Els ions metàl·lics són contaminants no biodegradables que es poden trobar a les aigües i que poden acumular-se en els organismes vius, causant diverses malalties i trastorns. Un dels metalls més contaminant i àmpliament utilitzat en les indústries és el crom, aquest metall es troba a les aigües residuals d’indústries de recobriment de superfícies de crom, en barreja amb altres metalls divalents, com el Cu(II) i el Ni(II).Els mètodes utilitzats convencionalment per eliminar crom i altres metalls d’efluents industrials suposen alts costos operatius. En aquesta tesi s’ha establert un tractament efectiu per eliminar ions metàl·lics que es troben a les aigües residuals d’una indústria de recobriment de superfícies basat en l’adsorció mitjançant rapa de raïm. Aquest sistema de tractament pot ser adaptat fàcilment a les variacions de concentracions inicials de metalls que sovint es troben en les aigües residuals industrials. / The metal ions are non-biodegradable pollutants that can be found in water and that can be accumulated in living organisms, causing various diseases and disorders. Chromium is one of the most polluting and widely used metal in the industries. This metal can be found frequently in combination with other divalent metals such as Cu(II) and Ni(II) in real electroplating wastewaters. The conventional methods used to remove chromium and other metals from industrial effluents usually generate high operational costs. In this thesis, an effective treatment based on adsorption by grape stalks to remove metal ions present in industrial electroplating wastewater has been established. The developed treatment can be easily adapted to wastewater with different initial chromium concentrations, as frequently occurs in the industrial wastewater effluents.

- Introducció Tanto los productos manufacturados como las materias primas (el carbón, el petróleo y sus derivados, etc.) se obtienen en unas zonas geográficas muy concretas y se consumen en otras, muchas veces distantes entre sí. Esto trae como consecuencia que sea necesario su transporte con el consiguiente incremento de los riesgos de accidente y contaminación. Las últimas estadísticas presentadas por la Dirección General de Protección Civil revelan que el 53 % de los accidentes de mercancías peligrosas por vía terrestre en la geografía española corresponden a líquidos inflamables y gases. Es necesario que las nuevas tecnologías desarrollen programas informáticos capaces de simular los diferentes sucesos que ocurren o pueden ocurrir en los accidentes de mercancías peligrosas. - Contingut de la investigació Desarrollo de una herramienta informática capaz de ayudar a los equipos de intervención en los accidentes de mercancías peligrosas derivadas del petróleo y de alcoholes. Esta tesis se centra en los siguientes puntos Definición, clasificación e identificación de las mercancías peligrosas. Estudio y desarrollo de fórmulas matemáticas capaces de simular/interpretar las siguientes situaciones relacionadas con mercancías peligrosas: Derrame Evaporación y combustión BLEVE Chorros de fuego Explosiones Técnicas de intervención en emergencias Desarrollo del simulador informático APPO - Conclusió Se ha desarrollado el programa informático APPO mediante el cual se puede simular un accidente de un escape de gases inflamables y de líquidos derivados del petróleo, evaluando y cuantificando las consecuencias de todo lo ocurrido. Representa un gran avance para la gestión o “toma de decisiones” en los accidentes donde están involucrades estas materias peligrosas. - Bibliografia principal ADR 2007. Acuerdo europeo sobre transporte internacional de mercancías peligrosas por carretera. Ministerio de Fomento. Bergueiro J.R., Dominguez F. Contaminación del mar por petroleo. Govern Balear, Conselleria d’Obres Públiques i Ordenació del Territori, Direcció General del Medi Ambient, (1991). Bestraten M, Turmo E. NTP 293: Explosiones BLEVE (I): evaluación de la radiación térmica. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Costa Novella, E. Ingeniería Química, tomo 3. Flujo de Fluidos. Ed. Alhambra, (1985). Levenspiel O. Flujo de fluidos e intercambio de calor. Ed. Reverté S.A., (1993). Perry J.H., Chemical Engineer’s Handbook, Third Ed., Mc Graw-Hill, New York (1950). Romano, A., Piccinini, N., y G.C. Bello. Evaluación de las consecuencias de incendios, explosiones y escapes de sustancias tóxicas en plantas industriales. Ingeniería Química, Vol. 17, nº 200, Noviembre (1985). Santamaría, J.M. Baña, P.A. Análisis y reducción de riesgos en la industria química. Madrid, Editorial MAPFRE, (1994). Turmo E. NTP 291: Modelos de vulnerabilidad de las personas por accidentes mayores: método Probit. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Turno E. NTP 321: Explosiones de nubes de vapor no confinadas: evaluación de la sobrepresión. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Turno E. NTP 326: Radiación térmica en incendios de líquidos y gases. