Dyskinetic Cerebral Palsy (DCP) is mainly characterized by alterations in muscle tone and involuntary movements. Therefore, these people present with difficulties in coordination and movement control, which makes walking difficult and affects their posture when seated. Additionally, their cognitive performance varies between being completely normal and severe mental retardation. People with DCP were selected as the objective of this thesis due to their multiple and complex limitations (speech problems and motor control) and because their capabilities have a great margin for improvement thanks to physiological control systems. Given their communication difficulties, some people with DCP have good motor con-trol and can communicate with written language. However, most have difficulty using Augmentative and Alternative Communication (AAC) systems. People with DCP gen-erally use concept boards to indicate the idea they want to communicate. However, most communication solutions available today are based on proprietary software that makes it difficult to customize the concept board and this type of control system. This is the motivation behind this thesis, with the aim of creating an interface with characteristics, able to be adapted to the user needs and limitations. Thus, this thesis proposes an Augmentative and Alternative Communication System for people with DCP based on physiological control. In addition, an innovative system for direct con-trol of concept boards with EMG is proposed. This control system is based on a physi-cal model that reproduces the muscular mechanical response (stiffness, inertia and viscosity). It allows for a selection of elements thanks to small pulses of EMG signal with sensors on a muscle with motor control. Its main advantage is the possibility of correcting errors during selection associated with uncontrolled muscle impulses, avoid-ing sustained muscle effort and thus reduced fatigue. / La Parálisis Cerebral de tipo Discinésica (DCP) se caracteriza principalmente por las alteraciones del tono muscular y los movimientos involuntarios. Por ello, estos pacientes presentan dificultades en la coordinación y en el control de movimientos, lo cual les dificulta el caminar y afecta su postura cuando están sentados. Cabe resaltar que la capacidad cognitiva de las personas con DCP puede variar desde completamente normal, hasta un retraso mental severo. Las personas con DCP han sido seleccionadas como objetivo de esta tesis ya el margen de mejora de sus capacidades es amplio gracias a sistemas de control fisiológico, debido a sus múltiples y complejas limitaciones (problemas de habla y control motor). Debido a sus dificultades de comunicación, algunas personas con DCP se pueden comunicar con lenguaje escrito, siempre y cuando tenga un buen control motor. Sin embargo, la mayoría tienen dificultades para usar sistemas de Comunicación Aumentativos y Alternativos (AAC). De hecho, las personas con DCP utilizan generalmente tableros de conceptos para indicar la idea que quieren transmitir. Sin embargo, la mayoría las soluciones de comunicación disponibles en la actualidad están basadas en software propietario que hacen difícil la personalización del tablero de conceptos y el tipo de sistema de control. Es aquí donde surge esta tesis, con el objetivo de crear una interfaz con esas características, capaz de adaptarse a las necesidades y limitaciones del usuario. De esta forma, esta tesis propone un sistema de comunicación aumentativo y alternativo para personas con DCP basado en control fisiológico. Además, se propone un Sistema innovador de control directo sobre tableros de conceptos basado en EMG. Este Sistema de control se basa en un modelo físico que reproduce la respuesta mecánica muscular (basado en parámetros como Rigidez, Inercia y Viscosidad), permitiendo la selección de elementos gracias a pequeños pulsos de señal EMG con sensores sobre un músculo con control motor. Sus principales ventajas son la posibilidad de corregir errores durante la selección asociado a los impulsos musculares no controlados, evitar el esfuerzo muscular mantenido para alcanzar un nivel y reducir la fatiga. / La Paràlisi Cerebral de tipus Discinèsica (DCP) es caracteritza principalment per les alteracions del to muscular i els moviments involuntaris. Per açò, aquests pacients presenten dificultats en la coordinació i en el control de moviments, la qual cosa els dificulta el caminar i afecta la seua postura quan estan asseguts. Cal ressaltar que la capacitat cognitiva de les persones amb DCP pot variar des de completament normal, fins a un retard mental sever. Les persones amb DCP han sigut seleccionades com a objectiu d'aquesta tesi ja el marge de millora de les seues capacitats és ampli gràcies a sistemes de control fisiològic, a causa dels seus múltiples i complexes limitacions (problemes de parla i control motor). A causa de les seues dificultats de comunicació, algunes persones amb DCP es poden comunicar amb llenguatge escrit, sempre que tinga un bon control motor. No obstant açò, la majoria tenen dificultats per a usar sistemes de Comunicació Augmentatius i Alternatius (AAC). De fet, les persones amb DCP utilitzen generalment taulers de conceptes per a indicar la idea que volen transmetre. No obstant açò, la majoria les solucions de comunicació disponibles en l'actualitat estan basades en programari propietari que fan difícil la personalització del tauler de conceptes i el tipus de sistema de control. És ací on sorgeix aquesta tesi, amb l'objectiu de crear una interfície amb aqueixes característiques, capaç d'adaptar-se a les necessitats i limitacions de l'usuari. D'aquesta forma, aquesta tesi proposa un sistema de comunicació augmentatiu i alternatiu per a persones amb DCP basat en control fisiològic. A més, es proposa un sistema innovador de control directe sobre taulers de conceptes basat en EMG. Aquest sistema de control es basa en un model físic que reprodueix la resposta mecànica muscular (basat en paràmetres com a Rigidesa, Inèrcia i Viscositat), permetent la selecció d'elements gràcies a xicotets polsos de senyal EMG amb sensors sobre un múscul amb control motor. Els seus principals avantatges són la possibilitat de corregir errors durant la selecció associat als impulsos musculars no controlats, evitar l'esforç muscular mantingut per a aconseguir un nivell i reduir la fatiga. / Díaz Pineda, JA. (2017). Advanced Augmentative and Alternative Communication System Based in Physiological Control [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90418

[EN] Abstract Knowledge of the dynamic parameters of mechanical systems is required in different applications, particularly in the simulation and control problems. The Department of Mechanical and Materials Engineering at the Polytechnic University of Valencia has worked for several years in identification of dynamic parameters of serial and parallel robots. With this thesis it is to continue the process of identification of dynamic parameters, now on other mechanical systems. Given that mainly the mechanisms that make the systems and machines are closed kinematic chain, in this work the standard identification methods are discussed and a new methodology for identification of dynamic parameters is raised when the closed chain is low mobility. After obtaining the dynamic model as a linear system with respect to the dynamic parameters, a model based on parameters that can be solved by numerical methods such as least squares. The determination of this model based on parameters depends on the linear dependence relations between the dynamic parameters. These relationships and the base parameters can be obtained by symbolic and numerical methods. In this thesis the standard methodology for the identification from the singular value decomposition, and a symbolic approach based on the concept of transfer of inertial properties is applied for obtaining base parameters. The advantages of applying symbolic methods are corroborated with the application of both methods on a closed chain of low mobility such as the automotive suspension. Because models in base parameters are