Es esencial hoy en día y especialmente para un futuro próximo atender la demanda de energía y ofrecer una alternativa de fuentes renovables que no dañen el medio ambiente. Los residuos agroindustriales están ampliamente disponibles, por lo que su utilización en procesos de producción puede reducir significativamente los costes. El residuo de café y la semilla de algodón son residuos con alto contenido lignocelulósico, lo que los torna atractivos para aplicación en tecnologías de degradación termoquímicas como la pirólisis. La pirólisis consiste en la conversión de biomasa en energía y productos químicos de valor añadido. En esta tesis se realizó el estudio de la pirólisis del residuo de café y semilla de algodón. Estas biomasas fueron sometidas a la pirólisis en lecho fijo con flujo continuo de nitrógeno, generando bio-óleo, gases y biochar. Los principales productos (bio-óleo y biochar) también se han estudiado. En los bio-oleos, a través del análisis por cromatografía gaseosa bidimensional, se encontraron compuestos de gran importancia para la industria química, alimenticia, farmacéutica, para biocombustibles y alternativas de derivados del petróleo, por ejemplo, ácidos grasos e hidrocarburos identificados en el bio-oleo de la biomasa del residuo del café, y un gran contenido de compuestos fenólicos y nitrogenados, para el bio-oleo de la semilla de algodón. Las biomasas y los biochars se caracterizaron por diversas técnicas (análisis elemental, poder calorífico, contenido de cenizas, TGA SEM, FT-IR, etc.). Los biochars fueron modificados por dos distintos procesos de activación química y probados para su aplicación como adsorbente en la remoción del colorante catiónico azul de metileno en solución acuosa. La capacidad de retención del colorante para los biochars activados químicamente (de las dos biomasas), quedarán muy cerca de los resultados obtenidos para el carbón activado comercial. Los biochars también demostraron tener buenas características, como el alto poder calorífico, que sugieren su aplicación como sustituyentes de combustibles fósiles sólidos.Los productos de la pirólisis, bio-óleo y el biochar, de ambas biomasas, presentaron resultados que promueven la valorización de estos residuos tanto en aspectos energéticos, como también de innovación de materiales, contribuido a la reducción de residuos y aportando soluciones para el cuidado del medio ambiente. / It's essential nowadays and especially for the near future to meet the energy demand and offer an alternative of renewable sources that don't injury the environment. Agroindustrial waste is widely available and low cost, so its use in production processes can significantly reduce costs. The spent coffee grounds and cottonseed are residues with high lignocellulosic content, which makes them attractive for application in thermochemical technologies such as pyrolysis, which consists of the conversion of biomass into energy and value-added chemical products. In this work the pyrolysis of spent coffee grounds and cottonseed was carried out. These biomasses were submitted to pyrolysis in fixed bed with nitrogen flow, generating bio-oil, gases and biochar. The main products (bio-oil and biochar) were studied in detail. In both bio-oils, through the analysis by two-dimensional gas chromatography, compounds of great importance were found for the chemical, food, pharmaceutical, biofuels and petroleum products alternatives, for example, fatty acids and hydrocarbons identified in the bio-oil of spent coffee grounds, and a high content of phenolic and nitrogen compounds, for the cottonseed bio-oil. Biomasses and biochars were characterized by several techniques (elemental analysis, calorific value, ash content, MEV, FT-IR, etc.). The biochars were modified by two distinct chemical activation processes and tested for use as an adsorbent in the removal of the methylene blue cationic dye in aqueous solution. The results for the adsorption tests were very promising. The ability of the activated biochars in the adsorption of the dye was very close to the results obtained for commercial activated charcoal. Biochars have also demonstrated good characteristics, such as high calorific power, which suggest their application as substituents for solid fossil fuels. The products of the pyrolysis, bio-oil and biochar of both biomass presented results that promote the recovery of these residues both in energy aspects as well as in materials innovation, contributed to waste reduction and providing solutions