A les turbomàquines pot haver una forta interacció entre els àleps del rodet i les directrius del difusor que afecten la dinàmica del flux i el rendiment estructural de les màquines. Aquest fenomen s’anomena interacció rotor-estator (RSI), i te una gran influencia en el comportament de la màquina. Aquestes interaccions tenen impacte significant en les característiques de les vibracions i de l’acústica de la màquina i en algunes ocasions aquestes interaccions han portat a la fallada de l’àlep o la directriu. Les inestabilitats i la turbulència juguen un paper fonamental en el RSI i l’ús de la dinàmica de fluids computacional (CFD) s’ha convertit en un requeriment habitual en el disseny de turbomàquines degut a la dificultat i elevat cost de l’experimentació necessària per identificar el fenomen RSI. Actualment els anàlisis de CFD basats en les equacions de Navier-Stokes amb mitjanes de Reynolds (RANS) i un model acoblat de viscositat de turbulència de remolí (EVM), es utilitzat habitualment en el disseny de turbomàquines. Per tant l’elecció de un model de turbulència i del tractament de capa límit apropiat es lluny de ser trivial, donat que un modelat adequat de la turbulència te un paper important per la obtenció de bons resultats en CFD. Per un millor coneixement del fenomen RSI, en la primera part d’aquest treball es realitza amb CFD un estudi no estacionari del flux sobre perfils aïllats, amb l’objectiu de determinar les habilitats dels models RANS en determinar les característiques del flux a la capa límit i el deixant. Es determinen numèricament les velocitats, les fluctuacions de velocitat i les freqüències del despreniment de vòrtex en el deixant en quatre perfils, comparant els resultats obtinguts amb resultats experimentals. Amb l’objectiu de poder conèixer millor la interacció RSI produïda per el moviment dels deixants del rotor sobre la capa límit de l’estator, en una segona part d’aquest treball, s’estudia amb CFD una cascada lineal d’àleps desplaçant-se davant una placa plana. Es determinen les velocitats i les fluctuacions de velocitat a la capa límit, així com les freqüències representatives de la interacció RSI sobre la placa, quan el sistema treballa a condicions de disseny i fora de condicions de disseny, i es comparen els resultats obtinguts amb resultats experimentals. Com a objectiu final es modela amb CFD una bomba centrífuga amb difusor, amb un rodet amb alta càrrega d’àleps. Aquesta màquina s’estudia treballant a condicions de disseny i fora de condicions de disseny, amb l’objectiu de conèixer el complicat patró del flux que es produeix en aquest tipus de bomba. S’han determinat les fluctuacions de pressió degudes a la interacció entre el rodet i el difusor de la bomba, així com les seves freqüències característiques. Els resultats numèrics de CFD son comparats amb resultats experimentals. / In turbomachinery, a strong interaction between the impeller blades and the diffuser vanes may occur. This interaction affects the flow dynamics and the structural performance of the machine. This phenomenon is called rotor–stator interaction (RSI), and it has a significant impact on the characteristics of the vibrations and noise of the machine, and in some cases these interactions have led to the failure of the blades or vanes. Instabilities and turbulence play a fundamental role in the RSI and the use of computational fluid dynamics (CFD) has become a standard in the design of turbomachinery due to the difficulty and high cost of experimentation necessary to identify the RSI phenomenon. Currently CFD analysis based on the Navier-Stokes Reynolds Averaging (RANS) and a coupled model of turbulent eddy viscosity (EVM) is commonly used in the design of turbomachinery. Therefore the choice of a turbulence model and the appropriate treatment of the boundary layer is far from trivial, because a suitable turbulence model is primordial for obtaining accurate numerical results using CFD. For a better understanding of the RSI phenomenon, a CFD study on unsteady flow around isolated foils is presented, aiming to benchmark the capabilities of several turbulence models predicting the boundary layer and wake flow characteristics. Flow velocities, velocity fluctuations and vortex shedding frequency in the wake are numerically estimated for four different profiles, and these results are validated against experimental results. In order to gain insight on how the RSI generated by the wakes of moving rotor blades affect the stator vanes boundary layer flow, a numerical study of a linear cascade of blades moving in front of a flat plate is presented. Flow velocity and velocity fluctuations in the plate’s boundary layer and the RSI characteristic frequencies are studied for design and off-design operating conditions. The final chapters of the thesis deal with the modeling of a high blade load centrifugal pump with diffuser. Complex flow patterns within the machine are analyzed by means of CFD in design and offdesign conditions. Pressure fluctuations generated as a result of RSI between the impeller and the diffuser are obtained, as well as the characteristic RSI frequencies. An experimental data set is used to validate the numerical results.

