El Método de los Momentos (MoM) ha sido ampliamente utilizado en las últimas décadas para la discretización y la solución de las formulaciones de ecuación integral que aparecen en muchos problemas electromagnéticos de antenas y dispersión. Las más utilizadas de dichas formulaciones son la Ecuación Integral de Campo Eléctrico (EFIE), la Ecuación Integral de Campo Magnético (MFIE) y la Ecuación Integral de Campo Combinada (CFIE), que no es más que una combinación lineal de las dos anteriores.Las formulaciones MFIE y CFIE son válidas únicamente para objetos cerrados y necesitan tratar la integración de núcleos con singularidades de orden superior al de la EFIE. La falta de técnicas eficientes y precisas para el cálculo de dichas integrales singulares a llevado a imprecisiones en los resultados. Consecuentemente, su uso se ha visto restringido a propósitos puramente académicos, incluso cuando tienen una velocidad de convergencia muy superior cuando son resuelto iterativamente, debido a su excelente número de condicionamiento.En general, la principal desventaja del MoM es el alto coste de su construcción, almacenamiento y solución teniendo en cuenta que es inevitablemente un sistema denso, que crece con el tamaño eléctrico del objeto a analizar. Por tanto, un gran número de métodos han sido desarrollados para su compresión y solución. Sin embargo, muchos de ellos son absolutamente dependientes del núcleo de la ecuación integral, necesitando de una reformulación completa para cada núcleo, en caso de que sea posible.Esta tesis presenta nuevos enfoques o métodos para acelerar y incrementar la precisión de ecuaciones integrales discretizadas con el Método de los Momentos (MoM) en electromagnetismo computacional.En primer lugar, un nuevo método iterativo rápido, el Multilevel Adaptive Cross Approximation (MLACA), ha sido desarrollado para acelerar la solución del sistema lineal del MoM. En la búsqueda por un esquema de propósito general, el MLACA es un método independiente del núcleo de la ecuación integral y es puramente algebraico. Mejora simultáneamente la eficiencia y la compresión con respecto a su versión mono-nivel, el ACA, ya existente. Por tanto, representa una excelente alternativa para la solución del sistema del MoM de problemas electromagnéticos de gran escala.En segundo lugar, el Direct Evaluation Method, que ha provado ser la referencia principal en términos de eficiencia y precisión, es extendido para superar el cálculo del desafío que suponen las integrales hiper-singulares 4-D que aparecen en la formulación de Ecuación Integral de Campo Magnético (MFIE) así como en la de Ecuación Integral de Campo Combinada (CFIE). La máxima precisión asequible -precisión de máquina se obtiene en un tiempo más que razonable, sobrepasando a cualquier otra técnica existente en la bibliografía.En tercer lugar, las integrales hiper-singulares mencionadas anteriormente se convierten en casi-singulares cuando los elementos discretizados están muy próximo pero sin llegar a tocarse. Se muestra como las reglas de integración tradicionales tampoco convergen adecuadamente en este caso y se propone una posible solución, basada en reglas de integración más sofisticadas, como la Double Exponential y la Gauss-Laguerre.Finalmente, un esfuerzo en facilitar el uso de cualquier programa de simulación de antenas basado en el MoM ha llevado al desarrollo de un modelo matemático general de un puerto de excitación en el espacio discretizado. Con este nuevo modelo, ya no es necesaria la adaptación de los lados del mallado al puerto en cuestión. / The Method of Moments (MoM) has been widely used during the last decades for the discretization and the solution of integral equation formulations appearing in several electromagnetic antenna and scattering problems. The most utilized of these formulations are the Electric Field Integral Equation (EFIE), the Magnetic Field Integral Equation (MFIE) and the Combined Field Integral Equation (CFIE), which is a linear combination of the other two. The MFIE and CFIE formulations are only valid for closed objects and need to deal with the integration of singular kernels with singularities of higher order than the EFIE. The lack of efficient and accurate techniques for the computation of these singular integrals has led to inaccuracies in the results. Consequently, their use has been mainly restricted to academic purposes, even having a much better convergence rate when solved iteratively, due to their excellent conditioning number. In general, the main drawback of the MoM is the costly construction, storage and solution considering the unavoidable dense linear system, which grows with the electrical size of the object to analyze. Consequently, a wide range of fast methods have been developed for its compression and solution. Most of them, though, are absolutely dependent on the kernel of the integral equation, claiming for a complete re-formulation, if possible, for each new kernel. This thesis dissertation presents new approaches to accelerate or increase the accuracy of integral equations discretized by the Method of Moments (MoM) in computational electromagnetics. Firstly, a novel fast iterative solver, the Multilevel Adaptive Cross Approximation (MLACA), has been developed for accelerating the solution of the MoM linear system. In the quest for a general-purpose scheme, the MLACA is a method independent of the kernel of the integral equation and is purely algebraic. It improves both efficiency and compression rate with respect to the previously existing single-level version, the ACA. Therefore, it represents an excellent alternative for the solution of the MoM system of large-scale electromagnetic problems. Secondly, the direct evaluation method, which has proved to be the main reference in terms of efficiency and accuracy, is extended to overcome the computation of the challenging 4-D hyper-singular integrals arising in the Magnetic Field Integral Equation (MFIE) and Combined Field Integral Equation (CFIE) formulations. The maximum affordable accuracy --machine precision-- is obtained in a more than reasonable computation time, surpassing any other existing technique in the literature. Thirdly, the aforementioned hyper-singular integrals become near-singular when the discretized elements are very closely placed but not touching. It is shown how traditional integration rules fail to converge also in this case, and a possible solution based on more sophisticated integration rules, like the Double Exponential and the Gauss-Laguerre, is proposed. Finally, an effort to facilitate the usability of any antenna simulation software based on the MoM has led to the development of a general mathematical model of an excitation port in the discretized space. With this new model, it is no longer necessary to adapt the mesh edges to the port.

