Tesi per compendi de publicacions / Els darrers anys han experimentat un augment de la demanda de serveis interactius per satèl·lit per al gran consum, cobrint serveis fixes i mòbils, tal i com accés de banda ampla, comunicacions màquina-màquina (M2M), supervisió, control i adquisició de dades (SCADA), transaccions i aplicacions de seguretat crítiques. Aquestes xarxes de comunicacions es caracteritzen per tenir una gran població d’usuaris compartint l’amplada de banda amb unes condicions de tràfic molt dinàmiques. Concretament, en el canal de retorn (de l’usuari a la xarxa) de xarxes d’accés de banda ampla, els usuaris residencials generen grans ràfegues de tràfic amb períodes d’inactivitat freqüents. Una situació similar succeeix en xarxes de comunicacions mòbils per satèl·lit, on una gran població de terminals generen transmissions infreqüents de senyalització, serveis basats en la localització or altres aplicacions de missatgeria. Aquests serveis requereixen el desenvolupament de protocols d’accés múltiple eficients que puguin operar en les condicions descrites anteriorment. Els protocols d´accés aleatori són bons candidats per servir tràfic poc predictiu, amb transmissions infreqüents així com sensibles amb el retard. A més, els protocols d´accés aleatori suporten un gran nombre de terminals compartint el canal de comunicacions i requereixen poca complexitat en el terminals. El protocols d´accés aleatori han estat àmpliament estudiats i desplegats en xarxes terrestres, però les seves prestacions són pobres en el entorn satèl·lital, que està caracteritzat per retards de propagació molt grans. Avui en dia, el seu ús en les xarxes de comunicacions per satèl·lit està principalment limitat a la senyalització d’inici de sessió, transmissió de paquets de control i en alguns casos a la transmissió de petits volums de dades amb unes eficiència d’utilització del canal molt baixa. Aquesta tesi proposa tres noves tècniques d’accés aleatori, bens adaptades per proveir els serveis esmentats anteriorment en un entorn satèl·lital, amb altes prestacions i una complexitat en el terminal d’usuari reduïda. Les noves tècniques d’accés aleatori són Contention Resolution Diversity Slotted Aloha (CRDSA), Asynchronous Contention Resolution Diversity Aloha (ACRDA) i Enhanced Spread Spectrum Aloha (E-SSA), adaptades per un tipus d’accés ranurat, asíncron i d’espectre eixamplat respectivament. Les tres tècniques utilitzen una codificació de canal (FEC) robusta, capaç d’operar en front de interferències elevades, que són típiques en l’accés aleatori, i d’un mecanisme de cancel·lació successiva d’interferència que s’implementa en el receptor sobre els paquets descodificats satisfactòriament. Els nous protocols obtenen un throughput normalitzat superior a 1 bit/s/Hz amb una tassa de pèrdua de paquets inferior a 10-3, el qual representa un factor de millora de 1000 respecte a protocols d’accés aleatori tradicionals com l’ALOHA ranurat. Les prestacions de les noves tècniques d’accés aleatori has estat analitzades per mitjà de simulacions, així com amb nou models analítics desenvolupats en aquesta tesi capaços de caracteritzar el tràfic, la distribució estadística de la potència dels paquets, les prestacions de la codificació de canal (FEC) i el procés de cancel·lació d’interferència successiva. / Los últimos años han experimentado un crecimiento de la demanda de servicios interactivos por satélite para el gran consumo, cubriendo servicios fijos i móviles, como el acceso de banda ancha, comunicaciones máquina a máquina (M2M), supervisión, control y adquisición de datos (SCADA), transacciones i aplicaciones criticas de seguridad. Estas redes de comunicaciones se caracterizan por tener una gran población de usuarios compartiendo el ancho de banda en unas condiciones de tráfico muy dinámicas. Concretamente, en el canal de retorno (del usuario a la red) de redes de acceso de banda ancha, los usuarios residenciales generan grandes ráfagas de tráfico con periodos frecuentes de inactividad. Una situación similar ocurre en las redes de comunicaciones móviles por satélite, donde una gran población de terminales generan transmisiones infrecuentes de señalización, servicios basados en la localización u otras aplicaciones me mensajería. Estos servicios requieren el desarrollo de protocolos de acceso múltiple eficientes capaces de operar en las condiciones descritas anteriormente. Los protocolos de acceso aleatorio son buenos candidatos para servir el tráfico poco predictivo, con transmisiones infrecuentes así como sensibles al retardo. Además, los protocolos de acceso soportan un gran número de terminales compartiendo el canal de comunicaciones y requieren poca complejidad en los terminales. Los protocolos de acceso aleatorio han estado ampliamente estudiados i desplegados en las redes terrestres, pero sus prestaciones son pobres en el entorno satelital, que se caracteriza por retardos de comunicaciones muy elevados. Hoy en día, su uso en la redes de comunicaciones por satélite está principalmente limitado a la señalización de inicio de sesión, transmisión de pequeños volumenes de datos con eficiencia de utilización del canal muy baja. Esta tesis propone tres nuevas técnicas de acceso aleatorio bien adaptadas para proveer los servicios mencionados anteriormente en un entorno de comunicaciones por satélite, con altas prestaciones y una complejidad en el terminal de usuario reducida. Las nuevas técnicas de acceso aleatorio son Contention Resolution Diversity Slotted Aloha (CRDSA), Asynchronous Contention Resolution Diversity Aloha (ACRDA) y Enhanced Spread Spectrum Aloha (E-SSA), adaptadas para un tipo de acceso ranurado, asíncrono y de espectro ensanchado respectivamente. Las tres técnicas utilizan una codificación de canal (FEC) robusta, capaz de operar en condiciones de interferencia elevadas, que son típicas en el acceso aleatorio, y de un mecanismo de cancelación sucesiva de interferencias que se implementa en el receptor sobre los paquetes que han sido decodificados satisfactoriamente. Los nuevos protocolos obtienen un throughput normalizado superior a 1 bit/s/Hz con una tasa de pérdida de paquetes inferior a 10-3, lo cual representa un factor de mejora de 1000 respecto a los protocolos de acceso aleatorio tradicionales como el ALOHA ranurado. Las prestaciones de las nuevas técnicas de acceso aleatorio han sido analizadas con simulaciones así como con nuevos modelos analíticos desarrollados en esta tesis, capaces de caracterizar el tráfico, la distribución estadística de la potencia de los paquetes, las prestaciones de la codificación de canal (FEC) y el proceso de cancelación sucesiva de interferencias. / Over the past years there has been a fast growing demand for low-cost interactive satellite terminals supporting both fixed and mobile services, such as consumer broadband access, machine-to-machine communications (M2M), supervisory control and data acquisition (SCADA), transaction and safety of life applications. These networks, are generally characterized by a large population of terminals sharing the available resources under very dynamic traffic conditions. In particular, in the return link (user to network) of commercial satellite broadband access networks, residential users are likely to generate a large amount of low duty cycle bursty traffic with extended inactivity periods. A similar situation occurs in satellite mobile networks whereby a large number of terminals typically generate infrequent packets for signaling transmission as well for position reporting or other messaging applications. These services call for the development of efficient multiple access protocols able to cope with the above operating conditions. Random Access (RA) techniques are by nature, good candidates for the less predictive, low duty cycle as well as time sensitive return link traffic. Besides, RA techniques are capable of supporting large population of terminals sharing the same capacity and require low terminal complexity. RA schemes have been widely studied and deployed in terrestrial networks, but do not perform well in the satellite environment, which is characterized by very long propagation delays. Today, their use in satellite networks is mainly limited to initial network login, the transmission of control packets, and in some cases, for the transmission of very small volumes of data with very low channel utilization. This thesis proposes three novel RA schemes well suited for the provision of the above-mentioned services over a satellite environment with high performance and low terminal complexity. The new RA schemes are Contention Resolution Diversity Slotted Aloha (CRDSA), Asynchronous Contention Resolution Diversity Aloha (ACRDA) and Enhanced Spread Spectrum Aloha (E-SSA), suited for slotted, unslotted and spread spectrum-based systems respectively. They all use strong Forward Error Correction (FEC) codes, able to cope with heavy co-channel interference typically present in RA, and successive interference cancellation implemented over the successfully decoded packets. The new schemes achieve a normalized throughput above 1 bit/s/Hz for a packet loss ratio below 10-3, which represents a 1000-fold increase compared to Slotted ALOHA. The performance of the proposed RA schemes has been analyzed by means of detailed simulations as well as novel analytical frameworks that characterize traffic and packets power statistical distributions, the performance of the FEC coding as well as the iterative interference cancellation processing at the receiver.

