Tesis por compendio / [ES] El principal objetivo de la presente tesis doctoral se ha centrado en la obtención, desarrollo y caracterización de nuevas formulaciones de alto rendimiento medioambiental a partir de la utilización de poliésteres y poliamidas de origen renovable para el sector del envase y embalaje. A lo largo de todo el proceso de investigación, se han abordado y evaluado diferentes frentes de mejora con el objetivo de mejorar al máximo las propiedades de estos materiales desde un punto de vista altamente eficiente para el medio ambiente. Para este cometido, se han analizado desde diferentes tipos de mezclas binarias y ternarias, hasta la incorporación de cargas y refuerzos naturales, incorporación de aditivos y utilización de plastificantes capaces de solventar problemas de fragilidad y adhesión ligados a ciertos poliésteres como el PLA. En la primera fase de la tesis se han analizado y estudiado la miscibilidad y propiedades mecánicas, térmicas y morfológicas de mezclas ternarias y binarias basadas en poliéster como el PHBH o el PLA como elementos principales. Se ha utilizado la extrusión reactiva (REX) consiguiendo resultados muy positivos con la incorporación de materiales como el PCL, TPS y PBAT a los poliésteres anteriormente comentados. Se ha mejorado la miscibilidad entre los distintos componentes, a partir de elementos como el ESAO o agentes compatibilizadores como PE-g-MA, PE-co-GMA y DCP, y sobretodo, MLO como compatibilizante natural, para desarrollar plásticos totalmente renovables con ductilidad y tenacidad mejoradas para su aplicación en el sector envase y embalaje. Dentro de las mezclas binarias, la combinación del PLA con un polietileno de origen renovable ha resultado ser una solución prometedora dentro del sector del envase y embalaje. Por otro lado, para mejorar los problemas de tenacidad y el coste del PLA, se han evaluado y analizado la incorporación de aditivos y cargas naturales. La utilización de aceites naturales derivados de la soja, linaza y cáñamo han mejorado en gran medida la ductilidad del PLA. Además, estos aceites se han combinado con cargas derivadas de la cáscara de almendra y la piel de naranja en proporciones de hasta un 30%, consiguiendo un buen equilibrio de propiedades mecánicas y obteniendo WPCs capaces de ser altamente eficientes y rentables en algunas aplicaciones de envasado. En la búsqueda de polímeros respetuosos por el medio ambiente, se han evaluado las propiedades de diferentes poliamidas de base biológica, y se ha seleccionado la PA1010 como candidata perfecta, gracias a sus excelentes propiedades y a su origen 100% renovable. En este contexto, se ha estudiado la viabilidad de incorporar fibras naturales como refuerzo, con unos resultados muy prometedores para las fibras de pizarra, consiguiendo mejoras de resistencia máxima de más del doble con elementos totalmente naturales. Hay que resaltar que la combinación de la PA1010 y el PLA con diferentes agentes naturales como el ELO y el MLO para la fabricación de films, han dado como resultado una notable mejora en las propiedades mecánicas, y sobre todo, una mejora en el efecto barrera al oxígeno. En la última fase de la tesis, se ha optimizado la extracción de elementos antioxidantes como el ácido gálico a partir de residuos agroalimentarios. La incorporación de este elemento en el PLA ha dado como resultado la fabricación de films para envases activos, favoreciendo en gran medida su aplicación en el sector del envasado de alimentos. Además, se ha corroborado el efecto que posee este tipo de antioxidante natural en la preservación de films de bio-HDPE frente a agentes externos como la temperatura y la radiación UV. Por último, se ha conseguido mejorar en gran medida la ventana de procesamiento y las propiedades mecánicas y térmicas de las mezclas de biopolímeros de PA1010 y bio-HDPE. / [EN] The main objective of this doctoral thesis has been focused on obtaining, developing and characterizing new formulations with high environmental performance from the use of polyesters and polyamides of renewable origin for the packaging sector. Throughout the research process, different improvement fronts have been addressed and evaluated with the aim of improving the properties of these materials to the maximum from a highly efficient point of view for the environment. For this purpose, different types of binary and ternary mixtures have been analysed, as well as the incorporation of natural fillers and reinforcements, the incorporation of additives and the use of plasticisers capable of solving problems of fragility and adhesion linked to certain polyesters such as PLA. In the first phase of the thesis, the miscibility and mechanical, thermal and morphological properties of ternary and binary mixtures based on polyester such as PHBH or PLA as main elements have been analysed and studied. Reactive extrusion (REX) has been used, obtaining very positive results with the incorporation of materials such as PCL, TPS and PBAT to the previously mentioned polyesters. Miscibility between the different components has been improved, using elements such as ESAO or compatibilizing agents such as PE-g-MA, PE-co-GMA and DCP, and above all, MLO as a natural compatibilizer, to develop totally renewable plastics with improved ductility and tenacity for application in the packaging sector. Within binary mixtures, the combination of PLA with a polyethylene of renewable origin has proved to be a promising solution within the packaging sector. On the other hand, to improve the toughness problems and the cost of PLA, the incorporation of additives and natural fillers has been evaluated and analysed. The