Las máquinas eléctricas de inducción están presentes en la mayoría de los procesos productivos (suponen alrededor de un 90% del total de máquinas eléctricas existentes en el mercado), gracias a su simplicidad constructiva y a su fiabilidad. Por motivos de producción y sobre todo económicos se hace necesario poder diagnosticas y detectar los posibles fallos que puedan surgir, incluso de modo incipiente, para evitar paradas no programadas con las consecuencias negativas que esto supone. De ahí que en las últimas décadas se hayan realizado inversiones tanto económicas como humanas para investigar y desarrollar técnicas no invasivas que sean capaces de detectar y diagnosticar los fallos o averías que puedan surgir. Además es muy recomendable que estas técnicas puedan ser aplicadas en línea, sin necesidad de parar la máquina eléctrica y bajo cualquier régimen de funcionamiento. Tradicionalmente, la detección y diagnosis de fallos en las máquinas eléctricas se ha realizado en régimen permanente. Inicialmente, se utilizó la medida de las vibraciones de la máquina. Desde hace unos años se está investigando y experimentando con la medida de la corriente estatórica, basándose principlamente en el análisis frecuencial mediante la transformada de Fourier. Recientemente, se están aplicando nuevas técnicas avanzadas de análisis de señal para sustituir a la transformada de Fourier, ya que esta presenta problemas indeseados, como por ejemplo el efecto de dispersión de la señal o comúnmente denominado como efecto "leakage". También se ha comenzado a utilizar señales capturadas en régimen transitorio, principlameante la corriente de la máquina eléctrica consumida en el aarranque, para su posterior análisis mediante la transformada wavelets y a través de esta transformada diagnosticar y detectar las posibles averías. Esta es una de las líneas principales de desarrollo del grupo de investigación al que pertenezco. En la presente tesis se desarrollan cuatro nuevos métodos basados en dif / Puche Panadero, R. (2008). Nuevos métodos de diagnosis de excentricidad y otras asimetrías rotóricas en máquinas eléctricas de inducción a través del análisis de la corriente estatórica [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3543 / Palancia

[ES] Los convertidores de potencia de estado sólido se utilizan como generadores eléctricos polifásicos de tensión o corriente para múltiples aplicaciones, como por ejemplo el control de motores, generación eléctrica, mejora de calidad de red, etc. el uso de este tipo de convertidores supone una ventaja técnica muy importante, pues permite el control preciso de las máquinas eléctricas y la conversión de energía de diferentes naturalezas que, de otro modo, no sería posible. Debido a las limitaciones propias de la técnica de los semiconductores de potencia, la potencia de un convertidor viene limitada por la capacidad de entregar corriente de dichos semiconductores o de la tensión máxima de funcionamiento de los mismos. La manera de construir un convertidor de potencia escalable en potencia se fundamenta en utilizar topologías de circuitos, en los que los semiconductores se colocan en serie o en paralelo de forma modular para incrementar la tensión y/o la corriente del convertidor. Cuanto mayor sea la limitación eléctrica de los semiconductores, más complicado se hace realizar un convertidor de alta potencia. Hoy en día existen múltiples topologias que permiten construir de forma práctica convertidores de más de 50MVA como, por ejemplo, los convertidores multinivel modulares (MMC) o los convertidores multinivel en cascada (MCHB). Estas topologías se basan en el uso de módulos o celdas independientes que se colocan en serie para generar la tensión de salida. Este tipo de convertidores, por el hecho de ser modulares y escalables, presentan la ventaja de poder seguir trabajando en caso de fallo de uno de los módulos de potencia que lo componen, lo que en grandes convertidores de potencia es de gran importancia puesto que este tipo de accionamientos suelen estar situados en el control de procesos críticos de plantas industriales o en sistemas de generación eléctrica que requieren de una alta fiabilidad de funcionamiento. Ante un fallo en uno de los módulos de potencia, el equipo puede seguir trabajando e intentando entregar la potencia máxima posible. Sin embargo, el convertidor, ante un fallo de uno (o varios) de sus módulos, no será capaz de entregar una tensión equilibrada a la salida si no se aplica algún tipo de técnica para resolver este problema. Al margen de esto, la utilización de múltiples módulos en serie en la construcción de un convertidor plantea otro inconveniente, que es que todos los módulos no son iguales ni el sistema de alimentación a dichos módulos tampoco está perfectamente equilibrado, lo que lleva a un cierto nivel de desequilibrio de tensiones de salida en el convertidor incluso aunque no haya ningún módulo en fallo. Además de todo esto, en aplicaciones en donde entre el convertidor y el dispositivo accionado haya una impedancia desequilibrada, aunque el convertidor genere una tensión equilibrada, en el dispositivo accionado, la corriente no lo será. Así pues y a modo de resumen, podemos decir que, en los convertidores de potencia, existen al menos 3 problemas importantes asociados al desequilibrio de tensiones o corrientes en la construcción y operación de un convertidor de alta potencia: 1.- Desequilibrio de tensiones debido al fallo de un módulo de potencia. 2.- Desequilibrio de tensiones debido a asimetrías constructivas del convertidor. 3.- Desequilibrio de corrientes debido a la existencia de una impedancia asimétrica entre el accionamiento y el dispositivo accionado. El presente trabajo, pretende dar solución a estos 3 problemas y, en general, desarrollar el conocimiento general en el estado de la técnica para abordar el problema del desequilibrio en los sistemas polifásicos en tiempo real. El presente estudio se ha realizado sobre un convertidor del tipo MCHB (Multilevel Cascaded H-Bridge), pero los resultados son aplicables a cualquier tipo de convertidor. / [EN] Solid-state power converters are used as multi-phase voltage or current generators for multiple applications, such as motor control, power generation, network quality improvement, etc. The use of this type of converters is a very important technical advantage, since it allows the precise control of electrical machines and the energy conversion of different natures, which otherwise would not be possible. Due to the inherent limitations of the power semiconductor technique, the power of a converter is limited by the capacity to deliver current of said semiconductors or the maximum operating voltage thereof. The way to build a power scalable power converter is based on using circuit topologies, in which the semiconductors are placed in series or in parallel in a modular way to increase the converter voltage and/or current. The greater the electrical limitation of the semiconductors, the more complicated a high-power converter is made. Nowadays, there are multiple topologies that allow the construction of more than 50MVA converters, such as, for example, modular multilevel converters (MMC) or cascade multilevel converters (MCHB). These topologies are based on the use of independent modules or cells that are placed in series to generate the output voltage. In general, these topologies use same power cells arranged in series for each phase to generate the output voltage. Each cell generates its own output voltage in such a way that the output voltage per phase is the sum of all the voltage cells, what means that if one of the cells fails, we can isolate the failed cell and continue working with the rest. This is very interesting in general, because the converter may continue working even with a failure in the power stage, but especially interesting is for huge converters, usually employed in critical industrial plant processes or energy generation plants that require a high reliability working degree. Not only is important that the converter continues working after a failure, it is also important to maximize the output voltage. Generally speaking, if one or several cells fail, the converter will not be able to give the output voltage balanced unless we perform some technique to fix this problem. Besides that, the use of multiple cells in series poses another inconvenient that is all the cells are not identical and do not generate exactly the same output voltage with the same input command so the output voltage results unbalanced even without failed cells. Additionally, in applications where the converter and the load are both far away and the electrical connection is unbalanced due to the natural asymmetry of the uneven wiring arrangement even with a balanced output voltage, the current to the load will be unbalanced as well. It's likely the load be unbalanced as well, so with the output voltage balanced and without any wiring asymmetry to the load, the currents could be also unbalanced. As summary, we may say that in huge power converters, there are at least 3 important problems associated to the voltage or current unbalances whose origin could be linked to the building, operation or the load of the converter: 1.