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Turno E. NTP 385: Fugas en recipientes: emisión en fase gaseosa. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. / Resum APPO és un programa informàtic que ajuda als equips d’emergències en l’actuació als accidents amb mercaderies perilloses i productes derivats del petroli. Aquesta tesi se centra en els següents punts Definició, classificació i identificació de mercaderies perilloses. Estudi i desenvolupament de fórmules matemàtiques per simular/interpretar les següents situacions en què intervinguin mercaderies perilloses: Vessament Evaporació i combustió BLEVE Dolls de foc Explosions Tècniques d'Intervenció d'emergència Desenvolupament del simulador APPO / APPO is a software tool to help response teams dangerous goods accidents and oil-derived alcohols. This thesis focuses on the following points Definition, classification and identification of dangerous goods. Study and development of mathematical formulas to simulate/interpret the following situations involving dangerous goods: Spill Evaporation and combustion BLEVE Jets fire Explosions Emergency Intervention Techniques Development of a software simulator APPO

This thesis is based on diagnosing, assessing and optimising the design and operation of membrane bioreactors (MBR) used for treating municipal wastewater. Specifically, this thesis has been carried out within the framework of seven municipal MBR wastewater treatment plants (WWTP) located in Catalonia with the collaboration of the Catalan Water Agency. Firstly, the design and operational issues of MBRs have been diagnosed, together with determining the main operational problems related to this technology. Secondly, the optimisation strategies applied in each full-scale MBR and the resulting costs were assessed. Finally, two of the operational problems identified were exhaustively evaluated: The ragging phenomenon and the biological nitrogen removal and operational costs optimisations. The research carried out in this thesis has enabled the design and operation of the municipal MBRs to be assessed while, at the same time, presenting several optimisation strategies which will improve the operation and costs of this technology / Aquesta tesi es centra en la diagnosi, avaluació i optimització del disseny i l’operació dels bioreactors de membranes (BRM) pel tractament d’aigües residuals. Concretament, l’estudi s’ha realitzat dins del marc de treball de set estacions depuradores d’aigües residuals (EDARs) municipals amb tecnologia BRM presents a Catalunya en col·laboració amb l’Agència Catalana de l’Aigua. Primerament s’ha dut a terme la diagnosi de l’estat del disseny i operació dels BRMs i s’han determinat les problemàtiques associades a aquesta tecnologia. Així mateix, s’han avaluat les estratègies d’optimització realitzades i els corresponents costos d’operació. A partir de la diagnosis realitzada, dos dels principals problemes operacionals observats s’han caracteritzat i optimitzat: El ragging i l’optimització de l’eliminació biològica de nitrogen i dels costos d’operació. La recerca presentada en aquesta tesi ha permès diagnosticar l’estat dels BRMs, alhora que ha mostrat possibles vies d’optimització que permetran millorar l’operació i els costos associats a aquesta tecnologia

WWTP present two issues: 1) Get adequate depuration performance; 2) Do it with minimal costs. There are many strategies that can be applied to achieve these requirements, but they cannot be applied indiscriminately. In this thesis, we study the WWTP of “La Vall del Ges”. This Orbal plant operates to efficiently remove phosphorus (by chemical precipitation) and nitrogen (by biological treatment). With the objective of maintaining nitrogen removal performance and reducing aeration energy costs, various strategies have been implemented in order to solve the above mentioned issues. This work presents two significant innovations for the development of WWTP control strategies: It has been proposed a control strategy capable to continuously adapt the set points of NH4+ concentrations, depending on the plant tariff system, and it has been included in the simulations an inspector module, capable to quantify the risk of violations that may occur, depending on the control system used / Les EDAR s’enfronten actualment a un doble repte: 1) assolir rendiments de depuració adequats; 2) aconseguir-ho amb costos mínims. Són moltes les estratègies aplicables per tal de cobrir aquestes necessitats, però no es poden implementar de manera indiscriminada. En aquesta tesi s’estudia l’EDAR de la Vall del Ges, que mitjançant un sistema Orbal, elimina el fòsfor per precipitació química i nitrogen de manera biològica. A fi de mantenir el rendiment de la desnitrificació i disminuir els costos energètics de l’aeració, s’han aplicat diferents estratègies per tal de resoldre aquestes problemàtiques. Com a resultat del treball s’han aportat dues innovacions significatives per al desenvolupament d’estratègies de control en les EDAR: S’ha plantejat una estratègia capaç d’adaptar en continu els set points d’NH4+ segons el sistema tarifari de la planta i s’ha inclòs un mòdul inspector, capaç de determinar el risc d’incompliments que es poden presentar segons el sistema de control utilitzat

