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Aplicación de la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) para la caracterización y evaluación de la calidad del corcho utilizado en la fabricación de tapones
No full textEl objetivo principal de la presente tesis doctoral es evaluar el potencial de la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) como herramienta para el control de calidad del granulado y planchas de corcho empleados en la fabricación de tapones. El sector del vino tiene unos estándares de calidad y exigencias elevadas que se trasladan hasta los tapones de corcho, lo que exige llevar a cabo rigurosos controles de calidad sobre los mismos. Los análisis de referencia empleados habitualmente son fiables, sin embargo, suelen ser costosos y lentos. Por ello, en este contexto la tecnología NIRS es una herramienta que puede ser de gran ayuda para el sector, al tratarse de una técnica rápida, económica y con resultados ya demostrados previamente, tanto en el sector forestal como especialmente en el sector agroalimentario.
Para lograr este objetivo, se llevan a cabo una serie de análisis, tanto cualitativos como cuantitativos, a partir de los 1.612 espectros de infrarrojo cercano tomados sobre diferentes muestras, todas ellas preparadas a partir de planchas de corcho pertenecientes a la Suberoteca del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA).
Por un lado, se realizan 2 análisis cualitativos, uno mediante componentes principales (PCA) y otro empleando la versión discriminante del método de los mínimos cuadrados parciales (PLS-DA), a partir de los mismos 652 espectros en ambos casos. Los espectros se adquieren mediante la fibra óptica para sólidos, tomando el espectro sobre un punto de adquisición de 0,07 cm2 en la sección transversal de la plancha de corcho. El objetivo es clasificar los espectros en corcho puro, mancha amarilla o leño.
A la vista de los resultados, ambos métodos permiten clasificar espectros de secciones transversales de plancha de corcho entre corcho puro o corcho con anomalías (mancha amarilla o leño) con una fiabilidad muy alta, en particular, el PLS-DA identifica correctamente todos los espectros de validación con una sensibilidad y especificidad del 100 %. Por tanto, el PCA se confirma como un método previo o exploratorio mientras que con el PLS-DA se pueden obtener los mejores resultados.
Por otro lado, se llevan a cabo 3 análisis cuantitativos mediante el método de los mínimos cuadrados parciales (PLS), empleando los 960 espectros de diferentes muestras de granulado de corcho. En concreto, 240 se utilizan para estimar el porcentaje de humedad, 360 para el porcentaje de mancha amarilla y, por último, los 360 restantes para el porcentaje de raspa. Los espectros se adquieren mediante la esfera integradora con sistema rotario que permite tomar el espectro sobre una corona circular de 35,34 cm2.
En relación con el porcentaje de humedad, los resultados ponen de manifiesto la viabilidad de la tecnología NIRS para determinar la humedad en granulado de corcho con un RMSECV de 0,30 % y R2 de 0,9754.
En cuanto a la mancha amarilla y la raspa (RMSECV de 1,50 % y 2,96 % y R2 de 0,9962 y 0,9853 respectivamente) los resultados abren la posibilidad de utilizar la técnica NIRS para caracterizar granulado de corcho en cualquier momento del proceso productivo. Además, permite detectar la presencia o ausencia de ambas anomalías o alteraciones con gran precisión (límite crítico de 1,49 % y 1,32 % respectivamente).
En conclusión, los resultados obtenidos ponen de manifiesto que la tecnología NIRS es una herramienta eficaz para el control de calidad del corcho utilizado en la fabricación de tapones, permitiendo caracterizar la materia prima utilizada ya sean planchas de corcho o granulado. De cara a su aplicación en el futuro, es necesario desarrollar una metodología que permita sistematizar la toma de los espectros, así como la consideración de anomalías o alteraciones distintas de las consideradas en esta tesis.
ABSTRACT
The main objective of this doctoral thesis is to evaluate the potential of near infrared spectroscopy (NIRS) as a tool for quality control of granulate and cork planks used in the manufacture of stoppers. The wine sector has high quality standards that are transferred to cork stoppers, which require rigorous quality controls to be carried out on them. The reference methods normally used in the industry are reliable, however they are often expensive and slow. Therefore, NIRS technology is a tool that can be useful for the sector, as it is a fast, economical technique with previously demonstrated results, both in the forestry sector and especially in the food industry.
To achieve this objective, a series of analyses - both qualitative and quantitative -, are carried out from the 1,612 near-infrared spectra taken on different samples, all of them prepared from cork planks of the Suberoteca at the Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA).
On the one hand, two qualitative analyses are carried out: one using principal components (PCA) and the other using the discriminant version of the partial least squares method (PLS-DA), from the same 652 spectra in both cases. The spectra are acquired with the fiber optic reflection probe, taking the spectrum on an acquisition point of 0.07 cm2 in the cross section of the cork plank. The objective is to classify the spectra as pure cork, yellow stain or lignified cork.
Considering the results, both methods allow to classify spectra of cork plank between pure cork or cork with anomalies (yellow stain or lignified cork) with a very high reliability. In particular, the PLS-DA correctly identifies all the spectra validation test with a sensitivity and specificity of 100 %. Therefore, PCA is confirmed as a preliminary or exploratory method while PLS-DA provides the best results.
On the other hand, 3 quantitative analyses are carried out using the partial least squares (PLS) method, using the 960 spectra of different samples of cork granulate. Specifically, 240 are used to estimate the moisture percentage, 360 for the yellow stain percentage and, finally, the remaining 360 for the corkback percentage. The spectra are acquired using the integrating sphere with an area of spectrum of 35.34 cm2.
In relation to the moisture percentage, the results show the viability of the NIRS technology to determine the moisture in cork granulate with an RMSECV of 0.30 % and R2 of 0.9754.
