[EN] Biodiversity is our natural capital, delivering ecosystem services that underpin our economy. This makes biodiversity degradation one of the most critical global environmental threats. 'Our life insurance, our natural capital: an European Union biodiversity strategy to 2020' was established by the European Commission in May 2011 for reversing biodiversity loss and speeding up the EU's transition towards a resource efficient and green economy. So, the problem of landscape degradation and ecosystems fragmentation is one of the greatest threats for biodiversity. Thus, European Commission has decided that it is necessary to restore at least 15 per cent of degraded ecosystems before year 2020. The problem shown above can be addressed on different scales, but it is also necessary to study the restoration on small scale, under the action 6b of EU Biodiversity Strategy to 2020. This research work has focused on implementing environmental criteria in decision making during roadway project assessment to restore large cut slopes generated by existing infrastructures. This paper presents an expert system, combining the Analytical Hierarchy Process (AHP) with the Delphi method and the VIKOR technique, capable of dealing with environmental criteria together with traditional technical and economical criteria. Taking this methods, it will be shown the importance of security and environmental factors, usually infraconsidered, and as well the major suitability of one of the technologies of restoration, cut and cover tunnels, on the other proposed alternatives. / [ES] La diversidad biológica es nuestro capital natural, y es de ello de donde viene la mayor parte de cuanto sostiene nuestras economías. Esto hace que su degradación, es decir, la pérdida de tal diversidad biológica, sea una de las amenazas ambientales globales más críticas de cuantas existen hoy día. Así pues, el problema de la degradación y fragmentación de ecosistemas es uno de los mayores riesgos para aquélla. 'Nuestro seguro de vida, nuestro capital natural: una estrategia de diversidad biológica de la Unión Europea hasta 2020' fue establecida por la Comisión Europea en mayo de 2011, y posteriormente refrendada por el Parlamento Europeo en 2012, para invertir la pérdida de diversidad biológica y acelerar la transición de la Unión Europea hacia una economía sostenible. En base a lo dicho, y como así se recoge en el documento citado, la Unión Europea, a través de la Comisión y el Parlamento, ha decidido que es necesario restaurar al menos el 15 por ciento de los ecosistemas degradados antes del año 2020. El problema puede ser tratado a diferente escala, siendo habitual un enfoque del mismo a gran escala durante las etapas de planificación más iniciales. Pero es también necesario estudiar la restauración a pequeña escala, como así, por ejemplo, se desprende de la acción 6b de Estrategia de Diversidad Biológica de la Unión Europea hasta 2020. Y es a esa escala donde pone el enfoque la presente tesis, fijándose en la problemática asociada a la restauración de grandes desmontes de infraestructuras viarias existentes y, en especial, de carreteras. Es así que se ha planteado, de un lado, encontrar el peso más adecuado para los criterios manejados en la selección de alternativas de restauración. De otro, jerarquizar las opciones de restauración para un caso abierto, esto es, para aquellas ocasiones en las que no haya un criterio muy prevalente sobre el resto que, de forma natural, decante la selección. Esta tesis presenta un sistema de ayuda a la decisión, fruto de la combinación de varias metodologías como son el método de expertos Delphi, y los métodos multicriterio AHP y VIKOR. El sistema creado es capaz de combinar criterios ambientales y territoriales con otros tradicionalmente más usados, como son los técnicos y económicos. / [CA] La diversitat biològica és el nostre capital natural, i és d'açò d'on ve quant sosté les nostres economies. Açò fa que la seua degradació, açò és, la pèrdua de diversitat biològica, siga una de les amenaces ambientals globals més crítiques de quantes existeixen hui dia. Així doncs, el problema de la degradació de paisatge (en tant es degraden els seus components ambientals) i la fragmentació d'ecosistemes, és ú dels majors riscos per a la citada diversitat biològica. 'La nostra assegurança de vida, el nostre capital natural: una estratègia de diversitat biològica de la Unió Europea fins a 2020' va ser establida per la Comissió Europea al maig de 2011, i posteriorment confirmada pel Parlament Europeu en 2012, per a invertir la pèrdua de diversitat biològica i accelerar la transició de la Unió Europea cap a una economia sostenible i verda. Sobre la base del que s'ha dit, i com així s'arreplega en el document citat, la Unió Europea, a través dels seus organismes fonamentals com són la Comissió i el Parlament, ha decidit que és necessari restaurar al menys el 15 per cent d'ecosistemes degradats abans de l'any 2020. El problema pot ser tractat a diferent escala, sent habitual un enfocament del mateix a gran escala, durant les etapes de decisió més inicials. Però és també necessari estudiar la restauració a xicoteta escala, com així, per exemple, es destil¿la de l'acció 6b d'Estratègia de Diversitat Biològica de la Unió Europea fins a 2020. I és en eixa escala on posa l'enfocament el present treball de recerca, fixant-se en la problemàtica associada a la restauració de grans desmuntes d'infraestructures viàries existents i, especialment, de carreteres. És així que s'ha plantejat, d'un costat, trobar el pes més adequat per als criteris que entren en joc a l'hora de seleccionar les alternatives de restauració de tals desmuntes. D'un altre, jerarquitzar les opcions de restauració per a un cas general, açò és, per a aquelles ocasions en les quals no hi haja un criteri molt prevalent sobre la resta que, de forma natural, decante la selecció. Aquest treball presenta un sistema d'ajuda a la decisió, fruit de la combinació del mètode d'experts Delphi i AHP amb VIKOR. El sistema creat és capaç de combinar criteris ambientals i territorials amb uns altres tradicionalment més usats, com són els tècnics i econòmics. / Morera Escrich, JL. (2016). Selección de técnicas de restauración en desmontes de infraestructuras viarias [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61635

[EN] This thesis is included within the objectives of the project of the Ministerio de Ciencia yTecnologia DICORE.Within the frame of this project, the thesis is focused in the study of hermetic piston compressors for refrigeration systems to attend their adaptation and use with new refrigerants. Firstlyaseriesoffivereciprocatingcompressorsofdifferentcapacitieslubricated with POE working with propane and R407C were analyzed. Since traditionally the compressors working with propane have being lubricated with mineral oil of high viscosity, an additionally a comparative study between a MO of high viscosity and the used POE were developed to evaluate the possible convenience of using POE of lower viscosity with propane. These tests included a compressor characterization with both oils, OCR measurement (Oil Circulation Rate) and finally thedesignofaproceduretomeasuretheoilexpelledbythecompressorinthestartup. Once verified the reliability in the experimental level of propane as refrigerant with this compressors. A general semi-empirical compressor model which allows on the one hand to analyze from a theoretical point of view the observed differences between both refrigerants and on the other hand to asses the design of compressors working with other refrigerants. The obtained model allows obtaining an estimation of the volumetric efficiency and the compressor when the refrigerant with an error lower than 3% in most of the tested working conditions. Finally, the development of the model has pointed out the possibility of the existence of an effect of condensation of the refrigerant during the compression process. Thiseffectthathabituallyisnotcontemplatedinthemodelsofthebibliographywould allow to explain the discrepancy between the dead volume of the compressor considered by the manufacturer and the obtained dead volume with the model. / [ES] La presente tesis se encuentra englobada dentro de los objetivos del proyecto del Ministerio de Ciencia y Tecnología DICORE. En este contexto este trabajo se centra en el estudio de compresores de pistón herméticos para sistemas de refrigeración con el fin de asistir a su adaptación y uso con nuevos refrigerantes. Inicialmente se procedió a analizar una serie de cinco compresores de pistón de distintas capacidades lubricados con POE funcionando con propano y con R407C, observando a nivel experimental las diferencias observadas en su comportamiento. Puesto que tradicionalmente los compresores que han utilizado propano han venido siendo lubricados con aceite mineral de viscosidad alta, se realizó adicionalmente un estudio comparativo entre aceite MO clavus GV 68 y POE ISO 32 con el fin de determinar la posible aparición de algún problema relacionado con la lubricación y el aceite POE de menor viscosidad. En estas pruebas se procedió a caracterizar un compresor funcionando con ambos tipos de aceite, a realizar medida de OCR (Oil Circulation Rate) y por último se diseño un procedimiento de medida del aceite expulsado por el compresor en el arranque. Una vez comprobada la viabilidad a nivel experimental del propano como refrigerante en este tipo de compresores se procedió a realizar un modelo semiempírico general de compresor que permitiese por un lado analizar desde un punto de vista teórico las diferencias de funcionamiento de ambos refrigerantes. Dicho modelo permitiríaasíasistiraldiseñodecompresoresfuncionandoconotrosrefrigerantes. El modeloasíobtenidoproporcionaobtenerunaestimacióndelrendimientovolumétrico y del compresor cuando se sustituye el refrigerante con un error inferior al 3% en la mayoría de las condiciones de trabajo evaluadas. Porúltimo,eldesarrollodelmodelohaapuntadolaposibilidaddelaexistenciade una condensación de parte del fluido frigorígeno durante el proceso de compresión. Dicho efecto que no es habitualmente contemplado en los modelos de la bibliografía permitiríaexplicarladiscrepanciaentreelvolumenmuertoestimadoporelfabricante del compresor y el volumen muerto obtenido con el modelo. / [CA] La present tesi es troba englobada dins dels objectius del projecte del Ministeri de Ciència i Tecnologia DICORE. Dins d’aquest context este trevall es centra en l’estudidecompressorsdepistóhermèticsperasistemesderefrigeracióperaassistir a la seua adaptació i ús amb nous refrigerants. Primerament es va procedir a analitzar una sèrie de cinc compressors de pistó de distintescapacitatslubricatsambPOEfuncionantambpropàiambR407C,observant a nivell d’experimental les diferències observades en el seu comportament. Ja que tradicionalment els compressors que han utilitzat propà han vingut sent lubricats amb oli mineral de viscositat alta, es realitze addicionalment un estudi comparatiu d’estos dos olis a fi depoder establir l’existència d’algun problema relacionat amb la lubricació i l’oli POE de menor viscositat. En estes proves es va procedir a caracteritzar un compressor funcionant amb estos dos tipus d’oli, a realitzar mesura d’OCR (Oil Circulation Rate) i finalment se disseny un procediment de mesura de l’oli expulsat pel compressor en l’arrancada. Una vegada comprovada la viabilitat a nivell experimental del propà com a refrigerant es va procedir a realitzar un model semi-empiric general de compressor que permetera d’una banda analitzar des d’un punt de vista teòric les diferències de funcionament d’estos dos refrigerants permetent així assistir al disseny de compressors funcionant amb altres refrigerants. El model així obtingut permet obtindre una estimació del rendiment volumètric i del compressor quan se substituïx el refrigeren-te amb un error inferior al 3% en la majoria de les condicions de treball avaluades. Finalment, el desenrotllament del model ha apuntat la possibilitat de l’existència d’una condensació de part del fluid frigorigen durant el procés de compressió. Dit efecte que no és habitualment contemplat en els models de la bibliografia permetria explicar la discrepància entre el volum mort estimat pel fabricant del compressor i el volum mort obtingut amb el model. / Dar gracias también al Ministerio de Educación y Ciencia que concediéndome la beca FPI asociada al proyecto DICORE me proporcionó el apoyo económico suficiente para poder realizar esta tesis. / Navarro Peris, E. (2006). Estudio teórico-experimental de compresores de pistón herméticos con diferentes refrigerantes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/135957