En las últimas décadas, la calidad del aire y el control de la contaminación atmosférica vienen siendo líneas principales de actuación en política medioambiental a fin de evitar daños sobre la salud humana y el medio ambiente. Los compuestos orgánicos volátiles, entre los que se encuentran el acetato de etilo y el tolueno, son uno de los principales contaminantes atmosféricos de origen industrial. Las nuevas reglamentaciones asociadas a la emisión de compuestos orgánicos volátiles procedentes del uso de disolventes en determinadas instalaciones industriales hacen necesaria la búsqueda de técnicas o procedimientos para reducir, minimizar o eliminar este tipo de emisiones. En este sentido, los sistemas biológicos de tratamiento como la biofiltración se presentan como una alternativa económica y respetuosa con el medio ambiente. En este trabajo de tesis doctoral se presenta un estudio del proceso de biofiltración en el que se han abordado dos líneas de trabajo principales:· Estudio experimental en bioreactores para la depuración de aire contaminado con acetato de etilo y/o tolueno, utilizando turba fibrosa como material de relleno, bajo condiciones de estado estacionario y bajo condiciones de alimentación intermitente.· Desarrollo de un modelo matemático para su uso como herramienta de predicción y de diseño.En los ensayos llevados a cabo bajo condiciones de estado estacionario se ha realizado un seguimiento de la operación de los biofiltros durante 2 años de experimentación. En primer lugar se ha evaluado la influencia que tiene el uso de inóculos previamente adaptados a los compuestos a degradar sobre el tiempo de puesta en marcha del biofiltro. A continuación se ha evaluado la influencia de la carga volumétrica de entrada de contaminante en la capacidad de eliminación trabajando con un tiempo de residencia constante de 90 s, para posteriormente analizar la influencia del tiempo de residencia en la eficacia del proceso, ampliando el estudio a tiempos de residencia comprendidos entre 22 y 60 s. En muchas ocasiones, las emisiones industriales suelen presentar un carácter intermitente y oscilante asociado al proceso productivo del que provienen. A fin de evaluar estas variaciones sobre la respuesta transitoria del sistema, los tres biofiltros se han sometido a condiciones de alimentación intermitente con interrupciones nocturnas y de fin de semana del aporte de contaminante. A su vez, la influencia que las perturbaciones en la alimentación tienen sobre el rendimiento del sistema se ha estudiado mediante la aplicación de variaciones instantáneas de la concentración de entrada del compuesto y del caudal de aire contaminado. Finalmente, se ha evaluado el tiempo necesario para recuperar la eficacia de eliminación en cada uno de los tres biofiltros tras una interrupción prolongada de 15 días en el aporte de contaminante, situación que representa una posible parada vacacional en los procesos industriales. De forma rutinaria se ha realizado un seguimiento periódico de la variación de la concentración de biomasa a lo largo del lecho, implementando para ello, una técnica de recuento por tinción mediante fluorocromos a este sistema. Finalmente, se presenta el desarrollo de un modelo matemático para la predicción del funcionamiento de los tres biofiltros en condiciones de estado estacionario. El modelo incluye como hipótesis principal la existencia de una densidad celular no uniforme a lo largo del lecho, asumiendo que se establece un perfil decreciente en la concentración de biomasa activa a lo largo del lecho. Además, se ha empleado un procedimiento basado en la Matriz de Información de Fisher para obtener los intervalos de confianza del 95% de los parámetros estimados. La verificación del modelo planteado se ha realizado utilizando los datos experimentales procedentes del tratamiento de la mezcla equimásica de ambos contaminantes. / The volatile organic compound (VOC), like ethyl acetate and toluene, are one of the main air pollutants from industrial sources. The biofiltration is an economic and environment-friendly technology to removal these compounds. In this doctoral thesis has been carried out an experimental study in three bioreactors for the treatment of air contaminated with ethyl acetate and/or toluene, using fibrous peat as packing material under steady state and intermittent loading conditions. Besides, it has been developed a mathematical model which can be used for prediction and design purposes. In the experiments under steady state conditions (2 years of experimentation), initially, the biofilter start-up time has been evaluated using an inoculum previously adapted to the compounds to degrade. Subsequently, the elimination capacity has been determined working with empty bed residence times between 22 and 90 s. In the experiments under intermittent loading conditions, the three biofilters have been operated with overnight and weekend shutdowns. Concurrently, instantaneous inlet concentration and flow rate changes have been carried out. Finally, it has been evaluated the time needed to recover the removal efficiency in each of the biofilters after of a 15 days starvation period. The living and the dead cells concentrations along the bed biofilters have been monitored by the fluorescence microscopy using LIVE/DEAD® BacLightTM. Finally, a mathematical model has been developed. The model includes as main hypothesis the existence of a non-uniform cell density throughout the bed. It has also used the Fisher Information Matrix for the confidence intervals of 95% of the estimated parameters. The model validation has been carried out using experimental data from the treatment of the 1:1 (w:w) mixture.

