En esta memoria se describen los fundamentos, procedimientos y resultados obtenidos en la implementación de un conjunto de estrategias de control de temperatura sobre una plataforma de automatización industrial. Este desarrollo fue aplicado a una planta piloto de calentamiento inductivo de fluidos de pasada (PPCI) con aplicaciones directas en procesos de Biolixiviación. El principal objetivo del trabajo es obtener una implementación de un sistema de control que sea robusto frente a las perturbaciones medioambientales propias de un contexto de montaña. Este trabajo se enmarca en el proyecto FONDEF D05I10098 “Mejoramiento de Operaciones de Biolixiviación de Minerales de Cobre y Electro-Obtención en Plantas a Gran Altura Mediante Calentamiento de Soluciones por Inducción Magnética”, donde participan la Universidad de Chile, la Universidad Técnica Federico Santa María, IDT S.A. y AngloAmerican Chile. Las estrategias de control aquí implementadas y evaluadas comparativamente fueron 3: Control PI Tradicional, Control PI Fraccionario (FOPI) y Control Adaptable Combinado por Referencia a Modelo (CMRAC). De este último esquema se desarrollaron 2 versiones para procesamiento en tiempo discreto: una basada en la discretización de la formulación de tiempo continuo de la estrategia (CMRAC-C) y otra a partir de la formulación en tiempo discreto de la estrategia (CMRAC-D). La implementación se realizó en un controlador industrial NI compact FieldPoint programado en ambiente LabView, esto con el fin de contar con una plataforma tecnológica de control confiable bajo condiciones de operación ambientales adversas. La metodología aplicada comenzó con la programación de las estrategias de control en la plataforma industrial. Luego, se probó su correcta implementación aplicándolas a una planta de prueba, consistente en un motor de inducción manejado por un variador de frecuencia, manipulando este último con el controlador. Los resultados obtenidos en esta planta fueron utilizados para realizar de forma iterativa correcciones y ajustes a la implementación, validando su funcionamiento. Hecho esto, se procedió a probar las estrategias en la PPCI, comparando el desempeño de cada estrategia discutiendo sobre cuál es la más adecuada para las condiciones de operación requeridas. Producto del proceso de corrección iterativo en la planta de prueba se detectaron problemas con la implementación discreta del operador integro-diferencial fraccionario, necesario para la aplicación de la estrategia FOPI. Al utilizar una ventana de datos, la información que se pierde resulta relevante, obteniéndose resultados deficientes. Se propuso una forma de aproximar dichos datos perdidos prolongando el período de validez del resultado, lo que se traduce en un mejoramiento considerable en el cálculo de la acción de control de la estrategia FOPI. Esta aproximación fue validada mediante simulaciones aplicándose a algunos sistemas sencillos y probada experimentalmente en la planta de prueba. Los resultados obtenidos permiten concluir que, para un punto de operación particular, con cualquiera de las estrategias de control estudiadas puede obtenerse un buen seguimiento de referencia. En estas condiciones, el comportamiento obtenido con las estrategias adaptables es considerablemente más lento que aquel obtenido con los controladores lineales PI tradicional y FOPI. Esto debido a que existe un retardo importante en la lectura de temperatura de la planta, lo que determina una mayor lentitud en la estimación de los parámetros adaptables. Sin perjuicio de lo anterior, las estrategias adaptables aplicadas presentaron comportamientos más robustos que las de parámetros fijos frente a cambios en las condiciones ambientales, lo que determina que potencialmente estas estrategias sean las más adecuadas para la operación del equipo en contexto de montaña. Con respecto a la comparación entre las dos implementaciones realizadas de la estrategia CMRAC, se mostró que con ambas estrategias fue posible obtener resultados de similar desempeño. Tomando en consideración que la versión CMRAC-C es considerablemente más simple y rápida de implementar que la CMRAC-D, además de ser conceptualmente más intuitiva, se sugiere utilizar la primera en el prototipo semi-industrial de 500KW que se esta construyendo dentro del proyecto FONDEF D05I10098.

Tesis (magíster en derecho con mención en derecho internacional, inversiones, comercio y arbitraje) / It is widely recognized that the Earth is experimenting serious environmental challenges nowadays. Acid rain, ozone depletion, toxic and hazardous products and others, are problems that are affecting life in our planet as we know it. One of these environmental issues is the climate change caused by global warming, due to the increasing greenhouse gases ( GHG ) emissions

[EN] The objective of the present Doctoral Thesis consist of developing polypropylene (PP) nanocomposites able to be effectively heated and processed by microwave heating. Unpolar polymers like polypropylene are transparent to microwave radiation. Two types of carbonous nanoparticles were studied aiming to increase the capacity of polypropylene to absorb microwave radiation: Carbon nanotubes (CNT) and multilayer graphene (MLG). Nanoparticles were incorporated into polypropylene matrix by melt compounding in co-rotative twin screw extruder. The first phase of the experimental work consisted of evaluating the influence of the processing conditions on the dispersion of susceptor nanoparticles into the polypropylene matrix (PP). The dispersion was evaluated based on the morphology studies and the rheological properties of the nanocomposites with a CNT and MLG content of 1% w/w. The optimum processing conditions were selected for PP/MLG and PP/CNT systems. These conditions were based on the nanoparticles incorporation by means of masterbatch dilution, employment of high shear screw configuration and high extrusion speed (800 rpm). Nanocomposites