Tesis por compendio / [EN] The dimensionality of the system plays a decisive role in the behavior of the electronic dynamics of interacting electrons. In particular, the quasi-2D dimensionality is responsible for the unusual behavior observed in graphene-like materials and layered van-der-Waal systems. Moreover, such effects are also observed for superconducting materials of high critical temperature, even in the normal state, due to their low-dimensionality. The experimental study of graphene triggered a growing attention to respective electronic properties, because the honeycomb lattice defines a band structure with two nodal points in the Brillouin zone which determines a relativistic Dirac-type electronic dynamics. Within a theoretical framework, many properties of single-layer graphene have been studied to allow further characterization of this material. These properties are unconventional due to the unique band structure of graphene, which is described in terms of Dirac fermions, creating links with certain theories of particle physics. In fact, several theoretical groups have employed phenomenological models inspired in quantum cromodynamics (i.e. Nambu-Jona Lassino and Gross-Neveu models) applied to the study of graphene properties. These properties are responsible for the unusual phenomena, such as the fractional Hall effect, which allows the possibility for magnetic catalysis of an excitonic gap, ferromagnetism and superconductivity. The research of high critical temperature superconductors with impurity centers is significant for understanding the underlying physics of such disordered systems. While the cuprate family present insulating properties in the pristine state, the undoped iron pnictides (i.e. LaOFeAs) show a semi-metallic behavior. Inspite these diferences, both compounds are layered structures, where the superconducting state is supported by a quasi-2D square lattice. While for iron pnictides this state is formed by the FeAs layer, the cuprate superconducting state is formed by the CuO layer. The current work focuses on the theoretical study of the structural, electronic and optical properties of graphene-type materials, such as bilayer graphene; and also of s- and d-wave superconductors, more specifically iron pnictides and cuprates, respectively. Furthermore, disordered systems will be focused upon since these (quasi-)2D systems are quite sensitive to disorder. Such properties have major importance for technological device applications, as can be observed in the increasing technological fields of high temperature superconductores and electronic devices. The type of perturbations applied to the systems of interest are chemical impurities and/or external electric bias, and these show variations of the electronic and optical properties when compared to the pristine systems. / [ES] La dimensionalidad de un sistema juega un papel fundamental en la conducta de la dinámica de los electrones que interactúan. En particular, la dimensionalidad cuasi-2D es responsable del comportamiento inusual observado en materiales de tipo grafeno y sistemas laminares basados en enlaces de tipo van der Waals. Además, estos efectos también se observan en materiales superconductores de alta temperatura crítica, incluso en el estado normal, debido a su baja dimensionalidad. El estudio experimental del grafeno provocó una atención creciente a sus propie-dades electrónicas, porque su estructura en forma de panal de abejas da lugar a una estructura de bandas con dos puntos nodales en la zona de Brillouin que determina una dinámica electrónica relativista de tipo Dirac. En el plano teórico, muchas propiedades del grafeno de una sola capa se han estudiado para permitir una mayor caracterización de este material. Estas propiedades son poco convencionales debido a la singular estructura de bandas del grafeno, que se describe en términos de fermiones de Dirac, lo que crea vínculos con ciertas teorías de la física de partículas. De hecho, varios grupos teóricos han empleado modelos fenomenológicos inspirados en la cromodinámica cuántica (es decir, los modelos Nambu-Jona Lassino y Gross-Neveu) aplicados al estudio de las propiedades del grafeno. Estas propiedades son responsables de inusuales fenómenos, como el efecto Hall fraccionario, que permite la posibilidad de catálisis magnética de un gap excitónico, ferromagnetismo y superconductividad. La investigación de superconductores de alta temperatura crítica con centros de impurezas es importante para comprender la física subyacente de tales sistemas desordenados. Mientras que la familia de los cupratos presenta propiedades aislantes en estado prístino, los pnictogenuros de hierro sin dopar (es decir, LaOFeAs) muestran un comportamiento semimetálico. A pesar de estas diferencias, ambos compuestos son estructuras en capas, donde el estado superconductor está respaldado por una red cuadrada cuasi-2D. Mientras que para los pnictogenuros de hierro este estado está formado por la capa de FeAs, el estado superconductor de cuprato está formado por la capa de CuO. El presente trabajo se centra en el estudio teórico de las propiedades estructurales, electrónicas y ópticas de los materiales de tipo grafeno, como el grafeno bicapa; y también de superconductores de ondas s y d, más específicamente pnictogenuros y cupratos de hierro, respectivamente. Además, se hace hincapié en sistemas desordenados ya que estos sistemas (cuasi-)2D son bastante sensibles al desorden. Tales propiedades tienen gran importancia para aplicaciones de dispositivos tecnológicos, como se puede observar en la creciente tecnología campos de tensiotrónica y espintrónica. El tipo de perturbaciones aplicadas a los sistemas de interés son las impurezas químicas y campos eléctricos externos. Estas perturbaciones producen variaciones de las propiedades electrónicas y ópticas cuando se comparan con los sistemas prístinos. / [CAT] La dimensionalitat d'un sistema juga un paper fonamental en la conducta de la dinámica dels electrons que interactúen. En particular, la dimensionalitat cuasi-2D és responsable del comportament inusual observat a materials de tipus grafè i sistemes laminars basats en enllaços de tipus van der Waals. A més a més, aquestos efectes també s'observen a materials superconductors d'alta temperatura crítica, inclús al seu estat normal, degut a la seua baixa dimensionalitat. L'estudi experimental del grafè va produir una atenció creixent a les seues propietats electròniques, perque la seua estructura en forma de panal d'abelles dona lloc a una estructura de bandes amb dos punts nodals a la zona de Brillouin que determinen una dinámica electrónica relativista de tipus Dirac. Al planol teòric, moltes propietats del grafè d'una sola capa s'han estudiat per a permetre una major caracterizació d'aquest material. Aquestes propietat són poc convencionals degut a la singular estructura de bandes del grafè, que es descriu mitjançant fermions de Dirac. Aquestos fermions permeten establir víncles amb certes teories de la física de particles. De fet, alguns grups teòrics han empleat models fenomenològics inspirats a la cromodinàmica quàntica (es a dir, els models Nambu-Jona Lassino i Gross-Neveu) aplicats a l'estudi de les propietats del grafè. Aquestes propietats són responsables d'inusuals fenómens, com l'efecte Hall fraccionari, que permet la possibilitat de catálisi magnètica d'un gap excitònic, ferromagnetisme i superconductivitat. La investigació de superconductors d'alta temperatura crítica amb centres d'impureses és important per a comprendre la física subjacent de tals sistemes desordenats. Mentre que la família dels cuprats presenta propietats aïllants en estat pristí, els pnictogenurs de ferro sense dopar (és a dir, LaOFeAs) mostren un comportament semimetálico. Malgrat aquestes diferències, tots dos compostos són estructures en capes, on l'estat superconductor està recolzat per una xarxa quadrada quasi-2D. Mentre que per als pnictogenurs de ferro aquest estat està format per la capa de FeAs, l'estat superconductor dels cuprats està format per la capa de CuO. El present treball es centra en l'estudi teòric de les propietats estructurals, electròniques i òptiques dels materials de tipus grafè, com el grafè bicapa; i també de superconductors d'ones s i d, més específicament pnictogenurs i cuprats de ferro, respectivament. A més a més, es fa emfasi en sistemes desordenats ja que aquestos sistemes (cuasi-)2D són prou sensibles al desordre. Aquestes propietats tenen gran importància per a aplicacions de dispositius tecnològics, com es pot observar a la creixent tecnologia dels camps de la tensiotrònica i l'espintrònica. El tipus de pertorbacions aplicades als sistemes d'interés són les impureses químiques i els camps elèctrics externs. Aquestes pertorbacions produeixen variacions de les propietats electròniques i òptiques quan es comparen amb els sistemes pristins. / César Dos Santos, MJ. (2021). Effects of symmetry breaking in low dimensional materials [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/176058 / Compendio

[EN] Interaction is defined as the realization of a reciprocal action between two or more people or things. Particularly in computer science, the term interaction refers to the discipline that studies the exchange of information between people and computers, and is generally known by the term Human-Computer Interaction (HCI). Good design decisions and an adequate development of the software is required for efficient HCI to facilitate the acceptability of computer-based applications by the users. In clinical settings it is essential to eliminate any barrier and facilitate the interaction between patients and the system. A smooth communication between the user and the computer-based application is fundamental to maximise the advantages and functionalities offered by the system. The design of these applications must consider the personal and current needs of the user by applying a User-Centered Design methodology. The main purpose of this research work is to contribute in the improvement of HCI-based applications addressed to the clinical context, particularly to enhance computer-based interactive sessions to support people suffering from a mental disorder such as Major Depression (MD). Thanks to the advances in Artificial Intelligence techniques, it is now possible to partially automate complex tasks such as the continuous provision of Cognitive-Behavioural Therapies (CBTs) to patients. These CBTs require good levels of adaptability and variability during the interaction with the patient that facilitates the acceptability in the user, an optimal usability and good level of engagement for a successful mid/long term use of the application and treatment adherence. The modelling of complex deliberative and affective processes in artificial systems can be applied to support the prevention and treatment of mental health related issues, enhancing the continuous and remote assistance of patients, saving some economical and clinical resources and reducing the waiting lists in the health services. In this regard, the efforts of this Thesis have been concentrated on the research of two main lines: (1) the generation and planning of adequate contents in an interactive system to support the prevention and treatment of MD based on characteristics of the user; and (2) the modelling of relevant affective processes able to communicate the contents in an