Les xarxes complexes han demostrat ser una eina molt valuosa per estudiar sistemes reals, en part, gràcies a la creixent capacitat de computació. En aquesta tesi abordem computacionalment diversos problemes dividits en dos blocs. El primer bloc està motivat pels problemes que planteja la ràpida evolució de la Internet. D’una banda, el creixement exponencial de la xarxa està comprometent la seva escalabilitat per les dependències a les taules d’enrutament globals. Al Capítol 4 proposem un esquema d’enrutament descentralitzat que fa servir la projecció TSVD de l’estructura mesoscòpica de la xarxa com a mapa. Els resultats mostren que fent servir informació local podem guiar amb èxit en l’enrutament. Al Capítol 3 també avaluem la fiabilitat d’aquesta projecció davant el creixement de la xarxa. Els resultats indiquen que aquest mapa és robust i no necessita actualitzacions contínues. D’altra banda, la creixent demanda d’ample de banda és un factor potencial per produir congestió. Al Capítol 5 estenem un esquema d’enrutament dinàmic en el context de les xarxes multiplex, i l’analitzem amb xarxes sintètiques amb diferents assortativitats d’acoblament. Els resultats mostren que tenir en compte el volum de trànsit en l’enrutament retarda l’inici de la congestió. Tot i això, la distribució uniforme del trànsit produeix una transició de fase abrupta. Amb tot, l’acoblament assortatiu es presenta com la millor opció per a dissenys de xarxes òptimes. El segon bloc ve motivat per l’actual crisi financera mundial. Al Capítol 6 proposem estudiar la propagació de les crisis econòmiques utilitzant un model simple de xarxa formada per oscil·ladors integrate-and-fire, i caracteritzar la seva sincronització durant l’evolució de la xarxa de comerç. Els resultats mostren l’aparició d’un procés de globalització que dilueix les fronteres topològiques i accelera la propagació de les crisis financeres. / Las redes complejas han demostrado ser una herramienta muy valiosa para estudiar sistemas reales, en parte, gracias a la creciente capacidad de computación. En esta tesis abordamos computacionalmente varios problemas divididos en dos bloques. El primer bloque está motivado por los problemas que plantea la rápida evolución de Internet. Por un lado, el crecimiento exponencial de la red está comprometiendo su escalabilidad por las dependencias a las tablas de enrutado globales. En el Capítulo 4 proponemos un esquema de enrutamiento descentralizado que utiliza la proyección TSVD de la estructura mesoscópica de la red como mapa. Los resultados muestran que utilizando información local podemos guiar con éxito el enrutado. En el Calítulo 3 también evaluamos la fiabilidad de esta proyección bajo cambios en la topología de la red. Los resultados indican que este mapa es robusto y no necesita actualizaciones continuas. Por otra parte, la creciente demanda de ancho de banda es un factor potencial de congestión. En el Capítulo 5 extendemos un esquema de enrutamiento dinámico en el marco de las redes multiplex, y lo analizamos en redes sintéticas con distintas asortatividades de acoplamiento. Los resultados muestran que tener en cuenta el volumen de tráfico en el enrutado retrasa la congestión. Sin embargo, la distribución uniforme del tráfico produce una transición de fase abrupta. Además, el acoplamiento asortativo se presenta como la mejor opción para diseños de redes óptimas. El segundo bloque viene motivado por la actual crisis financiera mundial. En el Capítulo 6 proponemos estudiar la propagación de las crisis económicas utilizando un modelo simple de red formada por osciladores integrate-and-fire, y caracterizar su sincronización durante la evolución de la red de comercio. Los resultados muestran la aparición de un proceso de globalización que diluye las fronteras topológicas y acelera la propagación de las crisis financieras. / Complex networks are a powerful tool to study many real systems, partly thanks to the increasing capacity of computational resources. In this dissertation we address computationally a broad scope of problems that are framed in two parts. The first part is motivated by the issues posed by the rapid evolution of the Internet. On one side, the exponential growth of the network is compromising its scalability due to dependencies on global routing tables. In Chapter 4 we propose a decentralized routing scheme that exploits the TSVD projection of the mesoscopic structure of the network as a map. The results show that, using only local information, we can achieve good success rates in the routing process. Additionally, Chapter 3 evaluates the reliability of this projection when network topology changes. The results indicate that this map is very robust and does not need continual updates. On the other side, the increasing bandwidth demand is a potential trigger for congestion episodes. In Chapter 5 we extend a dynamic traffic-aware routing scheme to the context of multiplex networks, and we conduct the analysis on synthetic networks with different coupling assortativity. The results show that considering the traffic load in the transmission process delays the congestion onset. However, the uniform distribution of traffic produces an abrupt phase transition from free-flow to congested state. Withal, assortative coupling is depicted as the best consideration for optimal network designs. The second part is motivated by the current global financial crises. Chapter 6 presents a study on the spreading of economic crises using a simple model of networked integrate-and-fire oscillators and we characterize synchronization process on the evolving trade network. The results show the emergence of a globalization process that dilutes the topological borders and accelerates the spreading of financial crashes.

