Approximately 10,000 different dyes and pigments are produced annually worldwide and used extensively in the dye and printing industries. This has resulted in the generation of large volumes of highly polluted wastewater. Apart from the aesthetic deterioration of the natural water bodies, dyes also cause harm to the flora and fauna in the natural environment. Therefore, wastewater containing dyes must be treated prior to their discharge into the environment.Different methods can be applied for the treatment of synthetic dyes from aqueous solutions, such as ozonation, coagulation, flocculation, reverse osmosis and adsorption. However, biological treatments are promising alternatives with different approaches going from the complete immobilization of microorganisms to the pure enzyme utilization. Among all enzymes, laccases are an interesting alternative for the dye degradation due to their low affinity and wide specificity for the substrates. Laccases are multicopper oxidases found in higher plant and microorganisms, like white-rot-fungi; and carry out one-electron oxidation of phenolic and related compounds, and reduce O2 to water. Thus, this work proposes different strategies based on the use of laccases for the discoloration of synthetic dyes from aqueous solutions. These strategies include studies in different fields to promote eco-friendly solutions for different assets of the whole process. These studies include: the selection of substrates for the production of laccase by the white-rot fungus Trametes pubescens, the possible reutilization of these substrates in the discoloration process, the optimization of the laccase production per culture, the scale up of the laccase production, the use of free and immobilized laccase in the discoloration of dyes and the use of different immobilization techniques to increase the reutilization of the immobilized laccase for the treatment of synthetic dyes. / Aproximadamente 10,000 tintes y pigmentos diferentes son producidos anualmente y tienen un uso extendido en las industrias de teñido e impresión. Esto ha generado grandes cantidades de aguas residuales altamente contaminadas. A parte del deterioro estético que sufren los cuerpos de agua, los tintes también causan daño a la flora y fauna presentes en el medio ambiente. Por ello, las aguas residuales que contienen tintes deben ser tratadas antes de su descarga al ambiente.Distintos métodos pueden ser empleados para el tratamiento de tintes sintéticos en soluciones acuosas, tales como la ozonización, coagulación, floculación, osmosis inversa y la adsorción. Sin embargo, los tratamientos biológicos resultan una alternativa prometedora con distintas aproximaciones que van desde la inmovilización de microorganismos hasta el uso de las enzimas puras. Entre todas estas enzimas, las lacasas resultan ser muy interesantes para la degradación de tintes debido a su baja afinidad y amplia especifidad por los substratos. Las lacasas son oxidasas de multicobre que se encuentran en plantas, microorganismos, como los hongos de putrefacción-blanca, y llevan a cabo la oxidación del fenol y compuestos relacionados, y reducen el O2 a agua.Debido a esto, en este trabajo se proponen distintas estrategias basadas en la utilización de las lacasas para la decoloración de tintes sintéticos en medios acuosos. Estas estrategias incluyen estudios en distintas áreas para promover soluciones amigables con el medio ambiente en las distintas etapas del proceso. Estos estudios incluyen: la selección de substratos para la producción de lacasa con el hongo de putrefacción-blanca Trametes pubescens, la posible reutilización de estos substratos en los procesos de decoloración, la optimización de la producción de la lacasa por cultivo, el escalado de la producción de la lacasa, el uso de lacasa libre e inmovilizada en la decoloración de tintes y el uso de distintas técnicas de inmovilización para incrementar la reutilización de la lacasa inmovilizada en el tratamiento de tintes sintéticos.

