La tesi examina l'interior de l'arquitectura privada, fonamentalment habitatge, a Barcelona des de finals del segle XVIII fins a inicis del segle XX. L'estudi no es planteja a través d'un fil cronològic sinó que es basa amb exemples representatius de tres moments: Des de la dècada dels anys vuitanta del segle XVIII fins a finals dels anys trenta del XIX. La plenitud del segle XIX, des de la dècada dels cinquanta fins a finals dels anys setanta.El tombant del segle XIX al XX, el període comprès entre la dècada dels vuitanta del XIX i la primera del XX. En cada un d'aquests moments s'estudia, en primer lloc, si en els interiors es manifesten, d'una manera o d'una altra, les mateixes intencions i transformacions que caracteritzen l'arquitectura del període que compren el nostre estudi. En segon lloc, s'analitza quin és el paper que pertoca a l'arquitectura en la configuració d'aquests interiors. Fins a quin punt l'interior esdevé objecte del treball de l'arquitecte i si l'arquitecte assumeix, respecte l'interior, el paper que fins aleshores han exercit de manera autònoma un conjunt d'artistes i artesans. Per últim, s'examinen quines són les formes de producció, es comprova si la transformació de l'interior té com a "condició de possibilitat" un procés de racionalització productiva similar al procés que afecta als altres aspectes de l'arquitectura i, alternativament, com el canvi de sensibilitat impulsa transformacions en la producció. L'estudi es basa en les característiques estrictament formals, en les voluntats expressives que es poden endevinar per associació, simbolització, etc. i en les particularitats materials. No es basa en unes anàlisis que prenguin en consideració l'adscripció estilística dels elements que configuren els interiors. Per entendre adequadament cada un dels moments estudiats, la tesi assumeix els criteris formals i els judicis de valor, vigents i emergent a través dels texts i escrits de l'època. Per portar a terme aquesta anàlisi ens hem basat en diferents fonts documentals:El propi interior, quan es conserva, és el document principal per portar a terme l'estudi.Documentació gràfica, és el cas dels interiors dels que s'han pogut localitzar plànols de detalls, alçats interiors i dibuixos de sostres.Documentació tècnica, plecs de condicions, amidaments i factures.Documentació fotogràfica, fotografies d'època o fetes quan encara són vigents els interiors originals.Altres fonts com pintures i gravats que, com les fotografies retraten la vigència de l'interior.A més, també hem emprat nombrosos catàlegs de materials i de tècniques originals.

The foundation and guarantee of a good heritage protection is the appropriate knowledge of it, this understanding is developed from studies conducted by different specialists, using the architectural surveys as a basis for their work and as a platform for communication between disciplines. These surveys are conducted at different levels, covering different issues, such as studying the consolidation of paintings or analysis of the structures, all in the same heritage building. This generates duplication in registration activities, as a first step in the exploration of the patrimonial goods, in most cases with difficult information to superimpose or link, which makes it difficult to cross-reading this knowledge, with records or documentation do not follow standards that allow integration, or adequate information management between surveys. Therefore the importance of developing methodologies to unify criteria between disciplines and facilitate the approximation of the different views about the heritage from a common base information, not only as an ethical obligation for those involved in conservation processes, but as tools that produce immediate benefits in management, project planning, control of current status, interdisciplinary communication and evaluation of results. To this end we work with technology Terrestrial Laser Scanner (TLS), which allows complex surveys , different leveIs of approximation, in short periods of time without compromising accuracy. The central aim of the thesis is to identify the potential of databases TLS as 20 and 2.50 images, maintaining the relationship with the initial information. Is proposed that the creation and exploitation of TLS data bases in two dimensions , can increase knowledge of heritage buildings, used for the analysis, selection classification and recognition of 3D point clouds and 3D data conversion to 2D (2.50) using image processing and synthesis process in search of a useful tool for the different disciplines that use this information starting representation. We use the concept of architectural survey (understood as analysis, selection and synthesis of real event) as framework for the development of the methodologies proposed. Considering the analysis of the asset from data collection, to the objective classification of the component parts and their relationship. After this process is selected and restructures the information, plans and elevations, to pass data from 3D to 2D (2 .5D), always maintaining the relationship with 3D starting point, achieving a synthesis that allows different levels approach to process coregistered images . In this process it was necessary to integrate techniques of paralllel lines to the TLS, formats like LIDAR aerial surveys, classification techniques of natural surfaces and reverse engineering, image processing techniques and architectural surveys SFM (Structural From Motion, processes scanned photo), therefore their developments in point cloud management and data processing 2D and 2.5D. These processes have been applied to specific case studies, highlighting mainly the geometrical characteristics of the surfaces in relation to the materials , the types of gradient, the consolidation of materials, the analysis of movements or deformations of facades , and archaeological stratification processes, among others. Parallel to the case studies, interviews validated the results, from the perspective of different disciplines were developed / Podemos afirmar que la base y la garantía de una buena protección del patrimonio es el conocimiento adecuado del mismo. Este se desarrolla a partir de estudios realizados por diferentes especialistas, que utilizan como base para su trabajo y como medio de comunicación los levantamientos arquitectónicos. Estos levantamientos se realizan a diferentes escalas, abarcando problemas diferenciados, como por ejemplo el estudio de la consolidación de pinturas o el análisis de las estructuras, en un mismo edificio patrimonial. Esto conlleva a duplicar las actividades de registro, como primera etapa en la exploración de los bienes patrimoniales, en la mayoría de los casos con informaciones difíciles de superponer o relacionar, lo cual hace más difícil una lectura transversal de este conocimiento, con registros o documentaciones que no siguen estándares que permitan su integración, ni una adecuada gestión de la información. Por ello de la importancia de desarrollar metodologías que permitan unificar criterios entre disciplinas y faciliten la aproximación de las diferentes visiones sobre el patrimonio en un mismo material de partida, no solo como una obligación ética para los implicados en los procesos de conservación, sino como herramientas con beneficios inmediatos en la gestión, en la planificación de los proyectos, el control del estado actual, la comunicación interdisciplinar y la evaluación de los resultados. Para ello partimos de la tecnología de Escáner Láser Terrestre TLS, que permite levantamientos complejos, a diferentes niveles de aproximación, en breves periodos de tiempo, sin comprometer la precisión. Centrando el objetivo de la tesis en identificar el potencial de las bases de datos TLS como imágenes 2D y 2.5D, manteniendo la relación con la información de partida. Se plantea que la creación y explotación de bases de datos TLS en 2D, permite profundizar el conocimiento de los edificios patrimoniales, utilizando para el análisis y selección técnicas de clasificación 3D y conversión de datos de 3D a 2D (2.5D), utilizando el procesamiento de imágenes como proceso de síntesis, en busca de una representación útil, para las diferentes disciplinas que utilicen esta información de partida. Como estructura que encadena este proceso partimos del concepto de levantamiento arquitectónico (entendido como análisis, selección y síntesis del hecho real), para el desarrollo de las metodologías planteadas. Considerando el análisis del elemento patrimonial desde la toma de datos, hasta la clasificación objetiva de los elementos que lo componen y su relación. Posteriormente se selecciona y reestructura la información en plantas y alzados, al pasar los datos de 3D a 2D (2.5D), manteniendo en todo momento la relación con la base 3D de partida, logrando una síntesis que permite diferentes niveles de aproximación, al procesar las imágenes corregistradas, en las cuales se logra una representación patrimonial coherente. En este proceso fue necesario integrar técnicas de líneas paralelas a la TLS, como los formatos de levantamientos LIDAR aéreos, técnicas de clasificación de superficies naturales y de ingeniería inversa, técnicas de procesamiento de imágenes y de levantamientos SFM (Structural From Motion, procesos de foto escaneado), tanto por sus desarrollos en gestión de nubes de puntos o el tratamiento de datos en 2D y 2.5D. Estos procesos se aplican a casos de estudio concretos, que resaltan sobre todo las características geométricas de las superficies, en relación a los revestimientos de los materiales, las tipologías de degradado, la consolidación de los materiales, el análisis de movimientos o deformaciones de las fachadas, los procesos de estratificación arqueológica, entre otros. Paralelo a los casos de estudio, se desarrollaron entrevistas que validaron los resultados obtenidos, desde la perspectiva de diferentes disciplinas.