emotional effective way taking into account the importance of the affective conditions associated with the MD in the users. Rule Based Systems and the appraisal theory of emotions have been the roots used to develop the main two modules of the computational Framework presented: the Contents Management and the Emotional Modules. Finally, the obtained Framework was integrated into two interactive systems to evaluate the achievement of the research objectives. The first system has been developed in the context of the Help4Mood European research project and its main aim was to support the remote treatment of patients with MD. The second scenario was a system developed to prevent MD and suicidal thoughts in the University community, which was developed in the context of the local PrevenDep research project. These evaluations have indicated that the proposed Framework has reached good levels of usability and acceptability in the target users thanks to the personalizations and adaptation capabilities of the contents and in the way how these contents are communicated to the user. The research work and the obtained results in this Thesis has contributed to the state of the art in HCI-based systems used as support in therapeutic interventions for the prevention and treatment of MD. This was obtained by the combination of a personalized content management to the patient, and the management of the affective processes associated to these pathologies. The developed work also identifies some research lines that need to be addressed in future works to get better HCI systems used for therapeutic purposes. / [ES] Interactuar se define como la realización de una acción recíproca entre dos o más personas o cosas. Particularmente en informática, el término interacción se refiere a la disciplina que estudia el intercambio de información entre las personas y computadoras, y suele conocerse por el término anglosajón Human-Computer Interaction (HCI). Un buen diseño y un adecuado desarrollo del software es necesario para lograr una HCI eficiente que facilite la aceptabilidad del sistema por el usuario. En entornos clínicos es fundamental eliminar cualquier tipo de barrera y facilitar la interacción entre los pacientes y el computador. Es de vital importancia que haya una buena comunicación entre usuario y computador, por este motivo el sistema debe de estar diseñado pensando en las necesidades actuales, cambiantes y personales del usuario, basándose en la metodología de diseño centrado en el usuario. El propósito principal de esta investigación es la identificación de mejoras en HCI aplicada en entornos clínicos, en concreto para dar soporte a personas con trastornos mentales como la Depresión Mayor (DM) y que precisan de terapias psicológicas adecuadas y continuas. Gracias a técnicas de Inteligencia Artificial, es posible automatizar eficientemente ciertas acciones asociadas a los procesos de las terapias cognitivo-conductuales (CBTs, del inglés Cognitive-Behavioural Therapies). Los sistemas de ayuda a la CBT, requieren de una adaptabilidad y variabilidad en la interacción para favorecer la usabilidad del sistema y asegurar la continuidad de la motivación del paciente. Una buena gestión de esta automatización influiría en la aceptabilidad de los pacientes y podría mejorar su adherencia a los tratamientos y por consiguiente mejorar su estado de salud. Adicionalmente, la unión de procesos deliberativos dinámicos pueden liberar recursos clínicos, mejorando el control de los pacientes, y reduciendo los tiempos de espera y los costes económicos. En este sentido, los esfuerzos de esta Tesis se han centrado en la investigación de dos líneas diferentes: (1) la selección y planificación adecuada de los contenidos presentados durante la interacción a través de una planificación dinámica y personalizada, y (2) la adecuación de la comunicación de los contenidos hacia el paciente tomando en cuenta la importancia de los procesos afectivos asociados a estas patologías. Los Sistemas Basados en Reglas (SBR) han sido la herramienta utilizada para dar soporte a los dos módulos principales que componen el Framework presentado en esta Tesis: el módulo de gestión de los contenidos y el módulo emocional. Concluida la fase de diseño, desarrollo y testeo, el Framework fue adaptado e integrado en sistemas reales, para validar la viabilidad y la adecuación del marco de trabajo de esta Tesis. En primer lugar, el sistema se aplicó durante tres años en el tratamiento de la DM en varios centros clínicos europeos en el contexto del Proyecto Europeo de investigación Help4Mood. Finalmente, el sistema fue evaluado en la tarea de prevención de la DM y del suicidio en el Proyecto Local de investigación PrevenDep, de un año de duración. El feedback de estas evaluaciones demostraron que el HCI del Framework tiene unos niveles altos de usabilidad y aceptación, gracias a la personalización, variabilidad y adaptación de los contenidos y de la comunicación de los mismos. Los experimentos computacionales llevados a cabo en esta Tesis han permitido avanzar el estado del arte de sistemas computacionales emocionales aplicados en entornos terapéuticos para la prevención y tratamiento de la DM. Principalmente, gracias a la combinación de una gestión personalizada de los contenidos hacia el paciente tomando en cuenta la importancia de los procesos afectivos asociados a estas patologías. Este trabajo abre nuevas líneas de investigación, como la aplicación de este sistema en otras patologías de salud mental en las qu / [CA] Interactuar es defineix com la realització d'una acció recíproca entre dos o més persones o coses. Particularment en informàtica, el terme interacció es refereix a la disciplina que estudia l'intercanvi d'informació entre les persones i computadores, i es sol conèixer pel terme anglosaxó Human-Computer Interaction (HCI). Un bon disseny i un adequat desenvolupament del software és necessari per aconseguir una HCI eficient que faciliti l'acceptabilitat del sistema per l'usuari. En entorns clínics és fonamental eliminar qualsevol tipus de barrera i facilitar la interacció entre els pacients i el computador. És de vital importància que hi hagi una bona comunicació entre l'usuari (o pacient) i el computador, per aquest motiu el sistema ha d'estar dissenyat pensant en les necessitats actuals, cambiants i personals de l'usuari, basant-se en la metodologia de disseny centrat en l'usuari. El propòsit principal d'aquesta investigació és la identificació de millores en HCI aplicada en entorns clínics, en concret per donar suport a persones amb trastorns mentals com la Depressió Major (DM) i que precisen de teràpies psicològiques adequades i contínues. Gràcies a tècniques d'Intel·ligència Artificial, és possible automatitzar eficientment certes accions asociades al processos de les teràpies cognitiu-conductuals. Els sistemes computacionals de ajuda a la CBT, requereixen d'una adaptabilitat i variabilitat en la interacció per afavorir la usabilitat del sistema i assegurar la continuïtat de la motiviació del pacient. Una bona gestió d'aquesta automatització influiria en l'acceptabilitat dels pacients i podria millorar la seva adherència als tractaments i per tant millorar el seu estat de salut. Addicionalment, la unió de processos deliberatius dinàmics poden alliberar recursos clínics, millorant el control dels pacients, i reduint els temps d'espera i els costos econòmics. En aquest sentit, els esforços d'aquesta Tesi s'han centrat en la investigació de dues línies diferents: (1) la selecció i planificació adequada dels continguts presentats durant la interacció a través d'una planificació dinàmica i personalitzada, i (2) l'adequació de la comunicació dels continguts cap al pacient tenint en compte la importància dels processos afectius associats a aquestes patologies. Els Sistemes Basats en Regles (SBR) han estat la eina utilitzada per donar suport als dos mòduls principals que componen el Framework presentat en aquesta Tesi: el mòdul de gestió dels continguts oferits a l'usuari; i el mòdul emocional. Conclosa la fase de disseny, desenvolupament i testeig, el Framework va ser adaptat als dominis corresponents i integrat en sistemes madurs per ser avaluat en dos escenaris reals, per validar la viabilitat i l'adequació del Framework d'aquesta tesi. Primerament, el sistema es va aplicar durant tres anys en el tractament de la DM major en diversos centres clínics europeus en el context del Projecte Europeu d'investigació Help4Mood. Finalment, el sistema va ser avaluat en la tasca de prevenció de la DM i del suïcidi al Projecte Local d'investigació PrevenDep, d'un any de durada. El feedback de les avaluacions han demostrat que el HCI del Framework obté uns nivells alts d'usabilitat i acceptació, gràcies a la personalització, variabilitat i adaptació dels continguts i de la comunicació. Els experiments computacionals duts a terme en aquesta Tesi han permès avançar l'estat de l'art de sistemes computacionals emocionals aplicats en entorns terapèutics per a la prevenció i tractament de la DM. Principalment, gracies a la combinació d'una gestió personalitzada dels continguts cap al pacient tenint en compte la importància dels processos afectius associats a aquestes patologies. Aquest treball obre noves línies d'investigació, com l'aplicació d'aquest sistema en altres patologies de salut mental en què sigui recomanable l'aplicació de sessions terapèutiques. / Bresó Guardado, A. (2016). A Computational Framework for Planning Therapeutical Sessions aimed to Support the Prevention and Treatment of Mental Health Disorders using Emotional Virtual Agents [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/64082

In recent decades, acoustic techniques have become the most appropriate tools for biomass estimation in the fishing industry. This is because acoustic waves are the only waves that can be used for remote sensing in the aquatic environment due to their low attenuation compared to electromagnetic waves, which are usually used in long-distance communications in the atmosphere. Ultrasonic echo sounders allow sampling of water columns and cover large areas of ocean by means of sampling campaigns conducted by oceanographic vessels, providing information on fish stocks of commercial interest. Furthermore, as a result of the overexploitation of fishery resources and to cover increasing demand, fish production has been developed as an alternative to capture. Although several species are bred in captivity, in Spain we can highlight three in particular, due to the high economic impact and degree of implantation: Gilt-head bream (Sparus aurata), sea bass (Dicentrarchus labrax) and Bluefin tuna (Thunnus thynnus). There is demand in the aquaculture industry for techniques developed in the field of fishery acoustics to control and estimate biomass. However, various problems related to the geometry of the application and high fish densities in intensive aquaculture have made these techniques difficult to apply directly. The study of biomass and species classification has progressed in parallel with the development of sonar and echo sounder systems used for this type of applications, and particularly with the evolution of ultrasonic transducers. Operation frequency, transmission power, bandwidth and directivity are key factors in the acoustic methods applied to fishing. In addition, other aspects of research are becoming more relevant in this sector, such as the study of nonlinear parametric sound generation. This generation or parametric effect, produced in the medium, has focused so far especially on bathymetry or classification of the oceanic subsoil, by offering much lower operation frequencies with the same directivity as the beam generated at high frequency. Nowadays, their feasibility is studied for application to fisheries or aquaculture, due to the possibility of working at several frequencies with the same transducer, given the same radiation characteristics, which is not possible in the linear regime. This thesis presents the design of an ultrasound transducer for biomass