Se introdujeron varias modificaciones tecnológicas en la elaboración habitual del jamón curado español de cerdo blanco para mejorar su seguridad y calidad, así como para investigar la contribución relativa de los diversos procesos implicados en la calidad sensorial.Las modificaciones introducidas en cada uno de 3 experimentos (a, b, c) fueron: a) inoculación de un cultivo iniciador (CI) en la superficie del producto y el envasado del jamón al vacío durante la etapa de reposo (EV); b) aplicación de una atmósfera modificada con un contenido reducido de oxígeno (AMCRO) (durante la totalidad o la última parte del procesado) en dos procesos que diferían en las humedades relativas aplicadas; c) realización de un estufaje de 4 días a 35ºC y la aplicación repetida de pequeñas cantidades de grasa dorsal líquida sobre la superficie del jamón. En cada experimento, se siguió un diseño experimental de bloques incompletos para bloquear y evaluar el efecto de la materia prima en cada parámetro.La aplicación del CI evitó el crecimiento superficial de hongos, pero modificó el flavor del producto, dando lugar a la aparición de flavores impropios del jamón tradicional, al aumento de la incidencia de la coquera y a la reducción de la intensidad de notas características del mismo como el flavor añejo. Estos efectos fueron debidos a la acción directa del CI pero probablemente también a los cambios que provocó en la superficie del jamón, como la atenuación del "sudado" del jamón. El EV trajo consigo una reducción del crecimiento superficial de mohos; un mayor gradiente de humedad entre el interior y el exterior del jamón; una disminución de la pérdida de peso; un aumento del nitrógeno no proteico y cambios negativos en la textura, aspecto y flavor, como el aumento de la intensidad del velo blanco y del flavor a pienso, el aumento de la incidencia de la coquera y la atenuación del flavor añejo. Estos efectos fueron consecuencia del mayor contenido de humedad a que dio lugar dicha modificación tecnológica, de la potenciación de los efectos negativos del uso del CI, así como a los cambios que provocó en la superficie del jamón.El uso de una ACRO durante todo el proceso provocó un aumento del nitrógeno no proteico, una disminución de la concentración de óxidos de colesterol, un aumento de la intensidad del velo blanco y, en combinación con el uso de humedades relativas bajas, causó una disminución del crecimiento bacteriano y evitó el crecimiento de hongos, levaduras y ácaros en el interior y exterior del jamón y el desarrollo de la coquera. Asímismo, dio lugar a una drástica reducción de la intensidad del flavor del jamón debido a la disminución de la intensidad de la oxidación lipídica. Cuando esta ACRO se aplicó únicamente al final del proceso, se consiguió la eliminación de las formas móviles de los ácaros y la disminución de la intensidad de la coquera y el producto resultante poseía un flavor algo más intenso que aquél sometido a una ACRO durante todo el proceso.El aumento de la temperatura de 25-27 ºC a 35 ºC durante 4 días no tuvo ningún efecto sobre los parámetros estudiados. La aplicación de la grasa líquida en la superficie del jamón evitó el secado excesivo en superficie, previno el desarrollo de la coquera y causó un aumento de la intensidad del flavor añejo y una reducción de la incidencia de notas negativas como el tostado, hechos que indican que la liberación de grasa líquida en el jamón ("sudado") constituye un fenómeno determinante en su calidad sensorial.La materia prima fue el factor que afectó a un mayor número de parámetros. / Some technological modifications were introduced into the common procedure for dry-cured Spanish ham manufacture (from white pigs) in order to improve the safety and quality of the product, as well as to investigate the relative importance of the various processes influencing the sensory quality.The modifications introduced in each of 3 experiments (a, b and c) were: a) the inoculation of a starter culture (SC) on ham surface, as well as the vacuum packaging of the hams prior to the resting phase (VP); b) the application of a modified atmosphere with a reduced content of oxygen (MARCO) (during the totality or the last part of the processing period) in two different processes that differed in the relative humidities (RH) applied; c) the use of high temperatures (35 ºC) during a 4-day period and the application of liquid lard fat (LLF) on ham surface. In every experiment, an experimental design of incomplete blocks was followed in order to block and evaluate the effect of the carcass factor on every parameter.The application of the SC prevented the growth of fungi on the ham surface, due to the competitive action of the growth of inoculated yeast, but it caused the development of off-odours or non-typical flavour traits and the reduction of the intensity of typical flavour attributes. These effects were consequence of both the SC direct action and the changes that the inoculation caused to the ham surface, such as the decrease in the quantity of exuded liquid fat.The VP brought about: a reduction of the growth of moulds on ham surface; a higher gradient of moisture between the interior and the exterior of the ham; a decrease in weight losses; an increase in the non-protein nitrogen; a decrease in the intensity of aged flavour and an increase in the intensity of white film and some off-odours. These effects were probably consequence of 3 factors: the increase in ham moisture content caused by VP; the fact that VP strengthened the effects of the use of the SC and that it caused some changes in ham surface.The use of a MARCO during the whole process caused an increase in the non protein nitrogen, a decrease in the concentration of cholesterol oxides and an increase in the intensity of the white film. Moreover, in combination with the use of low RH, the MARCO caused a decrease in the bacterial growth and prevented the growth of moulds, yeast and mites and the development of "coquera". It also caused a drastic reduction in the intensity of ham flavour due to the decrease in the concentration of products derived from the lipid oxidation. When a MARCO was applied only during the last part of the process, the elimination of the mobile forms of the mites and the decrease in the intensity of "coquera" were achieved, the resultant product possessing a flavour slightly more intense than that of the product subjected to a MARCO during the whole processing period. The increase in the temperature from 25-27 ºC to 35 ºC for 4 days did not have any effects on the ham physical-chemical or sensory characteristics. The application of LLF onto ham surface prevented the excessive drying of the external part and the development of "coquera" and also caused an increase in the intensity of the aged flavour and a reduction of the incidence of negative flavour notes such as the "roasted meat" flavour. Therefore, the amount of liquid fat exuded during processing has a great influence on the sensory quality of Spanish dry-cured ham.The raw material was the factor that influenced the highest number of parameters.

