Ingeniero Civil Eléctrico / La pronta llegada de los eventuales proyectos energéticos que se planifican en la XI región de Aysén ha planteado el desafío de transportar grandes bloques de potencia a través de largas distancias, hacia los centros de consumo que se concentran en el SIC. La tecnología que permite posibilitar esto de manera eficiente es la transmisión en corriente continua en alto voltaje, conocida como HVDC (High Voltage Direct Current). La tecnología HVDC se puede considerar como una tecnología madura. Sin embargo, en nuestro país es un tema relativamente nuevo que se debe abordar para entender el funcionamiento del enlace y los problemas asociados. Esta memoria está divida en tres partes principales, la primera, relacionada con la física del efecto corona, clasificación y características; por otra parte, la segunda, tiene como objetivo estudiar en forma teórica algunos de los mecanismos de medición de campo eléctrico generados por líneas de transmisión en corriente continua, los cuales requieren distintos tipos de consideraciones. En la tercera parte, se incluye una comparación de varios medidores y su puesta a prueba en las líneas HVDC bajo diferentes condiciones de carga y/o campos estáticos. Utilizando un modelo afín para evaluar el comportamiento de los medidores bajo distintos escenarios, se determina cuáles de ellos presentan mejor estabilidad al realizar una o varias mediciones. Esto será muy importante a la hora de implementar o importar un equipo de medición de campo eléctrico utilizado en líneas HVDC.

La incorporación de sistemas de transmisión de energía en corriente continua en un nivel de tensión de 500 kV, hace indispensable conocer cuáles serán sus posibles efectos en el entorno que circundará las líneas aéreas que transmitirán la energía eléctrica hasta los centros de distribución y consumo de energía. En esta memoria se plantea la creación de un modelo teórico que permita estimar de manera aproximada cuales serán algunos de los efectos que la operación de una línea aérea de cuatro polos de un sistema de transmisión en HVDC (500 kV) puede generar en su entorno. Primero, se recopilan los procedimientos teóricos existentes, en lo relativo al cálculo de los campos eléctricos y magnéticos estáticos que se generan en torno a las líneas y la ocurrencia del fenómeno corona, lo que permite estimar y predecir, con cierto grado de exactitud, el nivel de contaminación electromagnética que introducen en el ambiente. Otro efecto que se estima es el nivel de ruido audible producido en torno a las líneas aéreas en HDCV. Posteriormente, se realiza una adaptación de los modelos matemáticos al caso de una línea aérea de cuatro polos en un sistema HVDC de 500 kV, realizando los cálculos correspondientes para el caso en estudio, y luego, finalmente, poder construir un modelo que permita estimar la magnitud de los efectos que se mencionaron previamente. Finalmente, se comparan los resultados obtenidos con el caso de una línea de transmisión en HVDC bipolar de un circuito, para mostrar, en lo referente al campo eléctrico generado en el entorno de la línea, que, en el caso estudiado en este trabajo, es dos órdenes de magnitud mayor que en el caso de un solo circuito.

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Tesis por compendio / [EN] In this PhD Thesis, the application of two non conventional techniques (saline solutions and electric fields) to clean ultrafiltration membranes that were previously fouled with whey model solutions was investigated. In addition, the membrane fouling caused by the different model solutions was studied as well. This fouling was characterised by fitting different semi-empirical mathematical models to the experimental data of permeate flux evolution with time. Experiments were performed at a laboratory scale with four ultrafiltration membranes of different material (ceramic and organic) and molecular weight cut-off (5, 15, 30 and 50 kDa) and three different whey model solutions consisting of aqueous solutions of bovine serum albumin (BSA), BSA with CaCl2 and whey protein concentrate (WPC). Each experiment was divided in four steps: fouling with the model solution, first rinsing, cleaning and second rinsing. Experimental conditions during the first stage were the same in all the cases, so that it could be determined the influence of the experimental conditions during the cleaning step (type of saline solution, salt concentration, cleaning solution temperature, crossflow velocity and potential of the electric field) on the cleaning efficiency. The mathematical models considered were the Hermia's models adapted to crossflow filtration, a combined model based on Hermia's equations of complete pore blocking and cake formation and a resistance-in-series model. The results obtained during the fouling step demonstrated that the mathematical models used were