La creciente importancia del fenómeno de la interacción entre sistemas informáticos ha modificado la forma tradicional de analizarlos y programarlos, puesto que éstos han pasado de ser considerados como sistemas aislados a ser fundamentalmente concebidos como sistemas distribuidos. La necesidad de interaccionar entre los componentes del sistema es cada vez más importante para poder realizar o resolver tareas conjuntas que de forma individual serían muy costosas o incluso imposibles de desarrollar (por ejemplo, porque los recursos necesarios para resolver una tarea estén distribuidos entre distintos componentes del sistema). No obstante, los sistemas informáticos, que deben alcanzar sus propios objetivos operacionales, no siempre se encuentran dispuestos a compartir o ceder los recursos necesarios para desarrollar las acciones que otros sistemas informáticos solicitan, puesto que pueden surgir conflictos de interés.Uno de los mecanismos para la resolución de conflictos de interés es la negociación automática. Esta se centra en proveer un marco de negociación que permita la interacción de los participantes. Este marco de negociación, que debe ser conocido y aceptado por todos los participantes, define las normas que describen la negociación: cuál es el tiempo máximo que puede durar la negociación, cuál es el contenido de las ofertas y que ocurre si no se alcanza un acuerdo. La utilización de protocolos como mecanismo de negociación automáticos permite definir y especificar completamente todos los componentes necesarios. Sin embargo, esta definición presenta problemas a la hora de definir formalmente las características específicas del protocolo y del dominio donde se vaya a aplicar.El trabajo que se presenta en esta tesis ha consistido en el desarrollo de un protocolo de negociación que permita a los participantes alcanzar acuerdos óptimos para la prestación de servicios coordinados en una única negociación. El protocolo presentado aborda los siguientes aspectos: · El resultado de la negociación puede ser una combinación de elementos que aporten una solución a un problema dado.· La relación existente entre los elementos que forman parte de la negociación.· Cómo afecta a la negociación la implementación secuencial, es decir, el acuerdo sobre un elemento implica que éste pasa a desarrollarse, lo que afecta al escenario de negociación y consecuentemente a las estrategias de negociación sobre el resto de elementos.· La implementación de tácticas mixtas que eviten que el acuerdo sobre un elemento, que en un instante t podría ser considerado como óptimo, pueda no serlo cuando se alcance un acuerdo sobre otro elemento en un instante t' posterior.· La utilización de creencias, ya que el entorno donde se desarrolla el protocolo es un entorno con información incompleta, es decir, un participante no conoce los rangos de acuerdos del otro participante. Este problema, negociación sobre múltiples elementos relacionados, se encuentra presente en multitud de dominios de aplicación. Por ejemplo, en la provisión de servicios: provisión de ancho de banda, logística de recursos distribuida, o como en el caso en el que el protocolo se ha adaptado: la gestión del tráfico interurbano.El protocolo presentado se ha adaptado a un entorno real, en concreto, a la determinación automática de itinerarios alternativos como solución cuando se producen incidentes en la circulación en una red viaria. Por último, se ha diseñado e implementado un sistema multiagente para la gestión del tráfico interurbano que implementa el protocolo de negociación propuesto. / The interaction between system components has become an important requirement to develop or solve common tasks which individual components are unable to reach. However, computer systems, that have to reach their operational objectives, are not usually disposed to share or yield the resources that other system request. Thus conflict of interest appears.One of the mechanisms to solve conflict of interest is automatic negotiation. It is focused on providing a negotiation framework. This framework allows the interaction between participants (or players). Nevertheless, this framework presents problems when we have to define formally the specific characteristic of the protocol and the application domain.The work developed in this thesis is focused on the development of a new negotiation protocol. This protocol allows players to reach optimal agreements to share and use services co-ordinately. The protocol has the next characteristics: a) it is played in a incomplete information environment; b) there are several elements involved in the negotiation and they are related; c) the result negotiation could be a combination of elements providing a solution; d) the implementation of elements, once they are agreed, is sequential and e) the generation of offers and counter offers are developed using mixed tactics.The protocol developed has been adapted to be used in a real environment: the non urban road traffic domain. The protocol has been developed to automatically define alternative itineraries as solution to a road incident. A multiagent system has been designed and implemented to traffic management. This MAS prototype allows to monitors weather problems and to negotiate, using the proposed protocol, alternatives itineraries when weather problems (snow, ice, etc) appear in the road network.