use of natural oils derived from soya, flax and hemp has greatly improved the ductility of PLA. In addition, these oils have been combined with fillers derived from almond shells and orange peel in proportions of up to 30%, achieving a good balance of mechanical properties and obtaining WPCs capable of being highly efficient and cost-effective in some packaging applications. In the search for environmentally friendly polymers, the properties of different bio-based polyamides have been evaluated, and PA1010 has been selected as a perfect candidate thanks to its excellent properties and 100% renewable origin. In this context, the viability of incorporating natural fibres as reinforcement has been studied, with very promising results for slate fibres, achieving maximum resistance improvements of more than double with totally natural elements. It should be noted that the combination of PA1010 and PLA with different natural agents such as ELO and MLO for the manufacture of films, have resulted in a significant improvement in mechanical properties, and above all, an improvement in the oxygen barrier effect. In the last phase of the thesis, the extraction of antioxidant elements such as gallic acid from food waste has been optimized. The incorporation of this element in PLA has resulted in the manufacture of films for active packaging, greatly favoring its application in the food packaging sector. In addition, the effect of this type of natural antioxidant on the preservation of bio-HDPE films against external agents such as temperature and UV radiation has been corroborated. Finally, the processing window and the mechanical and thermal properties of PA1010 and bio-HDPE biopolymer blends have been greatly improved. / [CA] El principal objectiu de la present tesi doctoral s'ha centrat en l'obtenció, desenvolupament i caracterització de noves formulacions d'alt rendiment mediambiental a partir de la utilització de polièsters i poliamides d'origen renovable per al sector de l'envàs i embalatge. Al llarg de tot el procés d'investigació, s'han abordat i avaluat diferents fronts de millora amb l'objectiu de millorar al màxim les propietats d'aquests materials des d'un punt de vista altament eficient per al medi ambient. Amb aquest objectiu, s'han analitzat des de diferents tipus de mescles binàries i ternàries, fins a la incorporació de càrregues i reforços naturals, incorporació d'additius i utilització de plastificants capaços de solventar problemes de fragilitat i adhesió lligats a certs polièsters com el PLA. En la primera fase de la tesi s'han analitzat i estudiat la miscibilitat i propietats mecàniques, tèrmiques i morfològiques de mescles ternàries i binàries basades en polièster com el PHBH o el PLA com a elements principals. S'ha utilitzat l'extrusió reactiva (REX) aconseguint resultats molt positius amb la incorporació de materials com el PCL, TPS i PBAT als polièsters anteriorment comentats. Per a la millora de la miscibilitat entre els diferents components, s'han utilitzat elements com el ESAO o agents compatibilitzants com a PE-g-MA., PE-co-GMA i DCP, i sobretot, MLO com compatibilitzant natural, per a desenvolupar plàstics totalment compostables amb ductilitat i tenacitat millorades per a la seua aplicació en el sector envase i embalatge. Dins de les mescles binàries, la combinació del PLA amb un polietilé d'origen renovable ha resultat ser una solució prometedora dins del sector de l'envàs i l'embalatge. D'altra banda, per a millorar els problemes de tenacitat i el cost del PLA, s'han avaluat i analitzat la incorporació d'additius i càrregues naturals. La utilització d'olis naturals derivats de la soja, llinosa i cànem han millorat en gran manera la ductilitat del PLA. A més, aquests olis s'han combinat amb càrregues derivades de la corfa d'ametla i la pell de taronja en proporcions de fins a un 30%, aconseguint un bon equilibri de propietats mecàniques i obtenint WPCs capaços de ser altament eficients i rendibles en algunes aplicacions d'envasament. Dins de la cerca de polímers respectuosos pel medi ambient, s'han avaluat les propietats de diferents poliamides de base biològica, i s'ha seleccionat la PA1010 com a candidata perfecta gràcies a les seues excel¿lents propietats i al seu origen 100% renovable. En aquest context, s'ha estudiat la viabilitat d'incorporar fibres naturals com a reforç, amb uns resultats molt prometedors per a les fibres de pissarra, aconseguint uns resultats de resistència màxima de més del doble amb elements totalment naturals. Hi ha que ressaltar que la combinació de la PA1010 amb el PLA amb diferents agents naturals com el ELO i el MLO per a la fabricació de films atorga una millora notable per a la fabricació de films, gràcies a la seua notable millora en les propietats mecàniques i dúctils, i sobretot, la millora en l'efecte barrera a l'oxigen. En l'última fase de la tesi, s'ha optimitzat l'extracció d'elements antioxidants com l'àcid gàl¿lic a partir de residus agroalimentaris. La incorporació d'aquest element en el PLA ha donat com a resultat la fabricació de films i envasos actius, afavorint en gran manera la seua aplicació en el sector de l'envasament d'aliments. A més, s'ha avaluat l'efecte que posseeix aquest tipus d'antioxidant natural en la preservació de films de bio-HDPE enfront d'agents externs com la temperatura i la radiació UV. Finalment, s'ha aconseguit millorar en gran manera la finestra de processament i les propietats mecàniques i tèrmiques de les mescles de biopolímers com PA1010 i bio-HDPE. / Al ministerio de Educación Cultura y Deporte por el apoyo financiero a través de la ayuda otorgada (FPU15/03812). A la Conselleria d'Educació, Cultura i Esport de la Generalitat Valenciana por el apoyo financiero a través de la ayuda otorgada (ACIF/2016/182). Al ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICIU) por el soporte financiero de este trabajo con el proyecto MAT2017-84909-C2-2-R. / Quiles Carrillo, LJ. (2020). Desarrollo y optimización de nuevos materiales poliméricos, mezclas y compuestos de alto rendimiento medioambiental a partir de poliésteres y poliamidas procedentes de recursos renovables de interés en el sector envase y embalaje [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/147479 / TESIS / Compendio

