[ES] La necesidad de mejorar el consumo de combustible y las emisiones de los sistemas propulsivos de automoción en condiciones reales de conducción es la base de esta tesis. Para ello, se exploran dos ejes: En primer lugar, el control de los sistemas de propulsión. El estado del arte de control en los sistemas propulsivos de automoción se basa en gran medida en el uso de técnicas de optimización que buscan las leyes de control que minimizan una función de coste en un conjunto de condiciones de operación denidas a priori. Estas leyes se almacenan en las ECUs de producción en forma de mapas de calibración de los diferentes actuadores del motor. Las incertidumbres asociadas al conjunto limitado de condiciones en el proceso de calibración dan lugar a un funcionamiento subóptimo del sistema de propulsión en condiciones de conducción real. Por lo tanto, en este trabajo se proponen métodos de control adaptativo que optimicen la gestión de la planta propulsiva a las condiciones esperadas de funcionamiento para un usuario y un caso determinado en lugar de a un conjunto genérico de condiciones. El segundo eje se reere a optimizar, en lugar de los parámetros de control del sistema propulsivo, la demanda de potencia de este, introduciendo al propio conductor en el bucle de control, sugiriéndole las acciones a tomar. En particular, este segundo eje se reere al control de la velocidad del vehículo (conocido popularmente como Eco-Driving en la literatura) en condiciones reales de conducción. Se proponen sistemas de aviso en tiempo real al conductor acerca de la velocidad óptima para minimizar el consumo del vehículo. Los métodos de control desarrollados para cada aplicación se describen en detalle en la tesis y se muestran ensayos experimentales de validación en los casos de estudio diseñados. Ambos ejes representan un problema de control óptimo, denido por un sistema dinámico, unas restricciones a cumplir y un coste a minimizar, en este sentido las herramientas desarrolladas en la tesis son comunes a los dos ejes: Un modelo de vehículo, una herramienta de predicción del ciclo de conducción y métodos de control óptimo (Programación Dinámica, Principio Mínimo de Pontryagin y Estrategia de Consumo Equivalente Mínimo). Dependiendo de la aplicación, los métodos desarrollados se implementaron en varios entornos experimentales: un motor térmico en sala de ensayos simulando el resto del vehículo, incluyendo el resto del sistema de propulsión híbrido y en un vehículo real. Los resultados muestran mejoras signicativas en el rendimiento del sistema de propulsión en términos de ahorro de combustible y emisiones en comparación con los métodos empleados en el estado del arte actual. / [CA] La necessitat de millorar el consum de combustible i les emissions dels sistemes propulsius d'automoció en condicions reals de conducció és la base d'aquesta tesi. Per a això, s'exploren dos eixos: En primer lloc, el control dels sistemes de propulsió. L'estat de l'art de control en els sistemes propulsius d'automoció es basa en gran manera en l'ús de tècniques d'optimització que busquen les lleis de control que minimitzen una funció de cost en un conjunt de condicions d'operació denides a priori. Aquestes lleis s'emmagatzemen en les Ecus de producció en forma de mapes de calibratge dels diferents actuadors del motor. Les incerteses associades al conjunt limitat de condicions en el procés de calibratge donen lloc a un funcionament subòptim del sistema de propulsió en condicions de conducció real. Per tant, en aquest treball es proposen mètodes de control adaptatiu que optimitzen la gestió de la planta propulsiva a les condicions esperades de funcionament per a un usuari i un cas determinat en lloc d'un conjunt genèric de condicions. El segon eix es refereix a optimitzar, en lloc dels paràmetres de control del sistema propulsiu, la demanda de potència d'aquest, introduint al propi conductor en el bucle de control, suggerint-li les accions a prendre. En particular, aquest segon eix es refereix al control de la velocitat del vehicle (conegut popularment com Eco-*Driving en la literatura) en condicions reals de conducció. Es proposen sistemes d'avís en temps real al conductor sobre la velocitat òptima per a minimitzar el consum del vehicle. Els mètodes de control desenvolupats per a cada aplicació es descriuen detalladament en la tesi i es mostren assajos experimentals de validació en els casos d'estudi dissenyats. Tots dos eixos representen un problema de control òptim, denit per un sistema dinàmic, unes restriccions a complir i un cost a minimitzar, en aquest sentit les eines desenvolupades en la tesi són comunes als dos eixos: Un model de vehicle, una eina de predicció del cicle de conducció i mètodes de control òptim (Programació Dinàmica, Principi Mínim de *Pontryagin i Estratègia de Consum Equivalent Mínim). Depenent de l'aplicació, els mètodes desenvolupats