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Use of spacecraft solar panels and Sun sensors for estimation of the Sun-pointing direction in the UPMSat-2 mission
No full textSolar panels are a key component for most spacecraft as they provide energy to the vehicle. However, their possible use is not limited only to power generation, as they can also be used as solar sensors for attitude determination. To calculate the direction of the Sun, photovoltaic models (two of them explicit, and the well-known 1-D/2-R equivalent circuit) that simulate the performance of the solar panel (including environmental conditions such as temperature, irradiance and Earth’s albedo, to obtain accurate results) are described in this paper. These models are used to estimate the Sun incidence angle in relation to a spacecraft based on solar panel generation data. This methodology is checked with data from the UPMSat-2 mission and compared with independent measurements derived from this satellite magnetometer data. The Sun direction results are finally compared to the results obtained from the low-cost solar sensors on board the UPMSat-2. The results included in this paper hint at the possibility of using spacecraft solar panels as an additional attitude determination instrument to improve the accuracy of the estimation of the sun direction
Análisis de las Demandas Físicas en el Baloncesto. Una Perspectiva desde los Escenarios de Máxima Exigencia
No full textEntender las demandas de la competición únicamente considerando los valores promedio supone que no se tiene en cuenta la naturaleza intermitente del deporte, subestimando así, los diferentes escenarios de máxima exigencia (EME) (demandas pico, periodos de muy alta intensidad, periodo de alta intensidad y peor escenario posible). Por ello, analizar las demandas de competición observando únicamente los valores promedio muestra una perspectiva incompleta para entender las demandas físicas del juego y planificar las sesiones de entrenamiento.
El objetivo general de la presente Tesis Doctoral fue describir las demandas pico en baloncesto, registrando cómo influyen diferentes factores en la carga externa e interna durante dichos escenarios, en jugadores de elite de baloncesto masculino. Mientras que los objetivos específicos fueron: (1) entender las fluctuaciones de las demandas pico de carga externa (CE) comparando los valores pico a lo largo del partido (entre cuartos), para diferentes ventanas de tiempo (30 s, 45 s, 1 min, 2 min, and 5 min); (2) analizar los efectos del tiempo de juego en las demandas pico de carga externa (CE); concretamente el efecto del tiempo jugado durante el partido así como el tiempo acumulado previo a la demanda pico; (3) cuantificar y comparar las demandas pico de CE para diferentes ventanas de tiempo en función del resultado del partido (ganado vs perdido), el resultado del cuarto (ganado vs empate vs perdido) y la diferencia de puntos del cuarto (± diferencia en puntos); (4) identificar las diferencias entre el promedio y los valores pico para determinadas variables de carga interna (CI) así como analizar el efecto del tiempo total de juego en los valores pico y promedio de CI y; (5) analizar las diferencias de los valores pico de CI entre entrenamiento y competición; concretamente, comparando las demandas pico de carga interna entre la competición y diferentes tipos de sesión en función del tipo de día (DP, DP-1, DP-2) y el momento de la temporada (partido, pretemporada y durante temporada).
La muestra de los diferentes estudios ha estado compuesta por jugadores de baloncesto de categoría junior de nivel élite y de categoría senior profesional que compiten en la primera división española. En el estudio 1, 2 y 3 los sujetos fueron monitorizados con microtecnología durante 9 partidos oficiales disputados en el mismo estadio a lo largo de la temporada 2019-2020. En el estudio 4, 22 jugadores profesionales de baloncesto de dos equipos de la primera división de la liga española (ACB) fueron monitorizados durante 11 partidos de pretemporada. Mientras que en el estudio 5, la muestra ha estado compuesta por un equipo de 11 jugadores profesionales de baloncesto que compiten en la Liga ACB que fueron monitorizados durante 6 partidos amistosos de pretemporada y 49 entrenamientos. En los estudios 1, 2 y 3 las demandas pico de CE fueron calculadas para: la distancia recorrida, Player Load (PL), distancia parado-andando (18km·h) (Sosa et al., 2021), número de aceleraciones (>2mss) y número de desaceleraciones (>2mss). Para las demandas de CI, en el estudio 4 se extrajeron las demandas pico para la frecuencia cardiaca (FC), el ratio respiratorio (RR) y las ventilaciones, mientras que en el estudio 5 fueron las mismas que en el 4 incluyendo el volumen de oxígeno.
En el estudio 1, los resultados mostraron diferencias significativas entre Q1 vs. Q2 para distancia, PL, y distancia parado-andando; entre Q1 vs. Q3 para distancia, PL y distancia alta intensidad (>18km·h); entre Q1 vs. Q4 para distancia, PL, distancia parado-andando y distancia alta intensidad (>18km·h) y entre Q3 vs. Q4 para distancia y PL. Estos hallazgos sugieren que las demandas pico de CE para parámetros relacionados con desplazamientos (distancia, PL y distancia alta intensidad (>18km·h)) disminuyen a lo largo del partido, con las diferencias más notables entre el primer y último cuarto. Sin embargo, no se encontraron diferencias significativas para el resto de las variables de CE (distancia trotando, distancia corriendo, aceleraciones y desaceleraciones).
En el estudio 2, las demandas pico para distancia (5 min), distancia alta intensidad (>18 km·h) (2 min) y aceleraciones (30 s, 45 s, 1 min, 2 min y 5 min) fueron significativamente (p 18 km·h) (30 s y 5 min) y PL (1 min y 2 min) fué significativamente (p <.05) más alta para los jugadores que acumularon un mayor tiempo previo a la demanda pico en comparación con los que acumularon menos tiempo.