ill-conditioned, they are unfit for identification of dynamic parameters; it seeks to reduce this feature reducing the model. For this purpose, the system uses the criteria given by the dynamic contribution index of each parameter. This index accounts for the effect of the parameter on the generalized forces of the system. The reduction applied criterion requires an initial approximation of the dynamic parameters. It has been found that the use of this criterion is not significantly affected by the approach used when symbolic expressions of the base parameters are known. Such is the case of models obtained by inertial transfers. The comparison between the different models developed, supports the conclusion that the models obtained through the symbolic methods have lower prediction errors and are insensitive to the initial approach. / [ES] Resumen Conocer los parámetros dinámicos de los sistemas mecánicos es indispensable en diferentes aplicaciones, particularmente en las tareas de simulación y control. En el Departamento de Ingeniería Mecánica y Materiales de la Universidad Politécnica de Valencia se ha trabajado durante varios años en identificación de parámetros dinámicos de robots serie y paralelo. Con la presente tesis se pretende continuar con el proceso de identificación de parámetros dinámicos, ahora sobre otro tipo de sistemas mecánicos. Teniendo en cuenta que la gran mayoría de mecanismos que conforman los sistemas y las máquinas son de cadena cinemática cerrada, en este trabajo se analizan las metodologías de identificación existente y se plantea una nueva metodología de identificación para cuando la cadena cerrada es de baja movilidad. Una vez obtenido el modelo dinámico como sistema lineal respecto a los parámetros dinámicos, se determina un modelo en parámetros base que puede ser resuelto a través de métodos numéricos como mínimos cuadrados. La determinación de este modelo en parámetros base depende de las relaciones de dependencia lineal que se tienen entre los parámetros dinámicos. Estas relaciones, y por tanto, los conjuntos de parámetros base pueden obtenerse a través de metodologías simbólicas y numéricas. En esta tesis se aplica la metodología estándar de identificación a partir de la descomposición en valores singulares, y una metodología simbólica a partir del concepto de trasferencia de propiedades inerciales, para obtener modelos en parámetros base. Las ventajas de aplicar métodos simbólicos sobre los numéricos son evidenciadas y corroboradas con la aplicación de ambas metodologías sobre una cadena cerrada de baja movilidad como lo es la suspensión de un vehículo automóvil. Como los modelos en parámetros base presentan altos condicionamientos numéricos que los hacen impropios para tareas de identificación, se busca disminuir esta característica reduciendo el modelo. Para ello, se aplica como criterio el ordenamiento dado por el índice de contribución dinámica de cada parámetro. Este índice da cuenta del efecto del parámetro sobre las fuerzas generalizadas del sistema. El criterio de reducción aplicado requiere de una aproximación inicial de los parámetros dinámicos. Se ha podido comprobar que la utilización de este criterio no se ve afectada significativamente por la aproximación utilizada cuando se conocen las expresiones simbólicas de los parámetros base. Tal es el caso de los modelos obtenidos por transferencias inerciales. La comparación entre los diferentes modelos elaborados, permiten afirmar que los modelos obtenidos a través de los métodos simbólicos presentan menores errores de predicción y son poco sensibles a la aproximación inicial. / [CA] Resum Coneixer els parametros dinamics dels sistemes mecanics es indispensable en diferents aplicacions, particularment en les tasques de simulació i control. En el Departament d'Ingenieria Mecanica i Materials de l'Universitat Politecnica de Valencia s'ha treballat durant varis anys en identificació de paràmetres dinàmics de robots serie i paralel. En el present TESIS es pretén continuar en el proces d'identificació de paràmetres dinámics, ara sobre atre tipo de sistemes mecanics. Tenint en conte que la gran majoria de mecanismes que conformen els sistemes i les maquines son de cadena cinematica tancada, en este treball s'analisen les metodologies d'identificació existent i se planteja una nova metodologia d'identificació per a quan la cadena tancada es de baixa movilitat. Despres d'obtingut el model dinàmic com sistema llinial respecte als paràmetres dinàmics, se determina un model en paràmetres base que pot ser resolt a través de metodos numerics com minims quadrats. La determinació d'este model en paràmetres base depen de les relacions de dependencia llinial que se tenen entre els paràmetros dinàmics. Estes relacions, i per tant, els conjunts de paràmetres base poden obtindre's a través de metodologies simboliques i numeriques. En este treball s'aplica la metodologia estandart d'identificació a partir de la descomposició en valors singulars, i una metodologia simbolica a partir del concepte de transferencia de propietats inerciales, per a obtindre models en paràmetres base. Les ventages d'aplicar metodos simbolics sobre els numerics son evidenciades i corroborades en l'aplicació d'abdos metodologies sobre una cadena tancada de baixa movilitat com ho es la suspensió d'un vehicle automovil. Com els models en paràmetres base presenten alts condicionaments numerics que els fan impropis per a tasques d'identificació, se busca disminuir esta caracteristica reduint el model. Per a aixó, s'aplica com criteri l'ordenament donat per l'index de contribució dinàmica de cada paràmetre. Este index dona conte de l'efecte del paràmetre sobre les forces generalisades del sistema. El criteri de reducció aplicada requerix d'una aproximació inicial dels paràmetros dinàmics. S'ha pogut comprovar que l'utilisació d'este criteri no se veu afectada significativament per l'aproximació utilisada quan se coneixen les expressions simboliques dels paràmetres base. Tal es el cas dels models obtinguts per transferencies inerciales. La comparança entre els diferents models elaborats, permeten afirmar que els models obtinguts a través dels metodos simbòlics presenten menors erros de predicció i son poc sensibles a l'aproximació inicial. / Mejía Calderón, LA. (2016). Metodología para la identificación de parámetros dinámicos en sistemas mecánicos de baja movilidad: Aplicación a una suspensión de vehículo automóvil [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62352

Esta Tesis se centra en el desarrollo e implementación de métodos para el diseño y modelado acústico de silenciadores de motores de combustión interna, a través de herramientas basadas en soluciones analíticas y numéricas de la ecuación de ondas. La necesidad de técnicas de diseño que proporcionen rápida y eficazmente resultados precisos incluso a altas frecuencias ha aumentando con el tiempo, debido a que el ruido de los vehículos se ha convertido en una fuente importante de contaminación ambiental. El principal objetivo de la Tesis es la extensión y aplicación del método de ajuste modal, en combinación con el método de subestructuración, para modelar el comportamiento acústico de silenciadores disipativos. Una contribución importante es la asociada con la obtención de los modos transversales de los silenciadores, para los cuales ha sido desarrollada con éxito una nueva técnica para silenciadores disipativos que incluyen materiales absorbentes de tipo fibroso. Se han estudiado experimentalmente elementos relevantes de los silenciadores, como las características de comportamiento de los materiales absorbentes o los elementos perforados, para obtener datos más precisos sobre ellos. Validando o mejorando los modelos encontrados en la bibliografía con estas medidas experimentales. Han sido evaluados varios métodos para la caracterización de materiales absorbentes. Como conclusión, se ha observado que no hay importantes diferencias entre las técnicas estudiadas. Se ha tomado el método de las dos fuentes como el más conveniente debido a que los resultados son independientes de las condiciones aguas abajo de la muestra. Se han caracterizado dos materiales con esta técnica, obteniendo los parámetros semi-empíricos del modelo de Delany y Bazley. Además, el método de las dos fuentes ha sido utilizado para la caracterización de elementos perforados, adaptando experimentalmente los resultados del modelo de Sullivan. Para llevar a cabo el análisis acústico de silenciadores disi / Torres Picazo, MI. (2006). Modelado acústico de silenciadores con material absorbente [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1892

