solutions of chloroform has been done. Two systems have been used with the membrane geometry different:i) A flat membrane cell with outward radial flow between two plates. The liquid phase mass transfer coefficients were correlated with the operating variables flow rate and temperature using dimensionless groups.ii) Pervaporation in hollow fiber devices. A systematic methodology has been applied to the analysis of the mass transfer rate of the separation process. A mathematical model resulting from the solution of the continuity equation of the feed phase flowing in laminar regime through the hollow fiber module has been proposed.Finally, a generic model is derived for studying the mass-transfer kinetics of the pervaporation of multicomponent mixtures. Applying it to the pervaporation of dilute mixtures of VOCs permits the estimation of the representative mass-transfer parameters and discrimination of the relative importance of the mass-transport resistances to the pervaporation flux as a function of operation variables.

El objetivo de esta tesis es proporcionar un mayor grado de conocimiento sobre ciertos aspectos medioambientales del transporte por carretera que aún no han sido investigados en profundidad. En concreto, la tesis aborda las siguientes líneas de investigación: análisis del ciclo de vida (ACV) de los pavimentos de carreteras, ACV del ruido del transporte por carretera, y valoración de los costes externos del ruido del transporte por carretera.

La evaluación ambiental del transporte rodado se ha centrado fundamentalmente en los impactos ambientales de las emisiones atmosféricas de los vehículos que circulan por las carreteras, mientras que los impactos de la construcción, mantenimiento y fin de vida de las carreteras no han recibido demasiada atención. La metodología del ACV puede ser útil para abordar esta limitación, ya que tiene como objetivo evaluar los impactos ambientales asociados a todas las etapas del ciclo de vida de un producto o servicio desde la cuna hasta la tumba. En esta tesis se ha realizado un ACV exhaustivo de pavimentos de carreteras, y se ha desarrollado una herramienta de ACV para calcular de forma automática los impactos ambientales de los pavimentos. Se han analizado distintos tipos de pavimentos, incluyendo mezclas bituminosas en caliente (MBC, fabricadas a 165 °C), mezclas bituminosas templadas (MBT, fabricadas a 135 °C) mediante la adición de zeolitas sintéticas, y mezclas bituminosas con pavimento asfáltico reciclado (PAR). De este modo, se han evaluado los impactos ambientales asociados al consumo de energía y a las emisiones atmosféricas, así como otros impactos ambientales debidos a la extracción y procesado de minerales, betunes y aditivos químicos; fabricación de asfaltos; transporte de materiales; pavimentación; tráfico durante la vida útil del pavimento; transformación y ocupación del suelo; desmantelamiento del pavimento al final de su vida útil y su reciclaje o eliminación en vertedero. También se han realizado simulaciones mediante el método de Monte Carlo para tener en cuenta la variabilidad de ciertos parámetros de entrada críticos. Al considerar todo el ciclo de vida, se ha observado que los impactos de los pavimentos de MBT a base de zeolita son casi idénticos a los impactos de los pavimentos de MBC con el mismo contenido de PAR. La reducción de los impactos que se obtiene en las MBT al disminuir la temperatura de fabricación queda contrarrestada por los mayores impactos de los materiales utilizados, sobre todo los impactos de las zeolitas sintéticas. Por otro lado, al comparar mezclas bituminosas con distintos contenidos de PAR, se ha observado que los impactos de las mezclas se reducen de forma significativa al añadir PAR. Todos los impactos en las categorías "de punto final", así como los impactos en las categorías de cambio climático, agotamiento de recursos fósiles y demanda de energía acumulada, se han reducido un 13-14% mediante la adición de un 15% de PAR. Una ventaja clave de las MBT es el uso potencialmente mayor de PAR. Por lo tanto, la reducción de los impactos que se consigue añadiendo grandes cantidades de PAR a las MBT podría convertirlas en una buena alternativa a las MBC desde el punto de vista medioambiental.