Aquesta tesi versa sobre la problemàtica de la gestió de llots de purga generats a les depuradores urbanes. La directiva 86/278/EEC referent als llots de depuradora, regula l’ús i les propietats dels llots estabilitzats i recomana la reutilització i valorització de fangs en front a la deposició en abocador. El tractament actual de llots de depuradora es basa en la digestió anaeròbia en rang mesofílic (33ºC), però la majoria d’aquest fang no acompleix amb les condicions per a la seva reutilització com a fertilitzant, generalment en quantitat de microorganismes patògens. La proposta d’aquesta tesi està dirigida a desenvolupar estratègies per a la reutilització i revalorització de llots de depuradora, concretament en la migració a temperatures de tractament en rang termòfil (>50ºC) tan anaerobi com aerobi, i en la utilització de pretractaments tèrmics i químics (H2O2). Es pretén estudiar diferents processos per reduir tant la toxicitat com la quantitat de llots generats, i simultàniament estudiar la seva transformació en vectors d’energia verda, com ara el metà / This thesis deals with the problem of excess sludge management generated in urban wastewater treatment plants. The adoption of the European directive 86/278/EEC concerning sewage sludge regulates the use and properties of stabilized sludge. Specifically the directive recommends and promotes the reuse and recovery of sludge. Anaerobic digestion at mesophilic temperature (~33°C) is the most common sludge treatment process used in wastewater treatment plants (WWTP) to stabilize urban sludge, however generally this digested sludge not ensure sanitary conditions imposed for fertilize uses. The proposal of this thesis is to develop strategies for reuse and upgrading of sewage sludge, specifically the migration into thermophilic (>50ºC) in both anaerobic and aerobic digestion, and the use of thermal and chemical pretreatments (H2O2). The aim is to develop different processes for reducing both the toxicity and the amounts of sludge produced and simultaneously study their transformation into green energy vectors such as methane.

El control de la microestructura necesita la optimización de las condiciones del conformado en caliente. La recristalización dinámica es el fenómeno protagonista durante un proceso termomecánico, por lo que tiene un interés industrial, permitiendo mejorar las propiedades mecánicas de los aceros inoxidables mediante el afinamiento de grano, y al mismo tiempo aumentar la resistencia a la fragilización y a la corrosión. El objetivo principal de este trabajo es estudiar el comportamiento termomecánico de cuatro aceros inoxidables austeniticos: dos comerciales AISI 304 relativamente altos de elementos de aleación y dos aceros de laboratorio, de alta pureza y libres de intersticiales. La primera parte del estudio se centrará en los mecanismos elementales que intervienen y afectan a la recristalización dinámica (endurecimiento, restauración dinámica, nucleación y crecimiento de los nuevos granos). La segunda parte, modelizará las curvas de fluencia en diferentes grados de temperatura y diferentes velocidades de deformación mediante la cuantificación de dichos fenómenos. Las curvas de fluencia anteriormente mencionadas se han obtenido mediante ensayos de compresión uniaxial. Y finalmente un estudio de la evolución de la microestructura, mediante el microscopio óptico y MEB-EBSD en las tres principales etapas que caracterizan las curvas de fluencia en dos casos: en el de afinamiento de grano (bajas temperaturas y altas velocidades de deformación) y en el de su crecimiento (altas temperaturas y bajas velocidades de deformación). El uso de la técnica EBSD, permite un estudio amplio de microestructura y al mismo tiempo ofrece datos sobre las orientaciones y la evolución de la microtextura durante el proceso de deformación.El efecto del grado de pureza será discutido y una comparación de diferentes parámetros de los cuatro materiales permitirá concretar el efecto del soluto en general y del carbono en particular, en diferentes etapas de deformación y según las condiciones de deformación. Para el acero de alta pureza y ultra alta pureza se estudiará el efecto del tamaño de grano inicial sobre la etapa del endurecimiento y la cinética de la recristalización dinámica. Finalmente se realizó un estudio sobre el tamaño de grano recristalizado dinámicamente que se considera el cambio microestructural más importante y beneficioso del proceso de conformado en caliente en su totalidad.