In the last decades, the problem of the vibrations and the noise generated by the rolling and the undulatory wear has been approached by multiple research groups. These groups have developed studies with the intention of understanding and characterizing the vibrations problem, and its presented different analytical models. These models, for straight track sections, usually consider only half a track (single rail) in contact with a wheel suspended from the bogie through the primary suspension. Analytical models of half a track, although widely used, have the inconvenience of not considering the interaction between rails; that is to say the influence of the fluctuating contact force generated in a rail on the other rail vibration. Such interaction may occur through both the track structure and the axle of both wheels. Nowadays, and thanks to the computing power provided by the computers, research are leading to the development of numerical models enabling us to expand the fields of study such as the interaction between rails, the behavior of the wheel-rail contact in curved sections and the propagation in the surroundings. The main objective of the here presented thesis is to provide knowledge about the wheel-rail contact problem and the generation of vibrations that it causes, developing numerical models based on the Finite Element Method (FEM). Therefore we have used the ANSYS 13 program, analyzing all its capacities and using some of them in new ways. In order to analyze in detail the behavior of the interaction between a track and a railway vehicle, in the first part of this thesis we have developed and validated diverse numerical models of a railway track based on the finite elements method, oriented toward characterizing the vibrations generation. In the second part of the thesis we have developed a numerical model for the characterization of the set railway axle-primary suspension, meaning by railway axle the one composed of two wheels fixed to their axle. We have sought the simplest possible model fulfilling the necessary requirements to reproduce the set vibratory behavior. In the last part of the work, we combine the track numerical models with the model of the set axle-primary suspension to create a global model that allows simulating the mechanism of the wheel-rail contact force generation. To describe the contact we have used nonlinear Hertz theory. The results obtained when numerically integrating the equations of the global model using ANSYS transient analysis, are compared with the results provided by the analytical models of half a track in contact with a single wheel attached to the primary suspension. The comparison of these results for two types of tracks shows a very good conformity. With the numerical global model, we have analyzed the vibratory behavior of a classical ballasted track and two types of slab track, the DFF railway track and the Stedef twinblock railway track, all of them railway track types widely used in the Metropolitan Railroad of Barcelona. Finally, thanks to the results provided by the global model of contact, we conclude that the interaction between the mechanisms of the contact force generation present in both rails is significant, the interaction occurring mainly through the axle-wheels set. This result by itself justifies the need for numerical modeling of full track-railway axle contact. As a general conclusion we can say that the results demonstrate that the developed methodology is able to predict the time history of the normal contact force in different locations of the various studied track types. / En las últimas décadas, el problema de las vibraciones y el ruido generados por la rodadura y el desgaste ondulatorio ha sido abordado por múltiples grupos de investigación. Estos grupos han desarrollado estudios con la intención de comprender y caracterizar el problema de las vibraciones, y han presentado diferentes modelos analíticos. Dichos modelos, para tramos de vía rectos, suelen considerar solo media vía en contacto con una rueda suspendida del bogie por medio de la suspensión primaria. Los modelos analíticos de media vía, si bien han sido ampliamente utilizados, presentan el inconveniente de no considerar la interacción entre carriles; es decir la influencia de la fuerza fluctuante de contacto generada en un carril sobre la vibración en el otro carril. Esta interacción se puede producir tanto a través de la estructura de la vía como a través del eje de ambas ruedas. En la actualidad, y gracias a la potencia de cálculo que proporcionan los ordenadores, las investigaciones se dirigen al desarrollo de modelos numéricos que permitan ampliar los campos de estudio como por ejemplo la interacción entre carriles, el comportamiento del contacto rueda-carril en tramos curvos y la propagación al entorno. El objetivo principal de la tesis que se presenta es aportar conocimiento sobre el problema del contacto rueda-carril