Recentment, les simulacions tridimensionals per ordinador han esdevingut bastant populars per modelar l’acústica del tracte vocal. Aquestes són capaces de superar algunes de les limitacions clàssiques de les tècniques unidimensionals i permeten incloure tots els detalls de la geometria del tracte vocal, millorant d’aquesta manera la qualitat dels sons generats. El mètode dels elements finits (FEM) és probablement l’aproximació més indicada per resoldre les equacions subjacents de la veu. En la primera part de la tesi s’aborda el problema de generació de vocals. S’utilitza FEM per resoldre l’equació d’ones per a la pressió acústica, la qual es combina amb una capa perfectament adaptada (PML) per tal de considerar condicions de radiació en camp lliure. Això permet la simulació d’ones acústiques propagant-se a través del tracte vocal i emanant de l’obertura de la boca. L’aproximació FEM proposada es valida després mitjançant experiments realitzats en rèpliques simplificades del tracte vocal. A continuació s’adapta el mètode de la funció de transferència entre dos micròfons per tal de calcular impedàncies del tracte vocal. Aquest s’utilitza a posteriori per a analitzar els efectes de radiació en vocals que comporten simplificacions del cap humà. Finalment, es proposa realitzar simulacions en dues dimensions (2D) basades en un procés d’ajust que permet a tractes vocals 2D imitar en gran mesura l’acústica de tractes vocals 3D, aconseguint un molt bon balanç entre cost computacional i qualitat de la veu. En la segona part de la tesi es generen diftongs. Per a aquesta finalitat es desenvolupa un esquema estabilitzat d’elements finits que resol l’equació d’ones en forma mixta expressada en un marc Lagrangià-Eulerià Arbitrari (ALE). Es produeixen diftongs tant usant tractes vocals mòbils 3D com ara tractes vocals 2D. L’enfocament proposat per a vocals i diftongs permet no només visualitzar ones propagant-se a través del tracte vocal sinó també escoltar-ne els corresponents sons generats. / Recientemente, las simulaciones tridimensionales por ordenador han resultado bastante populares para modelar la acústica del tracto vocal. Éstas son capaces de superar algunas de las limitaciones clásicas de las técnicas unidimensionales y permiten incluir todos los detalles de la geometría del tracto vocal, mejorando de esta manera la calidad de los sonidos generados. El método de los elementos finitos (FEM) es probablemente la aproximación más indicada para resolver las ecuaciones subyacentes de la voz. En la primera parte de la tesis se aborda el problema de generación de vocales. Se utiliza FEM para resolver la ecuación de ondas para la presión acústica, la cual se combina con una capa perfectamente adaptada (PML) para considerar condiciones de radiación en campo libre. Esto permite la simulación de ondas acústicas propagándose a través del tracto vocal y emanando de la obertura de la boca. La aproximación FEM propuesta se valida después mediante experimentos realizados en réplicas simplificadas del tracto vocal. A continuación se adapta el método de la función de transferencia entre dos micrófonos para calcular impedancias del tracto vocal. Éste se utiliza a posteriori para analizar los efectos de radiación en vocales que conllevan simplificaciones de la cabeza humana. Finalmente, se propone realizar simulaciones en dos dimensiones (2D) basadas en un proceso de ajuste que permite a tractos vocales 2D imitar en gran medida la acústica de tractos vocales 3D, consiguiendo un muy buen balance entre coste computacional y calidad de la voz. En la segunda parte de la tesis se generan diptongos. Per a esta finalidad se desarrolla un esquema estabilizado de elementos finitos que resuelve la ecuación de ondas en forma mixta expresada en un marco Lagrangiano-Euleriano Arbitrario (ALE). Se produce diptongos tanto usando tractos vocales móviles 3D como tractos vocales 2D. El enfoque propuesto para vocales y diptongos permite no solo visualizar ondas propagándose a través del tracto vocal sino que también escuchar los correspondientes sonidos generados. / In recent times, three-dimensional computer simulations have become quite popular to model the acoustics of the vocal tract. They can overcome some of the classical limitations of one-dimensional techniques and include all intricate details of the vocal tract geometry, greatly improving the quality of the generated sounds. The finite element method (FEM) is probably the most appropriate approach for solving the underlying equations of voice. In the first part of this thesis the problem of vowel production is addressed. FEM is used to solve the wave equation for the acoustic pressure combined with a Perfectly Matched Layer (PML) to account for free-field radiation conditions. This allows the simulation of acoustic waves propagating through the vocal tract and emanating from the mouth aperture. The proposed FEM approach is then validated against experiments performed with simplified vocal tract replicas. Following is an adaptation of a two-microphone transfer function method to compute vocal tract impedances, which becomes later used to analyze the radiation effects of human head simplifications on vowels. Finally, it is proposed to perform two-dimensional (2D) simulations based on a tuning process that allows 2D vocal tracts to mimic the acoustics of 3D vocal tracts, to a large extent. This results in a very good balance between computational cost and voice quality. In the second part of the thesis diphthong sounds are generated. A stabilized finite element scheme for the mixed wave equation in an Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) framework is derived for that purpose. Diphthongs are produced using both, 3D moving vocal tracts as well as 2D tuned vocal tracts. The proposed approach for vowels and diphthongs allows not only to visualize waves propagating within the vocal tract but also to listen to the corresponding generated sounds.

Actualment existeix un interès creixent en desenvolupar vehicles que permetin la seva mobilitat en terrenys abruptes. Els vehicles de rodes són els que presenten una millor relació entre la capacitat de superació d’obstacles i eficiència energètica. En aquesta tesi s’analitza l’eficiència energètica i les prestacions de les transmissions hidrostàtiques de vehicles de múltiples eixos amb configuracions complexes destinats a operar en terrenys irregulars. Els objectius són desenvolupar una metodologia per al disseny de transmissions hidrostàtiques d’aquest tipus de vehicles i analitzar els rendiments dels components principals d’una transmissió hidrostàtica i del seu conjunt. Els resultats posen de manifest que el disseny de transmissions hidrostàtiques en aquests vehicles és un procés complex amb múltiples solucions tècnicament factibles. A més, es quantifica l’afectació de les restriccions imposades per la transmissió en la capacitat de tracció del vehicle i es posa de manifest la influència de la interacció entre components de la transmissió i de les condicions d’operació en el seu rendiment global. Finalment es mostra la variabilitat dels rendiments, tant del conjunt de la transmissió com el funcional del vehicle, en aquestes condicions d’operació. / Actualmente existe un interés creciente en desarrollar vehículos que permitan su movilidad en terrenos abruptos. Los vehículos de ruedas son los que presentan una mejor relación entre la capacidad de superación de obstáculos y eficiencia energética. En esta tesis se analiza la eficiencia energética y las prestaciones de las transmisiones hidrostáticas de vehículos de múltiples ejes con configuraciones complejas destinados a operar en terrenos irregulares. Los objetivos son desarrollar una metodología para el diseño de transmisiones hidrostáticas de este tipo de vehículos y analizar los rendimientos de los componentes principales de una transmisión hidrostática y de su conjunto. Los resultados ponen de manifiesto que el diseño de transmisiones hidrostáticas en estos vehículos es un proceso complejo con múltiples soluciones técnicamente factibles. Además, se cuantifica la afectación de las restricciones impuestas por la transmisión en la capacidad de tracción del vehículo y se pone de manifiesto la influencia de la interacción entre componentes de la transmisión y de las condiciones de operación en su rendimiento global. Finalmente se muestra la variabilidad de los rendimientos, tanto del conjunto de la transmisión como el funcional del vehículo, en estas condiciones de operación. / Nowadays there is a growing interest in developing vehicles that enable its mobility in rough terrain. The wheeled vehicles are those that have a better relationship between the ability to overcome obstacles and efficiency. This thesis evaluates the efficiency and performance of hydrostatic transmissions for multiple axle vehicles with complex configurations designed to operate in rough terrain. The objectives are to develop a methodology for the design of hydrostatic transmissions for these vehicles and analyze the efficiency of the main components of a hydrostatic transmission and the efficiency of the transmission as a whole. The results show that the design of hydrostatic transmissions in these vehicles is a complex process with multiple solutions technically feasible. It also quantifies the effect of the restrictions imposed by the transmission over the vehicle traction capacity and it is demonstrated the influence of the interaction between components of the transmission and the operating conditions on the overall performance. Finally it is shown the variability of the transmission efficiency and the functional efficiency in these operating conditions.