with different content of MLG and CNT were prepared with the optimum processing conditions. These nanocomposites showed an increase in the mechanical rigidity and higher thermal stability compared to virgin PP. Storage modulus increase in a 125% with respect to the PP with a nanoparticle content of 1% w/w for both nanocomposite systems. MLG showed a lubricant effect similar to graphite when it was incorporated at low percentages. Electrical and dielectric properties analysis determined that the electrical percolation limit for PP/CNT nanocomposite was set around 1% w/w of CNT, while 10% w/w was the percolation limit for PP/MLG systems. Nanocomposites based on CNT showed an increase on the dielectric constant and the loss factor with the CNT content. Therefore, CNT nanocomposites are able to absorb microwave radiation and transform this energy into heat. Nevertheless, dielectric properties of MLG nanocomposites were very low and barely increase with MLG content. The influence of the dispersion degree on the microwave heating effectiveness was analyzed for the nanocomposites with 1% w/w of MLG and CNT. PP/MLG nanocomposites did not show microwave susceptor behaviour with MLG content of 1% w/w. Nonetheless, nanocomposites with 1%w/w of CNT increased the temperature when exposed to microwave radiation. The dispersion grade of CNT in the PP matrix was a very influencing factor. The maximum reached temperature was increased in 230% by varying the processing conditions. Nanocomposites with high content of CNT showed very different values of the mean reached temperature in the microwave due to the higher presence of agglomerates which act as hot spots. Nanocomposites with 1% w/w of CNT showed a very homogeneous heating. For that reason, the nanocomposite of PP with 1% w/w of CNT was selected to develop a prototype produced with microwave heating. The aim of producing a prototype was to validate the heating technique and the performance of the nanocomposite selected as microwave susceptor. A shin-guard was produced with self-reinforced polymers (PP reinforced with PP/CNT fibre) in which the susceptor nanocomposite also acts as mechanical reinforcement. / [ES] El objetivo de la presente Tesis Doctoral consiste en el desarrollo de nanocompuestos de polipropileno (PP) capaces de ser calentados y procesados de manera efectiva mediante radiación microondas. Los polímeros apolares como el polipropileno son transparentes a la radiación microondas. Con el fin de aumentar la capacidad del polipropileno para absorber radiación microondas se emplearon dos tipos de nanopartículas carbonosas: nanotubos de carbono (NTC) y grafeno multicapa (GMC). Las nanopartículas se incorporaron en la matriz de polipropileno por mezclado en fundido en extrusora co-rotativa de doble husillo. La primera fase del experimental consistió en evaluar la influencia de las condiciones de procesado en la dispersión de las nanopartículas susceptoras en la matriz de polipropileno (PP). La dispersión fue evaluada en base a la morfología y propiedades reológicas de los nanocompuestos con un contenido del 1% en peso de NTC y GMC. De esta primera fase se seleccionaron las condiciones de procesado más adecuadas para los sistemas PP/GMC y PP/NTC, y que para ambos sistemas coincidieron en la incorporación de las nanopartículas mediante dilución de un masterbatch, el empleo de una configuración de husillo de alta cizalla y la aplicación de velocidades de extrusión altas (800 rpm). Los estudios llevados a cabo en los sistemas nanocompuestos PP/NTC y PP/GMC preparados en las condiciones seleccionadas mostraron un aumento de la rigidez mecánica y de la estabilidad térmica con el incremento del contenido de nanocarga. Se obtuvo un aumento del módulo de almacenamiento del 125% para ambos sistemas con un porcentaje de aditivación en peso del 1%.bEl GMC mostró un efecto lubricante semejante al grafito cuando se incorporó en bajos porcentajes. Del análisis de las propiedades eléctricas y dieléctricas se determinó que el límite de percolación eléctrica para los nanocompuestos de PP/NTC se encuentra alrededor del 1% de NTC, mientras que para los nanocompuestos PP/GMC este límite está alrededor del 10% de GMC. Los nanocompuestos de NTC mostraron un aumento de la constante dieléctrica y del factor de pérdidas con el contenido de NTC. Por lo tanto, los nanocompuestos basados en NTC son capaces de absorber radiación microondas y transformar esta energía en calor. Sin embargo, las propiedades dieléctricas del GMC fueron muy bajas y apenas aumentaron con el contenido de GMC. Se estudió la influencia del grado de dispersión en la efectividad de calentamiento por microondas de los diferentes sistemas nanocompuestos desarrollados con 1% de GMC y NTC. Los nanocompuestos PP/GMC no reflejaron ningún comportamiento susceptor de radiación microondas con contenidos de GMC del 1% en peso. Sin embargo, los nanocompuestos con 1% de NTC (alrededor del umbral de percolación) aumentaron la temperatura al someterse a radiación microondas. El grado de dispersión de los NTC en la matriz de PP mostró ser un factor de gran influencia, pudiendo aumentar la temperatura de calentamiento en un 230% al variar las condiciones de procesado del nanocompuesto. Los valores de temperatura registrados durante el calentamiento por microondas de nanocompuestos PP/NTC con altos porcentajes de carga mostraron una gran disparidad, debido a la presencia de un mayor número de aglomerados que actúan como "hot spots" o puntos calientes. Sin embargo, los nanocompuestos con 1% de NTC mostraron un calentamiento mucho más homogéneo Por ello, en la fase última de este trabajo se seleccionó el nanocompuesto PP/NTC con 1% carga para el desarrollo de un prototipo fabricado mediante calentamiento por microondas, con el fin de validar tanto el nanocompuesto susceptor, como la técnica de calentamiento. Se fabricó de forma exitosa una espinillera para protección deportiva a partir de