Las aplicaciones industriales demandan cada vez más de una mayor precisión por lo que se debe de disponer de robots con controladores robustos basados en el conocimiento del modelo dinámico. Por otra parte, si se requieren simulaciones realistas se debe disponer de modelos dinámicos precisos para así evaluar con mayor certeza los posibles escenarios de operación de dichos robots antes de su puesta en práctica en el proceso industrial. La precisión del modelo dinámico depende en gran medida de la certeza con la que se puedan determinar los parámetros dinámicos del modelo, esto es: masas, localización del centro de gravedad, términos de inercia y parámetros de fricción. Entre las técnicas que se han propuesto para su determinación, la identificación de parámetros dinámicos por medio de métodos experimentales es la que ha proporcionado mejores resultados. Dichas técnicas de identificación han sido aplicadas en mayor medida a la determinación de los parámetros dinámicos de los robots seriales, siendo su aplicación a robots paralelos más escasa. En la presente tesis se propone una metodología completa para la identificación de parámetros dinámicos de robots paralelos basada en un conjunto de parámetros significativos. Los aspectos más relevantes de la metodología propuesta se pueden resumir en: 1) A partir de la identificación de parámetros considerando un modelo dinámico subyacente completo, ir reduciendo dicho modelo a partir de consideraciones estadísticas, 2) Imponer la condición de factibilidad física a los parámetros que se van a identificar. Los experimentos han sido realizados sobre dos tipos de robots paralelos, específicamente, robots paralelos completos de tres grados de libertad, a saber; un robot de configuración 3-RPS, que se disponía de trabajos previos, y de un robot de configuración 3-PRS. Este último fue proyectado en el marco experimental del presente trabajo. La aplicación de la estrategia metodológica propuesta permitió obtener modelos reducidos, los cuales se han verificado mediante la resolución del problema dinámico inverso y posterior comparación entre las fuerzas generalizadas y las acciones de control reales. Así mismo, se ha procedido a la formulación del problema dinámico directo considerando los conjuntos de parámetros identificados. En ambos casos, la respuesta del sistema muestra un elevado grado de concordancia con los resultados reales. / Díaz Rodríguez, MÁ. (2009). Identificación de parámetros dinámicos de robots paralelos basada en un conjunto de parámetros significativos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6344

Esta Tesis propone el uso de técnicas multidisciplinares como una alternativa viable a los procedimientos actuales de evaluación del calzado los cuales, normalmente, consumen muchos recursos humanos y técnicos. Estas técnicas son Realidad Virtual, Biomecánica Computacional y Redes Neuronales Artificiales. El marco de esta tesis es el análisis virtual del confort mecánico en el calzado, es decir, el análisis de las presiones de confort en el calzado y su principal objetivo es predecir las presiones ejercidas por el zapato sobre la superficie del pie al caminar mediante la simulación del contacto en esta interfaz. En particular, en esta tesis se ha desarrollado una aplicación software que usa el Método de los Elementos Finitos para simular la deformación del calzado. Se ha desarrollado un modelo preliminar que describe el comportamiento del corte del calzado, se ha implementado un proceso automático para el ajuste pie-zapato y se ha presentado una metodología para obtener una animación genérica del paso de cada individuo. Además, y con el fin de mejorar la aplicación desarrollada, se han propuesto nuevos modelos para simular el comportamiento del corte del calzado al caminar. Por otro lado, las Redes Neuronales Artificiales han sido aplicadas en esta tesis a la predicción de la fuerza ejercida por una esfera, que simulando un hueso, empuja a una muestra de material. Además, también han sido utilizadas para predecir las presiones ejercidas por el corte del calzado sobre la superficie del pie (presiones dorsales) en un paso completo. Las principales contribuciones de esta tesis son: el desarrollo de un innovador simulador que permitirá a los fabricantes de calzado realizar evaluaciones virtuales de las características de sus diseños sin tener que construir el prototipo real, y el desarrollo de una también innovadora herramienta que les permitirá predecir las presiones dorsales ejercidas por el calzado sobre la superficie del pie al caminar. / Rupérez Moreno, MJ. (2011). MULTIDISCIPLINARY TECHNIQUES FOR THE SIMULATION OF THE CONTACT BETWEEN THE FOOT AND THE SHOE UPPER IN GAIT: VIRTUAL REALITY, COMPUTATIONAL BIOMECHANICS, AND ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11235

Esta Tesis se enfoca en el desarrollo e implementación de métodos eficaces de diseño y modelado acústico de silenciadores híbridos de motores de combustión interna, a través de herramientas de tipo analítico y numérico. Debido a la creciente preocupación de la sociedad en la degradación medioambiental, traducida en legislaciones medioambientales cada vez más severas, en la cual el ruido proveniente de los vehículos se ha convertido en una fuente importante de contaminación, es necesario el desarrollo de técnicas de diseño y modelado de silenciadores rápidas, fiables y de bajo coste computacional que permitan obtener resultados precisos. La Tesis está organizada de manera que se comienza realizando una exposición de los fundamentos de métodos tradicionales de análisis acústico, como los modelos de onda plana. Se resalta la importancia de los materiales absorbentes como agentes atenuadores de ruido y se definen sus propiedades y características más importantes. Seguidamente se procede con la descripción y desarrollo de modelos mediante el empleo de técnicas numéricas como el método de Elementos Finitos. A continuación se plantean modelos a través de la utilización de técnicas modales multidimensionales que servirán como herramientas de diseño. Por último, se realizan ensayos de caracterización acústica de materiales absorbentes y se validan experimentalmente los modelos teóricos estudiados. Los modelos de onda plana y la representación matricial asociada han sido los tradicionalmente utilizados. Sin embargo, la fiabilidad de sus resultados se limita a rangos de frecuencia reducidos y no tienen en cuenta los efectos tridimensionales de la propagación. Se evidencia la necesidad de la búsqueda de otras metodologías de modelado que tengan en cuenta dichos efectos tridimensionales, que a la vez sean aplicadas a un extenso rango de frecuencias y a una gama de geometrías de mayor complejidad. / Martínez Bordes, MJ. (2010). Modelado analítico-numérico y caracterización experimental de silenciadores de escape híbridos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14419