La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / Surgery rooms are a space type with particularly stringent indoor environmental quality (IEQ) requirements, which translate into high energy use. Due to the unclear IEQ and infection control requirements for surgery rooms in Spain, these spaces are often designed and operated 24 hours per day and 7 days per week, to meet the most stringent recommendations (not only the requirements) in the available guidelines. While health and safety must remain top priority in hospitals, the high energy use of HVAC systems in surgery rooms makes these a clear energy efficiency target. The objective of this thesis is to identify and evaluate energy efficient ventilation strategies in surgery rooms that maintain acceptable indoor environmental quality and cleanliness while reducing the associated energy use. A comprehensive and critical review of the indoor environmental quality and infection control requirements in surgery rooms identifies the key performance goals of the requirements in the available standards, and sets the boundaries for the definition of energy efficiency improvements in surgery room systems. The intrinsic performance motivations for the requirements for total supply airflow, outdoor airflow, temperature, and relative humidity are different, which brings the opportunity to improve energy performance by individually controlling the different setpoints. A general method to adjust system operation (outdoor airflow rate, total supply air, indoor air temperature, and indoor air relative humidity) to meet IEQ performance goals while reducing energy use is developed. A calibrated computer-based energy model of a standard surgery room system is used to assess the potential benefits of control strategies. A careful control of a standard surgery room air handling unit can reduce primary energy use and associated CO2 emissions and energy costs by up to 83% while meeting all the indoor environmental quality and infection control requirements in the standards. In view of the magnitude of the potential energy savings, control measures for surgery rooms should be strongly encouraged for their wide application. Further savings are possible by controlling supply airflow based on real time measurement of particle concentration. However, the potential benefits of this strategy are constrained by the current unavailability of particle count targets during surgery room operation as a function of surgery type. Real performance-based infection control will not be possible until real-time sensors are capable of counting and identifying microorganisms. A calibrated energy model is also used to assess the potential energy use and thermal comfort benefits of controls in old and non-standard systems. Results show that customized control strategies can also be successfully implemented as a retrofit solution. The large volumes of outdoor air supply in surgery rooms make these particularly suitable for energy recovery systems. An evaluation of the thermal energy use required for ventilation air conditioning across Catalonia is provided. This is meant as a tool to assess the potential benefits of different types of heat recovery units. Ventilation air conditioning energy use is dominated by heating thermal energy over cooling thermal energy even in the warmest regions in Catalonia. Energy efficiency in surgery rooms could be largely improved with control and heat recovery strategies that fall within the limits of the current indoor environmental quality standards. Future research should study appropriate technologies to monitor surgery room occupancy for air handling unit control purposes, and work towards defining infection control performance targets and monitoring tools. / Els requeriments de qualitat ambiental en quiròfans son particularment estrictes, fet que deriva en un