En relación con el estudio 3, no se encontraron diferencias significativas entre los partidos ganados o perdidos ni en función del resultado o diferencia de puntos del cuarto (p > 0,05, efectos trivial-small). Sin embargo, se encontraron valores más altos para distancia alta intensidad (>18km·h) en ventana de 1 minuto (p < 0.05, small) y PL en ventana de 5 minutos, en aquellos cuartos que se ganaron en comparación con los cuartos que se perdieron. Además, las altas diferencias de puntos en el resultado del cuarto (7,51 ± 3,75 puntos) provocaron mayores (p < 0,05, small) demandas pico (30 s PL, desaceleraciones de 30 s y 5 minutos, y distancia a alta intensidad de 1 min y 5 min) que las bajas diferencias de puntos (-2,47 ± 2,67 puntos). Los resultados en el estudio 4, mostraron valores significativamente más elevados para todas las variables pico comparado con los valores promedio. En relación con la comparación entre los jugadores en función del tiempo jugado, aquellos jugadores que acumularon mayor tiempo (24.54 ± 3.23 min) alcanzaron valores promedio significativamente más elevados para todas las variables analizadas comparado con el grupo que jugó menos minutos (14.13 ± 3.78 min). Sin embargo, no se encontraron diferencias significativas para las demandas pico entre ambos grupos. En relación con el estudio 5. el partido presentó valores más elevados (efecto small-moderate) para todas las variables comparado con los entrenamientos. Además, DP presenta diferencias significativas (small-very large) comparado con el resto de los tipos de día para todas las variables. Por otro lado, las demandas pico fueron elevadas en DP comparado con los entrenamientos en temporada y pretemporada. Además, para todas las variables de carga interna, el entrenamiento en pretemporada presentó valores más elevados comparado con los entrenamientos durante la temporada. Además, las demandas pico fueron más elevadas durante los partidos que los entrenamientos durante la temporada y en pretemporada. De acuerdo con los objetivos específicos y en función de los resultados obtenidos en cada uno de los estudios que componen esta Tesis doctoral es posible plantear las siguientes conclusiones: (1) las demandas pico de CE disminuyen a lo largo del partido para aquellos parámetros relacionados con los desplazamientos posicionales (distancia, PL y distancia alta intensidad), siendo las diferencias más significativas entre el primero y el último cuarto; (2) aquellos jugadores que disputan menos tiempo de juego (16.6 ± 2.4 min) alcanzan valores pico de CE más elevados en diferentes ventanas de tiempo (30 s, 45 s, 1 min, 2 min y 5 min) comparado con aquellos jugadores que disputan más tiempo de juego (25.0 ± 3.4 min). Además, aquellos jugadores que acumulan mayor tiempo previo a la demanda pico de CE (distancia, PL, distancia alta intensidad y aceleraciones) alcanzan valores de pico más bajos comparado con aquellos jugadores que acumulan un menor tiempo de juego. Esto indica que aquellos jugadores que acumulan mayor tiempo podrían estar más fatigados para lograr soportar las demandas pico de CE; (3) las demandas pico de CE (PL) parecen no verse afectadas por el resultado final del partido, por lo que el resultado del partido no guarda relación con los EME, en concreto con las demandas pico de CE (distancia, PL, distancia parado-andando, distancia trotando, distancia corriendo, distancia alta intensidad, aceleraciones y desaceleraciones). Con relación al resultado del cuarto y diferencia de puntos de este parece ser un factor (no significativo) que influye en las demandas pico de CE. Siendo mayores en magnitud (small-trivial) en los cuartos que son ganados y con amplio margen de diferencia de puntos (diferencia de 7,51 ± 3,75 puntos) comparado con los cuartos que fueron perdidos o apretados en el resultado (diferencia de -2,47 ± 2,67 puntos); (4) entender las demandas de CI únicamente considerando los valores promedio no tiene en cuenta la naturaleza intermitente del deporte, subestimando así, los valores pico alcanzados de CI. Además, mayores valores promedio de CI pero no valores pico fueron alcanzados por aquellos jugadores que disputaron más minutos (24,54 ± 3,23) en comparación con los que disputaron menos minutos (14,13 ± 3,78). Por ello, 14 minutos de juego parece ser una cantidad suficiente para que los jugadores se expongan durante un partido a las demandas pico de CI y; (5) las demandas pico de CI son significativamente más elevadas durante el partido comparado con la competición. Por ello, el partido parece ser el mejor escenario para que los jugadores sean expuestos a las demandas pico de CI.
ABSTRACT
Understanding physical game demands using averages drastically underestimates the most demanding scenarios (MDS) of gameplay and enable the design and implementation of appropriate training sessions that prepare players for game play. Quantifying the MDS experienced during games is essential to tailor unique training plans that better prepare players’ physical fitness while successfully executing key technical skills.
The general aim was to provide an approach for practical application regarding to MDS in basketball. The specific aims were: (1) to compare the external peak demands (PD) encountered by players across game quarters for different time windows (30 sec, 45 sec, 1 min, 2 min, and 5 min), using LPS and microtechnology; (2) to analyze the effects of playing time on the external PD experienced during basketball games. Specifically, the effects of total playing time during games and playing time accumulated directly prior to each external PD episode; (3) to quantify and compare the PD encountered according to game result (win vs. loss), quarter result (win vs. tie vs. loss), and quarter point difference (± difference in scores) across different time windows and external load variables in U18, male basketball players; (4) to identify the internal demands of professional basketball players during competition including the impact of analysis method (i.e., average vs. peak) and to analyze the effects of playing time on the internal demands (average and peak) experienced during competition and; (5) to analyze the differences of internal PD experienced between training sessions and games in basketball. Specially, to compare the internal PD between games and different types of sessions (based on day code) and to compare the internal PD between different periods of the season (games, pre-season practices and in-season practices).
The sample for the different studies consisted of elite junior basketball players and professional senior players who compete in the Spanish first division (ACB). In studies 1, 2, and 3, the subjects were monitored using microtechnology during 9 official matches played in the same stadium throughout the 2019-2020 season. In study 4, 22 professional basketball players from two teams competing in the ACB were monitored during 11 preseason matches. While in study 5, the sample consisted of a team of 11 professional basketball players competing in the ACB league who were monitored during 6 preseason friendly matches and 49 training sessions. In studies 1, 2, and 3, the external PD were calculated for: distance covered, Player Load (PL), walking distance (18km·h) (Sosa et al., 2021), number of accelerations (>2mss) and number of decelerations (>2mss). For internal PD, in study 4, the PD were extracted for heart rate (HR), respiratory rate (RR), and ventilation, while in study 5, they were the same as in study 4, including oxygen volume.
In study 1, The results showed significant differences between Q1 vs. Q2 for distance, player load, and standing–walking distance; between Q1 vs. Q3 for distance, player load, and HSR; between Q1 vs. Q4 for distance, player load, standing–walking, and HSR; and between Q3 vs. Q4 for distance and player load. These findings suggest that external PD for running-based demands (distance, player load, and high-speed running) decrease across basketball games with the most notable declines occurring between the first and fourth quarters. Nevertheless, it is important to note that non-significant differences were found between quarters for several external PD variables.
In study 2, PD for total distance (5-min window), high-speed running (>18 km·h-1) distance (2-min window), and ACC (30-s, 45-s, 1-min, 2-min, and 5-min windows) were significantly (p <.05) higher for players who completed lower total playing times (16.6 ± 2.4 min) than players who completed higher total playing times (25.0 ± 3.4 min). The PD for total distance (30-s, 45-s, 1-min, and 2-min windows), highspeed running distance (30-s and 5-min windows), and PlayerLoad (1-min and 2-min windows) were significantly (p <.05) higher for players who accumulated lower playing times before each PD episode than players who accumulated higher playing times before each PD episode. Players who undertake less playing time overall and prior to each PD episode can reach higher peak external loads aggregated across varied time windows.
The study 3 showed external PD were comparable between games that were won and lost for all variables and between quarters that were won and lost for most variables (p >0.05, trivial-small effects). In contrast, players produced higher (p <0.05, small effects) 1-min high-speed running distance and 5-min PL in quarters that were won compared to quarters that were lost. Additionally, high quarter point differences (7.51±3.75 points) elicited greater (p <0.05, small effects) external PD (30-s PlayerLoadTM, 30-s and 5-min decelerations, and 1-min and 5-min high-speed running distance) than low quarter point differences (-2.47±2.67 points).