En aquesta tesis s’estudia l’aplicació de la tècnica Extremum Seeking Control per extreure la màxima potència de generadors fotovoltaics. Es realitza una anàlisi detallada d’aquesta tècnica per tal d’ajustar els paràmetres de l’algoritme i aconseguir així les prestacions desitjades. Per a millorar aquestes prestacions de l’algoritme de la dependència de la curvatura de la característica V-P del panel. El segon vol millorar les prestacions mitjançant la sincronització de senyals amb l’addició d’una unitat de processament de fase. Finalment, es limiten els transitoris dels elements dinàmics del generador fotovoltaic mitjançant un saturador que aportem al llaç de control. Amb totes aquestes millores i el correcte ajustament dels paràmetres de control es poden assolir temps d’establiment de l’ordre de milisegons i rendiments del control per sobre del 99.5%. / En esta tesis se estudia la aplicación de la técnica Extremum Seeking Control para extraer la máxima potencia de generadores fotovoltaicos. Se realiza un análisis detallado de esta técnica con el fin de ajustar los parámetros del algoritmo para conseguir las prestaciones deseadas. Para mejorar estas prestaciones se implementa la adición de diferentes bloques al algoritmo ESC. El primero de ellos se trata de un estimador del hessiano que permite desvincular las prestaciones del algoritmo de la dependencia de la curvatura de la característica V-P del panel. El segundo pretende mejorar las prestaciones mediante la sincronización de señales con la adición de una unidad de procesamiento de fase. Finalmente, se limitan los transitorios de los elementos dinámicos del generador fotovoltaico mediante un saturador que aportamos al lazo de control. Con todas estas mejoras y el correcto ajuste de los parámetros de control se puede alcanzar tiempos de establecimiento de la orden de milisegundos y rendimientos del control por encima del 99.5%. / n this thesis the application of the Extremum Seeking Control technique is studied to extract the maximum power of photovoltaic generators. A detailed analysis of this technique is carried out in order to adjust the algorithm parameters to achieve desired performances. To improve these benefits different blocks are added to ESC algorithm. The first one is an estimate of the Hessian that allows decoupling algorithm performances dependence on the curvature of the V-P characteristic of the panel. The second one aims to improve the performances by synchronizing signals with the addition of a phase processing unit. Finally, transients dynamic elements of the PV array are limited by a saturator added to the control loop. With all these improvements and the correct setting of the control parameters can be setup times achieving the order of milliseconds and returns control over 99.5%.

La demanda de climatització ha augmentat en els últims anys a causa de l'escalfament global i als estàndards de confort que han augmentat no només als països desenvolupats, sinó també als països en desenvolupament, on la deshumectación té una gran importància. Els sistemes dessecants híbrids són una tecnologia molt eficient quan la temperatura i la humitat han de ser controlats. En aquest sentit, els sistemes dessecants líquids ofereixen interessants avantatges quan es comparen amb els sistemes dessecants sòlids. No obstant això, la corrosió és un problema que encara no ha pogut ser resolt en els líquids. El principal objectiu d'aquesta tesi és realitzar un estudi teòric i experimental d'un sistema híbrid basat en dessecants líquids que utilitza materials no corrosibles i econòmicament viables, mantenint unes bones prestacions del sistema i aconseguint una alta eficiència energètica. El sistema dessecant líquid, al que se li ha acoblat una bomba de calor de compressió de vapor, conté contactores d'aire-solució no adiabàtics de polipropilè, al que se li ha realitzat un tractament superficial de plasma que millora la mojabilidad dels tubs. Aquest tractament millora la transferència de calor i de massa i, per tant, les prestacions globals del sistema. Després de ser dissenyat, dimensionament i muntat, el sistema està operant en dos vestuaris en Taipei (Taiwan). Les prestacions experimentals dels contactores d'aire-solució i del sistema complet durant la seva operació s'han avaluat. La màxima producció de fred mesurada en el sistema és 34 kW i la màxima deshumectación és gairebé 0.012 kgw/kga. A més, el sistema ha aconseguit un bon control de la temperatura i de la humitat. Així mateix, el sistema ha estat modelat per ser simulat dinàmicament. Aquest model ha estat validat amb els resultats experimentals del sistema real. Finalment, el model dinàmic ha estat utilitzat per conèixer les condicions d'operació i l'estratègia de control que optimitzen les prestacions anuals del sistema. / La demanda de climatización ha aumentado en los últimos años debido al calentamiento global y a los estándares de confort que han aumentado no sólo en los países desarrollados, sino también en los países en desarrollo, donde la deshumectación tiene una gran importancia. Los sistemas desecantes híbridos son una tecnología muy eficiente cuando la temperatura y la humedad han de ser controlados. En este sentido, los sistemas desecantes líquidos ofrecen interesantes ventajas cuando se comparan con los sistemas desecantes sólidos. Sin embargo, la corrosión es un problema que todavía no ha podido ser resuelto en los líquidos. El principal objetivo de esta tesis es realizar un estudio teórico y experimental de un sistema híbrido basado en desecantes líquidos que utiliza materiales no corrosibles y económicamente viables, manteniendo unas buenas prestaciones del sistema y consiguiendo una alta eficiencia energética. El sistema desecante líquido, al que se le ha acoplado una bomba de calor de compresión de vapor, contiene contactores de aire-solución no adiabáticos de polipropileno, al que se le ha realizado un tratamiento superficial de plasma que mejora la mojabilidad de los tubos. Este tratamiento mejora la transferencia de calor y de masa y, por tanto, las prestaciones globales del sistema. Después de ser diseñado, dimensionado y montado, el sistema está operando en dos vestuarios en Taipei (Taiwán). Las prestaciones experimentales de los contactores de aire-solución y del sistema completo durante su operación se han evaluado. La máxima producción de frío medida en el sistema es 34 kW y la máxima deshumectación es casi 0.012 kgw/kga. Además, el sistema ha conseguido un buen control de la temperatura y de la humedad. Asimismo, el sistema ha sido modelado para ser simulado dinámicamente. Este modelo ha sido validado con los resultados experimentales del sistema real. Finalmente, el modelo dinámico ha sido utilizado para conocer las condiciones de operación y la estrategia de control que optimizan las prestaciones anuales del sistema. / The air conditioning demand is rising in the last years because of the global warming and the increasing of the standard of living that is happening not only in industrial countries, but also in developing countries, where dehumidification has a great impact. Hybrid desiccant systems are a very efficient HVAC technology when humidity and temperature are required to be separately controlled. In this sense, liquid desiccant systems offer attractive benefits in comparison with solid desiccant systems. However, corrosion is a big issue to be solved in them. The main objective of this thesis is to make a theoretical and an experimental study of a hybrid liquid desiccant system using rustproof and cost-effective materials, keeping a good performance of the system and achieving high energy efficiency. The liquid desiccant system, which is coupled with a vapour compression heat pump, contains non-adiabatic air-solution contactors made of polypropylene with a plasma surface treatment that improves the wettability of the tubes. This treatment enhances the heat and mass transfer, and, therefore, the global performance of the system. After being designed, sized and assembled, the system is operating in two locker rooms in Taipei (Taiwan). The experimental performance of the air-solution contactors and the complete system during its operation is evaluated. The maximum cooling production measured of the system is 34 kW and the maximum dehumidification is almost 0.012 kgw/kga. Furthermore, good control of air temperature and humidity is achieved. Moreover, the system has been modelled in order to be dynamically simulated. This model has been validated with the experimental results obtained from the real system. Finally, the dynamic model has been used in order to find out the operational conditions and control strategy that optimize the annual performance of the hybrid liquid desiccant system.

