Recent research efforts have been aimed toward deriving mathematical models to relate manufacturing sources of variation with part quality variations in multi-station machining systems in order to integrate design and manufacturing knowledge. Such integration would make it possible to create a large number of applications to improve product and process design and manufacturing in areas such as fault diagnosis, best placement of inspection stations, process planning, dimensional control and process-oriented tolerancing. However, nowadays there are still important limitations on the development of these models and even some of their potential applications have still not been studied in detail. The comprehensive research work described in this dissertation contributes to overcome some of the current limitations in this field. The dissertation is divided into three parts. The first part presents a comprehensive literature review of machining sources of error that produce macro and/or micro-geometrical variations on machined surfaces, and the 3D manufacturing variation models (the Stream of Variation model – SoV – and the Model of the Manufactured Part – MoMP) applied in the literature to analyze the propagation of those variations in multi-station machining processes. The second part of the dissertation highlights the current limitation of the SoV model through an experimental study where fixture- and machining-induced variations are analyzed. To overcome this limitation, the extension of the SoV model is formulated by modeling and adding machining-induced variations. The third part of the dissertation presents some potential applications of the SoV model and its extended version for part quality improvement. The first application shows how to apply the SoV model together with sensor-based fixtures when there are CNC machine-tools in the multi-station machining system in order to modify the cutting-tool path and partially compensate the expected part quality error. The second developed application deals with the evaluation and improvement of manufacturing process plans by integrating the SoV model and historical shop-floor quality data. Finally, the third application shows the use of the extended SoV model for the improvement of process-oriented tolerancing in multi-station machining processes.

El punt de partida de la tesi és cercar si hi ha una relació entre èxit de mercat i aplicació del disseny a les PIMEs catalanes. El mètode de recerca ha estat el d'estudi de enquestes.%&/Una vegada realitzat l'anàlisi s'ha provat la relació entre èxit de mercat i ús del disseny industrial a les PIMEs industrials catalanes. / The start point of the thesis is to find if there is a relation between market exit and the use of industrial design inside Catalan SMEs. The research method is the formulary study. Once the analysis is made it is proved that there is an active relation between market exit and design application inside Catalan industrial SMEs

Els extractes comercials de polifenols són molt utilitzats para formular aliments. La seva efectivitat, però, depèn de la seva capacitat per mantenir l’estabilitat i biodisponibilitat dels ingredients actius. L’encapsulació és una estratègia que permet aconseguir-ho. S’han investigat dos sistemes per encapsular un extracte ric en procianidines: emulsions aigua-en-oli-en-aigua (W1/O/W2) i microcàpsules sòlides (obtingudes per atomizació d’emulsions W1/O/W2). Per produir les emulsions s’utilitzà emulsificació amb membranes (ME) premix i, en particular, l’estudi es centrà en com la capa interfacial (O–W2) afecta l’estabilitat de les emulsions i l’alliberament de procianidines. Mitjançant ME premix es produïren emulsions O/W i W1/O/W2 estabilitzades amb un fracció proteica de sèrum de llet (WPI) i amb complexos WPI-carboximetil cel•lulosa (WPI–CMC), WPI-goma aràbiga (WPI–GA) i WPI–Quitosà (WPI–Chi). Mesures d’absorció mostraren que els complexos WPI–polisacàrid formen interfases de major gruix però menor densitat que les formades únicament per WPI. Les emulsions W1/O/W2 enriquides amb procianidines i estabilitzades amb complexos WPI–CMC, WPI–GA, o WPI–Chi retingueren al menys el 70% de las procianidines inicials en acabar el procés de ME premix. L’estabilitat de l’emulsió va dependre del tipus d’interfase i del pH de la fase W2. La velocitat d’alliberament de procianidines es va correlacionar amb el gruix de la interfase formada per WPI–polisacàrid: les interfases de major gruix disminueixen la velocitat d’alliberament. Totes les emulsions W1/O/W2 varen permetre produir microcàpsules de procianidines després d’una etapa d’atomització i recuperar l’estructura pròpia d’una emulsió doble en rehidratar-se. La composició de la interfase determinà la mida de partícula de les emulsions W1/O/W2 després de la rehidratació. En particular, el complex WPI–CMC fou capaç d’estabilitzar les gotes d’oli durant les distintes etapes de la producció de microcàpsules, malgrat que va retenir moderadament la migració de procianidines a través de la interfase O–W2. . / Los extractos comerciales de polifenoles son muy utilizados para formular alimentos. Su efectividad, sin embargo, depende de su capacidad para mantener la estabilidad y biodisponibilidad de los ingredientes activos. La encapsulación es una estrategia que permite conseguirlo. Se han investigado dos sistemas para encapsular un extracto rico en procianidinas: emulsiones agua-en-aceite-en-agua (W1/O/W2) y microcápsulas sólidas (obtenidas por atomización de emulsiones W1/O/W2). Para producir las emulsiones se empleó emulsificación por membranas (ME) premix y, en particular, el estudio se centró en cómo la capa interfacial (O–W2) afectó la estabilidad de las emulsiones y la liberación de procianidinas. Con ME premix se produjeron emulsiones O/W y W1/O/W2 estabilizadas con un fracción proteica de suero de leche (WPI) y con