A diferencia de otros contaminantes del transporte rodado (por ejemplo, las emisiones gaseosas), el ruido rara vez se incluye en los estudios de ACV, debido a que tiene ciertas particularidades (dependencia de factores locales, imposibilidad de agregar linealmente sus emisiones, etc.) que dificultan la evaluación de su impacto. La escasez de datos sobre ruido ha supuesto un inconveniente añadido para evaluar su impacto. Sin embargo, la publicación reciente de los mapas estratégicos de ruido ofrece la oportunidad de superar estas limitaciones. En esta tesis se ha desarrollado un método para evaluar el impacto del ruido del transporte rodado e integrarlo en el marco del ACV. Este método resuelve las limitaciones metodológicas observadas en otros trabajos previos y permite realizar las evaluaciones a partir de datos de los mapas estratégicos de ruido. Los impactos del ruido sobre la salud se cuantifican en DALYs (años de vida ajustados por discapacidad), posibilitando la comparación y agregación del ruido con otros contaminantes nocivos para la salud. La tesis también incluye un caso de estudio donde el método propuesto se ha aplicado para calcular el impacto del ruido causado por un vehículo pesado adicional en tres carreteras distintas. El impacto del ruido causado por el vehículo pesado varía considerablemente de una carretera a otra (hasta el punto de doblarse), debido a la dependencia del impacto del ruido de factores locales, como las condiciones de tráfico y la densidad de población cercana a las carreteras. La extrapolación de los resultados obtenidos para una carretera determinada a otras carreteras puede, por lo tanto, conducir a estimaciones erróneas de los impactos del ruido, siendo difícil predecir el error incurrido. Por esta razón, se recomienda realizar evaluaciones específicas del impacto del ruido para cada caso particular, siempre que haya datos de tráfico y de exposición al ruido. El método propuesto permite realizar tales evaluaciones de forma sencilla y eficaz a partir de datos públicos disponibles en los mapas estratégicos de ruido. Además, el impacto del ruido causado por el vehículo pesado se ha comparado y agregado con los impactos sobre la salud debidos al consumo de combustible y a las emisiones atmosféricas de ese mismo vehículo. El impacto del ruido ha supuesto entre el 2,58% y el 4,96% del impacto total causado por el vehículo pesado adicional. El ruido ha resultado ser la tercera categoría de impacto más significativa en términos de daños a la salud, únicamente superado por el cambio climático y por la formación de partículas. Por lo tanto, el ruido del transporte rodado puede tener un impacto significativo comparado con otras categorías de impacto evaluadas normalmente en el ACV, lo que justifica su inclusión como categoría de impacto habitual en los estudios de ACV del transporte rodado. Una solución eficaz para reducir los impactos ambientales del transporte rodado es internalizar los costes externos de tales impactos mediante instrumentos de tarificación; por ejemplo, tasas a los usuarios de las carreteras según la contaminación que producen. Estas tasas pueden alentar a los usuarios a utilizar tecnologías del automóvil más limpias y a optimizar sus comportamientos logísticos, mientras que los ingresos de las tasas pueden destinarse a reducir la contaminación en su origen y a fomentar la movilidad sostenible. La Directiva Euroviñeta permite a los Estados miembros de la UE aplicar tasas a los vehículos pesados con el fin de compensar los costes de la contaminación acústica que originan. Para ello, proporciona un método para el cálculo de los costes externos del ruido del tráfico rodado. Este método requiere el uso de factores de ponderación para cada categoría de vehículo y para cada período del día con vistas a permitir la diferenciación de los costes del ruido, sin embargo, la Directiva Euroviñeta no proporciona valores específicos o directrices para el cálculo de tales factores. Por esta razón, en esta tesis se ha desarrollado un método alternativo para calcular los costes externos del ruido del tráfico rodado en Europa. Asimismo, se han desarrollado factores de ponderación mejorados que constituyen la base del método propuesto. Estos factores son más fiables que los que se aportan en otros estudios, ya que están altamente diferenciados para reflejar de forma precisa la influencia de los factores clave, como la categoría de vehículo, la velocidad y el período del día. El método propuesto permite obtener tasas basadas en la distancia para cualquier categoría de vehículo (turismos, furgonetas, vehículos pesados, ciclomotores y motocicletas) y período del día (día, tarde y noche), mientras que el método de la Directiva Euroviñeta solo es aplicable a los vehículos pesados en los períodos diurno y nocturno. La tesis también incluye un caso de estudio donde el método propuesto se ha aplicado para calcular los costes medios del ruido por vehículo-kilómetro según la categoría de vehículo y el período del día para tres carreteras distintas. Los costes del ruido difieren considerablemente de una carretera a otra (hasta el punto de casi triplicarse), debido a la dependencia de los costes del ruido de factores locales. Si se hubiera aplicado un enfoque "top-down", como establece la Directiva Euroviñeta, los costes del ruido habrían sido iguales en todas las carreteras, lo cual no es coherente con el principio de "quien contamina paga", que debe regir la tarificación por el uso de la infraestructura vial. Por otro lado, se ha comprobado que la falta de diferenciación en base a la velocidad, que presentan los factores de ponderación aportados en otros estudios previos, puede llevar a errores significativos de los costes del ruido atribuibles a los vehículos de las distintas categorías. Si en el caso de estudio se hubieran aplicado los factores de ponderación de otro estudio, el error cometido habría variado entre -37,36% y -24,27% para los turismos y entre 30,24% y 57,46% para los vehículos pesados, dependiendo de la carretera. Por lo tanto, las tasas aplicadas a los vehículos pesados se habrían sobrestimado considerablemente, lo cual también es incoherente con el principio de quien contamina paga.

