S’estudia i es millora l’aplicació de la síntesi d’Story per a la obtenció de macrolactones cícliques, específicament la 16-hexadecanolida a partir dels peròxids de ciclohexanona. El rendiment global en macrolides és de l’ordre del 64% a partir de la ciclohexanona inicial. S’aplica el mètode de cinètica no paramètrica – NPK – a la descomposició tèrmica del diperòxid de diciclohexilidè i del triperòxid de triciclohexilidè. Per a ambdues substàncies, s’obtenen valors del voltant de 150 kJ.mol-1 per a l’energia d’activació i s’identifica el model de Šesták-Berggren (SB) com el més probable per descriure la influència de la conversió sobre la velocitat de reacció. Aquest tipus de model no conté informació sobre la iniciació del procés, dada necessària per a la seva descripció detallada. En aplicar el mètode NPK a dades experimentals de DSC de reaccions reconegudes com a autocatalítiques, concretament, la descomposició del 2,4-dinitrofenol i el curat de dues resines epoxi s’observa que probablement estigui format en tots els casos per la superposició d’una transformació d’ordre 1 – iniciació – i una de tipus Šesták-Berggren. Això permet formular la hipòtesi de que el mètode NPK pot arribar a proporcionar informació suficient sobre el procés de iniciació. Aquesta proposta requereix, però, extrapolacions en part subjectives i en cap cas ha proporcionat funcionalitats diferents amb la temperatura per a la iniciació i per a la reacció principal. S’estudia la influència de diferents dissolvents en la descomposició tèrmica dels peròxids, confirmant que els més adients per a aquesta finalitat son alcans d’ alt punt de ebullició (decà i dodecà). Amb ells, s’aconsegueix sintetitzar les macrolactones cícliques 11-undecanolida i 16-hexadecanolida, d’ 11 i 16 carbonis, respectivament, amb rendiments molt atractius. Finalment, s’estudia la influència de la concentració i de la temperatura en la descomposició dels peròxids de ciclohexanona en dissolució d’alcans d’alt punt d’ebullició. Els millors resultats s’obtenen amb concentracions entre el 2% i el 3% en pes de peròxid i uns 175ºC. / Se estudia y mejora la aplicación de la síntesis de Story para la obtención de macrolactonas cíclicas, específicamente la 16-hexadecanolida a partir de los peróxidos de ciclohexanona. El rendimiento global en macrolidas es del orden del 64% a partir de la ciclohexanona inicial. Se aplica el método de cinética no paramétrica – NPK – a la descomposición térmica del diperóxido de diciclohexilideno y del triperóxido de triciclohexilideno. Para ambas sustancias, se obtienen valores de alrededor de 150 kJ.mol-1 para la energía de activación y se identifica el modelo de Šesták-Berggren (SB) como más probable para describir la influencia de la conversión sobre la velocidad de reacción. Este tipo de modelo no contiene información sobre la iniciación del proceso, dato necesario para su descripción detallada. Al aplicar el método NPK a datos experimentales de DSC de reacciones reconocidas como autocatalíticas, concretamente, la descomposición del 2,4-dinitrofenol y el curado de dos resinas epoxi se observa que probablemente esté formado en todos los casos por la superposición de una transformación de orden 1 – iniciación – y una de tipo Šesták-Berggren. Esto permite formular la hipótesis de que el método NPK puede llegar a proporcionar información suficiente sobre el proceso de iniciación. Esta propuesta requiere, sin embargo, de extrapolaciones en parte subjetivas y en ningún caso ha proporcionado funcionalidades distintas con la temperatura para la iniciación y para la reacción principal. Se estudia la influencia de diferentes disolventes en la descomposición térmica de los peróxidos, confirmando que los más adecuados para este fin son alcanos de alto punto de ebullición (decano y dodecano). Con ellos, se consigue sintetizar las macrolactonas cíclicas 11-undecanolida y 16-hexadecanolida, de 11 y 16 carbonos, respectivamente, con rendimientos muy atractivos. Finalmente, se estudia la influencia de la concentración y de la temperatura en la descomposición de los peróxidos de ciclohexanona en disolución de alcanos de alto punto de ebullición. Los mejores resultados se obtienen con concentraciones entre el 2% y el 3% en peso de peróxido y unos 175ºC. / The Story synthesis application for producing cyclic macrolactones is studied and improved. A special focus is put on the formation of 16-hexadecanolide coming from cyclohexanone peroxides. The global performance in macrolides ranges about 64% from initial cyclohexanone. The non-parametric kinetics method – NPK – is applied to the thermal decomposition of dicyclehexilidene diperoxide and tricyclehexilidene triperoxide. For both substances, values about 150 kJ.mol-1 for activation energy are obtained, and the Šesták-Berggren (SB) model is identified as the most probable for describing the influence of conversion on the reaction rate. This type of model does not contain information about the process initiation, an essential data for detailed description. When applying NPK method on experimental data from reactions identified as autocatalytic, specifically the decomposition of 2,4-dinitrophenol and curing of two epoxy resins, it is observed that probably in all cases comes from the superposition of a transformation of range 1 – initiation – and another of Šesták-Berggren type. This leads to state the hypothesis that NPK method could bring enough information on the initiation process. Nevertheless, this proposal needs partially subjective extrapolations. It has to be indicated that it did not produce different functionalities along with temperature for the initiation and for the main reaction in any case. The influence of different solvents on the thermal decomposition on peroxides has been studied. The most appropriate solvents for this purpose are high boiling point alkanes (decane and dodecane). They allow synthesizing 11-undecanolide and 16-hexadecanolide cyclic macrolactones with very attractive yields. Finally, the concentration and temperature influence on the cyclohexanone peroxide decomposition dissolved in high boiling point alcanes is studied. The best results are obtained with concentrations ranging between 2% and 3% in weight of peroxide, and 175ºC

Aquesta tesi se central en la formació d’eixams, on s’estudia el comportament coordinat d’un grup de robots per formar un patró quan s’observa a nivell global. En aquest sentit, la formació de la forma general és un dels problemes actuals en d’intel·ligència d’eixams artificials. En aquesta tesi s’introdueix una nova formació en forma de Y, la qual presenta una gran quantitat d’aplicacions en comparació amb altres tècniques de formació. Per exemple, la formació en Y es pot aplicar com a formació estratègica per totes les escales, presenta facilitat per canviar de forma i grandària a més de resoldre els problemes de redundància, d’autoorganització i autoreparació. L’objectiu principal d’aquesta tesi és aconseguir la formació en Y d’un eixam de robots. La implementació de dita formació únicament s’ha dut a terme mitjançant un entorn de simulació tot i que se han tingut en compte diferents aspectes que es podrien donar en una implementació real. El disseny del control de l’eixam per a diferents eixos s’ha realitzat a partir d’un model capaç de predir el comportament global de l’eixam, de la definició del temps d’establiment i l’aplicació de tècniques de localització de pols. Per controlar l’eixam en forma Y en termes d’orientació i el seu moviment com un bloc, s’han combinat el controlador lineal proposat, amb funcions límit i l’ajust d’alguns paràmetres per simulació. Els paràmetres s’han escollit per la formació desitjada i segons les constants definides per l’usuari. En comparació amb altres treballs, la solució proposta és simple, computacionalment eficient i tant per models d’eixams centralitzats com descentralitzats. / Esta tesis se centra en la formación de enjambres, donde se estudia el comportamiento coordinado de un grupo de robots para formar un patrón cuando se observa a nivel global. En este sentido, la formación de la forma general es uno de los problemas actuales en la inteligencia de enjambres artificiales. En esta tesis se introduce una nueva formación en forma de Y, la cual presenta una gran cantidad de aplicaciones en comparación con otras técnicas de formación. Por ejemplo, la formación en Y se puede aplicar como formación estratégica para todas las escalas, presenta facilidad para cambiar de forma y tamaño además de resolver los problemas de redundancia, de auto-organización y auto-reparación. El objetivo principal de esta tesis es conseguir la formación en Y de un enjambre de robots. La implementación de dicha formación se ha llevado a cabo únicamente mediante un entorno de simulación aunque se han tenido en cuenta diferentes aspectos que se podrían dar en una implementación real. El diseño del control del enjambre para diferentes ejes se ha realizado a partir de un modelo capaz de predecir el comportamiento global del enjambre, de la definición del tiempo de establecimiento y la aplicación de técnicas de localización de polos. Para controlar el enjambre en forma de Y en términos de orientación y movimientos del enjambre como un bloque, se han combinado el controlador lineal propuesto, funciones límite y el ajuste de algunos parámetros por simulación. Los parámetros se han escogido para la formación deseada y según las constantes definidas por el usuario. En comparación con otros trabajos, la solución propuesta es simple, computacionalmente eficiente, y tanto para modelos de enjambres centralizados como descentralizados. / The context of this work is the innovative young filed of swarm robotics. Particularly, in this thesis focused on swarm formation, which is important in swarm robotics too since coordinated behaviour of a group of robots to form a pattern when viewed globally. In this regard, global shape formation is one of the ongoing problems in artificial swarm intelligence. In nature, it is performed for various purposes, and search and rescue swarms could be used in disaster areas .In robotics phenomena, there exist various shape formations in the literature, but in this thesis, introduced new shape formation Y-Pod, which has vast applications compare to other formation techniques. In the discussion of our research journey, me and my supervisor discussed about various shape formations but finally exploit new shape formation Y-Pod and when we think about it, arise some questions ,why Y-Pod swarm formation and what it will serve, so in our casual discussion some important advantages are identified, those are : The Y-Pod can be utilized for formation strategy on all scales, Global shape formation, when viewed globally, Changes shapes, Easy to expand, overcome the redundancy problems and Self-organized and self-repair problems. The main objective of the proposed approach is to form a Y-pod formation of swarm robots. As well as we keep in our mind for real robot performance task, but the original work is delivered in simulation based environment only. Several parameters that significantly define the resulting behavior. We have proposed system equilibrium parameters with settling time and pole based problems, to control the swarm system in various axis an accurate model will predict the global behavior of the Y-Pod swarm formation based on the mathematical identified parameters. The proposed linear controller, limiting functions and simulation tuned parameters are combined to control Y-Pod swarm formation in terms of orientation, and swarm movement as a whole. Parameters are chosen based on desired formation as well as user defined constraints. This approach compared to others, is simple, computationally efficient, scales well to different swarm sizes, to heterogeneous systems, and to both centralized and decentralized swarm models.