Regarding the yellow stain and the corkback (RMSECV of 1.50 % and 2.96 % and R2 of 0.9962 and 0.9853 respectively), the results make it possible to use the NIRS technique to characterize the cork granulate at any time during the production process. In addition, it allows detecting the presence or absence of yellow stain or corkback with great precision (critical limit of 1.49 % and 1.32 % respectively).
In conclusion, the results show that NIRS technology is an effective tool for quality control of the cork used in the manufacture of stoppers, allowing the characterization of the raw material used, whether it is cork planks or granulate. Looking ahead, it is necessary to develop a methodology that allows to systematize the taking of the spectra, as well as the consideration of anomalies or alterations other than those considered in this thesis
Augmented Reality and the Child–Friendly City. Back to the street playgrounds
No full textEl uso de dispositivos tecnológicos es habitual entre niños y niñas, siendo este uno de los motivos por los cuales ha disminuido su presencia en la ciudad. Aunque los nuevos ciudadanos menores de edad desarrollan habilidades sociales, mentales y educativas en la ciudad, muchos se enfrentan a este tipo de exclusión presencial. Es un hecho que la tecnología se ha convertido en un componente esencial de los entornos urbanos, y que la ciudad tecnológicamente mediada se diseña y se construye en nuestros días como paradigma de la ciudad del futuro. En esta circunstancia, los lugares digitalmente aumentados constituyen fragmentos que incorporan la realidad aumentada (RA) como interfaz de comunicación e interacción entre los espacios digitales, los lugares físicos y el conjunto de agentes que participan de la ecología de la ciudad. Por lo tanto, parece deseable que el diseño de la ciudad habitada por nuestros niños y niñas incorpore, explícitamente, una revisión de los procedimientos de tal interacción. Esta investigación valida la hipótesis que postula a la tecnología de la RA como medio promotor de un tipo alternativo de comunicación con los menoresnativos digitales, contribuyendo al desarrollo de capacidades como la cognición espacial y otras habilidades físicas y sociales, tanto en el mundo físico como en el digital.
La tesis explora la RA como una herramienta potencial para desarrollar una ciudad tecnológicamente mediada y amiga de los niños, dotando al espacio público de juegos infantiles más inclusivos que complementen el tiempo de ocio y aprendizaje de los niños y niñas. La revisión de la literatura correspondiente desde posiciones ligadas a la disciplina de la arquitectura permite detectar oportunidades para evolucionar un campo de estudio mayoritariamente en manos de los sectores tecnológicos especialistas. Asimismo, el análisis efectuado de los casos de estudio revela que la tecnología de la RA puede dotar al espacio público de cualidades precisas para el diseño de una ciudad amiga de los niños, en el sentido de recuperar una presencia infantil más activa en este ámbito. Además, esta tecnología punta, consumida de forma adecuada, demuestra una capacidad contrastada de integrar pedagogías lúdicas que ayuden al proceso de formación y desarrollo de los menores. Deberíamos proyectar la ciudad con una mayor sensibilidad hacia la población infantil, pues los niños y niñas que hoy juegan en las calles no solo son ciudadanos de pleno derecho, sino que serán los habitantes de la ciudad del futuro, una ciudad amiga de los niños.
ABSTRACT
The use of technological devices is common among children, which is one of the reasons why their presence in the city has declined over the years. Although new citizens develop social, mental, and educational skills in the city, many of these children face this kind of exclusion in person. It is a fact that technology has become an essential component of urban environments; the technologically mediated city is designed and stands today as the future paradigm of the city. Digitally augmented places constitute fragments that incorporate Augmented Reality (AR) as a communication and interaction interface between digital spaces, physical places, and the set of agents that participate in the ecology of the city. It would therefore be desirable that the design of the city inhabited by our children explicitly involves a review of the procedures of such interaction. This research validates the hypothesis that AR technology can promote other kinds of communication with digitally native children and foster developing capacities such as spatial cognition and other physical and social skills in both the physical and digital worlds.
The thesis explores AR as a potential tool to foster a technologically mediated child-friendly city, where the urban environment incorporates new inclusive children’s games that can occupy part of children’s leisure time and promote their maturity into adulthood. The review of the literature from positions linked to the discipline of architecture allows us to detect opportunities to evolve a field of study that is mostly in the hands of specialist technological sectors. Furthermore, the analysis of the case studies reveals that AR technology can endow public space with precise qualities for the design of a child-friendly city, in the sense of recovering a more active child presence in public space. Moreover, this cutting-edge technology, when used appropriately, demonstrates a proven capacity to integrate playful pedagogies that help the process of children’s education and development. We should project the city with greater sensitivity towards the child population, because the children who play in the streets today are not only citizens in their own right, but will be the inhabitants of the city of the future, a child-friendly city
Sistema Experto para la estimación directa de la exposición de los vehículos turismos a partir de los datos registrados en ITV. Propuesta de un Observatorio de movilidad del parque de vehículos
No full textEl logro de nuevas metas de seguridad vial, exige medidas específicas dirigidas a ámbitos y colectivos con características diferentes, y esto genera la necesidad de mejorar el conocimiento de los niveles de riesgo de grupos de usuarios, relacionándolos con diferentes parámetros de los vehículos, consiguiendo realizar un análisis más desagregado. El conocimiento de los kilómetros que recorren los vehículos, es esencial en estudios de transporte y seguridad vial, como un indicador de la exposición y movilidad; su aplicación en la determinación de los índices de riesgo de usuarios de forma desagregada, es de gran interés para la comunidad científica y para las autoridades encargadas de velar por la seguridad vial en la carretera, aunque este enfoque de análisis más desagregado, se enfrenta al problema y la dificultad de disponer de datos para evaluar los niveles de exposición real de los grupos o colectivo específicos, con la aplicación de modelos estadísticos avanzados.