Todos y cada uno de los productos y servicios tienen un determinado impacto ambiental a lo largo de su ciclo de vida, bien en su etapa de extracción de materiales, durante su fabricación, distribución, uso o fin de vida. Con el objetivo de reducir el impacto ambiental de estos productos así como de lograr un equilibrio entre la protección del medio ambiente y la mejora del bienestar y los estilos de vida de la población, surge una política ambiental orientada de forma específica al ciclo de vida del producto, denominada Política de Productos Integrada (PPI). Esta política se centra en los aspectos que condicionan el impacto ambiental del ciclo de vida del producto, destacando la responsabilidad de los fabricantes, el diseño de productos considerando el requerimiento ambiental, la transparencia en la comunicación de la información ambiental y la elección informada de los consumidores. En el caso de los Aparatos Eléctricos y Electrónicos (AEE), su producción y consumo ha crecido de forma acelerada en los últimos años, provocando un incremento notable de las cantidades de residuos generados, denominados Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE). La gestión y tratamiento de estos residuos se regulan bajo la Directiva 2012/19/EU, que, en la línea del principio de responsabilidad del fabricante determinada en la PPI, establece objetivos de recogida, tratamiento, valorización y reciclado, para la optimización de su fin de vida. En ella se establecen diferentes categorías RAEE, entre las que se encuentra la Categoría 7 que incluye los Juguetes Eléctricos y Electrónicos (JEE), objeto de esta tesis. Dada la escasa información referente a esta categoría de producto, el objetivo principal de esta tesis se centra en analizar, desde el enfoque de la PPI, cada uno de los aspectos relacionados con el ámbito de los Juguetes Eléctricos y Electrónicos (JEE), planteando soluciones desde cada una de las perspectivas, en base a los resultados obtenidos. El punto de partida de la tesis ha sido el análisis de cada uno de los aspectos de la PPI que afecta al ciclo de vida de los JEE. A partir de una revisión del estado del arte en este ámbito, se presenta el diseño, implementación y resultados de una campaña de sensibilización y recogida de juguetes en desuso. El desarrollo de esta campaña permite obtener, por un lado, una muestra de juguetes representativa, cuya caracterización física y química proporciona información sobre su composición material, diseño y desensamblado, y por otro, información procedente del consumidor sobre los hábitos de consumo y retirada de estos juguetes. Los resultados de esta campaña demuestran que los JEE se diseñan sin considerar el fin de vida, incorporando complejos sistemas de desensamblado y sin considerar la incompatibilidad de los materiales frente al reciclaje. Además, se observa que los consumidores no gestionan de forma específica estos residuos, no asimilando los hábitos de retirada y desconociendo su correcta gestión. Frente a estos resultados y considerando el enfoque de la PPI, se adoptan medidas orientadas hacia el diseño del producto, la comunicación ambiental y la elección informada del consumidor.

A partir de las conclusiones derivadas de la caracterización y desensamblado de la muestra recogida, se plantean una serie de recomendaciones de diseño a incorporar durante la etapa de diseño de cada una de las subcategorías de JEE. Para comprobar la eficacia y utilidad de estas recomendaciones propuestas, un grupo de diseñadores y futuros diseñadores se encarga de validarlas. En cuanto a la comunicación ambiental del producto como impulsor de la compra de productos más respetuosos con el medio ambiente, se ha desarrollado, a partir de la información obtenida de la caracterización de la muestra recogida, una herramienta de análisis y comunicación ambiental, que, incluyendo los datos de inventario específicos para el sector del JEE, calcula los impactos ambientales necesarios para realizar una Declaración Ambiental de Producto (DAP) a partir de la metodología de Análisis del Ciclo de Vida (ACV). Además de esta DAP, la herramienta incluye el listado de recomendaciones de diseño planteado, proporcionando tras el análisis, aquéllas que resulten adecuadas para cada caso. Finalmente, y desde la perspectiva de la educación ambiental, se plantean y desarrollan acciones orientadas a diseñadores y consumidores, responsables del diseño de los productos, y de la correcta gestión de sus residuos al final de su vida útil, respectivamente. Estas acciones con objetivos de sensibilización frente a la problemática en torno a los JEE, demuestran que la educación ambiental orientada a diseñadores y futuros diseñadores potencia el diseño de JEE considerando el requerimiento ambiental, mientras que la orientada a los consumidores los sensibiliza frente a la problemática, aumentando las cantidades recogidas de estos residuos.

La tesi que es presenta en aquesta memòria s'emmarca dins l'àmbit de la innovació docent. La imminent entrada en vigor de l'Espai Europeu d'Educació Superior (EEES) exigeix l'avaluació de noves competències en els estudiants, per la qual cosa s'han de fer canvis importants en lo que fa referència a la metodologia docent aplicada i a les eines que es fan servir per avaluar. En aquesta tesi es tracten alguns aspectes fonamentals en aquest context: (i) L'estudi de les característiques que ha de complir una metodologia docent que s'adapti a les exigències que imposa l'entrada en vigor de l'EEES, (ii) la posada en pràctica d'una metodologia docent apropiada que suposi un compromís raonable entre les característiques desitjades i els recursos disponibles, i (iii) la proposta de noves eines d'avaluació que s'adaptin a la nova metodologia, als recursos disponibles, i a les necessitats imposades per l'EEES.

El treball desenvolupat (i) proposa l'adopció d'un enfocament pràctic en la docència de l'assignatura d'àlgebra lineal impartida a futurs enginyers de telecomunicacions, combinat amb l'aplicació d'una metodologia centrada en l'estudiant que potencia el treball en grup al llarg del curs, (ii) mostra els resultats d'un experiment realitzat durant el curs 2005-06 que justifica l'ús de metodologies constructivistes davant la postura conductista tradicional, i que aporta evidències que mostren un millor rendiment dels estudiants quan aquestes estratègies són aplicades a l'aula, i (iii) proposa un mètode sistemàtic de disseny d'eines que permetin avaluar competències de naturalesa subjectiva, i aplica el mètode esmentat per a obtenir un sistema que avalua el rendiment del treball en grup portat a terme pels estudiants.