La present memòria de tesi, aborda d'un mode interdisciplinar i holístic l'ús d'estratègies de joc (conegudes com gamificació) per incrementar la motivació de l'estudiant universitari usant les anomenades TEL (Technology Enhanced Learning). Amb l'ús d'aquest tipus de tecnologies (entre les que es podrien trobar la Realitat Virtual, RV, la Realitat Augmentada, RA; mètodes híbrids de presentació, etc.) es pretén aconseguir una manera de fer més eficaç, eficient i satisfactoria en l'adquisició de determinades competències. Aquest plantejament basat en tècniques d'investigació lligades a l'experiència d'usuari (UX), es focalitza en millorar el rendiment acadèmic (currículum) dels alumnes objecte d'estudi: estudiants de 1r i 2n any dels graus d'Arquitectura, Ciències i Tecnologies de la Construcció i Enginyeria Multimèdia (La Salle Campus Barcelona, Universitat Ramon Llull). La tesi comença definint els objectius i hipòtesis de treball, per a continuació analitzar les metodologies de l'aprenentatge i de l'educació, i presentar la metodologia emprada en la investigació. Seguidament es centra en els aspectes de l'avaluació de la motivació, la tecnologia TEL i la gamificació aplicada a l'educació. S'han desenvolupat diferents casos d'estudi en les matèries d'Eines Informàtiques I - II i Animació per Ordinador I - II de les àrees anteriorment indicades. Aquestes matèries comparteixen una sèrie de competències transversals: capacitat espacial, treball autònom i en equip, habilitat informàtica, visualització tridimensional. La introducció de mètodes gamificats per a la millora en l'adquisició d'aquestes competències i l'avaluació dels sistemes tecnològics utilitzats per a la seva consecució, és sens dubte, el fet diferencial i innovador d'aquesta tesi. Els articles presentats per compendi en aquesta tesi són un clar exemple dels resultats obtinguts. En ells es pot observar, com l'ús conjunt de mecàniques de joc i tecnologies avançades de visualització generen una major motivació de l'estudiant. Aquests resultats comporten una més ràpida i millor adquisició de les competències on es comproba una correlació directa d’una millora curricular. / La presente memoria de tesis, aborda de un modo interdisciplinar y holístico el uso de estrategias de juego (conocidas como gamificación) para incrementar la motivación del estudiante universitario usando las denominadas TEL (Technology Enhanced Learning). Con el uso de este tipo de tecnologías (entre las que se podrían encontrar la Realidad Virtual, RV; la Realidad Aumentada, RA; métodos híbridos de presentación, etc) se pretende conseguir un modo más eficaz, eficiente y satisfactorio en la adquisición de determinadas competencias. Este planteamiento basado en técnicas de investigación ligadas a la eXperiencia de Usuario (UX), se focaliza en mejorar el rendimiento académico (curriculum) de los alumnos objeto de estudio: estudiantes de 1er y 2º año de los grados de Arquitectura, Ciencias y Tecnologías de la Construcción e Ingeniería Multimedia (La Salle Campus Barcelona, Universitat Ramon Llull). La tesis comienza definiendo los objetivos e hipótesis de trabajo, para a continuación analizar las metodologías del aprendizaje y de la educación, y presentar la metodología empleada en la investigación. Seguidamente se centra en los aspectos de la evaluación de la motivación, la tecnología TEL y la gamificación aplicada en la educación. Se han desarrollado diferentes casos de estudio en las materias de Herramientas Informáticas I - II y Animación por Ordenador I - II de las áreas anteriormente indicadas. Dichas materias comparten una serie de competencias transversales: capacidad espacial, trabajo autónomo y en equipo, habilidad informática, visualización tridimensional. La introducción de métodos gamificados para la mejora en la adquisición de dichas competencias y la evaluación de los sistemas tecnológicos utilizados para su consecución, es sin duda alguna, el hecho diferencial e innovador de esta tesis. Los artículos presentados por compendio en esta tesis son un claro ejemplo de los resultados obtenidos. En ellos se puede observar, como el uso conjunto de mecánicas de juego y tecnologías avanzadas de visualización generan una mayor motivación del estudiante. Estos resultados conllevan una más rápida y mejor adquisición de las competencias lo cual se correla directamente con una mejora curricular. / This PhD dissertation addresses an interdisciplinary and holistic manner using game strategies (known as gamificación) to increase the motivation of college student using TEL (Technology Enhanced Learning). With the use of these technologies (among them could find the Virtual Reality, RV, Augmented Reality, RA; hybrid methods of presentation, etc) is to achieve a more effective, efficient and satisfactory manner in the acquisition of certain competences. This research based on techniques related to user experience (UX) approach focuses on improving academic performance (curriculum) of students under study: students 1st and 2nd year of the Degree of Architecture, Building Engineering and Multimedia Engineering (La Salle Campus Barcelona, Universitat Ramon Llull). The thesis begins defining the objectives and working hypotheses, then analyze the methodologies of learning and education, and the methodology used in the investigation. Then it focuses on aspects of assessing motivation, TEL and gamification technology applied in education. They have developed different case studies in the areas of software tools I - II and Computer Animation I - II of the areas indicated above. These materials have a number of generic skills: spatial ability, autonomous and team work, computer skills, three-dimensional visualization. Gamification methods for acquiring these skills and assessment of technological systems undoubtedly innovative differential fact of this thesis. The papers presented in this thesis by compendium are a clear example of the results obtained. These papers explain how game mechanics and advanced display technologies generate greater student motivation. These results imply a faster and better acquisition of skills which are directly correlates with curriculum improvement.

Tesi per compendi de publicacions / Mitjançant les diferents publicacions que s’inclouen en aquesta tesi per compendi, es presenta el treball realitzat dins de l’àmbit de la investigació educativa i innovació docent. Concretament es presenten les aportacions realitzades basades en el Model Tecnològic, Pedagògic i Curricular de Mishra i Koehler (2006). Per poder garantir un entorn d’aprenentatge hi ha diversos elements vertebradors que cal considerar. Per una banda les metodologies d’aprenentatge a aplicar tenint en compte els continguts curriculars que cal impartir. En segon lloc és imprescindible considerar les Tecnologies de la Informació i Comunicacions com un element clau a l’hora de dissenyar l’entorn d’aprenentatge. Finalment caldrà tenir mecanismes contrastats per tal de poder avaluar l’aprenentatge i assegurar que s’ha assolit els objectius que s’esperaven de manera eficaç i eficient. Aquesta tesi doctoral presenta un conjunt de contribucions en els diferents elements que formen part del procés d’ensenyament-aprenentatge. Per estructurar aquestes aportacions s’ha fet servir com a marc conceptual del treball de recerca el Model Tecnològic, Pedagògic i Curricular (més conegut com a TPACK) de Mishra i Koehler. D’aquesta manera es presentarà el treball realitzat en l’àmbit de les metodologies docents innovadores, com són l’anàlisi crítica realitzada mitjançant casos o el disseny de noves estratègies per afavorir l’aprenentatge actiu. També hi haurà contribucions en l’àmbit de les Tecnologies de la Informació i Comunicacions (TIC), per integrar-les dins del procés d’ensenyament-aprenentatge i utilitzar-les com a eina necessària per la implantació eficient. Es farà especial èmfasi en els processos d’avaluació, concretament en l’avaluació per competències, com un mecanisme primordial per garantir l’assoliment de l’aprenentatge, presentant nous models d’avaluació i, com a partir d’aquesta informació recollida, es pot extreure coneixement de l’estudiant per millorar els processos d’aprenentatge. / A través de las diferentes publicaciones que se incluyen en esta tesis por compendio, se presenta el