El mercado del refino demanda cada vez mayor cantidad de productos con una mejor calidad, tanto técnica como medioambiental, lo que conlleva elevados costes de inversión. Sin embargo, dentro de este mercado, el precio del producto final no suele reconocer el mayor coste asociado a la mejora de las calidades. Si se pretende aumentar o, como mínimo, mantener el margen económico de refino se debe actuar sobre aquellos factores que, sin suponer grandes inversiones, afecten positivamente al mismo, díganse el aumento de la capacidad de conversión así como la optimización e integración de los esquemas de refino. En este contexto, la unidad de FCC, dada su gran rentabilidad e importancia económica dentro del esquema general de refino, así como su gran adaptabilidad y versatilidad para el procesado de distintas corrientes y obtención de diferentes productos, juega un papel central como una de las tecnologías primarias sobre las que poder actuar para incrementar el margen económico de refino. Este hecho, unido a la creciente demanda de olefina ligera por parte del mercado, muestra una posible alternativa de integración para la mejora de dicho margen. En la presente investigación se han llevado a cabo experimentos de craqueo catalítico de n-parafinas en condiciones de operación de alta severidad, principalmente mayores temperaturas de reacción y empleando, en las ocasiones oportunas, grandes proporciones de agua en el alimento, con el fin de incrementar la producción de olefinas ligeras en la corriente de salida. En dicho estudio se han empleado como catalizadores materiales zeolíticos que maximizan la producción de olefina ligera, tales como zeolitas de tipo ZSM-5 con diferente relación Si/Al y zeolita IM-5, nuevo material con un gran potencial como catalizador de craqueo. Se muestra un estudio del rendimiento, selectividad y comportamiento ante la desactivación de los diferentes productos de reacción durante el craqueo, prestando especial hincapié a las olefinas ligeras. Además se observa la influencia de distintas variables de operación tales como el tiempo de contacto, temperatura de reacción, presión parcial de agua en la corriente alimento, tiempo de reacción, longitud de la cadena de la parafina, tipo de catalizador, relación Si/Al de un mismo catalizador, etc., valorando sus implicaciones en los objetivos generales planteados. Así mismo, se propone un modelo de desactivación que es capaz de simular el comportamiento mostrado por los catalizadores, teniendo en cuenta los datos de actividad instantánea del catalizador tomados a tiempos muy cortos de reacción, condición de operación a la que se tiende en la nuevas unidades de craqueo catalítico diseñadas para incrementar la producción de olefinas ligeras. Finalmente se muestran los resultados obtenidos tras la estabilización de las estructuras zeolíticas, mediante tratamientos post-síntesis de incorporación de fósforo, frente a los efectos negativos derivados de las nuevas condiciones de operación. Se presenta un estudio de optimización de las variables de operación, tanto del proceso reactivo como del método de estabilización. / The refining market increasingly demands more products with better quality, both technically and environmentally, leading on higher investment costs. However, within this market, the price of the final product does not recognize the higher cost usually associated with quality improvement. To increase or at least maintain the economic refining margin it is needed to act on those factors which affect positively, without assuming major investments, as the increase in conversion capacity and the optimization-integration refining schemes. In this context, the FCC unit, given its high profitability and economic importance within the overall refining scheme, and its great adaptability and versatility for processing different streams and obtaining various products, plays a central role as one of the primary technologies on which to act to increase the economic refining margin. This fact, together with the growing demand for light olefins by the market, shows a possible integration alternative for improving the margin profit. In this investigation catalytic cracking experiments of n-paraffins were carried out under high severity conditions, including greater reaction temperatures and, on suitable occasions, large proportions of water in feed, in order to increase light olefin production. In this study were used as catalysts zeolite materials that maximize the production of light olefins, such as zeolite ZSM-5 with different Si/Al ratio and zeolite IM-5, new material has great potential as cracking catalyst. It shows a study of the yield, selectivity and deactivation behavior in the different products during the cracking reaction, with particular emphasis on light olefins. Besides this, it also shows the influence of different operating variables such as contact time, reaction temperature, water partial pressure, reaction time, paraffin chain length, catalyst type, Si/Al ratio, etc.., assessing its implications on the general objectives proposed. Moreover, it is developed a deactivation model that is capable of simulating the activity behavior shown by the catalysts, even at very short reaction times, operating condition used by the new catalytic cracking units designed to increase light olefin production. Finally, it compares the results obtained before and after a zeolite hydrothermal stabilization, through post-synthesis treatments of phosphorus incorporation.