The main topic of the thesis is the search and obtention of certain tools and criteria which allow us to propose an analytical methodology in order to understand and demonstrate the reasons why Spain has been importing Clinker from so far places as China or Thailand instead of Turkey which should have been the "natural" supplier due to their geographical proximity. Initially we highlighted the next objectives: -To Analyze the capacities and/or logistic limitations of the spanish ports on their cement terminals. -To demonstrate that the import/export capacities of a country go intimately linked to their logistic capacities. -To relate the main cement economic parameters with the import/export capacities of a country. For that: -We have studied the cement history from their begginings together with his Spanish evolution till nowadays. -We have analyzed the freight market from the cement transportation point of view. -We have analyzed the Spanish port cement terminals. -We have issued done freight calculations in order to demonstrate the paramount importance of the ports logistics capacities. Achieving the next conclusions: -The freight value is what determines the global cement movements. The shorter distance does not guarantee the cheapest freight. -It has been demonstrated that the import/export capacites of a country go linked to economical factors, which might be financial or logistics, and the economical level of a country are intimately linked to the cement consumption of the same. -It has been demonstrated that the logistic capacities are the ones determining if a country can import/export to overseas countries, so Spain with her fantastic ports and bulk terminals has been able to receive big vessels from distant countries like China. Also we can confirm: -The cement is a strategical material that big corporations and governments try to control giving rise to an oligopoly. -The value of a ship analyzed as a logistic cost is directly related to the value of the cement. We have standardized a formula to pass from Time charter to a freight par metric ton. -The cost of the low value dry bulk cargoes depends almost exclusively of their logistic cost. -The economy of scale in the cement world does not always apply, due to the fact that in a lot of places we need vessels cranes and grabs to load/discharge which makes totally impossible to use bigger vessels because those are usually gearless. / El tema central de la tesis es la búsqueda y la obtención de unas herramientas y/o criterios que permitan proponer una metodología de análisis para entender y demostrar las razones por las que España ha importado Clinker de lugares tan lejanos como China o Tailandia en lugar de Turquía que debería haber sido el suministrador "natural" por cercanía. Inicialmente se marcaron los siguientes objetivos: -Analizar las capacidades y/o limitaciones logísticas de los puertos españoles en sus terminales de cemento. -Demostrar que las capacidades de importación/exportación de un país van íntimamente ligadas a sus capacidades logísticas. -Relacionar las principales magnitudes económicas del mundo del cemento con la capacidad de importación/exportación de un país. Para ello: -Se ha estudiado la historia del cemento desde sus inicios así como su evolución en España hasta la actualidad. -Se han analizado el mercado de fletes desde el punto de vista del transporte del cemento. -Se han analizado las terminales cementeras de los puertos españoles. -Se han realizado cálculos de importes de fletes para demostrar que las capacidades logísticas de los puertos son de importancia capital. Llegando a las siguientes conclusiones: -El valor del flete es el que determina los movimientos de cemento a nivel mundial. La distancia más corta no nos garantiza el flete más barato. -Queda demostrado que la capacidad de importación y exportación de un país va ligada a factores económicos, ya sean logísticos o financieros así como el nivel económico de un país está íntimamente relacionado con el consumo de cemento del mismo. -Ha quedado demostrado que las capacidades logísticas son las que determinan si un país puede importar y/o exportar a países lejanos, ergo España con sus fantásticos puertos y terminales de graneles ha podido recibir buques grandes y por tanto importar de lugares tan lejanos como China. Asimismo, podemos afirmar: -El cemento es un material estratégico que tanto corporaciones como gobiernos intentan controlar y que da por tanto lugar a un oligopolio. -El valor del buque analizado como coste logístico afecta de forma directamente proporcional al valor del cemento. Hemos estandarizado una fórmula para pasar de "Time charter" a flete por tonelada métrica. -El valor de las mercancías a granel de bajo coste depende casi exclusivamente de su coste logístico. -Las economías de escala en el mundo del cemento no siempre son válidas, ya que en muchos lugares hace falta que el propio buque posea medios de carga y/o descarga con lo que pasa a ser inviable el uso de un buque de mayor porte, ya que éstos generalmente carecen de medios propios.