[EN] This Thesis is focused on the identification of the most relevant properties of artificial grass for padel with the aim of carrying out a standardization proce-dure. Since padel is not a majority sport, technical documents to establish the prop-erties of surfaces for this sport (mainly artificial turf) do not exist. This has caused that artificial turf installed in padel facilities does not have the most appropriate properties to ensure safety and performance of players, especially if the specific requirements of this sport are taken into account. The work conducted in this thesis included the identification of the most fre-quent movements of players during padel matches. Then, their relevance was analyzed considering frequency as well as influence on safety and perfor-mance of players. After the suitable identification described above, the most relevant players' movements were selected. Then, the regulatory framework was reviewed with the aim of identifying the most appropriate tests to evaluate artificial turf surfaces. Following this stage, different artificial turf padel courts were tested according to the standard methods detected. From the results of these tests and from players' opinions, reference values for relevant properties of padel artificial turf were established. In the investiga-tion, these properties were found to be force reduction, friction and vertical ball rebound. Finally, these reference values were validated from players' opinions in two different scenarios: on one hand, after playing a padel match and, on the other hand, after going across a controlled circuit including specific padel move-ments. In both cases, subjective assessment of properties, safety and perfor-mance was analysed. Moreover, during controlled circuit test players wore three different models of sport shoes with the aim of identifying the effect of shoes on players' perception and performance. The results obtained in the Thesis have allowed the development of a technical standard draft to regulate the properties of artificial turf surfaces for padel courts. / [ES] Esta tesis se centra en la identificación de las propiedades más relevantes de los pavimentos de césped artificial destinados a la práctica del pádel con el objetivo de contribuir a su regulación técnica (investigación prenormativa). Dada la relativa escasa tradición de este deporte, que no recibe la considera-ción de mayoritario, no existen documentos técnicos de referencia que esta-blezcan las propiedades que deben presentar, lo que ha provocado que se fa-briquen e instalen superficies de césped artificial sin conocer si sus propiedades son adecuadas desde el punto de vista de la seguridad y el ren-dimiento de los deportistas. Con la finalidad de contribuir a resolver los problemas derivados de la falta de regulación técnica, se identificaron los movimientos realizados por los depor-tistas durante la práctica del pádel que suponen una interacción entre el cal-zado y el pavimento y una cuantificación de la frecuencia de su realización atendiendo a su posible implicación en el rendimiento y la seguridad de los deportistas. Asimismo, se determinó la frecuencia de realización de los golpes de pelota por parte de los mismos. Una vez identificados los movimientos y los golpes de pelota más representa-tivos, se revisaron los ensayos normativos que permiten evaluar las propieda-des de estos pavimentos y se valoraron diferentes pistas de pádel que contaban con pavimentos de césped artificial. A partir de los resultados de dichos ensayos y de la valoración subjetiva de los deportistas, se establecieron los valores de referencia de las propiedades iden-tificadas como críticas para la práctica de este deporte: amortiguación de im-pactos o reducción de fuerzas, fricción o agarre y bote vertical de pelota. Por último, estos valores de referencia fueron validados a partir de la opinión de los deportistas en dos condiciones: tras disputar un partido de pádel y du-rante la realización de un circuito controlado que simulaba los movimientos propios más relevantes durante la práctica de este deporte. En ambos casos se llevó a cabo la valoración subjetiva de las propiedades del pavimento y la per-cepción de seguridad y rendimiento relacionada con su uso. Además, en el caso del circuito controlado, dado que el calzado utilizado desempeña un papel fundamental en la interacción entre el pavimento y los deportistas, estos realizaron el circuito usando tres modelos de zapatillas que incluían suelas distintas, aunque todas ellas comercializadas como adecuadas para este de-porte. Los resultados obtenidos permitieron la elaboración de una propuesta de norma técnica para regular las propiedades de los pavimentos de césped arti-ficial destinados a la práctica del pádel. / [CA] Esta tesi es centra en la identificació de les propietats més rellevants dels paviments de gespa artificial destinats a la pràctica del pàdel amb l'objectiu de contribuir a la seua regulació tècnica (investigació prenormativa). Degut a la relativament curta tradició d'aquest esport, que no rep la consideració de majoritari, no existeixen documents tècnics de referència que estableixin les propietats que deuen presentar, el que ha provocat que es fabriquen i instal·len superfícies de gespa artificial sense conèixer si les seues propietats son adequades des del punt de vista de la seguretat i el rendiment dels esportistes. Amb la finalitat de contribuir a resoldre els problemes derivats de la falta de regulació tècnica, s'identificaren els moviments realitzats pels esportistes durant la pràctica del pàdel que suposen una interacció entre el calcer i el paviment i una quantificació de la freqüència de la seua realització tenint en compte la seua possible implicació en el rendiment i la seguretat dels esportistes. A més a més, es va determinar la freqüència de realització dels colps de pilota per part dels esportistes. Una vegada identificats els moviments i els colps de pilota més representatius, es revisaren els assajos normatius que permeten avaluar les propietats d'aquests paviments i es valoraren diferents pistes de pàdel que contaven amb paviments de gespa artificial. A partir dels resultats d'aquests assajos i de la valoració subjectiva dels esportistes, s'establiren els valors de referència de les propietats identificades com crítiques per a la pràctica d'aquest esport: reducció de forces, fricció i bot vertical de pilota. Finalment, aquests valors de referència varen ser validats a partir de l'opinió dels esportistes en dues condicions: després de jugar un partit de pàdel i durant la execució d'un circuit controlat que simulava els moviments més rellevants durant la pràctica d'aquest esport. Als dos casos es va dur a terme la valoració subjectiva de les propietats del paviment i la percepció de seguretat i rendiment relacionada amb el seu ús. A més a més, en el cas del circuit controlat, donat que el calcer utilitzat té un paper fonamental en la interacció entre el paviment i els esportistes, aquests realitzaren el circuit utilitzant tres models de sabatilles que incloïen soles distintes, encara que totes es comercialitzen com adequades per al pàdel. Els resultats obtinguts permeteren l'elaboració d'una proposta de norma tècnica per a regular les propietats dels paviments de gespa artificial destinats a la pràctica del pàdel. / Sanchís Almenara, M. (2015). Contribución a la regulación técnica de los pavimentos de hierba artificial para la práctica del pádel a través de una investigación prenormativa [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59247

[EN] The work presented here focuses on the study of the acoustic behavior of rigid structure granular materials derived from natural products. Lightening materials are employed in construction. Severals products are extracted directly from quarry, being processed in industrial treatment plants to obtain the required properties. These materials do not contribute to environmental pollution from the point of view of the product nature. Products as arlite and vermiculite are available in the market with different particle sizes. These materials have very interesting properties: they exhibit high porosity, withstand high temperatures, have advantages from an economic point of view and their density is low. These lightweight materials are used in applications as loose material for various purposes: gardening, filling landfills or thermal insulation, among other examples. However, porous granular products obtained from expanded clay aggregates or vermiculite in cement mortar open a wide field of possibilities: acoustic screens to reduce acoustic impact in public or residential areas, absorbent material seen or hidden for walls and ceilings, etc. The potential of these granular materials in construction is interesting as they allow formation of prefabricated panels with