es van implementar en diversos entorns experimentals: un motor tèrmic en sala d'assajos simulant la resta del vehicle, incloent la resta del sistema de propulsió híbrid i en un vehicle real. Els resultats mostren millores signicatives en el rendiment del sistema de propulsió en termes d'estalvi de combustible i emissions en comparació amb els mètodes emprats en l'estat de l'art actual. / [EN] The need of improving the real-world fuel consumption and emission of automotive applications is the basis of this thesis. To this end, two verticals are explored: First is the online control of the powertrain systems. In state-of-the-art Optimal Control techniques (such as Dyanmic Programming, Pontryagins Minimum Principle, etc...) are extensively used to formulate the optimal control laws. These laws are stored in the production ECUs in the form of feedforward calibration maps. The unaccounted uncertainities related to the real-world during the powertrain calibration result in suboptimal operations of the powertrain in actual driving. Therefore, adaptive control methods are proposed in this work which, optimise the energy management of the conventional and the HEV powertrain control on real driving mission. The second vertical is regarding the vehicle speed control (popularly known as Eco-Driving in the literature) methods in real driving condition. In particular, speed advisory systems are proposed for real time application on a vehicle. The control methods developed for each application are described in details with their verication and validation on the designed case studies. Apart from the developed control methods, there are three tools that were developed and used at various stages of this thesis: A vehicle model, A driving cycle prediction tool and optimal control methods (dynamic programming, PMP and ECMS). Depending on the application, the developed methods were implemented on the Hardware-In-Loop Internal Combustion Engine testing setup or on a real vehicle. The results show signicant improvements in the performance of the powertrain in terms of fuel economy and emissions in comparison to the state-of-the-art methods. / Pandey, V. (2021). Online Control of Automotive systems for improved Real-World Performance [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/173716

[ES] La Unión Europea se ha fijado como objetivo en su marco estratégico a largo plazo establecer un sistema energético sostenible, competitivo, seguro y descarbonizado para 2050. Busca alcanzar una economía próspera, competitiva y neutra desde el punto de vista del clima. En Europa, el parque inmobiliario es el responsable del 36% de las emisiones de gases de CO2 y casi el 50% del consumo de energía final se destina a calefacción y refrigeración, del cual, el 80% es consumido en edificios. Esto significa que la renovación del parque inmobiliario, mejorando su eficiencia energética y descarbonizándolo, juega un papel fundamental para alcanzar los objetivos marcados en las principales agendas internacionales. Para transformar el parque existente hace falta definir estrategias de intervención eficientes con medidas específicas, cuantificables que atiendan de forma individualizada a la singularidad de cada tipología de edificio, según su uso y actividad. La presente investigación se centra en estudiar energéticamente los edificios escolares públicos de Valencia a través de la metodología del coste óptimo contemplada en el reglamente delegado de la directiva europea de eficiencia energética. Se propone un sistema de clasificación de los colegios por tipos, se definen una serie de medidas de mejora de la envolvente térmica para los edificios representativos del conjunto y se analizan energéticamente. Con los resultados obtenidos sobre el consumo energético y los costes globales de los edificios para un periodo de 30 años, se determina el conjunto de medidas de intervención más eficiente para cada tipo de edificio. En definitiva, se identifican las actuaciones de mejora que con un menor coste económico permiten alcanzar una mayor reducción del consumo de energía primaria. / [CA] La Unió Europea s'ha fixat com a objectiu en el seu marc estratègic a llarg termini establir un sistema energètic sostenible, competitiu, segur i descarbonitzat per al 2050. Busca arribar a una economia pròspera, competitiva i neutra des del punt de vista del clima. A Europa, el parc immobiliari és el responsable de el 36% de les emissions de gasos de CO2 i gairebé el 50% del consum d'energia final es destina a calefacció i refrigeració, de el qual, el 80% és consumit en edificis. Això vol dir que la renovació de parc immobiliari, millorant la seva eficiència energètica i descarbonitzandol, juga un paper fonamental per assolir els objectius marcats en les principals agendes internacionals. Per transformar el parc existent cal definir estratègies d'intervenció eficients