polímeros auto-reforzados (PP reforzado con fibras de PP+1%NTC) en la que el nanocompuesto susceptor actuaba también de refuerzo mecánico. / [CA] L'objecte d'aquesta tesi doctoral consisteix en el desenvolupament de nanocompostos de polipropilè (PP) capaços d'ésser escalfats i processats de forma efectiva mitjançant radiació microones. Els polímers apolars como el polipropilè són transparents a la radiació microones. Amb la finalitat d'augmentar la capacitat del polipropilè per absorbir radiació microones s'han utilitzat dos tipus de nanopartícules carbonoses: nanotubs de carboni (NTC) i grafè multicapa (GMC). Les nanopartícules s'han incorporat a la matriu de polipropilé mitjançant mesclat en fos amb extrusora co-rotativa de doble cargol. La primera fase de l'experimental va consistir en avaluar la influència de les condicions de processat en la dispersió de les nanopartícules susceptores dins de la matriu de polipropilé (PP). La dispersió va ser avaluada en base a la morfologia i propietats reològiques dels nanocompostos amb un contingut del 1% en pes de NTC y GMC. D'aquesta primera fase es van seleccionar les condicions de processat més adequades per als sistemes PP/GMC i PP/NTC, i que als dos casos es van basar en la incorporació de les nanopartícules mitjançant dilució d'un masterbatch, l'ús d'una configuració d'un cargol d'alta cisalla i l'aplicació de velocitats d'extrusió elevades (800 rpm). Els estudis realitzats als sistemes nanocompostos PP/NTC y PP/GMC preparats en les condicions seleccionades van mostrar un augment de la rigidesa mecànica i de l'estabilitat tèrmica amb l'increment del contingut de nanocàrrega. S'ha obtingut un augment del mòdul d'emmagatzematge del 125% per als dos sistemes amb un percentatge d'additivació en pes de l'1%. El GMC va mostrar un efecte lubricant semblant al grafit quan en va incorporar en baixos percentatges. De l'anàlisi de les propietats elèctriques i dielèctriques es va determinar que el límit de percolació elèctrica per als nanocompostos de PP/NTC es troba al voltant de l'1% de NTC, mentre que per als nanocompostos PP/GMC eixe límit està al voltant del 10% de GMC. Els nanocompostos de NTC van mostrar un augment de la constant elèctrica i del factor de pèrdues amb el contingut de NTC. En conseqüència, els nanocompostos basats en NTC són capaços d'absorbir radiació microones i transformar aquesta energia en calor. No obstant això, les propietats dielèctriques del GMC van ser molt baixes i quasi no van augmentar amb el contingut de GMC. Es va estudiar la influència del grau de dispersió en l'efectivitat de l'escalfament per microones dels diferents sistemes nanocompostos desenvolupats amb 1% de GMC y NTC. Els nanocompostos PP/ GMC no van reflectir cap comportament susceptor de radiació microones amb continguts de GMC del 1% en pes. No obstant això, els nanocompostos amb 1% de NTC (al voltant del llindar de percolació) van augmentar la temperatura al sotmetre's a radiació microones. El grau de dispersió dels NTC a la matriu de PP va mostrar ésser un factor de gran influència i va poder augmentar la temperatura d'escalfament en un 230% al variar les condicions de processat del nanocompost. Els valors de temperatura registrats al llarg de l'escalfament per microones de nanocompostos PP/NTC amb elevats percentatges de càrrega van mostrar una gran disparitat, a causa de la presència d'un major nombre d'aglomerats que actuen com "hot spots" o punts calents. No obstant això, els nanocompostos amb 1% de NTC van mostrar un escalfament molt més homogeni. Com a conseqüència de tot això, a l'última fase d'aquest treball es va escollir el nanocompost PP/NTC amb 1% de càrrega per al desenvolupament d'un prototipus fabricat mitjançant escalfament per microones, amb l'objectiu de validar tant el nanocompost susceptor, como la tècnica d'escalfament. Es va fabricar de forma exitosa una canyellera de protecció esportiva utilitzant polímers autoreforçats (PP reforçat amb fibres de PP+1%NTC) en la qual el nanocompost susceptor actuava també de reforç mecànic. / Galindo Galiana, B. (2016). Estudio del comportamiento susceptor de microondas de nanotubos de carbono y grafeno multicapa para su aplicación en el calentamiento de polímeros [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/65615

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / Durante aproximadamente veinte años, el fenómeno del cambio climático ha sido parte de la agenda internacional a nivel mundial. Si bien han existido diversos tratados, protocolos y acuerdos en torno a este tema, el derecho medioambiental internacional ha sido insuficiente para regular de manera acertada los efectos que provoca el calentamiento global, debido a la escasa densidad jurídica de estos instrumentos legales.

Over time, forests have played an important role in the ecosystems’ balance.   They store and retain a large amount of carbondioxide, preventing it to be released into the atmosphere. However, in recent years, deforestation and forest     degradation endanger their continuity in the provision of such service.In this article, the authors explain the program called “Reducing emissions from deforestation and forest degradation” (REDD+), which seeks to combat such problems. In that way, they introduce  which  are  the  challenges  for its implementation in our country. / A lo largo del tiempo, los bosques han desempeñado un rol importante en el equilibrio delos ecosistemas. Éstos almacenan y retienen una gran cantidad de dióxido de carbono, evitando así que este gas se libere a la atmosfera.A pesar de ello, en los últimos años, la deforestación y degradación forestal ponen en peligrosu continuidad en la provisión de ese servicio.En este artículo, los autores explican el programa denominado “Reducción de Emisiones por Deforestación y Degradación de bosques” (REDD+) que busca combatir los problemas descritos. Asimismo, plantean cuáles son losretos para su implementación en nuestro país.