En el año 2014, se impulsó la creación de los Colegios de Alto Rendimiento (COAR), con la finalidad de llevar una educación de calidad a todas las regiones del Perú y en especial a las poblaciones con menores recursos. Es así, que, como meta a esta iniciativa, se tiene pensando llegar a gestionar un COAR por región. De esa manera nace la iniciativa de desarrollar el COAR de la Región Amazonas, como respuesta a una demanda de infraestructura, ya que en la actualidad los alumnos viven en un ambiente improvisado con las escasas condiciones para el desarrollo de un buen proceso de aprendizaje. El siguiente proyecto, está pensado ejecutarse en el distrito de Lamud, provincia de Luya. El cual consta de una residencia para poco más de trecientos alumnos, un aulario que consta de doce secciones, cuatro laboratorios, dos salas de cómputo y centro de recursos para el aprendizaje, un polideportivo con una piscina semiolímpica y una cancha multideportiva, áreas recreativas y todas las instalaciones que este tipo de edificación amerita para su correcto funcionamiento y estadía de los principales usuarios, los alumnos y profesores. Además, se planea convertir en un hito en la zona, dotando a la comunidad de áreas de recreación, deporte y espacios público de calidad; brindándole a la ciudad diversas plazas para la interacción de los ciudadanos, espacios de recreación para niños, estacionamientos de autos y bicicletas, entre otros. Los cuales ayudaran a que la zona tenga un espacio público de calidad. / In 2014, the creation of High Performance Schools (COAR) was promoted, with the aim of carrying out a quality education to all regions of Peru and especially to populations with fewer resources. It's like that, since it's about getting a management for a department. In this way, the initiative to develop the COAR of the Amazon Region was born, in response to a demand for infrastructure, and that students currently live in an improvised environment, within a technological environment. The following project is planned to be executed in the district of Lamud, province of Luya. Which consists of a residence for just over three hundred students, a classroom that consists of twelve sections, four laboratories, two computer rooms and a resource center for learning, a sports center with a swimming pool Multilaportive activities, recreational areas and all the facilities of this type of building for the proper functioning and stay of the main users, students and teachers. In addition, it can become a milestone in the area, in the area of recreation areas, sports and quality public spaces; provided to the city various places for the interaction of citizens, recreation spaces for children, parking lots for cars and bicycles, among others. The help services of the city. / Tesis

Hoy en día, el deporte en el Perú está teniendo mayor importancia y se esta desarrollando de manera positiva debido al crecimiento deportivo que se logró en los Panamericanos Lima 2019, se están implementando infraestructuras acordes a las necesidades básicas de los deportistas. A pesar de ello, no contamos con un centro especializado en artes marciales, siendo esta una de las ramas deportivas más amplia teniendo 10 deportes aproximadamente. Además, los espacios deportivos no presentan las implementaciones necesarias para mejorar el rendimiento de los deportistas de tan alto nivel. Por lo tanto, este proyecto de tesis trata de proponer y realizar un nuevo diseño arquitectónico del que ya esta establecido hoy en día. Esto se logrará proponiendo espacios correctamente diseñados con implementaciones y tamaños adecuados para un deportista marcial de alto rendimiento. Agregándole un énfasis arquitectónico que permita generar la relación entre espacio – usuario, diseñando ambientes que incluyan los aspectos sensoriales y permitan la estimulación de los sentidos en cada usuario; asimismo, se logrará tener una vinculación con la naturaleza lo cual favorece al bienestar y al rendimiento del deportista. Además, el proyecto se encuentra ubicado frente al mar en el distrito de Villa El Salvador, en una zona en donde se requiere un 70% de área libre y un máximo de 12m de altura, en la cual se enfatizará el vínculo entre el proyecto, la naturaleza y el usuario. / Nowadays, sports in Peru have greater importance and are developing positively due to the sporting growth achieved in Pan American Games Lima 2019, infrastructures have been implemented according to athlete's basic needs. Despite this, we do not have a specialized martial arts center, one of the most expansive sports branches, with approximately ten sports. Besides, spaces do not have the necessary implementations to improve such high-level athlete's performance. Therefore, this thesis project tries to propose and carry out a contemporary architectural design today. This will be achieved by offering correctly designed spaces with implementations and sizes suitable for a high-performance martial arts athlete. Adding an architectural emphasis that allows generating the relationship between space - user, creating environments that include sensory aspects and allowing the stimulation of the senses in each user; Likewise, it will be possible to link with nature, which favors the well-being and performance of the athlete. Besides, the project is in front of the sea in the district of Villa El Salvador, where a 70% free area is required and a maximum of 12m in height. The link between the project will be emphasized, nature and the user. / Tesis