La hidroxiapatita (HA) ha sido ampliamente estudiada y clínicamente probada debido a sus propiedades bioactivas. Al ser un material demasiado frágil para ser implantado en condiciones sometidas a carga, se suele aplicar en forma de recubrimientos sobre sustratos metálicos para combinar las buenas propiedades mecánicas de los metales con las excelentes propiedades biológicas de HA. Aunque los recubrimientos de HA pueden ser obtenidos por una amplia gama de técnicas de deposición, la proyección térmica por plasma atmosférico (APS) es el proceso más utilizado industrialmente La principal limitación que presentan de los recubrimientos de HA obtenidos por APS es la generación de una fase amorfa y otras fases de fosfato de calcio diferentes a la HA. Estas fases, al ser más solubles que la HA cristalina en medios fisiológicos, pueden causar inestabilidad mecánica y adhesiva en el recubrimiento poniendo en compromiso la integridad de la interfaz hueso-recubrimiento. Por este motivo el principal objetivo de la presente tesis doctoral fue estudiar técnicas alternativas para mejorar la adherencia de estos recubrimientos después de estudios inmersión en medios fisiológicos.Una posible alternativa es la proyección térmica de HA por alta velocidad (HVOF), ya que al utilizar temperaturas inferiores a la proyección APS se minimiza la degradación térmica del material. En este estudio se han comparado recubrimientos obtenidos mediante la técnica HVOF y APS, pudiéndose observar que los recubrimientos obtenidos por HVOF presentan la misma adherencia que los de APS pero una mayor cristalinidad y mayor pureza. Este tipo de recubrimientos presentaron así mismo un buen comportamiento in vitro con cultivos celulares de osteoblastos.A pesar de las mejoras en la cristalinidad y pureza de los recubrimientos obtenidos por HVOF respecto los obtenidos por APS, la fase amorfa se concentraba en la interfaz substrato-recubrimiento como ocurría con los obtenidos por APS. Esta fase amorfa debido a su rápida disolución en medios fisiológicos compromete el anclaje del recubrimiento una vez en funcionamiento, por lo que se plantearon posibles mejoras entre las que se encuentran la cristalización total del recubrimiento mediante tratamientos térmicos, la utilización de capas de anclaje de materiales cerámicos biocompatibles entre el substrato metálico y la capa de HA y la obtención de recubrimientos de cristalinidad gradual, es decir, más cristalino en la interfaz y menos en la superficie. Estos últimos han permitido combinar las buenas propiedades de una interfaz cristalina, resistente a la degradación en medios fisiológicos y con buena adherencia, con las propiedades de una superficie parcialmente amorfa como son la capacidad de depositar una capa de apatita que favorece una buena respuesta in vitro de la diferenciación celular y una osteointegración más rápida en los primeros estadios. / Hydroxyapatite (HA) has been extensively studied and clinically applied for its bioactive properties. HA is too brittle to be used as bulk material for prosthesis under loaded conditions, so it is normally applied as a coating on metallic substrates in order to combine the mechanical strength of metals with the excellent biological properties of HA. Although HA coatings have been applied by a wide range of surface deposition techniques, the atmospheric plasma spray (APS) process is still the most commercially used technology. During the spraying, the material is fully or partially melted in the plasma jet and sprayed at high velocities onto a substrate to build up the coating. However, due to the extremely high temperatures of the plasma jet and the rapid cooling rate of sprayed particles when impacting the substrate, the degradation of HA to other bioresorbable phases, such as tricalcium phosphate (Alpha-TCP), tetracalcium phosphate (TTCP) or CaO is inevitableHigh Velocity Oxy-fuel Spraying (HVOF) was proposed to obtain HA coatings, due to the lower particle temperatures achieve so the thermal degradation of the material is minimized. In this study the two technologies have been compared, confirming that the coatings obtained by HVOF showed similar adherence and higher crystallinity and purity than those of APS. Moreover, HVOF coatings showed a good in vitro behavior with cellular (osteoblast) cultures.In spite of the improvements, an amorphous phase was concentrated in the substrate-coating interface as it was observed in the obtained ones by APS. The amorphous phase dissolution diminishes the anchorage of the coating due to its fast physiological dissolution. Furthermore, different improvements in adhesion were considered as the total crystallization of the coating by means of heat treatments, the use of biocompatibles bond coats between the metallic substrate and the HA coating or the use of gradual crystallinity coatings. The latest have allowed to combine the good properties of a crystalline interface with good adhesion and resistant to the degradation in body fluids, with the properties of a partially amorphous surface that has the ability to deposit an apatite layer after the implantation and a good in vitro response.