y la generación de vibraciones que comporta, desarrollando modelos numéricos basados en el Método de Elementos Finitos (FEM). Para ello se ha utilizado el programa ANSYS 13, analizando todas sus capacidades y utilizando algunas de ellas de forma novedosa. Con el fin de analizar con más detalle el comportamiento de la interacción entre una vía completa y un vehículo ferroviario, en la primera parte de esta tesis se han desarrollado y validado diversos modelos numéricos de vía completa basados en el método de elementos finitos, orientados a la caracterización de la generación de vibraciones. En la segunda parte de la tesis se ha elaborado un modelo numérico para la caracterización del conjunto eje ferroviario-suspensión primaria, entendiendo por eje ferroviario el formado por dos ruedas unidas con su eje. Se ha buscado el modelo más simple posible que cumple con los requerimientos necesarios para reproducir el comportamiento vibratorio del conjunto. En la última parte del trabajo, se combinan los modelos numéricos de vía con el modelo del conjunto eje-suspensión para crear un modelo global que permite simular el mecanismo de generación de la fuerza de contacto rueda-carril. Para describir el contacto se ha utilizado la teoría no lineal de Hertz. Los resultados obtenidos al integrar numéricamente las ecuaciones del modelo global mediante el análisis transitorio de ANSYS, se comparan con los resultados que proporcionan modelos analíticos de media vía en contacto con una única rueda sujeta a la suspensión primaria. La comparación de estos resultados para dos tipos de vía, muestra una muy buena concordancia. Con el modelo numérico global, se ha analizado el comportamiento vibratorio de una vía clásica sobre balasto y dos tipos de vía en placa, la vía DFF y la vía bibloque con riostra, todos ellos tipos de vía ampliamente utilizados en el Ferrocarril Metropolitano de Barcelona. Finalmente, gracias a los resultados proporcionados por el modelo global de contacto, se llega a la conclusión que la interacción entre los mecanismos de generación de la fuerza de contacto presentes en ambos carriles es significativa, produciéndose la interacción principalmente a través del conjunto eje-ruedas. Este resultado justifica por sí solo la necesidad de utilizar modelos numéricos de contacto vía completa-eje ferroviario. Como conclusión general cabe decir que los resultados obtenidos demuestran que la metodología desarrollada es capaz de predecir la historia temporal de la fuerza normal de contacto en diferentes localizaciones de los diversos tipos de vías estudiados / Depuis leurs débuts, les chemins de fer ont présenté le problème des vibrations et du bruit générés par le roulement. Ce problème trouve son origine principalement dans les fluctuations de la force de contact roue-rail, les fluctuations générées par les irrégularités que présente la bande de roulement des roues et par les irrégularités des rails, telles que la présence de joints et l'usure ondulatoire. Dans le cas des chemins de fer métropolitains, les vibrations et le bruit produisent un impact environnemental significatif en raison de leur proximité aux zones habitées. Les vibrations se propagent de la voie à la structure du tunnel, et de là vers les bâtiments voisins provoquant des nuisances, et dans des cas extrêmes, des dommages dans les bâtiments. En outre, il faut aussi garder à l'esprit que les vibrations provoquent aussi des problèmes de fatigue et d'usure dans le matériel roulant, un facteur critique pour la sécurité des voyageurs. Au cours des dernières décennies, le problème cité ci-dessus a été abordée par de nombreux groupes de recherche. Ces groupes ont mené des études dans le but de comprendre et caractériser le problème des vibrations générées par le roulement, et ont présenté divers modèles analytiques. Ces modèles, pour des sections de voies droites, ne considèrent généralement que demi-voie (un rail) en contact avec une roue suspendue du bogie au moyen de la suspension primaire. Les modèles analytiques de demi-voie, bien que largement utilisés, présentent l'inconvénient de ne pas considérer l'interaction entre les rails; à savoir l'influence de la force fluctuante de contact générée dans un rail sur la vibration dans l'autre rail. Cette interaction se produit tant à travers la structure de la voie comme à travers l'axe des deux roues. Actuellement, et grâce à la puissance de calcul que fournissent les ordinateurs, les recherches se dirigent vers le développement de modèles numériques qui permettent d'agrandir les champs d'étude comme par exemple l'interaction entre des rails, le comportement du contact roue-rail dans des tronçons courbes et la propagation à l'environnement. / Des de els seus inicis, els ferrocarrils han presentat el problema de les vibracions i el soroll generats pel rodolament. Aquest problema es produeix principalment per causa de les fluctuacions de la força de contacte