Este proyecto consiste en el diseño de un centro de alto rendimiento enfocado en los deportes de natación, polo acuático, nado sincronizado y saltos ornamentales, dirigido a jóvenes deportistas que conforman parte de la selección de alto rendimiento. Se encuentra ubicado en el distrito de La Molina y busca mejorar el desempeño del deportista, disminuir el costo en su formación e incentivar la cultura deportiva en el país. La deficiencia en infraestructura deportiva limita muchas veces el entrenamiento de este tipo de deportistas. El objetivo es poder ayudar a estos jóvenes a obtener máximos resultados a edad optima y que sean participes de competencias nacionales e internacionales. Lo propuesto se puede lograr mediante una infraestructura adecuada y el espacio propicio para el desarrollo y entrenamiento de cada tipo de deporte. / This project consists in the design of a high-performance center focused on swimming, water polo, synchronized swimming and ornamental jumping, aimed at young athletes who are part of the high-performance team. It is located in the district of La Molina and seeks to improve the performance of the athlete, reduce the cost in their training and encourage sports culture in the country. The deficiency in sports infrastructure many times the training of this type of athletes. The objective is to help these young people obtain maximum results at the optimum age and to participate in national and international competitions. The proposed can be achieved through an adequate infrastructure and the appropriate space for the development and training of each type of sport. / Tesis

El proyecto que se presenta a continuación es un Centro de Alto rendimiento de Natación que se desarrolla como elemento integrado e hito urbano dentro de la ciudad. Ubicado en el cono sur de Lima, en el distrito de San Juan de Miraflores, que por la cantidad de complejos deportivos en su extensión tiene vocación a ser un foco deportivo importante. Sin embargo, en la ciudad de Lima no existe la infraestructura adecuada para la formación de deportistas de alto nivel en sus diversas disciplinas, siendo la natación una de las más afectadas. Es de esta manera como surge la concepción del proyecto, como una propuesta de solución para el desarrollo del deporte en su máximo nivel de exigencia y competitividad. Que busca ser el principal escenario deportivo de competencias nacionales e internacionales y ampliar la práctica de las disciplinas acuáticas, brindando una formación especializada para el desarrollo de deportistas de alto nivel desde sus inicios. El proyecto arquitectónico tiene como principal enfoque crear interrelaciones espaciales mediante un espacio interior flexible que incorpore vistas programa, múltiples usos y calidad espacial que permita al edificio exhibir su interior y así lograr el contacto entre los diferentes usuarios creando circuitos definidos de acuerdo con cada uno. / The Project presented below is a High-Performance Swimming Center that is developed as an integrated element and urban landmark within the city. Located in the southern cone of Lima, in the district of San Juan de Miraflores, which due to the number of sports complexes in its extension has the vocation to be an important sports focus. However in the city of Lima there is no adequate infrastructure for the training of high-level athletes in their various disciplines, swimming being one of the most affected. It is in this way that the conception of the project arises, as a solution proposal for the development of sport at its highest level of demand and competitiveness. It seeks to be the main sports venue for national and international competitions and expand the practice of aquatic disciplines, providing specialized training for the development of high-level athletes from the beginning. The main focus of the architectural project is to create spatial interrelations through a flexible interior space that incorporates program views, multiple uses and spatial quality that allows the building to display its interior and thus achieve contact between the different users creating defined circuits according to each one. / Tesis

[ES] El principal objetivo de esta tesis es el estudio de flujos térmicos turbulentos en canales para obtener un mayor conocimiento sobre el fenómeno de la turbulencia. Para ello, se ha realizado un estudio desde el punto de vista de la mecánica de fluidos computacional, en concreto, se ha utilizado la técnica de las simulaciones numéricas directas (DNS de sus siglas en inglés). La idea principal de las simulaciones realizadas ha sido ampliar el estado del arte actual, en lo referente a los dos parámetros principales que caracterizan el flujo: el número de Reynolds de fricción, Reτ, y el número de Prandtl, Pr. Dos configuraciones del flujo han sido utilizadas: flujo de Poiseuille y flujo de Couette, siendo la primera el principal foco del estudio. En cuanto al campo de temperaturas, se ha utilizado una condición de contorno mixta y se ha considerado como un escalar pasivo. Así pues, los números de Reynolds de fricción simulados para un flujo de Poisuille han sido Reτ = 500, 1000 y 2000, para números de Prandtl que varían desde 0.007 (metales