En el document final presentat com a tesi doctoral per a la obtenció del grau de doctor per a la Universitat de Barcelona s'hi inclouen els resultats tant en forma d'articles internacionals, així com en forma de memòria de resultats obtinguts durant l'investigació. El projecte en el que es va incloure aquesta investigació presentava com a objectius l'optimització de recobriments de projecció tèrmica de diferents tipus per tal de protegir les peces dels bescanviadors de calor de les incineradores de residus sòlids urbans (IRSU); així com el disseny i optimització de la seva aplicació a nivell industrial. Així doncs el document presentà una fase més experimental d'optimització i estudi en laboratori, seguida de una segona etapa d'estudis i d'implantació a escala industrial.Es varen depositar de l'ordre de uns 12 materials diferents, obtenint tant recobriments metalics com de tipus cermets (metall + ceràmic). De tots ells s'en varen seleccionar 3 sistemes els quals presentaven les característiques òptimes per a l'aplicació a gran escala.Els resultats que es troben a la tesi s'estructuren doncs amb una primera part de selecció de recobriments i optimització de condicions per a cada un d'ells. Mentre que la segona part mostra un capitol per a cada un d'els tres sistemes seleccionats. Els tres sistemes escollits corresponen a les composicions comercials de materials com són el Inconel-625 (Base Níquel), el Hastelloy C-22 (Base Níquel) y finalment l'acer inoxidable 316L (Base Ferro). Cada un d'aquests va ser depositat a través de la tecnologia de projecció tèrmica HVOF a partir de dues condicions optimitzades amb diferents gasos de combustió. Això va donar lloc a l'estudi detallat de 6 sistemes que s'anomenaren en funció de la seva composició i les seves condicions de Projecció. L'avaluació de la resistencia a la seva aplicació i caracterització estructural d'aquests sistemes a partir de tècniques com són la Microscopia Electronica d'Escombrat, la Difracció de Raig X, Espectroscopia d'energia dispersada o la Microsonda electrónica formen part de la gran quantitat de resultats obtinguts sobre el comportament d'aquests recobriments sota condicions extremes de degradació. També s'hi presenten per cada un d'ells els resultats de resistència a l'erosió, i corrosió obtinguts mitjançant assaigs tant electroquímics com de corrosió dinámica i estàtica.La compilació de tots aquests resultats i la seva relació amb les condicions de projecció així com amb l'estructura obtinguda permeten extreure conclusions sobre l'aplicació del material a escala industrial. Els resultats dels assaigs realitzats a l'interior de la incineradora són concordants amb els obtinguts mitjançant l'assaigs de corrosió i erosiócorrosió dissenyats en el Centre de Projecció Tèrmica. D'aquesta manera es pot realitzar una avaluació d'una forma accelerada de la resistència en servei dels recobriments generats. Per altra banda es comprova que els recobriments base Níquel són aquells que presenten una millora més significativa de la resistència a la degradació del bescanviador, incrementant la seva vida en servei, de mitjana, en més de 100.000 hores. Per altra banda els recobriments d'aliatges cermets presenten problemes mecànics, i els recobriments d'aliatges base Ferro, oxidació activa.Com a conclusió de caire general s'obté que la projecció tèrmica HVOF és una alternativa econòmica que aporta les millors prestacions que altres tecnologies de revestiment en la seva aplicació per plantes IRSU en tubs intercanviadors i parets d'aigua, així com en altres sectors industrials, com són plantes químiques de liquació de gasos o plantes de generació d'energia per combustió de carbó polvoritzat i biomassa. / The work entitled "Optimization of Municipal Solid Waste Incinerator exchanger degradation resistance through thermal spray HVOF coatings" present hopeful results about the resistance of HVOF coatings against the erosion and corrosion degradation mechanisms that occur on the exchangers tubes on MSWI plants. Different material compositions have been studied. Nickel, Iron and Cobalt based alloys, as well as Cermets (metals+ceramics) has been used to attain protective coatings. "In situ" tests on a real MSWI plant and "laboratory" tests have been carried out during 4 years of investigations. The document summarize all the obtained results such as characterization