En aquest treball de tesis la recerca s’ha centrat en l’estudi d’un control en mode de corrent amb aplicació a convertidors estàtics de continua-continua. Aquest s’anomena ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) i te com a característiques les següents, es de cicle extés en cas d’un canvi a la referència de corrent, autònom perque no requereix d’un senyal extern de rellotge, té realimentació (feedback) de la sortida i prealimentació de l’entrada (feedforward). S i fem un resum bàsic de les característiques dels controls més extesos classificant-los en els PWM i els d’histèresi tenim, els controls per PWM es disenyen en un punt de treball fix i sota variacions en gran senyal poden patir d’inestabilitats (es sol utilitzar una rampa de compensació per a que no esdevinguin sobreoscil.lacions), a mes a mes el rebuig a les perturbacions es molt mes lent degut a que tenen una freqüència de conmutació fixa. Respecte als controls per histèresi aqueests son controls ràpids en front a variacions de càrrega però la seva freqüència es variable, poguen arribar teòricament al límit infinit, això dificulta la construcció d’un filtre de sortida. El control proposat manté la mateixa freqüència en estat estacionari (igual que fa un control per PWM) i es ràpid a les variacions de la referència o a perturbacions en la càrrega (com el control pe histèresi). Per a l’obtenció de les variables d’estat del conjunt convertidor-control s’ha utilitzat el model o formulació continu, aquest eprmet treballar per cada subinterval de funcionament del convertidor. El control estudiat, ACPOCCFF, es va implementar en mode analògic i en mode digital aplicat a un convertidor boost, es varen realitzar varies simulacions i els seus resultats es van comparar amb mesures experimentals, fent treballar al convertidor en mode de corrent i en mode de tensió, a mes a mes les mesures es van realitzar en l’espai temporal i en el domini freqüencial. Finalment es va simular una estratègia en interleaving del tipus master-slave de tres plantes boost amb el control ACPOCCFF digital. Les ventatges, entre d’altres, de les estratègies interleaving son les de reduïr el pes, el tamany, millora del rendiment i fent que l’arrisat dels elements emmagatzemadors d’energia dels convertidors sigui mes petit. / En este trabajo de tesis la investigación se ha centrado en el estudio de un control en modo de corriente con aplicación a convertidores estáticos de continua-continua. A este control lo hemos denominado ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) y tiene las siguientes características, es de ciclo extendido en caso de cambios de la referencia de corriente, autónomo porque no necesita de una señal de reloj externa, con realimentación (feedback) de la salida y prealimentación de la entrada (feedforward). Si resumimos básicamente las características de los controles más extendidos, clasificándolos en los PWM y los de histéresis tenemos, los controles por PWM se diseñan en un punto de trabajo determinado, y bajo variaciones en gran señal pueden sufrir inestabilidades (se suele utlizar una rampa de compensación para que no ocurran las sobreocilaciones), además el rechazo a perturbaciones es mucho más lento debido a que tienen una frecuencia de conmutación fija. En cuanto a los controles por histéresis son controles rápidos frente a variaciones de carga pero su frecuencia es variable, pudiendo llegar teóricamente al límite infinito, lo cual dificulta la construcción de un filtro de salida. El control propuesto conserva la misma frecuencia en estado estacionario (igual que un control PWM), y es rápido ante variaciones de la consigna o a perturbaciones en la carga (como el control por histéresis). Para la obtención de las variables de estado del conjunto planta-control se ha utilizado el modelo o formulación continua, ya que permite trabajar por cada subintervalo de funcionamiento del convertidor. El control estudiado, ACPOCCFF, se implementó en modo analógico y en modo digital aplicado a una planta boost, realizando varias simulaciones contrastándose con las medidas experimentales, tanto en modo de corriente como en modo de tensión, además las medidas anteriores se realizaron en el espacio temporal y en el dominio frecuencial. Finalmente se simuló una estrategia en interleaving del tipo master-slave de tres plantas boost con el control ACPOCCFF digital. Las ventajas, entre otras, de las estrategias interleaving son las de reducir el peso, el tamaño, mejora de la eficiencia y se reduce el rizado de los elementos almacenadores de energía de los convertidores. / This thesis research work studies a one current mode control for DC-DC static converters. This control studied is named ACPOCCFF (Autonomous Current Programmed One Cycle Controller with Feed Forward) and its main features are, extended cycle in current reference change, autonomous because d’ont need a external clock, with output feedback and feedforward for input signal. This control have a two strong points comparated to another two main actually controls, the PWM and the hysterethical control working in sliding mode, the frequency is the same in the any working point (the same PWM control) and is faster if changes are performed in the reference (sliding mode). The converter and control state variables were obtained with the model named continous formulation, this model permit work in each converter subinterval. The studied control, ACPOCCFF, was implemented in analogic and digital mode applied in a boost converter, performing simulations and experimentals measures making a benchmark in the two, the measures were performed in current and voltage mode, in the large signal and frequential domain. Finally a master-slave interleaving strategie was simulated with the digital ACPOCCFF control in three boost converters. Advantges, among others, of interleaving strategies are mass and volumen reduction, improve efficiency and reduce the ripple in energy storage converter elements.

En aquesta tesi es presenta un model de coneixement clínic basat en taules de decisió que permet representar les fases de diagnòstic, tractament i pronòstic de diferents malalties. Les taules de decisió que s'obtenen per a cada fase del model han estat utilitzades per representar malalties reals a partir de guies de pràctica clínica. En el cas del diagnòstic s'han representat les vuit causes secundàries més comuns de la hipertensió arterial. En el cas del tractament i pronòstic s'han representat set diferents xocs en emergències. Les taules de decisió que hem obtingut per a cadascuna de les malalties s'han utilitzat com a base per crear dues eines d'entrenament mèdic, dirigides a residents. Totes dues eines s'han provat a l'Hospital Clínic de Barcelona amb diferents grups de residents. Després de les proves s'ha conclòs que les taules de decisió són adequades per a la representació del coneixement mèdic en totes tres fases. A més, les eines d'aprenentatge han estat efectives a l'hora d'ensenyar els procediments mèdics, especialment als residents amb menys experiència prèvia. / En esta tesis se presenta un modelo de conocimiento clínico basado en tablas de decisión que permite representar las fases de diagnostico, tratamiento y pronostico de distintas enfermedades. Las tablas de decisión que se obtienen para cada fase del modelo han sido utilizadas para representar enfermedades reales a partir de guías de práctica clínica. En el caso del diagnóstico se han representado las ocho causas secundarias más comunes de la hipertensión arterial. En el caso del tratamiento y pronóstico se han representado siete diferentes shocks en emergencias. Las tablas de decisión que hemos obtenido para cada una de las enfermedades se han usado como base para crear dos herramientas de entrenamiento médico, dirigido a residentes. Ambas herramientas se han probado en el Hospital Clínic de Barcelona con distintos grupos de residentes. Tras las pruebas se ha concluido que las tablas de decisión son adecuadas para la representación del conocimiento medico en las tres fases. Además, las herramientas de aprendizaje han sido efectivas a la hora de enseñar los procedimientos médicos, en especial a los residentes con menos experiencia previa. / In this thesis a clinical knowledge model based on decision tables is presented. This model allows us to represent the stages of diagnosis, treatment, and prognosis of different diseases. The decision tables obtained for each phase of the model have been used to represent real diseases from clinical practice guidelines. In the case of diagnosis, we represented eight of the most common secondary causes of hypertension. For the treatment and prognosis we represented seven different emergency shocks. The decision tables obtained for each disease have been used as the basis for two medical training tools aimed to residents. Both tools have been tested in the Hospital Clínic de Barcelona with different groups of residents. After testing, it was concluded that decision tables are suitable for the representation of medical knowledge in all three phases. In addition, the learning tools have been effective in teaching medical procedures, especially for untrained residents.