Encara que els experiments realitzats al llarg del treball s'han centrat a l'assignatura d'àlgebra lineal, pertanyent al primer curs del pla d'estudis d'enginyeria de telecomunicacions, impartida a l'Escola d'Enginyeria i Arquitectura La Salle de la Universitat Ramon Llull, es pretén que els resultats i conclusions obtingudes siguin la base per a l'exportació de l'experiència realitzada en aquesta tesi a d'altres matèries de l'àmbit de l'enginyeria.
La tesis que se presenta en esta memoria se enmarca en el ámbito de la innovación docente. La inminente entrada en vigor del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES) exige la evaluación de nuevas competencias en los estudiantes, lo que comporta cambios importantes en lo que a la metodología docente aplicada y herramientas evaluadoras utilizadas se refiere. En esta tesis se abordan varios aspectos fundamentales en este contexto: (i) El estudio de las características que debe cumplir una metodología docente que se adapte a las exigencias que impone la entrada en vigor del EEES, (ii) la puesta en práctica de una metodología docente apropiada que suponga un compromiso razonable entre las características deseadas y los recursos disponibles, y (iii) la propuesta de nuevas herramientas evaluadoras que se adapten a la nueva metodología, a los recursos disponibles, y a las necesidades impuestas por el EEES.

El trabajo desarrollado (i) propone la adopción de un enfoque práctico en la docencia de la asignatura de álgebra lineal impartida a futuros ingenieros de telecomunicaciones, combinado con la aplicación de una metodología centrada en el estudiante que potencia el trabajo en grupo a lo largo del curso, (ii) muestra los resultados de un experimento realizado durante el curso 2005-06 que justifica el uso de metodologías constructivistas frente a la postura conductista tradicional, y que aporta evidencias que muestran un mejor rendimiento de los estudiantes cuando estas estrategias son aplicadas en el aula, y (iii) propone un método sistemático de diseño de herramientas que permitan evaluar competencias de naturaleza subjetiva, y aplica dicho método para obtener un sistema evaluador del rendimiento del trabajo en grupo llevado a cabo por los estudiantes.

Aunque los experimentos realizados a lo largo del trabajo se han centrado en la asignatura de álgebra lineal, perteneciente al primer curso del plan de estudios de ingeniería de Telecomunicaciones, impartida en l'Escola d'Enginyeria i Arquitectura La Salle de la Universidad Ramon Llull, se pretende que los resultados y conclusiones obtenidas sean la base para la exportación de la experiencia realizada en esta tesis a otras materias del ámbito de la ingeniería.
This doctoral thesis is within the framework of educational innovation. The European Higher Education Area (EHEA) is coming into effect soon, and this requires the evaluation of new skills in students, which involves major changes concerning to the applied teaching methodology and to the tools used to assess students. This thesis tackles several key aspects in this context: (i) The study of the characteristics that a teaching methodology must carry out according to the requirements of the EHEA, (ii) the implementation of an appropriate educational methodology that involves a reasonable balanced solution between desired characteristics and available resources, and (iii) the proposal of new tools to assess students, which are adapted to the new methodology, to the available resources and to the requirements imposed by the EHEA.

The work developed (i) proposes to adopt a practical approach to teaching the linear algebra subject to future telecommunications engineers, combined with the application of a methodology that focuses on the student teamwork during the academic year, (ii) shows the result of an experiment conducted during the 2005-06 academic year, which justifies the use of constructivist methodologies versus the traditional behavioral position, and provides an evidence that shows a better student performance when these strategies are applied in the classroom, and (iii) proposes a systematic method to design tools that allow to assess subjective skills, and applies that method to obtain an automatic system in order to assess teamwork performance.

Although the experiments conducted throughout the work have focused on linear algebra subject, which belongs to the first grade curriculum of Telecommunication Engineering, given in the Escola d'Enginyeria i Arquitectura La Salle at the Ramon Llull University, it is expected that the result and conclusions obtained will be the basis for the export of the experience carried out in this thesis to other subjects in the same field.

El objetivo de la tesis es definir una metodología de desarrollo de aplicaciones de tiempo real basadas en componentes, orientada a aplicaciones cuyos requisitos temporales se especifican utilizando un modelo reactivo de comportamiento temporal. La metodología se construye en base a extensiones que incorporan a las especificaciones, modelos de referencia y procesos estándares propios de la ingeniería de componentes convencionales, esto es, sin requisitos temporales, los datos y los procesos necesarios para la especificación, diseño y análisis de los aspectos relativos al comportamiento temporal. La metodología se sustenta en cuatro contribuciones principales:- Se propone la metodología de modelado modular del comportamiento temporal Mod-MAST, que permite construir el modelo de una aplicación basada en componentes por composición de los modelos de los componentes que la forman. - Se propone la extensión RT-D&C de la especificación Deployment and Configuration of Component-based Distributed Applications de OMG, que permite incluir metadatos relativos a comportamiento temporal en los descriptores de componentes, plataformas de ejecución y aplicaciones. - Se especifica la tecnología de componentes RT-CCM como una extensión de la especificación estándar Lightweight CCM de OMG, que añade los mecanismos necesarios para desarrollar aplicaciones con comportamiento temporal predecible.- Se propone la tecnología de componentes Ada-CCM como implementación concreta de RT-CCM basada en el lenguaje de programación Ada 2005.Todos estos elementos se integran en un proceso completo de diseño de tiempo real de aplicaciones basadas en componentes.
The objective of this work is to define a methodology for the development of real-time component-based applications, focused on applications whose timing requirements are specified according to a reactive model of the timing behaviour. The methodology is built through a set of extensions that incorporate to the standard specifications, reference models and processes typical from the conventional components engineering, i.e. components without timing requirements, the data structures and the processes required for the specification, design and analysis of the aspects related to timing behaviour. The methodology relies on four main contributions:- The Mod-MAST modular modelling methodology, which allows building the real-time model of a component-based application by composing the models of the components that form it.- The RT-D&C extension of the Deployment and Configuration of Component-based Distributed Applications Specification of the OMG, which allows including metadata related to timing behaviour in the descriptors of components, execution platforms and applications.- The RT-CCM components technology, which is an extension of the standard Lightweight CCM Specification of the OMG that incorporates mechanisms to develop applications with predictable timing behaviour.- The Ada-CCM components technology has been developed. It is an implementation of the RT-CCM technology based on the Ada 2005 programming language.All these elements have been integrated in a complete real-time design process for component-based applications.