La presente Tesis Doctoral se incorpora, dentro del pensamiento filosófico actual, desde la preocupación por la naturaleza, la ecología, y en general, la vida en el planeta tierra. Pretende aportar una ayuda desde la docencia de la arquitectura para la "construcción" de una sociedad y una urbanidad respetuosa con la naturaleza y confortable para el ser humano. Para ello, es necesario ahondar en el grado de responsabilidad de la construcción en particular y la arquitectura en general en la destrucción del planeta, planteando una docencia basada en la concepción de la arquitectura desde criterios medioambientales. Esta tarea es realmente ambiciosa y debe plantearse desde un exhaustivo análisis de las nuevas necesidades profesionales del arquitecto en relación al nuevo paradigma actualmente en desarrollo de la sostenibilidad. Este nuevo paradigma implica una manera diferente de entender la arquitectura y sus consecuencias tanto medioambientales como sociales y económicas. La dimensión tanto social como económica de la arquitectura podemos considerar que, actualmente, está incorporada en los planes de estudios de las Escuelas de Arquitectura Españolas (mayor o menormente), y a pesar de que estos planteamientos requerirían también una revisión exhaustiva desde el nuevo paradigma, se considera perentorio el estudio desde la óptica medioambiental ya que esta es muy poco considerada actualmente en dichos planes de estudios. Para acometer este estudio de manera práctica y realista hemos de considerar que la actual estructura docente española es de difícil cambio y por ello, de complicada mejora, aunque, con la ayuda de numerosos profesionales comprometidos con el nuevo reto de la profesión y los requerimientos que la vida profesional cada vez exige en mayor medida, se considera que el cambio tendrá lugar muy poco a poco, pero inevitablemente.Desde este punto de vista, la presente tesis doctoral pretende ser una herramienta para el cambio. Pretende iniciar un debate sobre una nueva manera de entender la arquitectura y al mismo tiempo incorporar unos conocimientos que actualmente si quedan definidos por la realidad como absolutamente necesarios, los conocimientos medioambientales relacionados con la arquitectura.Ello se plantea desde la definición de un esquema de contenidos medioambientales que deben estar incluidos en la docencia de la arquitectura y éstos, se relacionan con las diferentes Áreas de Conocimiento que componen la estructura de los programas docentes de las distintas facultades de arquitectura españolas, teniendo en cuenta los cambios propuestos por el proceso de integración en el Espacio Europeo de Enseñanza Superior.Hipótesis de partida"Es posible crear una estructura o sistema organizativo abierto y flexible de temas y contenidos medioambientales para cualquier programa de estudios de una facultad de arquitectura española."El objetivo principal de esta tesis doctoral es la concreción de la temática medioambiental que debe conocer el arquitecto como profesional, tanto en relación al conocimiento de contenidos como en relación a la adopción de una postura respetuosa con el medioambiente en términos proyectuales y constructivos que tienda hacia una sostenibilidad arquitectónica. Se entiende como sostenibilidad arquitectónica el control sobre el cierre de ciclos materiales en todos los procesos arquitectónicos. En términos más corrientemente arquitectónicos esto implicaría desde la correcta apropiación de los principios de minimización y correcta elección en la utilización de recursos, rehabilitación cuando sea posible de zonas urbanas, edificaciones o espacios arquitectónicos y en último caso, hasta reutilización y reciclaje de elementos constructivos o materiales: "hacia una arquitectura medioambiental en términos de habitabilidad y sostenibilidad".En función de ésta temática medioambiental se desarrollará una propuesta de incorporación de la misma en los planes de estudio de las escuelas de arquitectura españolas. / The present PhD Thesis may be included -within the current philosophical thinking- in a concern for the nature, ecology, and in general, life in the planet Earth. It seeks to contribute from the teaching of architecture to the "construction" of a society and a sense of urbanity respectful with nature and comfortable for the human being. In order to do this, it is necessary to deepen in the degree of responsibility in the destruction of the planet of building in particular and of architecture more generally, proposing a teaching method based on the conception of architecture from environmental approaches. This is outlined from the definition of a structure of environmental contents that should be included in the teaching of architecture, and which are related to the different areas of knowledge that make up the structure of the syllabuses of the different Spanish architecture faculties, taking into account the changes proposed by the process of integration in the European Space of Higher Education. Departure hypothesis: "It is possible to create a structure or open and flexible organizational system of environmental topics and contents for any syllabus of a Spanish architecture faculty." The main objective of this Phd Thesis is to specify the environmental issues that an architect should know as a professional, as much in relation to the knowledge of contents as in the adoption of a respectful position towards the environment in design and building terms which tends to architectural sustainability. Architectural sustainability is understood as the correct appropriation of the principles of minimization and the correct choice of resources, rehabilitation of urban areas when possible, buildings or architectural spaces, and ultimately, of reutilization and recycling of constructive elements or materials: "towards an environmental architecture in terms of habitability and sustainability." Based on these environmental issues, a proposal for introducing such issues in the Spanish architecture faculties will be developed.

L'estudi del comportament i la verificació resistent de construccions de maçoneria, entenent per maçoneria qualsevol fàbrica de maó, de tovot, de pedra de paredar o de carreus, presenta diverses particularitats. En general, es tracta de construccions existents amb la qual cosa és necessari un reconeixement de l'estructura in situ i, d'altra banda, són construccions realitzades amb materials, elements estructurals i tècniques constructives diferents a les emprades actualment. És conegut que la baixa o gairebé nul·la resistència a tracció de la maçoneria determina els tipus estructurals més adients a les seves característiques mecàniques: les parets de càrrega, els pilars i els arcs, és a dir, les geometries susceptibles de resistir les accions sotmetent els materials a estats bàsicament de compressió.S'ha desenvolupat un model específic per a l'anàlisi resistent de construccions de maçoneria que té en compte els efectes del comportament no lineal del material i considera l'equilibri en la configuració deformada de l'estructura. Per això, s'ha adoptat la Formulació Matricial Generalitzada (FMG) per a l'anàlisi estàtica i dinàmica d'estructures formades per entramats espacials d'elements de directriu corba i secció variable. Aquesta formulació es fonamenta directament en l'equilibri entre càrregues exteriors i esforços interns seccionals i, per construcció, és exacta. En l'extensió de la FMG a l'anàlisi dinàmica destaca la construcció d'una matriu de massa elemental que, d'una banda, no requereix cap hipòtesi complementària sobre el camp de moviments i, d'altra banda, permet considerar de forma exacta la distribució de rigidesa i massa interior dels elements partint de la prèvia definició d'una matriu de massa seccional.La implementació de l'anàlisi no lineal per al material, que inclou aspectes del comportament com ara la fissuració a tracció i la plastificació i l'aixafament a compressió, té la particularitat d'emprar dos esquemes iteratius: un a nivell elemental que permet verificar de forma exacta les condicions d'equilibri, compatibilitat i equació constitutiva en qualsevol punt interior de l'element i, en conseqüència, calcular exactament les forces resistides per a cada element coneguts els seus moviments nodals; i un altre a nivell estructura. En referència a l'anàlisi no lineal geomètrica, es presenta la formulació completa d'una matriu geomètrica de tensions inicials que, de la mateixa forma que la matriu de massa elemental, resulta coherent amb les hipòtesis de la FMG.El model desenvolupat, una vegada implementat en programa d'ordinador, ha permès analitzar diversos exemples mitjançant els quals ha sigut possible comprovar l'exactitud del mateix, així com la seva eficiència numèrica i la capacitat de tractar satisfactòriament