amb mesures específiques, quantificables que atenguen de forma individualitzada a la singularitat de cada tipologia d'edifici, segons el seu ús i activitat. La present investigació se centra en estudiar energèticament els edificis escolars públics de València a través de la metodologia de el cost òptim prevista en el reglament delegat de la directiva europea d'eficiència energètica. Es proposa un sistema de classificació dels col·legis per tipus, es defineixen una sèrie de mesures de millora de l'envolvent térmica per als edificis representatius del conjunt i s'analitzen energèticament. Amb els resultats obtinguts sobre el consum energètic i els costos globals dels edificis per a un període de 30 anys, es determina el conjunt de mesures d'intervenció més eficient per a cada tipus d'edifici. En definitiva, s'identifiquen les actuacions de millora que amb un menor cost econòmic permeten aconseguir una major reducció del consum d'energia primària. / [EN] The European Union, within a long-term strategic framework, has set a goal to establish a sustainable, competitive, safe and decarbonised energy system by 2050. With this, it seeks to achieve a prosperous, thriving and climate-neutral economy. In Europe, the building stock is responsible for causing 36% of CO2 gas emissions, and almost 50% of final energy consumption is used for heating and cooling, of which 80% is used in buildings. This means that a renovation of the building stock, by enhancing energy efficiency and decarbonising buildings, plays a vital role to reach objectives set by key international agendas. In order to transform the existing building stock, it is essential to identify efficient action strategies through specific, quantifiable measures according to the uniqueness of each building type, based on different usages and function. This research is focused on looking into public school buildings in Valencia energetically through a cost-optimal methodology, which is part of the delegated regulation within the European Directive on Energy Efficiency. A system for classifying school buidings according to typology is proposed, a series of measures to enhance thermal envelopes are identified for representative buildings of the whole, and they are energetically analysed. With the results obtained concerning energy consumption in buildings and 30-year global cost, a highly efficient set of measures to take for each building type is established. All in all, those improvement actions with a lower economic cost and the subsequent greater reduction in primary energy consumption are identified. / Liébana Durán, ME. (2021). Propuesta de clasificación tipológica de colegios con criterios de eficiencia energética. Estudio del caso de la ciudad de Valencia a través de la metodología del coste óptimo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/175193 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

Tesis por compendio / [ES] El riego desempeña un papel vital en la agricultura productiva y sostenible. En el contexto actual, está determinado no solo por la disponibilidad de agua, sino también por la gestión eficiente de los recursos. Varios autores han intentado medir el desempeño de las redes de riego a través de diversos enfoques en términos de indicadores técnicos. En aras de impulsar el desarrollo sostenible en el dimensionamiento en redes de riego presurizadas, se evaluaron modelos de diferentes autores para discutir las ventajas y desventajas a considerar en futuras metodologías, garantizando la operación óptima de la red y mejorando la sostenibilidad. Para el desarrollo de dicha metodología, el paso inicial será la realización de una revisión del estado del arte de los métodos de diseño de redes. Una vez establecida la metodología se desarrollará la auditoría de diseño a través de la asignación de indicadores para diseño y gestión cuantificando su impacto en términos energéticos y de sostenibilidad. Por último, se aplicará a casos reales y ser integrará como parte de una herramienta para la mejora energética en sistemas de distribución. En esta tesis se presenta el desarrollo de una metodología integral para el diseño y análisis de redes de riego presurizadas, centrada en la optimización de la distribución de caudales y en la mejora de los indicadores de sostenibilidad técnica, económica y ambiental. La investigación se divide en varias etapas clave que abarcan desde la revisión del estado del arte hasta la aplicación práctica de la metodología desarrollada. (i) Contextualización: Primero, se realizó una revisión exhaustiva del estado del arte de los métodos existentes de diseño y análisis de redes de riego. Este análisis permitió identificar las limitaciones y áreas de mejora en las metodologías actuales, sentando las bases para el desarrollo de un modelo analítico avanzado. (ii) Desarrollo metodológico: En la segunda etapa, se estableció una