roda-carril, fluctuacions generades per les irregularitats del perfil de les rodes i per les irregularitats del cap dels carrils, com ara la presència de juntes i el desgast ondulatori. En el cas dels ferrocarrils metropolitans, les vibracions i el soroll produeixen un impacte ambiental significatiu per la proximitat a zones habitades. Les vibracions es propaguen de la via a la infraestructura, que pot ser una base o un túnel, i d’ella als edificis propers causant molèsties i, en casos extrems, desperfectes en els edificis. A més, cal pensar que les vibracions originen problemes de fatiga i desgast en el material mòbil, factor a tenir en compte de cara a la seguretat dels passatgers. En les darreres dècades, el problema esmentat ha estat tractat per molts grups de recerca. Aquests grups han desenvolupat estudis per tal d’entendre i caracteritzar el problema de les vibracions generades pel rodolament, i han presentat diferents models analítics. Aquests models, pensats per a trams de via rectes, acostumen a considerar només mitja via en contacte amb una roda suspesa del bogie per mitjà de la suspensió primària. Els models analítics de mitja via, si bé han estat àmpliament emprats, presenten l’inconvenient de no considerar la interacció entre carrils; es a dir la influència de la força fluctuant de contacte generada en un carril sobre la vibració en l’altre carril. Aquesta interacció es pot produir tant a través de l’estructura de la via com a través de l’eix de les rodes. Actualment, i gràcies a la potència de càlcul que proporcionen els ordinadors, la recerca s’orienta cap el desenvolupament de models numèrics que permeten ampliar els camps d’estudi como ara la interacció entre carrils, el comportament del contacte roda-carril en trams en corba i la propagació a l’entorn. L’objectiu principal de la tesi que es presenta és aportar coneixement sobre el problema del contacte roda-carril i la generació de vibracions que comporta, desenvolupant models numèrics basats en el Mètode dels Elements Finits (FEM). Per això s’ha emprat el programa comercial ANSYS 13, analitzant totes les seves capacitats i fent servir algunes d’elles de forma inèdita. Amb la intenció d’analitzar en detall el comportament de la interacció entre una via sencera i un vehicle ferroviari, en la primera part de la tesi es desenvolupen i validen diversos models numèrics de via sencera basats en el Mètode dels Elements Finits, enfocats a la caracterització de la generació de vibracions. Els resultats obtinguts amb els models numèrics, presentats en forma de resposta freqüencial de la via, es comparen amb resultats de models analítics desenvolupats amb anterioritat, i també amb resultats experimentals obtinguts per a dos tipus de via. Per a la comprovació experimental, s’ha disposat de la col·laboració de l’empresa del Ferrocarril Metropolità de Barcelona. En la segona part de la tesi s’ha elaborat un model numèric per a la caracterització del conjunt eix ferroviari-suspensió primària, entenent com a eix ferroviari el conjunt format per dues rodes amb el seu eix. S’ha cercat el model més simple possible que compleix amb els requeriments necessaris per a reproduir el comportament vibratori del conjunt. En la darrera part del treball, es combinen els models numèrics de via amb el model del conjunt eix-suspensió per a obtenir un model global que permeti simular el mecanisme de generació de la força de contacte roda-carril. Per a descriure el contacte, s’ha emprat la teoria no lineal de Hertz. Els resultats obtinguts quan s’integren numèricament les equacions del model global mitjançant l’anàlisi transitori d’ANSYS, se comparen amb els resultats que proporcionen models analítics de mitja via en contacte amb una única roda fixada a la suspensió primària. Aquests models han estat desenvolupats per altres membres del grup de recerca GREVTAM del Departament d’Enginyeria Mecànica de la UPC dins del qual s’inscriu aquesta tesi. La comparació d’aquests resultats per a dos tipus de via mostra una molt bona concordança. Amb aquest model numèric global, s’ha analitzat el comportament vibratori d’una via clàssica sobre balast i dos tipus de via en placa, la via DFF i la via bibloc amb riosta, tots ells tipus de via molt emprats en el Ferrocarril Metropolità de Barcelona. Finalment, gràcies als resultats obtinguts amb el model global de contacte, s’ha arribat a la conclusió que la interacció entre els mecanismes de generació de la força de contacte presents en ambdós carrils és significativa, produint-se la interacció principalment a través del conjunt eix-rodes. Aquest resultat justifica per sí mateix la necessitat d’emprar models numèrics de contacte via sencera-eix ferroviari. Com a conclusió general cal dir que els resultats obtinguts demostren que la metodologia desenvolupada permet preveure la història temporal de la força normal de contacte en diferents localitzacions dels diferents tipus de via estudiats.