estructures complexes per la seva geometria o per la seva multiplicitat d'elements. En particular, s'ha reproduït la resposta estàtica fins a ruptura i dinàmica d'estructures tals com edificis i ponts d'obra de fàbrica, o bé d'elements estructurals individuals. En tots els casos en què es disposava d'informació prèvia experimental, numèrica o analítica, s'ha trobat una bona coincidència de resultats. / El estudio del comportamiento y la verificación resistente de construcciones de obra de fábrica, entendiendo por obra de fábrica cualquier fábrica de ladrillo, de adobe, de mampostería ordinaria o de sillería, presenta diversas particularidades. En general, se trata de construcciones existentes con lo cual es necesario un reconocimiento de la estructura in situ y, por otra parte, son construcciones realizadas con materiales, elementos estructurales y técnicas constructivas diferentes a las empleadas actualmente. Es conocido que la baja o casi nula resistencia a tracción de la obra de fábrica determina los tipos estructurales más adecuados a sus características mecánicas: las paredes de carga, los pilares y los arcos, es decir, las geometrías susceptibles de resistir las acciones sometiendo los materiales a estados básicamente de compresión.Se ha desarrollado un modelo específico para el análisis resistente de construcciones de obra de fábrica que tiene en cuenta los efectos del comportamiento no lineal del material y considera el equilibrio en la configuración deformada de la estructura. Para ello, se ha adoptado la Formulación Matricial Generalizada (FMG) para el análisis estático y dinámico de estructuras formadas por entramados espaciales de elementos de directriz curva y sección variable. Esta formulación se fundamenta directamente en el equilibrio entre cargas exteriores y esfuerzos internos seccionales y, por construcción, es exacta. En la extensión de la FMG al análisis dinámico destaca la construcción de una matriz de masa elemental que, por una parte, no requiere ninguna hipótesis complementaria sobre el campo de movimientos y, por otra parte, permite considerar de forma exacta la distribución de rigidez y masa interior de los elementos partiendo de la previa definición de una matriz de masa seccional.La implementación del análisis no lineal por el material, que incluye aspectos del comportamiento como son la fisuración a tracción y la plastificación y aplastamiento a compresión, tiene la particularidad de emplear dos esquemas iterativos: uno a nivel elemental que permite verificar de forma exacta las condiciones de equilibrio, compatibilidad y ecuación constitutiva en cualquier punto interior del elemento y, en consecuencia, calcular exactamente las fuerzas resistidas por cada elemento conocidos sus movimientos nodales; y otro a nivel estructura. En referencia al análisis no lineal geométrico, se presenta la formulación completa de una matriz geométrica de tensiones iniciales que, de la misma forma que la matriz de masa elemental, resulta coherente con las hipótesis de la FMG.El modelo desarrollado, una vez implementado en programa de ordenador, ha permitido analizar diversos ejemplos mediante los cuales ha sido posible comprobar la exactitud del mismo, así como su eficiencia numérica y la capacidad de tratar satisfactoriamente estructuras complejas por su geometría o por su multiplicidad de elementos. En particular, se ha reproducido la respuesta estática hasta a rotura y dinámica de estructuras tales como edificios y puentes de obra de fábrica, o bien de elementos estructurales individuales. En todos los casos en que se disponía de información previa experimental, numérica o analítica, se ha encontrado una buena coincidencia de resultados. / The study of the behaviour and strength of masonry constructions, made of brickwork, adobe or ashlar, presents some particular features. Because these constructions were built usually in the past it is necessary to carry out in situ inspection. On the other hand, these constructions are built of materials, structural elements and construction techniques quite different from present ones. It is well known that the low tensile strength of masonry determines the most appropriate structural elements regarding its mechanical characteristics such as bearing walls, columns and arches, in other words, geometries to make it possible for masonry to work under compression. A specific model is developed for the strength analysis of masonry constructions that takes into account the effects of nonlinear behaviour of the material and imposes the equilibrium in the deformed geometry of the structure. For this purpose, a Generalized Matrix Formulation (GMF) is adopted for the static and dynamic analysis of 3D frame structures with curved elements having variable cross-sections. The most remarkable feature of GMF consists in the establishment of equilibrium in an "exact" way at any point within an element, so that no additional hypotheses are needed upon the displacement field. The extension of the GMF to dynamic analysis starts from the definition of an elemental mass matrix which, on one hand, does not require any additional hypothesis upon the displacement field, and, on the other hand, allows for an exact consideration of the distribution of both mass and stiffness throughout each element.The numerical implementation of the nonlinear material analysis, which includes such features as cracking in tension and yielding and crushing in compression, has the peculiarity of including two iterative schemes. One, at the element level, that allows exact verification of the equilibrium, compatibility and constitutive relations through every point into the element, and, as a consequence, allows accurate calculation of the response stresses of the element from known nodal displacements. The other one is at structural level. In relation to geometric nonlinear analysis, the comprehensive formulation of an initial-stress matrix is presented that, like the elemental mass matrix, is consistent with the hypotheses of GMF.The developed model, once implemented in a computer program, allowed the analysis of different examples that made it possible to verify, as well as its numerically efficient treatment of structures that are complex because of their geometry or multiplicity of elements. Particularly, the whole static response until failure and dynamic response of structures such as masonry buildings and bridges, as well as simple structural elements, are satisfactory compared with those attained by other authors using alternative formulations and experiments.

This thesis is devoted to present some novel techniques in Structural Health Monitoring (SHM). SHM is a developing field that tries to monitor structures to make sure that they remain in their desired condition to avoid any catastrophe. SHM includes different levels from damage detection area to prognosis field. This work is dedicated to the first level, which might be considered the main and most important level. New techniques presented in this work are based on different statistical and signal processing methods such as Principal Component Analysis and its robust counterpart, Wavelet Transform, Fuzzy similarity, Andrew plots, etc. These techniques are applied on the propagated waves that are activated and captured in the structure using appropriate transducers. Piezoceramic (PZT) devices are chosen in this work to capture the signals due to their special characteristics such as high performance, low energy consumption and reasonable price. To guarantee the efficiency of the suggested techniques, they are tested on different laboratory and real scale test benchmarks, such as aluminum and composite plates, fuselage, wing skeleton, tube, etc. Because of the variety of tested benchmarks, this thesis is called damage detection in smart structures. This variety may promise the ability and capability of the proposed methods on different fields such as aerospace and gas/oil industry. In addition to the normal laboratory conditions, it is shown in this work that environmental changes can affect the performance of the damage detection and wave propagation significantly. As such, there is a vital need to consider their effect. In this work, temperature change is chosen as it is one of the main environmental fluctuation factors. To scrutinize its effect on damage detection, first, the effect of temperature is considered on wave propagation and then all the proposed methods are tested to check whether they are sensitive to temperature change or not. Finally, a temperature compensation method is applied to ensure that the proposed methods are stable and robust even when structures are subjected to variant environmental conditions. / La presente tesis doctoral se dedica a la exploración y