estimation with specific characteristics and demonstrates its capacity to work in a non-linear regime with optimum apertures for use in shallow water or in aquaculture cages. Chapter 2 presents general information on ultrasound waves, the medium through which they are propagated and an introduction to non-linear generation. General concepts in ultrasound generation and design are presented in Chapter 3. Chapter 4 shows the numerical models used to reinforce the experimental results presented during this thesis. Chapter 5 covers the design of the transducer, encompassing all the processes, from characterization of the materials, to assembly, operation and simulation of designed prototypes. To conclude, Chapter 6 presents the behavior of prototypes in a nonlinear regime and their feasibility for estimating biomass of different species in shallow water. / Las técnicas acústicas se han convertido en las últimas décadas en las herramientas más apropiadas para la estimación de biomasa en el sector pesquero. Esto es debido a que las ondas acústicas son las únicas que pueden utilizarse para teledetección en el medio acuático, por su baja atenuación, comparadas con las ondas electromagnéticas, que son las usadas habitualmente en comunicaciones a larga distancia en la atmósfera. Las ecosondas ultrasónicas permiten muestrear la columna de agua y cubrir grandes extensiones de océano mediante campañas de muestreo realizadas por buques oceanográficos, ofreciendo información de las poblaciones de peces de interés comercial. Por otro lado, como consecuencia de la sobreexplotación de los recursos pesqueros y para cubrir la demanda creciente para su consumo, se ha desarrollado como alternativa a la captura, la producción piscícola. Aunque hay diversas especies que se crían en cautividad, en España podemos destacar tres en particular, por el alto impacto económico y grado de implantación: Dorada (Sparus aurata), lubina (Dicentrarchus labrax) y atún rojo (Thunnus thynnus). La aplicación de las técnicas desarrolladas en el campo de la acústica de pesquerías para el control y estimación de la biomasa en jaulas flotantes, es una demanda del sector acuicultor. Sin embargo, diferentes problemas relacionados con la geometría de la aplicación y las altas densidades de peces con las que se trabaja en acuicultura intensiva, han dificultado la aplicación directa de las mismas. Los avances en el estudio de la biomasa o en la clasificación de especies han ido en paralelo con el desarrollo de los sistemas sonar y ecosondas usados para este tipo de aplicaciones, y particularmente con la evolución de los transductores ultrasónicos empleados. La frecuencia de trabajo, la potencia de emisión, el ancho de banda, así como la directividad son factores clave en los métodos acústicos aplicados a la pesca. Además, otras vertientes de investigación están adquiriendo mayor relevancia en este sector, como por ejemplo, el estudio de la generación no lineal paramétrica de sonido. Esta generación o efecto paramétrico, producido en el medio, se ha enfocado hasta ahora especialmente en batimetrías o en la clasificación del subsuelo oceánico, por ofrecer frecuencias de trabajo mucho más bajas con la misma directividad que el haz generado a alta frecuencia. Actualmente, se estudia su viabilidad para ser aplicado a pesquerías o a acuicultura, debido a la posibilidad de trabajar a varias frecuencias con un mismo transductor, presentado éstas las mismas características de radiación, lo que no es posible en el régimen lineal. Esta tesis presenta el diseño de un transductor de ultrasonidos para la estimación de biomasa con unas características específicas. Demostrando, además, la capacidad de éste para poder trabajar en régimen no lineal con aperturas adecuadas para su uso en aguas poco profundas o en jaulas de acuicultura. En el capítulo 2 se presenta información general sobre las ondas de ultrasonidos y el medio por donde se propagan, así como una introducción a la generación no-lineal. Conceptos generales sobre la generación de los ultrasonidos y el diseño se presentan en el capítulo 3. En el capítulo 4, se muestran los modelos numéricos utilizados para afianzar los resultados experimentales presentados durante la tesis. El capítulo 5 recoge el diseño del transductor, que englobará todos los procesos, desde la caracterización de los materiales, hasta el montaje, puesta en marcha y simulación de los prototipos creados. Para finalizar el capítulo 6 presenta el comportamiento de los prototipos en régimen no lineal y su viabilidad para estimar biomasa de diferentes especies en aguas poco profundas / Les tècniques acústiques s'han convertit en les últimes dècades en les ferramentes més apropiades per a l'estimació de biomassa en el sector pesquer. Això és degut a que les ones acústiques són les úniques que poden utilitzar-se per teledetecció en el medi aquàtic, per la seva baixa atenuació, comparades amb les ones electromagnètiques, que són les usades habitualment en comunicacions a llarga distància en l'atmosfera. Les ecosondes ultrasòniques permeten mostrejar la columna d'aigua i cobrir grans extensions d'oceà mitjançant campanyes de mostreig realitzades per vaixells oceanogràfics, oferint informació de les poblacions de peixos d'interès comercial. Per altre costat, com a conseqüència de la sobreexplotació dels recursos pesquers i per cobrir la demanda creixent per al seu consum, s'ha desenvolupat com a alternativa a la captura, la producció piscícola. Encara que hi ha diverses espècies que es crien en captivitat, a Espanya podem destacar tres en particular, per l'alt impacte econòmic i grau d'implantació: Daurada (Sparus aurata), llobarro (Dicentrarchus labrax) i tonyina vermella (Thunnus thynnus). L'aplicació de les tècniques desenvolupades en el camp de l'acústica de pesqueres pel control i estimació de la biomassa en gàbies flotants, és una demanda del sector aqüicultor. No obstant això, diferents problemes relacionats amb la geometria de l'aplicació i les altes densitats de peixos amb les que es treballa en aqüicultura intensiva, han dificultat l'aplicació directa de les mateixes. Els avanços en l'estudi de la biomassa o en la classificació d'espècies han anat en paral·lel amb el desenvolupament dels sistemes sonar i ecosondes usats per a aquest tipus d'aplicacions, i particularment amb l'evolució dels transductors ultrasònics empleats. La freqüència de treball, la potència d'emissió, l'ample de banda, així com la directivitat són factors clau en els mètodes acústics aplicats a la pesca. A més, altres vessants d'investigació estan adquirint major rellevància en aquest sector, com per exemple, l'estudi de la generació no lineal paramètrica de so. Aquesta generació o efecte paramètric, produït en el medi, s'ha enfocat fins ara especialment en batimetries o en la classificació del subsòl oceànic, per oferir freqüències de treball molt més baixes amb la mateixa directivitat que el feix generat a alta freqüència. Actualment, s'estudia la seva viabilitat per a ser aplicat a pesqueries o a aqüicultura, a causa de la possibilitat de treballar a diverses freqüències amb un mateix transductor, presentat aquestes les mateixes característiques de radiació, el que no és possible en el règim lineal. Esta tesi presenta el disseny d'un transductor d'ultrasons per a l'estimació de biomassa amb unes característiques específiques. Demostrant, a més, la capacitat d'aquest per poder treballar en règim no lineal amb obertures adequades per al seu ús en aigües poc profundes o en gàbies d'aqüicultura. En el capítol 2 es presenta informació general sobre els ultrasons i el mitjà pel qual es propaguen, així com una introducció a la generació no-lineal. Conceptes generals sobre la generació dels ultrasons i el disseny es presenten en el capítol 3. En el capítol 4, es mostren també els models numèrics utilitzats per a refermar els resultats experimentals presentats durant la tesi. El capítol 5 recull el disseny del transductor, que englobarà tots els processos, des de la caracterització dels materials fins al muntatge, posada en marxa i simulació dels prototips creats. Finalment, el capítol 6 presenta el comportament dels prototips en règim no lineal i la seua viabilitat per a estimar biomassa de diferents espècies en aigües poc profundes. / Ordoñez Cebrián, P. (2017). Ultrasonic transducer design: Feasibility as parametric echosounder in shallow water [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86192

Atlantic Bluefin tuna (Thunnus thynnus) is a highly value specie that was endangered during the turn of the century by overfishing. Due to the massive resource exploitation, a recovery plan was implemented by the International Commission for the conservation of Atlantic Tunas (ICCAT). That plan enforces three major rules: to establish a fishing quota, to impose a closed fishing seasons and to fix minimum catching size (30kg). With the aim to control and improve as much as possible the fattening process turns necessary develop tools to help tuna ranchers. These tools will help them to improve tuna production efficiency in sea cages. Moreover, it is necessary the improvement of fishing quota control mechanisms. Acoustic techniques have been revealed as an efficient biomass control tool in aquaculture cages (mainly to salmon and gilthead sea bream). However, underwater acoustic methods (that are used to remote sensing of fish schools in free water) are not usually applied in sea cages. Nowadays, production control, in tuna fattening cages, has made either by manual sampling or by the use of stereoscopic cameras system. The former, it can cause damages to fishes and increases costs to ranchers. The latter, it is non-intrusive to tuna but it is affected by depth and water turbidity and it is limited by camera field of vision. A feasibility study of the use of acoustic techniques in tuna fattening cages to production control as well as to evaluate tuna behavior in captivity is presented In this thesis. Research and development of techniques together with experimental setups used are limited by tuna size and cage volume. General information about Bluefin tuna and their farming in sea cages is included in Chapter 2. In order to provide the necessary understanding of the field, Chapter 3 perform a progressive introduction of theoretical concepts in relation with underwater acoustic techniques linked with biomass estimation. To find out the tuna behavior inside the cages after being captured an experiment was carried out. Likewise, a second experiment was proposed to evaluate the response of tunas to certain anthropogenic sounds (as those produced by offshore wind turbine). The methodology and results of both studies presented are discussed in Chapter 4. Chapter 5 shows the feasibility of the use of acoustic techniques to evaluate "ex situ" dorsal target strength (TS). A relationship between dorsal aspect TS and tuna length was obtained. To perform it, four different tuna size in four separated sea cages were measured using two EK60 echosounders working at 120 and 200 kHz respectively. Using data from tuna slaughter on a farm, relations between the weight and the different dimensions of the tuna: length, maximum width and height have been looked for. Obtained expressions allow to calculate fattened tunas weight from the three tuna dimensions. Results are shown in Chapter 6. In order to expand the study carried out in Chapter 5, an experiment was proposed to determine the relationship between ventral TS and tuna size. In this case, measurements were carried out using acoustic and optic techniques in a new setup concept. A stereoscopic vision system synchronized with two echosounders (EK60) emitting at 120 and 200 kHz were used. With this setup, it is possible to know the value of the TS for a certain tuna that was recorded and measured with the cameras. As in the dorsal measures case, it was sought to know the applicability degree of combined technique in fattened tuna cages. This study and its results are presented in Chapter 7. Finally, in Chapter 8, a new method to counting