Recent research efforts have been aimed toward deriving mathematical models to relate manufacturing sources of variation with part quality variations in multi-station machining systems in order to integrate design and manufacturing knowledge. Such integration would make it possible to create a large number of applications to improve product and process design and manufacturing in areas such as fault diagnosis, best placement of inspection stations, process planning, dimensional control and process-oriented tolerancing.
However, nowadays there are still important limitations on the development of these models and even some of their potential applications have still not been studied in detail. The comprehensive research work described in this dissertation contributes to overcome some of the current limitations in this field.

The dissertation is divided into three parts. The first part presents a comprehensive literature review of machining sources of error that produce macro and/or micro-geometrical variations on machined surfaces, and the 3D manufacturing variation models (the Stream of Variation model – SoV – and the Model of the Manufactured Part – MoMP) applied in the literature to analyze the propagation of those variations in multi-station machining processes. The second part of the dissertation highlights the current limitation of the SoV model through an experimental study where fixture- and machining-induced variations are analyzed. To overcome this limitation, the extension of the SoV model is formulated by modeling and adding machining-induced variations. The third part of the dissertation presents some potential applications of the SoV model and its extended version for part quality improvement. The first application shows how to apply the SoV model together with sensor-based fixtures when there are CNC machine-tools in the multi-station machining system in order to modify the cutting-tool path and partially compensate the expected part quality error. The second developed application deals with the evaluation and improvement of manufacturing process plans by integrating the SoV model and historical shop-floor quality data. Finally, the third application shows the use of the extended SoV model for the improvement of process-oriented tolerancing in multi-station machining processes.

La finalidad principal de este trabajo de tesis es ponderar la viabilidad de la aplicación del análisis multicriterio y la lógica difusa en la evaluación de impactos ambientales como una herramienta de ayuda a la toma de decisiones ambientales, se inicia con una revisión de la evolución histórica y legal de la evaluación de impacto ambiental y hace una revisión a la situación europea de cómo se han ido incorporando a la legislación de sus estados miembros las Directivas relativas, y la forma en que los Programas Comunitarios Medioambientales han influido en la política interna de medio ambiente con un énfasis especial al caso España y particularmente de Cataluña. Se hace también un breve análisis a la situación en los países de América.

Se dedica un capítulo a las metodologías de evaluación de impactos ambientales con la finalidad de ofrecer un panorama general de los métodos más usados y que más adelante dan origen al método propuesto en este trabajo con la incorporación de técnicas difusas.

Merece una atención especial la valoración del medio natural, las principales barreras de carácter ideológico, de procedimiento y metodológico existentes para la selección, ponderación e integración de los criterios de evaluación seleccionados y la desigual calidad de la información disponible. Esta evaluación es llevada a cabo mediante una considerable variedad de técnicas y métodos que tienen en común el hecho de basarse en factores objetivos y subjetivos difícilmente separables y que requieren del auxilio de una técnica matemática que pueda conciliar lo cualitativo con lo cuantitativo.

La aplicación del análisis multicriterio y la lógica difusa a la evaluación de impacto ambiental actualiza y mejora el uso de los métodos clásicos y generalmente aceptados, con la ventaja de que permite manejar simultáneamente información cualitativa y cuantitativa sin los problemas de agregación que se presentan en el sistema crisp (convencional) ya que el modelo semántico en que se basa, es proporcionado por la teoría de conjuntos difusos que ha demostrado en otras áreas del conocimiento una mejor aproximación a la realidad, al admitir que la naturaleza tiene matices y que las decisiones se toman en función de una amplia gama de posibilidades y de criterios en ocasiones contradictorios o en conflicto, todos igualmente válidos.

Finalmente, a tres proyectos realizados en la Isla de Mallorca considerados en el Plan Director Sectorial para la Gestión de los Residuos Urbanos para una zona de actuación localizada en Son Reus, se les aplica un método de evaluación de impactos ambientales que asimila las técnicas difusas y el análisis multicriterio denominado AIEIA, dichos proyectos son: una Planta Incineradora de RSU, una Planta Metanizadora de residuos biodegradables y una Planta de Compostaje.