In the study 4, significantly higher peak values (very large effect size) for all internal variables were evident when compared to their average demand. Concerning playing time comparison, significantly greater average values were reached for large playing time group (24.54 ± 3.23 min) for all variables compared to small playing time group (14.13 ± 3.78 min). However, non-significant differences were apparent between large playing time and small playing time group at their internal PD.
In the study 5, Match day (MD) presents higher internal PD (small-moderate effects) for all variables compared to the practices. In turn, MD presents small to very large differences compared to the rest of the day codes for all variables. In addition, PD are substantially higher during MD than in season and pre-season. Moreover, for all variables, preseason practices presented higher values (ES range: 0.15-0.29) than in-season practices. Additionally, PD were higher during friendly games and pre-season than during in-season practices.
According to specifics aim and based on results from the different studies, the following conclusions are presented; (1) external PD for running-based demands (distance, player load (PL), and high-speed running (HSR)) decrease across basketball games with the most notable declines occurring between the first and fourth quarters; (2) higher external PD are reached by players who complete less total playing time (16.6 ± 2.4 min vs 25.0 ± 3.4 min) and accumulate lower playing times before each PD episode during games. Then, Players categorized as completing a lower total playing time during games and prior to each PD episode were likely less fatigated and thus more prepared to accomplish higher external loads (i.e., total distance, PL, HSR distance, and accelerations) than players completing higher total playing times during games and prior to each PD episode; (3) external PD does not clearly differentiate team success based on game result. In addition, quarters that were won or tied showed higher external PD (small effects) compared to quarters that were lost and high point differences in quarter score-lines elicited higher external PD (small effects) than quarters with low point differences; (4) recording game internal load demands using average values drastically underestimated the PD. Additionally, higher internal average values but not peak responses were dependent upon total playing time during games. Given the intermittent nature of basketball competition incorporation of scrimmages (e.g., 14 minutes of total playing time) may ideally expose players to competition demands and allow optimal training of players to cope with these internal PD during games and (5) Internal PD for all parameters monitored were higher during games than during practices. Additionally, internal PD were higher during friendly games and pre-season than in-season practices. Despite being friendly games, these findings revealed that the game is the scenario where higher internal PD are reached. It is crucial to quantify the PD to allow for optimal training of players to cope with these internal PD and successfully execute key technical-tactical skills during games
Contributions to the Implementation of Sound Source Localization Systems
No full textEl problema de la localización de fuentes sonoras consiste en estimar la posición específica de una fuente de sonido. Se han implementado una gran variedad de algoritmos para resolver esta tarea, pero normalmente se diseñan para escenarios acústicos concretos, lo que resulta un problema cuando se tratan de aplicar en condiciones diferentes. Esta tesis se centra en localizar una única fuente en espacios cerrados utilizando el algoritmo SRP-PHAT y sistemas de localización de fuentes sonoras biaurales. Se realiza un análisis detallado para detectar sus puntos débiles y así implementar nuevas técnicas que mejoren su precisión en la estimación de la posición. De esta forma, se propone una nueva versión de la correlación cruzada generalizada que limita el ancho de banda en función de la resolución de los mapas SRP y la distancia entre micrófonos. Se ha demostrado mediante simulación que este nuevo estimador mejora la precisión de localización cuando la fuente sonora se encuentra lejos del array de micrófonos. En relación con el problema de la reverberación que empeora el funcionamiento de los algoritmos de localización, se presenta una técnica novedosa que aprovecha la diversidad espacial cuyos resultados superan a los de técnicas de procesado de la señal complejas. Además, se recopilan las bases de datos más relevantes que se pueden encontrar en la literatura y se realizan grabaciones en diferentes salas para aumentar el número de recursos disponibles para la validación de algoritmos de localización. Finalmente, se propone una red de aprendizaje profundo que aprovecha la información de la rotación de la cabeza para mejorar la precisión de sistemas basados en localización biaural.
ABSTRACT
The sound source localization task consists of estimating the position of a specific sound source. There are a great variety of algorithms implemented to face this task, but these are usually designed for specific acoustic scenarios, which becomes a problem when someone tries to apply them under different conditions. This thesis focuses on localizing a single source in indoor spaces using the SRP-PHAT algorithm and binaural sound source localization systems. A detailed analysis of both is performed to detect their weaknesses in order to implement general techniques to improve their accuracy in position estimation. In this way, a new version of the generalized cross-correlation that limits the bandwidth according to the resolution of the SRP maps and inter-microphone distance is proposed. Simulations have proven that this new estimator improves the precision of localization when the position of the sound source is far from the microphone array. Regarding the reverberation issue that worsens the algorithms’ performance, a novel approach that exploits spatial diversity is presented, showing that it outperforms more complex signal processing techniques. In addition, a contribution to the datasets oriented to the sound source localization task is made, collecting the most relevant ones and conducting real measurements to increase the number of available resources to validate localization algorithms. Furthermore, binaural sound source localization is analyzed proposing a deep neural network model which is able to exploit rotational information of the head to improve localization results
Estudio de tendencias y modelización de series históricas de temperaturas y precipitaciones de España peninsular y comparativa de métodos de optimización de la red de toma de datos climáticos
No full textEste estudio analiza las series temporales de dos variables climáticas, la temperatura y la precipitación, en 47 estaciones de las capitales de provincia de la España peninsular. Las series cubren períodos de tiempo desde la década de 1940 hasta 2013; los estudios revisados en España peninsular se remontan a 2008. Se utilizaron modelos ARIMA para representar su variación. En la fase preliminar de descripción e identificación del modelo, se realizó de forma aislada un estudio para detectar posibles tendencias en las series. Los resultados muestran tendencias significativas en 15 de las series de temperatura, y en sólo 5 de precipitación. Respecto a la modelización con modelos ARIMA, se han conseguido ajustes adecuados, para más del 50% de las series de cada variable. Con los modelos obtenidos se han realizado predicciones para los 12 meses del año siguiente al último empleado en cada serie. Las predicciones obtenidas tanto para temperaturas como precipitaciones han incluido en su Intervalo de confianza (95%) los valores reales en la mayoría de los casos (el 97,7 % de las temperaturas y el 93 % de las precipitaciones observadas).
Con relación al segundo objetivo de la tesis, el análisis espacial para establecer una red óptima de estaciones de toma de datos climáticos en la España peninsular, se ha realizado la comparativa de métodos de optimización Spatial Simulated Annealing (SSA) (método de optimización estocástica) y Spatial Coverage Sampling (SPCOSA) (método de optimización determinista). A partir de dicha comparativa, se han podido identificar áreas donde sería interesante densificar la red de muestreo de las dos variables en la España peninsular. El método de optimización SSA, tanto para la temperatura como para la precipitación, ha identificado principalmente en los límites fronterizos de España peninsular áreas donde se podrían agregar más estaciones mientras que el método de optimización SPCOSA ha optado por una cobertura casi uniforme en la totalidad de la superficie de España peninsular.