tuna using acoustic techniques is presented. This method is intended to facilitate counting tuna during transfer process. The use of underwater acoustic techniques allows to automate tuna counting and to make it immune to water turbidity during transfers. To achieve it, a side scan sonar working 200 kHz was used. / El atún rojo (Thunnus thynnus) es una especie de alto valor económico que se vio amenazada en el cambio de siglo por la sobrepesca. Este hecho llevó a la Comisión Internacional para la Conservación del Atún Atlántico (ICCAT) , a establecer un Plan de recuperación cuyas tres ejes principales fueron: imponer un férreo sistema de cuotas de pesca, limitar los periodos en los que esta especie puede ser capturada y fijar una talla mínima de captura .Los productores, afectados por las restricciones impuestas a la captura necesitan de herramientas para el control del proceso de engrase que permitan mejorar la eficiencia de dicho proceso. Del mismo modo se precisa la mejora de las herramientas utilizadas para el control de la cuota pesquera asignada. El control de la biomasa en las jaulas de engrase de atunes se realiza, bien mediante muestreos manuales que pueden provocar daños a los peces y resultar costosos operacional y económicamente, o bien mediante el uso de sistemas de cámaras estereoscópicas, no invasivas con los peces, pero que se ven limitadas por el alcance del campo de visión de las cámaras, la profundidad y la turbiedad del agua. Las técnicas acústicas se han revelado como una herramienta eficiente para el control de la biomasa en jaulas de cría para otras especies de gran consumo, como la dorada o el salmón. En esta tesis se propone estudiar la viabilidad del uso de las técnicas acústicas para el control de los atunes en las jaulas de engrase, así como para la evaluación del comportamiento de los atunes cuando pasan de vivir en estado salvaje a estar confinados en jaulas marinas. El tamaño de los atunes, así como la forma y tamaño de las jaulas donde son engrasados, limita los estudios y las configuraciones de medida presentadas en el presente documento. En el Capítulo 2 se incluye información general sobre del atún rojo y sobre su engrase en cautividad. Seguidamente, en el Capítulo 3, se ofrecen los conceptos básicos y la formulación sobre acústica submarina para facilitar la comprensión del resto de capítulos. Se realizó un experimento con el objetivo de conocer cómo se comporta el atún rojo en cautividad y si dicho comportamiento se veía alterado cuando era sometido a estímulos sonoros externos de carácter antropogénico. La metodología y los resultados de este estudio se muestran en el Capítulo 4. En el Capítulo 5, se evalúa la idoneidad del uso de técnicas acústicas para establecer una relación entre el tamaño del atún rojo y el TS (a 120 y 200 kHz), cuando se realizan las medidas desde la superficie del mar y con los sensores orientados hacia el fondo (vista dorsal de los peces). A partir de datos provenientes del sacrifico de peces engrasados, se han buscado relaciones entre el peso y las dimensiones del atún rojo. De este modo se han obtenido expresiones que predicen el peso medio de los peces engrasados en una jaula a partir de su longitud, altura y anchura máxima. Dichas expresiones se muestran en el Capítulo 6. Haciendo uso de las técnicas acústicas combinadas con un sistema de visión estereoscópica, se ha estudiado la viabilidad de obtener relaciones entre la longitud del atún rojo y el TS (a 120 y 200 kHz) en jaulas de engrase desde el punto de vista ventral. Para ello, se dispusieron los equipos en el fondo de la jaula de engrase y se registraron los datos con todos los sensores sincronizados y mirando hacia la superficie. De este modo se pudo conocer el valor del TS de un pez determinado que es grabado con un sistema estereoscópico que nos facilitara datos sobre su longitud, anchura máxima y orientación respecto del transductor. Se presenta en el capítulo 8 un método para el conteo de atunes mediante técnicas acústicas usando un sonar de barrido lateral trabajando a 200 kHz. Esta técnica novedosa pretende facilitar el conteo de ejemplares durante los procesos de transferencia, automatizándolo en gran medida y haciéndolo inmune a la fa / La tonyina roja (Thunnus thynnus) és una espècie d'alt valor econòmic que es va veure amenaçada durant el canvi de segle per la sobrepesca. Este fet va portar a la Comissió Internacional per a la Conservació de la Tonyina Atlàntica (ICCAT), a establir un pla de recuperació que tenía com a eixos principals imposar un ferri sistema de quotes de pesca, limitar els períodes en què esta espècie pot ser capturada, a fixar una talla mínima de captura. Els productors, afectats per les restriccions imposades a la captura necessiten de ferramentes per al control del procés de engreixament que permeten millorar l'eficiència del procés. De la mateixa manera, es precisa la millora de les ferramentes utilitzades per al control de la quota pesquera assignada. El control de la biomassa en les gàbies d'engreixament de tonyines es realitza, bé per mitjà de mostrejos manuals que poden provocar danys als peixos i resultar costosos operacional i econòmicament, o bé per mitjà de l'ús de sistemes de càmeres estereoscòpiques no invasives amb els peixos, però que es veuen limitades per l'abast del camp de visió de les càmeres, la profunditat i la terbolesa de l'aigua. Les tècniques acústiques s'han revelat com una ferramenta eficient per al control de la biomassa en gàbies de cria per a altres espècies de gran consum com la daurada o el salmó. En esta tesi es proposa estudiar la viabilitat de l'ús de les tècniques acústiques per al control de les tonyines en les gàbies engreixament, així com per a l'avaluació del comportament de les tonyines quan passen de viure en estat salvatge, a estar confinades en gàbies marines. La grandària de les tonyines, així com la forma i grandària de les gàbies on són engreixades, limita els estudis i les configuracions de mesura presentades en este document. En el Capítol 2, s'inclou informació general sobre la tonyina roja i sobre el seu engreixament en captivitat. A continuació, en el Capítol 3, s'ofereixen els conceptes bàsics i la formulació sobre acústica submarina per a facilitar la comprensió de la resta de capítols. Es va realitzar un experiment amb l'objectiu de conèixer com es comportava la tonyina roja en captivitat, i si este comportament es veia alterat quan era sotmesa a estímuls sonors externs de caràcter antropogènic. La metodologia i els resultats d'este estudi es mostren en el Capítol 4. En el Capítol 5, s'avalua la idoneïtat de l'ús de tècniques acústiques per a establir una relació entre la grandària de la tonyina roja i el TS (a 120 i 200 kHz), quan es realitzen les mesures des de la superfície del mar i amb els sensors orientats cap al fons (vista dorsal dels peixos). A partir de dades provinents del sacrifici de peixos engreixats, s'han buscat relacions entre el pes i les dimensions de la tonyina roja. D'esta manera, s'han obtingut dades que prediuen el pes mitjà dels peixos engreixats en una gàbia a partir de la seua longitud, alçària i amplària màxima. Estes dades es mostren en el Capítol 6. Fent ús de les tècniques acústiques combinades amb un sistema de visió estereoscòpica, es va estudiar la viabilitat d'obtindre relacions entre la longitud de la tonyina roja i el TS (a 120 i 200 kHz) en gàbies d'engreixament des del punt de vista ventral. Per a això, es van disposar els equips en el fons de la gàbia marina i es van registrar les dades amb tots els sensors sincronitzats i mirant cap a la superfície. De aquesta manera, es va poder conèixer el valor del TS d'un peix determinat que és gravat amb un sistema estereoscòpic que ens facilitarà dades sobre la seua longitud, amplària màxima i orientació respecte del transductor. Finalment, en el Capítol 8, es presenta un mètode per al comptatge de tonyines per mitjà de tècniques acústiques fent ús d'un un sonar d'escombrat lateral treballant a 200 kHz . Esta tècnica nova pretén facilitar el comptatge d'exemplars durant els processos de transferència, au / Puig Pons, V. (2017). Control y caracterización del Atún Rojo en Jaulas Marinas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86213

Dark matter detectors based on superheated fluids set WIMP-nucleus interaction limits based on registering acoustic signals in combination with the information of other sensors. For this reason, in order to distinguish the background events from those originated by new particle interactions, it is crucial to know the behaviour of the acoustic signal within the detector. The aim of this Thesis is to study the set of acoustic techniques and technologies necessary for the analysis, characterization and optimization of the different parts that compose a dark matter detector based on superheated fluids. From these studies, we draw conclusions for the design of a Geyser detector. The research is organized in four Chapters that approach the processes that take place from the bubble generation in the superheated fluid to the discrimination analysis. The study begins in Chapter I, where we study the interaction of WIMPs with matter and the consequent bubble creation and growth. In Chapter II we analyse the acoustic processes from the emitted sound wave in the growth of these bubbles, until they arrive at the sensors, going through the different media of the detector. Chapter III deals with the characterization, design and optimization of the transducers that record these acoustic signals. In Chapter IV, the signal processing techniques are studied in order to extract the greatest amount of information from the different signals of interest, as well as the characteristics of the sources. Finally, in Chapter V, we present the conclusions of these researches for the design and control of the proposed Geyser detector, called MODA-LS. In addition, due to its importance in the increasingly sensitive dark matter searches, we analyse the so-called neutrino sensitivity grounds, both in direct dark matter searches with superheated fluids and indirect searches with neutrino telescopes, in Annexes A and B respectively. All these activities form a common and unified framework in this new application of acoustics in relation to the detection of astroparticles. More specifically in the dark matter direct detection using superheated liquids. / Lo detectores de materia oscura basados en fluidos sobrecalentados establecen límites de interacción WIMP-núcleo a partir de, entre otros aspectos, las señales acústicas registradas. Por ello, entender los distintos aspectos que puedan influir en dicha señal acústica es crucial para distinguir los eventos que provengan de fondos indeseados respecto a los de interacciones de nuevas partículas. El objetivo de esta Tesis es abordar el estudio del conjunto de técnicas y tecnologías acústicas necesarias para el análisis, caracterización y optimización de las distintas partes que componen un detector de materia oscura basado en fluidos sobrecalentados. Con ello, se extraen conclusiones para el diseño de un detector Geyser. La investigación se organiza en cuatro Capítulos que abordan los procesos que tiene lugar desde la generación de burbujas en el fluido sobrecalentado hasta el análisis para su discriminación. El estudio se inicia en el Capítulo I, donde se estudia la interacción de los WIMP con la materia y la consiguiente creación y crecimiento de burbujas. En el Capítulo II se analizan los procesos acústicos que tienen lugar desde se emiten las ondas acústicas en el crecimiento de estas burbujas, hasta que llegan a los sensores, a través de los distintos medios que conforman un detector. En el Capítulo III se aborda la caracterización, diseño y optimización de los transductores que registran estas señales. En el Capítulo IV se estudian las técnicas de procesado de señal para extraer la mayor cantidad de información de las distintas señales de interés, así como de las características de las fuentes que las generan. Por último, en el Capítulo V, se exponen