of feedstock materials, coatings, optimization of the HVOF spray parameters, as well as a detailed study of protector corrosion and erosion behavior under different corrosion and erosion tests. Different tests such as Electrochemical corrosion, high temperature corrosion, erosion-corrosion and salt corrosion test have been carried out and studied by SEM, ESEM; EDS, XPS and XRD techniques. Different behaviors of the coatings have been correlated with their structures and the used spray parameters. Nickel based coatings, obtained by using feedstock spray powder with compositions close to Inco-625 alloy, have been shown as the most useful for the final application. The main key parameters shown as corrosion resistance responsible have been high Nickel composition and low porosity content. The best results have been attained by spraying Diam1005 powder with HVOF Hydrogen spray process and Iron alloys as 316L has been sown as a useless materials for this kind of applications. This PhD thesis conclude that the optimized High velocity oxygen fuel thermal spray coatings (HVOF) can increase more than 100000 hours the service life time of MSWI exchanger tubes. This improving has been obtained using an economic technology as Thermal Spray HVOF.

En la present tesi doctoral s'ha portat a terme l'estudi d'estructures bainítiques i les seves propietats en dos acers HSLA de baix contingut en carboni de composicions molt semblants a excepció del contingut en elements de microaleants (Vanadi, Niobi i Titani), de manera que s'ha pretès establir la influència de cada un d'aquests elements sobre les estructures i propietats mecàniques observades.Previament a l'obtenció d'estructures bainítiques, s'han determinat les condicions òptimes d'austenització dels acers HSLA a estudiar. Aquestes condicions són aquelles que produeixen un menor tamany de gra sense que es produeixi creixement anormal. L'optimització dels paràmetres (Temperatura i temps) d'austenització per a aconseguir un tamany de gra homogeni mínim, és important ja que el tamany de gra austenític a l'inici de la transformació γ → α determina tant el desenvolupament d'aquesta com el tamany de gra de la microestructura final, originant unes determinades propietats de resistència i tenacitat. A més d'aquesta optimització del tamany de gra austenític, s'ha analitzat en detall quin és l'efecte dels elements de microaleació presents en l'acer en el tipus de creixement dels grans i en el seu tamany final, a través de l'estudi del seu producte de solubilitat. Així, per mitjà d'un model teòric, s'ha intentat associar el creixement anormal observat, a la solubilització de determinats precipitats. S'ha establert un criteri no sols qualitatiu, sinó també quantitatiu que permet discernir sobre quan es produeix el creixement anormal.A més s'ha portat a terme la interpretació dels paràmetres cinètics del creixement de gra austenític que s'han calculat, intentant justificar el seu valor amb els diferents mecanismes que generen el procés de creixement de gra.Tornant a l'objectiu principal de la tesi, una vegada realitzat l'estudi a fons del creixement de gra austenític, i després de l'optimització de les condicions d'austenització, s'ha procedit a la selecció d'un número definit de tractaments tèrmics amb l'objectiu d'establir quin és el que presenta la millor combinació de propietats. Per a això ha estat necessari l'estudi exhaustiu de les propietats mecàniques del material (a través d'assajos de duresa i microduresa, resiliència i tracció), comparant-se els valors obtinguts entre si, i relacionant-los amb l'estructura i composició de l'acer en cada cas. / Two HSLA steels that present the same composition except in microalloyed content were studied. The purpose of the study was to determine the influence of the V in the microstructure and the mechanical properties of bainite in each of the steels.Precipitation of carbonitrides is an important phenomenon influencing the microstructure of HSLA steels and their corresponding mechanical properties. Considerable efforts are expended over the world to understand the precipitation phenomenon in these steels. This is crucial for successful design of these alloys and the optimum thermomechanical treatments to be adopted in order to achieve the desired mechanical strength.The first purpose of this study is to calculate the