ABSTRACT
This study analyzes the time series of two climatic variables, temperature and precipitation, in 47 stations in the provincial capitals of mainland Spain. The series cover time periods from the 1940s to 2013; the studies reviewed in mainland Spain date back to 2008. ARIMA models were used to represent their variation. In the preliminary phase of description and identification of the model, an isolated study was carried out to detect possible trends in the series. The results show significant tendencies in 15 of the temperature series, and in only 5 of precipitation. Regarding the modeling with ARIMA models, adequate fits have been achieved for more than 50% of the series of each variable. With the models obtained, forecasts have been made for the 12 months of the year following the last one used in each series. The predictions obtained for both temperatures and rainfall have included in their Confidence Interval (95%) the real values in most cases (97.7% of the temperatures and 93% of the observed rainfall).
In relation to the second objective of the thesis, the spatial analysis to establish an optimal network of climatic data collection stations in mainland Spain, the optimization methods Spatial Simulated Annealing (SSA) (stochastic optimization method) and Spatial Coverage Sampling (SPCOSA) (deterministic optimization method) were compared. From this comparison, it has been possible to identify areas where it would be interesting to densify the sampling network of the two variables in mainland Spain. The SSA optimization method, both for temperature and precipitation, has identified areas where more stations could be added mainly in the border limits of mainland Spain, while the SPCOSA optimization method has opted for an almost uniform coverage in the entirety of the surface of mainland Spain
Study of potassium nutrition in the symbiosis between Serendipita indica and Arabidopsis thaliana exposed to K+ deficiency and salinity: characterization of the ionic transporters involved
No full textSteady population growth will produce a food demand in a few decades that will require doubling the current crop yields. This will rise the use of water for irrigation, which is already a problem in arid and semi-arid areas, and soil salinization will worsen, reducing crop productivity since most crops are sensitive to NaCl even at moderate concentrations, thus not being able to cover the food demand necessary to feed the population.
Salinization produces a toxic stress in the plant due to Na+ accumulation together with osmotic stress, reducing the water absorption and, therefore, also the uptake of other essential nutrients for plants such as nitrogen, phosphorus, and potassium, among others. K+ is the most affected because, due to its physicochemical similarity with Na+, it competes with Na+ in the plant, interfering in the development of its essential functions. K+ is an essential macronutrient that constitutes around 10% of the plant dry weight and its supply must be guaranteed. Therefore, maintaining the intracellular concentration of K+ and avoiding the accumulation of Na+ is key for optimal plant growth.
As strategies to improve tolerance to salinity and mineral nutrition of crops, more sustainable alternatives to chemical fertilizers are being used in agriculture, such as the use of microorganisms as biofertilizers or biostimulants; that do not modify the nutritional content of the soil, preventing the excess of nutrients added by chemical fertilizers from filtering and contaminating the water, causing its eutrophication.
One of these potentially most interesting microorganisms is Serendipita indica, an endophytic fungus that can colonize the roots of a wide variety of plants, including some crops such as tomato, barley, soybean, rice, and rapeseed. It is known that Serendipita improve their growth and tolerance to biotic and abiotic stresses, such as drought, extreme temperatures, and salinity, although the molecular mechanisms underlying these effects have been not yet fully elucidated.
In this work we have studied the role of Serendipita indica in the growth of Arabidopsis thaliana under two different stress conditions: salinity and K+ limiting nutritional conditions.
The results indicate that, interestingly, Serendipita colonization reduces Na+ accumulation in Arabidopsis, probably facilitating plant detoxification under saline conditions. These results were obtained both in Col 0 plants and in Arabidopsis mutants defective in their Na+ transporters SOS1 and HKT1, ruling out that these transporters, described as key determinants of Arabidopsis salinity tolerance, are responsible for Na+ removal from the plant. The door remains open to find out whether other plant transporters are involved in the extrusion of Na+ or whether they are transporters of the fungus itself, among which ENA-type ATPases would be possible candidates. Serendipita has two of these ATPases, SiENA1 and SiENA5, which are efficient Na+ and/or K+ efflux systems. Through gene expression studies and by obtaining mutants in these genes, we have found that, at physiological pH, SiENA5 would be mainly responsible for the salinity tolerance of the fungus. On the other hand, SiENA1 is a K+ and Na+ efflux system, which functions mainly at alkaline pH and is significantly induced during symbiosis. The study of silenced mutants of SiENA1 suggests that the expression of this protein could be relevant during plant colonization.
This work has also addressed the study of K+ nutrition of S. indica under free-living conditions and during established symbiosis with Arabidopsis, as well as the cloning and functional characterization of four fungal K+ transporters such as SiHAK1, SiTRK1, SiTRK2 and SiTOK1. Of these, SiHAK1 was found to be the major high-affinity K+ transporter of the fungus that is induced during K+ starvation and, interestingly, also during symbiosis, regardless of the K+ concentration present in the medium. Gene expression analysis of these transporters, along with others that mediate intracellular K+ fluxes in intracellular membranes, has shown that they are expressed under various growth conditions tested: some are induced under K+ starvation, others in salinity and, most of them to a greater or lesser extent, during symbiosis. Finding out the function of each of them remains to be resolved in future work. Finally, we have studied whether Serendipita colonization has any effect on K+ nutrition of plants, mainly under K+-limiting growth conditions but also when plants are exposed to high KCl concentrations. The results indicate that, unlike Pi nutrition, colonization of the fungus not only does not significantly improve plant growth or its K+ reserves, but rather reduces its internal K+ content. In contrast, K+ starvation favored fungal colonization, which seems to indicate that, under K+ restrictive conditions, S. indica would be the main beneficiary of the symbiosis. Thus, it could be proposed that in the symbiotic association that Serendipita establishes with the plants, they might reach a compromise situation between both organisms in which the fungus would provide Pi to the plant in exchange for having a guaranteed supply of K+, in addition to sugars, from the plant.
RESUMEN
El constante aumento de la población hará que, en unas décadas, haya que doblar la actual producción de alimentos. Esto supondrá un aumento en el uso de agua para regadío, que ya supone un problema en zonas áridas y semiáridas. Se agravará la salinización de los suelos, reduciendo la productividad de los cultivos, en su mayoría sensibles al NaCl incluso a concentraciones moderadas, no pudiendo cubrir así la demanda alimentaria necesaria para nutrir a la población.
La salinización produce un estrés tóxico debido al Na+ y osmótico en la planta, reduciendo este último la absorción de agua y, como consecuencia, también la absorción de otros nutrientes esenciales para las plantas como son el nitrógeno, el fósforo y el potasio entre otros. El K+ es el más afectado debido a que, por su semejanza fisicoquímica con el Na+, compite en la planta con este, interfiriendo en el desarrollo de sus funciones esenciales. El K+ es un macronutriente esencial que constituye en torno al 10% del peso seco de las plantas y su aporte debe ser garantizado, por lo que mantener su concentración intracelular y evitar la acumulación de Na+ es clave para el óptimo crecimiento de las plantas.