complejos WPI-carboximetil celulosa (WPI–CMC), WPI–goma arábiga (WPI–GA) y WPI–Quitosano (WPI–Chi). Medidas de adsorción mostraron que los complejos WPI–polisacáridos forman interfases de mayor espesor pero menor densidad que las formadas únicamente por WPI. Las emulsiones W1/O/W2 enriquecidas en procianidinas y estabilizadas con complejos WPI–CMC, WPI–GA, o WPI–Chi retuvieron al menos el 70% de las procianidinas iniciales tras el proceso de ME premix. La estabilidad de la emulsión dependió del tipo de interfase y del pH de la fase W2. La velocidad de liberación de procianidinas se correlacionó con el espesor de la interfase formada por WPI–polisacáridos: las interfases de mayor espesor disminuyen la velocidad de liberación. Todas las emulsiones W1/O/W2 permitieron producir microcápsulas de procianidinas después de una etapa de atomización y recuperar la estructura propia de una emulsión doble tras la rehidratación. La composición de la interfase determinó el tamaño de partícula de las emulsiones W1/O/W2 después de la rehidratación. En particular, el complejo WPI–CMC fue capaz de estabilizar las gotas de aceite durante las distintas etapas de la producción de microcápsulas pese a que retuvo, moderadamente, la migración de procianidinas a través de la interfase O–W2. / Commercial extracts rich in polyphenols are extensively used to formulate foods. Nevertheless, their effectiveness depends on preserving the stability and bioavailability of the active ingredients. Encapsulation is a strategy to meet these requirements. We have investigated two encapsulation systems to entrap a procyanidin-rich extract: water-in-oil-in-water (W1/O/W2) emulsions and solid microcapsules (spray dried W1/O/W2 emulsions). While premix membrane emulsification (ME) was used to produce these emulsions, we focused on how the interfacial layer (O–W2) affected emulsion stability and procyanidin release. Premix ME enabled to produce single and double emulsions stabilized with whey protein isolate (WPI), and WPI–Carboxymethyl cellulose (WPI–CMC), WPI–Gum Arabic (WPI–GA) and WPI–Chitosan (WPI–Chi) complexes. Adsorption measurements showed that WPI–polysaccharides interfaces form thicker but less dense layers than only WPI. In O/W emulsions, different interfacial structures made of WPI and CMC led to large differences in lipid oxidation. The negatively charged droplets of the emulsions stabilized with WPI–MC would attract positively charged transition metals, promoting lipid oxidation. Procyanidin-loaded W1/O/W2 emulsions stabilized by WPI–CMC, WPI–GA, or WPI–Chi complexes retained at least 70% of the initial procyanidins at the end of premix ME. Emulsion stability depended on the interfacial layer and the pH of the W2 phase. The release rate of procyanidins was correlated to the interfacial thickness of the WPI–polysaccharide layer: thicker layers lowered the release rate. All the W1/O/W2 emulsions were able to produce procyanidin-loaded microcapsules after spray drying and could all recover their W1/O/W2 emulsion structure upon rehydration. The interfacial composition affected particle size of W1/O/W2 emulsions after microcapsule rehydration. Particularly, WPI–CMC complex was able to truly stabilize the W1/O droplets during the different stages of microcapsule production although it moderately retained the migration of procyanidins through the O–W2 interface. For each type of encapsulation system, a tailor-made hydrophilic emulsifier is required to comply with the type of protection needed, the addenda used and the delivery conditions.

El sistema de comunicació ràdio d’alta freqüència (HF, en anglès) és usat arreu del món per agències governamentals i no governamentals sempre que calgui una alternativa a les comunicacions via satèl•lit: vaixells a alta mar, avions fora de cobertura de xarxes ràdio amb visió directa, operacions militars, zones on la infraestructura ha estat destruïda per algun tipus de desastre o bé zones llunyanes sense cap altre tipus de comunicació. La ràdio HF representa una alternativa, o un sistema de backup al satèl•lit per a comunicacions de llarg abast i en redueix els costos, evita la vulnerabilitat i els problemes de sobirania. En aquesta tesi s’ha estudiat l’enllaç HF entre la base antàrtica espanyola Juan Carlos I, situada a l’illa Livingston a l’arxipèlag de les Shetland del Sud, i Espanya. L’objectiu d’aquest treball és estudiar els problemes que afecten la propagació; és a dir, la relació senyal a soroll i interferència, la dispersió multicamí i la dispersió per efecte Doppler, i dissenyar la capa física d’un enllaç HF de baixa velocitat, poca potència i llarg abast. Pel que fa aquest últim punt es fan un parell de propostes: espectre eixamplat per seqüència directa (DSSS, en anglès) i multiplexació per divisió en freqüència ortogonal (OFDM, en anglès). El repte que es planteja és el de la definició de les característiques dels símbols que millor encaixen en aquest canal per tal d’obtenir un benefici de la diversitat temporal i freqüencial que ofereix el canal. Des de l’any 2003 diverses campanyes han permès estudiar aquest canal HF, però no va ser fins la campanya 2009/2010 que s’obtingué un foto de les característiques, diürnes i nocturnes, de la ionosfera. En els articles que es presenten en aquesta tesi hem estès el rang freqüencial d’estudi respecte a investigacions prèvies i hem mostrat diferències de comportament entre el dia i la nit. Hem usat els resultats de la caracterització del canal per a dissenyar i comparar la bondat dels símbols DSSS i OFDM. Ambdues possibilitats han resultat ser candidates a implementar l’enllaç HF entre l’Antàrtida i Espanya. Tot i així, ambdues tècniques representen visions diferents de la implementació del mòdem: mentre que DSSS obté bons resultats a baixa velocitat en entorns amb baixa relació senyal a soroll, OFDM aconsegueix tasses de velocitat més