- Voltage unbalance due to a failed power cell. 2.- Voltage unbalance due to building asymmetries. 3.- Current unbalance due to the impedance unbalance to the load. The purpose of this work is to offer a onetime solution to the 3 problems and in general, to develop the knowledge of the state of the art electrical magnitudes unbalance in multiphase electrical systems in real time. The practical approach of this work was focused in a MCHB converter (Multilevel Cascaded H-Bridge) but the results are applicable to any type of multiphase switched mode power converter. / [CA] Els convertidors de potència d'estat sòlid s'utilitzen com a generadors elèctrics polifàsics de tensió o corrent per a múltiples aplicacions, com ara el control de motors, generació elèctrica, millora de qualitat de xarxa, etc. ús d'aquest tipus de convertidors suposa un avantatge tècnica molt important, ja que permet el control precís de les màquines elèctriques i la conversió d'energia de diferents naturaleses que, d'altra manera, no seria possible. A causa de les limitacions pròpies de la tècnica dels semiconductors de potència, la potència d'un convertidor ve limitada per la capacitat de lliurar corrent d'aquests semiconductors o de la tensió màxima de funcionament dels mateixos. La manera de construir un convertidor de potència escalable en potència es fonamenta en utilitzar topologies de circuits, en els quals els semiconductors es col·loquen en sèrie o en paral·lel de forma modular per incrementar la tensió i / o el corrent del convertidor. Com més gran sigui la limitació elèctrica dels semiconductors, més complicat es fa realitzar un convertidor d'alta potència. Avui dia hi ha múltiples topologies que permeten construir de forma pràctica convertidors de més de 50MVA com, per exemple, els convertidors multinivell modulars (MMC) o els convertidors multinivell en cascada (MCHB). Aquestes topologies es basen en l'ús de mòduls o cel·les independents que es col·loquen en sèrie per generar la tensió de sortida. Aquest tipus de convertidors, pel fet de ser modulars i escalables, presenten l'avantatge de poder seguir treballant en cas de fallada d'un dels mòduls de potència que el componen, el que en grans convertidors de potència és de gran importància ja que aquest tipus d'accionaments solen estar situats en el control de processos crítics de plantes industrials o en sistemes de generació elèctrica que requereixen d'una alta fiabilitat de funcionament. Davant una fallada en un dels mòduls de potència, l'equip pot seguir treballant i intentant lliurar la potència màxima possible. No obstant això, el convertidor, davant una fallada d'un (o diversos) dels seus mòduls, no serà capaç de lliurar una tensió equilibrada a la sortida si no s'aplica alguna mena de tècnica per resoldre aquest problema. Al marge d'això, la utilització de múltiples mòduls en sèrie en la construcció d'un convertidor planteja un altre inconvenient, que és que tots els mòduls no són iguals ni el sistema d'alimentació a aquests mòduls tampoc està perfectament equilibrat, el que porta a un cert nivell de desequilibri de tensions de sortida al convertidor fins i tot encara que no hi hagi cap mòdul en fallada. A més de tot això, en aplicacions on entre el convertidor i el dispositiu accionat hagi una impedància desequilibrada, tot i que el convertidor generi una tensió equilibrada, en el dispositiu accionat, el corrent no ho serà. Així doncs i com a resum, podem dir que, en els convertidors de potència, hi ha almenys 3 problemes importants associats al desequilibri de tensions o corrents en la construcció i operació d'un convertidor d'alta potència: 1.- Desequilibri de tensions causa de la fallada d'un mòdul de potència. 2.- Desequilibri de tensions a causa de asimetries constructives del convertidor. 3.- Desequilibri de corrents a causa de l'existència d'una impedància asimètrica entre l'accionament i el dispositiu accionat. El present treball, pretén donar solució a aquests 3 problemes i, en general, desenvolupar el coneixement general en l'estat de la tècnica per abordar el problema del desequilibri en els sistemes polifàsics en temps real. El present estudi s'ha realitzat sobre un MCHB (Multilevel Cascaded H-Bridge), però els resultats són aplicables a qualsevol tipus de convertidor. / Poveda Lerma, A. (2020). Contribución al desarrollo de convertidores multinivel de alta tensión tolerantes a fallos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153806 / TESIS

[ES] El almacenamiento de energía se ha convertido en un componente fundamental en los sistemas de energía renovable, especialmente aquellos que incluyen baterías. De allí, la necesidad de buscar métodos de control eficientes que ayuden a proteger y prolongar la vida útil de la batería. Dentro de los métodos de control reportados en la literatura, el más utilizado es el de corriente constante - voltaje constante. Otros métodos como el control con lógica difusa o el modelo de control predictivo han demostrado ser más eficientes que los métodos tradicionales, ya que reducen el tiempo de carga, mitigan el aumento de la temperatura y mantienen el estado de carga dentro de los límites seguros. Sin embargo, en los procesos de carga y descarga, algunos de los parámetros no están controlados por el usuario de la batería, convirtiéndose ésta en una de las causas que provoca el envejecimiento de las baterías, una reducción del ciclo de vida y, por ende, un reemplazo prematuro de la batería. En esta tesis doctoral, se usa el modelo de batería propuesto por Copetti para simular el voltaje de carga y descarga de un banco de baterías de plomo-ácido e identificar aquellos parámetros que afectan el rendimiento de la batería. El modelo se valida sobre medidas reales tomadas de un sistema de almacenamiento de energías basado en baterías instalado en el Laboratorio de Energías Renovables (LadER) ubicado en el departamento del Chocó, Colombia. Para ajustar el modelo e identificar los parámetros internos del banco de baterías se implementan y se comparan tres algoritmos evolutivos: optimización por enjambre de partículas - PSO, búsqueda de cuco - CS y optimización por enjambre de partículas+perturbación - PSO+P. Siendo este último una nueva propuesta en la que se introduce una perturbación periódica en la población para evitar que el algoritmo caiga en mínimos locales. La perturbación consiste en una nueva población basada en la mejor solución global que permita la reactivación del algoritmo PSO. Los parámetros internos que están asociados a la capacidad de la batería son usados para estimar el estado de salud del sistema de almacenamiento de energía en baterías, encontrándose que éste perdió un 5% de su capacidad nominal, por lo que su estado de salud se estima en un 95%. Adicionalmente, el uso de análisis de componentes principales (PCA) es propuesto para realizar un diagnóstico del sistema. El modelo de análisis de componentes principales se aplica a un conjunto de parámetros asociados a la capacidad, resistencia interna y voltaje de circuito abierto de un sistema de almacenamiento de energía en baterías. El modelo PCA conserva las 5 primeras componentes que recolectan el 80.25% de la variabilidad total. Durante la prueba en condiciones de operación real, el modelo PCA, diagnosticó una degradación del estado de salud más rápido que el controlador de batería comercial. Sin embargo, un cambio en los modos de carga, llevó a una recuperación de la batería que también fue monitoreada por el algoritmo propuesto. Finalmente, se proponen acciones de control que llevan al sistema de almacenamiento de energía en baterías a funcionar en condiciones normales. / [CA] l'emmagatzematge d'energia s'ha convertit en un component fonamental en els sistemes d'energia renovable, especialment aquells que inclouen bateries. D'allí, la necessitat