Como estrategias para mejorar la tolerancia a la salinidad y la nutrición mineral de los cultivos, en agricultura se están utilizando alternativas más sostenibles a los fertilizantes químicos como son el uso de microorganismos como biofertilizantes o bioestimulantes; que no modifican el contenido nutricional del suelo, evitando que el exceso de nutrientes añadido por los fertilizantes químicos acabe filtrándose y contaminando las aguas produciendo su eutrofización.
Uno de estos microorganismos potencialmente interesante es Serendipita indica, un hongo endófito capaz de colonizar las raíces de gran variedad de plantas entre las que se encuentran algunos cultivos como el tomate, la cebada, la soja, el arroz y la colza. Se sabe que mejora su crecimiento y tolerancia frente a estreses bióticos y abióticos, como la sequía, temperaturas extremas y la salinidad, si bien los mecanismos moleculares que subyacen a esos efectos todavía no están completamente esclarecidos.
En este trabajo se ha abordado el estudio del papel de Serendipita indica sobre el crecimiento de la planta Arabidopsis thaliana en dos condiciones de estrés distintas: en salinidad y en condiciones de ayuno nutricional de K+.
Los resultados indican que, la colonización de Serendipita curiosamente, reduce la acumulación de Na+ en Arabidopsis, facilitando probablemente la desintoxicación de la planta en condiciones de salinidad. Estos resultados se obtuvieron tanto en plantas Col 0 como en mutantes de Arabidopsis defectivos en sus transportadores de Na+ SOS1 y HKT1, con lo que se descarta que estos transportadores descritos como determinantes clave de la tolerancia a la salinidad de Arabidopsis, sean responsables de la eliminación del Na+ de la planta. Queda la puerta abierta a averiguar si otros transportadores de la planta están implicados en la salida del Na+ o si son los transportadores del propio hongo, entre los que se encuentran como posibles candidatos las ATPasas tipo ENA. Serendipita tiene dos ATPasas de este tipo, SiENA1 y SiENA5, que son eficaces sistemas de salida de Na+ y/o K+. Mediante estudios de expresión génica y la obtención de mutantes en estos genes, hemos averiguado que, a pH fisiológico, SiENA5 sería el principal responsable de la tolerancia a la salinidad del hongo. Por otra parte, SiENA1 es un sistema de salida de K+ y también de Na+, que funciona principalmente a pH alcalino y se induce de forma significativa en simbiosis. El estudio de mutantes silenciados de SiENA1 sugieren que la expresión de esta proteína podría ser relevante durante la colonización de la planta.
En este trabajo también se ha abordado el estudio de la nutrición de K+ de S. indica en condiciones de vida libre y durante la simbiosis establecida con Arabidopsis, además de la clonación y caracterización funcional de cuatro transportadores de K+ del hongo como son SiHAK1, SiTRK1, SiTRK2 y SiTOK1. De todos ellos, SiHAK1 ha resultado ser el principal transportador de alta afinidad de K+ del hongo que se induce durante el ayuno de K+ y curiosamente, también durante simbiosis, independientemente de la concentración de K+ presente en el medio. El análisis de expresión génica de estos transportadores junto con otros que median flujos de K+ en membranas intracelulares, ha demostrado que se expresan en diversas condiciones de crecimiento ensayadas: algunos se inducen en ayuno de K+, otros en salinidad y la mayoría, en mayor a menor medida, durante la simbiosis. Cuál es la función de cada uno de ellos queda pendiente de resolver en futuros trabajos.
Finalmente, hemos estudiado si la colonización de Serendipita tiene algún efecto sobre la nutrición de K+ de la planta, principalmente en condiciones de crecimiento limitantes de K+ pero también cuando las plantas se exponen a altas concentraciones. Los resultados indican que, a diferencia de lo que ocurre con la nutrición de Pi, la colonización del hongo no sólo no mejora significativamente ni el crecimiento ni las reservas de K+ de la planta, sino que reduce su contenido interno de K+. En cambio, el ayuno de K+ favoreció la colonización del hongo, lo que parece indicar que, en condiciones restrictivas de K+, S. indica sería el principal beneficiario de la simbiosis. De esta manera, se podría proponer que en la asociación simbiótica que establece Serendipita con las plantas tal vez llegan a una situación de compromiso entre ambos organismos en la que el hongo proporcionaría Pi y otros beneficios a la planta a cambio de tener garantizado el suministro de K+, además de azúcares, de la planta
Optimización del uso de Chelonus inanitus (L) (Hym. Braconidae), como agente de control biológico de noctuidos plaga
No full textThe objective of this thesis was to optimize the use of the braconid Chelonus inanitus (L.) as a biological control agent for Spodoptera exigua (Hübner) and Spodoptera littoralis (Boisduval), pests that cause significant damage to pepper crops throughout the world. This parasitoid offers potential for the control of these pests if its mass rearing is optimized, given that its use is compatible with other control strategies.
First, it was evaluated whether there were differences in the weight of parasitized and non-parasitized larvae of C. inanitus in the different larval stages of the natural host S. exigua. The results obtained show that the parasitized larvae of C. inanitus can be differentiated by weight from the non-parasitized ones since the first stages, being the difference more evident in the last stage, which would allow the non-parasitized larvae to be easily eliminated from the breeding.
Secondly, as Ephestia kuehniella (Zeller) is a good factitious host for mass rearing, we wanted to see what the most optimal egg age for parasitization of C. inanitus was: young (1 day old) or mature (4 day old). The results obtained show that mature eggs seem to be more convenient because they increase the percentage in the offspring and shorten the life cycle, which would allow obtaining more parasitoids in less time. Third, it was evaluated by means of choice tests if the females of C. inanitus preferred the eggs of the factitious host E. kuehniella or the natural host S. littoralis. The species of Spodoptera had to be replaced because the rearing of S. exigua was lost during the pandemic. The results obtained indicate that the females of C. inanitus did not significantly choose the factitious host E. kuehniella or the natural host S. littoralis to oviposit, an there were not differences in neither the time of choice or the time of parasitism. Therefore, the factitious host seems to be suitable for massive rearing of the parasitoid, with the advantage that it is more easily reared in the laboratory on this host than on natural hosts.
Fifth, we wanted to study the compatibility of C. inanitus with some other control techniques applicable to pepper crop: baculovirus and modern pesticides. The non-commercial baculovirus developed by Universidad de Navarra SeMNPV (S. exigua multicapsid nucleopolyhedrovirus) was compatible with C. inanitus when it developed in infected S. exigua larvae. The degree of virulence of the disease was slightly decreased, but mortality remained high in all treatments, so parasitism did not inactivate the baculovirus.