multiple aesthetic geometries obtained under formwork molds. In this thesis the use of such composites is proposed in order to increase the sound attenuation in industrial noise control devices, such as silencers used in energy production plants, combustion engines, ventilation systems and air conditioning. To do this, the evaluation of properties as well as acoustic and non-acoustic parameters is carried out of various particle sizes obtained with arlite and vermiculite and the acoustic absorption coefficient is also obtained. The high temperature resistance of the granular material enables their use in severals industrial applications, including those discussed above in the field of industrial noise control devices. The feasibility of the solutions examined and proposed in this PhD thesis as sound-absorbing material to use inside silencers is an aspect to consider and its application in this sector is studied. It is interesting to obtain a granular product with sufficient consistency. As it is shown in the work , the amount of cement used in the preparation of the mortar sets the grain size of the final product and is decisive for a lightweight strength material in practical applications. The influence of the dosing of raw materials in the preparation of the mixture is analyzed. This effect is very important in vermiculite. After an exhaustive process, five granular compounds (2 from arlite and 3 from vermiculite) with different grain size are analized and acoustically studied. Sound absorption coefficient and flow resistivity are experimentally measured. Other non-acoustic parameters such as porosity, tortuosity and pore size distribution were experimentally determined. The implementation of these parameters in a theoretical model to predict acoustic performance has allowed the quantification of the sound absorption quickly and accurately without using the impedance tube. Of the various approaches available in the literature, Horoshenkov and Swift model for acoustical prediction in granular materials is selected due to its accuracy and the reduced number of parameters involved, as well as the possibility of obtaining these parameters with the available experimental equipment of the research team within which this PhD thesis is framed. The potencial and viability of these developed granular products for noise control in industrial applications (mufflers used in power production plants, engines, ventilation systems, etc.) is analyzed in the test bench available at the Department. / [ES] La memoria aquí presentada se centra en el estudio del comportamiento acústico de materiales granulares de estructura rígida obtenidos a partir de productos naturales. En el sector de la edificación se dispone de materiales con baja densidad que se emplean asiduamente en la construcción. Entre ellos, los productos que son extraídos directamente de cantera, procesados en planta de tratamiento industrial para obtener las propiedades adecuadas, no suponen una carga medioambiental desde el punto de vista de la naturaleza del material. Productos como la arlita y la vermiculita se encuentran disponibles en el mercado con distintas granulometrías. Estos materiales tienen propiedades muy interesantes: presentan alta porosidad, soportan altas temperaturas, son ventajosos desde un punto de vista económico y disponen de baja densidad. Estos materiales ligeros se utilizan en diversas aplicaciones como material suelto para diversos fines: jardinería, relleno de terraplenes o aislante térmico, entre otros ejemplos. Sin embargo, la obtención de productos granulares porosos mediante la utilización de agregados de arlita o vermiculita en la preparación del mortero de cemento abre un gran campo de posibilidades: pantallas acústicas para reducción del impacto acústico en zonas públicas o residenciales, material absorbente de aporte visto u oculto en paredes y techos, etc. El potencial que ofrecen estos materiales granulares en la construcción es muy importante ya que permiten la conformación de paneles prefabricados con múltiples geometrías estéticas obtenidas en base a unos moldes de encofrado. En la presente Tesis Doctoral se plantea además la utilización de este tipo de materiales compuestos con vistas a aumentar la atenuación sonora en dispositivos de control de ruido industriales, tales como los silenciadores utilizados en plantas de producción de energía, motores de combustión, sistemas de ventilación y aire acondicionado. Para ello, se lleva a cabo la obtención de propiedades y parámetros acústicos y no acústicos de diversas granulometrías con arlita y vermiculita y se evalúan las posibilidades acústicas de estos productos porosos mediante el análisis detallado del coeficiente de absorción. La alta resistencia a la temperatura del material granular obtenido posibilita su uso en un amplio abanico de aplicaciones industriales, entre las que se incluyen las comentadas anteriormente en el ámbito de los dispositivos de control de ruido industriales. La viabilidad de las soluciones estudiadas y propuestas en esta Tesis Doctoral como material fonoabsorbente a utilizar en el interior de silenciadores es un aspecto a tener en cuenta y se estudia su aplicación en este sector. Resulta significativo destacar que es importante obtener un producto granular con suficiente consistencia. Como se muestra en el trabajo realizado, la cantidad de cemento empleada en la preparación del mortero configura el tamaño de grano del producto final y es determinante para obtener un material ligero y con resistencia adecuada para aplicaciones prácticas. Se analiza la influencia de la dosificación de las materias primas en la preparación de la mezcla, estudiando su efecto en mayor detalle sobre la vermiculita ya que es muy sensible a pequeños cambios en las dosificaciones. Por su parte, la arlita, tiene un comportamiento totalmente distinto, resultando un material muy resistente en comparación con la vermiculita. Tras un proceso exhaustivo, se han seleccionado 5 compuestos granulares (2 de arlita y 3 de vermiculita) con distinto tamaño de grano para ser analizados y estudiados en detalle desde un punto de vista acústico en diversas campañas de mediciones experimentales. Dada su relevancia, se ha determinado el coeficiente de absorción acústica y la resistividad al flujo. Otros parámetros no acústicos, como la porosidad, la tortuosidad y la distribución de tamaño de poro se han determinado de modo experimental. La / [CA] La memòria ací presentada es centra en l'estudi del comportament acústic de materials granulars d'estructura rígida obtinguts a partir de productes naturals. En el sector de l'edificació es disposa de materials amb baixa densitat que s'empren assíduament en la construcció. Entre ells, els productes que són extrets directament de pedrera, processats en planta de tractament industrial per a obtindre les propietats adequades, no suposen una càrrega mediambiental des del punt de vista de la naturalesa del material. Productes com l'arlita i la vermiculita es troben disponibles en el mercat amb distintes granulometries. Estos materials tenen propietats molt interessants: presenten alta porositat, suporten altes temperatures, són avantatjosos des d'un punt de vista econòmic i disposen de baixa densitat. Estos materials lleugers s'utilitzen en diverses aplicacions com a material solt per a diversos fins: jardineria, farcit de terraplens o aïllant tèrmic, entre altres exemples. No obstant això, l'obtenció de productes granulars porosos per mitjà de la utilització d'agregats d'arlita o vermiculita en la preparació del morter de ciment obri un gran camp de possibilitats: pantalles acústiques per a reducció de l'impacte acústic en zones públiques o residencials, material absorbent d'aportació vist o ocult en parets i sostres, etc. El potencial que oferixen estos materials granulars en la construcció és molt important ja que permeten la conformació de panells prefabricats amb múltiples geometries estètiques obtingudes basant-se en uns motles d'encofrat. En la present Tesi Doctoral es planteja a més la utilització d'este tipus de materials compostos amb vista a augmentar