able to predict with high accuracy the permeate flux decline with time. The value of the model characteristic parameters and the fouling mechanisms mainly responsible for that decline were determined. Regarding the cleaning experiments for the membranes used, the results indicated that both, saline solutions and electric fields, were effective techniques to recover the membrane permselective properties when an optimal salt concentration range was considered. / [ES] En la presente Tesis Doctoral se investigó la aplicación de dos técnicas no convencionales (disoluciones salinas y campos eléctricos) para limpiar membranas de ultrafiltración que previamente habían sido ensuciadas con disoluciones modelo de lactosuero. Además, se estudió el ensuciamiento de las membranas causado por las diferentes disoluciones ensayadas, caracterizando el mismo mediante el ajuste de distintos modelos matemáticos semi-empíricos a los resultados experimentales de variación de la densidad de flujo de permeado con el tiempo. Los ensayos se realizaron a escala de laboratorio con cuatro membranas de ultrafiltración de diferente material (cerámicas y orgánicas) y umbral de corte molecular (5, 15, 30 y 50 kDa) y con tres disoluciones modelo de lactosuero consistentes en disoluciones acuosas de seroalbúmina bovina (BSA), BSA con CaCl2 y concentrado de proteínas de lactosuero (WPC). Cada ensayo fue dividido en cuatro etapas: ensuciamiento con la disolución modelo, primer aclarado, limpieza y segundo aclarado. Las condiciones experimentales durante la primera etapa fueron las mismas en todos los casos, para poder evaluar la influencia de las condiciones experimentales durante la etapa de limpieza (tipo de disolución salina, concentración de sal, temperatura de la disolución, velocidad tangencial y potencial de campo eléctrico aplicado) en la eficacia del proceso de limpieza. Los modelos matemáticos considerados fueron los modelos de Hermia adaptados a flujo tangencial, un modelo combinado basado en las ecuaciones de Hermia de bloqueo completo de poros y formación de torta y un modelo de resistencias en serie. Los resultados obtenidos durante la etapa de ensuciamiento demostraron que los modelos matemáticos utilizados son capaces de predecir con una elevada exactitud el descenso de la densidad de flujo de permeado con el tiempo, determinándose el valor de los parámetros característicos de dichos modelos y los mecanismos de ensuciamiento responsables principalmente de dicho descenso. En cuanto a los ensayos de limpieza de las membranas utilizadas, los resultados indicaron que tanto las disoluciones salinas como los campos eléctricos son técnicas efectivas para recuperar las propiedades permselectivas de las membranas, utilizando un intervalo de concentración de sal óptimo. / [CA] En la present Tesi Doctoral es va investigar l'aplicació de dues tècniques no convencionals (dissolucions salines i camps elèctrics) per a netejar membranes d'ultrafiltració que prèviament havien sigut embrutades amb dissolucions model de sèrum de llet. A més, es va estudiar l'embrutament de les membranes causat per les diferents dissolucions assajades, caracteritzant el mateix mitjançant l'ajust de distints models matemàtics semi-empírics als resultats experimentals de variació de la densitat de flux de permeat amb el temps. Els experiments es realitzaren a escala de laboratori amb quatre membranes d'ultrafiltració de diferent material (ceràmiques i orgàniques) i umbral de tall molecular (5, 15, 30 i 50 kDa) i amb tres dissolucions model de sèrum de llet consistents en dissolucions aquoses de seroalbúmina bovina (BSA), BSA amb CaCl2 i concentrat de proteïnes de sèrum de llet (WPC). Cada experiment fou dividit en quatre etapes: embrutament amb la dissolució model, primer aclarat, neteja i segon aclarat. Les condicions experimentals durant la primera etapa van ser les mateixes en tots els casos, per a poder evaluar la influència de les condicions experimentals durant l'etapa de neteja (classe de dissolució salina, concentració de sal, temperatura de la dissolució, velocitat tangencial i potencial de camp elèctric aplicat) en l'eficàcia del procés de neteja. Els models matemàtics utilitzats varen ser els models d'Hermia adaptats a flux tangencial, un model combinat basat en las equacions d'Hermia de bloqueig complet de porus i formació de torta i un model de resistències en serie. Els resultats obtinguts durant l'etapa d'embrutament demostraren que els models matemàtics utilitzats són capaços de predir amb una elevada exactitud el descens de densitat de flux de permeat amb el temps, determinant-se el valor dels paràmetres característics dels citats models i els mecanismes d'embrutament responsables principalment del citat descens. En quant als experiments de neteja de les membranes utilitzades, els resultats indicaren que tant les dissolucions salines com els camps elèctrics són tècniques efectives per a recuperar les propietats permselectives de les membranes, utilitzant un interval de concentració de sal òptim. / Corbatón Báguena, MJ. (2015). Limpieza de membranas de ultrafiltración aplicadas en la industria alimentaria por medio de técnicas no convencionales y caracterización del ensuciamiento de las membranas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54841 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