solubility of carbides and nitrides in austenite and to exactly determine the normal and abnormal grain growth regions of austenite. The austenitic normal grain growth of the 16MnNi4 HSLA steel has been investigated by means of the simplified kinetic model developed for Burke and Turhbull. The equation involve in model allows the setting of a correlation between the kinetic parameters and the microstructure features of the materials. The grain growth exponent (n) has been studied to interpret the mechanism of grain growth in the samples with different heat treatments.Also, bainitic structures are studied. Two different bainitic structures can be present in steel depending on the heat treatment to which the samples are subjected. The two different types of bainitic structures exhibit a different orientation relationship between the cementite and the ferrite matrix. The Pitsch orientation relationship is observed in lower bainite while the Bagaryatski orientation relationship is observed in upper bainite. Different heat treatment samples of low-carbon High Strength Low Alloy (HSLA) steel were studied using TEM observations in order to ascertain the orientation relationship between ferrite and carbide in the different bainitic structures and to determine whether this relationship may indicate the type of bainitic structure. For this structures, standard tests were conducted to determine hardness, toughness, tensile and yield stress of the different bainite-acicular ferrite structures in both steels.

The goal of this thesis is to provide a systematic mathematical decision-support tool for the design of energy systems. Nowadays the society is becoming increasingly conscious about ecological problems originated by anthropogenic factors. In response to this situation, the authorities are taking measures with the purpose to restrict the actual and further environmental load related to human activity. Here, energy efficiency and renewable energies play an important role. Particularly, one of the measures with considerable potential is the retrofit of standard industrial processes through the incorporation of renewable energies in order to reduce the environmental impact related to the use of natural fossil fuels. The general problem we aim to solve in this thesis is the design of environmentally friendly energy systems with the lowest possible cost. To illustrate the capabilities of our approach, we consider a case study: a desalination plant located in the Tarragona region. Our methodology is general enough to be applied to other energy systems, and aims to guide decisions-makers towards the adoption of alternatives with less environmental impact.

S'ha realitzat un model d'interpolació, basat en xarxes neuronals artificials, d'una base de dades que conté informació de perfils de pressió sobre teulades d'edificacions de baixa alçada. Aquest model és capaç d'estimar, de forma precisa, quina serà la distribució de les pressions sobre una teulada amb les característiques físiques desitjades, depenent de la direcció incident del vent. Aquesta informació permet calcular quines seran les càrregues aerodinàmiques que haurà de suportar la teulada i per tant, millorar-ne el disseny sense tenir que recórrer a l'experimentació amb models a escala en túnels de vent. A més, durant el desenvolupament de la metodologia de treball, s'ha demostrat que les dades de pressió són suficients per a capturar prou informació de la dinàmica, d'un flux turbulent, per a realitzar models de predicció basats, únicament, amb dades històriques de pressions. / This work presents an artificial neural network based interpolation model. Using existing information from pressure distributions over low-rise buildings databases, the model is able to predict, accurately, pressure profiles over any roof with the desired physical characteristics (over the existing data domain). With the pressure interpolated data, wind loads over the roofs can be calculated, assisting its design process. This methodology drives to a cheaper design process since it replaces the experimentation, with scaled buildings, in wind tunnels. During the developed work methodology it has been demonstrated that the pressure field over building surfaces contains, in itself, all of the information necessary to predict the (surface) pressure fluctuations at all locations and times.