alt us energètic. Degut a que els requeriments son poc clars a la normativa espanyola, aquests espais son sovint dissenyats i usats 24 hores al dia i 7 dies a la setmana segons les recomanacions mes exigents en les guies disponibles. Si be la salut i seguretat son la principal prioritat als hospitals, l’elevat ús energètic dels sistemes de climatització en quiròfans fa que aquests siguin un objectiu evident per a mesures d’eficiència energètica. L’objectiu d’aquesta tesi es identificar i avaluar estratègies de ventilació energèticament eficients que siguin capaces de mantenir una qualitat ambiental i higiènica acceptable. Una revisió bibliogràfica dels requeriments de qualitat ambiental i control d’infecció en quiròfans identifica els objectius dels requeriments en els estàndards disponibles, que s’utilitzen com a base per posar els límits en la definició de les propostes de millora energètica. Les motivacions pels requeriments de cabal d’aire d’impulsió, cabal d’aire exterior, temperatura, i humitat relativa son diferents, fet que aporta l’oportunitat de millorar l’eficiència energètica del sistema controlant independentment les consignes dels diferents paràmetres. Aquesta tesi desenvolupa un mètode general per ajustar el funcionament del sistema (cabal d’aire exterior, cabal d’aire d’impulsió, temperatura i humitat relativa) que permet complir amb els objectius de qualitat ambiental tot reduint us energètic. Es desenvolupa i es calibra un model energètic d’un sistema de climatització estàndard de quiròfan per avaluar els beneficis potencials d’estratègies de control. Els resultats indiquen que amb un control precís es pot reduir l’ús d’energia primària, les emissions de CO2, i els costos energètics en un 83% tot complint amb els requeriments de qualitat ambiental i control d’infecció que indiquen els estàndards. Es recomana que aquestes mesures de control siguin promogudes per la seva aplicació general. Els resultats també indiquen la possibilitat d’obtenir estalvis energètics addicionals quan es controla el cabal d’impulsió en base a lectures en temps real de la concentració de partícules a la sala. Els beneficis d’aquesta estratègia estan actualment limitats pel fet que no hi ha estàndards que defineixin límits de concentració de partícules durant operació. En tot cas, el control de ventilació estrictament basat en risc d’infecció no serà possible fins que hi hagi sensors que siguin capaços d’identificar els tipus de microorganismes. S’utilitza també un model energètic calibrat per avaluar els beneficis potencials en us energètic i confort tèrmic quan s’apliquen estratègies de control en una climatitzadora antiga i no estàndard. Els resultats indiquen que estratègies de control fetes a mida també poden ser implementades amb èxit com a mesura de rehabilitació. Els elevats cabals d’aire exterior requerits en quiròfans fan que en aquests sistemes sigui especialment oportú l’ús de equips de recuperació de calor. Es desenvolupa una avaluació de l’energia tèrmica requerida per la climatització de l’aire de ventilació en la geografia catalana amb l’objectiu d’aportar una eina per quantificar els potencials beneficis de diferents tipus de sistemes de recuperació de calor. Els resultats indiquen que el principal us energètic en climatització de l’aire de ventilació es en forma de calefacció, fins i tot en les regions mes càlides de Catalunya. L’eficiència energètica de quiròfans pot millorar substancialment fent us de mesures de control i recuperació de calor que estan permeses dins els límits dels estàndards actuals. Futures línies de recerca haurien d’estudiar tecnologies adequades per avaluar l’ocupació dels quiròfans per tal de possibilitar-ne el control en base a ocupació. Així mateix, cal definir llindars acceptables de risc d’infecció durant operació i desenvolupar els equips de mesura que ho facin possible.