L’evolució de la tecnologia ha produït canvis profunds en els paradigmes de l'ensenyament i, particularment, en l'aplicació d'aquests a l’aprenentatge en línia (e-learning). De fet va ser la pròpia revolució tecnològica la que va fer néixer aquest nou model d'aprenentatge virtual i, actualment, poques són les institucions que no compten amb alguna aplicació de l'e-learning, ja sigui com a alternativa al model educatiu tradicional o com a complement (blended learning). La introducció de l'e-learning, i en general de les Tecnologies de la Informació i Comunicació (TIC), al món educatiu ha fet que la teoria instructivista de l'educació tradicional s'hagi desplaçat cap a un paradigma constructivista, generant un model molt més centrat en l'alumne. Les eines educatives han anat evolucionant cap aquest nou paradigma, on la personalització i l’adaptació són fils conductors, i els Sistemes Tutors Intel·ligents (STI) en són un bon exemple. Tanmateix, l'arribada de la Web 2.0 ha desencadenat un moment social que ha acabat marcant de nou el món educatiu. El desplegament de la teoria connectivista, sorgida de l'aplicació de la Web Social en l’àmbit educatiu, i la implantació de múltiples iniciatives d'e-learning han afavorit la proliferació d'Entorns Virtuals d'Aprenentatge (EVA) i de diferents tecnologies educatives basades en Web. Atès que la tecnologia associada a Internet està en constant evolució, però, tot fa pensar que els entorns d’aprenentatge hauran d’evolucionar en els propers anys de manera paral·lela a com ho està fent la pròpia Web. Així, és probable que les següents generacions d'e-learning implementin característiques pròpies de la Web 3.0 (semàntica) i de la Web 4.0 (simbiòtica) i esdevinguin entorns on els agents intel·ligents hi tinguin un paper significatiu. En aquesta tesi s’analitza en primer lloc quina ha estat la trajectòria que ha seguit l’educació al llarg de la història i quina influència ha tingut en la implantació dels sistemes d’aprenentatge en línia, des dels més senzills i poc adaptatius, fins als més moderns i pensats per millorar l’experiència en l’aprenentatge. A més, en vistes de la trajectòria tecnològica que es divisa, es proposa una nova arquitectura que permeti incloure, d’una banda, les capacitats dels entorns ja existents d’aprenentatge en línia, i, de l’altra, els agents intel·ligents que convertiran l’experiència de l’ensenyament a distància en una experiència adaptativa i social, on el concepte de grup tindrà cabdal importància. Els sistemes educatius intel·ligents futurs, per tant, hauran de disposar d'una part complexa de computació avançada, aspecte abordat des del camp de la Intel·ligència Artificial, que permeti reconèixer quina és l’evolució de l’alumne en el seu aprenentatge i com aquest està interactuant i rendint amb els companys de la seva classe virtual. A més, la quantitat d'interaccions produïdes en aquests entorns generarà un gran volum de dades educatives, la Big Learning Data, amb informació vital que caldrà processar per millorar i adaptar el sistema a l’alumne a mesura que el curs avança, i per recollir informació valuosa per a la seva tutorització. Així, la darrera part d’aquesta tesi mostra les contribucions realitzades en Intel·ligència Artificial i els resultats de la seva implementació per crear la part intel·ligent d’aquesta arquitectura, podent extreure d'aquesta manera el màxim rendiment d’aquests nous entorns d’aprenentatge col·laboratiu que seran realitat d’aquí a pocs anys. / La evolución de la tecnología ha producido cambios profundos en los paradigmas de la enseñanza y, particularmente, en la aplicación de éstos en el aprendizaje en línea (e-learning). De hecho fue la propia revolución tecnológica la que hizo nacer este nuevo modelo de aprendizaje virtual y, actualmente, pocas son las instituciones que no cuentan con alguna aplicación del e-learning, ya sea como alternativa al modelo educativo tradicional o como complemento (blended learning). La introducción del e-learning, y en general de las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC), en el mundo educativo ha hecho que la teoría instructivista de la educación tradicional se haya desplazado hacia un paradigma constructivista, generando un modelo mucho más centrado en el alumno. Las herramientas educativas han ido evolucionando hacia este nuevo paradigma, donde la personalización y la adaptación son hilos conductores, y los Sistemas Tutores Inteligentes (STI) son un buen ejemplo. Sin embargo, la llegada de la Web 2.0 ha desencadenado un momento social que ha marcado de nuevo el mundo educativo. El despliegue de la teoría conectivista, surgida de la aplicación de la Web Social en el ámbito educativo, y la implantación de varias iniciativas de e-learning han favorecido la proliferación de entornos virtuales de aprendizaje y de diferentes tecnologías educativas basadas en Web. Dado que la tecnología asociada a Internet está en constante evolución, todo hace pensar que los entornos de aprendizaje deberán evolucionar en los próximos años de manera paralela a como lo está haciendo la propia Web. Así, es probable que las siguientes generaciones de e-learning implementen características propias de la Web 3.0 (semántica) y de la Web 4.0 (simbiótica) y se conviertan en entornos donde los agentes inteligentes tengan un papel significativo. En esta tesis se analiza en primer lugar cuál ha sido la trayectoria que ha seguido la educación a lo largo de la historia y qué influencia ha tenido en la implantación del e-learning, desde los más sencillos y poco adaptativos, hasta los más modernos y pensados para mejorar la experiencia en el aprendizaje. Además, en vistas de la trayectoria tecnológica que se divisa, se propone una nueva arquitectura que permita incluir, por un lado, las capacidades de los entornos ya existentes de aprendizaje en línea, y, por otro, los agentes inteligentes que convertirán la experiencia de la enseñanza a distancia en una experiencia adaptativa y social, donde el concepto de grupo tendrá capital importancia. Los sistemas educativos inteligentes futuros, por tanto, deberán disponer de una parte compleja de computación avanzada, aspecto abordado desde el campo de la Inteligencia Artificial, que permita reconocer cuál es la evolución del alumno en su aprendizaje y como éste está interactuando y rindiendo con los compañeros de su clase virtual. Además, la cantidad de interacciones producidas en estos entornos generará un gran volumen de datos educativos, la Big Learning Data, con información vital que habrá que procesar para mejorar y adaptar el sistema al alumno a medida que el curso avanza, y para recoger información valiosa para su tutorización. Así, la última parte de esta tesis muestra las contribuciones realizadas en Inteligencia Artificial y los resultados de su implementación para crear la parte inteligente de esta arquitectura, pudiendo extraer de este modo el máximo rendimiento de estos nuevos entornos de aprendizaje colaborativo que serán realidad dentro de pocos años. / The evolution of technology has produced profound changes in the paradigms of teaching and, particularly, in their application in online learning (e-learning). In fact it was the technological revolution itself that gave birth to this new model of virtual learning and there are currently few institutions that do not have an e-learning application, either as an alternative to traditional methods or to complement them (blended learning). The introduction of e-learning, and in general of the Information Technology and Communication (ICT) in the educational world has made the instructivist traditional education theory move to a constructivist paradigm, creating a more focused learning model. Educational tools have evolved towards this new paradigm, where customization and adaptation are the backbone of the model. Intelligent Tutoring Systems (ITS) provide a good example of this new methodology. However, the advent of Web 2.0 has created a social era which has rebranded the educational world. The deployment of the connectionist theory, arising from the implementation of the Social Web in education, and the implementation of various e-learning initiatives have led to the proliferation of virtual learning environments and different educational Web-based technologies. Since the technology associated with the Internet is constantly evolving, everything suggests that learning environments should evolve in the coming years in parallel with the Web itself. Thus it is likely that the next generation of e-learning implements own Web 3.0 (semantic) and Web 4.0 (symbiotic) characteristics and create environments where intelligent agents have a significant role. In this thesis we first analyze the path of education throughout history and discuss the influence it has had on the implementation of e-learning, from the simplest and less adaptive measures to the most modern, designed methods to enhance the learning experience. Furthermore, in view of the visible technological background, we propose a new architecture to include, on the one hand, the capabilities of existing online learning environments, and secondly, intelligent agents which can convert the experiences acquired in distance learning into an adaptive and social experience, where the group concept is of paramount importance. Future intelligent educational systems must therefore have an intricate part of advanced computing, an aspect from the field of Artificial Intelligence, which recognizes the evolution of students in their learning and how they interact and perform with their virtual class mates. In addition, the number of interactions produced in these environments will generate a large volume of educational data, the Big Data Learning with vital information that must be processed to improve and adapt the system to the student as the course progresses, and to collect valuable information for tutorship. So, the last part of this thesis shows the contributions made in Artificial Intelligence and the results of their implementation to create the intelligent part of this architecture. The benefits of these new collaborative learning environments will enable us to optimize performance in coming years.