Tesis por compendio / [EN] In the present Doctoral Thesis, the suitability of the use of microwave energy as an alternative to conventional heating to safely pasteurise and efficiently preserve the quality of a kiwifruit puree was investigated. To this end, the impact of microwave heating on the enzymatic activity, microorganisms, pathogenic or spoilage, physicochemical, sensory, nutritional and functional properties of the product was studied, following the processing step and during successive storage. On this basis, a pasteurisation microwave treatment was designed and validated, and effectiveness of microwave technology and conventional heating to preserve the safety and quality of the product were compared based on several criteria. Although microwave processing led to a non-uniform heating of the kiwifruit puree, with the coldest and the hottest spots being located at its central region and its edges, respectively, this technology allowed an effective inactivation of enzymes and microorganisms (pathogenic or spoilage) without severely affecting the quality of the product. On the basis of the data provided by the inactivation kinetics of L. monocytogenes under microwave heating, along with the outputs of an experimental design, which was used to study the effect of microwave power and process time on the enzymatic inactivation and the functional properties of the product, the best processing conditions were chosen. These treatment conditions permitted to reach the target level of microbial inactivation as well as minimise the enzymatic activity and maximise the preservation of the functional value of the product were selected. The optimum microwave treatment was found to cause a 90% of peroxidase inactivation and reduce more than 5-log10 cycles of L. monocytogenes, with a 99.9% of probability. An equivalent conventional pasteurisation treatment was designed with comparative purposes. From the comparison established, superiority of microwaves over conventional heating to inactivate enzymes and microorganisms was pointed out, given that, on the one hand, lower thermal load (lower value of pasteurisation units) was needed in order to achieve the same level of peroxidase inactivation and, on the other hand, a shorter decimal reduction time (lower D-value) of L. monocytogenes was obtained when the kiwifruit puree was processed by means of microwave technology. Accordingly, although microwave pasteurisation led to an analogous inactivation of L. monocytogenes and similarly affected the consistency and carotenoids content of the puree, this treatment gave rise to a superior preservation of the bioactive compounds and antioxidant activity, as well as, the chlorophylls content of the product. Additionally, the microwave pasteurised kiwifruit puree showed a colour more similar to that of the fresh fruit, a greater sensory acceptability, a longer shelf-life (123 days at 4 ºC) and greater stability during storage. In conclusion, more than conventional heating, microwave technology was found to be an appropriate means of processing a kiwifruit puree, as well as any other fruit puree with similar characteristics, so as to obtain high-quality and safe pasteurised fruit-based products. / [ES] En la presente Tesis se evalúa la idoneidad del uso de las microondas como tecnología alternativa a la pasteurización convencional, para preservar un puré de kiwi desde el punto de vista de la seguridad y la calidad del mismo. Para ello, se ha estudiado el impacto de esta tecnología sobre diversas enzimas, microorganismos patógenos y alterantes y distintas propiedades fisicoquímicas, sensoriales, nutricionales y funcionales del puré, tras el procesado y durante el almacenamiento. Se ha establecido y validado un tratamiento de pasteurización por microondas y se ha comparado la efectividad de esta tecnología frente al calentamiento convencional a la hora de conservar el producto en base a diversos criterios. Aunque la energía microondas dio lugar a un calentamiento heterogéneo del puré, detectándose el punto más frío en la zona central del producto y el punto más caliente en la zona superior de sus laterales, éste resultó efectivo frente a la inactivación tanto de enzimas como de microorganismos patógenos y alterantes, sin causar un excesivo deterioro de su calidad. Se obtuvieron diversos modelos cinéticos que permitieron predecir la inactivación microbiológica del puré de kiwi durante el calentamiento por microondas. Se empleó un diseño de experimentos para determinar las condiciones de proceso más adecuadas para pasteurizar el producto mediante esta tecnología, en base a la inactivación enzimática y al deterioro de sus propiedades funcionales. El tratamiento por microondas seleccionado dio lugar a un puré de kiwi tanto estable (90% de inactivación de la enzima peroxidasa) como inocuo (> 5 reducciones logarítmicas de L. monocytogenes) a un 99,9% de probabilidad. Asimismo, se estableció un tratamiento de pasteurización convencional equivalente con fines comparativos. A raíz de la comparación establecida, quedó patente la superioridad de las microondas para inactivar tanto enzimas como microorganismos, ya que, por un lado, se requirió de una menor carga térmica (menos unidades de pasteurización) para alcanzar un nivel equivalente de inactivación de peroxidasa y, por el otro, el tiempo de reducción decimal (valor de D) del microorganismo patógeno estudiado L. monocytogenes resultó ser menor, cuando el puré de kiwi se procesó mediante la aplicación de microondas que cuando éste se sometió al calentamiento convencional. En consecuencia, la pasteurización por microondas, aunque causó un nivel de inactivación de L. monocytogenes semejante y afectó de forma similar a la consistencia y al contenido en carotenoides del mismo que el tratamiento térmico convencional, permitió alcanzar una mayor inactivación de la flora alterante del producto, así como, de las enzimas polifenoloxidasa y pectinmetilesterasa. Además, el tratamiento de pasteurización por microondas preservó en mayor medida el contenido en compuestos bioactivos, la actividad antioxidante y el contenido en clorofilas del producto, dando lugar a un puré de kiwi con un color más semejante al propio de la fruta fresca, que presentó además, una mayor aceptabilidad sensorial, una vida útil más larga (123 días a 4 ºC) y una mayor estabilidad de sus propiedades durante el almacenamiento. En base a todo lo anterior, se recomienda la aplicación de la tecnología microondas como una alternativa interesante al procesado térmico convencional a la hora de pasteurizar un puré de kiwi, así como de otras frutas de características similares, con el fin de obtener productos procesados a base de fruta de mayor calidad sin que