La aplicación de nuevas tecnologías en el ámbito de la conservación de alimentos pretende dar respuesta al incremento de la demanda, por parte de los consumidores, de alimentos más parecidos a los frescos o naturales, más nutritivos y de fácil y rápida preparación (ready-to-eat meals). Las tecnologías más estudiadas en la actualidad se basan en el empleo de sistemas de destrucción o inactivación bacteriana sin necesidad de emplear un tratamiento térmico intenso. Se pretende así reducir los cambios perjudiciales en las propiedades físicas, químicas, nutricionales y sensoriales de los alimentos, pero manteniendo la vida útil. El objetivo general de este trabajo ha sido el estudio del impacto de la aplicación de nuevas tecnologías de conservación, como los Campos Eléctricos Pulsados (PEF) y las Altas Presiones de Homogeneización (HPH), sobre la estructura y los principales componentes químicos de alimentos fluidos (huevo líquido y salsas). Para ello, se ha estudiado la microestructura y se ha realizado el análisis químico de la fracción proteica y lipídica de estos alimentos. Además, se han estudiado diferentes propiedades físicas del huevo líquido tratado por PEF que determinan su calidad, como son la viscosidad, el color, y la capacidad espumante. Los experimentos se han realizado con muestras procesadas por PEF en el SIK (the Swedish Institute for Food and Biotechnology) y por HPH en la Università di Bologna, y se han llevado a cabo también después de una semana de almacenamiento refrigerado a 4ºC. Los resultados obtenidos en este estudio muestran que los tratamientos por PEF y HPH pueden ser una buena alternativa al tratamiento térmico convencional para la conservación de huevo líquido, por su menor impacto en la microestructura y en las propiedades químicas cuando se aplican a baja intensidad, si se compara con la pasteurización. Además, el tratamiento por PEF afecta mínimamente a las propiedades funcionales del huevo líquido. / Marco Molés, R. (2012). IMPACTO DE NUEVAS TECNOLOGÍAS DE CONSERVACIÓN SOBRE LA ESTRUCTURA Y LOS PRINCIPALES COMPONENTES QUÍMICOS DE ALIMENTOS FLUIDOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14637 / Palancia

Tesis por compendio / [ES] Generalmente, se utilizan tratamientos térmicos para la esterilización de emulsiones. Sin embargo, el calentamiento ha demostrado inducir la hidrólisis de lípidos y lecitina. En este sentido, las tecnologías no térmicas están surgiendo en la industria para alcanzar la estabilidad microbiana evitando la pérdida de calidad relacionada con el calor. El CO2 supercrítico (SC-CO2) y los campos eléctricos pulsados (PEF) son tecnologías no térmicas para la inactivación microbiana. Sin embargo, estas técnicas en ocasiones requieren altas intensidades o tiempos de tratamiento largos para garantizar la seguridad del producto. La literatura ha demostrado la capacidad de los ultrasonidos de alta potencia (HPU) para intensificar fenómenos de transferencia de masa y calor. Por lo tanto, su aplicación a tecnologías no térmicas podría ser un enfoque interesante para mejorar la efectividad de la inactivación microbiana. En este contexto, el objetivo fue evaluar el efecto de los tratamientos SC-CO2, PEF y HPU, aplicados de forma individual y combinada, sobre la inactivación de diferentes microorganismos en emulsiones. Para ello, por un lado, se estudió el efecto de la aplicación de HPU a los tratamientos SC-CO2 sobre diferentes tipos de microorganismos y sobre medios con diferente contenido en aceite. Por otro lado, se evaluó el efecto de los tratamientos PEF y HPU individuales y combinados sobre diferentes microorganismos Los resultados mostraron que, en general, la aplicación de HPU intensificó la capacidad de inactivación de SC-CO2. Los HPU probablemente facilitaron la solubilidad del CO2 en el medio y provocaron daños en las células. En este sentido, el análisis microscópico de las células inactivadas reveló importantes cambios morfológicos, incluyendo paredes celulares dañadas y pérdida del contenido citoplasmático. En cambio, los HPU no mejoraron la inactivación de SC-CO2 de las esporas de A. niger en emulsión. El aumento de la presión llevó a una mayor inactivación, a excepción de E. coli en agua, donde no se encontró efecto de la presión. Sin embargo, las presiones por encima de 350 bar no parecen ejercer ninguna inactivación adicional. El aumento de temperatura tuvo un efecto