Los modeladores geométricos basados en percepción artificial de bocetos se han convertido durante la última década en una de las principales líneas de trabajo para obtener interfaces de diseño asistido por ordenador fáciles de usar y que potencien la creatividad del diseñador.En el capítulo de antecedentes de esta tesis se presenta un análisis amplio de la evolución de la percepción artificial de modelos tridimensionales contenidos en dibujos bidimensionales, también denominada reconstrucción tridimensional. Pero hay que puntualizar que esta tesis se limita a la reconstrucción tridimensional desde una única vista; puesto que es generalmente aceptado que la reconstrucción 3D desde múltiples vistas ortográficas requiere métodos radicalmente diferentes.Las técnicas de optimización matemática, que han sido las elegidas para la presente tesis, han sido utilizadas anteriormente con cierto éxito en los núcleos de reconstrucción 3D de algunos modeladores-a-partir-de-bocetos. La naturaleza de las formas que pueden ser reconstruidas con un enfoque basado en la optimización se extiende a poliedros cerrados, objetos abiertos de caras planas (planchas de metal doblado), modelos alámbricos (no-variedad) y superficies curvas más o menos simples (principalmente de revolución). Pero uno de los principales retos de la utilización de técnicas de optimización en la fase de reconstrucción tridimensional del modelo a partir del boceto sigue siendo la formulación matemática de las señales perceptuales. En efecto, las señales perceptuales, -también llamadas artefactos o regularidades, - son aquellas configuraciones o signos de una figura bidimensional que permiten interpretarla, reconocerla o imaginarla como la imagen de un objeto tridimensional. Hasta el momento muy pocas investigaciones han formulado matemáticamente estas señales perceptuales con rigor. En consecuencia, los trabajos conocidos han dejado definidas unas funciones objetivo un tanto pobres, cuyos ratios de éxito en la reconstrucción de modelos 3D a partir de dibujos 2D están por debajo de las expectativas de los potenciales usuarios. Otro inconveniente de esta técnica es que los procesos de optimización matemática pueden llegar a ser muy lentos si no están bien diseñados e implementados; lo que los invalida para su uso en cualquier sesión interactiva; en particular en un sistema de diseño asistido, en el que las pausas largas bloquean el proceso creativo del diseñador. En otras palabras, el usuario no siempre obtiene el modelo 3D que él ha imaginado mientras bocetaba, y cuando lo obtiene no siempre es con la rapidez imprescindible para no perder la concentración requerida en un proceso de diseño.En la presente tesis se han abordado los problemas descritos arriba. En primer lugar, se realizó un análisis de los métodos de optimización empleados por otros autores y la búsqueda, implementación y prueba de mejoras en el método de reconstrucción mediante optimización matemática. A continuación, y con la motivación de hacer una formulación de la función objetivo más eficiente para mejorar los tiempos de cálculo se comenzó por realizar un estudio de la naturaleza y la implementación numérica de las regularidades propuestas por autores anteriores. Dicho estudio descubrió algunas regularidades que consideramos "falsas", y permitió detectar algunas imperfecciones o errores en las formulaciones de algunas regularidades.Después de repasar todas las regularidades propuestas por otros autores, advertimos del gran potencial de una nueva regularidad: la simetría del modelo. En efecto, utilizar la simetría mejora el comportamiento de la optimización y es un concepto fundamental que la percepción visual humana utiliza. Además, muchos objetos fabricados son simétricos, tanto porque hace que los objetos sean más fáciles de interpretar y de fabricar, como por los requerimientos funcionales y estéticos. En otras palabras, la característica de simetría del modelo, frecuentemente es una intención explícita de diseño. En consecuencia, como aportación original de la tesis, se presenta un nuevo método para determinar automáticamente los planos de simetría de objetos poliédricos partiendo de una vista general de tipo axonométrico. El proceso se realiza en 2D (sobre el boceto), así que el resultado ofrece planos oblicuos de simetría: planos de simetría real vistos desde alguna dirección (desconocida).En el método propuesto en esta tesis un plano de simetría es el plano que contiene a un circuito que representa la sección que el plano de simetría le produce al modelo. Por tanto, un plano de simetría se obtiene de un conjunto de "líneas de simetría": una secuencia cerrada de ejes de simetría facial oblicua y aristas que forman un polígono de simetría. Para detectar los polígonos de simetría se aplica un conjunto jerarquizado de reglas perceptuales. El método requiere la detección previa de los ejes de simetría facial oblicua, que, a su vez, precisa del reconocimiento previo de las caras del modelo. Ambas detecciones previas deben realizarse sobre el boceto 2D. Los métodos existentes para detectar ejes de simetría facial oblicua y caras han sido mejorados y adaptados para cubrir las necesidades propias de la detección de polígonos de simetría.Detectar los planos de simetría no es suficiente para el objetivo de modelar a partir de bocetos. La simetría detectada debe utilizarse posteriormente para reconstruir modelos que resulten simétricos. Por ello, se ha desarrollado e implementado la nueva regularidad para la optimización basada en una nueva formulación de un modelo simétrico. La regularidad de simetría de modelo tiene capacidad para guiar el proceso de reconstrucción mediante optimización por sí sola. Numerosos ejemplos demuestran su buen comportamiento.Una extensión de este método se propone para los bocetos en que se detecta más de un plano de simetría. Consiste en utilizar uno de los planos de simetría para el proceso de optimización y el resto de planos de simetría para simplificar el modelo a reconstruir. En otras palabras, uno de los planos de simetría es utilizado como regularidad y el resto como restricciones. El resultado es que se obtienen modelos más fieles a la intención del diseñador (más simétricos), y con un menor esfuerzo de cálculo.Como complemento a esta tesis, se ha elaborado una primera versión "docente" de la aplicación de modelado mediante bocetos. Y como desarrollos futuros se presenta la posibilidad de construir los modelos sólidos utilizando directamente las señales perceptivas captadas en los bocetos para controlar motores geométricos con capacidades paramétricas/ variacionales.