de buscar mètodes de control eficients que ajudin a protegir i allargar la vida útil de la bateria. Dins dels mètodes de control reportats en la literatura, el més utilitzat és el de corrent constant - voltatge constant. Altres mètodes com el control amb lògica difusa o el model de control predictiu han demostrat ser més eficients que els mètodes tradicionals, ja que redueixen el temps de càrrega, mitiguen l'augment de la temperatura i mantenen l'estat de càrrega dins dels límits segurs. No obstant això, en els processos de càrrega i descàrrega, alguns dels paràmetres no estan controlats per l'usuari de la bateria, convertint-se aquesta en una de les causes que provoca l'envelliment de les bateries, una reducció del cicle de vida i, per tant, un reemplaçament prematur de la bateria. En aquesta tesi doctoral, s'usa el model de bateria proposat per Copetti per simular el voltatge de càrrega i descàrrega d'un banc de bateries de plom-àcid i identificar aquells paràmetres que afecten el rendiment de la bateria. El model es valida sobre mesures reals preses d'un sistema d'emmagatzematge d'energies en bateries instal·lat al Laboratori d'Energies Renovables (líder) situat en el departament del Chocó, Colòmbia. Per ajustar el model i identificar els paràmetres interns del banc de bateries s'implementen i es comparen tres algorismes evolutius: optimització per eixam de partícules - PSO, recerca de cucut - CS i optimització per eixam de partícules + pertorbació - PSO + P. Sent aquest últim una nova proposta en la qual s'introdueix una pertorbació periòdica en la població per evitar que l'algoritme caigui en mínims locals. La pertorbació consisteix en una nova població basada en la millor solució global que permeti la reactivació de l'algoritme PSO. Els paràmetres interns que estan associats a la capacitat de la bateria són usats per estimar l'estat de salut del sistema d'emmagatzematge d'energia en bateries, trobant-se que aquest va perdre un 5% de la seva capacitat nominal, de manera que el seu estat de salut s'estima en un 95%. Addicionalment, l'ús d'anàlisi de components principals (PCA) és proposat per realitzar un diagnòstic del sistema. El model d'anàlisi de components principals s'aplica a un conjunt de paràmetres associats a la capacitat, resistència interna i voltatge de circuit obert d'un sistema d'emmagatzematge d'energia en bateries. El model PCA conserva les 5 primeres components que recullen el 80.25% de la variabilitat total. Durant la prova en condicions d'operació real, el model PCA, va diagnosticar una degradació de l'estat de salut més ràpid que el controlador de bateria comercial. No obstant això, un canvi en les maneres de càrrega, va portar a una recuperació de la bateria que també va ser monitoritzada per l'algoritme proposat. Finalment, es proposen accions de control que porten al sistema d'emmagatzematge d'energia en bateries a funcionar en condicions normals. / [EN] Energy storage has become a fundamental component in renewable energy systems, especially those that include batteries. Hence, the need to look for efficient controls methods, which help to protect and prolong the battery life expectancy. Among the control methods reported in the literature, the most used is the constant current - constant voltage. Other methods such as fuzzy logic control or the model predictive control have proven to be more efficient than traditional methods, since they reduce the charging time, mitigate the increase in temperature and maintain the state of charge within the system the safe limits. However, in the charging and discharging processes, some of the parameters are not controlled by the user of the battery, this being one of the causes that leads to the aging batteries, a reduction in the life cycle, and therefore, a premature replacement of the battery. Therefore, in this doctoral thesis, the battery model proposed by Copetti is used to simulate the charge and discharge voltage of a battery of lead-acid batteries and identify those parameters that affect battery performance. The model is validated on real measurements, taken from a battery energy storage system installed in the Renewable Energy Laboratory (LadER) located in the department of Chocó, Colombia. To fitting the model and identify the internal parameters of the battery bank, three evolutionary algorithms are implemented and compared (particle swarm optimization - PSO, cuckoo search - CS and particle swarm optimization + perturbance - PSO + P), where PSO + P is a new proposal, in which a periodic perturbance is introduced in the population, to avoid that the algorithm falls at local minimums. The perturbance consists of a new population based on the best global solution that allows the reactivation of the PSO algorithm. The internal parameters that are associated with the battery capacity are used to estimate the state of health of the battery energy storage system, found that it lost 5% of its nominal capacity, so that its state of health estimated at 95%. Additionally, the use of principal component analysis (PCA) is proposed to perform a system diagnosis. The principal component analysis model is applied on parameters set associated with the capacity, internal resistance and open circuit voltage of a battery energy storage system. The PCA model conserves the first 5 components, which collect 80.25% of the total variability. During the test under real operating conditions, the PCA model diagnosed a state of health degradation faster than the commercial battery controller. However, a change in charging modes led to a recovery of the battery that was also monitored by the proposed algorithm. Finally, control actions are proposed that lead to the battery energy storage system to operate under normal conditions. / Al proyecto “Implementación de un programa de desarrollo e investigación de energías renovables en el departamento del Chocó”—BPIN: 20130000100285; COLCIENCIAS (Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación de Colombia) y a la Universidad Tecnológica del Chocó “Diego Luis Córdoba” por el apoyo financiero recibido durante todo este proceso, para que este trabajo de tesis llegará a buen puerto. / Banguero Palacios, E. (2020). Modelado, estudio y validación experimental de la influencia de los parámetros internos en el rendimiento de sistemas de almacenamiento de energía basados en baterías. Aplicación al caso del Departamento del Chocó (Colombia) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/138754 / TESIS

[ES] Esta tesis tiene como objetivo el desarrollo de una metodología para la optimización de sistemas híbridos renovables que incluya mecanismos de gestión de la demanda y permita su operación tanto en modo isla, como en modo península, para su posterior validación experimental en aplicaciones dirigidas a granjas acuícolas ubicadas en la región costera central del estado de Veracruz, México. Para la consecución del objetivo, en primera instancia se elaboraron modelos de los componentes del sistema híbrido y se definió una estrategia de despacho para el sistema híbrido, los cuales fueron simulados en MATLAB y en la herramienta de ordenador HOMER. En estos modelos se incluyeron datos de los recursos renovables presentes en el sitio de estudio, la demanda eléctrica, así como también los costes de los componentes y los correspondientes a la operación, mantenimiento y combustible relacionados con la operación del sistema. Para la optimización del sistema híbrido, fueron considerados como indicadores económicos el Coste Total Anual (CTA), el Coste Neto Presente (NPC) y el Coste de Energía (COE); mientras que las emisiones de CO2, emisiones evitadas de CO2 y la Fracción Renovable (FR), fueron los indicadores medioambientales seleccionados para el caso de estudio. Posteriormente, se definieron algunos arreglos básicos y escenarios de gestión de la demanda aplicables a la operación del sistema híbrido, que permitiera evaluar los resultados de optimización y así determinar la configuración óptima, tanto en modo isla como en modo península. Finalmente, se aplicó la metodología a una granja acuícola modelo donde se consiguió definir el mejor escenario de gestión de la demanda y las posibles configuraciones de los componentes del sistema híbrido para su operación en modo isla y en modo península. Un análisis de sensibilidad desarrollado en HOMER sirvió de apoyo para evaluar el impacto de las variaciones en la demanda eléctrica de la granja y de la velocidad promedio del viento en la viabilidad técnica, económica y