En esta Tesis Doctoral se aplica la cromatografía de gases con detector olfatométrico (la nariz humana) en el análisis de los compuestos volátiles aromáticos de distintos alimentos: el vinagre de vino con Denominación de Origen Protegida “Vinagre de Jerez”, los pistachos tostados y el aceite de oliva. Los distintos métodos de preparación de muestra (la microextracción en fase sólida sobre el espacio de cabeza, o HS-SPME, y la extracción directa con disolvente, o DSE) han proporcionado extractos representativos del aroma de estos productos, y gracias a la técnica olfatométrica empleada (Aroma Extract Dilution Analysis o AEDA) se han identificado los odorantes más potentes. Así se ha logrado caracterizar el aroma de dichos alimentos, recogiéndose los resultados de las investigaciones realizadas en distintos artículos publicados en varias revistas internacionales. / In this Doctoral Thesis, the gas chromatography with olfactometry detector (the human nose) has been applied to analyse the volatile aromatic compounds from different foodstuffs: the wine vinegar produced under Protective Denomination of Origen “Vinagre de Jerez”, the roasted pistachios and the olive oil. The different sample pre-treatment methods employed (the headspace solid-phase microextraction, or HS-SPME, and the direct solvent extraction, or DSE) have provided representative aroma extracts from these products. Furthermore, and thanks to the olfactometric technique used (the Aroma Extract Dilution Analysis or AEDA), the most potent odorants have been identified. Thus, the aroma of all these foodstuffs has been characterized. All the results obtained from the research developed have been published in different international journals.

Els estudis de supervivència s'interessen pel temps que passa des de l'inici de l'estudi (diagnòstic de la malaltia, inici del tractament,...) fins que es produeix l'esdeveniment d'interès (mort, curació, millora,...). No obstant això, moltes vegades aquest esdeveniment s'observa més d'una vegada en un mateix individu durant el període de seguiment (dades de supervivència multivariant). En aquest cas, és necessari utilitzar una metodologia diferent a la utilitzada en l'anàlisi de supervivència estàndard. El principal problema que l'estudi d'aquest tipus de dades comporta és que les observacions poden no ser independents. Fins ara, aquest problema s'ha solucionat de dues maneres diferents en funció de la variable dependent. Si aquesta variable segueix una distribució de la família exponencial s'utilitzen els models lineals generalitzats mixtes (GLMM); i si aquesta variable és el temps, variable amb una distribució de probabilitat no pertanyent a aquesta família, s'utilitza l'anàlisi de supervivència multivariant. El que es pretén en aquesta tesis és unificar aquests dos enfocs, és a dir, utilitzar una variable dependent que sigui el temps amb agrupacions d'individus o d'observacions, a partir d'un GLMM, amb la finalitat d'introduir nous mètodes pel tractament d'aquest tipus de dades. / Survival research is interested in the time that passes from the beginning of the study until the event of interest occurs. However, it is very common to find individuals who experience this event more than once during the period of study. In this case, a different methodology needs to be used to that of the standard univariate survival analysis.In this case, the duration between recurrences could be correlated due to the presence of unobserved individual factors. This type of event is normally dealt with by introducing individual random effects in the model, resulting in a multivariate model. The random effects represent the individual "frailty" and the variance of these effects measures the unobserved heterogeneity between individuals. Until recently, the most common way of dealing with this type of situation in survival analysis was by using marginal models such as the robust covariance matrix estimation in the Andersen-Gill approximation; the Wei, Lin and Weissfeld method or the Prentice, Williams and Peterson method; or using the conditional models such as the frailty models (EM algorhthym). The aim of this study is to model multivariate survival data, based on generalised linear mixed models (GLMM).

Esta Tesis se enmarca dentro del estudio de las aplicaciones lineales entre subespacios de funciones continuas definidas en espacios métricos y que toman valores en espacios normados. En concreto, el Capítulo 1 está dedicado al estudio de las aplicaciones separadoras entre espacios de funciones absolutamente continuas. En el Capítulo 2 consideramos aplicaciones biseparadoras definidas entre espacios de funciones de Lipschitz. Por otro lado, las isometrías entre espacios de funciones de Lipschitz se estudian en el Capítulo 3 y, finalmente, analizaremos las aplicaciones que preservan ceros comunes entre ciertos subespacios de funciones continuas que incluyen, entre otros, los mencionados anteriormente.Así, nuestro objetivo es proporcionar algunos resultados acerca de la representación de las aplicaciones lineales consideradas. Además, observamos que la continuidad de las aplicaciones biseparadoras y de las que preservan ceros comunes se puede deducir de manera automática bajo ciertas condiciones. / In this Thesis we deal with linear maps between subspaces of continuous functions defined on metric spaces and taking values in normed spaces. In particular, the Chapter 1 is devoted to study separating maps between spaces of absolutely continuous functions. In Chapter 2 we consider biseparating maps between Lipschitz function spaces. On the other hand, the isometries between spaces of Lipschitz functions are studied in Chapter 3 and, finally, we consider maps preserving common zeros between some subspaces of continuous functions, which include the subspaces given above.Therefore, our aim is providing some results about the representation of each linear map that we consider in this Thesis. Besides, the automatic continuity of biseparating maps and maps preserving common zeros is derived in some cases.