las conclusiones de estas investigaciones para el diseño y control del detector Geyser propuesto, MODA-LS. Adicionalmente, dada su importancia en la cada vez más sensible búsqueda de materia oscura, en los Anexos A y B analizamos los llamados suelos de sensibilidad por neutrinos, tanto en búsqueda directa de materia oscura con fluidos sobrecalentados como indirecta para los telescopios de neutrinos, respectivamente. Todos estos trabajos conforman un marco común y unificado en esta nueva aplicación de la acústica en lo referente a la detección de astropartículas, y más concretamente en la búsqueda directa de materia oscura con líquidos sobrecalentados. / Els detectors de matèria fosca basats en fluids sobreescalfats estableixen els límits d'interacció WIMP-nucli a partir de, entre altres aspectes, les senyals acústiques registrades. Llavors, entendre els aspectes que puguin influir en aquesta senyal acústica és crucial per a distingir els esdeveniments provinents de fons no desitjats respecte als de interaccions de noves partícules. L'objectiu d'aquesta Tesis és abordar l'estudi del conjunt de tècniques i tecnologies acústiques necessàries per a l'anàlisi, caracterització i optimització de les distintes parts que conformen un detector de matèria fosca basat en fluids sobreescalfats. Amb això, s'extrauen conclusions per al disseny d'un detector Geyser. La investigació s'organitza en quatre Capítols que aborden els processos que tenen lloc des de la generació de bombolles en el fluid sobreescalfat fins a l'anàlisi per a la seva discriminació. L'estudi s'inicia en el Capítol I, amb la interacció dels WIMP amb la matèria i la consegüent creació i creixement de bombolles. Al Capítol II s'analitzen els processos acústics que tenen lloc des que s'emeten les ones acústiques en el creixement d'aquestes bombolles fins que arriben als sensors, a través dels diferents medis que conformen un detector. Al Capítol III es tracta la caracterització, disseny i optimització dels transductors que registren aquests senyals. Al Capítol IV s'estudien les tècniques de processat de senyal per extreure la major quantitat d'informació així com de les característiques de les fonts que les generen. Finalment, al Capítol V, s'exposen les conclusions d'aquestes investigacions per al disseny i control del detector Geyser proposat, MODA-LS. Addicionalment, donada la seva importància en la cada vegada més sensible cerca de matèria fosca, en els annexos A i B analitzem els anomenats sòls de sensibilitat per neutrins, tant en cerca directa de matèria fosca amb fluids sobreescalfats com indirecta per als telescopis de neutrins, respectivament. Tots aquests treballs conformen un marc comú i unificat d'aquesta nova aplicació de l'acústica pel que fa a la detecció d'astropartícules i més concretament en la detecció directa de matèria fosca amb líquids sobreescalfats. / Felis Enguix, I. (2017). Tecnologías acústicas para la detección de Materia Oscura. Diseño y desarrollo de un detector Geyser [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86282

Tesis por compendio / The mixing processes are present in the hydraulics engineering field as well as in the environmental field, and they appear in many different situations that are of great interest for humankind. The mechanisms that rule these processes can be very diverse and complex, these being able to interact with each other. However, when a fluid has a turbulent behavior, it is highly unstable and three-dimensional, modifying greatly the other mixing processes. In these cases, the resolution for the fluid mechanics with classical methods can be extremely difficult, making the use of approximations and models necessary. On the other hand, in the last few years, numerical simulation techniques have advanced a lot, and with the velocity increase and the computational capacity, Computational Fluids Dynamics (CFD) allows the development of simulations of these complex processes. This doctoral thesis is motivated by the importance of analyzing the physics of the turbulent flow by numerical methods in different mixing processes of interest in the field of hydraulics engineering and the environmental fluid mechanics. It is intended to illustrate the utility and potentiality of the CFD through the application and analysis in four specific steps, grouped together in two groups of mixing processes: the ones influenced by a turbulent jet in a water tank, and the ones influenced by the turbulent structures due to the curved geometry of the meander channels. The four studied cases are: i) mixing processes in drinking water storage tanks, ii) inlet influence in the thermal stratification in hot water storage tanks, iii) turbulent flow and mixing in a meandering channel, and iv) turbulent flow and mixing in compound meandering channels. The developed work is focused in a practical context. To that effect, test simulations on each studied case have been developed. The experimental data is useful for validating the models and, overall, to thoroughly study the problem. Two CFD techniques are used to solve the Navier-Stokes equations, together with turbulence models, dispersion and/or heat transference, depending on the case. For the jet mixing cases, the chosen technique was the URANS (Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes). In the meander cases the LES (Large Eddy Simulation) technique was required. The first work shows a procedure for the study of the fluid dynamic in the mixing processes in potable water tanks. The procedure can be applied in the design and improvement of these elements by using the URANS technique together with experimental methods. In the second case, the URANS simulations in the hot water tank could determine the distribution of the temperature in the whole computational domain. Besides, the model, validated with a high level of adjustment, was developed for the study of the influence of some inlet configurations and to improve the degree of stratification. With respect to the third study, the suitability of the LES technique has been proved in the thorough study of the flow and the turbulence in meanders, even by using relatively coarse grids. The great influence of the secondary flows (due to the curved shape of the channel) on the mixing process has been clarified. Finally, the LES technique was very effective upon adding information about the flow and the turbulence in meanders with different flooding levels. A very good consistency with the experimental data was obtained, despite the use of relatively coarse grids. The mixing process between the flooding flow and the meander has been observed with more clarity. / Los procesos de mezcla están presentes tanto en el campo de la ingeniería hidráulica como en el del medio ambiente y aparecen en infinidad de situaciones que son de gran interés para el ser humano. Los mecanismos que gobiernan estos procesos pueden ser muy diversos y complejos, pudiendo interaccionar entre sí. Sin embargo, cuando un fluido tiene un comportamiento turbulento, éste es altamente inestable y tridimensional, modificando en gran medida los otros mecanismos de mezcla. En estos casos, la resolución con métodos clásicos de la mecánica de fluidos puede llegar a ser extremadamente difícil, siendo necesario utilizar aproximaciones o modelos. Por otro lado, en los últimos años, se ha avanzado mucho en las técnicas de simulación numérica, y junto con el aumento de la velocidad y capacidad computacional, la Dinámica de Fluidos Computacional (en inglés Computational Fluid Dynamics, CFD) permite desarrollar simulaciones de estos complejos procesos. Esta Tesis Doctoral está motivada por la importancia de analizar mediante métodos numéricos la física del flujo turbulento en diferentes procesos de mezcla de interés en el campo de la ingeniería hidráulica y la mecánica de fluidos medioambiental. Se pretende ilustrar la utilidad y potencialidad de la CFD a través de la aplicación y análisis a cuatro casos concretos, agrupados en dos grupos de procesos de mezcla: los dominados por un chorro turbulento de entrada en un tanque de agua y los dominados por las estructuras turbulentas debidas a la propia geometría curva de los canales meándricos. Los cuatro casos de estudio son: i) procesos de mezcla en tanques de agua potable, ii) influencia del chorro de entrada en la estratificación térmica en tanques de agua caliente, iii) flujo turbulento y mezcla en canales con meandros, y iv) flujo turbulento y mezcla en canales con meandros inundables. El trabajo desarrollado está centrado en un contexto práctico donde, a partir de casos concretos, se buscan los métodos y modelos más adecuados en cada uno de ellos. A tal efecto, se han desarrollado simulaciones de ensayos llevados a cabo en cada uno de los casos de estudio. Aunque los datos experimentales empleados fueron generados por diferentes equipos de investigación, en todo momento existió una estrecha relación y colaboración con todos los grupos. Dichos datos experimentales sirvieron para validar los modelos y, en conjunto, para estudiar en profundidad el problema. El trabajo en el que se analiza el primero de los cuatro casos muestra un procedimiento para el estudio de dinámica de fluidos de los procesos de mezcla en tanques de agua potable. El procedimiento puede aplicarse en el diseño y mejora de de estos elementos mediante la técnica URANS junto con métodos experimentales. En el segundo caso, las simulaciones URANS en el tanque de agua caliente permitieron determinar la distribución de temperatura en todo el dominio computacional. Además, el modelo, validado con un alto nivel de ajuste, fue desarrollado para el estudio de la influencia de algunas configuraciones de entrada y mejorar el grado de estratificación inicial. Con el tercer caso de estudio, se ha mostrado la idoneidad de la técnica LES en el estudio en profundidad del flujo y la turbulencia en meandros, incluso habiendo empleado mallas relativamente gruesas. La mayor influencia de los flujos secundarios (resultado de la forma curva del canal) sobre el proceso de mezcla ha podido ser clarificada. Por último, la técnica LES resultó ser muy eficaz a la hora de ampliar la información disponible sobre el flujo y la turbulencia en meandros con diferentes planos de inundación. Se obtuvo una muy buena concordancia con los datos experimentales, pese al uso de mallas relativamente gruesas. El proceso de mezcla entre el flujo de la inundación y el del meandro ha podido ser observado con mayor claridad. / Els processos de mescla estan presents tant en el camp de l'enginyeria hidràulica com en el del medi ambient i apareixen en infinitat de situacions que són de gran interès per a l'ésser humà. Els mecanismes que governen aquests processos poden ser molt diversos i complexos, podent interaccionar entre si. No obstant això, quan un fluid té un comportament turbulent, aquest és altament inestable i tridimensional, modificant en gran mesura els altres mecanismes de mescla. En aquests casos, la resolució amb mètodes clàssics de la mecànica de fluids pot arribar a ser extremadament difícil, sent necessari utilitzar aproximacions o models. D'altra banda, en els últims anys, s'ha avançat molt en les tècniques de simulació numèrica, i juntament amb l'augment de la velocitat i capacitat computacional, la Dinàmica de Fluids Computacional (en Anglès Computational Fluids Dynamics, CFD) permet desenvolupar simulacions d'aquests complexos processos. Aquesta Tesi Doctoral està motivada per la importància d'analitzar mitjançant mètodes numèrics la física del flux turbulent en diferents processos de mescla d'interès en el camp de l'enginyeria hidràulica i la mecànica de fluids mediambiental. Es pretén il¿lustrar la utilitat i potencialitat de la CFD a través de l'aplicació i anàlisi a quatre casos concrets, agrupats en dos grups de processos de mescla: els dominats per un doll turbulent d'entrada en un tanc d'aigua i els dominats per les estructures turbulentes degudes a la pròpia geometria corba dels canals meàndrics. Els quatre casos d'estudi són: i) processos de