l'atenuació sonora en dispositius de control de soroll industrials, com ara els silenciadors utilitzats en plantes de producció d'energia, motors de combustió, sistemes de ventilació i aire condicionat. Per a això, es du a terme l'obtenció de propietats i paràmetres acústics i no acústics de diverses granulometries amb arlita i vermiculita i s'avaluen les possibilitats acústiques d'estos productes porosos per mitjà de l'anàlisi detallat del coeficient d'absorció. L'alta resistència a la temperatura del material granular obtingut possibilita el seu ús en un ampli camp d'aplicacions industrials, entre les que s'inclouen les comentades anteriorment en l'àmbit dels dispositius de control de soroll industrials. La viabilitat de les solucions estudiades i propostes en esta Tesi Doctoral com a material fonoabsorbent a utilitzar en l'interior de silenciadors és un aspecte a tindre en compte i s'estudia la seua aplicació en este sector. Resulta significatiu destacar que és important obtindre un producte granular amb suficient consistència. Com es mostra en el treball realitzat, la quantitat de ciment empleada en la preparació del morter configura la grandària de gra del producte final i és determinant per a obtindre un material lleuger i amb resistència adequada per a aplicacions pràctiques. S'analitza la influència de la dosificació de les matèries primeres en la preparació de la mescla, estudiant el seu efecte en major detall sobre la vermiculita ja que és molt sensible a xicotets canvis en les dosificacions. Per la seua banda, l'arlita, té un comportament totalment distint, resultant un material molt resistent en comparació amb la vermiculita. Després d'un procés exhaustiu, s'han seleccionat 5 compostos granulars (2 d'arlita i 3 de vermiculita) amb distinta grandària de gra per a ser analitzats i estudiats en detall des d'un punt de vista acústic en diverses campanyes de mesuraments experimentals. Donada la relevancia, s'ha determinat el coeficient d'absorció acústica i la resistivitat al flux. Altres paràmetres no acústics, com la porositat, la tortuositat i la distribució de grandària de porus s'han determinat de manera experimental. La implementació d'estos paràmetres en un model teòric de comportament / Esquerdo Lloret, TV. (2015). DESARROLLO DE MODELOS DE COMPORTAMIENTO ACÚSTICO Y CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DE MATERIALES ELABORADOS CON ALIGERANTES PARA LA CONSTRUCCIÓN. APLICACIÓN A SISTEMAS DE CONTROL DE RUIDO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59463

Tesis por compendio / As ever more challenging designs are required in present-day industries, the traditional trial-and-error procedure frequently used for designing mechanical parts slows down the design process and yields suboptimal designs, so that new approaches are needed to obtain a competitive advantage. With the ascent of the Finite Element Method (FEM) in the engineering community in the 1970s, structural shape optimization arose as a promising area of application. However, due to the iterative nature of shape optimization processes, the handling of large quantities of numerical models along with the approximated character of numerical methods may even dissuade the use of these techniques (or fail to exploit their full potential) because the development time of new products is becoming ever shorter. This Thesis is concerned with the formulation of a 3D methodology based on the Cartesian-grid Finite Element Method (cgFEM) as a tool for efficient and robust numerical analysis. This methodology belongs to the category of embedded (or fictitious) domain discretization techniques in which the key concept is to extend the structural analysis problem to an easy-to-mesh approximation domain that encloses the physical domain boundary. The use of Cartesian grids provides a natural platform for structural shape optimization because the numerical domain is separated from a physical model, which can easily be changed during the optimization procedure without altering the background discretization. Another advantage is the fact that mesh generation becomes a trivial task since the discretization of the numerical domain and its manipulation, in combination with an efficient hierarchical data structure, can be exploited to save computational effort. However, these advantages are challenged by several numerical issues. Basically, the computational effort has moved from the use of expensive meshing algorithms towards the use of, for example, elaborate numerical integration schemes designed to capture the mismatch between the geometrical domain boundary and the embedding finite element mesh. To do this we used a stabilized formulation to impose boundary conditions and developed novel techniques to be able to capture the exact boundary representation of the models. To complete the implementation of a structural shape optimization method an adjunct formulation is used for the differentiation of the design sensitivities required for gradient-based algorithms. The derivatives are not only the variables required for the process, but also compose a powerful tool for projecting information between different designs, or even projecting the information to create h-adapted meshes without going through a full h-adaptive refinement process. The proposed improvements are reflected in the numerical examples included in this Thesis. These analyses clearly show the improved behavior of the cgFEM technology as regards numerical accuracy and computational efficiency, and consequently the suitability of the cgFEM approach for shape optimization or contact problems. / La competitividad en la industria actual impone la necesidad de generar nuevos y mejores diseños. El tradicional procedimiento de prueba y error, usado a menudo para el diseño de componentes mecánicos, ralentiza el proceso de diseño y produce diseños subóptimos, por lo que se necesitan nuevos enfoques para obtener una ventaja competitiva. Con el desarrollo del Método de los Elementos Finitos (MEF) en el campo de la ingeniería en la década de 1970, la optimización de forma estructural surgió como un área de aplicación prometedora. El entorno industrial cada vez más exigente implica ciclos cada vez más cortos de desarrollo de nuevos productos. Por tanto, la naturaleza iterativa de los procesos de optimización de forma, que supone el análisis de gran cantidad de geometrías (para las se han de usar modelos numéricos de gran tamaño a fin de limitar el efecto de los errores intrínsecamente asociados a las técnicas numéricas), puede incluso disuadir del uso de estas técnicas. Esta Tesis se centra en la formulación de una metodología 3D basada en el Cartesian-grid Finite Element Method (cgFEM) como herramienta para un análisis numérico eficiente y robusto. Esta metodología pertenece a la categoría de técnicas de discretización Immersed Boundary donde el concepto clave es extender el problema de análisis estructural a un dominio de aproximación, que contiene la frontera del dominio físico, cuya discretización (mallado) resulte sencilla. El uso de mallados cartesianos proporciona una plataforma natural para la optimización de forma estructural porque el dominio numérico está separado del modelo físico, que podrá cambiar libremente durante el procedimiento de optimización sin alterar la discretización subyacente. Otro argumento positivo reside en el hecho de que la generación de malla se convierte en una tarea trivial. La discretización del dominio numérico y su manipulación, en coalición con la eficiencia de una estructura jerárquica de datos, pueden ser explotados para ahorrar coste computacional. Sin embargo, estas ventajas pueden ser cuestionadas por varios problemas numéricos. Básicamente, el esfuerzo computacional se ha desplazado. Del uso de costosos algoritmos de mallado nos movemos hacia el uso de, por ejemplo, esquemas de integración numérica elaborados para poder capturar la discrepancia entre la frontera del dominio geométrico y la malla de elementos finitos que lo embebe. Para ello, utilizamos, por un lado, una formulación de estabilización para imponer condiciones de contorno y, por