El objetivo general de la presente tesis es desarrollar un sistema experto para la determinación de la exposición de los vehículos a partir de los datos registrados en ITV; para lo cual se cuenta como insumo de partida, con una muestra de los datos registrados en el paso de los vehículos tipo turismo por las estaciones de Inspección Técnica Vehicular, que conforman un almacén de datos, administrado por la Dirección General de Tráfico de España.
La tesis se ha dividido en 3 partes. En la primera parte se aborda el concepto de exposición y se realiza una revisión del estado del arte relacionado con los observatorios de movilidad y los centros de inspección técnica de vehículos. Además, en esta primera parte se ha elaborado una Operational Data Warehouse (ODW), la cual ha sido creada a partir de la muestra recibida; está ODW ha servido de base para realizar una exploración analítica y para el desarrollo del sistema experto.
En la segunda parte de la tesis se enfoca en el desarrollo del sistema experto para la estimación de los vehículos a partir de los datos registrados en ITV. El funcionamiento del sistema experto se ha basado en el desarrollo de tres métodos de Machine Learning: CART, Random Forest y Gradiente Boosting; los métodos indicados han sido optimizados a través de los hiperparámetros que regulan su funcionamiento, y evaluados en base a las métricas de desempeño. Los tres métodos coincides en identificar a la antigüedad, la cilindrada y la tara del vehículo, como factores de mayor influencia en los patrones de desplazamiento de los vehículos tipo turismo; en cuanto a la estimación de la exposición, el método Gradiente Boosting ha demostrado mejor funcionamiento al momento de realizar las predicciones. El sistema experto desarrollado, se convierte en una herramienta aplicable al trabajo que desarrollan los observatorios del área del transporte; es así que, en esta segunda parte de la tesis, también se ha realizado un diseño conceptual de un observatorio de movilidad (POMv), contemplado la utilización de los registros de ITV, y el sistema experto desarrollado. El POMv se ha estructurado en 4 bloques: la base de datos empleada, los análisis que permitiría el POMv, los indicadores que se obtendría como resultados y la divulgación de la información.
En la tercera parte se extraen conclusiones en base al trabajo desarrollado, así como las contribuciones del mismo; además se plantean propuestas de futuras líneas de investigación.
ABSTRACT
The achievement of new road safety goals requires specific measures aimed at areas and groups with different characteristics, and this generates the need to improve knowledge of the risk levels of groups of users, relating them to different vehicle parameters, and achieving a more disaggregated analysis. Knowledge of the kilometers travelled by vehicles is essential in transport and road safety studies, as an indicator of exposure and mobility; its application in the determination of user risk indexes in a disaggregated manner is of great interest to the scientific community and to the authorities in charge of ensuring road safety on the road, although this more disaggregated analysis approach faces the problem and the difficulty of having data to evaluate the real exposure levels of specific groups or collectives, with the application of advanced statistical models.
The general objective of this thesis is to develop an expert system for the determination of the exposure of vehicles from the data recorded in VTI; for which we have as a starting input, a sample of the data recorded in the passage of passenger cars through the Vehicle Technical Inspection stations, which make up a data warehouse, managed by the Directorate General of Traffic of Spain.
The thesis has been divided into 3 parts. The first part deals with the concept of exposure and a review of the state of the art related to mobility observatories and vehicle inspection centers. In addition, in this first part, an Operational Data Warehouse (ODW) has been elaborated, which has been created from the sample received; this ODW has served as the basis for an analytical exploration and the development of the expert system.
The second part of the thesis focuses on the development of the expert system for the estimation of vehicles from the data recorded in VTI. The operation of the expert system has been based on the development of three Machine Learning methods: CART, Random Forest and Gradient Boosting; the indicated methods have been optimized through the hyperparameters that regulate their operation, and evaluated based on performance metrics. The three methods coincide in identifying vehicle age, displacement and tare weight as the most influential factors in the displacement patterns of passenger cars; as for the estimation of exposure, the Gradient Boosting method has shown better performance at the time of making the predictions. The expert system developed becomes a tool applicable to the work developed by the observatories in the area of transportation; thus, in this second part of the thesis, a conceptual design of a mobility observatory (POMv, for its acronym in Spanish) has also been carried out, contemplating the use of the ITV (for its acronym in Spanish) records and the expert system developed. The POMv has been structured in 4 blocks: the database used, the analyses that the POMv would allow, the indicators that would be obtained as results and the dissemination of the information.
In the third part, conclusions are drawn based on the work carried out, as well as the contributions of the same; in addition, proposals for future lines of research are put forward
Implementation of Relay Nodes Using Software-Defined Radio : Application for 5G Communication Networks
No full textThe increasing demand for faster data speeds, seamless connectivity, and ubiquitous coverage in mobile networks has propelled the advancement of cutting-edge technologies. These include cooperative systems that utilize relay nodes in LTE and the Integrated Access and Backhaul (IAB) architecture in 5G and future 6G networks. Cooperative networks enable multiple relay nodes to collaborate, enhancing network performance by reducing interference, extending coverage, and increasing capacity. However, this comes at the expense of introducing an additional delay. The IAB architecture not only encompasses the advantages of LTE relay technologies but also integrates access and backhaul functionalities, resulting in more efficient and costeffective mobile networks. Additionally, it accounts for the deployment of millimeterwave (mmWave) frequency bands.