elevades en canals més benignes. / Los sistemas de radio de alta frecuencia (HF, en inglés) son usados por agencias gubernamentales y no gubernamentales en todo el mundo siempre que se necesite una alternativa a las comunicaciones por satélite: barcos en alta mar, aviones fuera del rango de cobertura de las redes radio de visión directa, operaciones militares, zonas donde la infraestructura ha sido destruida por algún desastre. Ésta ofrece una alternativa, o representa un sistema de backup, a las comunicaciones vía satélite, evitando los costes, la vulnerabilidad y los problemas de soberanía de las comunicaciones por satélite. En esta tesis se ha estudiado el enlace HF entre la base antártica española Juan Carlos I en la isla Livingston, en las Shetland del sur y España. El objetivo de este trabajo es el estudio de las limitaciones de la propagación ionosférica (como la relación señal a ruido e interferencia, la dispersión multicamino y la dispersión por efecto Doppler) y el diseño de la capa física de un enlace HF de baja velocidad, baja potencia y largo alcance. Se han estudiado un par de propuestas para este enlace, como son el espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS, en inglés) y la multiplexación por división en frecuencia ortogonal (OFDM, en inglés). El reto ha sido definir las características que mejor se adecuan a este enlace para poder aprovechar la diversidad temporal y frecuencial que ofrece el canal HF. Desde el año 2003 diversas campañas de sondeo han permitido estudiar el canal HF pero no es hasta la campaña 2009/2010 que se consigue una fotografía de la actividad ionosférica tanto nocturna como diurna. En los artículos que se presentan en esta tesis hemos extendido los estudios previos a todo el rango de frecuencias HF y hemos mostrado las diferencias entre el día y la noche. Hemos usado estos resultados de caracterización del canal para diseñar y comparar símbolos DSSS y símbolos OFDM. Ambas posibilidades han resultado ser posibles candidatas para implementar un enlace HF de baja velocidad entre la Antártida y España. Sin embargo ambas técnicas representan dos aproximaciones distintas a la implementación del módem. Mientras que DSSS consigue un buen funcionamiento a baja velocidad en escenarios con baja relación señal a ruido, OFDM consigue tasas de transmisión más altas en escenarios más benignos. / High Frequency (HF) radio is used by governmental and non nongovernmental agencies worldwide whenever an alternative to satellites for sky wave communication is needed: ships at sea, aircraft out of range of line-of-sight radio networks, military operations, disaster areas with communication infrastructure destroyed or distant regions lacking other communications. It offers an alternative to satellites, or a backup, for long-haul communications, thus avoiding the costs, vulnerabilities and sovereignty concerns of satellite communications. In this thesis the HF link between the Antarctic Spanish Station Juan Carlos I in Livingston Island, South Shetlands and Spain is studied. The aim of this study is to address the impairments that affect HF propagation (i.e., signal-to-noise plus interference ratio, multipath and Doppler shift and spread) and to design the physical layer of a low rate, low power and long-haul HF link. Some proposals regarding this last issue are addressed, i.e., direct sequence spread spectrum (DSSS) and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). The challenge is to define the symbol characteristics that best fit the link to benefit from time and frequency diversity that offers the HF channel. Since 2003 several transmission campaigns have allowed to study the HF channel but it is not until the 2009/2010 campaign that we have achieved a whole picture of both diurnal and nocturnal ionospheric activity. In the papers presented in this thesis we have extended the previous research to the whole range of HF frequencies and we have shown the differences on performance between day and night. We have used the results from channel characterization to design and compare the performance of DSSS and OFDM symbols. Both techniques have turned out to be possible candidates to implement a low rate HF link between Antarctica and Spain. However, both techniques stand for different approaches of the modem: DSSS achieves good performance at low data rate in low SNR scenarios, whereas OFDM achieves higher data rate in benign channels

Technology-Enhanced Assessment (TEA) has become increasingly attractive in higher education. However, the nature of such assessments has often been limited to simple type of questions such as MCQs, which are usually knowledge-based. Cognitive skills and practical abilities cannot be assessed via simple types of questions. This raised the need to introduce interactive and intelligent dimensions into e-assessment. This research provides a new learning experience for students in both skill and knowledge assessment in online education. This was achieved through a design of a general TEA system which can be adapted to any context and an architecture that allows interoperability, security and integration of modules. The system also provides student, interactivity and the opportunity to act on the feedback through a proposed formative e-assessment model. After application of the system in the real context, it was observed that the use of the TEA system and the formative e-assessment model had a positive impact on students: they learned through engagement with the system and their performance in terms of final marks had improved. The system also provided added benefits to teachers through automated marking and tracking of students' progress throughout the whole course. Finally, with the ever increasing interests and adaptation of e-assessment, this research has produced a new perspective, not only theoretical but practical as well.