Se han desarrollado sondas de SPM conductoras y aisladas para la caracterización por microscopía de impedancia de barrido en medio ambiente líquido. Las sondas se han desarrollado debido a la necesidad de caracterizar dispositivos biosensores olfativos en el proyecto Europeo BOND. Hemos realizado desarrollos separados para sondas DC (para medidas eléctricas en corriente continua en modo de contacto) y sondas AC (para la medida de la respuesta alterna en modo dinámico). Hemos demostrado la fabricación mediante procesos de microfabricación estándar de sondas de SPM (vigas en voladizo con puntas tetraédricas integradas) conductoras y eléctricamente aisladas excepto en el extremo de la punta y en la zona de contacto eléctrico. El radio de la punta se ha medido a partir de la resolución de las imágenes topográficas y de técnicas de calibración eléctricas, mostrando ambas medidas un muy buen acuerdo, con valores en el rango de 30-50nm. Estos valores están de acuerdo con la especificación requerida por el proyecto BOND (radio de la punta menor que 100nm). La constante de fuerza de las sondas se ha calibrado mediante la técnica de la sintonización térmica. Los valores medidos están de acuerdo con las especificaciones requeridas en el proyecto BOND. Se ha medido el gradiente de capacidad entre las sondas y un substrajo conductor (grafito HOPG) en función de la distancia punta-substrato, utilizando un montaje con resolución de attofaradios. Estas medidas demostraron que la capacidad parásita entre las distintas partes de la sonda (viga, cono de la punta y sustrato de la sonda) y el substrato conductor se redujo a un valor no detectable tanto para las sondas DC como para las AC. Se ha medido también la deflexión estática de la viga de una sonda AC debida al acoplamiento capacitivo entre la sonda y el substrato, en función del voltaje DC aplicado manteniendo constante la distancia (500 nm). Las medidas mostraron que el acoplamiento capacitivo entre la sonda y el substrato conductor es mucho menor que el correspondiente a una sonda con la viga totalmente cubierta por metal, resultado que está de acuerdo con el diseño de las sondas. Hasta donde sabemos, estas son las primeras sondas de SPM conductoras y aisladas que se han fabricado con contribuciones de capacidad parásita muy reducidas respecto a las sondas convencionales. Se han realizado además experimentos de EFM y AFM túnel (TUNA) con las sondas AC. Se observó un muy buen acuerdo entre las imágenes de EFM y topográficas tomadas simultáneamente de nanoestructuras de óxido de silicio en silicio altamente dopado. Se observó una relación lineal entre la corriente TUNA y el voltaje DC aplicado entre la sonda y el substrato conductor. Estos resultados muestran el buen comportamiento eléctrico de las sondas. Se espera que la capa dieléctrica de las sondas minimice la conductancia parásita entre la viga de la sonda y las muestras en un medio líquido. Por ello se espera que las sondas AC puedan ser utilizadas para la caracterización eléctrica local de muestras con pequeña señal en ambiente líquido. En las sondas DC, al ser silicio el material de la punta, el óxido nativo bloqueó el contacto eléctrico entre la punta y el substrato conductor en las medidas de la corriente TUNA. Para abordar este problema se realizaron pruebas con siliciuros de titanio y de tántalo como capas conductoras en las sondas. Sin embargo las condiciones de grabado del nitruro de silicio (la capa dieléctrica usada en las sondas) disponibles tienen poca selectividad con estas capas de siliciuro. Se requerirían por tanto estudios adicionales para resolver este problema y poder fabricar sondas DC óptimas para la caracterización topográfica y eléctrica de muestras en ambiente líquido. / We have developed insulated conductive SPM probes for scanning impedance microscopy characterization in liquid environment. The probes have been developed due to the need of characterizing olfactory biosensor devices within the European project BOND. We have made separate developments for DC probes (for DC electrical measurements in contact mode) and AC probes (to measure the AC response in dynamic mode). We have demonstrated the batch fabrication of conductive SPM probes (cantilevers integrated with sharp tetrahedral tips) insulated except at the very tip apex and the contact pad area with standard microfabrication processes. The tip radius of the fabricated probes obtained from topographic image resolution and electrical calibration techniques show very good agreement and gave tip radius values in the range of 30-50nm. These tip radius values satisfy the specification for the probes tips as required by the BOND project (which was tip radius value of less than 100nm). The force constant of the fabricated probes was calibrated using the thermal tuning technique. The force constant values of the characterized probes were found to satisfy the specification values for the probe cantilevers as required by the BOND project. Capacitance gradient between the fabricated probes and a conductive substrate (HOPG) as a function of tip-substrate distance was measured by a setup with attofarad resolution. These measurements demonstrated that the stray capacitance between the different parts of the