medioambiental del sistema híbrido óptimo. / [CAT] Aquesta tesi té com a objectiu el desenvolupament d'una metodologia per a l'optimització de sistemes híbrids renovables que incloga mecanismes de gestió de la demanda i permeta la seua operació tant en manera illa, com en manera península, per a la seua posterior validació experimental en aplicacions dirigides a granges aqüícoles situades a la regió costanera central de l'estat de Veracruz, Mèxic. Per a la consecució de l'objectiu, en primera instància es van elaborar models dels components del sistema híbrid i es va definir una estratègia de despatx per al sistema híbrid, els quals van ser simulats en MATLAB i en l'eina d'ordenador HOMER. En aquests models es van incloure dades dels recursos renovables presents en el lloc d'estudi, la demanda energètica, així com també els costos dels components i els corresponents a l'operació, manteniment i combustible relacionats amb l'operació del sistema. Per a l'optimització del sistema híbrid, van ser considerats com a indicadors econòmics el Cost Total Anual (CTA), el Cost Net Present (NPC) i el Cost d'Energia (COE); mentre que les emissions de CO2, emissions evitades de CO2 i la Fracció Renovable (FR), van ser els indicadors mediambientals seleccionats per al cas d'estudi. Posteriorment, es van definir alguns arranjaments bàsics i escenaris de gestió de la demanda aplicables a l'operació del sistema híbrid, que permetera avaluar els resultats d'optimització i així determinar la configuració òptima, tant en manera illa com en manera península. Finalment, es va aplicar la metodologia a una granja aqüícola model on es va aconseguir definir el millor escenari de gestió de la demanda i les possibles configuracions dels components del sistema híbrid per a la seua operació en manera illa i en manera península. Una anàlisi de sensibilitat desenvolupat en HOMER va servir de suport per a avaluar l'impacte de les variacions en la demanda energètica de la granja i de la velocitat faig una mitjana de del vent en la viabilitat tècnica, econòmica i mediambiental del sistema híbrid òptim. / [EN] This thesis aims to develop a methodology for the optimization of renewable hybrid systems that includes demand management mechanisms and allows its operation both in island mode, as in peninsula mode, for later experimental validation in applications aimed at aquaculture farms located in the central coastal region of the state of Veracruz, Mexico. To achieve the objective, in the first instance models of the hybrid system components were developed and a dispatch strategy for the hybrid system was defined, which were simulated in MATLAB and in the HOMER computer tool. These models included data on the renewable resources present at the study site, the electricity demand, as well as the costs of the components and those corresponding to the operation, maintenance and fuel related to the operation of the system. For the optimization of the hybrid system, the Total Annual Cost (TAC), the Net Present Cost (NPC) and the Cost of Energy (COE) were considered as economic indicators; while CO2 emissions, avoided CO2 emissions and the Renewable Fraction (RF), were the environmental indicators selected for the case study. Subsequently, some basic arrangements and demand management scenarios applicable to the operation of the hybrid system were defined, which allowed to evaluate the optimization results and thus determine the optimal configuration, both in island mode and in peninsula mode. Finally, the methodology was applied to a model aquafarm where it was possible to define the best demand management scenario and the possible configurations of the components of the hybrid system for operation in island mode and in peninsula mode. A sensitivity analysis developed at HOMER served as a support to assess the impact of variations in the farm's electrical demand and the average wind speed on the technical, economic and environmental viability of the optimal hybrid system. / Gómez González, FJ. (2020). Diseño y optimización de un sistema híbrido renovable con gestión de la demanda y aplicaciones en península y modo isla [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/158563 / TESIS

[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 / TESIS

[ES] Los aisladores eléctricos de alta tensión desempeñan un papel fundamental de la red de distribución y transporte de energía eléctrica, pudiendo provocar fallos imprevistos de suministro eléctrico, dando lugar a importantes impactos socio-económicos. Las descargas disruptivas por contaminación o envejecimiento de los materiales amenazan continuamente la fiabilidad de la red eléctrica, constituyendo uno de los mayores retos para los diseñadores e ingenieros de mantenimiento de la red eléctrica. En la actualidad, no existen métodos eficaces para la monitorización continua de los niveles de envejecimiento de los materiales o de de contaminación en la superficie de los aisladores durante la operación normal, por lo tanto, se recurre al mantenimiento periódico de los mismos para garantizar la continuidad del suministro eléctrico. El desarrollo de una herramienta que permita monitorizar en tiempo real los depósitos de contaminación durante la operación normal proporcionaría información muy valiosa para el mantenimiento preventivo de los aisladores eléctricos de alta tensión y/o el seguimiento del estado superficial de los aisladores. La corriente de fuga registrada en los aisladores eléctricos podría utilizarse como una medida indirecta de los depósitos de contaminación. No obstante, además de por los depósitos de contaminación y el envejecimiento de los materiales, la medida de la corriente de fuga también se ve influenciada por una serie de factores ambientales, como temperatura, humedad, dirección y velocidad del viento entre otros. Por tanto, se pretende desarrollar una técnica de procesado para estimar la corriente de fuga asociada a los depósitos de contaminación (PLC) cancelando la influencia de las variables ambientales. / [CA] Els aïlladors elèctrics d'alta tensió exerceixen un paper fonamental de la xarxa de distribució i transport d'energia elèctrica, podent provocar errors imprevistos de subministrament elèctric, donant lloc a importants impactes socioeconòmics. Les descàrregues disruptives per contaminació o envelliment dels materials amenacen contínuament la fiabilitat de la xarxa elèctrica, constituint un dels reptes més grans per als dissenyadors i enginyers de manteniment de la xarxa elèctrica. En l'actualitat, no hi ha mètodes eficaços per a la monitorització contínua dels nivells d'envelliment dels materials o de de contaminació a la superfície dels aïlladors durant l'operació normal, per tant, es recorre al manteniment periòdic dels mateixos per garantir-ne la continuïtat del subministrament elèctric. El desenvolupament d"una eina que permeti monitoritzar en temps real els dipòsits de contaminació durant l"operació normal proporcionaria informació molt valuosa per al manteniment preventiu dels aïlladors elèctrics d"alta tensió i/o el seguiment de l"estat superficial dels aïlladors. El corrent de fugida registrat als aïlladors elèctrics podria utilitzar-se com una mesura indirecta dels dipòsits de contaminació. No obstant això, a més dels dipòsits de contaminació i l'envelliment dels materials, la mesura del corrent de fugida també es veu influenciada per una sèrie de factors ambientals, com ara temperatura, humitat, direcció i velocitat del vent entre d'altres. Per tant, es pretén desenvolupar una tècnica de processament per estimar el corrent de fugida associat als dipòsits de contaminació (PLC) cancel·lant la influència de les variables ambientals. / [EN] High-voltage electrical insulators play a fundamental role in the electricity distribution and transmission network, and can cause unforeseen power supply failures, giving rise to significant socio-economic impacts. Disruptive discharges due to contamination or aging of materials continually threaten the reliability of the electrical network, constituting one of the greatest challenges for designers and maintenance engineers of the electrical network. At present, there are no effective methods for the continuous monitoring of the levels of aging of the materials or of contamination on the surface of the insulators during normal operation, therefore, periodic maintenance is used to guarantee the continuity of electrical supply. The development of a tool that allows real-time monitoring of contamination deposits during normal operation would provide very valuable information for preventive maintenance of high-voltage electrical insulators and/or monitoring of the surface condition of the insulators. Leakage current recorded in electrical insulators could be used as an indirect measure of contamination deposits. However, in addition to the contamination deposits and the aging of the materials, the measurement of the leakage current is also influenced by a series of environmental factors, such as temperature, humidity, wind direction and speed, among others. Therefore, it is intended to develop a processing technique to estimate the leakage current associated with pollution deposits (PLC) canceling the influence of environmental variables. / Bueno Barrachina, JM. (2023). Contribución al mantenimiento de aisladores de alta tensión en servicio basado en medidas de corrientes de fuga [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/199256