fundidos) hasta 10 (agua), pasando por 0.71 que es el valor más utilizado por ser éste el número de Prandtl del aire. Además, se ha realizado una simulación con Reτ = 5000 y Pr = 0.71, la cual es la DNS térmica con el número de Reynolds de fricción más alto hasta la fecha. Destacar que para los números de Prandtl más altos, se ha observado que el valor máximo de la varianza de la temperatura es constante. Esto tiene un importante beneficio en el escalado cerca de la pared de los términos de disipación y difusión viscosa del balance de energía de θ′'+. Por último en lo referente a simulaciones de flujos de Poiseuille, se ha estudiado el caso isotérmico con Reτ = 10000, la cual es la mayor DNS de un canal turbulento, obteniendo por primera vez en una DNS una capa logarítmica perfectamente desarrollada en el campo de velocidades. Un estudio teórico, basado en las simetrías de Lie, ha sido llevado a cabo en paralelo a las simulaciones. El principal objetivo ha sido la generación de leyes de escaldo, basadas en primeros principios, del campo de velocidades, temperatura y momentos de altos órdenes de ambos campos. El resultado es que para números de Reynolds y Péclet suficientemente altos, dichos campos escalan como leyes de defecto de funciones de potencia de la distancia de la pared en el centro del canal. De la misma forma, se ha obtenido un escalado de la velocidad en la capa logarítmica para el caso de Reτ = 10000, obteniendo la clásica función logarítmica para la velocidad media y una función potencial para los momentos de órdenes superiores. Las leyes de escalado han sido validadas con los datos obtenidos en las DNS, obteniendo una precisión excelente. Por último, se han realizado una simulaciones de flujo de Couette con el número de Prandtl de aire, Pr = 0.71, y números de Reynolds de fricción de valores Reτ = 180, 250 y 500. El principal objetivo era el estudio de las estructuras coherentes que se forman en estos flujos de Couette. En concreto, se ha visto que las intensidades turbulentas dependen del número y tamaño de las estructuras. Es por ello que se necesita como mínimo una anchura del dominio computacional de 6πh para que las estadísticas sean independientes. Una última serie de simulaciones ha sido llevada a cabo considerando flujo estratificado. El objetivo era estudiar si las estructuras de Couette persisten en este tipo de flujos. Para un Reτ = 500 y el número de Prandtl de aire, Pr = 0.71, se han tomado valores del número de Richardson de fricción, Riτ = 0.5, 1.65 y 2.90. Para los dos casos con el número de Richardson de fricción más alto, las estructuras del flujo de Couette se debilitan hasta el punto de ser casi inexistentes. Las principales estadísticas de las simulaciones se encuentran disponibles en la base de datos del grupo de investigación, la cual está abierta a la comunidad científica y se puede acceder desde el siguiente enlace http://personales.upv.es/serhocal/ / [CA] El principal objectiu d'aquesta tesis és l'estudi de fluids tèrmics turbulents en canals per obtenir un major coneixement sobre el fenomen de la turbulència. Per a això, s'ha realitzat un estudi des de el punt de vista de la mecànica de fluids computacional, més concretament, s'ha utilitzat la tècnica de les simulacions numèriques directes (DNS de les seues sigles en anglès). La idea principal de les simulacions realitzades ha sigut ampliar l'estat de l'art actual, en lo referent al dos paràmetres principals que caracteritzen un flux: el número de Reynolds de fricció, Reτ , i el número de Prandtl, Pr. Dos configuracions del fluid han sigut utilitzades: flux de Poiseuille i flux de Couette, sent la primera el principal focus de l'estudi. En quant al camp de temperatures, s'ha utilitzat una condició de contorn mixta i s'ha considerat com a un escalar passiu. Així doncs, els primers números de Reynolds de fricció simulats per a un flux de Poisuille han sigut Reτ = 500, 1000 i 2000, per a números de Prandtl que varien des de 0.007 (metalls fosos) fins 10 (aigua), passant per 0.71 que és el valor més utilitzat per se aquest el número de Prandtl de l'aire. A més, s'ha realitzat una simulació con Reτ = 5000 i Pr = 0.71, la qual és la DNS tèrmica con el número de Reynolds de fricció més alt fins avui. Destacar que per a números de Prandtl més alts, s'ha observat que el valor màxim de la variància de la temperatura és constant. Això té un important benefici en l'escalat cerca de la paret dels terminis de dissipació i difusió viscosa del balanç d'energia de θ′'+. Per últim, en lo referent a simulacions de fluxos de Poiseuille, s'ha estudiat el cas isotèrmic amb Reτ = 10000, el qual és el major DNS de un canal turbulent, obtenint per primera vegada en una DNS una capa logarítmica perfectament desenvolupada en el camp de les velocitats. Un estudi teòric , basat en les simetries de Lie, ha sigut portat a terme en paral·lel a les simulacions. El principal objectiu ha sigut la generació de lleis d'escalat, basades en primers principis, del camp de velocitats, temperatura i els moments d'altos ordres de ambdós camps. El resultat és que per a números de Reynolds i Péclet suficientment alts, aquests camps escalen com lleis de defecte de funcions de potència de la distància de la paret en el centre del canal. De la mateixa manera, s'ha obtingut un escalat de la velocitat en la capa logarítmica per al caso de Reτ = 10000, obtenint la clàssica funció logarítmica per a la velocitat mitjana i una funció potencial per als moments d'ordres superiors. Les lleis d'escalat han sigut validades amb les dades obtingudes en les DNS, obtenint una precisió excel·lent. Per últim, s'ha realitzat una simulació de fluxos de Couette