la innocuidad de los mismos se vea comprometida. / [CA] En la present Tesi s'avalua la idoneïtat de l'ús de les microones com a tecnologia alternativa a la pasteurització convencional, per a preservar un puré de kiwi des del punt de vista de la seguretat i la qualitat del mateix. Per a això, s'ha estudiat l'impacte d'esta tecnologia sobre diversos enzims, microorganismes patògens i alterants i distintes propietats fisicoquímiques, sensorials, nutricionals i funcionals del puré, després del processat i durant l'emmagatzemament. S'ha establit i validat un tractament de pasteurització per microones i s'ha comparat l'efectivitat d'esta tecnologia enfront del calfament convencional a l'hora de conservar el producte basant-se en diversos criteris. Encara que l'energia microones va donar lloc a un calfament heterogeni del puré, detectant-se el punt més fred en la zona central del producte i el punt més calent en la zona superior dels seus laterals, aquest va resultar efectiu per a inactivar tant enzims com microorganismes patògens i alterants, sense causar un excessiu deteriorament de la seua qualitat. Es van obtindre diversos models cinètics que van permetre predir la inactivació microbiològica del puré de kiwi durant el calfament per microones i es va utilitzar un disseny d'experiments per a determinar les condicions de procés més adequades per a pasteuritzar el producte per mitjà d'esta tecnologia, basant-se en la inactivació enzimàtica i el deteriorament de les seues propietats funcionals. El tractament per microones seleccionat va donar lloc a un puré de kiwi tant estable (90% d'inactivació de l'enzim peroxidasa) com innocu (> 5 reduccions logarítmiques de L. monocytogenes) a un 99,9% de probabilitat. Així mateix, es va establir un tractament de pasteurització convencional equivalent amb fins comparatius. Arran de la comparació establida, va quedar patent la superioritat de les microones per a inactivar tant enzims com microorganismes, ja que, d'una banda, es va requerir d'una menor càrrega tèrmica (menys unitats de pasteurització) per a aconseguir un nivell equivalent d'inactivació de peroxidasa i, per l'altre, el temps de reducció decimal (valor de D) del microorganisme patogen L. monocytogenes va resultar ser menor, quan el puré de kiwi es va processar per mitjà de l'aplicació de microones que quan este es va sotmetre al calfament convencional. En conseqüència, la pasteurització per microones, encara que va causar un nivell d'inactivació de L. monocytogenes semblant i va afectar de forma anàloga a la consistència i al contingut en carotenoides del mateix que el tractament tèrmic convencional, va permetre aconseguir una major inactivació de la flora alterant del producte, així com, dels enzims polifenoloxidasa i pectinmetilesterasa. A més, el tractament de pasteurització per microones va preservar en major grau el contingut en compostos bioactius i activitat antioxidant i el contingut en clorofil·les del producte, donant lloc a un puré de kiwi amb un color més semblant al propi de la fruita fresca, que va presentar a més, una major acceptabilitat sensorial, una vida útil més llarga (123 dies a 4 ºC) i una major estabilitat de les seues propietats durant l'emmagatzemament. Basant-se en tot l'anterior, es recomana l'aplicació de la tecnologia microones com una alternativa interessant al processat tèrmic convencional a l'hora de pasteuritzar un puré de kiwi, així com d'altres fruites de característiques semblants, a fi d'obtindre productes processats a base de fruita de major qualitat sense que la innocuïtat dels mateixos es veja compromesa. / Benlloch Tinoco, M. (2015). ESTUDIO COMPARATIVO DE LA CALIDAD Y SEGURIDAD DE UN PURÉ DE KIWI PASTEURIZADO POR CALENTAMIENTO CONVENCIONAL O POR MICROONDAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53708 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

[EN] Material heat processing systems using microwave energy have been used for more than 60 years. Design and implementation techniques have greatly evolved during this time, but a precise control in material temperature is still difficult to achieve due to theoretical and practical reasons. This difficulty arises, in many cases, because a deep knowledge in several technical fields is needed in order to design the process properly, being microwave engineering only one of them. Usually it's necessary to combine knowledge in microwaves with material technology, chemistry, and other fields, in order to have a clear idea about how the process should be. The main aim of this work is the development of experimental equipment that allows the heat treatment of material samples using microwave energy, while providing a great control over the sample temperature and the energy absorbed. Using such an equipment, very valuable data can be obtained for the process dynamics when using microwave technology. With this objective in mind, in a first step different suitable types of microwave applicators have been studied, as well as several optimization techniques for the temperature distribution within the sample. Advantages and disadvantages of multimodal applicators have been analyzed, and a detailed study about the effect of mode stirrers in the field uniformity has been carried out, which is the more common technique for this aim. A next step was the study of thermal effects in materials under high power electromagnetic fields. Heat transfer, convection and phase change phenomena have been studied in order to analyze their effect in the sample temperature. The thermal runaway effect has a special importance in the processing of some materials, mainly when dielectric losses increase with temperature. This phenomenon has been analyzed, as well as some suitable techniques that can be used to avoid it, or at least to reduce its effects. Also, different types of temperature sensors have been reviewed to study its usability in microwave systems, and as a result infrared temperature sensors has been chosen as the more suitable technology. In microwave heating systems the temperature increment in the sample is determined by the microwave power absorbed by the applicator, and for this reason an accurate control over this parameter is required for a good temperature control. It should be remarked that microwave heating processes are dynamic, evolving with the changes in material temperature and properties. For this reason, different procedures for absorbed power control has been analyzed, with highlight in the work carried out regarding the development of a dynamic impedance matching system. Moreover, other strategies for absorbed power regulation have been studied, using different control parameters as the generated power, the cavity tuning or the frequency