trabajo realizado en el ámbito de la investigación educativa y la innovación docente. Concretamente se presentan las aportaciones realizadas basadas en el Modelo Tecnológico, Pedagógico y Curricular de Mishra y Koehler (2006). Para poder garantizar un entorno de aprendizaje efectivo hay diversos elementos vertebradores que es necesario considerar. Por un lado las metodologías de aprendizaje a aplicar teniendo en cuenta los contenidos curriculares que se deben impartir. En segundo lugar es imprescindible considerar las Tecnologías de la Información y Comunicaciones como un elemento clave en el diseño del entorno de aprendizaje. Finalmente es necesario tener mecanismos contrastados para poder evaluar el aprendizaje y asegurar que se han alcanzado los objetivos que se habían propuesto de manera eficaz y eficiente. Esta tesis doctoral presenta un conjunto de contribuciones relacionadas con los diferentes elementos que forman parte del proceso de enseñanza-aprendizaje. Para estructurar dichas aportaciones se ha utilizado como marco conceptual del trabajo de investigación el Modelo Tecnológico, Pedagógico y Curricular (más conocido como TPACK) de Mishra y Koehler. De este modo se presentará el trabajo realizado en el ámbito de las metodologías docentes innovadoras, como el análisis crítico realizado mediante el estudio de casos o el diseño de nuevas estrategias para potenciar el aprendizaje activo. También se expondrán las contribuciones hechas en el ámbito de las Tecnologías de la Información y Comunicaciones (TIC), para integrarlas dentro del proceso de enseñanza-aprendizaje y utilizarlas como herramienta necesaria para una implantación eficiente. Se hará especial énfasis en los procesos de evaluación, concretamente en la evaluación por competencias, como un mecanismo primordial per garantizar la adquisición del aprendizaje, presentando nuevos modelos de evaluación i, cómo a partir de la información obtenida se puede extraer conocimiento del estudiante para mejorar los procesos de aprendizaje. / This PhD dissertation is a compendium of publications in the field of educational research and pedagogical innovation. These articles are based on the Technological Pedagogical Content Knowledge (TPCK) Framework by Mishra and Koehler (2006). In order to guarantee an effective learning environment, different aspects need to be considered. On the one hand, the learning methods should be applied in line with the curricular contents to be taught. On the other hand, it is essential to take into account Information and Communication Technologies as a key element in the syllabus design. Finally, it is necessary to count with contrasted mechanisms to assess the learning process and ensure that the aims have been achieved effectively and efficiently. This PhD dissertation presents a series of contributions related to the different elements that form part of the learning and teaching process. The research has been structured around the conceptual framework provided by the Technological Pedagogical Content Knowledge (TPCK) Framework by Mishra and Koehler. Research has been carried out in the context of innovative pedagogical methodologies such as critical analysis through case studies or the design of new strategies to foster active learning. We shall also present the contributions made to integrate Information and Communication Technologies (ICT) in this process and use them as indispensable tools for an efficient implementation to take place. Special emphasis will be laid on evaluation processes, specifically on competencies assessment as a primordial mechanism to guarantee the achievement of learning by presenting new assessment models, and on how, from the gathered information, the students’ knowledge can be gauged so as to improve their learning processes.

La tesi se centra en l'estudi de l'espai públic present en els desenvolupaments habitacionals de les ciutats del nord de Mèxic i en específic la ciutat de Chihuahua, les quals comparteixen la característica d'estar situades en una zona geogràfica adversa, en un territori desèrtic extrem, amb escases de recursos naturals i un abundant però intens sol. En l'àmbit urbà presenten una baixa densitat pròpia d'una ciutat amb edificacions horitzontals i domini de l'automòbil sobre el vianant. El disseny de l'espai públic actual es genera sobre un teixit urbà compost per agregacions de barris, veïnats o fraccionaments. Un urbanisme estructurat per paquets d'habitatge de baixa densitat que es van sumant a la ciutat. L'objecte d'aquest treball és l'estudi de la unitat espacial definida per aquest efecte com parcs de barri, materialitzats en l'estructura urbana com a espais recreatius amb poca activitat que presenten indefinició programàtica, una escassa regulació governamental i característiques particulars en la seva morfologia i la implantació territorial , mateixes que han estat presents al llarg de més de mig segle sense alterar. Com a antecedent directe del parc de barri si troba l'espai públic tradicional representat per la plaça colonial, la qual desapareix del teixit urbà local a principis del segle passat deixant enrere el seu ús civic convocant. La tesi fa una revisió històrica de l'evolució de la ciutat de Chihuahua en termes territorials -des del moment de la seva fundació com a ciutat colonial espanyola a principis del segle XVII fins a la seva evolució a la fi de segle XX- detallant els processos i les intervencions que han portat a l'establiment de l'estructura urbana actual, caracteritzada per agrupacions de petits paquets d'habitatges unifamiliars. Aquesta revisió es realitza sobre l'escassa cartografia coneguda de la ciutat i sobre una sèrie de plànols inèdits de la ciutat localitzats en els arxius municipals i mapotecas federals, el que representa una aportació significativa producte d'aquesta investigació. S'estableixen dos fets rellevants com antecedents a la situació actual de l'espai públic: d'una banda la possibilitat a partir de l'última dècada del segle XX que els posseïdors de territoris agrícoles puguin per fi vendre les seves terres a constructors d'habitatge en sèrie i per altra banda el canvi del model Institucional en la gestió del desenvolupament immobiliari nacional en donar entrada als grans consorcis que construeixen i ofereixen habitatge d'interès social a la classe treballadora. Aquestes dues consideracions s'evidencien com a causes rellevants del desenvolupament urbà exponencial que pateixen les ciutats del nord de Mèxic i que tenen un impacte directe en la fragmentació del territori i la polvorització de l'espai públic representat en els parcs de barri. Mitjançant l'estudi dels parcs de barri en set paquets d'habitatge unifamiliar a la ciutat de Chihuahua - tant oberts i permeables, tancats amb accés restringit, o de promoció pública i privada-, s'analitzen els aspectes relacionats amb la morfologia i estructura interna així com la seva implantació dins de la unitat habitacional anomenada fraccionament evidenciant la presència de característiques similars tant en la seva forma com en la seva situació territorial. És a dir, la suma de porcions independents d'habitatges adossades una amb altres, formen un teixit urbà tipus patch work que defineix l'estat actual de l'espai públic local, tant en la seva implantació amb relació a l'habitatge com en el seu disseny intern caracteritzat per una pobra oferta funcional. Com la resta de les ciutats del nord de Mèxic, els parcs de barri són la resposta a la necessitat d'espai públic obert dins d'un complex model urbà que fragmenta i desestructura el territori i l'estudi, aquí es planteja com un nou camp d'oportunitats per al debat i la reflexió amb vista a replantejar noves modalitats d'espai públic per a les ciutats del nord. / La tesis se centra en el estudio del espacio público presente en los desarrollos habitacionales de las ciudades del norte de México y en específico la ciudad de Chihuahua, las cuales comparten la característica de estar situadas en una zona geográfica adversa, en un territorio desértico extremoso, con escases de recursos naturales y un abundante pero intenso sol. En el ámbito urbano presentan una baja densidad propia de una ciudad con edificaciones horizontales y dominio del automóvil sobre el peatón. El diseño del espacio público actual se genera sobre un tejido