A boundedness structure (bornology) on a topological space is an ideal of subsets containing all singletons, that is, closed under taking subsets and unions of finitely many elements. In this paper we deal with the structure of the whole family of bounded subsets rather than the specific properties of them by means of certain functions that we define on a metrizable topological group. Our motivation is twofold: on the one hand, we obtain useful information about the structural features of certain remarkable classes of bounded systems, cofinality, local properties, etc. For example, we estimate the cofinality of these boundedness notions. In the second part of the paper, we apply duality methods in order to obtain estimations of the size of a local base for an important class of groups. This translation, which has been widely exhibited in the Pontryagin-van Kampen duality theory of locally compact abelian groups, is often very relevant and has been extended by many authors to more general classes of topological groups. In this work we follow basically the pattern and terminology given by Vilenkin in 1998.

Esta tesis doctoral se enmarca dentro de la teoría de integración de funciones con valores en espacios de Banach. Analizamos con detalle la integral de Birkhoff de funciones vectoriales, así como sus correspondientes versiones dentro de los contextos de la integración respecto de medidas vectoriales y la integración de multi-funciones. Comparamos estos métodos de integración con otros bien conocidos (integrales de Bochner, Pettis, McShane, Debreu, etc.). Caracterizamos, en términos de integración vectorial, algunas propiedades de los espacios de Banach donde las (multi-) funciones toman valores. / The general framework of this memoir is the theory of integration of functions with values in Banach spaces. We analyze in detail the Birkhoff integral of vector-valued functions, as well as its corresponding versions within the settings of integration with respect to vector measures and integration of multi-valued functions. We compare these methods of integration with others which are well known (Bochner, Pettis, McShane, Debreu, etc.). We characterize, in terms of vector integration, some properties of the Banach spaces where the (multi-) functions take their values.

El control d'herbicides i altres anàlits orgànics presents en el medi ambient constitueix una pràctica habitual en els laboratoris des de l'establiment de legislacions que limiten la seva concentració. Per aquesta raó, cal el desenvolupament de noves metodologies analítiques per al seguiment de compostos orgànics en el medi. Molt sovint aquests anàlits es troben a nivells traça en aigües i sòls, conjuntament amb un alt contingut de substàncies húmiques i fúlviques. Així, un dels reptes existents és el tractament de la mostra (extracció, concentració i "clean-up" d'aquests anàlits per a una bona quantificació). Aquests processos han de venir complementats per tècniques cromatogràfiques que permetin la mesura final dels anàlits.La investigació que es presenta en aquesta tesi es centra en el desenvolupament d'un mètode per a la determinació de 2,4-D i MCPA i els seus metabòlits fenòlics i d'un altre per a la determinació de cafeïna. El primer dels procediments desenvolupats s'ha aplicat al seguiment dels herbicides i els metabòlits fenòlics en sòls d'un camp de golf, mentre que el segon s'ha emprat per a la determinació de cafeïna en aigües naturals i, posteriorment, en aigües residuals. / The control of herbicides and other organic pollutants present in the environment has become a routine practise in many laboratories since the establishment of legislations that indicates the maximum allowed levels for these compounds. For this reason, it is necessary to develop new analytical methodologies for the monitoring of organic compounds in the environment. These analytes are often found at trace levels in waters and soils, with a high humic and fulvic organic matter content associated. One of the most important challenges in this field is the sample treatment (i.e. extraction, concentration and clean-up of the compounds to obtain a correct quantification). These procedures have to be coupled to chromatographic techniques to allow the determination of the compounds. This study is devoted to the development of a method for the determination of 2,4-D, MCPA and their phenolic metabolites and another method for the determination of caffeine. The first method has been applied for the monitoring of the herbicides and their metabolites in soils from a golf course; the second has been applied to the determination of caffeine in natural and urban wastewaters.