probes (cantilever, tip cone and probe substrate) and the conductive substrate was reduced to a non-detectable limit for both DC and AC probes. Static deflection of an AC probe cantilever due to the probe substrate capacitance coupling was measured as a function of DC applied voltage at constant tip-substrate distance (500 nm). Capacitance coupling between the fabricated AC probe cantilever and the conductive substrate was highly reduced compared to what will be between the conductive substrate and a probe cantilever with full metallic coating. These results are consistent with the design of the probes. We claim, to the best of our knowledge, that we are the 1st in fabricating insulated conductive SPM probes with much reduced stray capacitance contributions. Further EFM and tunneling AFM (TUNA) experiments were made with AC probes. Very good agreement between simultaneously taken EFM and topography images of silicon oxide nanostructures on highly doped silicon was observed. And linear relationship between TUNA current and DC applied voltage (between the probe and a conductive substrate) was observed. These results show the good electrical behavior of the probes. The dielectric coating is expected to minimize the parasitic conductance between the probe cantilever and samples in liquid media. Therefore, it is expected that the AC probes can be utilized for local electrical characterization of small signal samples in liquid environment. In the DC probes, as the tip material is silicon, the native oxide on the tip blocked electrical contact between the probe tip and the conductive substrate in TUNA current measurement. To address the issue of native oxide, we performed titanium and tantalum silicide (as probe conducting layers) test runs. But we found that the silicon nitride (the dielectric layer used on the probes) etching conditions which are available at IMB-CNM clean room facility have poor selectivity to titanium and tantalum silicide layers. We believe that further test is needed to address the titanium or tantalum silicide selectivity problem to fabricate optimum DC probes for topographic and electrical characterization of samples in liquid environment.

In this thesis, two approaches of information presentation on indoor view have been presented using Radio-Frequency Identification (RFID) and camera sensors on a robot. The goal is to capture images of the indoor environment and to create a 3D view so that users can view, navigate, and locate a product on the view. RFID is an `Auto-ID' system that can identify a tagged object from a remote distance without a direct line-of-sight. In the first approach, a Google Street View-like indoor view creation and RFID-obtained product information projection have been presented. Also, in the second approach, we explore Simultaneous Localization and Mapping (SLAM), RGB-D RGB-D Mapping, and the RFID-obtained product information projection on a 3D point cloud map. / En aquesta tesi, dos enfocaments de presentació de la informació a la vista d’interior s’han presentat mitjançant identificació per radio-freqüència (RFID) i sensors de la càmera en un robot. L’objectiu és capturar imatges de l’ambient interior i la creació d’una vista 3D, de manera que els usuaris poden veure, navegar i localitzar un producte a la vista. RFID és un ‘sistema’ Auto ID, que és capaç d’identificar un objecte etiquetat des d’una distància remota sense una línia de visió directa. Per altra banda, un sistema RFID pot ser configurat per adquirir ubicacions aproximades d’objectes RFID etiquetats. En el primer enfocament, s’han presentat una creació de vista interior com Google Street View i la projecció d’informació de productes obtinguts per RFID. I, en el segon enfocament, la projecció de la informació de productes obtinguts per RFID en una vista de núvol de punts 3D s’ha presentat usant un econòmic RGB-D (Red, Blue, Green, and Depth) sensor de càmera i RGB-D SLAM.

Esta tesis estudia el sonido del cine estructural analizando sus fundamentaciones teóricas, sus tratamientos prácticos y sus apreciaciones estéticas. Se parte de una serie de películas estructurales internacionales englobadas bajo cuatro conceptos acústicos para discutir las dinámicas de sus sonidos. La investigación se centra en la noción de ruido, la utilización de la voz, las técnicas de repetición y el concepto de paisaje sonoro, para examinar doce filmes que desnaturalizan el sonido enfatizando su materialidad. El estudio confirma la experimentación acústica del cine estructural como uno de los recursos esenciales para interrogar las limitaciones tecnológicas del medio. / This thesis studies the structural film sound analyzing their theoretical foundations, its practical treatments and aesthetic appreciation. A series of international structural films included under four acoustic concepts are located in order to discuss the dynamics of their sounds. The research focuses on the notion of noise, the use of the voice, the techniques of repetition and the concept of soundscape, to examine twelve films which distort the sound emphasizing its materiality. The study confirms the acoustic experiments os structural film as an essential resource to question the technological limitations of the medium.