Tesi per compendi de publicacions / Els darrers anys han experimentat un augment de la demanda de serveis interactius per satèl·lit per al gran consum, cobrint serveis fixes i mòbils, tal i com accés de banda ampla, comunicacions màquina-màquina (M2M), supervisió, control i adquisició de dades (SCADA), transaccions i aplicacions de seguretat crítiques. Aquestes xarxes de comunicacions es caracteritzen per tenir una gran població d’usuaris compartint l’amplada de banda amb unes condicions de tràfic molt dinàmiques. Concretament, en el canal de retorn (de l’usuari a la xarxa) de xarxes d’accés de banda ampla, els usuaris residencials generen grans ràfegues de tràfic amb períodes d’inactivitat freqüents. Una situació similar succeeix en xarxes de comunicacions mòbils per satèl·lit, on una gran població de terminals generen transmissions infreqüents de senyalització, serveis basats en la localització or altres aplicacions de missatgeria. Aquests serveis requereixen el desenvolupament de protocols d’accés múltiple eficients que puguin operar en les condicions descrites anteriorment. Els protocols d´accés aleatori són bons candidats per servir tràfic poc predictiu, amb transmissions infreqüents així com sensibles amb el retard. A més, els protocols d´accés aleatori suporten un gran nombre de terminals compartint el canal de comunicacions i requereixen poca complexitat en el terminals. El protocols d´accés aleatori han estat àmpliament estudiats i desplegats en xarxes terrestres, però les seves prestacions són pobres en el entorn satèl·lital, que està caracteritzat per retards de propagació molt grans. Avui en dia, el seu ús en les xarxes de comunicacions per satèl·lit està principalment limitat a la senyalització d’inici de sessió, transmissió de paquets de control i en alguns casos a la transmissió de petits volums de dades amb unes eficiència d’utilització del canal molt baixa. Aquesta tesi proposa tres noves tècniques d’accés aleatori, bens adaptades per proveir els serveis esmentats anteriorment en un entorn satèl·lital, amb altes prestacions i una complexitat en el terminal d’usuari reduïda. Les noves tècniques d’accés aleatori són Contention Resolution Diversity Slotted Aloha (CRDSA), Asynchronous Contention Resolution Diversity Aloha (ACRDA) i Enhanced Spread Spectrum Aloha (E-SSA), adaptades per un tipus d’accés ranurat, asíncron i d’espectre eixamplat respectivament. Les tres tècniques utilitzen una codificació de canal (FEC) robusta, capaç d’operar en front de interferències elevades, que són típiques en l’accés aleatori, i d’un mecanisme de cancel·lació successiva d’interferència que s’implementa en el receptor sobre els paquets descodificats satisfactòriament. Els nous protocols obtenen un throughput normalitzat superior a 1 bit/s/Hz amb una tassa de pèrdua de paquets inferior a 10-3, el qual representa un factor de millora de 1000 respecte a protocols d’accés aleatori tradicionals com l’ALOHA ranurat. Les prestacions de les noves tècniques d’accés aleatori has estat analitzades per mitjà de simulacions, així com amb nou models analítics desenvolupats en aquesta tesi capaços de caracteritzar el tràfic, la distribució estadística de la potència dels paquets, les prestacions de la codificació de canal (FEC) i el procés de cancel·lació d’interferència successiva. / Los últimos años han experimentado un crecimiento de la demanda de servicios interactivos por satélite para el gran consumo, cubriendo servicios fijos i móviles, como el acceso de banda ancha, comunicaciones máquina a máquina (M2M), supervisión, control y adquisición de datos (SCADA), transacciones i aplicaciones criticas de seguridad. Estas redes de comunicaciones se caracterizan por tener una gran población de usuarios compartiendo el ancho de banda en unas condiciones de tráfico muy dinámicas. Concretamente, en el canal de retorno (del usuario a la red) de redes de acceso de banda ancha, los usuarios residenciales generan grandes ráfagas de tráfico con periodos frecuentes de inactividad. Una situación similar ocurre en las redes de comunicaciones móviles por satélite, donde una gran población de terminales generan transmisiones infrecuentes de señalización, servicios basados en la localización u otras aplicaciones me mensajería. Estos servicios requieren el desarrollo de protocolos de acceso múltiple eficientes capaces de operar en las condiciones descritas anteriormente. Los protocolos de acceso aleatorio son buenos candidatos para servir el tráfico poco predictivo, con transmisiones infrecuentes así como sensibles al retardo. Además, los protocolos de acceso soportan un gran número de terminales compartiendo el canal de comunicaciones y requieren poca complejidad en los terminales. Los protocolos de acceso aleatorio han estado ampliamente estudiados i desplegados en las redes terrestres, pero sus prestaciones son pobres en el entorno satelital, que se caracteriza por retardos de comunicaciones muy elevados. Hoy en día, su uso en la redes de comunicaciones por satélite está principalmente limitado a la señalización de inicio de sesión, transmisión de pequeños volumenes de datos con eficiencia de utilización del canal muy baja. Esta tesis propone tres nuevas técnicas de acceso aleatorio bien adaptadas para proveer los servicios mencionados anteriormente en un entorno de comunicaciones por satélite, con altas prestaciones y una complejidad en el terminal de usuario reducida. Las nuevas técnicas de acceso aleatorio son Contention Resolution Diversity Slotted Aloha (CRDSA), Asynchronous Contention Resolution Diversity Aloha (ACRDA) y Enhanced Spread Spectrum Aloha (E-SSA), adaptadas para un tipo de acceso ranurado, asíncrono y de espectro ensanchado respectivamente. Las tres técnicas utilizan una codificación de canal (FEC) robusta, capaz de operar en condiciones de interferencia elevadas, que son típicas en el acceso aleatorio, y de un mecanismo de cancelación sucesiva de interferencias que se implementa en el receptor sobre los paquetes que han sido decodificados satisfactoriamente. Los