Tesis por compendio / [ES] Las fuentes de energía renovable (ER) permiten una alta disgregación, por lo que hacen posible generar la energía que se utilizará en el mismo sitio de su aprovechamiento. Esto favorece un cambio en la estructura de las redes eléctricas, permitiendo pasar de un esquema de generación centralizado a un esquema distribuido. Sin embargo, las fuentes de ER son altamente dependientes de las condiciones medioambientales como la radiación solar, la nubosidad, el viento, entre otros, por lo que lograr un sistema de generación basado en energías renovables es un reto en la actualidad. Los sistemas de generación que integran fuentes renovables tienen que ser capaces de establecer estrategias de control y gestión de la energía que para hacer un uso eficiente de ella e intentar cubrir la demanda de energía de forma óptima al combinar más de un tipo de fuente y sistema de almacenamiento, siendo posible operar de manera aislada o conectada a la red eléctrica. En la actualidad es de interés el estudio, desarrollo e implementación de sistemas gestores de la energía (SGE) para microrredes eléctricas híbridas, que permitan aumentar su eficiencia, fiabilidad, y disminuir los costes de instalación, operación y mantenimiento. Diversos estudios de investigación han probado múltiples estrategias, desde SGE basados en reglas, algoritmos comparativos, controladores clásicos, y en años recientes, la integración de algoritmos de optimización bio-inspirados e inteligencia artificial. Estos algoritmos han mostrado ser una alternativa interesante a las técnicas clásicas para la solución de problemas de optimización y control en diversos problemas de ingeniería, su aplicación en el ámbito de las microrredes sigue en estudio y en ello se basa este trabajo de investigación. Los algoritmos bio-inspirados se fundamentan en imitar matemáticamente los mecanismos y estrategias que la naturaleza ha implementado a lo largo de millones de años para lograr un equilibrio en su funcionamiento, por ejemplo, imitando el cómo las aves vuelan en parvada buscando alimento, o como las hormigas y los lobos siguen patrones para la búsqueda de su alimento, o como las especies llevan a cabo mecanismos de cruce con el objetivo de mejorar su raza haciéndolas una especie optimizada y mejorando su supervivencia. Por tanto, se puede hacer una analogía con los sistemas artificiales para la mejora de controladores y diseño de sistemas en microrredes eléctricas. En este trabajo de investigación se muestra el modelo y desarrollo de un sistema de gestión óptima para una microrred empleando algoritmos bio-inspirados con el objetivo de mejorar su desempeño, partiendo desde el control primario, con la mejora de los convertidores de potencia, hasta el control terciario con las transacciones energéticas de la microrred. Se exploran diversos algoritmos, evaluando su desempeño. Los resultados para las diferentes etapas de esta investigación se encuentran plasmados en cuatro diferentes publicaciones científicas que se detallan en el Capítulo 2 del presente documento, donde se explica la metodología y los principales resultados y hallazgos para cada una de ellas. / [CA] Les fonts d'energia renovables (ER) permeten una alta desagregació, pel que fan possible generar l'energia que s'utilitzarà en el mateix lloc del seu aprofitament. Això afavoreix un canvi en l'estructura de les xarxes elèctriques, permetent passar d'un esquema de generació centralitzat a un esquema distribuït. No obstant, les fonts d'ER són altament dependents de les condicions mediambientals com la radiació solar, la nuvolositat, el vent, entre altres; pel que aconseguir un sistema de generació basat en energies renovables és un repte. Els sistemes de generació que integren energies renovables han de ser capaços de: establir estratègies de control i gestió de l'energia que es genera per fer un ús eficient d'ella i intentar cobrir la demanda d'energia de la millor manera possible al combinar més d'un tipus de font d'energia, i sistemes d'emmagatzemament. Aquest esquema es coneix com a microxarxa elèctrica, la qual és capaç d'operar de manera aïllada de la xarxa elèctrica principal, o de manera interconnectada. Actualment s'està interessant en l'estudi, desenvolupament i implementació de sistemes gestors de l'energia (SGE) per a microxarxes elèctriques híbrides, que permeten augmentar la seua eficiència, fiabilitat i reduir els costos de la seua instal·lació i d'operació i manteniment. S'han provat múltiples estratègies, des de SGE basats en regles, algorismes comparatius, controladors clàssics i, en anys recents, la integració d'algorismes d'optimització bio-inspirats i intel·ligència artificial. Aquests algorismes han demostrat ser una alternativa interessant a les tècniques clàssiques per a la solució de problemes d'optimització i control en diversos problemes d'enginyeria, la seua aplicació en l'àmbit de les microxarxes continua en estudi. Els algorismes bio-inspirats es basen en imitar matemàticament els mecanismes i estratègies que la Natura ha implementat al llarg de milions d'anys per aconseguir equilibri en el seu funcionament, per exemple, imitant com les aus volen en ramat buscant menjar, o com les formigues i els llops segueixen patrons per a la recerca del seu menjar, o com les espècies porten a terme mecanismes de creuament amb mira a millorar la seua raça fent-les una espècie més apta per a la supervivència;, el qual es pot fer una analogia a sistemes artificials per a la millora de controladors i disseny de sistemes en microxarxes elèctriques. En aquest treball de recerca es mostra el model i desenvolupament d'un sistema de gestió òptima per a una microxarxa emprant algorismes bio-inspirats amb l'objectiu de millorar el seu rendiment, partint des del control primari, amb la millora dels convertidors de potència, fins al control terciari amb les transaccions energètiques de la microxarxa. S'exploren diversos algorismes, avaluant el seu rendiment. Els resultats per a les diferents etapes d'aquesta recerca es troben plasmats en quatre diferents publicacions científiques que es detallen al Capítol 2 del present document, on s'explica la metodologia i els principals resultats i troballes per a cada una d'elles. / [EN] Renewable energy sources (RES) allow for high disaggregation, making it possible to generate energy at the site of its use. This favors a change in the structure of electrical grids, allowing for a transition from a centralized generation scheme to a distributed scheme. However, RES are highly dependent on environmental conditions such as solar radiation, cloudiness, wind, among others, making the creation of a renewable energy generation system a challenge. Generation systems that integrate renewable energies must be able to establish control and energy management strategies to make efficient use of the energy generated and try to meet the energy demand in the best possible way by combining more than one type of energy source and storage systems. This scheme is known as a microgrid, which is capable of operating independently from the main electrical grid or interconnecting with it. Currently, the study, development, and implementation of energy management systems (EMS) for hybrid microgrids are of interest in order to increase their efficiency, reliability, and reduce installation, operation, and maintenance costs. Multiple strategies have been tested, including rule-based EMS, comparative algorithms, classical controllers, and in recent years, the integration of bio-inspired optimization algorithms and artificial intelligence. These algorithms have