urbano compuesto por agregaciones de barrios, vecindarios o fraccionamientos; un urbanismo estructurado por paquetes de vivienda de baja densidad que se van sumando a la ciudad. El objeto de este trabajo es el estudio de la unidad espacial definida para este efecto como parques de barrio, materializados en la estructura urbana como espacios recreativos con poca actividad que presentan indefinición programática, una escasa regulación gubernamental y características particulares en su morfología e implantación territorial, mismas que han estado presentes a lo largo de más de medio siglo sin alterar. Como antecedente directo del parque de barrio se encuentra el espacio público tradicional representado por la plaza colonial, la cual va desapareciendo del tejido urbano local a principios de siglo pasado, dejando atrás el carácter cívico convocante. La tesis hace una revisión histórica de la evolución de la ciudad de Chihuahua en términos territoriales -desde el momento de su fundación como ciudad colonial española a principios del siglo XVII hasta su evolución a finales de siglo XX- detallando los procesos y las intervenciones que han llevado al establecimiento de la estructura urbana actual, caracterizada por agrupaciones de pequeños paquetes de viviendas unifamiliares. Esta revisión se realiza sobre la escasa cartografía conocida de la ciudad y sobre una serie de planos inéditos de la ciudad localizados en los archivos municipales y mapotecas federales, lo que representa un aporte significativo producto de esta investigación. Se establecen dos hechos relevantes como antecedentes a la situación actual del espacio público: por una parte la posibilidad a partir de la última década del siglo XX de que los poseedores de territorios agrícolas puedan por fin vender sus tierras a constructores de vivienda en serie y por otra parte el cambio del modelo Institucional en la gestión del desarrollo inmobiliario nacional al dar entrada a los grandes consorcios que construyen y ofertan vivienda de interés social a la clase trabajadora. Estas dos consideraciones se evidencian como causas relevantes del desarrollo urbano exponencial que sufren las ciudades del norte de México y que tienen un impacto directo en la fragmentación del territorio y la pulverización del espacio público representado en los parques de barrio. Mediante el estudio de los parques de barrio en siete paquetes de vivienda unifamiliar en la ciudad de Chihuahua - tanto abiertos y permeables, cerrados con acceso restringido, o de promoción pública y privada-, se analizan los aspectos relacionados con la morfología y estructura interna así como su implantación dentro de la unidad habitacional llamada fraccionamiento evidenciando la presencia de características similares tanto en su forma como en su situación territorial. Es decir, la suma de porciones independientes de viviendas adosadas una con otras, forman un tejido urbano tipo patch work que define el estado actual del espacio público local, tanto en su implantación con relación a la vivienda como en su diseño interno caracterizado por una pobre oferta funcional. Como el resto de las ciudades del norte de México, los parques de barrio son la respuesta a la necesidad de espacio público abierto dentro de un complejo modelo urbano que fragmenta y desestructura el territorio y cuyo estudio, aquí se plantea como un nuevo campo de oportunidades para el debate y la reflexión con miras a replantear nuevas modalidades de espacio público para las ciudades norteñas. / This thesis focuses on the study of public space present in the dwelling developments situated in northern Mexico’s cities and specifically in the city of Chihuahua. These territories share the characteristics of being located in an adverse geographical area, an extreme desert landscape with scarcity of natural resources and a rich intense sun. The urban context is predominantly of a low density, typical of a city with horizontal buildings and private vehicles dominating over pedestrians. The current design of public space is generated on an urban fabric composed of aggregations of neighborhoods units and gated communities; an urbanism structured with packets of low-density housing added continuously to the city. The object of this work is to study the spatial unit defined as neighborhood parks, materialized in the urban structure as recreational areas with little activity, programmatic uncertainty, poor governmental regulation and specific morphology and territorial implementations, which have been present for more than half a century without evolution. As a direct antecedent of the neighborhood park we find the traditional public space represented by the colonial plaza, wich disappears from the local urban fabric at the befinning of last century, leaving behind its civic use. This thesis makes a historical review of the evolution of the city of Chihuahua in territorial terms -from the time of its founding as a spanish colonial city in the early seventeenth century to its evolution in the late twentieth century- detailing the processes and interventions that have led to the establishment of the current urban structure, characterized by clusters of small packages of houses. This review is done recuperating little known maps and a series of unpublished plans of the city located in the municipal and federal map libraries; these findings represent a significant contribution of this research work. Two relevant facts are established as a background to the current situation of public space: first, owners of agricultural lands sell their lands to homebuilders in the last decade of the twentieth century; secondly, the institutional change in the management model of national real estate development that gave access to big corporations to build and offer affordable housing to the working class. These two considerations are evident as significant causes of exponential urban development experienced by cities in northern Mexico and have a direct impact on land fragmentation and pulverization of the public space represented in neighborhood parks. By studying neighborhood parks in seven packages of single-family houses in the city of Chihuahua –examples open and permeable, closed with restricted access, developed by private or public promotion- aspects of morphology and internal structure are analyzed, as well as their implementation inside housing units called fraccionamientos, showing the presence of similar features in both form and territorial situation. The consequential sum of independent housing portions form an urban fabric patchwork that defines the current state of local public space, both in its relationship to housing and its internal design characterized by poor functionality. Like the rest of the cities in northern Mexico, neighborhood parks are the answer for the demand of open public spaces inside a complex urban model that fragments and strays away from structured territory. This study presents opportunities for debate and marks paths to establish new models of public space for northern cities of México.