El uso del programa informático AIEIA (aplicación integral de evaluación de impacto ambiental) desarrollado por un grupo de investigadores de la Universidad de Granada, España encabezado por el Dr. Armando Blanco Morón con la colaboración del Dr. José Manuel Martín Ramos y otros, es una herramienta sumamente útil y práctica que integra el proceso de estudio de impacto ambiental (EsIA) y la toma de decisiones multicriterio difusa; su evaluación ha sido parte de este trabajo, con resultados muy satisfactorios que nos permiten afirmar que resulta viable la aplicación de estas técnicas matemáticas en la evaluación de impactos ambientales. Los resultados obtenidos son equiparables a otros métodos con las ventajas de proporcionar información en términos absolutos y relativos de los impactos ambientales, por actividad, por grupo de actividades, factores ambientales, grupos de factores ambientales y evaluación global del proyecto, en términos lingüísticos, en términos numéricos y en números difusos, además de permitir un análisis de alternativas.
The main purpose of this thesis dissertation is to weigh up the viability of the application of multicriteria analysis and fuzzy logic in the environmental impact assessment as a tool for decision make. It begins with a revision of the historical and legal evolution of environmental impact assessment and makes a revision to European situation of the incorporation of related Directives to the legislation of member states; and the way that Communitarian Environmental Programmes have influenced the internal environmental policies, with an especial emphasis to the case of Spain and, particularly, Catalonia. A brief analysis of the situation of American countries is also presented.

The methodologies for environmental impact assessment cover a section of this dissertation, with the objective of illustrating the general state-of-the-science of most used methods that, furthermore, are the origin for the proposed methodology in this work with the incorporation of fuzzy techniques.

A remarkable attention is focused in the valuation of the environment, the main ideological, proceedings and methodological barriers existing for the selection, weighting and integration of the assessment criteria selected; and the uneven quality of the available information. This assessment takes place through a considerable variety of techniques and methods that have in common the fact that they are based in both objective and subjective factors hardly separable, and that require the aid from a mathematical technique which reconciles the qualitative and the quantitative.

The application of multicriteria analysis and fuzzy logic to the environmental impact assessment actualises and improves the use of classical and accepted methods, with the advantage that it allows to manage simultaneously the qualitative and quantitative information without the problems of aggregation that are present in the crisp (conventional) system; since the semantic model on which that is based is supplied by the theory of fuzzy set, which has shown a better approximation to reality in other subjects when admitting that nature has nuances and decisions are taken in function of a wide range of possibilities and criteria that are often contradictory or in conflict, all of them equally valid.

Les competències socials juguen un paper molt important en l'activitat professional dels enginyers. Moltes institucions d'acreditació de plans d'estudis (ABET, IChemE, EUR-ACE, etc.) emfatitzen la necessitat de formar els futurs enginyers en l'àmbit d'aquestes competències paral·lelament a les competències tècniques tradicionals. Tot i això, a la dificultat de dissenyar una forma d'ensenyar i practicar aquestes competències socials, hem d'afegir el problema de poder avaluar objectivament el nivell competencial de l'estudiant. En aquesta tesis introduïm la iniciativa de l'ETSEQ per implementar una metodologia sistemàtica i objectiva per avaluar les competències socials. Parlarem i analitzarem els resultats obtinguts a través de l'aplicació d'aquesta metodologia en l'ensenyament d'Enginyeria Química a l'ETSEQ. La metodologia està centrada, des d'un punt de vista epistemològic,en allò que els estudiants fan i es pot observar, com un indicador objectiu del que s'espera d'un enginyer en l'àmbit professional, en el context dels Projectes Integrats realitzats durant els estudis. Considerant que el comportament humà és intrínsicament variable i l'observació és subjectiva, hem dissenyat una metodologia 360º amb molts participants i en situacions diferents, a través de la qual les qualificacions mitjanes obtingudes reflecteixen significativament les competències socials de l'estudiant avaluat. Els resultats mostren que la metodologia és estadísticament correcta i permet diferenciar entre els membres d'un mateix equip. L'apreciació del nivell competencial es comparat amb altres fonts externes d'avaluació. En totes les comparacions, l'acord mostrat entre elles, tenint en compte l'ampli marge de confiança d'un tema d'aquesta naturalesa, és molt bo. Així doncs, donat un entorn educatiu propici en el que els estudiants puguin demostrar les seves competències socials, la metodologia dissenyada proporciona uns resultats que poden servir per molts propòsits educatius. Resumint, el coneixement del nivell competencial dels estudiants obre un ampli ventall d'activitats educatives amb l'objectiu de fomentar un conjunt d'habilitats que faran que els futurs enginyers siguin excel·lents professionals.
Las competencias sociales juegan un papel muy importante en la actividad profesional de los ingenieros. Muchas instituciones de acreditación de planes de estudios (ABET, IChemE, EUR-ACE, etc.) enfatizan la necesidad de formar a los futuros ingenieros en el ámbito de estas competencias paralelamente a las competencias técnicas tradicionales. Sin embargo, a la dificultad de diseñar una forma de enseñar y practicas estas competencias sociales, debemos añadir el problema de poder evaluar objetivamente el nivel competencial del estudiante. En esta tesis introducimos la iniciativa de la ETSEQ para implementar una metodología sistemática e objetiva para evaluar las competencias sociales. Hablaremos y analizaremos los resultados obtenidos a través de la implementación de esta metodología en los estudios de Ingeniería Química de la ETSEQ. La metodología está basada, desde un punto de vista epistemológico, en aquello que los estudiantes hacen y se puede observar, como un indicador objetivo de lo que se espera de un ingeniero en el ámbito profesional, en el contexto de los Proyectos Integrados realizados durante los estudios. Considerando que el comportamiento humano es intrínsecamente variable y la observación es subjetiva, hemos diseñado una metodología 360º con muchos participantes y en situaciones diferentes, a través de la cual las calificaciones medias obtenidas reflejan significativamente las competencias sociales del estudiante evaluado. Los resultados muestran que la metodología es estadísticamente correcta y permite diferenciar entre los miembros de un mismo equipo. La apreciación del nivel competencial se compara con otras fuentes externas de evaluación. En todos los casos, el acuerdo mostrado entre esas comparaciones, teniendo en cuenta el amplio margen de confianza de un tema de esta naturaleza, es muy bueno. Así pues, en un entorno educativo adecuado en el que los estudiantes puedan demostrar sus competencias sociales, la metodología diseñada proporciona unos resultados que pueden servir para muchos propósitos educativos. En resumen, el conocimiento del nivel competencial de los estudiantes abre un amplio abanico de actividades dirigidas a fomentar un conjunto de habilidades que harán que los futuros ingenieros sean excelentes profesionales.
Social competencies play a very important role in the professional activity of engineers. Many institutions of studies accreditation (ABET, IChemE, EUR-ACE, etc.) emphasize the need of educate the future engineers on these competencies as well as on the traditional technical competencies. However, to the intrinsic difficulty of devising the way of teaching and practicing social competencies we have to add the problem of a faithful assessment of the student’s social competency level. In this thesis we introduce the initiative taken at the ETSEQ for a systematic and objective method of social competency assessment. We review and discuss the results from the application of the method to the whole degree of Chemical Engineering of the ETSEQ. The method is epistemologically centered on what the student does and can be observed, as the objective indicator of what would professionally expected for an engineer, in the context of the Integrated Projects carried on during the studies. Since human behavior is intrinsically variable and the observation, subjective, we have introduced a 360º survey, from many participants and in many times, so that the average of the marks obtained have a significant reflection of what the social capacities of the student are. The results indicate that the methodology is reliable and produce distinct results for the members of the same team. The appreciation of the social competency level is compared to different external sources of assessment. In all cases, the agreement within the wide margin of confidence conceded to a topic of this kind is very good. Given the appropriate educational environment in which the social abilities of the students are put in evidence, the method devised produces results that can serve to many educational purposes. In summary, the knowledge of the students’ social competency level opens a broad range of educational activities aiming at fostering the appropriate set of abilities that would make the future engineer an excellent professional.