shown to be an interesting alternative to classical techniques for solving optimization and control problems in various engineering problems, although their application in the field of microgrids is still under study. Bio-inspired algorithms are based on mathematically imitating the mechanisms and strategies that Nature has implemented over millions of years to achieve balance in its operation, for example, by imitating how birds fly in flocks in search of food, or how ants and wolves follow patterns to search for food, or how species carry out crossing mechanisms in order to improve their breed and make them more suitable for survival; in other words, they are based on how Nature optimizes its resources to prosper. Therefore, an analogy can be made with artificial systems for improving controllers and designing systems in microgrids. In this research work, the model and development of an optimal management system for a microgrid using bio-inspired algorithms is presented with the aim of improving its performance, starting from primary control, with the improvement of power converters, to tertiary control with the energy transactions of the microgrid. Various algorithms are explored, evaluating their performance. The results for the different stages of this research are reflected in four different scientific publications that are detailed in Chapter 2 of this document, where the methodology and main results and findings for each of them are explained. / The authors wish to acknowledge the National Council of Science and Technology of Mexico (CONACYT) for funding this work through the Ph.D. scholarship number 486670. The authors would also thank the Institute of Energy Engineering of the Polytechnic University of Valencia, Spain, and the Department of Water and Energy Studies of the University of Guadalajara, Mexico, for all their support and collaboration. This study has also been supported by Food and Agriculture Organization of the United Nations through the project “Design of a Hybrid Renewable Microgrid System”. / Águila León, J. (2023). Modelo y desarrollo de un sistema de gestión óptima para una microrred empleando algoritmos bio-inspirados [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196747 / Compendio

[EN] New objectives for energy generation from renewable sources have led to an increase in not only installed, but also planned off-shore wind power plants. These facilities are located in particularly favourable geographical area like the North Sea due to their proximity to the coast and the shallowness of these bodies of water. The evacuation of the energy produced by the off-shore wind power plants to the transmission networks poses a technological challenge, and reliable and robust marine facilities have been due to. When distance to the shore is more than 60 km, HVDC links have proved to be the most cost-effective solution. The first option for converters was the line commutated ones (LCC). However, voltage source converter (VSC) has gained the most ground. But these are not the sole true alternatives. Taking into consideration both wind turbines and their connection to the HVDC link, control strategies that allow the use of other types of converters can be set, such as uncontrolled diode bridge rectifiers (DR). Some advantages of using this type of converter are the reduction in conduction losses, the reduction in installation costs and increased reliability. This theoretical solution in likely to be marked in the hands of the company SIEMENS, who has already announced that the first units will go on sale as early as 2016. Networks are becoming more extensive and now the interconnection of more than two points is necessary. Multiterminal systems have naturally emerged as a response to the needs of today's networks, increasing the flexibility and reliability of transmission systems. The facilities currently designed are using VSC converters. However if the connecting points already in service are to be expanded, it is necessary to consider hybrid multiterminal systems combining several technologies. This thesis proposes HVDC-DR-VSC hybrid system for connecting offshore wind plants to on-shore network (point-to-point link), and the connection of HVDC-DR stations to HVDC multiterminal networks. For this purpose components of both systems have been described and modelled, and control strategies have been proposed for proper operation, both in steady state and transient. Protection systems have also been envisaged for short circuits, in either marine and terrestrial network transmission grid or in HVDC link. Furthermore models and control strategies have been validated by PSCAD simulations and the corresponding analysis of small signal stability. Based on studies performed it can be concluded that the proposed hybrid multiterminal system is robust and stable; able to be integrated into transmission networks, offering support tasks to the network and achieving a reduction in the cost of traditional offshore wind farms. Optimization criteria has been used to calculate the distribution of currents between the VSC converters controlling voltage, meaning that losses are minimized in submarine cables. The calculation has been extended to the case of a n terminals network for both radial and meshed configuration. In the radial case, voltage control has been performed so that the optimum distribution is maintained without communications between terminals even if the operating point changes. The results obtained using wind turbines with permanent magnet synchronous generators can be extended to variable speed wind turbines with full power converters, which are known as Type 4. / [ES] Debido a los objetivos recientes de generación de energía a través de fuentes renovables, se ha producido un aumento de la potencia eólica de los parques marinos, tanto instalada como en proyecto. Estas instalaciones están localizadas en zonas geográficas particularmente favorables, como las del Mar del Norte, debido a la proximidad de la costa y la escasa profundidad de sus aguas. La evacuación de la energía de los parques eólicos marinos a las redes de transporte se convierte en un reto tecnológico buscando instalaciones fiables y robustas. Para distancias a la costa de más de 60 km, la opción más económica ha resultado ser las líneas de alta tensión en continua (HVDC). La opción que cuenta con más experiencia son los convertidores conmutados por red (LCC), aunque actualmente ganan terreno los convertidores de conmutación forzada, controlados por fuente de tensión (VSC). Pero éstas no son las únicas alternativas. Considerando los aerogeneradores que conforman el parque eólico y su conexión al enlace HVDC de forma conjunta, se pueden establecer estrategias de control que permitan el uso de otros tipos de convertidores, como son los rectificadores no-controlados con puentes de diodos (DR). Algunas de las ventajas del uso de este tipo de convertidor son la disminución en las pérdidas de conducción, la reducción en los costes de instalación y el aumento en la fiabilidad. Esta solución teórica verá pronto la luz en el mercado de la mano de la empresa SIEMENS, quien ya ha anunciado que las primeras unidades se pondrán a la venta en el año 2016. Las redes HVDC se están haciendo cada vez más extensas y es necesaria la interconexión de más de dos puntos surgiendo de forma natural los sistemas multipunto, más flexibles y fiables. Las instalaciones actualmente diseñadas están utilizando convertidores VSC. No obstante si se pretende extender estas redes conectándolas con puntos ya en servicio es necesario considerar los sistemas multipunto híbridos, donde convivan varias tecnologías. En la presente tesis se propone un sistema híbrido HVDC-DR-VSC para el conexionado de plantas eólicas marinas (enlace punto-a-punto), así como el conexionado de estaciones HVDC-DR a redes HVDC multipunto. Para ello se han descrito y modelado los componentes de ambos sistemas y se han propuesto estrategias de control para su correcto funcionamiento, tanto en régimen permanente como transitorio. También se han propuesto protecciones contra cortocircuitos, tanto en la red marina como en la red terrestre de transporte, o en el enlace HVDC. Los modelos y las estrategias de control se han validado mediante simulación con PSCAD y con los correspondientes análisis de estabilidad en pequeña señal. Tras todos los estudios realizados se puede concluir que el sistema multipunto híbrido propuesto es robusto y estable, capaz de integrarse en las redes de transporte