mescla en tancs d'aigua potable, ii) influència del doll d'entrada en l'estratificació tèrmica en tancs d'aigua calenta, iii) flux turbulent i mescla en canals amb meandres, i iv) flux turbulent i mescla en canals amb meandres inundables. El treball desenvolupat està centrat en un context pràctic on, a partir de casos concrets, es busquen els mètodes i models més adequats en cadascun d'ells. A aquest efecte, s'han desenvolupat simulacions d'experiments duts a terme en cadascun dels casos d'estudi. Tot i que les dades experimentals emprats van ser generats per diferents equips d'investigació, en tot moment va existir una estreta relació i col¿laboració amb tots els grups. Aquests dades experimentals varen servir per validar els models i, en conjunt, per estudiar en profunditat el problema. El treball en el qual s'analitza el primer dels quatre casos mostra un procediment per a l'estudi de dinàmica de fluids dels processos de mescla en tancs d'aigua potable. El procediment pot aplicar-se en el disseny i millora d'aquests elements mitjançant la tècnica URANS juntament amb mètodes experimentals. En el segon cas, les simulacions URANS en el tanc d'aigua calenta van permetre determinar la distribució de temperatura en tot el domini computacional. A més, el model, validat amb un alt nivell d'ajust, va ser desenvolupat per a l'estudi de la influència d'algunes configuracions d'entrada i millorar el grau d'estratificació inicial. En el tercer cas d'estudi, s'ha mostrat la idoneïtat de la tècnica LES en l'estudi en profunditat del flux i la turbulència en meandres, fins i tot havent emprat malles relativament gruixudes. La major influència dels fluxos secundaris (resultat de la forma corba del canal) sobre el procés de mescla ha pogut ser aclarida. Per últim, la tècnica LES va resultar ser molt eficaç a l'hora d'ampliar la informació disponible sobre el flux i la turbulència en meandres amb diferents plànols d'inundació. Es va obtenir una molt bona concordança amb les dades experimentals, malgrat l'ús de malles relativament gruixudes. El procés de mescla entre el flux de la inundació i el del meandre ha pogut ser observat amb major claredat. / Moncho Esteve, IJ. (2017). Procesos de Mezcla en Flujos Turbulentos con Técnicas de la Mecánica de Fluidos Computacional (CFD) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90573 / Compendio

[EN] In the regulation of a refrigeration system the expansion device have a fundamental role. The precise understanding of the way in which it works with different refrigerants is of crucial relevance in order to perform a precise design of these systems, as well as, to assist to its proper selection as a function of its capacity and the employed refrigerant. This thesis presents on the one hand the experimental characterization of the mass flow rate through an expansion valve with three different refrigerants: R22 (HCFC) as reference; R290 (propane) as a natural refrigerant, and R410A (HFC), currently one of the most common refrigerants, in a wide range of operating conditions and for different valve lifts. On the other hand, the work also includes the study of the modeling of the refrigerant flow through the expansion valve, and the development of a model based on the flashing process, with sufficient predictive ability to determine the mass flow rate circulating through the expansion valve according to the upstream fluid conditions and the opening valve. In order to determine accurately and precisely the minimum geometric area and the effective single-phase area of the expansion valve, it has been measured in the metrological center of UPV. In addition detailed hydraulic and pneumatic studies of the vale in two different test benches have been carried out. The analysis of experimental results obtained for the three refrigerants has shown that the mass flow rate through the expansion valve is strongly dependent on the upstream pressure and the degree of subcooling, but also slightly dependent on the downstream pressure. For the range of typical operation of heat pump and refrigeration systems, unlike some studies in literature have observed, the first-stage choking phenomena was not observed in our case. Instead, all the obtained results seem to be in the second-stage choking non-ideal flow. Obviously, the effect of the flow area on the mass flow is very important. The developed model of mass flow rate through expansion valves is basically derived from the Bernoulli equation for incompressible single-phase flow through orifices from assuming that the flow at vena contracta section is almost entirely liquid. The pressure at the vena contracta section is determined from the correlations obtained by Alamgir et al. [1981] and Abuaf et al. [1983] for water depressurization in "flashing" type expansions, in which a sudden depressurization occurs and subcooled liquid passes to metastable liquid and finally to two-phase flow. An adjustment coefficient, Ctwo-phase, was added to the model in order to take into account the effect of bubbles formation in the flow restriction, depending on the opening of the valve. This coefficient depends only on the flow area and it is close to the unit at high values of the flow area. The obtained results were found to be in good agreement with the measured data with approximately 95% of the measured data falling within a relative deviation of ±7%. / [ES] En la regulación del sistema de refrigeración como conjunto, el ajuste y estado del dispositivo de expansión tiene un papel fundamental, y el mejor conocimiento de su funcionamiento resulta de sumo interés para el correcto diseño del equipo, así como para asistir su correcta selección en función de la capacidad del mismo y del refrigerante empleado. Este trabajo de tesis doctoral presenta por un lado la caracterización experimental del flujo másico circulante a través de una válvula de expansión con distintos refrigerantes: el R22 (HCFC) como referencia, el R290 (propano) como refrigerante natural, y el R410A (HFC) como uno de los refrigerantes más habituales en la actualidad, en un amplio rango de condiciones de funcionamiento, para diferentes levantamientos de la válvula a estudio. Por otro lado, el trabajo incluye también el estudio del modelado del proceso de expansión a través de la válvula, y el desarrollo de un modelo basado en el proceso físico que se produce: "flashing", con capacidad predictiva suficiente para poder determinar el gasto másico circulante a través de la válvula de expansión en función de las condiciones del fluido aguas arriba y el área de paso de la misma. Para determinar con precisión y exactitud el área mínima geométrica y el área efectiva monofásica de la válvula de expansión se ha realizado medidas en el centro metrológico de la UPV, y también un estudio hidráulico y neumático detallado de la misma en sendos bancos de ensayo. El análisis de los resultados experimentales para los tres refrigerantes empleados ha mostrado que el gasto másico a través de la válvula de expansión es fuertemente dependiente de la presión aguas arriba y el grado de subenfriamiento, pero también ligeramente dependiente de la presión aguas abajo. Para el rango de funcionamiento típico de equipos de bomba de calor y sistemas de refrigeración, no se ha observado la primera etapa de flujo bloqueado que se mencionó en algunos estudios de la literatura, estando la totalidad de los resultados obtenidos claramente en la segunda etapa de flujo bloqueado no ideal. Obviamente, el efecto del área de paso sobre el gasto másico es muy determinante. El modelo de gasto másico a través de válvulas de expansión desarrollado se deriva básicamente de la ecuación de Bernoulli para flujo monofásico incompresible a través de orificios asumiendo que el flujo hasta la sección de vena contracta se encuentra prácticamente en su totalidad en estado líquido. La presión en la sección de vena contracta se ha determinado a partir de las correlaciones que obtuvieron Alamgir et al. [1981] y Abuaf et al. [1983] para la despresurización del agua en expansiones tipo "flashing", en los que se produce una despresurización súbita y el líquido subenfriado pasa a líquido metaestable y finalmente a flujo bifásico. Se ha añadido un coeficiente de ajuste, Cbifásico, en el modelo para tener en cuenta el efecto que puede tener la formación de burbujas en la restricción del flujo, en función del área de paso de flujo circulante a través de las válvulas. Este coeficiente sólo depende del área de paso y se acerca a la unidad a partir de un cierto tamaño del área de paso. Los resultados del modelo presentado en esta tesis doctoral son muy satisfactorios, llegando a predecir el 95% de los resultados con una desviación máxima del 7 %. / [CA] En la regulació del sistema de refrigeració com a conjunt, l'ajust i estat del dispositiu d'expansió té un paper fonamental i el millor coneixement del seu funcionament amb distints refrigerants resulta del màxim interés per al correcte disseny d'estos, així com per a assistir la seua correcta selecció en funció de la capacitat i del refrigerant empleat. Este treball de tesi doctoral presenta per un costat la caracterització experimental del flux màssic circulant a través d'una vàlvula d'expansió amb distints refrigerants: el R22 (HCFC) com a referència; el R290 (propà) com refrigerant natural, i el R410A (HFC) com un dels refrigerants més habituals en l'actualitat, en un ampli rang de condicions de funcionament, per a diferents alçaments de la vàlvula a estudi. D'altra banda, el treball inclou també l'estudi del modelatge del procés d'expansió a través de la vàlvula, i el desenrotllament d'un model basat en el procés físic que es produïx "flashing", amb capacitat predictiva suficient per a poder determinar el gasto màssic circulant a través de la vàlvula d'expansió en funció de les condicions del fluid aigües dalt i l'àrea de pas de la mateixa. Per a determinar amb precisió i exactitud l'àrea mínima geomètrica i l'àrea efectiva monofàsica de la vàlvula d'expansió s'han realitzat mesures en el centre metrológico de la UPV, i també un estudi hidràulic i pneumàtic detallat de la mateixa en sengles bancs d'assaig. L'anàlisi dels resultats experimentals per als tres refrigerants empleats ha mostrat que el fluxe màssic a través de la vàlvula d'expansió és fortament dependent de la pressió aigües dalt i el grau de subrefredament, però també lleugerament dependent de la pressió aigües aball. Per al rang de funcionament típic d'equips de bomba de calor i sistemes de refrigeració, no s'ha observat la primera etapa de flux bloquejat que es va mencionar en alguns estudis de la literatura, estant la totalitat dels resultats obtinguts clarament en la segona etapa de flux bloquejat no ideal. Òbviament, l'efecte de l'àrea de pas sobre el gasto màssic és molt determinant. El model de fluxe màssic a través de vàlvules d'expansió desenvolupat es deriva bàsicament de l'equació de Bernoulli per a flux monofàsic incompressible a través d'orificis a partir d'assumir que el flux fins a la secció de vena contracta es troba pràcticament en la seua totalitat en estat líquid. La pressió en la secció de vena contracta s'ha determinat a partir de les correlacions que van obtindre Alamgir t'al. [1981] i Abuaf t'al. [1983] per a la despresurització del aigua en expansions del típus "flashing", en eles que es produeix una despresurització súbita i el líquid subrefredad passa a líquid metaestable i finalment a fluxe bifásic. S'ha afegit un coeficient d'ajust, Cbifásico, en el model per a tindre en compte l'efecte que pot tindre la formació de bambolles en la restricció del flux, en funció de l'àrea de pas de flux circulant a través de les vàlvules. Este coeficient només depén de l'àrea de pas i s'acosta a la unitat a partir d'una certa grandària de l'àrea de pas. Els resultats del model presentat en aquesta tesi doctoral reprodueixen el 95% dels resultats en una desviacio máxima del 7%. / Ait Bahajji, M. (2016). Estudio teórico experimental del proceso de "flashing" de refrigerantes en válvulas de expansión [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61980