significativo para todos los tratamientos y microorganismos. En cuanto al efecto del medio, se sabe que la presencia de aceite protege a los microorganismos, como se observó en la inactivación de bacterias SC-CO2 en agua y en emulsiones con diferente contenido en aceite. Sin embargo, la aplicación de HPU enmascaró el efecto protector que ejerce el aceite en las emulsiones. En cambio, para las esporas de A. niger no se encontró efecto del medio sobre la efectividad de los tratamientos. En relación al efecto de los tratamientos de SC-CO2 + HPU sobre la calidad de las emulsiones, se encontró un efecto leve de las condiciones del proceso y mediante la selección de condiciones adecuadas de SC-CO2 + HPU, se pudieron obtener cambios mínimos en la calidad de las emulsiones y una inactivación satisfactoria de todos los microorganismos, excepto para las esporas de G. stearothermophilus. Con respecto a los tratamientos de PEF y HPU, no se logró la inactivación completa de las emulsiones con los tratamientos individuales. Sin embargo, cuando el PEF (152,3-176,3 kJ / kg) fue seguido de HPU (3 min), se obtuvieron niveles de inactivación de 8,2, 6,6 y 1,0 ciclos-log para E. coli, A. niger y B. pumilus. Además, la inactivación lograda por el tratamiento con PEF-HPU fue mayor que la de la suma de los tratamientos individuales para todos los microorganismos. Por el contrario, la inactivación lograda por el tratamiento HPU-PEF fue menor que la de la suma de los tratamientos individuales. Por lo tanto, la secuencia más eficaz fue aquella en la que el PEF fue seguido de los HPU. Se puede concluir que, la combinación de HPU con SC-CO2 o PEF generalmente mejoró la inactivación microbiana. En consecuencia, se podrían utili / [CA] Generalment, s'utilitzen tractaments tèrmics per a l'esterilització d'emulsions. No obstant això, el calfament ha demostrat induir la hidròlisi de lípids i lecitina. En aquest sentit, les tecnologies no tèrmiques estan sorgint en la indústria per a aconseguir l'estabilitat microbiana evitant la pèrdua de qualitat relacionada amb la calor. El CO¿ supercrític (SC-CO¿) i els camps elèctrics premuts (PEF) són tecnologies no tèrmiques per a la inactivació microbiana. No obstant això, aquestes tècniques a vegades requereixen altes intensitats o temps de tractament llargs per a garantir la seguretat del producte. La literatura ha demostrat la capacitat dels ultrasons d'alta potència (HPU) per a intensificar fenòmens de transferència de massa i calor. Per tant, la seua aplicació a tecnologies no tèrmiques podria ser un enfocament interessant per a millorar l'efectivitat de la inactivació microbiana. En aquest context, l'objectiu va ser avaluar l'efecte dels tractaments SC-CO¿, PEF i HPU, aplicats de manera individual i combinada, sobre la inactivació de diferents microorganismes en emulsions. Per a això, d'una banda, es va estudiar l'efecte de l'aplicació de HPU als tractaments SC-CO¿ sobre diferents tipus de microorganismes i sobre mitjans amb diferent contingut en oli. D'altra banda, es va avaluar l'efecte dels tractaments PEF i HPU individuals i combinats sobre diferents microorganismes Els resultats van mostrar que, en general, l'aplicació de HPU va intensificar la capacitat d'inactivació de SC-CO2. Els HPU probablement van facilitar la solubilitat del CO¿ en el mitjà i van provocar danys en les cèl·lules. En aquest sentit, l'anàlisi microscòpica de les cèl·lules inactivades va revelar importants canvis morfològics, incloent parets cel·lulars danyades i pèrdua del contingut citoplasmàtic. En canvi, els HPU no van millorar la inactivació de SC-CO2 de les espores de A. niger en emulsió. L'augment de la pressió va portar a una major inactivació, a excepció d'E. coli en aigua, on no es va trobar efecte de la pressió. No obstant això, les pressions per damunt de 350 bar no semblen exercir cap inactivació addicional. L'augment de temperatura va tindre un efecte significatiu per a tots els tractaments i microorganismes. Quant a l'efecte del medi, se sap que la presència d'oli protegeix els microorganismes, com es va observar en la inactivació de bacteris SC-CO¿ en aigua i en emulsions amb diferent contingut en oli. No obstant això, l'aplicació de HPU va emmascarar l'efecte protector que exerceix l'oli en les emulsions. En canvi, per a les espores de A. niger no es va trobar efecte del medi sobre l'efectivitat dels tractaments. En relació a aquest efecte dels tractaments de SC-CO2 + HPU sobre la qualitat de les emulsions, es va trobar un efecte lleu de les condicions del procés i mitjançant la selecció de condicions adequades de SC-CO2 + HPU, es van poder obtindre canvis mínims en la qualitat de les emulsions i una inactivació satisfactòria de tots els microorganismes, excepte per a les espores de G. stearothermophilus. Respecte als tractaments de PEF i HPU, no es va aconseguir la inactivació completa de les