Para llevar a cabo este trabajo fue preciso polarizar el estudio en una familia determinada de poliedros, en nuestro caso los zonoedros equiláteros, previa adopción de una simbología. El primer objetivo consistió en obtener las relaciones que ligan a los (n¦2) ángulos que intervienen en un zonoedro equilátero. Este objetivo nos permitió lograr los siguientes fines: Definir un zonoedro a partir de sus ángulos independientes Obtener las propiedades intrínsecas de todos los rombododecaedros ( de hasta seis caras diferentes) Obtener los rombododecaedros con dos tipos y un tipo de cara rombo Obtener los cinco zonoedros convexos de caras rombo iguales y cuyas diagonales están relación aurea. De las 31 combinaciones posibles entre los cinco último poliedros, se estudiaron un total de 19 obteniendo: -Una combinación quinaria y tres cuaternarias que permiten rellenar el espacio (tanto periódica como no periódicamente) -Cinco combinaciones ternarias, 4 binarias y tres unitarias que permiten rellenar el espacio (tanto periódica como no periódicamente) -Las tres restantes, de las 19 estudiadas, no rellenan el espacio. / After adopting a symbology, analysis was focused on a single family of polyhedra the so-called equilateral zonohedra. The first aim was to obtain the relations between the (n¦2) angles of an equilateral zonohedron after this, we could archieve next goals: Defining a zonohedron given its independent angles Obtaining the intrinsic properties of all rhombic dodecahedra ( with up to six different faces) Obtaining the rhombic dodecahedra with two and one rhombus-like faces Obtaining the five convex zonohedra with equal rhombus-like faces and whose diagonals are in the golden ratio 19 out of the 31 possible combinations between the last five polyhedral were studied, obtaining: One quintuple and three quaternary combinations which allow to fill the space (Both periodically and non-periodically) Five ternary, four binary and three unitary combinations which allow to fill the space (both periodically and non-periodically) The remaining three combinations from the 19 studied do not fill the space

En esta tesis se analizan las técnicas de evaluación ergonómica de asientos que se están utilizando actualmente. Se ha detectado una falta de estudios sobre la relación entre las técnicas que miden parámetros objetivos (posturas, esfuerzos, etc.) y las que utilizan medidas subjetivas (nivel de comodidad, molestias, etc.).El objetivo principal propuesto es abordar el estudio de la relación entre las posturas adoptadas en los asientos y las sensaciones de comodidad experimentadas.Tras analizar las técnicas de medición de posturas existentes, se han realizado diferentes experimentos para poner a punto una nueva técnica de medición de la forma externa de la zona lumbar y la inclinación de la pelvis, que permite el registro continuo de ambos ángulos, y el uso del respaldo sin afectar al comportamiento del sujeto. Se ha comprobado que la técnica desarrollada tieneprecisión y repetibilidad superiores a las de otras técnicas convencionales.Se ha desarrollado también un procedimiento de localización de las vértebras a nivel de la piel que no requiere de conocimientos anatómicos específicos y se ha comprobado la relación existente entre ángulos de cuerpos vertebrales y ángulos en piel, validando así la técnica de medición a nivel de la piel.Para abordar el objetivo principal, se han realizado ensayos con diferentes sillas y sujetos durante los que se ha registrado de forma continua la postura lumbar, la inclinación de la pelvis y el uso del respaldo, además de diversas sensaciones de comodidad (general, por zonas del cuerpo).Con los resultados obtenidos, se ha podido analizar el comportamiento espontáneo de los sujetos en tareas de oficina, y se han identificado las formas básicas de sentarse en función del uso del respaldo. Se han estudiado diferentes parámetros de movilidad y posturas medias, así como el efecto del respaldo sobre ellos.Se ha analizado también la relación entre las diferentes sensaciones de comodidad, comprobando que las molestias en la zona lumbar son las más influyentes en las sensaciones de comodidad general.El análisis de la relación entre los parámetros posturales y las molestias corporales indica que los grandes cambios de postura, en especial de la pelvis, son buenos indicadores de las situaciones de incomodidad. Por el contrario, los pequeños movimientos frecuentes alrededor de las posturas estables, y también las posturas con una ligera flexión lumbar y la pelvis más inclinada hacia atrás mejoran la comodidad.