The work developed in this thesis is a contribution to the design, implementation, and performance evaluation of multiple 3GPP standardized relay protocols for downlink LTE and 5G networks. Using the software-defined radio (SDR) platforms and algorithms developed in Matlab™, this thesis presents a series of testbenches to practically test and demonstrate the performance of two-hop cooperative communication networks for LTE/5G. These testbenches have demonstrated the ability to support high performance, due to the implemented relay protocols. Four protocols standardized by 3GPP have been developed for the two-hop cooperative LTE platform, namely, A&F, A&F with ZF pre-equalization stage, A&F with MMSE pre-equalization stage, and D&F. Improving the testbench developed for the LTE network, an improved two-hop platform has been implemented for a cooperative 5G network, where a proposed 5G signal compatible downlink D&F protocol has been developed. A 3GPP-inspired hardware implementation for the out-of-band IAB network has been proposed. Using the aforementioned SDR platforms and Pasternack's 60 GHz transmitter and receiver modules, a flexible mmWave D&F protocol has been designed and developed. Finally, a high-level hardware platform with radio and baseband units for the 26.5 GHz transceiver-based IAB-D&F architecture is presented, where the mmWave transmitter and receiver modules have been designed and manufactured in the Research Group. The proposed IAB architectures consider the implementation of a phase noise cancellation algorithm based on the phase tracking reference signal to estimate and compensate the phase noise of the oscillators in the mmWave transceivers.
The thesis provides measurements and experimental results, analyses the computational complexity of the implemented protocols, and presents and discusses the experimental obtained results. It should be noted that the presented metrics have been carried out in real scenarios, both indoors and outdoors. The comparison of the theoretical results with those obtained using off-the-shelf available instrumentation demonstrates the correct functionality of the developed architectures, protocols, and algorithms.
RESUMEN
La creciente necesidad de velocidades de datos más rápidas, conectividad ininterrumpida y cobertura ubicua en las redes móviles han impulsado el desarrollo de tecnologías de vanguardia, como los sistemas cooperativos usando nodos repetidores para LTE y la arquitectura IAB en 5G y futura 6G. Las redes cooperativas permiten que varios nodos de retransmisión colaboren y mejoren el rendimiento de la red reduciendo las interferencias, ampliando la cobertura y potenciando la capacidad a costa de introducir un retardo adicional. La arquitectura IAB conserva las mismas ventajas de las tecnologías de retransmisión de LTE, así como integra las funcionalidades de acceso y backhaul, creando redes móviles más eficientes y rentables. Además, usan las bandas milimétricas para su despliegue.
El trabajo desarrollado en la presente tesis, constituye una contribución al diseño, implementación y evaluación del rendimiento de múltiples protocolos de retransmisión estandarizados por 3GPP, para el enlace descendente de redes LTE y 5G. Utilizando la plataforma de radio definida por software (SDR) y el software desarrollado en Matlab™, en esta tesis se presentan una serie de bancos de medidas para comprobar y demostrar de forma práctica el funcionamiento de redes de comunicaciones cooperativas de dos saltos para LTE/5G. Estos bancos de pruebas han demostrado capacidad de soportar altas prestaciones, debido a los protocolos de retransmisión implementados. Se han desarrolla cuatro protocolos estandarizados por el 3GPP para los bancos de pruebas LTE cooperativos de dos saltos, en concreto, los protocolos A&F, A&F con etapa de preecualización ZF, A&F con etapa de preecualización MMSE, y D&F. Mejorando la plataforma desarrollado para la red LTE, se ha implement ado un banco de pruebas mejorado de dos saltos para una red 5G cooperativa, donde se ha desarrollado una propuesta de protocolo D&F de enlace descendente compatible con la señal 5G. Se ha propuesto una implementación de hardware inspirada en el 3GPP para la red IAB fuera de banda. Empleando la plataforma SDR mencionada y los módulos transmisor y receptor de 60 GHz de Pasternack, se ha diseñado y desarrollado un protocolo D&F en bandas milimétricas flexible. Por último, se presenta una plataforma hardware de alto nivel con unidades de radio y banda base para la arquitectura IAB-D&F basada en un transceptor de 26.5 GHz, en la que los módulos transmisor y receptor en milimétricas han sido diseñados y fabricados en el Grupo de Investigación. Las arquitecturas IAB propuestas consideran la implementación de un algoritmo de cancelación de ruido de fase basado en el seguimiento en fase de la señal de referencia para estimar y compensar el ruido de fase de los osciladores en los transceptores de milimétricas.
En la tesis se proporcionan medidas y resultados experimentales, se analiza la complejidad computacional de los protocolos implementados y se presentan y discuten los resultados experimentales obtenidos. Destacar que los resultados presentados se han realizado en escenarios reales, tanto en interiores como exteriores. La comparación de los resultados teóricos con los obtenidos mediante la instrumentación comercial disponible demuestran la correcta funcionalidad de las arquitecturas, protocolos y algoritmos desarrollados. Finalmente se presentan una serie de conclusiones y se analizan futuras lineas de investigación
Aprovechamiento del recurso energético de las olas y evaluación de los criterios técnicos y operativos para la selección de dispositivos adecuados en puertos. Aplicación al puerto de Valencia
No full textLas energías renovables de origen marino constituyen una de las soluciones más accesibles para lograr los objetivos de descarbonización del transporte marítimo.
Varias son las tecnologías que se pueden utilizar para la extracción de la energía de los océanos, entre ellas, la relacionadas con el aprovechamiento de la energía provocada por el movimiento gravitacional de las olas, o energía undimotriz.
Este tipo de energía es especialmente interesante para su utilización en instalaciones cercanas a la costa, debido a que los criterios logísticos, que son los que mayor importancia tienen en la evaluación de este tipo de proyectos, pueden ser minimizados y por lo tanto conseguir unos mayores rendimientos. A su vez, las infraestructuras de abrigo de los puertos presentan una oportunidad para la instalación de algunas de las tecnologías que extraen la energía del oleaje.