In this thesis, the microstructure and mechanical properties of bulk samples manufactured with nanocrystalline iron powder are analyzed. This iron powder was obtained by a severe plastic deformation process carried in a planetary ball mill. The pieces of bulk material were obtained by a static warm consolidation process. These samples present high hardness but a brittle behavior and no ductility. Heat treatments were applied within a temperature range between 625ºC to 675ºC during 30 minutes in a conventional route, in order to increase the ductility through the development of a bimodal grain size distribution. This microstructure is generated by a heterogeneous grain growth process. This kind of microstructure consists of coarse grain of several microns in diameter surrounded by ultra-fine grains. Such microstructures allow the material to exhibit a higher ductility while maintaining high strength. This increase in the ductility takes place thanks to the dislocation activity inside the coarse grains. The microstructures were characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and Electron Backscattering Diffraction (EBSD). As for the mechanical properties, these were measured by micro hardness testing and micro tensile tests. In addition to the formation of bimodal microstructures, the aim of the treatments is to improve the metallurgical bonding of the iron particles and remove the presence of flaws inside the pieces originated during the consolidation process as far as possible. In the present study alternative methods for compacts heat treating are analyzed and compared with the conventional route. The new methods proposed in the present work, are Ultra-Fast Annealing and Hot Isostatic Pressing. The first system applies high temperatures, above 680ºC, using high heating rates of 100ºC/second. These parameters allow performing the heat treatment in very short periods, between 20 and 35 seconds. The second method, Hot Isostatic Pressing, applies high temperature and pressure simultaneously. Aside from this, the influence of oxygen content on the mechanical properties of conventionally treated samples was studied. During mechanical milling, some oxygen contamination of the iron powder inevitably occurs. Oxygen is introduced into the iron during mechanical milling and subsequent consolidation, forming oxide particles. The location, size and volume fraction of the particles affects the microstructural development of the material during the heat treatments and affects the mechanical properties of the samples during the micro tensile tests. / En la presente tesis se analizarán las microestructuras y las propiedades mecánicas de compactos fabricados a partir de un polvo de hierro con microestructura nanocristalina. Este polvo se obtiene a partir de un proceso de severa deformación plástica mediante molienda mecánica en un molino planetario de bolas. Las piezas másicas obtenidas a partir de este material por consolidación estática en tibio serán el material base sobre el que se aplicarán tres tipos de tratamientos posteriores. En general, poseen una alta dureza pero presentan una gran fragilidad y una ductilidad nula. En primer lugar se aplican tratamientos térmicos convencionales en horno a temperaturas entre 625ºC y 675ºC a tiempos de 30 minutos. Respecto a la resistencia, se pretende mejorar el proceso de unión metalúrgica entre las partículas de hierro y eliminar en la medida de lo posible los defectos de origen pulvimetalúrgico presentes en el material. Mediante la formación de una distribución bimodal de grano durante los tratamientos térmicos, se espera incrementar la ductilidad del material. Este tipo de microestructura se genera por un proceso de crecimiento heterogéneo de grano, en el cual se forman granos de tamaño micrométrico rodeados de una matriz de grano ultrafino. Esta microestructura permite al material desarrollar una mayor ductilidad, manteniendo una alta resistencia. Las microestructuras se caracterizarán mediante microscopía electrónica de barrido, microscopía electrónica de transmisión y EBSD. En cuanto a las propiedades mecánicas, estas se medirán mediante microindentaciones y ensayos de microtracción. En el presente trabajo se estudiaran procedimientos alternativos para el tratamiento térmico de los compactos y se compararan con la vía convencional. Los nuevos sistemas propuestos en esta tesis son en primer lugar, un tratamiento de recocido ultrarápido que se ha denominado Ultra-Fast Annealing, que consiste en tratamientos a temperatura mayor a la convencional, por encima de 680ºC, aplicando velocidades de calentamiento de 100ºC/segundo. Estas condiciones permiten realizar el tratamiento térmico en tiempos muy cortos, entre 20 y 35 segundos. En segundo lugar, una variante del llamado Hot Isostatic Pressing, donde se aplican alta temperatura y presión simultáneamente. Por otro lado, se estudiará la influencia del contenido de oxígeno sobre las muestras consolidadas y tratadas convencionalmente. Durante el proceso de molienda mecánica, inevitablemente se produce una cierta contaminación por oxígeno del polvo de hierro. El oxígeno se introduce en el hierro durante la molienda mecánica y posterior consolidación, formando partículas de óxido. La ubicación, fracción en volumen y tamaño de estas partículas afectará la evolución microestructural del material durante los tratamientos térmicos, y afectará las propiedades mecánicas de las probetas durante los ensayos de microtracción