La tesi es planteja com una aportació a l'estudi urbanístic de ciutats mediterrànies, que van créixer vinculades a rambles o rieres, l'exemple més significatiu el constitueixen les Rambles de Barcelona. L'objectiu de la tesi és analitzar el paper que han exercit les rambles en diferents períodes històrics, a partir de diferents funcions com a eix d’escorrentia, límit territorial, passeig o espai públic. La metodologia utilitzada va consistir en indagació literària, històrica i cartogràfica antiga de diferents ciutats mediterrànies vinculades a rambles. El material d'arxiu recopilat es va comparar amb fotografies satèl·lit i arxius digitals actualitzats en format CAD. La documentació obtinguda es complementa amb un estudi empíric basat en l'observació, realitzat a partir de visites de camp. La tesi està estructurada en tres capítols: En el primer, s'exposen les generalitats de les rambles, les formes de creixement urbà i intervencions en diferents ciutats mediterrànies. Es complementa aquest primer capítol amb dos annexos. L'annex I, descriu els antecedents de l'ús de les rambles en ciutats pròpies del desert com Shibam al Iemen i Jerash a Jordània. L'annex II descriu el creixement de ciutats mediterrànies on les rambles han estat el configurador principal de la forma urbana. A partir del capítol II, la tesi se centra en les Rambles de Barcelona. En aquesta ciutat, la història i creixement urbà han estat estretament vinculats i condicionats a les Rambles. Abans del segle XIII, la Rambla avançava pel pla sense afectar la ciutat emmurallada romana. Les Rambles van passar més tard a constituir-se com un límit territorial complementat amb les muralles que van ser demolides al segle XIX, igual que en diferents ciutats europees. L'enderroc es va basar en les teories higienistes i nous models de ciutat implementats pel Baró de Haussmann, a París i l'estudi d'Edwin Chadwick, a Londres. En el tercer capítol s'exposen les intervencions urbanes realitzades a les avingudes actualment denominades "les Rambles", que són un espai públic de traçat irregular, la morfologia de les quals denota la permanent presència de l'antiga riera. Certament, diferents autors entre els quals es destaquen geògrafs, periodistes i historiadors han estudiat l'evolució històrico-social d'aquest carrer. No obstant això, malgrat l'interès que han propiciat les Rambles, són escassos els estudis orientats per professionals de la urbanística pel que fa al seu caràcter com a espai públic. El material d'arxiu inèdit constitueix una de les principals aportacions de la tesi. El pla anònim del segle XVIII va permetre reconèixer la transformació de cada un dels trams de la Rambla un cop enderrocades les muralles. També s'analitzen les propostes de convertir la Rambla en bulevard en els anys 1863 i 1924. L' estudi de l'espai públic a les Rambles permetre reconèixer i valorar les diferents intervencions en l'arbrat, mobiliari, il·luminació i altres elements de l'espai públic, així com les seves característiques formals. / La tesis se plantea como una aportación al estudio urbanístico de ciudades mediterráneas, que crecieron vinculadas a ramblas o rieras, cuyo ejemplo más significativo lo constituyen las Ramblas de Barcelona. El objetivo de la tesis es analizar el papel que han desempeñado las ramblas en diferentes periodos históricos, a partir de diferentes funciones como eje de escorrentía, límite territorial, paseo o espacio público. La metodología utilizada consistió en indagación literaria, histórica y cartográfica antigua de diferentes ciudades mediterráneas vinculadas a Ramblas. El material de archivo recopilado se comparó con fotografías satelitales y archivos digitales actualizados en formato CAD. La documentación obtenida se complementa con un estudio empírico basado en la observación, realizado a partir de visitas de campo. La tesis está estructurada en tres capítulos: En el primero, se exponen las generalidades de las ramblas, las formas de crecimiento urbano e intervenciones en diferentes ciudades mediterráneas. Se complementa este primer capítulo con dos anexos. El anexo I, describe los antecedentes del uso de las ramblas en ciudades propias del desierto como Shibam en Yemen y Jerash en Jordania. El anexo II describe el crecimiento de ciudades mediterráneas donde las ramblas han sido el configurador principal de la forma urbana. A partir del capítulo II, la tesis se centra en las Ramblas de Barcelona. En esta ciudad, la historia y crecimiento urbano han estado estrechamente vinculados y condicionados a las ramblas. Antes del siglo XIII, la rambla avanzaba por el llano sin afectar la ciudad amurallada romana. Las Ramblas pasaron más tarde a constituirse como un límite territorial complementado con murallas que fueron demolidas en el siglo XIX, al igual que en diferentes ciudades europeas. El derribo se basó en las teorías higienistas y nuevos modelos de ciudad implementados por el Barón de Haussmann, en París y el estudio de Edwin Chadwick, en Londres. En el tercer capítulo se exponen las intervenciones urbanas realizadas en la calle actualmente denominada “las Ramblas”, que son un espacio público de trazado irregular, cuya morfología denota la permanente presencia de la antigua riera. Ciertamente, diferentes autores entre los que se destacan geógrafos, periodistas e historiadores han estudiado la evolución histórico-social de esta calle. Sin embargo, a pesar del interés que han propiciado las Ramblas, son escasos los estudios orientados por profesionales de la urbanística en lo referente a su carácter como espacio público. El material de archivo inédito constituye una de las principales aportaciones de la tesis. El plano anónimo del siglo XVIII, permitió reconocer la transformación de cada uno de los tramos de las Ramblas una vez demolidas las murallas. También se analizan las propuestas de convertir las Ramblas en bulevar en los años 1863 y 1924. El estudio del espacio público en las Ramblas permitió reconocer y valorar las distintas intervenciones en el arbolado, mobiliario, iluminación y demás elementos del espacio público, así como sus características formales. / This thesis is presented as a contribution to the study of urban Mediterranean cities that grew attached to streams or watercourses, whose most significant example is the Ramblas of Barcelona. The aim of the thesis is to analyze the role played by the streams in different historical periods, from different functions as runoff axis, territorial limit, promenade or public space. The methodology of the study consisted on a literary inquiry of ancient historical and cartographic materials from different Mediterranean cities linked to ramblas. The footage collected was compared with satellite photographs and digital files updated in CAD format. The documentation obtained was complemented by an empirical study based on observation, made from field visits. The thesis is divided into three chapters: The first chapter contains generalities about the streams, forms of urban growth and interventions in different Mediterranean cities. This chapter includes two annexes. Annex I describes the stream transformations in desert cities as Shibam in Yemen and Jerash in Jordan. Annex II describes the growth of some Mediterranean cities in which the stream has been the main configurator of the urban form. Chapter II focuses in the Ramblas of Barcelona. In this city, history and urban growth have been closely linked and conditioned by the streams. Before the thirteenth century, the stream crossed the field without affecting the Roman walled city. Later on, the Ramblas played the role of a territorial limit, supplementing the walls that were demolished in the nineteenth century, as in other European cities. The demolition was based on hygienists theories and new models of city implemented by Baron Haussmann in Paris and Edwin Chadwick in London. The third chapter contains a detailed study of the urban interventions performed on the street now called "Las Ramblas" that are today a public irregular space, whose morphology denotes the permanent presence of the old stream. Different authors, like geographers, journalists and historians have studied the historical and social evolution of this street. However, despite the great interest related to the Ramblas, there are a few studies targeted on its urban dimension, regarding their character as a public space. Unpublished archive material constitutes one of the main contributions of the thesis. An anonymous plan of the eighteenth century allowed to recognize the transformation of each of the sections of the Ramblas, once demolished the walls. The proposals to turn the Ramblas into a boulevard, in 1863, and again in 1924, are also discussed. Finally, the study of the Ramblas as a public space has led to evaluate different interventions in the furniture, lighting, trees and other elements of the public space, and their formal characteristics.