sweep span. Two different systems have been developed. One is based on a tunable monomode cavity with a mechanic tuning system; the second is based on a non-tunable cavity and the use of a variable frequency generator. Both systems integrate temperature sensors and the equipment required to measure the power delivered to the sample. An automated process control algorithm based on PID has been implemented, allowing autonomous working during the experiments. Both developed systems have been used in a high number of experiments with different nature of samples. Some of these results are presented in this work, showing the excellent performance of the systems and the valuable information that can be obtained for the studied materials. As a final point, several future research lines are proposed in order to continue the work developed up to now. / [ES] Los sistemas de tratamiento térmico de materiales utilizando energía de microondas vienen utilizándose durante más de 60 años. La técnica en el diseño e implementación de este tipo de sistemas ha avanzado enormemente durante este tiempo, pero el control preciso de la temperatura de los materiales sigue presentando muchas dificultades teóricas y prácticas. Esta dificultad, en muchos casos, se presenta debido a que un correcto procesado por microondas de muchos materiales precisa de conocimientos en varias áreas técnicas, siendo la ingeniería de microondas sólo una de ellas. En muchas ocasiones es necesario combinar el conocimiento en esta área con conocimientos en tecnología de materiales, química, etc., para obtener una idea precisa de cómo ha de ser el proceso. El objetivo de este trabajo es desarrollar un equipo experimental que permita el tratamiento por microondas de muestras de materiales, manteniendo en todo momento un gran control sobre la temperatura y energía absorbida, lo que permite obtener unos datos muy valiosos sobre la dinámica de procesado de los materiales con esta tecnología. Con este objetivo, en un primer paso se han estudiado los diferentes tipos de aplicadores de microondas que se pueden utilizar, así como las técnicas de optimización de la distribución de temperatura aplicables a cada tipo de aplicador. Se han analizado las ventajas e inconvenientes que presentan los aplicadores multimodales, con un detallado estudio del efecto de uniformización del campo eléctrico que producen los agitadores de modos, que es la técnica más usada para este propósito. A continuación se han estudiado los efectos térmicos que ocurren sobre los materiales sometidos a un campo electromagnético de alta potencia. Los fenómenos de transmisión de calor, convección y cambio de fase han sido estudiados para analizar su influencia sobre la temperatura que alcanzan los cuerpos. El fenómeno de avalancha térmica tiene una gran importancia en el tratamiento de algunos materiales, sobre todo aquellos cuyas pérdidas dieléctricas crecen con la temperatura, por lo que ha sido analizado junto con las técnicas que pueden utilizarse para evitar su aparición. También se han revisado los diferentes tipos de sensores de temperatura y su aplicabilidad a los sistemas de microondas. En los sistemas de calentamiento por microondas el incremento de temperatura de la muestra viene determinado por la potencia absorbida por el aplicador, y por tanto un control preciso de esta potencia es vital en el control de la temperatura. Es necesario destacar que los procesos de calentamiento por microondas son dinámicos, evolucionando según la muestra cambia de temperatura y propiedades. Por este motivo se han estudiado los diferentes mecanismos disponibles, destacando el trabajo realizado en el desarrollo de un sistema de adaptación de impedancias dinámico. Además se han analizado otras estrategias para regular la potencia absorbida, controlando diferentes parámetros como la potencia generada, la sintonización de la cavidad o el ancho de barrido de frecuencias. Se han construido dos tipos de sistemas, uno basado en una cavidad monomodo sintonizable mecánicamente, y otro sistema cuya cavidad no es sintonizable, y precisa del uso de un generador de frecuencia variable. Ambos sistemas integran sensores de temperatura y el equipamiento necesario para medir la potencia entregada a la muestra en cada momento. Para el control del proceso se ha implementado un algoritmo de control PID que permite el funcionamiento automatizado a lo largo de los ensayos. Ambos equipos desarrollados se han utilizado para la realización de multitud de ensayos, sobre muestras de diferente naturaleza, lo que permite poner de manifiesto el excelente funcionamiento de estos equipos y la valiosa información que proporciona sobre los materiales estudiados. Para finalizar, se proponen unas líneas futuras de investigación para continuar el trab / [CA] Els sistemes de tractament tèrmic de materials utilitzant energia de microones s'han utilitzat durant més de 60 anys. La tècnica en el disseny i implementació d'este tipus de sistemes ha avançat enormement durant este temps, però el control precís de la temperatura dels materials continua presentant moltes dificultats teòriques i pràctiques. Esta dificultat, en molts casos, es presenta pel fet que un correcte processat per microones de molts materials precisa de coneixements en diverses àrees tècniques, sent l'enginyeria de microones només una d'elles. Moltes vegades és necessari combinar el coneixement en aquesta àrea amb coneixements en tecnologia de materials, química, etc., per a obtindre una idea precisa de com ha de ser el procés. L'objectiu d'este treball és desenvolupar un equip experimental que permeta el tractament per microones de mostres de materials, mantenint en tot moment un gran control sobre la temperatura i energia absorbida, la qual cosa permet obtindre unes dades molt valuoses sobre la dinàmica de processat dels materials amb esta tecnologia. Amb este objectiu, en un primer pas s'han estudiat els diferents tipus d'aplicadors de microones que es poden utilitzar, així com les tècniques d'optimització de la distribució de temperatura aplicables a cada tipus d'aplicador. S'han analitzat els avantatges i inconvenients que presenten els aplicadors multimodals, amb un detallat estudi de l'efecte d'uniformització del camp elèctric que produïxen els agitadors de modes, que és la tècnica més usada per a aquest propòsit. A continuació s'han estudiat els efectes tèrmics que ocorren sobre els materials sotmesos a un camp electromagnètic d'alta potència. Els fenòmens de transmissió de calor, convecció i canvi de fase han sigut estudiats per a analitzar la seua influència sobre la temperatura que aconseguixen els cossos. El fenomen d'allau tèrmica té una gran importància en el tractament d'alguns