On the other hand, using the S. littoralis host, it was also evaluated whether the parasitoid was compatible with another non-commercial baculovirus developed by Universidad de Navarra, SpliNPV (S. littoralis multicapsid nucleopolyhedrovirus) and several modern pesticides used in pepper crop for pest control. In choice tests, it was studied whether isolated females of C. inanitus preferred to parasitize eggs treated or not treated with the baculovirus or with insecticides, applied at the dose recommended by Universidad de Navarra or at the maximum authorized for peppers crop. Preference was evaluated by measuring the percentage of females that chose control or treated eggs, the time of choice until the first attack, and the time of parasitation once the choice was made. The baculovirus SpliNPV and the pesticides Bacillus thuringiensis Kurstaki and Flupyradifurone did not modify the preference of C. inanitus females and significance was not obtained in any of the parameters studied. The pesticide Spiromesifen was attractive to the parasitoid, so its joint use is contraindicated. Cyantraniliprole + acibenzolar-s-methyl (a mixture of an insecticide and an activator of plant defenses) and Azadirachtin were, on the contrary, repellents for females of C. inanitus, who preferred significantly to parasitize more control eggs. When was studied whether the mixture of the baculovirus SpliNPV and each of the pesticides that had caused an effect on the females of C. inanitus could have a synergistic or antagonistic effect, it was found that the most compatible treatments with the parasitoid were the mixtures Cyantraniliprol+ acibenzolars- methyl + SpliNPV and Azadirachtin + SpliNPV, since they continued to cause a repellency in the choice of C. inanitus females. In these treatments, the survival of the parasitoid will be greater and may provide better control of S. littoralis. The mixture of Spiromesifen + SpliNPV, on the other hand, annulled the attraction that the females of the parasitoid had shown for the insecticide applied without mixing.
RESUMEN
Este trabajo ha tenido como objetivo, optimizar el uso del bracónido Chelonus inanitus (L.) como agente de control biológico de Spodoptera exigua (Hübner) y Spodoptera littoralis (Boisduval), plagas que causan importantes daños al cultivo de pimiento en todo el mundo. Este parasitoide ofrece potencial para el control de estas plagas, si se optimiza su cría masiva y se compatibiliza su uso con otras estrategias de control.
En primer lugar, se evaluó si existían diferencias en el peso de larvas parasitadas y no parasitadas por C. inanitus en los diferentes estadios larvarios del huésped natural S. exigua. Los resultados obtenidos muestran que se pueden diferenciar por peso las larvas parasitadas de C. inanitus de las no parasitadas desde los primeros estadios, siendo claramente evidente la diferencia en el último estadio, lo que permitiría eliminar fácilmente las no parasitadas de la cría.
En segundo lugar, como Ephestia kuehniella (Zeller) es un buen huésped de sustitución para la cría masiva, quisimos ver cuál era la edad más óptima del huevo para la parasitación de C. inanitus: jóvenes (1 día) o maduros (4 días). Los resultados obtenidos muestran que los huevos maduros parecen ser más convenientes porque aumentan el porcentaje en la descendencia del parasitoide y acortan su ciclo de vida lo que permitiría obtener más parasitoides en menor tiempo.
En tercer lugar, se evaluó mediante ensayos de elección si 1as hembras de C. inanitus tenían preferencia por los huevos del huésped de sustitución E. kuehniella o por el huésped natural S. littoralis. Hubo que cambiar de especie de Spodoptera porque la cría de S. exigua se perdió durante la pandemia. Los resultados obtenidos indican, que las hembras de C. inanitus eligieron por igual el huésped de sustitución E. kuehniella y el huésped natural S. littoralis para ovipositar y no hubo diferencias ni en el tiempo de elección ni en el de parasitación. Por tanto, el huésped de sustitución parece ser idóneo para las crías masivas del parasitoide, con la ventaja que en laboratorio se cría más fácilmente que los huéspedes naturales.
En cuarto lugar, se quiso ver en condiciones más reales de invernadero, como se comportaba el parasitoide C. inanitus frente a dos de sus huéspedes naturales, S. exigua y S. littoralis, en plantas de pimiento. En ambos huéspedes, la eficacia de la parasitación, medida como el porcentaje de parasitoides emergidos, dependía del número de hembras de C. inanitus que parasitaban simultáneamente. La especie S. exigua fue mejor huésped para C. inanitus, porque la descendencia del parasitoide fue mayor y, por tanto, podía hacer un mejor control de la plaga.
En quinto lugar, se quiso estudiar la compatibilidad de C. inanitus con algunas otras técnicas de control aplicables al cultivo de pimiento: baculovirus y modernos plaguicidas.
El baculovirus no comercial desarrollado por la Universidad de Navarra SeMNPV (Nucleopolihedrovirus multicápsida de S. exigua) mostró ser compatible con C. inanitus. El grado de virulencia de la enfermedad se reducía ligeramente, pero la mortalidad en todos los tratamientos seguía siendo elevada, por lo que el parasitismo no inactivaba el baculovirus.
Por otro lado, usando el huésped S. littoralis, se evalúo así mismo si el parasitoide era compatible con otro baculovirus no comercial desarrollado por la Universidad de Navarra SpliNPV (Nucleopolihedrovirus multicápsida de S. littoralis) y varios modernos plaguicidas utilizados en el cultivo de pimiento para el control de la plaga. En ensayos de elección, se estudió si hembras aisladas de C. inanitus preferían parasitar huevos tratados o no con el baculovirus o insecticidas. La preferencia se evaluó midiendo el porcentaje de hembras que elegían los huevos control o tratados, el tiempo de elección hasta la primera parasitación y el tiempo de parasitación una vez hecha la elección. El baculovirus SpliNPV y los plaguicidas Bacillus thuringiensis Kurstaki y Flupiradifurona no modificaron la preferencia de las hembras C. inanitus y no se obtuvo significación en ninguno de los parámetros estudiados. El plaguicida Spiromesifen fue atrayente para el parasitoide, por lo que su uso conjunto está contraindicado. Ciantraniliprol+acibenzolar-s-metil (mezcla de un insecticida y un activador de las defensas de la planta) y Azadiractina fueron por el contrario repelentes para las hembras de C. inanitus, que prefirieron parasitar significativamente los huevos control. Cuando se estudió si la mezcla del baculoviru SpliNPV y cada uno de los plaguicidas que habían causado un efecto en las hembras de C. inanitus podían tener un efecto sinérgico o antagónico, se vio que los tratamientos más compatibles con el parasitoide eran las mezclas Ciantraniliprol+acibenzolar-s-metil + SpliNPV y Azadiractina + SpliNPV, ya que seguían provocando una repelencia en la elección de las hembras de C. inanitus. En estos tratamientos, el parasitoide se verá menos afectado por los tratamientos y parasitará los huevos de Spodoptera a los que no han llegado los fitosanitarios, lo que permitirá dar un mejor control de la plaga. La mezcla de Spiromesifen + SpliNPV por el contrario anuló la atracción que las hembras del parasitoide habían mostrado por el insecticida aplicado sin mezclar
Contribuciones para el diseño de servicios inteligentes de seguridad en redes NFV/SDN de operador Telco
No full textLa presente Tesis doctoral detalla las contribuciones realizadas dentro de un estudio sobre las tecnologías de red y su aplicación para el desarrollo de servicios de seguridad gestionada. El trabajo realizado tiene un claro enfoque hacia los operadores de telecomunicaciones, que incluye la identificación de las limitaciones existentes y las oportunidades de seguridad que surgen alrededor de los paradigmas de virtualización de la red (NFV), programabilidad de la red (SDN) y el aprendizaje automático (ML).