otro lado, hemos desarrollado nuevas técnicas para poder captar la representación exacta de los modelos geométricos. Para completar la implementación de un método de optimización de forma estructural se usa una formulación adjunta para derivar las sensibilidades de diseño requeridas por los algoritmos basados en gradiente. Las derivadas no son sólo variables requeridas para el proceso, sino una poderosa herramienta para poder proyectar información entre diferentes diseños o, incluso, proyectar la información para crear mallas h-adaptadas sin pasar por un proceso completo de refinamiento h-adaptativo. Las mejoras propuestas se reflejan en los ejemplos numéricos presentados en esta Tesis. Estos análisis muestran claramente el comportamiento superior de la tecnología cgFEM en cuanto a precisión numérica y eficiencia computacional. En consecuencia, el enfoque cgFEM se postula como una herramienta adecuada para la optimización de forma. / Actualment, amb la competència existent en la industria, s'imposa la necessitat de generar nous i millors dissenys . El tradicional procediment de prova i error, que amb freqüència es fa servir pel disseny de components mecànics, endarrereix el procés de disseny i produeix dissenys subòptims, pel que es necessiten nous enfocaments per obtindre avantatge competitiu. Amb el desenvolupament del Mètode dels Elements Finits (MEF) en el camp de l'enginyeria en la dècada de 1970, l'optimització de forma estructural va sorgir com un àrea d'aplicació prometedora. No obstant això, a causa de la natura iterativa dels processos d'optimització de forma, la manipulació dels models numèrics en grans quantitats, junt amb l'error de discretització dels mètodes numèrics, pot fins i tot dissuadir de l'ús d'aquestes tècniques (o d'explotar tot el seu potencial), perquè al mateix temps els cicles de desenvolupament de nous productes s'estan acurtant. Esta Tesi se centra en la formulació d'una metodologia 3D basada en el Cartesian-grid Finite Element Method (cgFEM) com a ferramenta per una anàlisi numèrica eficient i sòlida. Esta metodologia pertany a la categoria de tècniques de discretització Immersed Boundary on el concepte clau és expandir el problema d'anàlisi estructural a un domini d'aproximació fàcil de mallar que conté la frontera del domini físic. L'utilització de mallats cartesians proporciona una plataforma natural per l'optimització de forma estructural perquè el domini numèric està separat del model físic, que podria canviar lliurement durant el procediment d'optimització sense alterar la discretització subjacent. A més, un altre argument positiu el trobem en què la generació de malla es converteix en una tasca trivial, ja que la discretització del domini numèric i la seua manipulació, en coalició amb l'eficiència d'una estructura jeràrquica de dades, poden ser explotats per estalviar cost computacional. Tot i això, estos avantatges poden ser qüestionats per diversos problemes numèrics. Bàsicament, l'esforç computacional s'ha desplaçat. De l'ús de costosos algoritmes de mallat ens movem cap a l'ús de, per exemple, esquemes d'integració numèrica elaborats per poder capturar la discrepància entre la frontera del domini geomètric i la malla d'elements finits que ho embeu. Per això, fem ús, d'una banda, d'una formulació d'estabilització per imposar condicions de contorn i, d'un altra, desevolupem noves tècniques per poder captar la representació exacta dels models geomètrics Per completar la implementació d'un mètode d'optimització de forma estructural es fa ús d'una formulació adjunta per derivar les sensibilitats de disseny requerides pels algoritmes basats en gradient. Les derivades no són únicament variables requerides pel procés, sinó una poderosa ferramenta per poder projectar informació entre diferents dissenys o, fins i tot, projectar la informació per crear malles h-adaptades sense passar per un procés complet de refinament h-adaptatiu. Les millores proposades s'evidencien en els exemples numèrics presentats en esta Tesi. Estes anàlisis mostren clarament el comportament superior de la tecnologia cgFEM en tant a precisió numèrica i eficiència computacional. Així, l'enfocament cgFEM es postula com una ferramenta adient per l'optimització de forma. / Marco Alacid, O. (2017). Structural Shape Optimization Based On The Use Of Cartesian Grids [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86195 / Compendio

Tesis por compendio / El modelado y la simulación de la interacción dinámica entre el pantógrafo y la catenaria se ha convertido en una herramienta imprescindible para agilizar el proceso de diseño de catenarias ferroviarias ya que, entre otras ventajas, es posible reducir el número necesario de los tan costosos ensayos experimentales en vía. Para la realización de dichas simulaciones numéricas, la catenaria se modela mediante el método de los Elementos Finitos, mientras que el modelo del pantógrafo es de parámetros concentrados. La interacción entre ambos sistemas se trata con un método de penalti. Tras resolver el problema no lineal de configuración inicial, la ecuación del movimiento se linealiza, y se resuelve con la técnica HHT. Sin embargo, el aflojamiento de las péndolas y los despegues del pantógrafo son dos fuertes no linealidades que deben ser consideradas en la resolución del problema dinámico, aunque aumenten notablemente el coste computacional de cada simulación. Los objetivos principales de esta Tesis son encontrar catenarias óptimas en términos de calidad de captación de corriente y analizar los efectos de los errores de montaje de la catenaria. Para alcanzarlos, es necesario realizar un número elevado de simulaciones de la interacción dinámica entre pantógrafo y catenaria, cuyo coste computacional puede llegar a ser prohibitivo. Para reducir el coste computacional, la primera propuesta se basa en el cálculo de una solución paramétrica de la interacción dinámica entre pantógrafo y catenaria, para cualquier valor de las variables de diseño, por medio de la técnica Proper Generalised Decomposition (PGD). Si las longitudes de las péndolas son consideradas como variables de diseño, la aplicación de este método resulta exitosa en el caso del problema de equilibrio estático, pero no en el caso del dinámico, donde se considera que las péndolas no transmiten fuerzas a compresión. La solución del problema resulta muy sensible ante pequeños cambios de las variables y por tanto, se requiere de un elevado número de modos PGD para tener una solución paramétrica de suficiente precisión. La segunda propuesta consiste en el desarrollo de una estrategia para resolver el problema de interacción dinámica con la que se reduzca considerablemente el tiempo de cálculo. El algoritmo propuesto se divide en dos fases y se basa en pasar los términos no lineales a la parte derecha de la ecuación de la dinámica del sistema. Tras el cálculo y almacenamiento de la respuesta ante fuerzas unitarias, en la segunda etapa del método, el tratamiento de las no linealidades se condensa en un sistema de ecuaciones pequeño cuyas incógnitas son las fuerzas relacionadas con dichas no linealidades, en vez de los desplazamientos nodales globales. Con este algoritmo eficiente, es posible llevar a cabo la optimización de la geometría de catenarias ferroviarias. En concreto, la altura del cable de contacto y la separación entre péndolas son los parámetros de diseño a optimizar para obtener así una captación de corriente óptima. El problema de optimización se resuelve mediante un Algoritmo Genético clásico, y se aplica a diferentes tipos de catenarias. Los resultados obtenidos indican que un diseño óptimo de la geometría puede mejorar notablemente la captación de corriente de las catenarias actuales. Finalmente, se estudia la influencia que tienen los errores de montaje de la catenaria en el comportamiento dinámico del sistema. Con un planteamiento estocástico, se considera variabilidad en la longitud de las péndolas, en la separación entre ellas y en la altura de los soportes. Mediante la aplicación un método clásico de Montecarlo, se propaga la incertidumbre a las magnitudes de interés y se obtiene su función de