En el ámbito de la Oleohidráulica, las bombas de pistón poseen los diseños más sofisticados, de hecho, las bombas de pistones son las únicos capaces de trabajar a altas presiones, además de poseer el mejor rendimiento de todo el grupo de bombas existentes. Sin embargo, cabe señalar que todos los diseños de las bombas de pistón, se basan principalmente en la experiencia de los diseñadores, por lo tanto no existen herramientas matemáticas para optimizar el diseño de las diferentes partes de las bombas. Por otra parte, en la actualidad hay empresas como Oilgear Towler, que inserta ranuras (surcos) en los patines deslizantes y en los pistones, (dos partes principales de estas bombas), pero no hay ningún estudio científico para analizar sus ventajas o desventajas. Por lo tanto, es necesario comprender matemáticamente las ventajas y desventajas debido a la presencia de ranuras en la superficie de diferentes partes de la bomba. Hay cuatro superficies de deslizamiento en las bombas de pistones, plato inclinado patín deslizante, barrilete y placa de cierre, pistón cilindro y junta esférica entre pistón y patín deslizante. Lubricación entre estas superficies es necesaria, apareciendo por tanto fugas de fluido a bombear entre las mismas. En este proyecto, nuestro objetivo es analizar cada una de estas diferentes superficies de deslizamiento por separado para comprender su diseño y el efecto de los parámetros de diseño en el comportamiento de la bomba. Una vez se tenga un buen entendimiento de las diferentes partes de la bomba de pistones, el objetivo es modelar el comportamiento dinámico de la presión y flujo en la salida de la bomba. En concreto se ha realizado: Conjunto plato inclinado, patín deslizante – Estudio de las características estáticas y dinámicas del patín deslizante, incluyendo la ranura tallada en el patín. Las ecuaciones de Navier Stokes en coordenadas cilíndricas se han aplicado entre el patín y el plato incluyendo la ranura. Los resultados presentados en este trabajo contemplan, distribución de la presión, las fugas de fluido, la fuerza y par sobre el patín, se ha estudiado la variación de dichos parámetros al modificar las dimensiones y posición de la ranura. El comportamiento dinámico del patín se ha tenido también en cuenta. Se estudia la posición de la ranura con el fin de optimizar el comportamiento del patín. Barrilete, placa de cierre.- Se analiza mediante la simulación de las ecuaciones de Reynolds de lubricación por FDM (método de diferencias finitas), la distribución de presiones, las fugas, la fuerza y los pares entre el barril y la placa de cierre. La fuerza total y los pares de torsión sobre el barril, se evalúan partiendo de la presión simulada, mostrando que los pares dinámicos que existen sobre el eje XX son mucho menores que los pares actuantes sobre el eje YY. . Pistón cilindro - Se ha investigado el comportamiento del pistón mediante la modificación del número de ranuras y su posición, la distribución de la presión en el intersticio pistón-cilindro, la fuerza sobre el pistón, las fugas y el par de torsión que actúa sobre el pistón se han analizado. También las zonas donde la cavitación es probable que aparezca se han presentado, se discute la forma de prevenir la aparición de cavitación a través del uso de ranuras. La ecuación de lubricación de Reynolds se ha modelizado en el intersticio pistón-cilindro mediante el uso de volúmenes finitos, la excentricidad y el movimiento relativo pistón-cilindro se han considerado. Diferentes configuraciones de ranuras han sido evaluadas con el fin de encontrar mínimas fugas, máximo par y mínima aparición de cavitación. Se especifican instrucciones de diseño para optimizar el comportamiento del pistón. Modelo dinámico de la bomba.- Se ha presentado un amplio conjunto de ecuaciones explícitas para cada parte con movimiento relativo de la bomba de pistones. Todas las ecuaciones se han validado mediante un análisis numérico y en su caso experimental. Las ecuaciones han sido combinadas para estudiar de forma dinámica las perturbaciones de presión y el caudal de fugas. El efecto de la pulsación de caudal cuando se modifica el diseño de la bomba también es presentado. En esta tesis, un modelo de simulación basado en ecuaciones analíticas se ha desarrollado, modelo que produce resultados muy rápidamente y aclara con mucha precisión el efecto de las fugas a través de los diferentes intersticios de la bomba. / In the field of Fluid Power, piston pumps possess the most sophisticated designs, in fact, pistons pumps are the only ones capable of working at high pressures, besides possessing the best performance (efficiency) of the entire group of existing pumps. However, it is noted that all the designs of piston pumps, are mostly based on the experience of the designers, thus there exist no mathematical tools for optimizing the design of the different parts of the pumps. On the other hand, there are now companies like Oilgear Towler, who inserted slots (grooves) in the slippers and in the pistons, (two major parts of these pumps) but there is no scientific study to analyze its advantages or disadvantages. There is therefore a need to understand mathematically to study the advantages and disadvantages due to the presence of the groove on the surface of different pump parts. There are four sliding surfaces in the piston pump, Slipper-swash plate gap, Barrel-valve plate gap, Piston-barrel chamber gap and Spherical bearing, where lubrication exists and leakages through these channels occur. In this project, our aim is to analyze each of these different sliding surfaces separately to understand its design constrains and the effect of the design parameters on the pump behavior. After having a better understanding of all the different parts of the piston pump, the aim is to model the dynamic behavior of pressure and flow at the outlet of the pump. Slipper plate gap - To understand static and dynamic characteristics of a piston pump slipper with a groove. Three dimensional Navier Stokes equations in cylindrical coordinates have been applied to the slipper/plate gap, including the groove. The results presented in this thesis include, pressure distribution, leakage, force and torque variations when groove dimensions and position are being modified, the effect of slipper tangential velocity and turning speed are also considered. Design instructions to optimize slipper/groove performance are also given. Barrel-valve plate gap - Present thesis, analyses the pressure distribution, leakage, force and torque between the barrel and the port plate of an axial piston pump by simulating Reynolds equations of lubrication by FDM (finite difference method). The overall mean force and torques over the barrel are evaluated from simulated pressure and it shows that the torque over the XX axis is much smaller than the torque over the YY axis. A detailed dynamic analysis is then studied by using the temporal torque calculated by Bergada. Piston-barrel chamber gap - It is being investigated the piston performance by modifying the number of grooves and their position, pressure distribution in the clearance piston-cylinder, leakage force and torque acting over the piston will be discussed, also the locations where cavitation is likely to appear will be presented, discussing how to prevent cavitation from appearing via using grooves. A finite volume based Reynolds equation model has been formulated for the piston-cylinder clearance which considers the piston eccentricity and the relative tangential movement between piston and barrel. Different configurations of the grooves have been evaluated in search of finding minimum leakage, minimum appearance of cavitation and maximum restoring torque. Design instructions to optimize the piston behavior are also given. Full pump Model - An extensive set of explicit equations for every pump gap will be presented. All of the equations will be checked via performing a numerical analysis of the specified pump clearance, the equations will then be combined to study dynamically pressure ripple and leakages. The effect on the flow ripple when modifying the pump design will also be presented. Therefore in present thesis, a simulation model based on analytical equations has been developed which produce very fast results and clarify very precisely the effect of different leakages happened through the pump clearances.