Esta aproximación se apoya en un análisis realizado sobre la primera aplicación de NFV en una operadora, como es la solución de una pasarela residencial virtualizada, vHGW, donde además de estudiar el impacto de seguridad, se analiza la oportunidad de crear servicios de seguridad sobre esta tecnología. Sobre este resultado, se ha diseñado una solución de gestión de políticas de seguridad aprovechando el marco de orquestación NFV y la creación de una aplicación de seguridad sobre controlador SDN para ofrecer servicios de seguridad.
En este contexto, y como siguiente paso se han propuesto y diseñado nuevos servicios internos a la operadora y externos para sus clientes que permitan progresar hacia la capacidad de ofrecer seguridad gestionada. Primeramente, se ha especificado una solución de recogida y gestión de datos de telemetría de red. Adicionalmente se ha propuesto llevar esa solución a un caso de una red 5G en una arquitectura alineada con ETSI ZSM que dispone de sistemas de análisis de los datos de telemetría basados en aprendizaje automático para detectar ataques, componentes de toma de decisiones y ejecución de medidas de mitigación, siguiendo los principios de bucles cerrados de respuesta. Esta solución se ha planteado también como servicio comercial a clientes incluyendo el desarrollo de funciones de seguridad virtualizadas (vNSF), que se ha ejemplarizado con una vNSF que actúa como proxy TLS para detectar urls maliciosas.
Dada la necesidad de operar y gestionar la detección y mitigación de ataques en redes complejas se ha definido un servicio adicional, basado en un entorno de ejecución virtualizado, para el adiestramiento en uso de herramientas de aprendizaje automático de seguridad, un Cyber Range. El entorno seleccionado para este Cyber Range has sido una red 5G, donde se han desarrollado en detalle dos escenarios de ataques y detección sobre trafico cifrado, incluyendo los pasos y el proceso de aprendizaje.
En relación con la necesidad de datos para el aprendizaje automático, se ha profundizado en la tesis con la creación de un entorno novedoso de generación de datos, llamada Mouseworld. Tres casos de aplicabilidad se han desarrollado sobre este entorno, desde la creación de un servicio bajo demanda de modelos de detección de ataques, pasando por una solución integrada en entornos de producción, hasta el uso de redes neuronales GAN (Generative Adversarial Networks) para generar conjuntos de datos sintéticos a partir de una muestra original. Por último, la solución del laboratorio Mouseworld se ha evolucionado hacia el recientement aparecido concepto de gemelo digital de red, incluyendo el rediseño y la especificación de sus componentes.
Con el apoyo de Mouseworld, se han construido y validado experimentalmente varios modelos de aprendizaje automático en el entorno de la cyberseguridad y se han validado experimentalmente para su uso por el servicio de seguridad gestionado y el servicio de aprendizaje. Entre los modelos de aprendizaje automático, se han producido resultados de investigación sobre la detección de diferentes tipos de tráfico malicioso. El caso de la criptominería cabe destacar que se han seleccionado una serie de características avanzadas de la red que demuestran una mejora en las detecciones, incluso cuando el tráfico está cifrado.
ABSTRACT
This Ph.D. thesis details the contributions made in a study on network technologies and their application for the development of managed security services. The work carried out has a clear focus on telecommunications operators, including the identifcation of existing limitations and security opportunities that arise around the paradigms of network virtualisation (NFV), network programmability (SDN) and machine learning (ML).
This approach is supported by the analysis of the frst NFV application in an operator, such as a virtualised Home GateWay solution, vHGW, where, in addition to studying the security impact, the opportunity to create security services on this technology is analysed. Based on this result, a security policy management solution has been designed, taking advantage of the NFV orchestration framework and the design of a security application on SDN controller to ofer security services.
In this context, and as a next step, new internal services for the operator and external services for its customers have been proposed and designed to progress towards the ability to ofer managed security. Firstly, a solution for the collection and management of network telemetry data has been specifed. Additionally, it was proposed to take this solution to a 5G network case in an ETSI ZSM-aligned architecture. The system includes telemetry data analysis systems based on machine learning to detect attacks, decision-making components and execution of mitigation measures, following the principles of closed-loop response. The solution has also been proposed as a commercial service to customers including the development of virtualised security functions (vNSF), which has been exemplifed by a vNSF that acts as a TLS proxy to detect malicious urls.
Given the need to operate and manage the detection and mitigation of attacks in complex networks, an additional service has been defned. A Cyber Range based on a virtualised execution environment allows training in the use of machine learning security tools. The environment selected for this Cyber Range is a 5G network, where two attack detection scenarios on encrypted trafc have been developed in detail, including the steps and the learning process.
In relation to the need of data for machine learning, the thesis has been deepened with the creation of a novel data generation environment, called Mouseworld. Three applicability cases have been developed on this environment, from the creation of an on-demand service of attack detection models, through an integrated solution in production environments, and complementing it with the use of GAN (generative Adversarial Networks) neural networks, to generate datasets from an original sample to allow new model trainings. Finally, the Mouseworld lab solution has evolved into the recently appeared digital network twin concept, including the redesign and specifcation of its components.
With the support of Mouseworld, several machine learning models specifc to security problems have been built and experimentally validated for use by the managed security service and the learning service. Among the machine learning models, research results have been produced on the detection of diferent types of malicious trafc. The case of cryptomining is worth highlighting, where a series of advanced network features have been selected that demonstrate improved detections, even when the trafc is encrypted
El espacio concreto : progresión, serie y sistemas arquitectónicos a partir de modelos pictóricos y escultóricos de Max Bill
No full textLa presente tesis aborda el estudio de la conexión transversal entre la obra pictórica, escultórica y arquitectónica de Max Bill.
El principal objetivo de esta investigación es poner en valor las aportaciones de Bill al mundo de la arquitectura desde tres de los campos disciplinares en los que centró su actividad: pintura, escultura y arquitectura.
La hipótesis de partida se basa en que las rigurosas leyes que Max Bill emplea para la configuración de sus modelos pictóricos (o bidimensionales) y de sus modelos escultóricos (o espaciales) son las mismas que utiliza para la configuración de sus sistemas arquitectónicos, transformadas en herramientas de proyecto. Este supuesto se ve reforzado por los planteamientos teóricos del propio Bill en los que afirma que todas sus actividades comienzan con el análisis de un problema al que da solución siguiendo un método lógico. Dicho método utiliza las matemáticas como infraestructura de apoyo y hace que cada paso del proceso de configuración de una obra sea fácilmente comprobable, verificable y, en última instancia, comprensible; con independencia de su naturaleza plástica o arquitectónica. Las diferencias entre las tres disciplinas se localizan, por tanto, en los medios empleados y en los fines perseguidos. La tesis desgrana la relación entre las tres disciplinas sirviéndose de una bibliografía exhaustiva, documentación original y reelaboración de nuevos planos y dibujos.