Durant els darrers quaranta anys la geometria diferencial ha estat una eina fonamental per entendre la teoria de control òptim. Habitualment la millor estratègia per resoldre un problema és transformar-lo en un altre problema que sigui més tractable. El Principi del Màxim de Pontryagin proporciona al problema de control òptim d’una estructura Hamiltoniana. Les solucions del problema Hamiltonià que satisfan unes determinades propietats són candidates a ésser solucions del problema de control òptim. Aquestes corbes candidates reben el nom d’extremals. Per tant, el Principi del Màxim de Pontryagin aixeca el problema original a l’espai cotangent. En aquesta tesi desenvolupem una demostració completa i geomètrica del Principi del Màxim de Pontryagin. Investiguem cuidadosament els punts més delicats de la demostració, que per exemple inclouen les perturbacions del controls, l’aproximació lineal del conjunt de punts accessibles i la condició de separació. Entre totes les solucions d’un problema de control òptim, existeixen les corbes anormals. Aquestes corbes no depenen de la funció de cost que es vol minimitzar, sinó que només depenen de la geometria del sistema de control. En la literatura de control òptim, existeixen estudis sobre l’anormalitat, tot i que només per a sistemes lineals o afins en el controls i sobretot amb funcions de cost quadràtiques en els controls. Nosaltres descrivim un mètode geomètric nou per caracteritzar tots els diferents tipus d’extremals (no només les anormals) de problemes de control òptim genèrics. Aquest mètode s’obté com una adaptació d’un algoritme de lligadures presimplèctic. El nostre interès en les corbes anormals es degut a les corbes òptimes estrictament anormals, les quals també queden caracteritzades mitjançant l’algoritme descrit en aquesta tesi. Com aplicació del mètode mencionat, caracteritzem les extremals d’un problema de control òptim lliure, aquell on el domini de definició no està donat. En concret, els problemes de temps mínim són problemes de control òptim lliures. A més a més, som capaços de donar una corba extremal estrictament anormal aplicant el mètode descrit per a un sistema mecànic. Un cop la noció d’anormalitat ha estat estudiada en general, ens concentrem en l’estudi de l’anormalitat per a sistemes de control mecànics, perquè no existeixen resultats sobre l’existència de corbes òptimes estrictament anormals per a problemes de control òptim associats a aquests sistemes. En aquesta tesi es donen resultats sobre les extremals anormals quan la funció de cost és quadràtica en els controls o si el funcional a minimitzar és el temps. A més a més, la caracterització d’anormals en casos particulars és descrita mitjançant elements geomètrics com les formes quadràtiques vector valorades. Aquests elements geomètrics apareixen com a resultat d’aplicar el mètode descrit en aquesta tesi. També tractem un altre enfocament de l’estudi de l’anormalitat de sistemes de control mecànics, que consisteix a aprofitar l’equivalència que existeix entre els sistemes de control noholònoms i els sistemes de control cinemàtics. Provem l’equivalència entre els problemes de control òptim associats a ambdós sistemes de control i això permet establir relacions entre les corbes extremals del problema nonholònom i del cinemàtic. Aquestes relacions permeten donar un example d’una corba òptima estrictament anormal en un problema de temps mínim per a sistemes de control mecànics. Finalment, i deixant de banda per un moment l’anormalitat, donem una formulació geomètrica dels problemes de control òptim no autònoms mitjançant la formulació unificada de Skinner-Rusk. La formulació descrita en aquesta tesis és fins i tot aplicable a sistemes de control implícits que apareixen en un gran nombre de problemes de control òptim dins de l’àmbit de l’enginyeria, com per exemple els sistemes Lagrangians controlats i els sistemes descriptors. / Durante los últimos cuarenta años la geometría diferencial ha sido una herramienta para entender la teoría de control óptimo. Habitualmente la mejor estrategia para resolver un problema es transformarlo en otro problema que sea más tratable. El Principio del Máximo de Pontryagin dota al problema de control óptimo de una estructura Hamiltoniana. Las soluciones del problema Hamiltoniano que satisfagan determinadas propiedades son candidatas a ser soluciones del problema de control óptimo. Estas curvas candidatas se llaman extremales. Por lo tanto, el Principio del Máximo de Pontryagin levanta el problema original al espacio cotangente. En esta tesis doctoral, desarrollamos una demostración completa y geométrica del Principio del Máximo de Pontryagin. Investigamos minuciosamente los puntos delicados de la demostración, como son las perturbaciones de los controles, la aproximación lineal del conjunto de puntos alcanzables y la condición de separación. Entre todas las soluciones de un problema de control óptimo, existen las curvas anormales. Estas curvas no dependen de la función de coste que se quiere minimizar, sino que sólo dependen de la geometría del sistema de control. En la literatura de control óptimo existen estudios sobre la anormalidad, aunque sólo para sistemas lineales o afines en los controles y fundamentalmente con funciones de costes cuadráticas en los controles. Nosotros presentamos un método geométrico nuevo para caracterizar todos los distintos tipos de extremales (no sólo las anormales) de problemas de control óptimo genéricos. Este método es resultado de adaptar un algoritmo de ligaduras presimpléctico. Nuestro interés en las extremales anormales es debido a las