materials, sobretot aquells les pèrdues dielèctriques dels quals creixen amb la temperatura, per la qual cosa ha sigut analitzat junt amb les tècniques que poden utilitzar-se per a evitar la seua aparició. També s'han revisat els diferents tipus de sensors de temperatura i la seua aplicabilitat als sistemes de microones. En els sistemes de calfament per microones l'increment de temperatura de la mostra ve determinat per la potència absorbida per l'aplicador, i per tant un control precís d'esta potència és vital en el control de la temperatura. És necessari destacar que els processos de calfament per microones són dinàmics, evolucionant segons la mostra canvia de temperatura i propietats. Per este motiu s'han estudiat els diferents mecanismes disponibles, destacant el treball realitzat en el desenrotllament d'un sistema d'adaptació d'impedàncies dinàmic. A més s'han analitzat altres estratègies per a regular la potència absorbida, controlant diferents paràmetres com la potència generada, la sintonització de la cavitat o l'ample d'agranat de freqüències. S'han construït dos tipus de sistemes, un basat en una cavitat monomodo sintonizable mecànicament, i un altre sistema on la cavitat no és sintonizable, i precisa de l'ús d'un generador de freqüència variable. Ambdós sistemes integren sensors de temperatura i l'equipament necessari per a mesurar la potència entregada a la mostra en cada moment. Per al control del procés s'ha implementat un algoritme de control PID que permet el funcionament automatitzat al llarg dels assajos. Ambdós equips desenrotllats s'han utilitzat per a la realització de multitud d'assajos, sobre mostres de diferent naturalesa. Alguns d'estos resultats es presenten en este treball, la qual cosa permet posar de manifest l'excel·lent funcionament d'estos equips i la valuosa informació que proporciona sobre els materials estudiats. Per a finalitzar, es proposen unes línies futures d'investigació per a continuar el treball realitzat fins / Plaza González, PJ. (2016). Control de la temperatura en sistemas de calentamiento por microondas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61475

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El calentamiento global es un suceso desencadenado por el hombre. El hecho de experimentar en una magnitud mundial la detonación de sus secuelas de manera cada vez más enérgica, sobre todo en el lapso de los últimos quince años, no debería ser ninguna primicia para nadie. Las organizaciones humanas han comenzado a involucrarse en el asunto y el papel de las instituciones de educación superior juega un rol vital en la investigación y difusión del tema. El Centro de Estudios para el Desarrollo Sostenible (CEDS) es el ente encargado de la materia ambiental en la Universidad de Lima. Esta investigación indaga en las acciones y medios de comunicación que ha utilizado este centro para abordar la temática del calentamiento global describiendo y analizando su efectividad, concentrándose además en el conocimiento de la comunidad de la Universidad de Lima y comparando la realidad y ejercicios sobre la cuestión en otras universidades del Perú. / Trabajo de investigación

[ES] La utilización de sistemas de microondas para aplicaciones de calentamiento está muy extendida, principalmente por su uso en el calentamiento doméstico. El volumen de ventas del horno de microondas doméstico refleja un dato curioso: es el electrodoméstico más vendido en el mundo cada año. Por ello, el coste de producción del elemento principal, el magnetrón, presenta unos márgenes de beneficio imbatibles. Sin embargo, los avances en la fabricación de generadores de RF de alta potencia de estado sólido han puesto de manifiesto no solo las limitaciones de los sistemas basados en magnetrón sino también las grandes ventajas de la tecnología de transistores. Actualmente, los amplificadores de potencia de estado sólido han alcanzado una madurez suficiente como para competir en eficiencia, coste y calidad de la onda generada con el magnetrón. Las principales ventajas de los transistores son un reducido tamaño, tensiones de alimentación bajas, un espectro puro en frecuencia, un mayor tiempo de vida y el control digital directo. Los sistemas de microondas con esta tecnología están siendo introducidos en el mercado desde hace diez años, aunque las aplicaciones reales que los utilizan son escasas. La principal razón es la falta de diseños de aplicadores específicos para sacar el máximo provecho a las fuentes de estado sólido. , por tanto, es éste el objetivo de la tesis doctoral. Los sistemas S2MH (Solid-State Microwave Heating) se presentan en esta disertación doctoral como una alternativa que ofrece un calentamiento mejorado. La posibilidad de seleccionar la frecuencia exacta, ajustar la potencia de salida y realizar barridos de fase de forma coherente con múltiples iluminadores proporcionan al sistema un control preciso del proceso de calentamiento. El resultado directo de éste es un calentamiento homogéneo y el uso de la tecnología de microondas en procesos de alto valor añadido y fuerte dependencia con la temperatura. Esta tesis doctoral presenta el trabajo realizado en el diseño y fabricación de dos sistemas S2MH: el primero es un horno estático versátil para diferentes procesos químicos, y el segundo un horno de transporte para el secado de almendras. Estos dos sistemas están formados por el SSMGS (Solid-State Microwave Generator System), que incluye cuatro amplificadores de estado sólido (SSPA) con una generación de la onda coherente, y el aplicador. Para el diseño del SSMGS se han tenido en cuenta los requisitos de potencia y frecuencia de cada aplicación. Se ha utilizado un SSMGS con cuatro PA de 250 W a 2,450 MHz para el horno de aplicaciones químicas, mientras que el secado de almendras necesita cuatro PA de 500 W a 915 MHz. Los dos sistemas de generación de microondas permiten un control individual o combinado de los parámetros de los cuatro módulos amplificadores, i.e., potencia, frecuencia y fase. Todo el proceso de diseño ha sido llevado a cabo mediante modelado multi-físico, poniendo un especial cuidado en las propiedades termofísicas y dieléctricas de los alimentos y soluciones acuosas que tienen una importante dependencia con la temperatura. El comportamiento completo del sistema aplicador se ha estudiado con estas herramientas. Tras la fabricación de los dos prototipos o pruebas de concepto (PoC), los resultados obtenidos presentan un comportamiento similar al modelo y muestran, además, prometedoras mejoras frente a los sistemas actuales. El sistema de aplicaciones químicas presenta mejoras en la distribución de campo, independientemente de la aplicación y la carga. Y el sistema de secado de almendras proporciona