amb el número de Prandtl d l'aire, Pr = 0.71, i números de Reynolds de fricció de valors Reτ = 180, 250 i 500. El principal objectiu era l'estudi de les estructures coherents que es formen en aquests fluxos de Couette. Concretament, s'ha vist que les intensitats turbulentes depenen del número i mesura de les estructures. Es per això que es necessita com a mínim una amplada del domini computacional de 6π h per a que les estadístiques siguin independents. Una última sèrie de simulacions ha sigut feta considerant el flux estratificat. L'objectiu era estudiar si les estructures de Couette persisteixen en aquest tipus de fluxos. Per a un Reτ = 500 i el número de Prandtl d'aire, Pr = 0.71, s'han agafat valors del número de Richardson de fricció, Riτ = 0.5, 1.65 i 2.90. Per als dos casos amb el número de Richardson de fricció més alt, les estructures de flux de Couette es debiliten fins al punt de ser casi inexistents. Les principals estadístiques de les simulacions es troben disponibles en les bases de dades del grup d'investigació, el qual està obert a la comunitat científica i es pot accedir des de el següent enllaç http://personales.upv.es/serhocal/ / [EN] The main objective of this thesis is the study of thermal turbulent channel flows to obtain a greater knowledge about the phenomenon of turbulence. For this, a study has been carried out from the point of view of computational fluid mechanics, specifically, the technique of direct numerical simulations (DNS) has been used. The main idea of the simulations conducted has been to expand the current state of the art, in relation to the two main parameters that characterize the flow: the friction Reynolds number, Reτ, and the Prandtl number, Pr. Two flow configurations have been used: Poiseuille flow and Couette flow, the former being the main focus of the study. Regarding the temperature field, a mixed boundary condition has been used and it has been considered as a passive scalar. Thus, the simulated friction Reynolds numbers for a Poisuille flow have been Reτ = 500, 1000 and 2000, for Prandtl numbers that vary from 0.007 (molten metals) to 10 (water), passing through 0.71 which is the value more used because this is the Prandtl number of the air. In addition, a simulation has been carried out with Reτ = 5000 and Pr = 0.71, which is the thermal DNS with the highest friction Reynolds number to date. It should be noted that for the highest Prandtl numbers, it has been observed that the maximum value of the variance of the temperature is constant. This has an important benefit in scaling near the wall of the dissipation and viscous diffusion budget terms of the τ'+. Finally, with regard to Poiseuille flow simulations, the isothermal case has been studied with Reτ = 10000, which is the highest DNS of a turbulent channel flow, obtaining for the first time in a DNS a perfectly developed logarithmic layer in the velocity field. A theoretical study, based on Lie symmetries, has been carried out in parallel to the simulations. The main objective has been the generation of scald laws, based on first principles, of the field of velocity, temperature and high order moments of both fields. The result is that for sufficiently high Reynolds and Péclet numbers, these fields scale as defect laws of power functions of the distance to the wall in the center of the channel. In the same way, a scaling of the speed in the logarithmic layer has been obtained for the case of Reτ = 10000, obtaining the classic logarithmic function for the average velocity and a potential function for the moments of higher orders. The scaling laws have been validated with the data obtained in the DNS, obtaining excellent precision. Finally, a set of Couette flow simulations have been carried out with the Prandtl number of air, Pr = 0.71, and Reynolds friction numbers of Reτ = 180, 250 and 500. The main objective was the study of coherent structures that are formed in these Couette flows. Specifically, it has been seen that turbulent intensities depend on the number and size of the structures. For this reason, a minimum width of the computational domain of 6πh is required for the statistics to be independent. A last series of simulations has been carried out considering stratified flow. The objective was to study whether Couette structures persist in this type of flow. Thus, for a Reτ = 500 and the Prandtl number of air, Pr = 0.71, the values of the friction Richardson number have been varied according to, Riτ = 0.5, 1.65 and 2.90, for each simulation. For the two cases with the highest friction Richardson number, the Couette flow structures weaken to the point of being almost non-existent. The main statistics of the simulations are available in the research group's database, which is open to the scientific community and can be accessed from the following link http://personales.upv.es/serhocal/ / Esta tesis ha recibido la ayuda de MINECO/FEDER proyecto ENE2015-71333-R. / Alcántara Ávila, F. (2021). Study of the thermal field of turbulent channel flows via Direct Numerical Simulations [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180122 / TESIS