Una caracterización precisa y completa del tejido cardíaco es esencial para el diagnóstico y tratamiento de problemas cardíacos. Para caracterizar la función cardíaca desde diferentes perspectivas, en la práctica clínica, se adquieren grandes cantidades de datos de distinta naturaleza sobre un mismo paciente, proporcionando información útil para la evaluación del corazón. Aunque los distintos datos obtenidos de cada paciente se suelen analizar por separado para evaluar la función cardíaca desde diferentes perspectivas, la combinación efectiva de esta información heterogénea podría ser útil para tener una mejor visión de la anatomía y la función cardíaca. El objetivo principal de esta tesis es el desarrollo de métodos para integrar imágenes e información de distinta naturaleza para una caracterización del tejido cardíaco más completa y precisa. / An accurate and complete cardiac tissue characterization is essential to diagnose and treat heart problems. To characterize cardiac function from different perspectives, large amounts of data of different nature from the same patient are acquired in clinical practice, providing information that is useful for heart assessment. Although the different data obtained from each patient are often analyzed separately to assess cardiac function from different perspectives, the effective combination of this heterogeneous information may be useful for a better insight into heart anatomy and function. The main objective of this thesis is to develop methods to integrate images and information of different nature for a more complete and accurate cardiac tissue characterization.

Les plataformes d'intercanvi de recursos multimèdia contenen grans quantitats de contingut creat pels seus usuaris. Habitualment, aquest contingut no està ben anotat. En aquesta tesi, proposem mètodes per ajudar els usuaris a anotar el seu contingut d'una manera més completa i uniforme. Concretament, proposem mètodes per recomanar etiquetes - tags - basats en informació sobre anotacions prèvies. Avaluem aquesta tasca utilitzant diverses metodologies i en el context d'una plataforma d'intercanvi de sons. A part de testar el funcionament de diferents mètodes, també analitzem l'impacte d'un d'aquests mètodes en el sistema de tagging d'aquesta plataforma. A més a més, també explorem un nou enfocament per als sistemes de recomanació de tags que incorpora una ontologia amb infromació específica del camp del so. En general, aquesta tesi contribueix a l'avenç de l'estat de l'art dels sistemes de tagging i de recomanació de tags basats en folksonomies, i explora direccions interessants per continuar investigant. / Online sharing platforms host a vast amount of multimedia content generated by its own users. However, such content is typically not uniformly annotated. In this thesis, we propose methods for helping users to annotate their resources in a more comprehensive and uniform way. Specifically, we propose methods for tag recommendation which are based on information gathered from previous resource annotations. Tag recommendation is evaluated using several methodologies and in the context of a large-scale sound sharing platform. Besides studying the performance of several methods in this scenario, we analyse the impact of one of our proposed methods on that platform. In addition, we explore a new perspective for tag recommendation which employs a sound-specific ontology. Overall, this thesis contributes to the advancement of the state of the art in tagging systems and folksonomybased tag recommendation and explores interesting directions for future research.