En el present treball s’ha abordat les tecnologies per fabricació additiva (AM, Additive Manufacturing) de peces finals. En la actualitat la fabricació additiva no es limita només a prototips i maquetes sinó que també permet la fabricació de productes finals que treballen en condicions equivalents als fabricats mitjançant tecnologies tradicionals. La manca de informació sobre tecnologies AM i la poca experiència acumulada dificulta el procés de disseny. El coneixement de la influència de els diversos paràmetres de fabricació en el comportament mecànic de les peces manufacturades amb tecnologies AM és escàs y dispers, mentre que la simulació de les peces en condicions de funcionament no és tan fiable com en el cas de les tecnologies tradicionals. La orientació de la peça és un dels factors més important a tenir en compte en qualsevol tecnologia AM ja que afecta al acabat superficial, al cost i al comportament mecànic de les peces. Per al desenvolupament d’aquest treball s’ha utilitzat la tecnologia Fused Deposition Modeling (FDM), una de les més complexes per la quantitat de paràmetres que s’han de tenir en compte. S’ha estudiat el efecte de diferents paràmetres de fabricació en el comportament mecànic de les peces fabricades mitjançant FDM sotmeses a carregues estàtiques i dinàmiques. A partir de la experimentació realitzada y els resultats descrits a la bibliografia s’ha desenvolupat una metodologia per determinar la millor orientació per a la fabricació de peces finals considerant el seu acabat superficial, cost i comportament mecànic S’ha avaluat el comportament mecànic mitjançant experiments realitzats amb peces fabricades amb FDM. Com a resultat s’ha obtingut la matriu de rigidesa que descriu el model constitutiu del material. Aquesta matriu s’ha utilitzat per la simulació de el comportament mecànic de peces fabricades per FDM i ha estat validat mitjançant experimentació. Els experiments mecànics-dinàmics realitzats permeten preveure el comportament dinàmic de les peces per els diferents paràmetres de fabricació. / En el presente trabajo se ha abordado la tecnología de fabricación aditiva (AM, Additive Manufacturing) de piezas finales. En la actualidad la fabricación aditiva no se limita sólo a prototipos y maquetas sino que también permite la fabricación de productos finales que trabajen en condiciones equivalentes a los fabricados por las tecnologías tradicionales. La falta de información sobre tecnologías de AM y la poca experiencia acumulada dificulta el proceso del diseño. El conocimiento de la influencia de los distintos parámetros de fabricación en el comportamiento mecánico de las piezas materializadas con tecnologías AM es escaso y disperso, mientras que la simulación de las piezas en condiciones de funcionamiento no es tan fiable como en el caso de las tecnologías tradicionales. La orientación de la pieza es uno de los factores más importantes a tener en cuenta en cualquier tecnología AM ya que afecta al acabado superficial, al coste y al comportamiento mecánico de las piezas. Para la realización de este trabajo se ha utilizado la tecnología Fused Deposition Modeling (FDM), una de las más complejas por la cantidad de parámetros que se deben tener en cuenta. Se ha estudiado el efecto de distintos parámetros de fabricación en el comportamiento mecánico de las piezas fabricadas mediante FDM sometidas a cargas estáticas y dinámicas. A partir de la experimentación realizada y de los resultados descritos en la bibliografía se ha desarrollado una metodología para determinar la mejor orientación para la fabricación de piezas finales teniendo en cuenta su acabado superficial, coste y comportamiento mecánico Se ha evaluado el comportamiento mecánico mediante experimentos sobre piezas fabricadas con FDM. Como resultado se ha obtenido la matriz de rigidez que describe el modelo constitutivo del material. Dicha matriz se ha utilizado para simular el comportamiento mecánico de piezas fabricadas por FDM y ha sido validado mediante experimentación. Los experimentos mecánicos-dinámicos realizados permiten predecir el comportamiento dinámico de las piezas para los distintos parámetros de fabricación. / In the presented work the Additive Manufacturing (AM) technologies of end use parts has been addressed. Today AM is not only limited to prototypes and models, it also allows to manufacture end use products that work at equivalent conditions as the manufactured using traditional techniques. The lack of information about AM technologies and the little accumulated experience difficult the design process. Knowledge of the influence of different manufacturing parameters on the mechanical behavior of parts materialized with AM technology is limited and dispersed, while the simulation of parts in working conditions is not as reliable as in the case of traditional technologies. The orientation of the parts is one of the most important factors to consider in any AM technology as it affects the surface finish, the cost, and the mechanical behavior of parts. Fused Deposition Modeling (FDM), one of the most complex technologies due to the amount of parameters to consider, has been used to carry out this work. The effect of different manufacturing parameters on the mechanical behavior of the parts manufactured by FDM under static and dynamic loads has been studied. Also a methodology to determine the best orientation to build end use parts considering their surface finish, cost and mechanical behavior has been developed using the experimentation and the results described in the literature. The mechanical behavior of FDM parts has been evaluated. As a result the stiffness matrix that describes the constitutive model of the material has been determined. This matrix has been used to simulate the mechanical behavior of FDM parts and it has been validated through experimentation. The dynamic-mechanical experiments predict the dynamic behavior of parts for the different parameters of manufacture.

En aquesta tesi s’ha dut a terme la caracterització experimental de polímers amb memòria de forma de naturalesa termoplàstica i termostable. En concret, s’ha estudiat l’efecte que tenen diferents condicions termo-mecàniques de funcionament i l’estructura química en les propietats mecàniques i de memòria de forma. Per a l’estudi de les condicions de funcionament, s’han realitzat cicles de memòria de forma consecutius amb distintes combinacions de paràmetres termo-mecànics. Per a l’estudi de l’efecte de l’estructura química s’han utilitzat dues xarxes termostables. La primera consisteix en resines epoxi modificades amb polímers hiperramificats. En aquest cas, l’efecte del contingut i del pes molecular del polímer hiperramificat en les propietats visco-elàstiques, termo-mecàniques i de memòria de forma ha sigut estudiada en detall. La segona consisteix en xarxes de tipus acrilat sintetitzades a partir d’agent de reticulació basats en bisfenol A, els quals milloren les propietats mecàniques i de memòria de forma d’aquesta classe de materials. Per a l’estudi d’aquestes xarxes amb memòria de forma s’han dut a terme anàlisis dinamo-mecànics, assajos de caracterització mecànica i cicles de memòria de forma. / En esta tesis se ha llevado a cabo la caracterización experimental de polímeros con memoria de forma de naturaleza termoplástica y termoestable. En concreto, se ha estudiado el efecto que tienen distintas condiciones termo-mecánicas de funcionamiento y la estructura química sobre las propiedades mecánicas y de memoria de forma. Para el estudio de las condiciones de funcionamiento, se han realizado ciclos de memoria de forma consecutivos con distintas combinaciones de parámetros termo-mecánicos utilizando un polímero termoplástico comercial. Para el estudio del efecto de la estructura química se han utilizado dos redes termoestables. La primera consiste en resinas epoxi modificadas con polímeros hiperramificados. En este caso, el efecto del contenido y el peso molecular del polímero hiperramificado en las propiedades visco-elásticas, termo-mecánicas y de memoria de forma han sido estudiados en detalle. La segunda red termoestable consiste en redes de tipo acrilato sintetizadas a partir de agentes de reticulación basados en bisfenol A, los cuales mejoran las propiedades mecánicas y de memoria de forma de esta clase de materiales. Para el estudio de estas redes con memoria de forma se han llevado a cabo análisis dinamo-mecánicos, ensayos de caracterización mecánica y ensayos de memoria de forma. / In this thesis, the experimental characterization of thermoplastic and thermosetting shape-memory polymers was carried out. Particularly, we studied the effect of different operation thermomechanical conditions and chemical structure on mechanical and shape-memory properties. Regarding the operation conditions, several shape-memory cycles were carried out with different combinations of thermomechanical parameters. In terms of chemical structure, two different networks were studied. The first consist of epoxy resins modified with hyperbranched polymers. In this case, we studied in detail the effect of the content and molecular weight of the hyperbranched polymer on viscoelastic, thermomechanical and shape-memory properties. The second consist of acrylate networks synthesized from bisphenol A-based crosslinking agents, which improve mechanical and shape-memory properties of this class of materials. Regarding the study of these shape-memory networks, dynamic mechanic analysis, mechanical characterization tests and shape-memory performances were carried out.