L'electrònica ha experimentat una gran evolució durant les últimes dècades. El número de dispositius i aplicacions electrònics ha augmentat exponencialment fins a convertir-se en elements indispensables de la nostra vida quotidiana. Concretament, en el campo de l’electrònica de potencia, els convertidores commutats CC-CC, àmpliament utilitzats en els sistemes d’alimentació d’ equips electrònics, requereixen d’una eficiència elevada. Així, en la tesis es presenta un nou mètode per al disseny de convertidors CC-CC que optimitza una funció objectiu no lineal amb restriccions no lineals. El model desenvolupat aborda, en la majoria dels casos, un problema que consisteix en el disseny òptim de mínimes pèrdues, es a dir, màxima eficiència. A pesar d’això, també es presenta, a mode d’exemple, el disseny òptim de convertidors maximitzant l’ample de banda. Es pretén mostrar així la facilitat amb que pot ser modificat el programa de disseny. El problema ha estat modelat com un programa de Programació Geomètrica per aprofitar les avantatges que ofereix l’optimització convexa.L'electrònica ha experimentat una gran evolució durant les últimes dècades. El número de dispositius i aplicacions electrònics ha augmentat exponencialment fins a convertir-se en elements indispensables de la nostra vida quotidiana. Concretament, en el campo de l’electrònica de potencia, els convertidores commutats CC-CC, àmpliament utilitzats en els sistemes d’alimentació d’ equips electrònics, requereixen d’una eficiència elevada. Així, en la tesis es presenta un nou mètode per al disseny de convertidors CC-CC que optimitza una funció objectiu no lineal amb restriccions no lineals. El model desenvolupat aborda, en la majoria dels casos, un problema que consisteix en el disseny òptim de mínimes pèrdues, es a dir, màxima eficiència. A pesar d’això, també es presenta, a mode d’exemple, el disseny òptim de convertidors maximitzant l’ample de banda. Es pretén mostrar així la facilitat amb que pot ser modificat el programa de disseny. El problema ha estat modelat com un programa de Programació Geomètrica per aprofitar les avantatges que ofereix l’optimització convexa. / La electrónica ha experimentado una gran evolución en las últimas décadas. El número de dispositivos y aplicaciones electrónicas ha aumentado exponencialmente hasta convertirse en elementos indispensables en nuestra vida cotidiana. Concretamente, en el campo de la electrónica de potencia, los convertidores conmutados CC-CC, ampliamente utilizados en los sistemas de alimentación de equipos electrónicos, requieren de una eficiencia elevada. Así, en la tesis se presenta un nuevo método para el diseño de convertidores CC-CC que optimiza una función objetivo no lineal con restricciones no lineales. El modelo desarrollado aborda, en la mayoría de los casos, un problema que consiste en el diseño óptimo de mínimas pérdidas, es decir, máxima eficiencia. Sin embargo, también se presenta, a modo de ejemplo, el diseño óptimo de convertidores maximizando el ancho de banda. Se pretende mostrar así la facilidad con que puede ser modificado el programa de diseño. El problema ha sido modelado como un programa de Programación Geométrica para aprovechar las ventajas que ofrece la optimización convexa. / The electronics has evolved greatly in recent decades. The number of electronic devices and applications has grown exponentially to become indispensable in our daily lives. Specifically, in the field of power electronics, the power converters DC-DC, widely used in supply systems of electronic equipment, require a high efficiency. Thus, the thesis presents a new method for the design of DC-DC converters to optimize nonlinear objective function with nonlinear constraints. The model developed presented, in most cases, a problem which consists in the optimum design of minimum losses. However, also presents the optimal design of converters maximizing bandwidth. And is intended to show how easy it can be modified the design program. The problem is modelled as a Geometric Programming problem to exploit the advantages of convex optimization.

En l'enologia, els microorganismes han estat analitzats tradicionalment mitjançant l’ús de tècniques convencionals o bé mitjançant tècniques moleculars. Aquestes tècniques permeten obtenir resultats precisos, repetitius i reproduïbles, però requereix personal format i una preparació complexa de la mostra. En el cas de paràmetres fisicoquímics de most de raïm i vi, les metodologies convencionals, com ara destil•lacions i titulacions alcalimètriques o iodimètriques que són cares, laborioses i poc respectuoses amb el medi ambient. Aquestes, han estat reemplaçades gradualment per tècniques analítiques més ràpides com ara anàlisis espectrofotomètrics o enzimàtics, especialment en cellers mitjans i de grans dimensions. D'altra banda, l’espectroscòpia d’infraroig ja sigui proper (Near Infrared, NIR) o mitja (Mid Infrared, MIR), ha estat una revolució per als cellers augmentant àmpliament el nombre de paràmetres de mosts i vi analitzat per hora. L'espectroscòpia d’infraroig combinada amb l'anàlisi multivariant s'ha utilitzat amb èxit per estudiar, discriminar i classificar microorganismes. L’espectroscòpia infraroja de reflectància total atenuada (Attenuated Total Reflectance – Fourier Transform Infrered, ATR-FTIR) proporciona bandes de tots els components cel•lulars dels microorganismes, principalment de la membrana i la paret cel•lular que en permeten la seva classificació. Amb el present treball, es proposa estendre les aplicacions actuals de la tecnologia d'infraroig per construir models espectrals per estudiar, discriminar i classificar espècies "desconegudes" de llevats en el vi. Els resultats d'aquest projecte poden proporcionar a la indústria vitivinícola i a les comunitats científiques un tècnica simple, ràpida, no destructiva, precisa i sensible per discriminar diferents soques de llevat utilitzades habitualment per a la fermentació del vi. La tècnica és senzilla i rentable, i requereix un baix volum de mostra. A més, una vegada adquirit l'instrument, hi ha un cost operacional mínim implicat en la utilització d'aquesta tècnica. Atès a l’actual ús de l'espectroscòpia MIR en el control de qualitat del vi, la indústria vitivinícola ja hi està familiaritzada. / En enología, los microorganismos se han analizado tradicionalmente mediante el uso de técnicas convencionales o bien mediante el uso de técnicas moleculares. Estas técnicas permiten la obtención de resultados precisos, repetitivos y reproducibles, pero también requieren personal cualificado y una preparación de muestra compleja. En el caso de parámetros fisicoquímicos en mosto y vino, las metodologías convencionales como destilaciones, valoraciones ácido-base o iodometrias que son caras, laboriosas y poco respetuosas con el medio ambiente han sido remplazadas gradualmente por técnicas analíticas más rápidas como análisis espectrofotométricos o enzimáticos, especialmente en bodegas de tamaño mediano y grande. Por otra parte, la espectroscopia de infrarrojo ya sea cercano (NIR) o mediano (MIR), ha sido una revolución para las bodegas incrementando ampliamente el número de parámetros analíticos que pueden ser analizados en mostos y vinos por hora. La espectroscopia de infrarrojo combinada con el análisis multivariante se ha utilizado con éxito para estudiar, discriminar y clasificar microorganismos. La espectroscopia de infrarrojo de reflectancia total atenuada (Attenuated Total Reflectance – Fourir Transform Infared ATR-FTIR) proporciona bandas de todos los componentes celulares de los microorganismos, principalmente de la membrana y de la pared celular, permitiendo su clasificación. Con el presente trabajo, se propone extender las aplicaciones actuales de la tecnología del infrarrojo para la construcción de modelos espectrales para estudiar, discriminar y clasificar especies “desconocidas” de levaduras en el vino. Los resultados de este proyecto pueden proporcionar a la industria vitivinícola y a las comunidades científicas una técnica simple, rápida, no destructiva, precisa y sensible para la discriminación de diferentes cepas de levadura utilizadas habitualmente para la fermentación alcohólica. La técnica es simple y rentable, y requiere un bajo volumen de muestra. A parte, una vez adquirido el instrumento, este presenta un coste operacional mínimo. Debido al actual uso de la espectroscopia de infrarrojo MIR en el control de calidad de vino, la industria vitivinícola ya está familiarizada con su utilización. / In oenology, microorganisms have been traditionally analysed using conventional techniques based on morphological tests supplemented with physiological tests or molecular techniques. These techniques allow obtaining accurate, repetitive and reproducible results, but requiring trained personnel and laborious and time consuming sample preparation. In the case of physicochemical parameters of grape must and wine, the conventional methodologies such as distillations and alkalimetric or iodimetric titrations are expensive, time consuming and poor environmentally friendly and have been gradually replaced by faster analytical technique such as spectrophotometric or enzymatic analysis specially in mid and large size wineries. Moreover, near infrared (NIR) and mid infrared (MIR) spectroscopies had been a revolution for wineries increasing extensively, the number of parameters of grape musts and wines analysed per hour. Infrared spectroscopy combined with multivariate analysis has been successfully used to study, discriminate and classify microorganisms. Attenuated total reflectance infrared spectroscopy (ATR-FTIR) provides bands from all the cellular components of microorganisms, mainly from cell membrane and cell wall that permit the classification of microorganisms. With the present work, we propose to extend the current applications of infrared technology to build up spectral models to study, discriminate and classify “unknown” wine yeasts species. The results from this project can provide the wine industry and research communities with simple, fast, non-destructive, accurate and sensitive technique for discriminating yeast strains commonly used for wine fermentation that are difficult to isolate and identify. The technique is simple, cost-effective, and requires low sample volume. Furthermore, once the instrument is purchased, there is minimal operational cost involved on performing this technique. Due to the use of MIR spectroscopy in wine quality control, the wine industry is already familiar with this technology.