presentación de técnicas novedosas para la Monitorización y detección de defectos en estructuras (Structural Health Monitoring -SHM-) SHM es un campo actualmente en desarrollo que pretende asegurarse que las estructuras permanecen en su condición deseada para evitar cualquier catástrofe. En SHM se presentan diferentes niveles de diagnóstico, Este trabajo se concentra en el primer nivel, que se considera el más importante, la detección de los defectos. Las nuevas técnicas presentadas en esta tesis se basan en diferentes métodos estadísticos y de procesamiento de señales tales como el Análisis de Componentes Princpales (PCA) y sus variaciones robustas, Transformada wavelets, lógica difusa, gráficas de Andrew, etc. Estas técnicas de aplican sobre las ondas de vibración que se generan y se miden en la estructura utilizando trasductores apropiados. Dispositivos piezocerámicos (PZT's) se han escogido para este trabajo ya que presentan características especiales tales como: alto rendimiento, bajo consumo de energia y bajo costo. Para garantizar la eficacia de la metodología propuesta,se ha validado en diferentes laboratorios y estructuras a escala real: placas de aluminio y de material compuesto, fuselage de un avión, revestimiento del ala de un avóin, tubería, etc. Debido a la gran variedad de estructuras utilizadas, su aplicación en la industria aeroespacial y/o petrolera es prometedora. Por otra parte, los cambios ambientales pueden afectar al rendimiento de la detección de daños y propagación de la onda significativamente . En este trabajo , se estudia el efecto de las variaciones de temperatura ya que es uno de los principales factores de fluctuación del medio ambiente . Para examinar su efecto en la detección de daños, en primer lugar, todos los métodos propuestos se prueban para comprobar si son sensibles a los cambios de temperatura o no. Finalmente , se aplica un método de compensación de temperatura para garantizar que los métodos propuestos son estables y robustos incluso cuando las estructuras se someten a condiciones ambientales variantes

This paper considers the current status of our planet as well as the particular conditions of the economic crisis in Spain in order to propose an analysis of the efficiency involved in reconditioning the skin of the existing buildings by considering energetic, economic and C02q emission criteria. The skin of a building is the most weather-exposed part of a building and therefore determines the internal demand of energy to make the building comfortable and habitable. The study of the facade, its current status in terms of energetic and economic demands and in terms of C02 emissions will provide data on the results and benefits of reconditioning the skin of buildings in the medium and long term. The neighborhood of Montbau is the subject of this study. lt comprises around 30 buildings, each with several and different characteristics, built in the 1960s and their current features show loss of energy through their facades and demand a high consumption of energy to obtain heating and cooling conditions at the same time that generate C02eq emissions to the atmosphere. In order to analyze and study the conditions and possible affectation on these buildings, this paper worked on a representative sample to obtain data. The sample comprises the following buildings: Duplex Apartment Building A, Building E/F Bloque Lineal, Tower Building Q, and Building UNI 14 as the sample for detached and semi-detached buildings. With the data collected regarding the needs and facade situation of the sample buildings, this paper proposes reconditioning, constructive solutions to improve the internal conditions and comfort of such buildings as well as the reduction of C02eq emissions. To assess the conditions of the sample buildings and, therefore, study their behavior, Desingbuilder-design software- and Energyplus - internal calculation engine- (developed by the US Department of Energy) software was used. Energyplus was used to analyze energy consumption and C02eq emissions to obtain data regarding how buildings were built and which their installations are. A model of the 4 sample buildings was created by using Energyplus, taking into account the physical and architectural features of the sample buildings as well as their facades, woodworks, air leaks, heating and cooling systems, hot water production, and illumination. By using Energy Simulation DesingBuilder, an evaluation of the current demand of energy, C02eq emissions and economic expenditure analysis (pricing energy consumption based on 2012 prices) was conducted. In order to analyze the behavior and the needs in altemative weather conditions and locations, Madrid and Gerona were chosen as sample cities where hypothetical conditions will apply. Likewise, an affectation analysis was conducted based on location differences to extrapolate the analysis and apply it to the sample buildings and therefore obtain global results at neighborhood level. The detailed analysis and evolution of results is shown throughout this paper by using graphs and tables supporting the text. The needs and expenses of the buildings before and after the reconditioning works are showed to prove the improvements. Changes in the woodworks, facades, and insulation works along with constructive solutions are proved in terms of figures showing the benefits and the need of implementing reconditioning works. The relevance of this paper is based on the need to tackle such topics as building reconditioning instead of considering total or partial demolition or construction of new housing developments to contribute to the sustainability of our planet and, at the same time, offer sustainable alternatives that are efficient, effective and optimal. The figures shown herein are astonishing in terms of expenses, costs, energy savings, and C02eq emissions. The graphs and tables used herein offer a wider picture that can be expanded through fuure research and implementation of projects locally and globally. / En esta tesis y sobre las condiciones actuales del planeta y las condiciones particulares de una España en crisis económica, se propone un estudio que permiita analizar la eficacia de rehabilitar la piel de los edificios existentes atendiendo a criterios energéticos, económicos y de emisiones de C02 eq. La piel del edificio es la parte más expuesta a las condiciones climáticas exteriores y condiciona la demanda de energía interna para conseguir el confort para hacerlo habitable. El estudio de la envolvente, su situación actual en cuanto a demandas energéticas ,económicas y que emisiones de C02, arrojará los resultados y bondades de una rehabilitación de ésta a mediano y largo plazo. Como objeto de estudio se centró en el barrio de Montbau, conjunto de edificios constituido por unos 30 edificios de diversas características, construido en los años sesenta que acusa en sus condiciones actuales pérdida de energía a través de su envolvente y demanda un alto consumo de esta para su calefacción y refrigeración, generando de emisiones de C02 eq a la atmósfera. Para el análisis y estudio de las condiciones y posibles afectaciones se establecieron los edificios tipo representativos: edificio A dúplex, edificio E/F bloque lineal,edificio Q torre. edificio unifamiliar UNI 14 para las viviendas adosadas. Una vez conocidas las demandas y la situación de la enlvolvente de los edificios tipo, el estudio propone soluciones constructivas para su rehabilitación,a través de las cuales se mejorarían las condiciones interiores, condiciones de confort, así como la necesaria reducción de emisiones de C02 eq a la atmósfera. Para realizar la diagnosis de los edificios y estudiar su comportami ento, se utilizó el programa Desingbuilder y como motor de cálculo interno, el programa Energyplus, programa desarrollado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos. Con este se analizó el consumo de energía y emisiones de C02 eq en función de cómo está construido un edificio y cuáles son sus instalaciones. Se realizó un modelo de los 4 edificios tipo con el programa, sus características físicas y arquitectónicas, se definió su envolvente, carpinterías, filtraciones de aire, sistemas de calefacción, producción de agua caliente,,iluminación y mediante el programa DesingBuilder de simulación energética, se hizo una evaluación de la demanda actual de energía, emisiones de C02 eq y gasto económico (poniendo precio a la energía, valores del año 2012). Para analizar el comportami ento y necesidades en climas diferentes y localizaciones alternativas se hizo el análisis hipotético en ciudades con condiciones climáticas diferentes escogiendo Madrid y Gerona como alternativas. Así mismo se realizó el estudio de las afectaciones en cuanto a variación de sus posiciones para con los resultados, extrapolar el estudio al conjunto de edificaciones y obtener los resultados globales a nivel de barrio. A lo largo de estudio se verá el análisis detallado y la evolución de los resultados a través de cuadros y gráficas que acompañan el texto para arrojar las necesidades y gastos de los edificios sin rehabilitar y estos mismos tras la rehabilitación.Las mejoras evidentes con el cambio de las carpinterías ,la intervención de la envolvente y los aislamientos con las soluciones constructivas evidenciarán en cifras las bondades y la necesidad de estas intervenciones. La pertinencia de este estudio radica en la necesidad de enfrentar temas como la rehabilitación de edificios antes de contemplar la demolición o construcción del parque inmobiliario de cara a la sostenibilidad del planeta, para ofrecer una alternativa de futuro sostenible y albergo ycobijo en condiciones óptimas. Las cifras ofrecen resultados contundentes en cuanto a gastos, costes, ahorro de energía yemisiones de gases a la atmósfera,cuyos resultados en las gráficas y cuadros ofrecen una lectura que abre espacio a futuros trabajos de investigación y puesta en marcha de proyectos tanto a nivel local como mundial