A lo largo de esta tesis, y partiendo de la aplicación del método Delphi, se identifican los criterios que, a juicio de la comunidad científica, académica y tecnológica se consideran más importantes en la evaluación de proyectos de energía undimotriz. Como resultado de la investigación realizada, se propone una categorización de los criterios evaluados en función de su importancia y el consenso alcanzado por la comunidad académica, científica y tecnológica, (WECANet1). Partiendo de esta información, los resultados obtenidos se adaptan a las condiciones y necesidades operativas de los puertos para la selección de las tecnologías más adecuadas para su utilización en los mismos. Para finalizar, se aplica la misma metodología al caso particular del puerto de Valencia, el más importante del Mar Mediterráneo, para demostrar la conveniencia del uso de este tipo de dispositivos para la generación de energía en régimen de autoconsumo.
ABSTRACT
Marine renewable energies are one of the most accessible solutions to achieve the objectives of decarbonisation of maritime transport.
There are several technologies that can be used to extract energy from the oceans, including those related to harnessing the energy produced by the gravitational motion of waves, or wave energy.
This type of energy is especially interesting for use in installations near-shore, due to the fact that logistical factors, which are the most important in the evaluation of this type of project, can be minimised and therefore achieve higher yields. At the same time, the sheltering infrastructures of the ports present an opportunity for the installation of some of the technologies that extract energy from waves.
Throughout this thesis, and based on the application of the Delphi method, the criteria that, in the opinion of the scientific, academic, and technological community, are considered most important in the evaluation of wave energy projects are identified. As a result of the research carried out, a categorisation of the criteria evaluated according to their importance and the consensus reached by the academic, scientific, and technological community (WECANet) is proposed. Based on this information, the results obtained are adapted to the conditions and operational needs of the ports for the selection of the most appropriate technologies for their use in the ports. Finally, the same methodology is applied to the particular case of the port of Valencia, the most important port in the Mediterranean Sea, to demonstrate the suitability of using this type of device for selfconsumption energy generation
Propuesta de modelos para el análisis a flexión en secciones de hormigón estructural reforzado con fibras mediante la hipótesis de fisura plana
No full textDurante los últimos 50-60 años el Hormigón Reforzado con Fibras (HRF) ha ido cobrando cada vez más protagonismo en la ingeniería. El aporte de una mayor ductilidad en el hormigón por la inclusión de las fibras ha sido relevante para establecer un mejor control de la fisuración en la sección pudiendo sustituir el armado transversal convencional de manera total o parcial.
Numerosas investigaciones sobre esta ductilidad, la cual ha sido estudiada desde la Mecánica de la Fractura, han proporcionado diferentes modelos de cálculo y formulaciones empíricas que han sido implementadas en las normativas vigentes. Destacan las investigaciones de Hillerborg con su propuesta de modelo cohesivo (σ-w) y la de Bažant, con su teoría de bandas (σ-ε). Ambos estudios establecen un modelo constitutivo a tracción del hormigón mediante la caracterización de sus resistencias residuales. A pesar de estas investigaciones llevadas a cabo en los últimos años, no hay unos criterios sólidos para el diseño de elementos de HRF.
En la presente tesis se han desarrollado varios modelos analíticos, los cuales han proporcionado una serie de propuestas de diseño en el comportamiento a flexión de secciones de HRF, pudiendo facilitar su incorporación en las normativas, paliando así, las barreras técnicas y psicológicas que existen en su empleo en la práctica.
Estos modelos analíticos se han basado en los modelos de ablandamiento (σ-w), ya que permiten evaluar de manera directa la fisuración, así como la capacidad a flexión de la sección de HRF. Los capítulos 2, 3 y 4 de la tesis, se han centrado en el estudio de diferentes formas de la curva σ-w: lineal (capítulo 2), bilineal (capítulo 3) y lineal con armadura pasiva (capítulo 4). La elección de la curva lineal se fundamenta en las prescripciones por parte de la normativa Código Modelo 2010. La curva bilineal, la cual se basa en la anterior curva, se ha estudiado para establecer una mejor aproximación de los resultados al inicio de la fisuración, sobre todo en elementos de bajas cuantías. Por último, la curva lineal con armadura pasiva se ha analizado desde el punto de vista del trabajo conjunto de las fibras y del refuerzo longitudinal para un mejor control de la fisuración. Todos estos modelos tienen una rápida convergencia en la obtención de los resultados por lo que permite un ahorro en el tiempo computacional.
El contraste de los resultados numéricos obtenidos de cada modelo acorde al uso de las normativas vigentes con los resultados experimentales de la bibliografía, ha dado fruto a una propuesta de expresiones y ábacos sencillos para el diseño a flexión en secciones estructurales de HRF. Además, se han expuesto varios ejemplos de aplicación del uso de estas expresiones y ábacos para dicho diseño.
Se espera impulsar el desarrollo de proyectos de HRF en el ámbito profesional gracias a la propuesta de estos modelos y ejemplos prácticos. A través de su divulgación científica contribuirían a fomentar otras líneas investigación, así como su implementación en las normativas actuales.
ABSTRACT
During the last 50-60 years Fiber Reinforced Concrete (FRC) has been taking on more importance in engineering. The contribution of a greater ductility in the concrete by the inclusion of the fiber has been relevant in order to establish a better cracking control in the FRC section, be able to replace the conventional transversal reinforcement totally or partially.
Numerous investigations about this ductility, which has been studied from Fracture Mechanics, has provided different calculation models and empirical formulations that have been added in the current normative. Hillerborg’s investigation with its cohesive model (σ-w) and Bažant’s investigation with its crack band theory (σ-ε) were the ones that stood out the most. Both studies establish the tensile constitutive model of concrete by the characterization of its residual strengths. In spite of these investigations carry out during the last years, there are not solid criteria for the FRC design.
In the current thesis several analytical models have been developed, which have provided a series of design proposals for the flexural behavior of FRC sections. This has been able to facilitate its incorporation into regulations, palliating the technical and psychological barriers that exist in the practice.