nuevos protocolos obtienen un throughput normalizado superior a 1 bit/s/Hz con una tasa de pérdida de paquetes inferior a 10-3, lo cual representa un factor de mejora de 1000 respecto a los protocolos de acceso aleatorio tradicionales como el ALOHA ranurado. Las prestaciones de las nuevas técnicas de acceso aleatorio han sido analizadas con simulaciones así como con nuevos modelos analíticos desarrollados en esta tesis, capaces de caracterizar el tráfico, la distribución estadística de la potencia de los paquetes, las prestaciones de la codificación de canal (FEC) y el proceso de cancelación sucesiva de interferencias. / Over the past years there has been a fast growing demand for low-cost interactive satellite terminals supporting both fixed and mobile services, such as consumer broadband access, machine-to-machine communications (M2M), supervisory control and data acquisition (SCADA), transaction and safety of life applications. These networks, are generally characterized by a large population of terminals sharing the available resources under very dynamic traffic conditions. In particular, in the return link (user to network) of commercial satellite broadband access networks, residential users are likely to generate a large amount of low duty cycle bursty traffic with extended inactivity periods. A similar situation occurs in satellite mobile networks whereby a large number of terminals typically generate infrequent packets for signaling transmission as well for position reporting or other messaging applications. These services call for the development of efficient multiple access protocols able to cope with the above operating conditions. Random Access (RA) techniques are by nature, good candidates for the less predictive, low duty cycle as well as time sensitive return link traffic. Besides, RA techniques are capable of supporting large population of terminals sharing the same capacity and require low terminal complexity. RA schemes have been widely studied and deployed in terrestrial networks, but do not perform well in the satellite environment, which is characterized by very long propagation delays. Today, their use in satellite networks is mainly limited to initial network login, the transmission of control packets, and in some cases, for the transmission of very small volumes of data with very low channel utilization. This thesis proposes three novel RA schemes well suited for the provision of the above-mentioned services over a satellite environment with high performance and low terminal complexity. The new RA schemes are Contention Resolution Diversity Slotted Aloha (CRDSA), Asynchronous Contention Resolution Diversity Aloha (ACRDA) and Enhanced Spread Spectrum Aloha (E-SSA), suited for slotted, unslotted and spread spectrum-based systems respectively. They all use strong Forward Error Correction (FEC) codes, able to cope with heavy co-channel interference typically present in RA, and successive interference cancellation implemented over the successfully decoded packets. The new schemes achieve a normalized throughput above 1 bit/s/Hz for a packet loss ratio below 10-3, which represents a 1000-fold increase compared to Slotted ALOHA. The performance of the proposed RA schemes has been analyzed by means of detailed simulations as well as novel analytical frameworks that characterize traffic and packets power statistical distributions, the performance of the FEC coding as well as the iterative interference cancellation processing at the receiver.

Les xarxes complexes han demostrat ser una eina molt valuosa per estudiar sistemes reals, en part, gràcies a la creixent capacitat de computació. En aquesta tesi abordem computacionalment diversos problemes dividits en dos blocs. El primer bloc està motivat pels problemes que planteja la ràpida evolució de la Internet. D’una banda, el creixement exponencial de la xarxa està comprometent la seva escalabilitat per les dependències a les taules d’enrutament globals. Al Capítol 4 proposem un esquema d’enrutament descentralitzat que fa servir la projecció TSVD de l’estructura mesoscòpica de la xarxa com a mapa. Els resultats mostren que fent servir informació local podem guiar amb èxit en l’enrutament. Al Capítol 3 també avaluem la fiabilitat d’aquesta projecció davant el creixement de la xarxa. Els resultats indiquen que aquest mapa és robust i no necessita actualitzacions contínues. D’altra banda, la creixent demanda d’ample de banda és un factor potencial per produir congestió. Al Capítol 5 estenem un esquema d’enrutament dinàmic en el context de les xarxes multiplex, i l’analitzem amb xarxes sintètiques amb diferents assortativitats d’acoblament. Els resultats mostren que tenir en compte el volum de trànsit en l’enrutament retarda l’inici de la congestió. Tot i això, la distribució uniforme del trànsit produeix una transició de fase abrupta. Amb tot, l’acoblament assortatiu es presenta com la millor opció per a dissenys de xarxes òptimes. El segon bloc ve motivat per l’actual crisi financera mundial. Al Capítol 6 proposem estudiar la propagació de les crisis econòmiques utilitzant un model simple de xarxa formada per oscil·ladors integrate-and-fire, i caracteritzar la seva sincronització durant l’evolució de la xarxa de comerç. Els resultats mostren l’aparició d’un procés de globalització que dilueix les fronteres topològiques i accelera la propagació de les crisis financeres. / Las redes complejas han demostrado ser una herramienta muy valiosa para estudiar sistemas reales, en parte, gracias a la creciente capacidad de computación. En esta tesis abordamos computacionalmente varios problemas divididos en dos bloques. El primer bloque está motivado por los problemas que plantea la rápida evolución de Internet. Por un lado, el crecimiento exponencial de la red está comprometiendo su escalabilidad por las dependencias a las tablas de enrutado globales. En el Capítulo 4 proponemos un esquema de enrutamiento descentralizado que utiliza la proyección TSVD de la estructura mesoscópica de la red como