[ES] El principal objetivo de la presente tesis es el desarrollo de una completa metodología para el modelado numérico del UHPFRC desde el material hasta el elemento estructural. Se pretende contribuir al avance del conocimiento del comportamiento mecánico del UHPFRC obteniendo como resultado un procedimiento para la modelización numérica que permita el modelado y diseño estructural que permitiría hacer que este material fuera competitivo para ser utilizado en el mercado de la construcción. En la metodología de modelado propuesta, se considera un comportamiento constitutivo del UHPFRC optimizado por medio de un procedimiento directo y fiable con el que se aprovechan las ventajas del material, resultando en un diseño estructural eficiente desde el punto de vista mecánico y económico. ¿Es necesario producir SH-UHPFRC para conseguir grandes propiedades mecánicas? ¿Es posible generar SS-UHPFRC de manera que queden reducidos los costos iniciales y se mantengan unas propiedades mecánicas y de durabilidad competitivas que comporten un diseño estructural efectivo? El desarrollo de UHPFRC con bajo endurecimiento por deformación y de SS-UHPFRC puede reducir sus propiedades mecánicas, pero si son adecuadamente estudiadas y controladas, éstos podrían ser optimizados. La tesis aborda algunas de estas cuestiones a través del estudio del comportamiento a tracción que va desde SH-UHPFRC hasta SS-UHPFRC. Se pretende llevar a cabo una propuesta de procedimiento fiable para caracterizar el comportamiento constitutivo a tracción y definir un modelo numérico de elementos finitos fiable para modelar con precisión la respuesta de probetas y elementos estructurales armados de UHPFRC. Para definir el procedimiento directo para caracterizar a tracción tanto SH-UHPFRC como SS-UHPFRC, se ha llevado a cabo una campaña experimental y numérica en la que se ha analizado el resultado de ensayar 227 probetas sin armadura fabricadas con UHPFRC con cantidades de fibras cortas y lisas de acero de 120-130kg/m3 y 160kg/m3, ensayadas a flexión a través del ensayo a cuatro puntos (4PBT). El desarrollo y la validación de dicho proceso se respaldan mediante un modelo no lineal de elementos finitos (NLFEM) fiable. La validación numérica llevada a cabo ha sido decisiva para que este procedimiento sea preciso, simple y fiable. Utilizando esta campaña experimental, se ha desarrollado una aplicación predictiva para estimar los parámetros que definen el comportamiento constitutivo a tracción del UHPFRC. Esta aplicación es simple y directa y evita la posible variabilidad producida por malas interpretaciones en la aplicación del proceso. Además, se ha llevado a cabo una segunda campaña experimental constituida por vigas de UHPFRC armadas a flexión con diferentes escalas: 36 vigas cortas con 130 y 160kg/m3 de fibras y dos vigas largas. Esta campaña experimental se ha modelado con el NLFEM aquí desarrollado teniendo en cuenta efectos importantes debidos a la interacción del UHPFRC con las barras de armado. También se han modelado con el NLFEM tirantes de UHPFRC armados de una campaña experimental de otra investigación. El modelo considera efectos debidos a la retracción, al 3D y comportamiento tensión stiffening que generan resultados muy precisos cuando se comparan con los resultados experimentales. Como resultado de la presente tesis doctoral, se ha obtenido un modelo de elementos finitos capaz de modelar con precisión elementos estructurales de UHPFRC armados. Los resultados no sólo demuestran la fiabilidad del NLFEM llevado a cabo sino también la coherencia del procedimiento desarrollado para caracterizar el comportamiento constitutivo a tracción del UHPFRC para los dos casos, tanto SH-UHPFRC como SS-UHPFRC, tanto en elementos estructurales armados a flexión como en elementos estructurales armados a tracción directa. Consecuentemente se ha propuesto una metodología completa y efectiva para el modelado numérico del UHPFRC / [CA] El principal objectiu de la present tesi es el desenvolupament d'una completa metodologia per al modelat numèric de l'UHPFRC des del nivell material fins arribar als elements estructurals. Es pretén contribuir a l'avanç del coneixement del comportament mecànic de l'UHPFRC per mitjà d'un procediment per al modelat numèric útil per al modelat i disseny estructural que permeta fer que aquest material siga competitiu al mercat de la construcció. En la metodologia de modelat proposta, es considera un comportament constitutiu de l'UHPFRC optimitzat per mitjà d'un procediment directe i fiable amb el qual s'aprofiten els avantatges del material, resultant en un disseny estructural eficient des del punt de vista mecànic i econòmic. És necessari produir SH-UHPFRC per a aconseguir grans propietats mecàniques? És possible generar SS-UHPFRC amb el qual queden reduïts els costs inicials mantenint unes propietats mecàniques i de durabilitat competitives que comporten un disseny estructural efectiu? El desenvolupament d'UHPFRC amb baix enduriment per deformació i de SS-UHPFRC pot reduir les seues propietats mecàniques però, si són adequadament estudiades i controlades, aquests podrien ser optimitzats. La tesi aborda algunes d'aquestes qüestions per mitjà de l'estudi del comportament a tracció de l'UHPFRC que va des de SH-UHPFRC fins SS-UHPFRC. Es pretén dur a terme una proposta de procediment fiable per a caracteritzar el comportament constitutiu a tracció i definir un model numèric d'elements finits fiable per a modelar amb precisió la resposta de provetes i elements estructurals armats d'UHPFRC. Per a definir el procediment directe per a caracteritzar a tracció tant SH-UHPFRC com SS-UHPFRC, s'ha dut a terme una campanya experimental i numèrica en la que s'ha analitzat el resultat d'assajar 227 provetes sense armadura fabricades amb UHPFRC amb quantitats de fibres curtes i llises d'acer de 120-130kg/m3 i 160kg/m3, assajades a flexió per mitjà de l'assaig a quatre punts (4PBT). El desenvolupament i la validació de l'esmentat procés són assegurats per mitjà d'un model no lineal d'elements finits (NLFEM) fiable. La validació numèrica duta a terme ha estat decisiva per a que aquest procediment siga precís, simple i fiable. Utilitzant aquesta campanya