These analytical models have based on softening laws (σ-w) because allow to evaluate in a direct way the cracking and the flexural capacity of the FRC section. Chapters 2, 3 and 4 of the thesis, they have focused on the study of the geometry of the σ-w curve: linear (chapter 2), bilinear (chapter 3) and linear with passive reinforcement (chapter 4). The choose of linear curve is based on the prescriptions of the Modal Code 2010 regulation. Bilinear curve, which is based on the last curve, it has been studied to stablish a better approximation of the results at the beginning of cracking, especially in elements of low quantities. The last, linear curve with passive reinforcement has been analyzed from the work point of view between fibers and longitudinal reinforcement in order to enhance cracking control. All models have a fast convergence in order to obtain results, thus allows to reduce computational time.
The contrast of the numerical results obtained in each model according to the use of the current normative with the experimental results from the bibliography, have produced results in the proposal of simple expressions and abacuses for the flexural design in structural section of FRC. Furthermore, it has exposed several application examples of the use of these expressions and abacuses for that design.
It hopes to motivate the development of FRC projects in the professional field through the proposal of these models and practice examples. Through its scientific divulgation it would contribute to encourage other research lines, as well as its implementation in current regulations
Mejora de la resiliencia y adaptabilidad de explotaciones agrarias en sistema extensivo en secano en la provincia de Cuenca (Castilla-La Mancha)
No full textLa resiliencia de las explotaciones agrarias en sistema extensivo en secano de la provincia de Cuenca (Castilla-La Mancha) se trata de una característica clave para la continuidad de su actividad. En este trabajo se analiza la mejora de la resiliencia de las explotaciones agrarias de Cuenca (Castilla-La Mancha), centrándose en la comarca agraria de la Alcarria Conquense. Para llevarlo a cabo se ha realizado un estudio del sistema agrario de la región, se ha dado explicación al marco teórico de resiliencia del sistema agrario, se han identificado los principales retos que enfrentan las explotaciones agrarias de la Alcarria Conquense y las estrategias de resiliencia puestas en marcha por los agricultores de esta región. Por último se han distinguido los posibles cambios que los agricultores consideran que podrían mejorar la gestión de su explotación.
Tras la realización de todos estos estos objetivos, se puede concluir que las explotaciones agrarias de la comarca en estudio se encuentran afectadas por una gran diversidad de retos, que les suponen una elevada incertidumbre a la que no están acostumbrados y les cuesta gestionar adecuadamente. Pero también disponen de una gran heterogeneidad de estrategias, tratándose de un sector dinámico que ha mostrado tener las suficientes capacidades de robustez, adaptación y transformación para poder hacer frente a los retos que le amenazan.
Abstract
The resilience of rainfed extensive system farms in the province of Cuenca (Castilla-La Mancha) is a key characteristic for the continuity of their activity. This paper analyses the improvement of the resilience of farms in Cuenca (Castilla-La Mancha), focusing on the agricultural region of Alcarria Conquense. To do so, a study of the agricultural system of the region was carried out, the theoretical framework of resilience of the agricultural system was explained, the main challenges faced by farms in Alcarria Conquense and the resilience strategies implemented by farmers in this region were identified. Finally, the possible changes that farmers consider could improve the management of their farms were identified.
After all these objectives have been achieved, it can be concluded that the farms in the region under study are affected by a wide range of challenges, which represent a high level of uncertainty that they are not used to and which they find difficult to manage adequately. But they also have a great heterogeneity of strategies, being a dynamic sector that has shown that it has sufficient capacity for robustness, adaptation, and transformation to be able to face the challenges that threaten it
Estudio de la utilización de los edulcorantes en la industria alimentaria. Repercusiones sobre la salud
No full textExiste una creciente conciencia en la sociedad sobre la necesidad de reducir la ingesta de azúcares simples debido a su asociación con la posibilidad de padecer distintas enfermedades. Para abordar este problema, se introdujeron en el mercado gran cantidad de productos con edulcorantes acalóricos. Los edulcorantes pueden afectar la calidad de los alimentos al modificar sus propiedades organolépticas y su valor nutricional. Distintos reglamentos, como el Reglamento (CE) Nº 1333/2008, el Reglamento (UE) Nº 1129/2011 y el Reglamento (CE) Nº 1924/2006, establecen procedimientos de autorización comunes para aditivos, enzimas y aromas alimentarios, y regulan las declaraciones nutricionales y de propiedades saludables en los alimentos. La EFSA realiza las evaluaciones de riesgo y proporciona asesoramiento científico sobre los edulcorantes utilizados como aditivos alimentarios. En España, la Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición (AESAN) sigue las directrices establecidas por la EFSA y recomienda que el consumo de edulcorantes se sitúe dentro de los límites legales, así como controla que el etiquetado sea adecuado en los alimentos.
A lo largo de este trabajo, se analizan los distintos tipos de edulcorantes, así como diversos estudios que se realizaron con el objetivo de conocer cuál es realmente la repercusión de los edulcorantes sobre la salud. Llama la atención cómo en estudios realizados hace décadas, varios edulcorantes se consideraban óptimos para prevenir y combatir enfermedades como la obesidad o la diabetes y actualmente existen grandes dudas sobre si realmente estos mismos podrían, incluso, llegar a ser perjudiciales para la salud. En el año 2023, la Organización Mundial de la Salud ha desaconsejado el consumo de edulcorantes acalóricos a pacientes que traten de regular el peso corporal.
Por otro lado, se realiza un estudio de los productos del mercado español que más emplean edulcorantes, analizando qué edulcorantes son los que utiliza cada marca y en qué proporciones. Como resultado se encontró que el acesulfamo K es uno de los edulcorantes más utilizados en la industria alimentaria para la producción de refrescos, lácteos fermentados, cereales, caramelos y chicles. Asimismo, se encontró que la estevia es de uso común en la elaboración de salsas y pastas, que el maltitol es de uso habitual en la producción de productos de repostería y helados y que la sucralosa es utilizada en la producción de mermeladas.