ofreciendo funciones de soporte y posibilitando una reducción en los costes de las instalaciones eólicas marinas tradicionales. En el reparto de las corrientes entre los convertidores VSC que controlan la tensión continua se han utilizado criterios de optimización que minimizan las pérdidas en los cables submarinos. El cálculo se ha extendido al caso de una red de n terminales, tanto para la configuración radial como mallada. En el caso radial el control mantiene el reparto óptimo sin necesidad de comunicaciones entre los terminales, aún cambiando el punto de funcionamiento. Los resultados obtenidos utilizando aerogeneradores con máquina síncrona de imanes permanentes se pueden extender a aerogeneradores de velocidad variable con convertidores de plena potencia, los denominados Tipo 4. / [CAT] A causa dels objectius recents de generació d'energia a través de fonts renovables, s'ha produït un augment de la potència eòlica dels parcs marins, tant de la potència instal.lada com de la que està en projecte. Aquestes instal.lacions estan localitzades en zones geogràfiques especialment propícies, com ara les del Mar del Nord, degut a la seua proximitat amb la costa i l'escassa profunditat de les aigües. L'evacuació de la energia dels parcs eòlics marins a les xarxes de transport es converteix en un repte tecnològic, buscant instal.lacions marines fiables i robustes. Quan la distància a la costa supera els 60 km, l'opció que ha resultat més econòmica són les línies d'alta tensió contínua (HVDC). L'opció amb més experiència son els convertidors commutats per xarxa (LCC) encara que actualment van guanyant terreny els convertidors de commutació forçada, controlats per font de tensió (VSC). Però aquestes no són les úniques alternatives. Si considerem els aerogeneradors i la connexió al enllaç HVDC de forma conjunta, es poden establir estratègies de control que permeten l'ús d'altres tipus de convertidors, com ho són els rectificadors no controlats en pont de díodes (DR). Els avantatges d'aquest tipus de convertidor són la disminució en les pèrdues de conducció, la reducció en els costos d'instal.lació i l'augment en la fiabilitat. Aquesta solució teòrica veurà prompte la llum en el mercat de la mà de l'empresa SIEMENS, qui ja ha anunciat que les primeres unitats es posaran a la venda l'any 2016. Les xarxes HVDC s'estan fent cada vegada més extenses i és necessària la interconnexió de més de dos punts. Sorgeixen llavors de forma natural els sistemes multipunt, augmentant la flexibilitat i fiabilitat dels sistemes de transmissió. Actualment, les instal¿lacions dissenyades estan utilitzant convertidors VSC. No obstant això, si es pretén estendre aquestes xarxes connectant-les amb punts ja en servei, és necessari considerar els sistemes multipunt híbrids, on convisquen diverses tecnologies. En la present tesi es proposa un sistema híbrid HVDC-DR-VSC per ala connexió de plantes eòliques marines (enllaç punt-a-punt) així com la connexió d'estacions HVDC-DR a xarxes HVDC multipunt. Per a això s'han descrit i modelitzat els components d'ambdós sistemes, i s'han proposat estratègies de control per al funcionament correcte, tant en règim permanent com transitori. També s'han proposat proteccions per a curtcircuits, tant en la xarxa marina com en la xarxa terrestre de transport, o en l'enllaç HVDC. Els models i les estratègies de control s'han validat per mitjà de simulació amb PSCAD i amb les corresponents anàlisis d'estabilitat en xicoteta senyal. Després de tots els estudis realitzats es pot concloure que el sistema híbrid multipunt proposat és robust i estable, capaç d'integrar-se en xarxes de transport, i d'oferir funcions de suport a la xarxa i possibilitar una reducció en els costos de les instal¿lacions eòliques marines tradicionals. En el repartiment dels corrents entre els convertidors VSC que controlen la tensió contínua s'han utilitzat criteris d'optimació, de manera que es minimitzen les pèrdues en els cables submarins. El càlcul s'ha estès al cas d'una xarxa de n terminals, tant per a la configuració radial com mallada. En el cas el control manté el repartiment òptim sense necessitat de comunicacions entre els terminals i encara que canvie el punt de funcionament. Els resultats obtinguts utilitzant aerogeneradors amb màquina síncrona d'imants permanents es poden estendre a aerogeneradors de velocitat variable amb convertidors de plena potència, els denominats de tipus 4. / Bernal Pérez, SI. (2015). Integración híbrida multipunto en el sistema eléctrico de grandes parques eólicos marinos a través de redes de alta tensión en continua [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59408 / TESIS

[EN] The main objective of this Thesis is the performance and validation of an automatic diagnostic system for induction motor failures, based mainly on the use of Infrared Thermography Technique. The implementation of these systems allow the detection of the failures in advance, when they are still in an incipient state, from information provided by various magnitudes of the machine, is a milestone pursued by many researchers. However, these predictive maintenance systems must possess high reliability making them suitable for a wide variety of industrial applications. Up till today, no predictive maintenance system, fully consistent and valid for the detection of a wide range of faults in electric induction motors, has been developed. The development of such systems becomes more relevant in the current context, in which the mentioned electric machines are expanding to other emerging applications, such as wind generation and driving electric vehicles. This development process consists of several complementary stages. The first phase is focusing on obtaining the thermal model, based on the energy balance of the induction motor as well as the heating curves, with the use of Infrared Thermography and the Heat Transmission Theory. This model, validated after applying it to various assemblies, will accurately predict the heating curves of the motors under different operating conditions or even in fault condition. The second stage involves the detailed analysis of the information from the infrared images obtained experimentally from the different case studies, in order to obtain the relevant data to make a more accurate diagnosis. The third step consists on the combination of the infrared thermography and the motor current signal analyses. The coupling of both will increase the diagnosis reliability and expand its applicability to a wider range of faults. Finally, the postprocessing of the data gathered from the previous stages using artificial intelligent algorithms, based on the recognition of thermal patterns, will be integrated into the automatic diagnostic system. These systems are able to minimize the human intervention in the detection process with a consequent increase in effectiveness. The future implementation of these predictive diagnostics systems may well consist of portable diagnostic equipment adapted to industrial environments. The Thesis is presented in the format of articles' compilation. It includes the two articles published in indexed journals and presented in international conferences, performed in collaboration with world renowned groups and covering the different areas and stages described. / [ES] La presente Tesis tiene como principal objetivo el desarrollo y validación de un sistema de diagnóstico automático de averías en motores de inducción, basado principalmente en el uso de la técnica de Termografía Infrarroja. La implementación de sistemas que hagan factible la detección de las citadas averías con suficiente antelación, esto es, cuando éstas todavía se encuentran en estado incipiente, a partir de la información suministrada por diversas magnitudes de la máquina constituye un hito perseguido por muchos investigadores. Además, estos sistemas de mantenimiento predictivo deben poseer una alta fiabilidad, que los haga idóneos para su utilización en una amplia variedad de aplicaciones industriales. Sin embargo, todavía hoy no se ha desarrollado un sistema de mantenimiento predictivo que se muestre plenamente consistente y válido para la detección de un amplio rango de averías en motores eléctricos de inducción. El desarrollo de este tipo de sistemas cobra, si cabe, más relevancia en el contexto actual, en el que las citadas máquinas eléctricas se están expandiendo a otras aplicaciones emergentes, como la generación eólica o el accionamiento de vehículos eléctricos. El proceso a implementar está