experimental, s'ha desenvolupat una aplicació predictiva per a estimar els paràmetres que defineixen el comportament constitutiu a tracció de l'UHPFRC. Aquesta aplicació és simple i directa i evita la possible variabilitat produïda per males interpretacions en l'aplicació del procés. A més a més, també s'ha dut a terme una segon campanya experimental constituïda per bigues d'UHPFRC armades a flexió amb diferents escales: 36 bigues curtes amb 130 i 160kg/m3 de fibres i dos bigues llargues de gran escala. Aquesta campanya s'ha modelat amb el NLFEM ací desenvolupat incloent efectes importants deguts a la interacció de l'UHPFRC amb les barres d'armat. Addicionalment, també s'han modelat amb el NLFEM tirants d'UHPFRC armats a tracció provinents d'una campanya experimental d'altra investigació. El model considera efectes deguts a la retracció, al 3D i comportament tensió stiffening que generen resultats molt precisos quan es comparen amb els resultats experimentals. Per tant, com a resultat de la present tesi doctoral, s'ha obtingut un model d'elements finits capaç de modelar amb precisió elements estructurals d'UHPFRC armats. Els resultats del model comparats amb els resultats experimentals no sols demostren la fiabilitat del NLFEM dut a terme sinó que també la coherència del procediment directe desenvolupat per a caracteritzar el comportament constitutiu a tracció de l'UHPFRC als dos casos, tant per a SH-UHPFRC com SS-UHPFRC, tant en elements estructurals armats a flexió com amb elements estructurals armats a tracció directa. Conseqüentment, s'ha proposat una metodologia completa i efectiva per al modelat numèric de l'UHPFRC des del niv / [EN] The main objective of the present PhD thesis is to develop a complete methodology for the numerical modelling of UHPFRC from the material level to structural elements. It intends to contribute to advanced knowledge of mechanical UHPFRC behaviour to lead to a numerically modelling proposal that is useful for structural modelling and design that allows options for this material to be competitive in the construction market. Optimised UHPFRC material constitutive behaviour, characterised by a direct reliable defined procedure, is considered in the proposed modelling methodology to take advantage of these properties, and to lead to an efficient structural design from the mechanical and economical points of view. Is it necessary to produce SH-UHPFRC to obtain excellent properties? Is it possible to develop SS-UHPFRC that leads to lower initial costs and to maintain competitive mechanical and durability properties that result in an effective structural design? The development of low strain-hardening and SS-UHPFRC would lead to reduce its mechanical properties, but they can be optimised if they are studied and controlled. The thesis addresses some of these questions by studying tensile UHPFRC behaviour to cover a wide range of tensile constitutive behaviours from SH-UHPFRC to SS-UHPFRC. It intends to propose a reliable tensile characterisation process and a reliable finite element model capable of accurately simulating the response of UHPFRC specimens and reinforced structural elements. An extensive experimental and numerical campaign with 227 unreinforced four-point bending test (4PBT) specimens with amounts of smooth-straight (13/0.20) steel fibres of 1.53-1.66% (120-130kg/m3) in volume and with 2.00% (160kg/m3), which represents SS-UHPFRC and SH-UHPFRC tensile behaviours, was carried out to set up a direct tensile characterisation procedure involving SS-UHPFRC and SH-UHPFRC. The direct procedure's development and validity are ensured by a reliable non-linear finite element model (NLFEM). Numerical validation was carried out and is decisive for performing the direct procedure to characterise the tensile behaviour of both SS and SH-UHPFRC herein developed accurately, simply and reliably. With the experimental programme herein, a predictive application for estimating tensile UHPFRC parameters was developed. The prediction offers reliable results. The application is simple and direct, and avoids variability in the characterisation procedure due to possible misinterpretations in its application. In addition, a second experimental programme, which includes reinforced concrete flexural beams on different scales, with 36 UHPFRC reinforced short beams with 130 and 160kg/m3 of steel fibres and two full-scale long beams, was carried out and modelled with the NLFEM herein developed including major effects due to the interaction between UHPFRC and reinforcement bars. Additionally, reinforced UHPFRC tensile bars from a recent experimental campaign performed by other researchers were modelled with the NLFEM. The model considers shrinkage effects, tension stiffening behaviour and 3D effects due to the particularities of the test, which provide very accurate results compared to those obtained with the experimental tests. As a result of this PhD thesis, an accurate NLFEM was obtained to model reinforced UHPFRC structural elements. The results of the model compared to the experimental ones demonstrate not only the reliability of the developed NLFEM, but also the coherence of the developed direct procedure to characterise tensile UHPFRC behaviour in both strain-softening and strain-hardening in reinforced flexural and direct tensile structural elements. Consequently, a complete and effective methodology for numerical UHPFRC modelling from the material level to structural elements is proposed. / Mezquida Alcaraz, EJ. (2021). Numerical Modelling of UHPFRC: from the Material to the Structural Element [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/167017 / TESIS