The great increase in natural phenomena with high destructive potential, that have materialized in events with social and economic catastrophic consequences for people and governments during the last decades, show the urgent need to investigate the issue of prevention. This thesis aims to analyze and discuss the strategies used in managing risk and provide possible strategies for intervention in the countries affected by natural disasters. The analysis of different study cases allows to evaluate the best and the worst planning practices employed in different times and contexts, the circumstances that let the disaster happened and why a country is considered more or less vulnerable. The review of the study cases includes the analysis of the concepts of emergency architecture, emergency planning and post-disaster reconstruction, with the purpose of understanding the contributions provided by the architecture, the governments, the citizens and the institutions responsible for disaster management in such situations. The study cases that have been selected are representative samples of the different possible scenarios in the world. ltaly, Chile, Japan and the United States have a high exposure to seismic and hydro-meteorological natural phenomena with a high destructive potential. All the four countries have shown that a high level of exposure, combined with accentuated features of social, economic, physical, environmental and political vulnerability, generales an increasing in the incidence of disasters. One of the main reasons at the base of the choice of the study cases is that I have lived in person the experience of the disasters and I took part in the reconstruction practices in some of the countries selected. The purpose of this thesis is to provide some basic tools to reduce risk of natural disasters, by defining a new approach to both disaster management and prevention of emergency, that is formulated in the frame of urban ecology. lt aims to develop a database and a set of indicators of global observation with a level of local detail that are supposed to aid the understanding of the complex manifestations of the risk in different situations. The strategies that should be developed in order to reduce the degree of disaster risk are defined and ordered according to different levels of intervention: planning at geographical, urban and building scale, regulatory and social policies and actions implemented by the governments. Even if great progresses have been made in the field of the natural disasters management, there is an urgent need to approach the topic of the risk from a new point of view. For sure, adopting some new guidelines will not prevent a catastrophic event to occur, but will contribute to promoting a culture of prevention and disaster risk reduction aimed at more sustainable human development. / En esta tesis se pretenden analizar los fenómenos naturales de elevado potencial destructivo, que en las últimas décadas se han materializado con consecuencias catastróficas tanto para la población como para sus gobiernos en el plano social y económico, con el fin de demostrar la atención requerida en materia de prevención. Se ponen en cuestión las estrategias utilizadas en el manejo de riesgos y se plantean posibles intervenciones en los diferentes lugares del mundo afectados por una catástrofe. A partir del análisis de diversos casos de estudio, se evalúan las prácticas de planificación más o menos acertadas que han sido aplicadas en diferentes décadas y en contextos distintos, las circunstancias que han avalado los diferentes niveles de catástrofe y las causas que hacen que un país tenga un grado mayor o menor de vulnerabilidad a estos fenómenos. A continuación, se analiza el concepto de arquitectura de emergencia, de planificación de emergencia y de reconstrucción post-catástrofe, intentando comprender cuál es la aportación que la arquitectura, los gobiernos, los ciudadanos y las entidades encargadas de gestionar la catástrofe proporcionan ante dichas situaciones. Los países objeto de estudio son una muestra representativa de los escenarios que se presentan en el mundo. Italia, Chile, Japón y Estados Unidos tienen una elevada exposición a fenómenos naturales sísmicos e hidrometeorológicos con alto potencial destructivo. Este nivel de exposición, combinado con unas características de vulnerabilidad social, económica, física, ambiental y político-institucional acentuadas, hace que estos países padezcan una incidencia de catástrofes alta y creciente. Otro elemento determinante en la selección de algunos de estos países se debe a haber experimentado el desastre en primera persona y haber participado, en algunos de ellos, en las prácticas de la reconstrucción. El objetivo de la tesis es proporcionar unas herramientas básicas para reducir el riesgo, aportando una nueva visión tanto a la gestión de catástrofes como a la prevención de la emergencia, encuadrada en el marco de la ecología urbana. Así mismo, se pretende elaborar una base de datos e indicadores que tengan un nivel de observación mundial y, al mismo tiempo, un grado de detalle local, los cuales ayudarán a conocer las complejas manifestaciones de los riesgos en los distintos escenarios. Las estrategias a seguir para la reducción de los riesgos de desastre se articulan tanto a nivel de acciones del Estado, como a nivel geográfico y urbano, constructivo, normativo y social. Si bien se ha avanzado bastante, todavía queda mucho por hacer y la necesidad de abordar los riesgos desde una perspectiva nueva, no tradicional, es evidente e inmediata. Adoptar estos directrices no evitará la producción de un evento catastrófico, pero ayudará a promover una cultura de prevención y reducción del riesgo de desastres encuadrada en el marco de un desarrollo humano sostenible. La investigación futura debería dirigirse hacia una planificación más cuidadosa y coherente que contribuya a mitigar las consecuencias de los posibles desastres futuros, salve mas vidas y reduzca el impacto en la comunidad, con el fin de minimizar la condición dramática y traumática / Questa tesi si propone di analizzare i fenomeni naturali con alto potenziale distruttivo, che negli ultimi decenni si sono concretizzati in eventi con conseguenze catastrofiche tanto per le persone come per i governi, in termini sociali ed economici, al fine di dimostrare l’attenzione che richiede il tema della prevenzione. Vengono criticate le strategie utilizzate nella gestione del rischio e si pianificano potenziali interventi in diverse parti del mondo colpite da calamità. Dall'analisi dei differenti casi studio, si valutano le migliori e peggiori pratiche di pianificazione applicate in decenni diversi e in differenti contesti, le circostanze che hanno permesso che si producesse il disastro e perché un paese può essere considerato più o meno vulnerabile. In seguito, si analizza il concetto di architettura di emergenza, pianificazione d’emergenza e ricostruzione post-catastrofe , cercando di capire qual è il contributo che l'architettura, i governi, i cittadini e le istituzioni responsabili della gestione dei disastri propongono in queste situazioni. I paesi oggetto di studio sono un campione rappresentativo degli scenari che si presentano nel mondo. Italia, Cile, Giappone e Stati Uniti hanno una elevata esposizione a fenomeni naturali sismici e idrometeorologici ad alto potenziale distruttivo. Questo livello di esposizione, in combinazione con alcune caratteristiche di vulnerabilità sociale, economica, fisica, ambientale, politica e istituzionale accentuata