[ES] Los procesos de comunicación celular permiten a las células desarrollar una acción coordinada durante la embriogénesis y asimilar de forma coherente las señales recibidas a través del entorno. Algunas de las moléculas señalizadoras más usadas en la clínica y la investigación son las citoquinas. Sin embargo, existe una tendencia creciente en el uso de otro tipo de moléculas, como los iones metálicos. Algunos iones como el calcio y el zinc actúan como segundos mensajeros intracelulares. Otros como el litio son capaces de inactivar proteínas quinasa alterando rutas de señalización. En el desarrollo de esta tesis doctoral, se ha estudiado el efecto del zinc en células musculares de ratón, el papel del zinc en la auto-renovación de células madre embrionarias (CMEs), y el papel del litio en la diferenciación de CMEs. El estudio del efecto del zinc sobre los mioblastos demostró que el zinc es capaz de estimular la diferenciación de los mioblastos. El análisis del zinc intracelular, en los diferentes estadios de diferenciación de las células musculares, demostró que los miotubos eran capaces de albergar mayor cantidad de zinc en su interior. Los resultados mostraron que la adición de zinc extracelular estimula la fosforilación y activación de la proteína quinasa Akt. También se ha visto que el transportador de zinc, Zip7, es crítico en el proceso de diferenciación celular mediado por el zinc, además, su activación incrementa la fosforilación de Akt. La inhibición de Zip7 mediante ARN interferente redujo la fosforilación de Akt y consecuentemente origino unos niveles menores de diferenciación de los mioblastos expuestos a zinc extracelular. Nuestros resultados demuestran que altas concentraciones de zinc extracelular producen un incremento en la diferenciación de los mioblastos debido a la activación de Akt mediada por Zip7. Para el segundo estudio, se analizó el efecto del zinc sobre las CMEs. Como control de mantenimiento de la pluripotencia se usó medio suplementado con factor inhibidor de leucemia (LIF). Se ha observado que la adición externa de concentraciones de zinc superiores a 100 µM produce un incremento inmediato de la concentración de zinc intracelular activando Akt. Los resultados demuestran que las células tratadas con altas concentraciones de zinc mantienen su capacidad de auto-renovación. Para demostrar que el efecto del zinc en CMEs está asociado a la activación de Akt mediada por Zip7, se inhibió la fosforilación de Akt y se silenció Zip7. Ambos abordajes dieron como resultado un incremento en la diferenciación de las células tratadas con zinc. Por otro lado, CMEs cultivadas durante 30 días en presencia de zinc fueron capaces de retener su pluripotencia, mientras que el control sin zinc presentaba rasgos claros de diferenciación celular. Por último, la combinación de LIF con zinc produjo un incremento importante del efecto del LIF en cuanto al mantenimiento de la capacidad de auto-renovación celular. Por último, se ha estudiado el efecto del litio en la diferenciación de las CMEs. El litio es un inhibidor de la glucógeno sintasa quinasa 3ß (GSK3ß). En términos de CMEs, GSK3ß activa los mecanismos de diferenciación. Los resultados obtenidos indican que altas concentraciones de litio (10 mM) son capaces de fosforilar e inhibir la proteína GSK3ß. Sin embargo, en lugar de mantener la pluripotencia, las células madre se diferenciaron hacia el linaje del mesodermo tras 3 días de cultivo. Después de un total de 6 días, las células tratadas con 10 mM de litio presentaron características de endotelio hemogénico. La inhibición de GSK3ß dio como resultado la activación de la proteína ß-catenina, cuya actividad transcripcional es necesaria para la hematogénesis embrionaria. La capacidad de las células endoteliales con potencial hemogénico obtenidas de derivar en células madre hematopoyéticas fue confirmada tras su maduración durante 11 día / [CA] Els processos de comunicació cel·lular permeten a les cèl·lules desenvolupar una acció coordinada durant la embriogènesis y assimilar de forma coherent als senyals rebudes a través de l'entorn. Algunes de les molècules senyalitzadores més usades en la clínica i la investigació són les citocines. No obstant, hi ha una tendència creixent en l'ús d'un altre tipus de molècules, com els ions metàl·lics. Alguns ions com el calci i el zinc són capaços de dur a terme funcions de missatger secundari. Altres com el liti són capaços d'inactivar proteïnes quinasa alterant rutes de senyalització. Durant el desenvolupament d'aquest treball de tesi doctoral, s'ha estudiat l'efecte del zinc sobre mioblasts de ratolí, el paper del zinc en l'auto-renovació de les cèl·lules mare embrionàries (CMEs), i el paper del liti sobre la diferenciació de les CMEs. L'estudi de l'efecte del zinc sobre els mioblasts ha demostrat que el zinc és capaç d'incrementar la diferenciació dels mioblasts. L'anàlisi del zinc intracel·lular ha demostrat que els mioblasts diferenciats eren capaços d'albergar major quantitat de zinc intracel·lular. Els resultats han mostrat que suplementar les cèl·lules amb zinc extracel·lular produïx una major fosforilació i activació de la proteïna quinasa Akt. D'altra banda, s'ha observat que el transportador de zinc Zip7 es crític per a la diferenciació cel·lular mediada pel zinc. S'ha demostrat que l'activació d'aquest transportador mitjançant zinc extracel·lular és capaç d'incrementar la fosforilació d'Akt. La inhibició d'aquest transportador mitjançant ARN interferent ha donat com a resultat una menor fosforilació d'Akt i una menor diferenciació dels mioblasts exposats a zinc. Aquests resultats demostren que altes concentracions de zinc extracel·lular produeixen un incrementar la diferenciació dels mioblasts a causa de l'activació d'Akt per mitja de Zip7. Per al segon estudi, s'ha analitzat l'efecte del zinc sobre les CMEs. Com a control de manteniment de la pluripotència es va usar medi suplementat amb factor inhibidor de leucèmia (LIF). S'ha observat que les concentracions extracel·lulars de zinc a partir de 100 µM produïxen un increment immediat de la concentració intracel·lular, produint l'activació d'Akt per mitja de Zip7. Les CMEs tractades amb altes concentracions de zinc mantenen l'auto-renovació. Per demostrar que aquest efecte està associat a l'activació d'Akt mediada per Zip7, es va inhibir la fosforilació d'Akt i es va silenciar el transportador Zip7. Tots dos abordatges han donat com a resultat un increment en la diferenciació de les CMEs tractades amb zinc. D'altra banda, les CMEs van ser capaços de retenir la seva pluripotència després de ser cultivades durant 30 dies en presència de zinc, mentre que el control sense zinc presentava trets clars de diferenciació cel·lular. Finalment, la combinació de LIF amb zinc ha produit un increment sinèrgic de l'efecte del LIF. Finalment, també s'ha estudiat l'efecte del liti en la diferenciació de les CMEs. El liti és un inhibidor de la glicogen sintasa quinasa 3 beta (GSK3ß). En termes de CMEs, aquesta proteïna activa els mecanismes de diferenciació. Els resultats obtinguts indiquen que altes concentracions de liti (10 mM) tenen la capacitat de fosforilar i inhibir la proteïna GSK3ß. No obstant això, en lloc de mantenir la pluripotència, les CMEs es van diferenciar cap al llinatge del mesoderma després de 3 dies. Després d'un total de 6 dies, les cèl·lules tractades amb 10 mM de liti presentaven característiques d'endoteli hemogénic. La fosforilació de GSK3ß va donar com a resultat l'activació de la proteïna ß-catenina, l'activitat trasncripcional d'aquesta proteïna és necessària per a la hematogénesis embrionària. La capacitat de les cèl·lules endotelials amb potencial hemogénic obtingudes de derivar en cèl·lules mare hematopoètiques va ser confirmada després de la / [EN] The cell signalling process allows cells to develop a coordinated action during embryogenesis and assimilate coherently the signals received through the environment. Some of the most currently used signalling molecules in clinics and research are growth factors and cytokines. However, there is a growing trend in the use of other types of molecules, such as metal ions. Some ions such as calcium and zinc are able to carry out secondary messenger functions, transmitting signals in cascade. Others ions, such as lithium, are capable to inactivate protein kinases altering signalling pathways. During the development of this doctoral thesis, we investigated the effect of zinc on mouse muscle cells (myoblasts), the role of zinc in embryonic stem cells (ESCs) self-renewal, and the role of lithium in the differentiation of ESCs. In the first chapter, we showed that zinc is able to increase the differentiation of myoblasts. The analysis of intracellular zinc indicated that the differentiated myoblasts were capable to harbour higher concentration of intracellular zinc than undifferentiated ones. Addition of high concentration of extracellular zinc increased protein kinase Akt phosphorylation and activation. Akt activity is critical for myoblasts differentiation and has been well studied by other authors. Our results indicated that zinc transporter Zip7 was critical for zinc-mediated cell differentiation. It was prior demonstrated that the activation of this transporter by extracellular zinc increased the phosphorylation of Akt. The inhibition of Zip7 by interfering RNA resulted in a lower phosphorylation of Akt and reduced differentiation of the myoblasts exposed to extracellular zinc. These results demonstrated that high concentration of extracellular zinc enhances the differentiation of myoblasts through activation of Akt mediated by Zip7. In the second chapter, we have analysed the effect of zinc on ESCs. Leukaemia inhibitory factor (LIF) was used as pluripotency sustaining factor. We observed that extracellular supplementation of 100 ¿M zinc produced an immediate increase of the intracellular concentration, which resulted in the activation of Akt mediated by Zip7 transporter. ESCs treated with high concentrations of zinc maintained self-renewal. The role of Akt on ESCs self-renewal has been well established in the literature. To demonstrate that this effect is associated with the activation of Akt mediated by Zip7, we inhibited Akt phosphorylation and silenced the expression of Zip7. Both approaches resulted in an increase in the differentiation levels of the ESCs treated with zinc. We further demonstrated that ESCs treated with zinc during 30 days were able to retain their pluripotency, while the control condition cultured 30 days without zinc presented evident traits of spontaneous cellular differentiation. Finally, the combination of LIF with zinc produced a synergistic-like increase in the effect of LIF on ESCs self-renewal. Finally, we addressed the effect of lithium on the differentiation of ESCs. Lithium is an inhibitor of glycogen synthase kinase 3 beta (GSK3ß). In terms of ESCs, GSK3ß activates differentiation mechanisms. Our results indicated that high concentration of lithium (10 mM) was able to phosphorylate and strongly inhibit the activity of GSK3ß. However, instead of maintaining pluripotency, ESCs differentiated into the mesoderm lineage after 3 days of culture. After a total of 6 days, ESCs treated with 10 mM lithium showed haemogenic endothelium characteristics, expressing CD31, Sca-1 and CD31/Sca-1 positive cells. The phosphorylation of GSK3ß resulted in the activation of the ß-catenin protein, whose transcriptional activity is necessary for embryonic hematogenesis. The ability of endothelial cells with hemogenic potential obtained from lithium-treated ESCs to derive into hematopoietic stem cells was confirmed after maturation of these cells, resulting in rounded cell aggregates positive for Sox17. / Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades a través de la beca BES-2013-064052 y los proyectos MAT2012-38359-C03-01 y MAT2015-69315-C3-1-R. / Mnatsakanyan Movsesyan, H. (2019). ROLE OF IONS IN STEM CELLS SIGNALLING [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/123063