mapa. Los resultados muestran que utilizando información local podemos guiar con éxito el enrutado. En el Calítulo 3 también evaluamos la fiabilidad de esta proyección bajo cambios en la topología de la red. Los resultados indican que este mapa es robusto y no necesita actualizaciones continuas. Por otra parte, la creciente demanda de ancho de banda es un factor potencial de congestión. En el Capítulo 5 extendemos un esquema de enrutamiento dinámico en el marco de las redes multiplex, y lo analizamos en redes sintéticas con distintas asortatividades de acoplamiento. Los resultados muestran que tener en cuenta el volumen de tráfico en el enrutado retrasa la congestión. Sin embargo, la distribución uniforme del tráfico produce una transición de fase abrupta. Además, el acoplamiento asortativo se presenta como la mejor opción para diseños de redes óptimas. El segundo bloque viene motivado por la actual crisis financiera mundial. En el Capítulo 6 proponemos estudiar la propagación de las crisis económicas utilizando un modelo simple de red formada por osciladores integrate-and-fire, y caracterizar su sincronización durante la evolución de la red de comercio. Los resultados muestran la aparición de un proceso de globalización que diluye las fronteras topológicas y acelera la propagación de las crisis financieras. / Complex networks are a powerful tool to study many real systems, partly thanks to the increasing capacity of computational resources. In this dissertation we address computationally a broad scope of problems that are framed in two parts. The first part is motivated by the issues posed by the rapid evolution of the Internet. On one side, the exponential growth of the network is compromising its scalability due to dependencies on global routing tables. In Chapter 4 we propose a decentralized routing scheme that exploits the TSVD projection of the mesoscopic structure of the network as a map. The results show that, using only local information, we can achieve good success rates in the routing process. Additionally, Chapter 3 evaluates the reliability of this projection when network topology changes. The results indicate that this map is very robust and does not need continual updates. On the other side, the increasing bandwidth demand is a potential trigger for congestion episodes. In Chapter 5 we extend a dynamic traffic-aware routing scheme to the context of multiplex networks, and we conduct the analysis on synthetic networks with different coupling assortativity. The results show that considering the traffic load in the transmission process delays the congestion onset. However, the uniform distribution of traffic produces an abrupt phase transition from free-flow to congested state. Withal, assortative coupling is depicted as the best consideration for optimal network designs. The second part is motivated by the current global financial crises. Chapter 6 presents a study on the spreading of economic crises using a simple model of networked integrate-and-fire oscillators and we characterize synchronization process on the evolving trade network. The results show the emergence of a globalization process that dilutes the topological borders and accelerates the spreading of financial crashes.

En aquesta tesis s’estudia l’aplicació de la tècnica Extremum Seeking Control per extreure la màxima potència de generadors fotovoltaics. Es realitza una anàlisi detallada d’aquesta tècnica per tal d’ajustar els paràmetres de l’algoritme i aconseguir així les prestacions desitjades. Per a millorar aquestes prestacions de l’algoritme de la dependència de la curvatura de la característica V-P del panel. El segon vol millorar les prestacions mitjançant la sincronització de senyals amb l’addició d’una unitat de processament de fase. Finalment, es limiten els transitoris dels elements dinàmics del generador fotovoltaic mitjançant un saturador que aportem al llaç de control. Amb totes aquestes millores i el correcte ajustament dels paràmetres de control es poden assolir temps d’establiment de l’ordre de milisegons i rendiments del control per sobre del 99.5%. / En esta tesis se estudia la aplicación de la técnica Extremum Seeking Control para extraer la máxima potencia de generadores fotovoltaicos. Se realiza un análisis detallado de esta técnica con el fin de ajustar los parámetros del algoritmo para conseguir las prestaciones deseadas. Para mejorar estas prestaciones se implementa la adición de diferentes bloques al algoritmo ESC. El primero de ellos se trata de un estimador del hessiano que permite desvincular las prestaciones del algoritmo de la dependencia de la curvatura de la característica V-P del panel. El segundo pretende mejorar las prestaciones mediante la sincronización de señales con la adición de una unidad de procesamiento de fase. Finalmente, se limitan los transitorios de los elementos dinámicos del generador fotovoltaico mediante un saturador que aportamos al lazo de control. Con todas estas mejoras y el correcto ajuste de los parámetros de control se puede alcanzar tiempos de establecimiento de la orden de milisegundos y rendimientos del control por encima del 99.5%. / n this thesis the application of the Extremum Seeking Control technique is studied to extract the maximum power of photovoltaic generators. A detailed analysis of this technique is carried out in order to adjust the algorithm parameters to achieve desired performances. To improve these benefits different blocks are added to ESC algorithm. The first one is an estimate of the Hessian that allows decoupling algorithm performances dependence on the curvature of the V-P characteristic of the panel. The second one aims to improve the performances by synchronizing signals with the addition of a phase processing unit. Finally, transients dynamic elements of the PV array are limited by a saturator added to the control loop. With all these improvements and the correct setting of the control parameters can be setup times achieving the order of milliseconds and returns control over 99.5%.