A la vista de lo encontrado se puede concluir que aún existe desconocimiento de los posibles efectos metabólicos que los edulcorantes pueden provocar en el organismo a largo plazo, por lo que defender su uso con una base científica puede resultar complicado, por lo que podemos determinar que es necesario realizar más estudios que permitan identificar más a largo plazo el posible efecto de los edulcorantes sobre la salud.
ABSTRACT
There is a growing awareness in society about the need to reduce the consumption of simple sugars due to their association with the risk of various diseases. To address this issue, a large number of products with non-caloric sweeteners were introduced into the market. Sweeteners can affect the quality of foods by modifying their organoleptic properties and nutritional value. Various regulations, such as Regulation (EC) Nº. 1333/2008, Regulation (EU) Nº. 1129/2011, and Regulation (EC) Nº. 1924/2006, establish common authorization procedures for food additives, enzymes, and flavorings, and regulate nutritional and health claims on food products. The EFSA conducts risk assessments and provides scientific advice on sweeteners used as food additives. In Spain, the Spanish Agency for Food Safety and Nutrition (AESAN) follows the guidelines established by the EFSA and recommends that the consumption of sweeteners be within legal limits, while also ensuring proper labeling on food products.
Throughout this work, different types of sweeteners are analyzed, as well as various studies that were conducted to understand the real impact of sweeteners on health. It is striking how in studies conducted decades ago, several sweeteners were considered optimal for preventing and combating diseases such as obesity or diabetes, and currently, there are significant doubts about whether these same sweeteners could even be harmful to health. In 2023, the World Health Organization has advised against the consumption of non-caloric sweeteners for patients attempting to regulate body weight.
A study is conducted on the Spanish market products that usually use sweeteners, analyzing which sweeteners each brand uses and in what proportions. As a result, it was found that acesulfame K is one of the most commonly used sweeteners in the food industry for the production of soft drinks, fermented dairy products, cereals, candies, and chewing gums. Additionally, it was found that stevia is commonly used in the preparation of sauces and pastes, maltitol is regularly used in the production of bakery products and ice creams, and sucralose is used in the production of jams.
Based on the findings, it can be concluded that there is still a lack of understanding regarding the potential long-term metabolic effects that sweeteners may have on the body. Defending their use with a scientific basis can be challenging, indicating the need for further studies to identify the potential long-term effects of sweeteners on health
Desarrollo de un vehículo de liberación farmacológica basado en fibroína de la seda para el tratamiento del ictus isquémico
No full textCon más de 12 millones de afectados al año en el mundo, el ictus cerebral isquémico constituye el tipo de ictus más frecuente. Se trata de una de las enfermedades cardiovasculares con mayor prevalencia en el mundo y se prevé que su incidencia aumente en las próximas décadas como consecuencia del envejecimiento de la población. Actualmente, el tratamiento del ictus isquémico está restringido a las primeras horas tras el comienzo de los síntomas, y se basa en la recanalización del vaso sanguíneo ocluido mediante la administración del activador tisular del plasminógeno recombinante o técnicas quirúrgicas como la trombectomía endovascular. Esta restringida ventana temporal implica que muchos pacientes no sean elegibles para estos tratamientos, los cuales, además no son efectivos en un gran porcentaje de los pacientes que sufren un ictus. El accidente cerebrovascular isquémico origina una serie de mecanismos fisiopatológicos complejos que contribuyen a transformar la penumbra isquémica en tejido cerebral irreversiblemente dañado. El conocimiento de estos procesos y su modulación puede ayudar a limitar el daño secundario desencadenado por la ausencia de oxígeno y glucosa en el cerebro. Sin embargo, y a pesar de los resultados prometedores que se han obtenido con distintos fármacos neuroprotectores en modelos preclínicos, actualmente no disponemos de fármacos eficaces en la clínica para el tratamiento del ictus isquémico. Esta falta de traslación a la clínica puede ser debida a varios factores, entre los que se incluye la reducida estabilidad de los fármacos in vivo y su incapacidad para alcanzar y/o mantenerse en el tejido cerebral a concentraciones terapéuticas durante la ventana temporal requerida.
Debido a sus propiedades de biocompatibilidad, altas prestaciones mecánicas y una tasa de degradación lenta y controlada in vivo, la fibroína de la seda (FS) constituye un biomaterial con un elevado potencial para la encapsulación y liberación controlada de fármacos. En esta Tesis se han desarrollado y caracterizado hidrogeles y películas de FS obtenidos por un procesamiento acuoso para la liberación de moléculas terapéuticas que tienen por finalidad proteger y reparar el daño producido por un ictus isquémico.
En paralelo se ha estudiado por primera vez la eficacia de tres fármacos neuroprotectores en un modelo animal de isquemia cerebral permanente. Dicho modelo imita la condición clínica más frecuente de pacientes con un ictus cerebral isquémico. De los tres fármacos ensayados, la nitrona MC37F2 (F2) redujo el contenido de estrés oxidativo y la muerte neuronal, conduciendo a un menor daño cerebral. Por su parte, el fármaco 2-Aminoetoxidifenil borato (2-APB) acortó la duración de las despolarizaciones corticales periinfarto, manteniendo un mayor flujo sanguíneo cerebral en áreas perilesionales, reduciendo el tamaño de la lesión y produciendo una mejoría funcional significativa.
Finalmente, se ha obtenido una prueba de concepto sobre la posibilidad de encapsular fármacos neuroprotectores (en concreto la nitrona F2) en hidrogeles de FS para su administración en áreas perilesionales. A pesar de que en las condiciones del estudio no fue posible validar el efecto neuroprotector de la inyección intracerebral del fármaco F2 en hidrogeles de FS, este trabajo constituye un nuevo enfoque terapéutico para la administración de fármacos con limitada estabilidad en el cerebro y, con ello, superar las barreras actuales en el tratamiento del daño cerebral.