Un aspecte fonamental quan cal resoldre un problema vibroacústic en un sistema mecànic és el de determinar com flueix l’energia des d’una font donada, cap a qualsevol part del sistema. Això permet decidir quines són les accions a prendre per disminuir, per exemple, els nivells de soroll i vibracions en una determinada àrea del sistema. El comportament dinàmic d’un sistema mecànic es pot estimar utilitzant diversos mètodes numèrics, cadascun dels quals enfocat a un marge de freqüència determinat. Mentre a baixes freqüències es poden aplicar mètodes deterministes com el Mètode d’Elements Finits (FEM) o el Mètode d’Elements de Contorn (BEM), a altes freqüències, els mètodes estadístics com l’Anàlisi Estadística Energètica (SEA), esdevenen inevitables. A més a més, diverses tècniques com el FE-SEA híbrid, els models de Distribució Energètica (ED) o l’Anàlisi Estadística de distribució d’Energia modal (SmEdA), entre d’altres, han estat recentment plantejades per tal de tractar amb l’anomenat problema de les mitges freqüències. Tanmateix, encara que alguns mètodes numèrics poden predir la resposta vibroacústica puntual o amitjanada d’un sistema, aquests no proporcionen de forma directa informació sobre com flueix l’energia per tot el sistema. Per tant, cal algun tipus de post-processament per a determinar quines són les vies de transmissió d’energia. L’energia transmesa a través d’un determinat camí que connecti un subsistema font, on l’energia és introduïda, i un subsistema receptor, es pot calcular numèricament. Tot i això, la identificació dels camins que dominen la transmissió d’energia des d’una font fins a un receptor normalment acostuma a basar-se en l’experiència i el parer de l’enginyer. Així doncs, un mètode que permeti obtenir aquests camins de forma automàtica resultaria molt útil. La teoria de grafs proporciona una sortida a aquest problema, ja que existeixen diversos algorismes de càlcul de camins en grafs. En aquesta tesi, es proposa un enllaç entre els models vibroacústics i la teoria de grafs, que permet adreçar els problemes de vies de transmissió de forma directa. La dissertació comença centrant-se en els models SEA. Primerament, es mostra que té sentit realitzar una anàlisi de vies de transmissió (TPA) en SEA. Seguidament, es defineix un graf que representa de forma acurada els models SEA. Tenint en compte que la transmissió d’energia entre fonts i receptors es pot justificar mitjançant la contribució d’un grup finit de vies dominants en varis casos d’interès, es presenta un algorisme per calcular-les. A continuació, s’implementa un algorisme que inclou en el càlcul de camins la naturalesa estocàstica dels factors de pèrdues SEA. Tot seguit, es tracta com es pot estendre l’anàlisi de vies de transmissió al marge de la mitja freqüència. L’aplicació de la teoria de grafs a les mitges freqüències s’adapta per alguns models ED, així com també SmEdA. Finalment, es presenta una altra possible aplicació de la teoria de grafs en vibroacústica. S’implementa una estratègia basada en algorismes de talls en grafs per tal de reduir l’energia en un subsistema receptor amb la modificació d’un grup reduït de factors de pèrdues. Aquest grup de variacions, es troba calculant talls en el graf que separin els subsistemes fonts dels receptors. / A fundamental aspect when solving a vibroacoustic problem in a mechanical system is that of finding out how energy flows from a given source to any part of the system. This would help making decisions to undertake actions for diminishing, for example, the noise or vibration levels at a given system area. The dynamic behavior of a mechanical system can be estimated using different numerical methods, each of them targeting a certain frequency range. Whereas at low frequencies deterministic methods such as the Finite Element Method (FEM) or the Boundary Element Method (BEM) can be applied, statistical methods like Statistical Energy Analysis (SEA) become unavoidable at high frequencies. In addition, a large variety of approaches such as the hybrid FE-SEA, the Energy Distribution (ED) models or the Statistical modal Energy distribution Analysis (SmEdA), among many others, have been recently proposed to tackle with the so-called mid-frequency problem. However, although numerical methods can predict the pointwise or averaged vibroacoustic response of a system, they do not directly provide information on how energy flows throughout the system. Therefore, some kind of post-processing is required to determine energy transmission paths. The energy transmitted through a particular path linking a source subsystem, where external energy is being input, and a target subsystem, can be computed numerically. Yet, identifying which paths dominate the whole energy transmission from source to target usually relies on the engineer's expertise and judgement. Thus, an approach for the automatic identification of those paths would prove very useful. Graph theory provides a way out to this problem, since powerful path algorithms for graphs are available. In this thesis, a link between vibroacoustic models and graph theory is proposed, which allows one to address energy transmission path problems in a straightforward manner. The dissertation starts focusing on SEA models. It is first shown that performing a transmission path analysis (TPA) in SEA makes sense. Then a graph that accurately represents the SEA model is defined. Given that the energy transmission between sources and targets is justified by the contribution of a limited group of dominant paths in many cases of practical interest, an algorithm to find them is presented. Thereafter, an enhanced algorithm is devised to include the stochastic nature of SEA loss factors in the ranking of paths. Next, it is discussed how transmission path analysis can be extended to the mid frequency range. The graph approach for path computation becomes adapted for some ED models, as well as for SmEdA. Finally, we outline another possible application of graph theory to vibroacoustics. A graph cut algorithm strategy is implemented to achieve energy reduction at a target subsystem with the sole modification of a reduced set of loss factors. The set is found by computing cuts in the graph separating source and receiver subsystems. / Un aspecto fundamental a la hora de resolver un problema vibroacústico en un sistema mecánico es el de determinar cómo fluye la energía desde una determinada fuente hasta cualquier parte del sistema. Ello ayudaría a tomar decisiones para emprender acciones destinadas a disminuir, por ejemplo, los niveles de ruido y vibraciones en un área del sistema dada. El comportamiento dinámico de un sistema mecánico se puede estimar utilizando varios métodos numéricos, cada uno de ellos enfocado a un determinado rango de frecuencia. Mientras en las bajas frecuencias se pueden aplicar métodos deterministas como el Método de los Elementos Finitos (FEM) o el método de Elementos de Contorno (BEM), los métodos estadísticos como el Análisis Estadístico Energético son inevitables en las altas frecuencias. Además, se han desarrollado gran variedad de técnicas como el FE-SEA híbrido, los modelos de Distribución de Energía (ED) o el Análisis Estadístico de distribución de Energía modal (SmEdA), entre otras, para tratar el llamado problema de las medias frecuencias. Sin embargo, aunque los métodos numéricos pueden predecir la respuesta vibroacústica puntual o promediada de un sistema mecánico, ellos no proporcionan información sobre como fluye la energía en el sistema. Por lo tanto, hace falta algún tipo de post-procesado para determinar las vías de transmisión de energía. La energía transmitida a través de un determinado camino que conecta un subsistema fuente, donde se introduce la energía, y un subsistema receptor, se puede calcular numéricamente. A pesar de ello, identificar qué caminos dominan la transmisión de energía desde la fuente al receptor normalmente suele recaer en la experiencia o el juicio del ingeniero. Así pues, un método automático para identificar estos caminos resultaría muy útil. La teoría de grafos proporciona una solución a este problema, ya que existen potentes algoritmos de cálculos de caminos en grafos. En esta tesis, se propone un enlace entre los modelos vibroacústicos y la teoría de grafos, que permite abordar los problemas de vías de transmisión de forma directa. La disertación empieza centrándose en los modelos SEA. Primeramente, se muestra que tiene sentido realizar un análisis de vías de transmisión (TPA) en un modelo SEA. Seguidamente, se define un grafo que representa fielmente un modelo SEA. Teniendo en cuenta que en muchos casos de interés práctico, la transmisión de energía entre fuentes y receptores se puede justificar mediante la contribución de un grupo finito de vías de transmisión, se define un algoritmo para encontrarlas. A continuación, se implementa un algoritmo que incluye en el cómputo de caminos la naturaleza estocástica de los factores de pérdidas SEA. Luego, se trata la extensión del análisis de vías de transmisión al rango de media frecuencia. La técnica de teoría de grafos aplicada a cálculo de caminos se adapta para algunos modelos ED y también SmEdA. Finalmente, se presenta otra posible aplicación de la teoría de grafos a la vibroacústica. Se implementa una estrategia basada en algoritmos de cortes en grafos destinada a reducir la energía en un subsistema receptor mediante la simple modificación de un grupo reducido de factores de pérdidas. El grupo se encuentra calculando cortes que separen en el grafo los subsistemas fuentes de los subsistemas receptores.