La demanda de climatització ha augmentat en els últims anys a causa de l'escalfament global i als estàndards de confort que han augmentat no només als països desenvolupats, sinó també als països en desenvolupament, on la deshumectación té una gran importància. Els sistemes dessecants híbrids són una tecnologia molt eficient quan la temperatura i la humitat han de ser controlats. En aquest sentit, els sistemes dessecants líquids ofereixen interessants avantatges quan es comparen amb els sistemes dessecants sòlids. No obstant això, la corrosió és un problema que encara no ha pogut ser resolt en els líquids. El principal objectiu d'aquesta tesi és realitzar un estudi teòric i experimental d'un sistema híbrid basat en dessecants líquids que utilitza materials no corrosibles i econòmicament viables, mantenint unes bones prestacions del sistema i aconseguint una alta eficiència energètica. El sistema dessecant líquid, al que se li ha acoblat una bomba de calor de compressió de vapor, conté contactores d'aire-solució no adiabàtics de polipropilè, al que se li ha realitzat un tractament superficial de plasma que millora la mojabilidad dels tubs. Aquest tractament millora la transferència de calor i de massa i, per tant, les prestacions globals del sistema. Després de ser dissenyat, dimensionament i muntat, el sistema està operant en dos vestuaris en Taipei (Taiwan). Les prestacions experimentals dels contactores d'aire-solució i del sistema complet durant la seva operació s'han avaluat. La màxima producció de fred mesurada en el sistema és 34 kW i la màxima deshumectación és gairebé 0.012 kgw/kga. A més, el sistema ha aconseguit un bon control de la temperatura i de la humitat. Així mateix, el sistema ha estat modelat per ser simulat dinàmicament. Aquest model ha estat validat amb els resultats experimentals del sistema real. Finalment, el model dinàmic ha estat utilitzat per conèixer les condicions d'operació i l'estratègia de control que optimitzen les prestacions anuals del sistema. / La demanda de climatización ha aumentado en los últimos años debido al calentamiento global y a los estándares de confort que han aumentado no sólo en los países desarrollados, sino también en los países en desarrollo, donde la deshumectación tiene una gran importancia. Los sistemas desecantes híbridos son una tecnología muy eficiente cuando la temperatura y la humedad han de ser controlados. En este sentido, los sistemas desecantes líquidos ofrecen interesantes ventajas cuando se comparan con los sistemas desecantes sólidos. Sin embargo, la corrosión es un problema que todavía no ha podido ser resuelto en los líquidos. El principal objetivo de esta tesis es realizar un estudio teórico y experimental de un sistema híbrido basado en desecantes líquidos que utiliza materiales no corrosibles y económicamente viables, manteniendo unas buenas prestaciones del sistema y consiguiendo una alta eficiencia energética. El sistema desecante líquido, al que se le ha acoplado una bomba de calor de compresión de vapor, contiene contactores de aire-solución no adiabáticos de polipropileno, al que se le ha realizado un tratamiento superficial de plasma que mejora la mojabilidad de los tubos. Este tratamiento mejora la transferencia de calor y de masa y, por tanto, las prestaciones globales del sistema. Después de ser diseñado, dimensionado y montado, el sistema está operando en dos vestuarios en Taipei (Taiwán). Las prestaciones experimentales de los contactores de aire-solución y del sistema completo durante su operación se han evaluado. La máxima producción de frío medida en el sistema es 34 kW y la máxima deshumectación es casi 0.012 kgw/kga. Además, el sistema ha conseguido un buen control de la temperatura y de la humedad. Asimismo, el sistema ha sido modelado para ser simulado dinámicamente. Este modelo ha sido validado con los resultados experimentales del sistema real. Finalmente, el modelo dinámico ha sido utilizado para conocer las condiciones de operación y la estrategia de control que optimizan las prestaciones anuales del sistema. / The air conditioning demand is rising in the last years because of the global warming and the increasing of the standard of living that is happening not only in industrial countries, but also in developing countries, where dehumidification has a great impact. Hybrid desiccant systems are a very efficient HVAC technology when humidity and temperature are required to be separately controlled. In this sense, liquid desiccant systems offer attractive benefits in comparison with solid desiccant systems. However, corrosion is a big issue to be solved in them. The main objective of this thesis is to make a theoretical and an experimental study of a hybrid liquid desiccant system using rustproof and cost-effective materials, keeping a good performance of the system and achieving high energy efficiency. The liquid desiccant system, which is coupled with a vapour compression heat pump, contains non-adiabatic air-solution contactors made of polypropylene with a plasma surface treatment that improves the wettability of the tubes. This treatment enhances the heat and mass transfer, and, therefore, the global performance of the system. After being designed, sized and assembled, the system is operating in two locker rooms in Taipei (Taiwan). The experimental performance of the air-solution contactors and the complete system during its operation is evaluated. The maximum cooling production measured of the system is 34 kW and the maximum dehumidification is almost 0.012 kgw/kga. Furthermore, good control of air temperature and humidity is achieved. Moreover, the system has been modelled in order to be dynamically simulated. This model has been validated with the experimental results obtained from the real system. Finally, the dynamic model has been used in order to find out the operational conditions and control strategy that optimize the annual performance of the hybrid liquid desiccant system.