constituido por diversas fases complementarias, caracterizadas por un determinado grado de precisión en el diagnóstico de averías de motores eléctricos. Cada una de ellas consta de una parte experimental, basada en ensayos en motores de inducción, tanto del motor sano, como del motor en estado de fallo. Una vez concluida la fase experimental, se procede al correspondiente análisis y tratamiento de la información obtenida, por diversas técnicas características. Se parte de una primera fase, centrada en la obtención del modelo térmico, fundamentado por el balance energético del motor de inducción, así como por las curvas de calentamiento. Para ello se utiliza la tecnología infrarroja experimental y las ecuaciones de la Teoría de Transferencia de calor. De esta manera, a partir de dicho modelo, validado tras la aplicación a diversos montajes, se pretende predecir y comparar las curvas de calentamiento del motor, bajo distintas condiciones de operación o estado de fallo. La siguiente fase consiste en el análisis detallado de la información procedente de las imágenes infrarrojas obtenidas experimentalmente en los distintos casos estudiados, encaminada a la obtención de datos relevantes para poder efectuar un diagnóstico de mayor precisión. El tercer paso que se plantea es la combinación del método de termografía infrarroja con la técnica de análisis de corrientes para conseguir un aumento en la fiabilidad en el diagnóstico, además de poder analizar un rango más amplio de averías. Finalmente, a partir de la información procedente de los ensayos y análisis previos y con la ayuda de sistemas de procesamiento dotados de algoritmos de inteligencia artificial, basados en el reconocimiento de patrones térmicos, se realizará la implementación del sistema de diagnóstico automático de detección de averías. De esta manera, estos sistemas evitan la subjetividad característica de la utilización de la termografía infrarroja de manera aislada, e incluso pueden llegar a eliminar por completo la intervención humana en el proceso de detección, con el consecuente aumento de efectividad. Ello permitiría la implementación futura de estas técnicas de diagnóstico en sistemas de diagnóstico predictivo, que bien pudieran consistir en equipos portátiles de diagnóstico adaptados a ambientes industriales. La tesis se presenta en el formato compilación de artículos, incluyendo tanto artículos publicados en revistas indexadas como en congresos internacionales, algunos de ellos en colaboración con grupos de renombre mundial, y que cubren las diferentes áreas y fases comentadas. / [CAT] La present Tesi té com a principal objectiu el desenvolupament i validació d'un sistema de diagnòstic automàtic d'avaries en motors d'inducció, basat principalment en l'ús de la tècnica de Termografia Infraroja. La implementació de sistemes que facin factible la detecció de les esmentades avaries amb suficient antelació, és a dir, quan aquestes encara es troben en estat incipient, a partir de la informació subministrada per diverses magnituds de la màquina constitueix una fita perseguida per molts investigadors. A més, aquests sistemes de manteniment predictiu han de tenir una alta fiabilitat, que els faci idonis per a la seva utilització en una àmplia varietat d'aplicacions industrials. No obstant això, encara avui no s'ha desenvolupat un sistema de manteniment predictiu que es mostri plenament consistent i vàlid per a la detecció d'un ampli ventall d'avaries en motors elèctrics d'inducció. El desenvolupament d'aquest tipus de sistemes cobra més rellevància en el context actual, en què les esmentades màquines elèctriques s'estan expandint a altres aplicacions emergents, com la generació eòlica o l'accionament de vehicles elèctrics. El procés a implementar està constituït per diverses fases complementàries, caracteritzades per un determinat grau de precisió en el diagnòstic d'avaries de motors elèctrics. Cadascuna d'elles consta d'una part experimental, basada en assajos en motors d'inducció, tant del motor sa, com del motor en estat de fallada. Un cop conclosa la fase experimental, es procedeix al corresponent anàlisi i tractament de la informació obtinguda, per diverses tècniques característiques. Es parteix d'una primera fase, centrada en l'obtenció del model tèrmic, fonamentat en el balanç energètic del motor d'inducció, així com per les corbes d'escalfament. Per a això s'utilitza la tecnologia infraroja experimental i les equacions de la Teoria de Transferència de calor. D'aquesta manera, a partir d'aquest model, validat després de l'aplicació a diversos muntatges, es pretenen predir i comparar les corbes d'escalfament del motor, sota diferents condicions d'operació o estat de fallada. La següent fase consisteix en l'anàlisi detallada de la informació procedent de les imatges infraroges obtingudes experimentalment en els diferents casos estudiats, encaminada a l'obtenció de dades rellevants per poder efectuar un diagnòstic de major precisió. El tercer pas que es planteja és la combinació del mètode de termografia infraroja amb la tècnica d'anàlisi de corrents per aconseguir un augment en la fiabilitat en el diagnòstic, a més de poder analitzar un rang més ampli d'avaries. Finalment, a partir de la informació procedent dels assaigs i anàlisis previs i amb l'ajuda de sistemes de processament dotats d'algoritmes d'intel·ligència artificial, basats en el reconeixement de patrons tèrmics, es realitzarà la implementació del sistema de diagnòstic automàtic de detecció d'avaries. D'aquesta manera, aquests sistemes eviten la subjectivitat característica de la utilització de la termografia infraroja de manera aïllada, i fins i tot poden arribar a eliminar completament la intervenció humana en el procés de detecció, amb el conseqüent augment d'efectivitat. Això permetrà la implementació futura d'aquestes tècniques de diagnòstic en sistemes de diagnòstic predictiu, que bé podrien consistir en equips portàtils de diagnòstic adaptats a ambients industrials. La Tesi es presenta en el format compilació d'articles, incloent tant articles publicats en revistes indexades com en congressos internacionals, alguns d'ells en col·laboració amb grups de renom mundial, i que cobreixen les diferents àrees i fases comentades. / Picazo Rodenas, MJ. (2016). Diagnóstico de máquinas eléctricas mediante técnicas de termografía infrarroja [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62317 / TESIS

En esta tesis se analizan diversos aspectos para la optimización y mejora de redes de distribución de la energía eléctrica. En dicho análisis se ha tenido en cuenta el estado actual de las redes y los desafíos a los que se están enfrentando. Entre los factores que más afectan a la concepción de las nuevas redes se encuentran la calidad de la energía eléctrica (CEE) y la generación distribuida (GD). Son estos factores los que están marcando cambios significativos tanto en la forma de entender el negocio eléctrico como en los requisitos técnicos que debe cumplir la red de distribución. Es por eso que la tesis se centra en estudiar la influencia de la CEE y cómo varían los parámetros del sistema cuando se introduce en una red convencional la GD, de manera que se puedan analizar los límites que las actuales redes de distribución tienen para expandirse e integrar GD y los puntos de operación más adecuados para la misma. Esta metodología de análisis permite establecer criterios de diseño para las futuras redes de distribución y evaluar las ventajas y desventajas de las nuevas redes. La preocupación por el cambio climático está llevando a grandes cambios en el negocio de la energía eléctrica. Como objetivos generales se busca un bajo coste, una buena CEE y la eficiencia energética. Estas consignas han calado hondo en el sector y como consecuencia se están llevando a cabo varios proyectos en diferentes países que tratan de alcanzar estos objetivos. Una de las tendencias que más se está popularizando es el concepto de microrred. En esta tesis se recogen algunos de los aspectos de las microrredes, sin embargo se diferencia de este concepto puesto que no son objetivos principales la operación en isla, el almacenaje de energía o la optimización del control de la GD integrada en la red. Las microrredes pueden ser consideradas en estos aspectos rupturistas con el concepto actual. / Yebra Vega, T. (2010). Nuevos retos en el diseño de redes eléctricas de distribución. Enfoque a la carga, la red y la calidad de la energía eléctrica [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8683 / Palancia