Els edificis, des de la construcció, a l'ús, fins a la demolició, són responsables d'un considerable impacte sobre el medi ambient. Bona part de l'impacte ambiental del sector de la construcció està relacionat amb el consum d'energia. Dintre de les fases del cicle de vida de l'edifici, la fase d'ús és aquella en què s'empra la major quantitat de energia. A l'hora de considerar l'impacte del sector, és necessari prendre en compte que la nova construcció és encara predominant a escala global. En projectes de nova construcció és essencial que ja des de les fases de disseny es prenguin les decisions coneixent les seves implicacions en termes d'energia, per a reduir l'impacte negatiu dels futurs edificis. En aquest context, les eines existents per a modelar el funcionament energètic dels edificis poden aplicar-se per a predir les seves prestacions. Alguns autors apunten a aquest tipus d'aplicació com prometedora per a una millor utilització de l'energia en els edificis. A pesar de l'existència d'una gran varietat d'eines que apliquen des de mètodes de càlcul simplificat fins a mètodes de simulació avançada, avui dia el seu ús en la pràctica professional és limitat. Sovint, els càlculs de les prestacions energètiques es limiten a les etapes finals del projecte. En molts casos es tracta de verificacions convencionals, com sol ocórrer en l'aplicació dels procediments de càlcul necessaris per a la certificació energètica. Les auditories energètiques més detallades són desenvolupades per part d'un nombre limitat de consultores energètiques en uns pocs països i es porten a terme per a edificis excepcionals per magnitud i tipologia. Les excepcions existents no són rellevants respecte a l'impacte global del sector de la construcció en el medi ambient. En la majoria dels projectes els procediments de càlcul de les prestacions energètiques no estan integrats al llarg de tot el procés de disseny; la seva eficaç i efectiva incorporació en la rutina dels professionals en suport a les decisions de projecte és fora del comú. Resulta paradoxal que les eines de càlcul s'explotin més en projectes excepcionals que en la gran majoria dels projectes que realment determinar l'impacte del sector. En aquesta tesi, investiguem l'ús de mètodes per al càlcul de les prestacions energètiques dels edificis en la pràctica rutinària del projecte. L'objectiu és entendre millor les barreres i les potencialitats dels diferents tipus de mètode de càlcul que existeixen actualment amb la finalitat de millorar la seva explotació. El nostre interès es dirigeix, més enllà de projectes singulars, cap a la integració de l'avaluació energètica en l'activitat dels professionals comuns. Amb aquest estudi pretenem contribuir a omplir un buit que és reconegut en la literatura: la necessitat de més investigació sobre la integració en el procés de disseny de les eines per al càlcul de les prestacions energètiques dels edificis. La majoria dels estudis s'aproximen a aquest tema des dels camps de l'enginyeria i de la física de la construcció. En canvi, en aquesta tesi s'aborda el tema des de la perspectiva del projecte, parant esment al procés a través del que es genera la solució de projecte. Per tant, el focus no està en l'anàlisi energètica, sinó en la seva integració en el procés de disseny. El treball realitzat inclou una investigació teòrica i dos cas d'estudis. La investigació teòrica abasta àrees disciplinessis que tendeixen a estar separades en la literatura, com el projecte arquitectònic i l'avaluació energètica dels edificis. Aquest enfocament interdisciplinari és la base per a examinar l'ús dels mètodes de càlcul de les prestacions energètica en el context del projecte. Els dos casos d'estudi serveixen de complement a la investigació teòrica. Cadascun se centra en la reconstrucció i l'anàlisi del procés de disseny d'un edifici multi-familiar d'habitatges socials. En ambdós casos hem examinat de quina manera els mètodes de càlcul aplicats per l'equip de projecte han estat integrats en el procés. La investigació teòrica es basa en la revisió de la literatura seguint dues línies paral•leles d'estudi. Una línia aborda el procés de disseny de l'edifici, abastant des d'estudis previs sobre el disseny, fins a metodologies per a la integració de l'avaluació energètica en el procés de disseny. El treball posa en evidència la complexitat del procés de disseny, ressaltant el seu caràcter holístic i dinàmic. L'altra línia d'investigació s'ocupa de l'avaluació energètica dels edificis i en particular dels mètodes per al càlcul de les prestacions energètiques. L'estudi posa de manifest la gran diversitat que existeix en la ventall dels mètodes disponibles. A través d'aquestes dues línies d'investigació s’estableix la base per al següent pas de la investigació: a partir d'aquí es tracta la utilització dels mètodes de càlcul existents en el context del projecte. L'anàlisi teòrica es complementa mitjançant l'observació del disseny en la pràctica professional. L'estudi mostra que part dels obstacles que dificulten una aplicació eficaç de les eines per al càlcul energètic és inherent al procés de disseny. Es posa de manifest que cada fase del procés de disseny és distinta, l'evolució del procés és en gran mesura impredictible i la faceta de l'energia s'ha de conciliar amb altres aspectes del projecte que sorgeixen al llarg del procés. Per aquest motiu no és trivial coordinar l'anàlisi de les prestacions energètiques amb altres tasques de disseny. A més de les dificultats que comporta el disseny, el desafiament per als equips de projecte es complica encara més a causa de la complexitat intrínseca de l'avaluació energètica. En aquest context, la selecció d'una eina apropiada es torna crucial. Estudis precedents destaquen la necessitat d'investigar sobre la identificació de mètodes de càlcul adequats per al disseny. Per aquesta raó, una part central en el treball aborda la identificació d'eines adequades per a les diferents fases del procés de disseny. Estudis anteriors han considerat diverses eines i comparat cadascuna analitzant les seves característiques. En aquesta tesi en canvi, analitzem com aquestes característiques s'adapten a les necessitats d'un equip de professionals que s'enfronta a un procés de disseny, ressaltant les diferències entre cada fase del procés i la singularitat de cada projecte. En particular, identifiquem i analitzem deu factors clau per a la integració de mètodes de càlcul apropiats en el projecte (per exemple, la immediatesa, l'exactitud, la capacitat de resposta a les decisions de disseny i la flexibilitat a les modificacions de projecte). Aquest conjunt de factors permet analitzar sistemàticament com les característiques de les eines de càlcul s'adeqüen a les necessitats del projecte. En aquesta tesi es destaca que la selecció de mètodes de càlcul adequats comporta un compromís difícil. Una aplicació eficaç dels mètodes de càlcul existents requereix la capacitat d'enfrontar-se a necessitats contradictòries, i trobar un equilibri entre elles que sigui adequat per a cada projecte. Per exemple, les necessitats de detall en el model i d'exactitud en el càlcul han de conciliar-se amb a la informació disponible en cada fase de projecte. Alhora, la creació d'un model detallat ha de ser compatible amb la quantitat de temps disponible i amb la necessitat de sincronitzar les tasques de disseny. Així mateix, la complexitat del model ha de ser congruent amb les competències de l'equip de disseny. Tots aquests factors, que són determinants per a l'elecció dels mètodes de càlcul, no són obvis. Es poden comprendre a fons solament si el procés de disseny, un context d'aplicació complex, s'entén amb claredat. El conflicte argumentat en aquesta tesi entre necessitats contraposades dintre d'un mateix projecte ofereix una clau per a explicar l'ús limitat de les eines de càlcul energètic. En contrast amb aquesta tendència, a través de l'anàlisi sistemàtica sobre la integració en el projecte de mètodes de càlcul apropiats, vam intentar construir un marc conceptual que és necessari per a millorar l'aplicació de les eines. Aquesta sistematització és indispensable per a facilitar la identificació d'eines adequades dintre de les pràctiques rutinàries del projecte. La capacitat de seleccionar mètodes de càlcul apropiats és essencial per a que el seu ús s'estengui entre més professionals i per a que les eines de càlcul es puguin explotar d'una manera més fructuosa. / Los edificios, desde la construcción, al uso, hasta la demolición, son responsables de un considerable impacto sobre el medio ambiente. Buena parte del impacto ambiental del sector de la construcción está relacionado con el consumo de energía. Dentro de las fases del ciclo de vida del edificio, la fase de uso es aquella en que se emplea la mayor cantidad de energía. A la hora de considerar el impacto del sector, es necesario tomar en cuenta que la nueva construcción es todavía predominante a escala global. En proyectos de nueva construcción es esencial que ya desde las fases de diseño se tomen las decisiones conociendo sus implicaciones en términos de energía, para reducir el impacto negativo de los futuros edificios. En este contexto, las herramientas existentes para modelar el funcionamiento energético de los edificios pueden aplicarse para predecir sus prestaciones. Algunos autores apuntan a este tipo de aplicación como prometedora para una mejor utilización de la energía en los edificios. A pesar de la existencia de una gran variedad de herramientas que aplican desde métodos de cálculo simplificado hasta métodos de simulación avanzada, hoy día su uso en la práctica profesional es limitado. A menudo los cálculos de las prestaciones energéticas se limitan a las etapas finales del proyecto. En muchos casos se trata de verificaciones convencionales, como suele ocurrir en la aplicación de los procedimientos de cálculo necesarios para la certificación energética. Las auditorías energéticas más detalladas son desarrolladas por parte de un número limitado de consultoras energéticas en unos pocos países y se llevan a cabo para edificios excepcionales por tamaño y tipología. Las excepciones existentes no son relevantes respecto al impacto global del sector de la construcción en el medio ambiente. En la mayoría de los proyectos los