La present memòria de tesi, aborda d'un mode interdisciplinar i holístic l'ús d'estratègies de joc (conegudes com gamificació) per incrementar la motivació de l'estudiant universitari usant les anomenades TEL (Technology Enhanced Learning). Amb l'ús d'aquest tipus de tecnologies (entre les que es podrien trobar la Realitat Virtual, RV, la Realitat Augmentada, RA; mètodes híbrids de presentació, etc.) es pretén aconseguir una manera de fer més eficaç, eficient i satisfactoria en l'adquisició de determinades competències. Aquest plantejament basat en tècniques d'investigació lligades a l'experiència d'usuari (UX), es focalitza en millorar el rendiment acadèmic (currículum) dels alumnes objecte d'estudi: estudiants de 1r i 2n any dels graus d'Arquitectura, Ciències i Tecnologies de la Construcció i Enginyeria Multimèdia (La Salle Campus Barcelona, Universitat Ramon Llull). La tesi comença definint els objectius i hipòtesis de treball, per a continuació analitzar les metodologies de l'aprenentatge i de l'educació, i presentar la metodologia emprada en la investigació. Seguidament es centra en els aspectes de l'avaluació de la motivació, la tecnologia TEL i la gamificació aplicada a l'educació. S'han desenvolupat diferents casos d'estudi en les matèries d'Eines Informàtiques I - II i Animació per Ordinador I - II de les àrees anteriorment indicades. Aquestes matèries comparteixen una sèrie de competències transversals: capacitat espacial, treball autònom i en equip, habilitat informàtica, visualització tridimensional. La introducció de mètodes gamificats per a la millora en l'adquisició d'aquestes competències i l'avaluació dels sistemes tecnològics utilitzats per a la seva consecució, és sens dubte, el fet diferencial i innovador d'aquesta tesi. Els articles presentats per compendi en aquesta tesi són un clar exemple dels resultats obtinguts. En ells es pot observar, com l'ús conjunt de mecàniques de joc i tecnologies avançades de visualització generen una major motivació de l'estudiant. Aquests resultats comporten una més ràpida i millor adquisició de les competències on es comproba una correlació directa d’una millora curricular. / La presente memoria de tesis, aborda de un modo interdisciplinar y holístico el uso de estrategias de juego (conocidas como gamificación) para incrementar la motivación del estudiante universitario usando las denominadas TEL (Technology Enhanced Learning). Con el uso de este tipo de tecnologías (entre las que se podrían encontrar la Realidad Virtual, RV; la Realidad Aumentada, RA; métodos híbridos de presentación, etc) se pretende conseguir un modo más eficaz, eficiente y satisfactorio en la adquisición de determinadas competencias. Este planteamiento basado en técnicas de investigación ligadas a la eXperiencia de Usuario (UX), se focaliza en mejorar el rendimiento académico (curriculum) de los alumnos objeto de estudio: estudiantes de 1er y 2º año de los grados de Arquitectura, Ciencias y Tecnologías de la Construcción e Ingeniería Multimedia (La Salle Campus Barcelona, Universitat Ramon Llull). La tesis comienza definiendo los objetivos e hipótesis de trabajo, para a continuación analizar las metodologías del aprendizaje y de la educación, y presentar la metodología empleada en la investigación. Seguidamente se centra en los aspectos de la evaluación de la motivación, la tecnología TEL y la gamificación aplicada en la educación. Se han desarrollado diferentes casos de estudio en las materias de Herramientas Informáticas I - II y Animación por Ordenador I - II de las áreas anteriormente indicadas. Dichas materias comparten una serie de competencias transversales: capacidad espacial, trabajo autónomo y en equipo, habilidad informática, visualización tridimensional. La introducción de métodos gamificados para la mejora en la adquisición de dichas competencias y la evaluación de los sistemas tecnológicos utilizados para su consecución, es sin duda alguna, el hecho diferencial e innovador de esta tesis. Los artículos presentados por compendio en esta tesis son un claro ejemplo de los resultados obtenidos. En ellos se puede observar, como el uso conjunto de mecánicas de juego y tecnologías avanzadas de visualización generan una mayor motivación del estudiante. Estos resultados conllevan una más rápida y mejor adquisición de las competencias lo cual se correla directamente con una mejora curricular. / This PhD dissertation addresses an interdisciplinary and holistic manner using game strategies (known as gamificación) to increase the motivation of college student using TEL (Technology Enhanced Learning). With the use of these technologies (among them could find the Virtual Reality, RV, Augmented Reality, RA; hybrid methods of presentation, etc) is to achieve a more effective, efficient and satisfactory manner in the acquisition of certain competences. This research based on techniques related to user experience (UX) approach focuses on improving academic performance (curriculum) of students under study: students 1st and 2nd year of the Degree of Architecture, Building Engineering and Multimedia Engineering (La Salle Campus Barcelona, Universitat Ramon Llull). The thesis begins defining the objectives and working hypotheses, then analyze the methodologies of learning and education, and the methodology used in the investigation. Then it focuses on aspects of assessing motivation, TEL and gamification technology applied in education. They have developed different case studies in the areas of software tools I - II and Computer Animation I - II of the areas indicated above. These materials have a number of generic skills: spatial ability, autonomous and team work, computer skills, three-dimensional visualization. Gamification methods for acquiring these skills and assessment of technological systems undoubtedly innovative differential fact of this thesis. The papers presented in this thesis by compendium are a clear example of the results obtained. These papers explain how game mechanics and advanced display technologies generate greater student motivation. These results imply a faster and better acquisition of skills which are directly correlates with curriculum improvement.