The rapid adoption of Internet and web technologies has created an opportunity for making music collaboratively by sharing information online. However, current applications for online music making do not take advantage of the potential of shared information. The goal of this dissertation is to provide and evaluate algorithms and representations for interacting with large audio databases that facilitate music creation by online communities. This work has been developed in the context of Freesound, a large-scale, community-driven database of audio recordings shared under Creative Commons (CC) licenses. The diversity of sounds available through this kind of platform is unprecedented. At the same time, the unstructured nature of community-driven processes poses new challenges for indexing and retrieving information to support musical creativity. In this dissertation we propose and evaluate algorithms and representations for dealing with the main elements required by online music making applications based on large-scale audio databases: sound files, including time-varying and aggregate representations, taxonomies for retrieving sounds, music representations and community models. As a generic low-level representation for audio signals, we analyze the framework of cepstral coefficients, evaluating their performance with example classification tasks. We found that switching to more recent auditory filter such as gammatone filters improves, at large scales, on traditional representations based on the mel scale. We then consider common types of sounds for obtaining aggregated representations. We show that several time series analysis features computed from the cepstral coefficients complement traditional statistics for improved performance. For interacting with large databases of sounds, we propose a novel unsupervised algorithm that automatically generates taxonomical organizations based on the low-level signal representations. Based on user studies, we show that our approach can be used in place of traditional supervised classification approaches for providing a lexicon of acoustic categories suitable for creative applications. Next, a computational representation is described for music based on audio samples. We demonstrate through a user experiment that it facilitates collaborative creation and supports computational analysis using the lexicons generated by sound taxonomies. Finally, we deal with representation and analysis of user communities. We propose a method for measuring collective creativity in audio sharing. By analyzing the activity of the Freesound community over a period of more than 5 years, we show that the proposed creativity measures can be significantly related to social structure characterized by network analysis. / La ràpida adopció dInternet i de les tecnologies web ha creat una oportunitat per fer música col•laborativa mitjançant l'intercanvi d'informació en línia. No obstant això, les aplicacions actuals per fer música en línia no aprofiten el potencial de la informació compartida. L'objectiu d'aquesta tesi és proporcionar i avaluar algorismes i representacions per a interactuar amb grans bases de dades d'àudio que facilitin la creació de música per part de comunitats virtuals. Aquest treball ha estat desenvolupat en el context de Freesound, una base de dades d'enregistraments sonors compartits sota llicència Creative Commons (CC) a gran escala, impulsada per la comunitat d'usuaris. La diversitat de sons disponibles a través d'aquest tipus de plataforma no té precedents. Alhora, la naturalesa desestructurada dels processos impulsats per comunitats planteja nous reptes per a la indexació i recuperació d'informació que dona suport a la creativitat musical. En aquesta tesi proposem i avaluem algorismes i representacions per tractar amb els principals elements requerits per les aplicacions de creació musical en línia basades en bases de dades d'àudio a gran escala: els arxius de so, incloent representacions temporals i agregades, taxonomies per a cercar sons, representacions musicals i models de comunitat. Com a representació de baix nivell genèrica per a senyals d'àudio, s'analitza el marc dels coeficients cepstrum, avaluant el seu rendiment en tasques de classificació d'exemple. Hem trobat que el canvi a un filtre auditiu més recent com els filtres de gammatons millora, a gran escala, respecte de les representacions tradicionals basades en l'escala mel. Després considerem tres tipus comuns de sons per a l'obtenció de representacions agregades. Es demostra que diverses funcions d'anàlisi de sèries temporals calculades a partir dels coeficients cepstrum complementen les estadístiques tradicionals per a un millor rendiment. Per interactuar amb grans bases de dades de sons, es proposa un nou algorisme no supervisat que genera automàticament organitzacions taxonòmiques basades en les representacions de senyal de baix nivell. Em base a estudis amb usuaris, mostrem que el sistema proposat es pot utilitzar en lloc dels sistemes tradicionals de classificació supervisada per proporcionar un lèxic de categories acústiques adequades per a aplicacions creatives. A continuació, es descriu una representació computacional per a música creada a partir de mostres d'àudio. Demostrem a través d'un experiment amb usuaris que facilita la creació col•laborativa i dóna suport l'anàlisi computacional usant els lèxics generats per les taxonomies de so. Finalment, ens centrem en la representació i anàlisi de comunitats d'usuaris. Proposem un mètode per mesurar la creativitat col•lectiva en l'intercanvi d'àudio. Mitjançant l'anàlisi de l'activitat de la comunitat Freesound durant un període de més de 5 anys, es mostra que les mesures proposades de creativitat es poden relacionar significativament amb l'estructura social descrita mitjançant l'anàlisi de xarxes. / La rápida adopción de Internet y de las tecnologías web ha creado una oportunidad para hacer música colaborativa mediante el intercambio de información en línea. Sin embargo, las aplicaciones actuales para hacer música en línea no aprovechan el potencial de la información compartida. El objetivo de esta tesis es proporcionar y evaluar algoritmos y representaciones para interactuar con grandes bases de datos de audio que faciliten la creación de música por parte de comunidades virtuales. Este trabajo ha sido desarrollado en el contexto de Freesound, una base de datos de grabaciones sonoras