rende questi paesi più propensi a soffrire di un’alta e crescente incidenza di disastri. Un altro fattore determinante nella scelta di questi paesi è stato il fatto di aver vissuto in prima persona la catastrofe e aver partecipato, in alcuni di essi, nelle pratiche di ricostruzione. L'obiettivo della tesi è quello di fornire alcuni strumenti di base per ridurre il rischio, apportando una nuova visione sia per la gestione delle catastrofi che per la prevenzione dell’emergenza, inquadrata nel contesto dell’ecologia urbana. Lo scopo è quello di sviluppare una banca dati e indicatori che abbiano un livello di osservazione mondiale e allo stesso tempo, un livello di dettaglio locale che contribuirà a soddisfare le complesse manifestazioni di rischio in scenari differenti. Le strategie da seguire per ridurre il rischio di catastrofi si articolano tanto a livello di azioni statali, quanto a livello geografico e urbano, costruttivo, normativo e sociale. Anche se sono stati compiuti progressi, resta ancora molto da fare e la necessità di affrontare i rischi da una nuova prospettiva, non classica, è evidente e immediata. L'adozione di queste linee guida non impedirà il verificarsi di un evento catastrofico, ma contribuirà a promuovere una cultura della prevenzione e di riduzione dei rischi inquadrato nel contesto di uno sviluppo umano sostenibile. La ricerca futura dovrebbe essere orientata verso una pianificazione più attenta e coerente che contribuisca a mitigare le conseguenze di eventuali futuri disastri, a salvare più vite e a ridurre l'impatto sulla comunità, con l’obiettivo di minimizzare la condizione drammatica e traumatica.

The probabilistic seismic risk assessment in terms of economic losses for building portfolios aims at the estimation of the probability distribution functions of losses. This can be done for a specific seismic event (deterministic ) or for a set of stochastic events which represent the seismic hazard of a particular geographic zone (probabilistic). For this, it is required the seismic hazard assessment, the definition and characterization of the building portfolio and the estimation of the expected economic losses for specific seismic intensities. Losses are then integrated for the different hazard scenarios and finally for the complete set of stochastic events. A consistent and rigorous methodological approach to evaluate economic losses in typical building constructions is proposed as a function of the seismic hazard intensity. The following features are included in order to adequately control all relevant variables: the selection of a set of seismic records which represent the seismological and geotechnical characteristics in the zone of analysis; the use of prototype building models integrally characterized; the evaluation of the seismic response of building structures through detailed non-linear dynamic analysis; the definition of a component based model potentially susceptible to damage with its corresponding fragility specification in terms of cost and time of repair; independent consideration of structural, non-structural and building content components; an integration methodological approach which adequately considers uncertainties for each one of the variables; and the possibility to consider practical aspects such as geographical variations, scale economy, special commercial conditions, minimum or total intervention costs and the consideration of the business interruption costs due to the time required to repair expected damages under different stochastic scenarios. The results of the proposed methodological approach are represented through specific vulnerability functions for each one of the building typologies. Those relate the expected economic losses and the corresponding uncertainty measure with the seismic intensity level. The integration of losses considers the uncertainties associated with the hazard assessment, the dynamic response of the model, the expected damage level for each one of the components and the corresponding repair cost and time. The proposed vulnerability functions are compared with similar results from other methodologies and are used in the probabilistic seismic risk assessment of hypothetical building portfolios. In order to illustrate the potential and type of results of the proposed methodological approach, vulnerability functions are evaluated for a series of building prototypes. Reinforced concrete moment resisting frames 2, 5 and 10 story high, for two seismic design levels (low and high) and different non-structural type of components (ductile and fragile) are simulated. Seismic risk parametric assessments in terms of economic losses are performed for hypothetical building portfolios and different geotechnical profile characterization (firm and soft soils) in Bogotá. A sensibility analysis of the risk results is performed for each one of the parameters that control the economic loss assessment model proposed. Final conclusions and recommendations for further research related to rigorous seismic risk assessment are summarized. / La evaluación probabilista del riesgo sísmico en términos de pérdidas económicas para portafolios de edificaciones pretende estimar la distribución de probabilidad de las pérdidas ante la ocurrencia de un evento sísmico específico (análisis determinista) o a un conjunto de eventos estocásticos que representen de manera adecuada la amenaza sísmica de una zona geográfica determinada (análisis probabilista). Para esto se requiere la evaluación de la amenaza sísmica, la definición del portafolio de edificaciones debidamente caracterizadas y la estimación de las eventuales pérdidas económicas ante intensidades sísmicas específicas para integrar las pérdidas para los diferentes escenarios. Este trabajo plantea una metodología consistente y rigurosa para evaluar tales pérdidas como función de la intensidad de la amenaza sísmica. Para garantizar un control rigurosos en las variables relevantes se incluye: la selección de un conjunto de señales sísmicas que representen las características sismológicas y geotécnicas del sitio de estudio; el uso de modelos prototipos de edificaciones integralmente caracterizados; la evaluación de la respuesta dinámica de las estructuras usando análisis dinámico no lineal detallados; la conformación de un modelo de componentes susceptibles a daño con sus respectivas especificaciones de fragilidad en términos de costos y tiempos de reparación; la consideración de elementos estructurales, no estructurales y contenidos de manera independiente; una metodología de integración de las pérdidas económicas que considere las incertidumbres de cada una de las variables; la posibilidad de considerar aspectos prácticos tales como variaciones en la ubicación geográfica, economías de escala, condiciones específicas del mercado, costos mínimos de intervención o costo de reposición total; y la consideración de los costos asociados a la interrupción del funcionamiento por el tiempo que requiere la reparación de los eventuales daños y afectaciones. Los resultados de la aplicación de esta metodología se representan mediante funciones de vulnerabilidad específicas para cada uno de las tipologías constructivas, las cuales relacionan las pérdidas económicas esperadas y su respectiva incertidumbre con el nivel de intensidad sísmica. La metodología incluye la incertidumbre en la evaluación de la amenaza sísmica, en el análisis de respuesta dinámica de la estructura y en la estimación de los niveles de daño de los componentes y sus respectivos costos y tiempos de reparación. Las funciones de vulnerabilidad obtenidas se comparan con las propuestas por otras metodologías y se utilizan directamente para la evaluación del riesgo sísmico de portafolios hipotéticos de edificaciones. Con el fin de ilustrar la metodología se evalúan las funciones de vulnerabilidad para una serie de edificaciones prototipo. Se estudian estructuras en pórticos resistentes a momento de concreto reforzado, para tres alturas diferentes (2, 5 y 10 pisos), dos niveles de diseño sísmico (alto y bajo) y diferentes tipos de acabados (dúctiles y frágiles). Las funciones de vulnerabilidad encontradas se utilizan para realizar análisis paramétricos del riesgo en términos de pérdidas económicas para portafolios hipotéticos de edificaciones de diferente tipo y con diferentes estratigrafías de suelo, características de la ciudad de Bogotá. Los análisis permiten establecer el grado de sensibilidad en los resultados del riesgo de cada uno de los parámetros relevantes del modelo de evaluación de pérdidas económicas propuesto. Finalmente se planten una serie de conclusiones y recomendaciones para trabajos de investigación futuros relacionados con la temática de la evaluación del riesgo sísmico con métodos rigurosos.