curvas óptimas estrictamente anormales, las cuales también pueden ser caracterizadas mediante el algoritmo descrito en esta tesis. Como aplicación del método mencionado en el párrafo anterior, caracterizamos las extremales de un problema de control óptimo libre, aquél donde el dominio de definición de las curvas no está dado. En particular, los problemas de tiempo óptimo son problemas de control óptimo libre. Además, somos capaces de dar un ejemplo de una curva extremal estrictamente anormal aplicando el método descrito. Una vez la noción de anormalidad en general ha sido estudiada, nos centramos en el estudio de la anormalidad para sistemas de control mecánicos, ya que no existen resultados sobre la existencia de curvas óptimales estrictamente anormales para problemas de control óptimo asociados a estos sistemas. En esta tesis, se dan resultados sobre las extremales anormales cuando la función de coste es cuadrática en los controles o el funcional a minimizar es el tiempo. Además, la caracterización de las anormales en casos particulares es descrita por medio de elementos geométricos como las formas cuadráticas vector valoradas. Dichos elementos geométricos aparecen como consecuencia del método descrito para caracterizar las extremales. También se considera otro enfoque para el estudio de la anormalidad de sistemas de control mecánicos, que consiste en aprovechar la equivalencia que existe entre sistemas de control noholónomos y sistemas de control cinemáticos. Se prueba la equivalencia entre problemas de control óptimo asociados a ambos sistemas de control, lo que permite establecer relaciones entre las extremales del problema noholónomo y las extremales del problema cinemático. Estas relaciones permiten dar un ejemplo de una curva optimal estrictamente anormal en un problema de tiempo óptimo para sistemas de control mecánicos. Por último, olvidándonos por un momento de la anormalidad, se describe una formulación geométrica de los problemas de control óptimo no autónomos aprovechando la formulación unificada de Skinner-Rusk. Esta formulación es incluso válida para sistemas de control implícitos que aparecen en numerosos problemas de control óptimo de ámbito ingenieril, como por ejemplo, los sistemas Lagrangianos controlados y los sistemas descriptores. / For the last forty years, differential geometry has provided a means of understanding optimal control theory. Usually the best strategy to solve a difficult problem is to transform it into a different problem that can be dealt with more easily. Pontryagin's Maximum Principle provides the optimal control problem with a Hamiltonian structure. The solutions to the Hamiltonian problem, satisfying particular conditions, are candidates to be solutions to the optimal control problem. These candidates are called extremals. Thus, Pontryagin's Maximum Principle lifts the original problem to the cotangent bundle. In this thesis, we develop a complete geometric proof of Pontryagin's Maximum Principle. We investigate carefully the crucial points in the proof such as the perturbations of the controls, the linear approximation of the reachable set and the separation condition. Among all the solutions to an optimal control problem, there exist the abnormal curves. These do not depend on the cost function we want to minimize, but only on the geometry of the control system. Some work has been done in the study of abnormality, although only for control-linear and control-affine systems with mainly control-quadratic cost functions. Here we present a novel geometric method to characterize all the different kinds of extremals (not only the abnormal ones) in general optimal control problems. This method is an adaptation of the presymplectic constraint algorithm. Our interest in the abnormal curves is with the strict abnormal minimizers. These last minimizers can be characterized by the geometric algorithm presented in this thesis. As an application of the above-mentioned method, we characterize the extremals for the free optimal control problems that include, in particular, the time-optimal control problem. Moreover, an example of an strict abnormal extremal for a control-affine system is found using the geometric method. Furthermore, we focus on the description of abnormality for optimal control problems for mechanical control systems, because no results about the existence of strict abnormal minimizers are known for these problems. Results about the abnormal extremals are given when the cost function is control-quadratic or the time must be minimized. In this dissertation, the abnormality is characterized in particular cases through geometric constructions such as vectorvalued quadratic forms that appear as a result of applying the previous geometric procedure. The optimal control problems for mechanical control systems are also tackled taking advantage of the equivalence between nonholonomic control systems and kinematic control systems. In this thesis, it is found an equivalence between time-optimal control problems for both control systems. The results allow us to give an example of a local strict abnormal minimizer in a time-optimal control problem for a mechanical control system. Finally, setting aside the abnormality, the non-autonomous optimal control problem is described geometrically using the Skinner-Rusk unified formalism. This approach is valid for implicit control systems that arise in optimal control problems for the controlled Lagrangian systems and for descriptor systems. Both systems are common in engineering problems.

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