compartidos bajo licencia Creative Commons (CC) a gran escala, impulsada por la comunidad de usuarios. La diversidad de sonidos disponibles a través de este tipo de plataforma no tiene precedentes. Al mismo tiempo, la naturaleza desestructurada de los procesos impulsados por comunidades plantea nuevos retos para la indexación y recuperación de información en apoyo de la creatividad musical. En esta tesis proponemos y evaluamos algoritmos y representaciones para tratar con los principales elementos requeridos por las aplicaciones de creación musical en línea basadas en bases de datos de audio a gran escala: archivos de sonido, incluyendo representaciones temporales y agregadas, taxonomías para buscar sonidos, representaciones musicales y modelos de comunidad. Como representación de bajo nivel genérica para señales de audio, se analiza el marco de los coeficientes cepstrum, evaluando su rendimiento en tareas de clasificación. Encontramos que el cambio a un filtro auditivo más reciente como los filtros de gammatonos mejora, a gran escala, respecto de las representaciones tradicionales basadas en la escala mel. Después consideramos tres tipos comunes de sonidos para la obtención de representaciones agregadas. Se demuestra que varias funciones de análisis de series temporales calculadas a partir de los coeficientes cepstrum complementan las estadísticas tradicionales para un mejor rendimiento. Para interactuar con grandes bases de datos de sonidos, se propone un nuevo algoritmo no supervisado que genera automáticamente organizaciones taxonómicas basadas en las representaciones de señal de bajo nivel. En base a estudios con usuarios, mostramos que nuestro enfoque se puede utilizar en lugar de los sistemas tradicionales de clasificación supervisada para proporcionar un léxico de categorías acústicas adecuadas para aplicaciones creativas. A continuación, se describe una representación computacional para música creada a partir de muestras de audio. Demostramos, a través de un experimento con usuarios, que facilita la creación colaborativa y posibilita el análisis computacional usando los léxicos generados por las taxonomías de sonido. Finalmente, nos centramos en la representación y análisis de comunidades de usuarios. Proponemos un método para medir la creatividad colectiva en el intercambio de audio. Mediante un análisis de la actividad de la comunidad Freesound durante un periodo de más de 5 años, se muestra que las medidas propuestas de creatividad se pueden relacionar significativamente con la estructura social descrita mediante análisis de redes.

Ongoing spontaneous brain activity patterns raise ever-growing interest in the neuroscience community. Complex spatiotemporal patterns that emerge from a structural core and interactions of functional dynamics have been found to be far from arbitrary in empirical studies. They are thought to compose the network structure underlying human cognitive architecture. In this thesis, we use a biophysically realistic computer model to study key factors in producing complex spatiotemporal activation patterns. For the first time, we present a model of decreased physiological signal complexity in aging and demonstrate that delays shape functional connectivity in an oscillatory spiking-neuron network model for MEG resting-state data. Our results show that the inclusion of realistic delays maximizes model performance. Furthermore, we propose embracing a datadriven, comparative stance on decomposing the system into subnetworks. / Últimamente, el interés de la comunidad científica sobre los patrones de la continua actividad espontanea del cerebro ha ido en aumento. Complejos patrones espacio-temporales emergen a partir de interacciones de un núcleo estructural con dinámicas funcionales. Se ha encontrado que estos patrones no son aleatorios y que componen la red estructural en la que la arquitectura cognitiva humana se basa. En esta tesis usamos un modelo computacional detallado para estudiar los factores clave en producir los patrones emergentes. Por primera vez, presentamos un modelo simplificado de la actividad cerebral en envejecimiento. También demostramos que la inclusión del desfase de transmisión en un modelo para grabaciones magnetoencefalográficas del estado en reposo maximiza el rendimiento del modelo. Para ello, aplicamos un modelo con una red de neuronas pulsantes (’spiking-neurons’) y con dinámicas oscilatorias. Además, proponemos adoptar una posición comparativa basada en los datos para descomponer el sistema en subredes.

Within Human-Computer Interaction, older people (60+) are often characterized as a heterogeneous group of consumers of digital content that use ICTs in a limited way due to age-related changes in functional abilities. By drawing on an ethnographical study of ICTs use by approximately 220 older people over a 5-year period in Spain and on two rapid ethnographical studies, in Denmark and Brazil, with around 180, this dissertation presents an alternative view of ICTs use by older people. The results portray older people as creative digital content creators, provide qualitative evidence of how the process of using ICTs have a positive impact on their perceived well-being and argue that their ICTs use is not so heterogeneous as one might think. This dissertation also suggests that fostering the digital inclusion of older people in developing countries such as Brazil rests upon going beyond providing them with physical / technological infrastructures. / En Interacción Persona-Ordenador, las personas mayores (60+) se suelen caracterizar como un grupo heterogéneo de consumidores de contenidos digitales. Basándose en un estudio etnográfico del uso de las TIC por parte de aproximadamente 220 personas mayores en España durante 5 años, y en otros dos estudios etnográficos, de más corta duración, en Dinamarca y Brasil, con 180, esta tesis presenta una visión alternativa del uso que hacen de las TIC los mayores. Los resultados los presentan como creadores de contenidos digitales creativos, aportan evidencias cualitativas del impacto positivo que tiene utilizar estas tecnologías en su percepción de bienestar y plantea que el uso que éstos hacen de las TIC no es tan heterogéneo como se piensa. Esta tesis también sugiere que incrementar la inclusión digital de los mayores en los países en vía de desarrollo como Brasil se debería basar en ir más allá de proporcionar infraestructuras físicas / tecnológicas.