procedimientos de cálculo de las prestaciones energéticas no están integrados a lo largo de todo el proceso de diseño; su eficaz y efectiva incorporación en la rutina de los profesionales en soporte a las decisiones de proyecto es fuera de lo común. Resulta paradójico que las herramientas de cálculo se exploten más en proyectos excepcionales que en la gran mayoría de los proyectos que realmente determinar el impacto del sector. En esta tesis, se investiga el uso de métodos para el cálculo de las prestaciones energéticas de los edificios en la práctica rutinaria del proyecto. El objetivo es entender mejor las barreras y las potencialidades de los distintos tipos de método de cálculo que existen actualmente con el fin de mejorar su explotación. Nuestro interés se dirige, más allá de proyectos singulares, hacia la integración de la evaluación energética en la actividad de los profesionales comunes. Con este estudio se pretende contribuir a llenar un vacío que es reconocido en la literatura: la necesidad de más investigación sobre la integración en el proceso de diseño de las herramientas para el cálculo de las prestaciones energéticas de los edificios. La mayoría de los estudios se aproximan a este tema desde los campos de la ingeniería y de la física de la construcción. En cambio, en esta tesis se aborda el tema desde la perspectiva del proyecto, prestando atención al proceso a través del cual se genera la solución de proyecto. Por tanto, el foco no está en el análisis energético, si no en su integración en el proceso de diseño. El trabajo realizado incluye una investigación teórica y dos caso de estudios. La investigación teórica abarca áreas disciplinares que tienden a estar separadas en la literatura, como el proyecto arquitectónico y la evaluación energética de los edificios. Este enfoque interdisciplinario es la base para examinar el uso de los métodos de cálculo de las prestaciones energética en el contexto del proyecto. Los dos casos de estudio sirven de complemento a la investigación teórica. Cada uno se centra en la reconstrucción y el análisis del proceso de diseño de un edificio multifamiliar de viviendas sociales. En ambos casos hemos examinado de qué manera los métodos de cálculo aplicados por el equipo de proyecto han sido integrados en el proceso. La investigación teórica se basa en la revisión de la literatura siguiendo dos líneas paralelas de estudio. Una línea aborda el proceso de diseño del edificio, abarcando desde estudios previos sobre el diseño, hasta metodologías para la integración de la evaluación energética en el proceso de diseño. El trabajo pone en evidencia la complejidad del proceso de diseño, resaltando su carácter holístico y dinámico. La otra línea de investigación se ocupa de la evaluación energética de los edificios y en particular de los métodos para el cálculo de las prestaciones energéticas. El estudio pone de manifiesto la gran diversidad que existe en la abanico de los métodos disponibles. A través de estas dos líneas de investigación se establece la base para el siguiente paso de la investigación: a partir de aquí se trata la utilización de los métodos de cálculo existentes en el contexto del proyecto. El análisis teórico se complementa mediante la observación del diseño en la práctica profesional. El estudio muestra que parte de los obstáculos que dificultan una aplicación eficaz de las herramientas para el cálculo energético es inherente al proceso de diseño. Se pone de manifiesto que cada fase del proceso de diseño es distinta, la evolución del proceso es en gran medida impredecible y la faceta de la energía se tiene que conciliar con otros aspectos del proyecto que surgen a lo largo del proceso. Por este motivo no es trivial coordinar el análisis de las prestaciones energéticas con otras tareas de diseño. Además de las dificultades que conlleva el diseño, el desafío para los equipos de proyecto se complica aún más debido a la complejidad intrínseca de la evaluación energética. En este contexto, la selección de una herramienta apropiada se vuelve crucial. Estudios precedentes destacan la necesidad de investigar sobre la identificación de métodos de cálculo adecuados para el diseño. Por esta razón, una parte central en el trabajo aborda la identificación de herramientas adecuadas para las distintas fases del proceso de diseño. Estudios anteriores han considerado varias herramientas y comparado cada una analizando sus características. En esta tesis en cambio, analizamos como estas características se adaptan a las necesidades de un equipo de profesionales que se enfrenta a un proceso de diseño, resaltando las diferencias entre cada fase del proceso y la singularidad de cada proyecto. En particular, identificamos y analizamos diez factores clave para la integración de métodos de cálculo apropiados en el proyecto (por ejemplo, la inmediatez, la exactitud, la capacidad de respuesta a las decisiones de diseño y la flexibilidad a las modificaciones de proyecto). Este conjunto de factores permite analizar sistemáticamente como las características de las herramientas de cálculo se adecuan a las necesidades del proyecto. En esta tesis se destaca que la selección de métodos de cálculo adecuados conlleva un compromiso difícil. Una aplicación eficaz de los métodos de cálculo existentes requiere la capacidad de hacer frente a necesidades contradictorias, y encontrar un equilibrio entre ellas que sea adecuado para cada proyecto. Por ejemplo, las necesidades de detalle en el modelo y de exactitud en el cálculo tienen que conciliarse con a la información disponible en cada fase de proyecto. A la vez, la creación de un modelo detallado debe ser compatible con la cantidad de tiempo disponible y con la necesidad de sincronizar las tareas de diseño. Asimismo, la complejidad del modelo debe ser congruente con las competencias del equipo de diseño. Todos estos factores, que son determinantes para la elección de los métodos de cálculo, no son obvios. Se pueden comprender a fondo solo si el proceso de diseño, un contexto de aplicación complejo, se entiende con claridad. El conflicto argumentado en esta tesis entre necesidades contrapuestas dentro de un mismo proyecto ofrece una clave para explicar el uso limitado de las herramientas de cálculo energético. En contraste con esta tendencia, a través del análisis sistemático sobre la integración en el proyecto de métodos de cálculo apropiados, intentamos construir un marco conceptual que es necesario para mejorar la aplicación de las herramientas. Esta sistematización es indispensable para facilitar la identificación de herramientas adecuadas dentro de las prácticas rutinarias de proyecto. La capacidad de seleccionar métodos de cálculo apropiados es esencial para que su uso se extienda entre más profesionales y para que las herramientas de cálculo se puedan explotar de un modo más fructuoso. / Buildings, from the construction to the use until the disposal, are responsible for a considerable impact on the environment. Much of the environmental impact of the building sector is related to energy use. In the whole building life-cycle, the largest amount of energy is employed for the building operation. When the sector impact is considered, it is necessary to take into account that new construction is still predominant at a global scale. In projects of new construction it is essential to make energy conscious decisions from the design phases to limit the negative impact of new buildings. In this context the use of existing energy modelling tools to predict building performance is seen as a promising way to improve the energy performance of buildings. Despite the existence of a great variety of tools, which implement from simplified calculation methods to advanced simulation methods, their use in current design practise is limited at present. Often energy calculations are confined to final design stages and conventional verifications, as it frequently occurs in the application of energy certification procedures. Meanwhile, deeper analyses are circumscribed to a few engineering firms in a few countries and they regard exceptional buildings in size and typology. Existing exceptions are not relevant for the global impact of the building sector. In most projects energy modelling is not deeply integrated throughout the whole process. Its effective penetration in routine work of practitioners to support design decisions is very restricted. The paradox is that energy modelling has more application in exceptional projects than in the great majority of projects that really determine the sector impact. In this thesis, the use of energy calculation methods in routine design is investigated. The aim is to better understand the application barriers and the potential of existing modelling approaches, in order to improve their exploitation. Our concern is the integration of energy assessment in the activity of common practitioners behind exceptional cases. With this study we intend to contribute to filling a gap that is recognised in literature: the need for more research on the integration of energy modelling into the design process. Most studies have been carried out in the fields of engineering and building physics. This thesis instead is approached from the design perspective, paying attention to the process by which the design solution is generated. Then the focus is not on energy analysis, but on its integration in the design process. The work carried out includes a theoretical research and two case studies. The theoretical research encompasses disciplines that tend to be separated in literature, as building design and energy performance assessment. This interdisciplinary approach is the base to examine the use of existing modelling methods within the context of building design. The theoretical research is complemented with the two case studies, each one concerning the reconstruction and the analysis of the design process of a multifamily building for social housing. In both cases we have examined how the calculation methods applied by the design team have been integrated into the process. The theoretical research is based on the review of the literature following two parallel lines of inquiry. One line deals with the building design process, spanning from previous studies on design to