densidad de probabilidad. Los resultados muestran que los errores cometidos en la colocación de las péndolas apenas influyen en la respuesta del sistema, mientras que errores en l / Modelling and simulation of the dynamic interaction between pantograph and catenary has become a powerful tool to expedite the catenary design process since, among other advantages, it helps in reducing the number of the costly experimental in-line tests. In order to tackle these numerical simulations, in this Thesis the catenary system is modelled by the Finite Element technique, while a simple lumped-mass model is used for the pantograph. The interaction between the two systems is accomplished with a penalty formulation. After solving the initial nonlinear configuration problem, the equation of motion is linearised with respect to the static equilibrium position and it is then solved by applying the Hilber-Hughes-Taylor (HHT) time integration method. However, dropper slackening and pantograph contact losses are two sources of nonlinearities which must be considered in the solution procedure at the expense of an increase in the computational cost. The main objectives of this Thesis are both to find optimal catenaries in terms of current collection quality and to analyse the effect of installation errors in the dynamic behaviour of the system. To achieve these goals, it is mandatory to perform a large number of pantograph-catenary dynamic simulations for which the computational cost can become prohibitive. In order to reduce this computational effort, the first proposal made in this Thesis is to precompute a parametric solution of the pantograph-catenary dynamic interaction for all values of the design variables, by means of the Proper Generalised Decomposition (PGD) technique. If dropper lengths are considered as design variables, this parametric approach is successful when applied to the static equilibrium problem. Nevertheless, in the dynamic case, when dropper slackening is considered, the solution exhibits a great sensitivity to small changes in the parameters and therefore, a huge number of PGD modes are required to obtain the parametric solution with enough accuracy. The impossibility of having a parametric solution leads the author to propose a fast strategy to simulate the dynamic interaction problem, providing remarkable saves in computational cost. The method is divided into two stages which are based on moving the nonlinear terms to the right hand side of the dynamic equation. In the first stage, the response of the system under unitary forces is precomputed and stored. Then, in the second stage of the method, the treatment of the nonlinearities is condensed into a small system of equations, whose unknowns are now the forces associated with the nonlinearities instead of the nodal displacements of the whole system. With this proposed algorithm, it is possible to carry out efficient optimisations of the catenary geometry. Specifically, contact wire height and dropper spacing are considered as design variables in order to obtain the most uniform interaction force that leads to the optimal current collection. The optimisation problem is solved by means of a classic Genetic Algorithm, applied to both simple and stitched catenaries. The results obtained show that an optimal catenary design can remarkably improve the current collection quality of the actual catenaries. Finally, the influence of the installation errors on the dynamic behaviour of the system is analysed under a stochastic approach in which variability in dropper length, dropper spacing and support height are involved in the simulations. The use of a Monte Carlo method allows the propagation of the uncertainty to the magnitudes of interest of the dynamic solution and therefore, to obtain their probability density function. The results of Monte Carlo simulations demonstrate that dropper spacing errors are slightly influential, whilst dropper length and supsupport height installation errors have a strong influence on the dynamic behaviour of the system. / El modelatge i la simulació de la interacció dinàmica entre el pantògraf i la catenària ha esdevingut en una ferramenta imprescindible per a agilitzar el procés de disseny de catenàries ferroviàries degut, entre altres coses, a la possibilitat de reduir el nombre dels tan costosos assajos experimentals en via. Per a la realització d'aquestes simulacions numèriques, la catenària es modela mitjançant el mètode dels Elements Finits, mentre que el model de pantògraf és de paràmetres concentrats. La interacció entre ambdós sistemes es tracta amb un mètode de penalti. Després de resoldre el problema no-lineal de configuració inicial, l'equació del moviment es linealitza i es resol amb la tècnica HHT. Tanmateix, l'afluixament de les pèndoles a compressió i la pèrdua de contacte del pantògraf són dues fortes no-linealitats que han de ser considerades en la resolució del problema dinàmic, malgrat l'augment que produeixen del cost computacional de cada simulació. Els objectius principals d'aquesta Tesi són trobar catenàries òptimes en termes de qualitat de captació de corrent i analitzar els efectes dels errors de muntatge de la catenària. Per a assolir-los és necessari realitzar un nombre elevat de simulacions de la interacció dinàmica entre pantògraf i catenària, el que pot comportar un cost computacional prohibitiu. Per tal de reduir el cost computacional, la primera proposta consisteix a calcular una solució paramètrica del problema d'interacció dinàmica entre pantògraf i catenària, per a qualsevol valor de les variables de disseny, mitjançant la tècnica Proper Generalised Decomposition (PGD). Si les longituds de les pèndoles es consideren com a variables de disseny, l'aplicació d'aquest mètode és exitosa en el cas del problema d'equilibri estàtic, però no en el cas del dinàmic, on es considera que les pèndoles no poden transmetre força a compressió. La solució del problema és molt sensible a xicotets canvis de les variables i per tant, es necessita un elevat nombre de modes PGD per a obtenir una solució paramètrica amb suficient precisió. La segona proposa consisteix en el desenvolupament d'una estratègia per a resoldre el problema d'interacció dinàmica que reduïsca considerablement el temps de simulació. L'algoritme proposat es divideix en dues fases i es basa a moure els termes no lineals a la part dreta de l'equació de la dinàmica del sistema. Després de calcular i s'emmagatzemar la resposta del sistema a forces unitàries, en la segona etapa del mètode, el tractament de les no linealitats es condensa en un xicotet sistema d'equacions les incògnites del qual passen a ser forces en compte de desplaçaments. Amb aquest algoritme eficient, s'ha pogut realitzar l'optimització de la geometria de catenàries ferroviàries. En concret, l'altura del cable de contacte i la separació entre pèndoles es consideren com a paràmetres a optimitzar per a obtenir una òptima captació de corrent. L'optimització es porta a terme mitjançant un Algoritme Genètic clàssic, i s'aplica a diferents tipus de catenàries. Els resultats obtinguts indiquen que un disseny òptim de la geometria pot millorar notablement la captació de corrent de les actuals catenàries. Finalment s'estudia la influència que tenen les errades de muntatge de la catenària en el comportament dinàmic del sistema. Aquest plantejament estocàstic considera variabilitat en la longitud de les pèndoles, la separació entre aquestes i l'altura dels suports. Per mitjà d'un mètode clàssic de Montecarlo, es propaga la incertesa a les magnituds d'interés i s'obté la seua funció de densitat de probabilitat. Els resultats mostren que hi ha molt poca influència per part de les errades comeses en la col·locació de les pèndoles, mentre que errades en la longitud de les pèndoles i en l'altura dels suports sí que influeixen considerablement en el comportament dinàmic del sistema. / Gregori Verdú, S. (2018). Efficient simulation of the pantograph-catenary dynamic interaction. Catenary optimisation and installation error analysis [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/104507 / Compendio