La investigación se estructura en tres partes. En la primera se analiza la figura de Max Bill con el objetivo de contextualizar y facilitar la comprensión de los aspectos que determinan su modo de entender el proceso creativo desde diferentes perspectivas. En la segunda parte se realiza un estudio comparativo de la pintura, la escultura y la arquitectura de Bill. Se toman como punto de partida los tres conceptos que dan título a diferentes modelos pictóricos de Bill: progresión, serie y sistema. La elección de cada uno de los tres términos está motivada por la trascendencia que adquieren en la obra de Bill, permitiendo establecer conexiones entre ellos y entre los diferentes campos disciplinares, a través de su traslación al espacio. Se genera así una matriz de tres por tres. Tres conceptos y tres casos de estudio por cada uno de ellos. Un modelo pictórico, un modelo escultórico y un sistema arquitectónico asociado a cada término. Siguiendo la estrategia operativa de Bill, en cada caso de estudio se reflexiona en paralelo sobre la utilización de las matemáticas y la geometría; los medios utilizados para su conformación; las relaciones formales y espaciales; el movimiento; y las relaciones que se establecen entre todas las estrategias anteriores y la arquitectura. La tercera parte reúne las conclusiones para confirmar la hipótesis de partida y pone en relevancia los mecanismos y herramientas de proyecto comunes.
De esta manera, se persigue un segundo objetivo consistente en identificar procedimientos y técnicas de proyecto derivados de la forma de trabajar de Max Bill, pragmática y exploratoria, a cuyo desarrollo podemos, como arquitectos, dar continuidad.
ABSTRACT
This thesis deals with the study of the cross-connection among Max Bill’s pictorial, sculptural and architectural works.
The main objective of this research is to emphasise Max Bill’s contributions to the world of architecture from the three fields on which he focused his activity: painting, sculpture and architecture.
This is based on the assumption that the rigorous laws used by Max Bill to create his pictorial and sculptural models are the same as the ones he operates to design his architectural systems, turned into design tools. This assumption is reinforced by the theoretical approaches of Bill himself, as he declares that all his activity begins with a problem analysis that he works out by a logical method. Such method uses Mathematics as a supporting infrastructure, making every step of the configuration of a work easily verifiable and, ultimately, understandable regardless of its plastic or architectural nature. The differences among the three disciplines lie in the means employed and the aims pursued.
The thesis provides an in-depth explanation of the relationship among the three aforementioned disciplines, based on a comprehensive bibliography, documents in their original form, as well as a re-elaboration of new sketches and drawings.
The research is structured in three sections. The first section analyses the figure of Max Bill, aiming to contextualise and to facilitate the comprehension of the aspects that determine the way he understood the creative process from different perspectives. The second section deals with a comparative study of Bill’s painting, sculpture and architecture. The three concepts that give their name to Bill’s different pictorial models (progression, series and system) are taken as a starting point. This choice is due to the significance they gained in Bill’s work, enabling connections among them and the other disciplinary fields through space, generating a three-by-three matrix, three concepts and three case studies for each of them (a pictorial model, a sculptural one and an architectural system associated to every label). Following Bill’s operational strategy, each case study reflects, in parallel on: the use of Mathematics and Geometry; the means used to create them; formal and spatial relationships; movement; and the relationships formed between all the above mentioned strategies and the architecture. The third section draws conclusions to confirm the assumption. It also stresses the joint operating tools and mechanisms.
In this manner, attempts are made to achieve a second objective, consisting of identifying procedures and project techniques derived from the pragmatic and exploratory way in which Bill used to work, and to which we, as architects, are entitled to provide continuity
Mathematical modelling and performance analysis of supercapacitors with variable capacitance under constant power loads
No full textIn this paper, the performance of a supercapacitor (SC) under constant power loads is studied. The equivalent electrical circuit of a SC considered in this study takes advantage of its simplicity to obtain analytical solutions. The mathematical model of the SC neglects the transient response but, due to the consideration of a variable capacitance, it accurately reproduces the steady-state response for a wide range of charging/discharging power. The integration of the governing differential equation of the SC leads to a complex relationship between SC voltage and time. From this equation several explicit expressions (i.e., charging and discharging times, ohmic losses, efficiency, etc.) as a function of the SC voltage are derived. These variables are useful to size and define the energy management strategy of a SC or a bank of SCs in many constant power applications. The performance of a commercial supercapacitor that has been previously tested and modelled is analysed
Caracterización de la aleación AA6063 obtenida mediante conversión directa de virutas
No full textEste proyecto se centra en la caracterización de los resultados obtenidos mediante el proceso de compactación en caliente (“Hot Pressing”) de virutas de aluminio y de su mezcla con la adición del compuesto Al-50%Mg o de cera, detallando sus propiedades físicas y mecánicas, y sus microestructuras, obtenidas mediante ensayos de dureza, microdureza, conductividad eléctrica, flexión y análisis de imagen. Se ha sometido a las muestras los tratamientos térmicos T0, T1, T4 y T6.
Los resultados reflejan que se aumenta la dureza al añadir Al50%Mg, con una gran dispersión de este. El hierro procedente del proceso de corte debe eliminarse porque disminuye la cohesión; la adición de cera que busca mejorar la dispersión de las partículas de AlMg y la densidad en vez del compacto no mejora la cohesión entre las virutas tras la compactación en caliente.
Los tratamientos térmicos (T) no mejoran las características del material, aunque el T1 mantiene la conductividad eléctrica. La morfología de las virutas no ha sido eliminada durante la compactación en caliente y se dan diferencias entre propiedades del material con la adición de un 5 o 10% de Al50%Mg al variar la temperatura de extrusión.
Abstract
This project focuses on the characterization of the results obtained through the hot compaction process (“Hot Pressing”) of aluminum chips and their mixture with addition of the Al-50%Mg compound and wax, detailing their physical and mechanical properties, and their microstructures, obtained through test of hardness, microhardness, electrical conductivity, bending and image analysis. The samples have been subjected to the heat treatments T0, T1, T4 and T6.
The results reflect that the hardness is increased when adding Al50%Mg, with a great dispersion of it. The iron from the cutting process must be removed because it reduces cohesion; the addition of wax that seeks to improve the dispersion of AlMg particles and density instead of compact does not improve the cohesion between chips after hot compaction.
Heat treatments (T) do not improve the characteristics of the material, although T1 maintains its electrical conductivity. The morphology of the chips has not been eliminated during hot compaction and there are differences between material properties with the addition of 5 or 10% Al50% Mg as the extrusion temperatures varies