methodologies for the integration of performance assessment in building design. The work reveals the complexity of design, evidencing the dynamic and holistic nature of the design process. The other line of inquiry deals with energy performance assessment, and in particular, with existing methods for the calculation of the energy performance of buildings. The study gives evidence of the considerable diversity existing in the range of the available methods. These two lines of inquiry set the base for the next step of the research, which focuses on the use of existing modelling methods within the context of building design. Our theoretical analysis is complemented by observation of the real design practice. The study shows that a part of the obstacles that hinder an effective application of energy modelling are inherent to the design process. In fact, the stages of the design process differ from each other, the evolution of the process is largely unpredictable, and the energy aspect must be conciliated with other aspects that rise through the process. So it is not trivial to coordinate the energy assessment with other design tasks. The challenge for design teams is complicated further by the intrinsic complexity of building energy analysis. In this context the selection of an appropriate tool becomes crucial. Precedent studies highlighted the need for research on the identification of suitable modelling methods. For this reason, a central part in the work deals with the identification of appropriate tools to be used at different stages of the design process. Precedent studies have made a screening of individual tools to scrutinize their features. In the thesis instead we focus on how tools features match with design needs, stressing the differences between design stages and the singularity of each project. In particular we identify and discuss ten key factors for the suitability of energy modelling tools (such as feedback immediacy, responsiveness to design decisions, flexibility to design modification, accuracy and so on). This framework provides a systematic way of analysing how tools features match with design needs. The work presented in this thesis highlights that the selection of suitable calculation methods entails a difficult trade-off. In fact, the effective application of existing calculation methods requires the capacity to cope with conflicting needs in order to find a proper balance for each project. For instance, the detail and the accuracy of the model have to adapt to the information available at each design stage. At the same time, the creation of a detailed model must be compatible with the time limitations of the project and the synchronization of design tasks. Likewise, the model complexity must be congruous with the competences of the design team. All these factors, which are determinant for the choice of the energy calculation methods, are not self-evident. They are comprehensible only if the design process, the context of application, is well understood. The conflicting needs that we have identified provide an explanation for the limited use of energy calculation tools. At the same time, the systematic analysis on the suitability of calculation methods constitutes a conceptual framework that may improve the application of tools. In fact, this systematization is necessary to facilitate the identification of suitable tools for routine design. The proper selection of the calculation methods is essential to extend their use and exploit them in a more fruitful way.

El sistema de comunicació ràdio d’alta freqüència (HF, en anglès) és usat arreu del món per agències governamentals i no governamentals sempre que calgui una alternativa a les comunicacions via satèl•lit: vaixells a alta mar, avions fora de cobertura de xarxes ràdio amb visió directa, operacions militars, zones on la infraestructura ha estat destruïda per algun tipus de desastre o bé zones llunyanes sense cap altre tipus de comunicació. La ràdio HF representa una alternativa, o un sistema de backup al satèl•lit per a comunicacions de llarg abast i en redueix els costos, evita la vulnerabilitat i els problemes de sobirania. En aquesta tesi s’ha estudiat l’enllaç HF entre la base antàrtica espanyola Juan Carlos I, situada a l’illa Livingston a l’arxipèlag de les Shetland del Sud, i Espanya. L’objectiu d’aquest treball és estudiar els problemes que afecten la propagació; és a dir, la relació senyal a soroll i interferència, la dispersió multicamí i la dispersió per efecte Doppler, i dissenyar la capa física d’un enllaç HF de baixa velocitat, poca potència i llarg abast. Pel que fa aquest últim punt es fan un parell de propostes: espectre eixamplat per seqüència directa (DSSS, en anglès) i multiplexació per divisió en freqüència ortogonal (OFDM, en anglès). El repte que es planteja és el de la definició de les característiques dels símbols que millor encaixen en aquest canal per tal d’obtenir un benefici de la diversitat temporal i freqüencial que ofereix el canal. Des de l’any 2003 diverses campanyes han permès estudiar aquest canal HF, però no va ser fins la campanya 2009/2010 que s’obtingué un foto de les característiques, diürnes i nocturnes, de la ionosfera. En els articles que es presenten en aquesta tesi hem estès el rang freqüencial d’estudi respecte a investigacions prèvies i hem mostrat diferències de comportament entre el dia i la nit. Hem usat els resultats de la caracterització del canal per a dissenyar i comparar la bondat dels símbols DSSS i OFDM. Ambdues possibilitats han resultat ser candidates a implementar l’enllaç HF entre l’Antàrtida i Espanya. Tot i així, ambdues tècniques representen visions diferents de la implementació del mòdem: mentre que DSSS obté bons resultats a baixa velocitat en entorns amb baixa relació senyal a soroll, OFDM aconsegueix tasses de velocitat més elevades en canals més benignes. / Los sistemas de radio de alta frecuencia (HF, en inglés) son usados por agencias gubernamentales y no gubernamentales en todo el mundo siempre que se necesite una alternativa a las comunicaciones por satélite: barcos en alta mar, aviones fuera del rango de cobertura de las redes radio de visión directa, operaciones militares, zonas donde la infraestructura ha sido destruida por algún desastre. Ésta ofrece una alternativa, o representa un sistema de backup, a las comunicaciones vía satélite, evitando los costes, la vulnerabilidad y los problemas de soberanía de las comunicaciones por satélite. En esta tesis se ha estudiado el enlace HF entre la base antártica española Juan Carlos I en la isla Livingston, en las Shetland del sur y España. El objetivo de este trabajo es el estudio de las limitaciones de la propagación ionosférica (como la relación señal a ruido e interferencia, la dispersión multicamino y la dispersión por efecto Doppler) y el diseño de la capa física de un enlace HF de baja velocidad, baja potencia y largo alcance. Se han estudiado un par de propuestas para este enlace, como son el espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS, en inglés) y la multiplexación por división en frecuencia ortogonal (OFDM, en inglés). El reto ha sido definir las características que mejor se adecuan a este enlace para poder aprovechar la diversidad temporal y frecuencial que ofrece el canal HF. Desde el año 2003 diversas campañas de sondeo han permitido estudiar el canal HF pero no es hasta la campaña 2009/2010 que se consigue una fotografía de la actividad ionosférica tanto nocturna como diurna. En los artículos que se presentan en esta tesis hemos extendido los estudios previos a todo el rango de frecuencias HF y hemos mostrado las diferencias entre el día y la noche. Hemos usado estos resultados de caracterización del canal para diseñar y comparar símbolos DSSS y símbolos OFDM. Ambas posibilidades han resultado ser posibles candidatas para implementar un enlace HF de baja velocidad entre la Antártida y España. Sin embargo ambas técnicas representan dos aproximaciones distintas a la implementación del módem. Mientras que DSSS consigue un buen funcionamiento a baja velocidad en escenarios con baja relación señal a ruido, OFDM consigue tasas de transmisión más altas en escenarios más benignos. / High Frequency (HF) radio is used by governmental and non nongovernmental agencies worldwide whenever an alternative to satellites for sky wave communication is needed: ships at sea, aircraft out of range of line-of-sight radio networks, military operations, disaster areas with communication infrastructure destroyed or distant regions lacking other communications. It offers an alternative to satellites, or a backup, for long-haul communications, thus avoiding the costs, vulnerabilities and sovereignty concerns of satellite communications. In this thesis the HF link between the Antarctic Spanish Station Juan Carlos I in Livingston Island, South Shetlands and Spain is studied. The aim of this study is to address the impairments that affect HF propagation (i.e., signal-to-noise plus interference ratio, multipath and Doppler shift and spread) and to design the physical layer of a low rate, low power and long-haul HF link. Some proposals regarding this last issue are addressed, i.e., direct sequence spread spectrum (DSSS) and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). The challenge is to define the symbol characteristics that best fit the link to benefit from time and frequency diversity that offers the HF channel. Since 2003 several transmission campaigns have allowed to study the HF channel but it is not until the 2009/2010 campaign that we have achieved a whole picture of both diurnal and nocturnal ionospheric activity. In the papers presented in this thesis we have extended the previous research to the whole range of HF frequencies and we have shown the differences on performance between day and night. We have used the results from channel characterization to design and compare the performance of DSSS and OFDM symbols. Both techniques have turned out to be possible candidates to implement a low rate HF link between Antarctica and Spain. However, both techniques stand for different approaches of the modem: DSSS achieves good performance at low data rate in low SNR scenarios, whereas OFDM achieves higher data rate in benign channels