un mayor control sobre el proceso evitando la pérdida de material por sobrecalentamiento. / [CA] La utilització de sistemes de microones en aplicacions d'escalfament està molt estesa, principalment pel seu us en escalfament domèstic. El volum de ventes del forn de microones domèstic reflexa una informació curiosa: es l'electrodomèstic més venut anualment al món. Per això, el cost de producció del seu element principal, el magnetró, presenta uns marges de benefici imbatibles. No obstant això, els avanços en la fabricació de generadors de RF d'alta potencia d'estat sòlid han posat de manifest tant les limitacions dels sistemes basats en magnetró, com els grans avantatges de la tecnologia de transistors. Actualment, els amplificadors de potència d'estat sòlid son el suficientment madurs com per competir en eficiència, cost i qualitat de l'ona generada amb el magnetró. Els principals avantatges dels transistors son les dimensions reduïdes, tensions d'alimentació baixes, un espectre pur en freqüència, major temps de vida i el control digital directe. Els sistemes de microones amb aquesta tecnologia estan sent introduïts al mercat des de fa deu anys, malgrat les aplicacions reals son escasses. El principal motiu és la falta de dissenys de aplicadors específics per obtindré el màxim profit de les fonts d'estat sòlid. , por tanto, es éste el objetivo de la tesis doctoral. Els sistemes S2MH es presenten en esta dissertació doctoral com una alternativa que ofereix un escalfament millorat. La possibilitat de seleccionar la freqüència exacta, ajustar la potència d'eixida i realitzar un rastreig de fase de forma coherent amb molts il·luminadors proporcionen al sistema un control precís del procés d'escalfament. El resultat directe d'aquest es un escalfament homogeni i el us de la tecnologia de microones en processos d'alt valor afegit i alta sensibilitat a la temperatura. Aquesta dissertació doctoral presenta el treball realitzat en el disseny i fabricació de dos sistemes S2MH: el primer és un forn estàtic i versàtil per a diferent processos químics, i el segon es tracta d'un forn de transport per l'assecatge d'ametles. Tots dos sistemes estan formats pel SSMGS, que inclou quatre amplificadors d'estat sòlid (SSPA) amb generació coherent de l'ona, i l'aplicador. Per al disseny del SSMGS s'han tingut en compte els requisits de potència i freqüència de cada aplicació. S'ha utilitzat un SSMGS amb quatre PA de 250 W a 2,450 MHz per al forn d'aplicacions químiques, mentre que per al d'assecat d'ametla es necessita quatre PA de 500 W a 915 MHz. Ambdós sistemes de generació de microones permeten un control individual o combinat dels paràmetres dels quatre mòduls amplificadors, i.e., potència, freqüència i fase. Tot el procés de disseny ha sigut realitzat amb l'ajuda del modelat multi-físic, prestant una especial atenció a les propietats termofísiques i dielèctriques dels aliments i solucions aquoses, que tenen una important dependència de la temperatura. El comportament complet del sistema aplicador ha sigut estudiat amb estes ferramentes digitals. Després de la fabricació dels dos prototips o proves de concepte (PoC), els resultats obtinguts presenten un comportament similar al model i, a més a més, mostren millores prometedores front als sistemes actuals. El sistema d'aplicacions químiques presenta millores en la distribució de camp, independentment de l'aplicació i la càrrega. I el sistema d'assecatge d'ametlles proporciona un major control sobre el procés, evitant la pèrdua de material per sobreescalfament. / [EN] Microwave systems are widely used for heating applications, mainly domestic food heating. The microwave oven sales figures place it as the first domestic appliance, giving its core element, the magnetron, an unbeatable production cost margin. However, recent improvements in RF high-power generator manufacturing have pointed out not only the limitations of these systems based on the magnetron but also the main benefits of the transistors technology. Nowadays, solid-state power amplifiers are mature enough to compete in efficiency, cost and quality with the magnetron. Transistors' main benefits are their reduced size, low operation voltages, pure frequency spectrum, lifetime, and straightforward digital control. Microwave systems based on solid-state power amplifiers have been recently introduced, although the real applications making use of them are rare. The main issue is the lack of applicator designs for specific solid-state sources that fully exploit the mentioned advantages; therefore, this is the main objective of the present PhD thesis. Solid-State Microwave Heating (S2MH) systems are presented in this PhD dissertation as an alternative that offers enhanced heating. Fine frequency selection, adjustable output power and coherent phase sweep in multiple outputs provide the system with accurate control over the heating process. The direct outcome of this control is the production of homogeneous heating and the application of microwave technology into high-added-value temperature-sensitive processes. The complete design and manufacture of two S2MH systems have been carried out and presented in this PhD thesis. The two designed systems are a multi-process chemical lab batch oven and an almond drying conveyorized oven. These two systems are composed of the Solid-State Microwave Generator System (SSMGS), consisting of four Solid-State Power Amplifiers (SSPA) with coherent wave generation, and the applicator. The design of the SSMGS has been carried out according to the power and frequency requirements of the application. A 4 x 250 W SSPA at 2,450 MHz SSMGS has been used for the chemical processes oven, while the almond drying application needs 4 x 500 W SSPA at 915 MHz. Both SSMGS allow the individual or combined digital control of the parameters of the four amplifying modules, i.e., power, frequency and phase. Multiphysics modelling has been thoroughly studied with special attention to the temperature-dependent thermophysical and dielectric properties of food and liquid solutions. The overall applicators' behaviour has been analysed with this tool. After completing the two PoC (Proof of Concept), the results show good agreement with the models. Both PoCs have shown promising improvements to the current state-of-the-art systems. The chemical applications PoC shows electromagnetic field distribution improvements, independent of the application or load. On the other hand, the almonds drying system provides increased control over the process avoiding material losses through overheating. / Santón Pons, P. (2022). Design and Development of a Multi-Frequency System for Microwave Heating [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191326