emulsions amb els tractaments individuals. No obstant això, quan el PEF (152,3-176,3 kJ / kg) va ser seguit de HPU (3 min), es van obtindre nivells d'inactivació de 8,2, 6,6 i 1,0 cicles- log per a E. coli, A. niger i B. pumilus. A més, la inactivació reeixida pel tractament amb PEF- HPU va ser major que la de la suma dels tractaments individuals per a tots els microorganismes. Per contra, la inactivació reeixida pel tractament HPU- PEF va ser menor que la de la suma dels tractaments individuals. Per tant, la seqüència més eficaç va ser aquella en la qual el PEF va ser seguit dels HPU. Es pot concloure que, la combinació de HPU amb SC-CO¿ o PEF generalment va millorar la inactivació microbiana. En conseqüència, es podrien utilitzar temps de / [EN] Thermal treatments are generally used for the sterilization of emulsions. However, heating has demonstrated its ability to induce the hydrolysis of lipids and lecithin. In this sense, non-thermal technologies are emerging in the industry with the aim of achieving microbial stability while avoiding the loss of quality related to heat. Supercritical carbon dioxide (SC-CO2) and pulsed electric fields (PEF) are non-thermal technologies for microbial inactivation. However, these techniques have demonstrated to require high treatment intensities or long treatment times to guarantee the product's safety. Therefore, there is still room for the improvement in the use of these technologies. Literature has illustrated the capacity of high power ultrasound (HPU) for the intensification of mass and/or heat transfer phenomena. Therefore, its application to non-thermal technologies could be an interesting approach to enhance the microbial inactivation effectiveness. In this context, the objective was to evaluate the effect of SC-CO2, PEF and HPU treatments, applied in individual and combined form, on the inactivation of different microorganisms in emulsions. In order to achieve this goal, on the one hand, the influence of the implementation of HPU to the SC-CO2 treatments was studied on different types of microorganisms and on media with different oil content. On the other hand, the effect of the individual and combined PEF and HPU treatments was assessed on different microorganisms. Results showed that, generally, the application of HPU intensified the inactivation capacity of SC-CO2. HPU probably enhanced the solubilization of CO2 into the medium and provoked damages in the cells. In this regard, the microscopy analysis of the inactivated cells revealed important morphological changes, including damaged cell walls and an important loss of the cytoplasmic content. Nevertheless, HPU did not improved the SC-CO2 inactivation of A. niger spores in emulsion. The increase of the pressure led to a higher inactivation, except for E. coli in water, where no effect of pressure was found. However, pressures above 350 bar did not seem to exert any additional inactivation. The increase of the temperature had a significant effect for all treatments and microorganisms. Regarding the effect of the medium, the presence of oil is known to protect microorganisms, as was observed in the SC-CO2 inactivation of bacteria in water and in emulsions with different oil content. However, the application of HPU masked the protective effect exerted by the oil in the emulsions. On the contrary, for A. niger spores no effect of the media was found on the effectiveness of the treatments In relation to the effect of the SC-CO2 + HPU treatments on the quality of the treated emulsions, only a mild effect of the process conditions was found and by the selection of suitable SC-CO2 + HPU conditions, minimal changes on the quality of the emulsions and a satisfactory inactivation for all the microorganisms, except for G. stearothermophilus spores, can be obtained. Regarding PEF and HPU treatments, the complete inactivation in the emulsions was not achieved with the individual treatments. However, when PEF (152.3-176.3 kJ/kg) was followed by HPU (3 min), inactivation levels of 8.2, 6.6 and 1.0 log-cycles were obtained for E. coli, A. niger and B. pumilus, respectively. Moreover, the inactivation achieved by the PEF-HPU treatment was higher than the sum of the individual treatments for all microorganisms. On the contrary, the inactivation achieved by HPU-PEF treatment was lower than that of the sum of the individual treatments. Thus, the most effective sequence for the combined treatment was the one in which PEF was followed by HPU. It can be concluded that, the combination of HPU with SC-CO2 or PEF generally improved the microbial inactivation. Consequently, reasonable processing times and mild process conditions could be used. / Gómez Gómez, Á. (2021). Pasteurization of Lipid Emulsions with Supercritical CO2 and High Power Ultrasound [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/175486 / TESIS / Compendio