metodología para desarrollar un modelo analítico capaz de evaluar y optimizar la distribución de caudales en las redes de riego. Paralelamente, se desarrolló una auditoría de diseño que utiliza indicadores específicos de diseño y gestión para evaluar el impacto en términos de eficiencia energética y sostenibilidad. Esta metodología fue validada mediante pruebas iniciales que demostraron su robustez y adaptabilidad. (iii) Aplicación a casos de estudio: En la etapa final, la metodología desarrollada fue aplicada a casos reales utilizando datos experimentales, lo que permitió comprobar su efectividad en situaciones prácticas. Además, se desarrolló una herramienta práctica basada en esta metodología, diseñada para facilitar la mejora energética de los sistemas de distribución de riego. Los resultados obtenidos a lo largo de esta investigación fueron publicados en 3 publicaciones en revistas indexadas en JCR. Los resultados de la contextualización se presentan en la Publicación I, sentando las bases para los siguientes pasos y el proceso de investigación. El desarrollo de la metodología correspondió a la Publicación II y estuvo compuesta de dos pasos paralelos. El primer paso fue establecer una metodología de desarrollo de modelos analíticos para evaluar las distribuciones de caudal. Se empleó un enfoque multicriterio, incorporando varios factores técnicos y ambientales para asegurar un diseño sostenible. El segundo paso consistió en la implementación de una auditoría de diseño, asignando indicadores de energía y sostenibilidad para medir el impacto de las decisiones de diseño. La Publicación II y la Publicación III contenían los resultados para las aplicaciones prácticas. El desarrollo metodológico se aplicó al estudio de caso y sus resultados se incluyeron en la Publicación II. Luego, en la Publicación III, se desarrolló una herramienta para la mejora energética en los sistemas de distribución y se aplicó a los estudios de caso, aumentando así la eficiencia y la sostenibilidad en el caso de estudio. / [CA] El reg exercix un paper vital en l'agricultura productiva i sostenible. En el context actual, està determinat no sols per la disponibilitat d'aigua, sinó també per la gestió eficient dels recursos. Diversos autors han intentat mesurar l'acompliment de les xarxes de reg a través de diversos enfocaments en termes d'indicadors tècnics. A fi d'impulsar el desenrotllament sostenible en el dimensionament en xarxes de reg pressuritzades, es van avaluar models de diferents autors per a discutir els avantatges i desavantatges a considerar en futures metodologies, garantint l'operació òptima de la xarxa i millorant la sostenibilitat. Per al desenrotllament d'esta metodologia, el pas inicial serà la realització d'una revisió de l'estat de l'art dels mètodes de disseny de xarxes. Una vegada establida la metodologia es desenrotllarà l'auditoria de disseny a través de l'assignació d'indicadors per a disseny i gestió quantificant el seu impacte en termes energètics i de sostenibilitat. Finalment, s'aplicarà a casos reals i ser integrarà com a part d'una ferramenta per a la millora energètica en sistemes de distribució. En esta tesi es presenta el desenrotllament d'una metodologia integral per al disseny i anàlisi de xarxes de reg pressuritzades, centrada en l'optimització de la distribució de cabals i en la millora dels indicadors de sostenibilitat tècnica, econòmica i ambiental. La investigació es dividix en diverses etapes clau que abasten des de la revisió de l'estat de l'art fins a l'aplicació pràctica de la metodologia desenrotllada. (i) Contextualització: Primer, es va realitzar una revisió exhaustiva de l'estat de l'art dels mètodes existents de disseny i anàlisi de xarxes de reg. Esta anàlisi va permetre identificar les limitacions i àrees de millora en les metodologies actuals, establint les bases per al desenrotllament d'un model analític avançat. (ii) Desenrotllament metodològic: En la segona etapa, es va establir una metodologia per a desenrotllar un model analític capaç d'avaluar i optimitzar la distribució de cabals en les xarxes de reg. Paral·lelament, es va desenrotllar una auditoria de disseny que utilitza indicadors específics de disseny i gestió per a avaluar l'impacte en termes d'eficiència energètica i sostenibilitat. Esta metodologia va ser validada mitjançant proves inicials que van demostrar la seua robustesa i adaptabilitat. (iii) Aplicació a casos d'estudi: En l'etapa final, la metodologia desenrotllada va ser aplicada a casos reals utilitzant dades experimentals, la qual cosa va permetre comprovar la seua efectivitat en situacions pràctiques. A més, es va desenrotllar una ferramenta pràctica basada en esta metodologia, dissenyada per a facilitar la millora energètica dels sistemes de distribució de reg. Els resultats obtinguts al llarg d'esta investigació van ser publicats en 3 publicacions en revistes