ABSTRACT
Ischemic brain stroke is the most frequent type of stroke and it affects more than 12 million people in the world every year. Among all cardiovascular diseases, ischemic stroke is the one with the highest prevalence in the world and its incidence is estimated to increase in the next decades due to the increasing aging of the population. Current treatment of stroke is restricted to the first hours after the symptoms onset and is based on the recanalization of the occluded vessel through the injection of recombinant tissue plasminogen activator or surgical intervention such as endovascular thrombectomy. As a result of the restricted time window, many patients are ineligible for these therapies. In addition these treatments are not effective in a large percentage of patients who suffer a stroke. When an ischemic brain stroke takes place, a series of complex pathophysiological mechanisms are induced, which contribute to the transformation of the ischemic penumbra into irreversibly damaged brain tissue. Knowledge about these processes and their possible modulation may help to limit the secondary damage triggered in response to oxygen and glucose deprivation in the brain. However, and despite the promising results that have been obtained with various neuroprotective drugs in preclinical studies, currently there are no effective drugs in the clinics to treat ischemic stroke. This lack of clinical translation can be attributable to several factors, including the reduced stability of the drugs in vivo and their inability to reach and/or remain in the brain parenchyma at therapeutic concentrations during the required time window.
Due to its good biocompatibility, high mechanical performance and slow and controlled degradation rate in vivo, silk fibroin (SF) constitutes a biomaterial with high potential for the encapsulation and controlled release of drugs. In this PhD thesis, we have developed and characterized SF hydrogels and films produced by aqueous processing for the release of therapeutic molecules to protect and repair the damaged brain.
In parallel, we have assessed for the first time the efficacy of three neuroprotective drugs in an animal model of permanent cerebral ischemia. This model mimics the most common clinical condition of patients suffering an ischemic stroke. Of the three tested drugs, nitrone MC37F2 (F2) reduced oxidative stress content and neuronal death leading to a reduction in brain damage. On the other hand, 2-Aminoethoxydiphenyl borate (2-APB) shortened the duration of preiinfarct cortical depolarizations, leading to higher levels of cerebral blood flow in the ischemic penumbra, reducing the infarct size and inducing significant functional improvement.
Finally, we have performed a proof of concept based on the encapsulation of a neuroprotective drug (specifically nitrone F2) in SF hydrogels and its injection in perilesional areas. Despite the fact that we could not confirm a neuroprotective effect from the intracerebral injection of F2 in SF hydrogels, this work constitutes a new therapeutic approach for the administration of drugs with limited stability to the brain in order to overcome current barriers in the treatment of brain damage
Desarrollo de una estación meteorológica con Raspberry Pi utilizando Linux embebido
No full textResumen:
El proyecto “Desarrollo de una estación meteorológica con Raspberry Pi utilizando Linux Embebido” nace con la idea de facilitar la medición de las condiciones meteorológicas para un público más amplio, desarrollando para ello una estación meteorológica mucho más asequible y pequeña que los grandes y costosos aparatos de medición del mercado. Esta estación será capaz de medir varias de las magnitudes más habituales en estos dispositivos con una calidad de medición comparable.
Además, otro de los motivos que han impulsado a la creación de una estación de este tipo es que, a pesar de que hoy en día se pueda obtener información meteorológica de diferentes fuentes (internet, televisión, etc.), estos datos no representan con exactitud las condiciones meteorológicas en todas las zonas geográficas. Así, puede ser que la estación meteorológica que haya tomado la medida esté a kilómetros del usuario. Esto es especialmente grave en zonas escasamente pobladas en las que la infraestructura meteorológica sea igualmente escasa. En este sentido, disponer de una fuente de información meteorológica fiable y cercana geográficamente supone poseer una ventaja con respecto al que no lo tiene.
Por otro lado, el rápido desarrollo de los sistemas embebidos en los últimos años y de su máximo exponente, el Linux embebido, ha propiciado que casos prácticos como el de una estación meteorológica, sean abordables fácilmente con un presupuesto limitado.
Por tanto, como objetivo de este proyecto se propone el desarrollo de un sistema en Linux embebido que se desplegará en una Raspberry Pi y hará uso de sensores externos para realizar mediciones de temperatura, humedad relativa, presión atmosférica, altitud sobre el nivel del mar y calidad del aire. Añadido a esto, se habilitará la posibilidad en el sistema embebido de enviar la información de las mediciones a un servidor a través de internet, de forma que se pueda acceder a ellas fácilmente de forma remota.
Abstract:
The project "Development of a environmental weather station using a Raspberry Pi and Embedded Linux" was born with the idea of facilitating the measurement of weather conditions for a wider audience, developing a weather station much more affordable and smaller than the large and expensive measuring devices on the market. This station will be able to measure several of the most common magnitudes in these devices with comparable measurement quality.
In addition, another reason for the creation of such a station is that, even though nowadays weather information can be obtained from different sources (internet, television, etc.), this data does not accurately represent the weather conditions in all geographical areas. Thus, it may be that the weather station that has taken the measurement is miles away from the user. This is particularly serious in sparsely populated areas where the meteorological infrastructure is equally sparse. In this sense, having a reliable and geographically close source of meteorological information is an advantage over not having one.
On the other hand, the rapid development of embedded systems in recent years and its maximum exponent, the embedded Linux, has led to practical cases such as a weather station, are easily approachable with a limited budget.
Therefore, the objective of this project is the development of an embedded Linux system that will be deployed on a Raspberry Pi and will make use of external sensors to measure temperature, relative humidity, atmospheric pressure, altitude above sea level and air quality. In addition to this, the embedded system will be able to send the measurement information to a server via the internet, so that it can be easily accessed remotely