El treball presentat en aquesta tesi doctoral te com objectiu principal la contribució en el camp de la microbiologia per entendre el biofilms i el possible control de desenvolupament mitjançant l’ús de mètodes i enfoc multidisciplinari. Els biofilms estan definits com comunitats de microorganismes que creixen envoltats en una matriu exopolisacárida i s’adhereixen a una superfície inert o teixit viu. La formació dels biofilms bacterians tenen un gran interès en microbiologia clínica degut al desenvolupament d’infeccions que son causades pel contacte directe o per colonització de dispositius mèdics implantats i pròtesis. Actualment es consideren causa de més del 60 % de les infeccions bacterianes. El problema dels biofilms bacterians a nivell clínic es que mostren millor resistència a antibiòtics arribant inclús a ser de 500 a 5000 cops més resistents a agents antimicrobians comparant amb la mateixa bactèria planctònica (bactèria en suspensió). Hi ha hagut moltes temptatives d’adaptar mètodes a laboratoris clínics on es reprodueixen les condicions pel desenvolupament de biofilms, però encara no s’ha arribat a obtenir òptims protocols estàndard per a aquest propòsit de monitoritzar la formació i toxicitat a temps real. Ha crescut l’interès en disseny, desenvolupament i utilització de dispositius de microfluídica que poden emular els fenòmens biològics que ocorren amb diferents geometries, dinàmica de fluids i restriccions de transport de biomassa en microambients fisiològics. La recerca descrita en aquesta tesis s’ha dut a terme amb diferents mètodes “label-free” basats en la variació acústica y/o propietats elèctriques per a la monitorització de biofilms. El treball presentat en la monografia descriu un dispositiu “custom-made” per a la utilització d’Espectroscòpia de impedància electroquímica com a eina útil per a l’obtenció d’informació d’adherència i formació de biofilms. El fet d’afegir nanopartícules com a segon biosensor permet la correlació de biofilm amb la seva toxicitat a temps real per a la detecció del punt òptim de tractament de biofilms. Finalment el disseny d’aquesta tecnologia s’utilitza per l’assaig de la resposta de biofilms a antibiòtics com a model in vitro d’infeccions causades per biofilms. / El trabajo presentado en esta tesis doctoral tiene como principal objetivo la contribución en el campo de la microbiología para entender los biofilms y el posible control de desarrollo mediante el uso de métodos y enfoque multidisciplinar. Los biofilms están definidos como comunidades de microorganismos que crecen embebidos en una matriz exopolisacárida y se adhieren a una superficie inerte o tejido vivo. La formación de los biofilms bacterianos tiene un gran interés en microbiología clínica debido al desarrollo de infecciones que son causadas por contacto directo o por colonización de dispositivos médicos implantados y prótesis. Actualmente se consideran la causa de más del 60 % de las infecciones bacterianas. El problema de los biofilms bacterianos a nivel clínico es que muestran mejor resistencia a antibióticos llegando incluso a ser de 500 a 5000 veces más resistentes a agentes antimicrobianos comparado a la misma bacteria planctónica (bacteria en suspensión). Ha habido muchas tentativas de adaptar métodos a laboratorios clínicos donde se reproducen las condiciones para el desarrollo de biofilms, pero aún no se ha llegado a obtener óptimos protocolos estándar para este propósito de monitorizar la formación y toxicidad en tiempo real. Ha crecido el interés en diseño, desarrollo y utilización de dispositivos de microfluídica que puedan emular los fenómenos biológicos que ocurren con diferentes geometrías, dinámica de fluidos y restricciones de transporte de biomasa en microambientes fisiológicos. La investigación descrita en esta tesis se lleva a cabo con diferentes métodos “label-free” basados en variación acústica y/o propiedades eléctricas para la monitorización de biofilms. El trabajo presentado en esta monografía describe un dispositivo “custom-made” para la utilización de Espectroscopia de impedancia electroquímica como herramienta útil para obtener información de adherencia y formación de biofilms. El hecho de añadir nanopartículas como segundo biosensor permite la correlación de biofilm con su toxicidad en tiempo real para la detección del punto óptimo del tratamiento de biofilms. Finalmente el diseño de esta tecnología es usada para el ensayo de la respuesta de biofilms a antibióticos como modelo in vitro de infecciones causadas por biofilms. / The work presented in this thesis has the main aim to contribute in the field of clinical microbiology to understand the biofilms and the possible of development through the use of methods with multidisciplinary approach. Biofilms are defined as communities of microorganisms that grow embedded in a matrix of exopolysaccharides and adhering to an inert surface or living tissue. The formation of bacterial biofilms has an interest in clinical microbiology with the development of infections that usually arise from either direct contact or the colonization of implanted medical devices and prostheses. Currently they are considered the cause of over 60% of bacterial infections. The problem of bacterial biofilms at clinical level is showing great resistance to antibiotics, so that the biofilm bacteria are 500 to 5000 times more resistant to antimicrobial agents that the same bacteria grown in planktonic cultures (bacteria in suspension). There have been attempts to adapt methods to clinical laboratories where they reproduce the conditions of biofilms, but have not yet adopted an optimal standard protocol for this purpose to follow-up the formation and toxicity in real-time. There has been a growing interest in design, development and utilization of microfluidic devices that can emulate biological phenomena that occur in different geometries, fluid dynamics and mass transport restrictions in physiological microenvironments. The research described in this thesis deals with different label-free methods based on variation of acoustic and electric properties for biofilm monitoring. The work presented in this monograph describe a custom-made device for using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) as useful tool to obtain information of adherence and formation of biofilms. The addition of nanoparticles as toxicity biomarker allows the correlation of biofilm formation with its toxicity in real-time for detention of the optimal point for biofilm treatment. Finally the design of this technology is used for testing the biofilm response to antibiotic as in vitro model of biofilm-related infection.