indexades en JCR. Els resultats de la contextualització es presenten en la Publicació I, establint les bases per als següents passos i el procés d'investigació. El desenrotllament de la metodologia va correspondre a la Publicació II i va estar composta de dos passos paral·lels. El primer pas va ser establir una metodologia de desenrotllament de models analítics per a avaluar les distribucions de cabal. Es va emprar un enfocament multicriteri, incorporant diversos factors tècnics i ambientals per a assegurar un disseny sostenible. El segon pas va consistir en la implementació d'una auditoria de disseny, assignant indicadors d'energia i sostenibilitat per a mesurar l'impacte de les decisions de disseny. La Publicació II i la Publicació III contenien els resultats per a les aplicacions pràctiques. Esta investigació contribuïx significativament a l'avanç de la gestió eficient dels recursos hídrics en l'agricultura, promovent pràctiques més sostenibles i responsables. / [EN] Irrigation plays a vital role in productive and sustainable agriculture. In the current context, it is determined not only by water availability but also by the efficient management of resources. Several authors have attempted to measure the performance of irrigation networks through various approaches in terms of technical indicators. To promote sustainable development in the sizing of pressurized irrigation networks, models from different authors were evaluated to discuss the advantages and disadvantages to be considered in future methodologies, ensuring optimal operation of the network and improving sustainability. To develop this methodology, the initial step will be to review the state of the art of network design methods. Once the methodology is established, the design audit will be developed by assigning indicators for design and management, quantifying their impact in terms of energy and sustainability. Finally, it will be applied to real cases and integrated as part of a tool for energy improvement in distribution systems. This thesis presents the development of a comprehensive methodology for designing and analyzing pressurized irrigation networks, focused on optimizing flow distribution and improving technical, economic, and environmental sustainability indicators. The research is divided into several key stages, from reviewing the state of the art to applying the developed methodology. (i) Contextualization: First, a comprehensive review of the state of the art of existing methods of irrigation network design and analysis was carried out. This analysis allowed identifying the limitations and areas for improvement in current methodologies, laying the foundations for developing an advanced analytical model. (ii) Methodology development: In the second stage, a methodology was established to develop an analytical model capable of evaluating and optimizing flow distribution in irrigation networks. In parallel, a design audit was developed using specific design and management indicators to assess the impact of energy efficiency and sustainability. This methodology was validated through initial tests that demonstrated its robustness and adaptability. (iii) Application to case studies: In the final stage, the developed methodology was applied to real cases using experimental data, which allowed its effectiveness to be verified in practical situations. In addition, a practical tool based on this methodology was developed and designed to facilitate the energy improvement of irrigation distribution systems. The results obtained throughout this research were published in 3 publications in JCR-indexed journals. The contextualization corresponds to results presented in Publication I, setting the foundation for the following steps and the research process. The methodology development corresponded to Publication II and consisted of two parallel steps. The first step was establishing an analytical model development methodology for evaluating flow distributions. A multi-criteria approach was employed, incorporating various technical and environmental factors to ensure a sustainable design. The second step consisted of a design audit implementation, assigning energy and sustainability indicators to measure the impact of design decisions. The results confirm that the proposed methodology is viable and effective and significantly improves sustainability and energy efficiency in pressurized irrigation networks. This research contributes significantly to the advancement of the efficient management of water resources in agriculture, promoting more sustainable and responsible practices. / García Espinal, MA. (2024). Methodological Development based on the Analysis of Flow Distributions to Improve the Design and Management of Pressurized Irrigation Networks Focused on Improving Sustainability [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213417 / Compendio