This research work proposes a novel automated and integrated system for the production and in vitro culture of scaffolds, called BioCell Printing. The main goal of the present research work, besides the development of the device, was indeed the validation of the system. To assess the system, 3D PCL scaffolds with different pore sizes and geometries were produced and analyzed. The results revealed that process parameters do not induce significant chemical and physical changes on the polymeric material. On the other hand, the variation of scaffold’s internal topology has a strong impact in terms of the mechanical and biological behavior of produced constructs. Based on these results, bioactive composite scaffolds were prepared using PCL in combination with Hydroxiapatite for bone regeneration. The obtained results highlight the effect of particle size both on the mechanical properties of the scaffolds as well on the adhesion, proliferation and differentiation of human mesenchymal stem cells
En esta investigación se propone el desarrollo de un nuevo sistema automatizado e integrado de producción y cultivo celular in vitro de andamios, denominado Biocell Printing. Además del diseño de este sistema, constituye un objetivo central de este trabajo validar el sistema de fabricación. Así, fueron producidos andamios 3D en PCL con diferentes dimensiones y geometrías de poros. El análisis realizado a las estructuras nos permitió comprobar que, aunque los parámetros de procesamiento utilizados no induzcan cambios significativos en las propiedades químicas y físicas del polímero, lo cierto es que la variación de la topología interna de los andamios tiene una influencia decisiva en el comportamiento biomecánico de las estructuras producidas. Con base en estos resultados, fueron producidos andamios bioactivos de PCL y HA para la regeneración ósea. Los resultados nos han permitido observar el efecto de la granulometría en el comportamiento mecánico del andamio, así como en el proceso de adhesión, proliferación y diferenciación de las células hMSC