La integración de energía solar fotovoltaica en edificios es una estrategia energética y medioambiental acreditada con un futuro muy prometedor. Para su promoción, tan importantes son los incentivos económicos, el desarrollo legislativo y las mejoras tecnológicas, como la investigación en nuevas herramientas de simulación y análisis que sirvan de apoyo en el diseño de nuevas estrategias energéticas y medioambientales. La tesis pretende contribuir en esta labor de difusión, planteándose cómo incide la radiación solar sobre los entornos urbanos, con la finalidad de generar un procedimiento que obtenga el potencial de integración de energía solar fotovoltaica en fachadas. Se trabajará para lograr un método simplificado de simulación y cálculo de la energía producida en base a sistema de información geográfica (SIG), con la capacidad de generar mapas solares que muestren el potencial de integración arquitectónica fotovoltaica sobre fachadas a partir de la cartografía catastral. El nombre asignado para este método es AdaptaSolar. Con este objetivo se ha desarrollado la presente tesis que se estructura en seis capítulos, más las conclusiones y anexos, con los que se pretende definir y desarrollar el tema de tesis planteado. El primer capítulo, realiza una visión general sobre la integración arquitectónica de los sistemas fotovoltaicos, junto con el planteamiento y objetivos de la tesis. El segundo capítulo, plasma una revisión profunda sobre del estado actual de los temas relacionados con el planteamiento y objeto de esta tesis: estimación de la radiación solar, estimación de la radiación solar sobre fachadas y estudio del potencial de integración arquitectónica fotovoltaica en fachadas. El capítulo tres, de carácter teórico, recoge un análisis general sobre la energía solar fotovoltaica, desde el efecto fotovoltaico hasta las aplicaciones e instalación, sin perder de vista los objetivos generales marcados en la tesis. Destaca, sobre todo, la catalogación de las tecnologías fotovoltaicas más prometedoras, además, de la recopilación y análisis de los factores más importantes que influyen en la captación fotovoltaica. El capítulo cuatro, también de carácter teórico, profundiza en el modo en el que la radiación solar incide sobre la superficie terrestre, analizando la naturaleza de la radiación solar y la geometría del sistema solar. Destaca el exhaustivo análisis de los principales métodos de cálculo para la estimación de la radiación solar sobre superficies horizontales e inclinadas, especialmente, la recopilación de modelos numéricos para la estimación de la irradiación difusa. El capítulo cinco, desarrolla el concepto de integración fotovoltaica en edificios, sus principales características y las ventajas que reporta. Además, realiza un análisis muy interesante sobre la situación actual de la integración fotovoltaica en edificios en España. Por último, incluye una selección de los proyectos más relevantes de integración arquitectónica. El capítulo seis, desarrolla el método planteado para la evaluación de la adaptabilidad de energía solar fotovoltaica en entonos urbanos, objeto de la tesis. Siendo éste, por tanto, el capítulo más experimental y significativo de la misma. Este capítulo está dividido en seis subapartados, siendo los dos primeros la introducción y el modelo geométrico planteado para el desarrollo del método. Los tres siguientes apartados, muestra el desarrollo del método en tres fases consecutivas: estimación de la insolación, la radiación y el potencial de integración de sistemas fotovoltaicos sobre fachada. En cada uno de estos apartados, se realiza la correspondiente validación y análisis de resultados, mediante la generación de una serie de gráficas que muestran el comportamiento anual del sol sobre las fachadas y el efecto adverso del sombreado entre edificios. El sexto apartado de este capítulo, detalla los pasos seguidos para efectuar la implementación del método experimental en el SIG, desde la preparación y obtención de los datos cartográficos de partida, hasta el desarrollo y ejecución del algoritmo principal. Además se muestran los resultados obtenidos para un área urbana concreta de la ciudad de Madrid. Por último, el capítulo siete recoge las conclusiones más importantes del trabajo y propone una serie de líneas de investigación futuras que se consideran relevantes para la continuidad del método planteado en la tesis.