Educational Reverse Engineering Activities referred to as the acronym -EREA- help engineering design students to: Acquire and develop a set of abilities that raise their awareness of the design process; expand their sources of inspiration, position their actions within the lifecycle of a product, and transform theoretical knowledge into practice. However, it was detected that although such activities sparked interest among engineering design educators, they were either absent from typical engineering design curricula or were not fully exploited. After analysing the causes for it and determining that the creation of a collection of resources for the study of educational reverse engineering activities was the best way to reach a geographically dispersed community and thus start trying to change the existing research situation, the development of such resources began with the goal to address as many of the concerns as possible found whenever trying to implement EREA into existing engineering design curricula. The contents selected for inclusion in the collection of resources then, were derived based on initial exploratory discussions with experts in academia and industry; from the feedback received from peer reviewed conference papers stemming from this doctoral research, and from the presentation of intermediate results to early reviewers of this project; for such reasons, the information presented in the different resources targets first time (or novice) instructors of reverse engineering activities and takes into account not only the technical but also the pedagogical and administrative considerations implicated in the study of academic activities, and their potential introduction into an existing engineering design curriculum Given that some relevant information about the topic already existed but it was dispersed across different areas of knowledge; rather than developing all topics from scratch again, a conscious effort was made to examine published literature and to consult with domain experts to integrate and contextualise all existing information into a coherent body that could be complemented with the original results originating from this project. The major sections comprising the collection of resources then, are listed below: - Resource 1: Fundamentals of Educational Reverse Engineering Activities - Resource 2: Reverse Engineering and Learning - Resource 3: Misconceptions about Reverse Engineering - Resource 4: Benefits of Reverse Engineering - Resource 5: A Proposed Methodology for Reverse Engineering Analysis in Engineering Design Education - Resource 6: A Suggested Pedagogy for the Teaching of Educational Reverse Engineering Activities - Resource 7: Integrated Example of an Educational Reverse Engineering Activity on a Disposable Camera - Resource 8: Conclusions and Final Remarks - Resource 9: Miscellaneous Resources for the Study of Reverse Engineering The abovementioned resources were of a self-contained nature, could be read either individually or sequentially, and were written using the "DRM" framework for research in the area of engineering design. Once finished, a number of academic institutions were contacted to measure their interest in the resources, and in the end 12 different ones in the United Kingdom, Ireland, France, Denmark and Germany showed their interest in the research project and agreed to receive the document for reading, thus helping fulfil one of the main goals of this research which was to disseminate the results from it. Other results from this project include five peer reviewed conference papers and a report presented at the Technical University of Ilmenau in Germany after spending a visiting internship abroad to learn about similar approaches to the research into reverse engineering by other schools and traditions of design
Las actividades educativas de ingeniería inversa “AEII” tambien conocidas como “EREA” por su acrónimo en inglés ayudan a los estudiantes de ingeniería de diseño a: Adquirir y desarrollar un conjunto de habilidades que elevan su conocimiento del proceso de diseño; tambien a expandir sus fuentes de inspiración, a situar sus acciones dentro del ciclo de vida de un producto, y a transformar conocimiento teórico en practico. Sin embargo, se detectó que a pesar de que tales actividades despertaban el interés de los profesores del área de ingeniería de diseño ellas estaban o ausentes de sus típicos programas de estudio o no explotadas en su totalidad Después de analizar las causas de ello y determinar que la creación de una colección de recursos para el estudio de las actividades educativas de ingeniería inversa era la mejor forma de acceder a un grupo geográficamente disperso y así intentar cambiar la situación de investigación existente, el desarrollo de tales recursos empezó con la meta de atender tantas inquietudes como fueran posible, de aquellas encontradas siempre que se intentaba implementar “AEII” en programas existentes de ingeniería de diseño Los contenidos seleccionados para formar parte de la colección de recursos, fueron definidos en base a conversaciones iniciales de exploración con expertos en la academia y la industria; en base a la retroalimentación recibida de los artículos presentados en conferencia procedentes de esta investigación doctoral, y de la presentación de resultados intermedios a los revisores preliminares de este proyecto; por tales razones, la información presentada en los diferentes recursos está dirigidas a instructores principiantes de actividades de ingeniería inversa y toma en cuenta no solo las consideraciones técnicas sino también las pedagógicas y administrativas involucradas en el estudio de actividades académicas y su potencial incorporación a un programa existente en ingeniería de diseño Dado que cierta información relevante al tema de investigación ya existía pero estaba dispersa entre varias áreas del conocimiento; en vez de desarrollar todos los temas desde cero nuevamente, se realizó un esfuerzo consciente para examinar la literatura existente y consultar con expertos en el tema, para así integrar y contextualizar toda la información disponible en un estudio coherente que pudiera ser complementado con los resultados originales producidos por esta investigación. Las secciones principales que comprenden la colección de recursos se enumeran a continuación: • Recurso 1: Fundamentos de las Actividades Educativas de Ingeniería Inversa • Recurso 2: Ingeniería Inversa y Aprendizaje • Recurso 3: Interpretaciones Equívocas acerca de la Ingeniería Inversa • Recurso 4: Beneficios de la Ingeniería Inversa • Recurso 5: Una Propuesta de Metodología para Utilizar Análisis de Ingeniería Inversa en la Enseñanza de la Ingeniería de Diseño • Recurso 6: Una Propuesta de Pedagogía para la Enseñanza de Actividades Educativas de Ingeniería Inversa • Recurso 7: Ejemplo de una Actividad Educativa de Ingeniería Inversa en una Cámara Desechable • Recurso 8: Conclusiones y Apuntes Finales • Recurso 9: Recursos Diversos para el Estudio de la Ingeniería Inversa Los recursos fueron escritos utilizando la metodología “DRM” para la investigación en el área de ingeniería de diseño y se contactó a diversas instituciones académicas para saber de su interés en tales recursos, al final 12 instituciones en el Reino Unido; Irlanda, Francia, Dinamarca y Alemania mostraron su interés en el proyecto y accedieron a recibir el documento, ayudando así a cumplir una de las metas principales de esta investigación que fue difundir sus resultados entre estudiosos de la ingenierÍa inversa educativa. Tambien como resultado final de esta investigacion se pueden contar 5 artículos presentados en conferencia y el reporte de trabajo de la estancia de investigación en el extranjero.