for the care of the environment. / Avui dia en dia i, especialment de cara a un futur pròxim, és essencial atendre la demanda d'energia a través de noves alternatives basades en fonts renovables que no perjudiquen el medi ambient. En aquest sentit, els residus agroindustrials són materials àmpliament disponibles i la seua utilització en la producció d'energia podria reduir significativament els costos associats a aquest procés. El residu de cafè i la llavor de cotó són materials amb alt contingut lignocel·lulòsic, fet que els torna atractius per a la seua aplicació en tecnologies de degradació termoquímiques com la piròlisi. La piròlisi consisteix en la conversió de biomassa en energia i productes químics de valor afegit. En aquesta tesi es va realitzar l'estudi de la piròlisi del residu de cafè i de la llavor de cotó, els quals van ser sotmeses a la piròlisi en llit fix amb flux continu de nitrogen, generant bio-oli, gasos i biochar. Així mateix, s'han estudiat i caracteritzat els principals productes obtinguts (bio-oli i biochar). A través de l'anàlisi mitjançant cromatografia gasosa bidimensional dels bio-olis, es van trobar compostos de gran importància per a la indústria química, alimentària i farmacèutica, així com per a biocombustibles i alternatives de derivats del petroli. Concretament, es va identificar una gran quantitat d'àcids grassos i hidrocarburs en el bio-oli de la biomassa del residu del cafè, i un gran contingut de compostos fenòlics i nitrogenats al bio-oli de la llavor de cotó. Les biomasses i els biochars es van caracteritzar a través de diverses tècniques (anàlisi elemental, poder calorífic, contingut de cendres, TGA, SEM, FT-IR, etc.). Una vegada caracteritzats, els biochars van ser modificats a través de dos processos diferents d'activació química i provats per a la seua aplicació com adsorbents en l'eliminació del colorant catiònic blau de metilè en solució aquosa. La capacitat de retenció del colorant trobada per als biochars químicament activats (de les dues biomasses) foren comparables amb resultats obtinguts amb carbó activat comercial. Els biochars també mostraren altres característiques interessants, com un alt poder calorífic, fet que obri la possibilitat d'aplicació com a substituents de combustibles fòssils sòlids. En definitiva, els productes de la piròlisi d'ambdues biomasses, el bio-oli i el biochar, van presentar resultats prometedors pel que fa a la seua valorització energètica, com també d'innovació de materials, contribuint a la reducció de residus i aportant potencials solucions per a la reducció de la contaminació del medi ambient. / Primaz, CT. (2018). Valorização de resíduos agroindustriais de café e algodão para pordução de bio-óleo e biochar [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/110086 / TESIS

[ES] En la presente tesis se ha desarrollado un modelo dinámico de simulación de secadoras de ropa asistidas por ciclo de compresión de vapor enfocado a asistir en el desarrollo de producto basado en simulación. Este modelo ha sido creado en Modelica, lenguaje de programación orientado a objetos con una interfaz gráfica con posibilidad de programación por bloques, permitiendo cierta flexibilidad en el modelado de distintos sistemas. El enfoque de modelado ha sido crear un modelo basado en aproximaciones teóricas, en búsqueda de obtener una herramienta de simulación robusta y capaz de predecir el comportamiento de nuevas configuraciones de la secadora de ropa antes de tener información empírica. No obstante, debido a la complejidad del sistema modelado, es preciso llevar a cabo un proceso de ajuste para que la predicción del funcionamiento del sistema sea lo más realista posible. Se ha llevado a cabo una batería de ensayos de caracterización del sistema registrando temperaturas, presiones, humedades relativas, caudal de condensado y consumo de energía eléctrica para tener una base de datos adecuada para el ajuste. Además, también se ha llevado a cabo una caracterización experimental del circuito de aire de la secadora para poder modelar correctamente las fugas e infiltraciones en el mismo. Con estos datos, se han ajustado los parámetros de ajuste necesarios en el modelo, y posteriormente se ha realizado una validación de los resultados de este, comparándolos con un ensayo. También se ha llevado a cabo un análisis de sensibilidad de un parámetro de ajuste, para comprobar la variación en los resultados que produce una incertidumbre del 10% en la determinación de este. Finalmente se ha realizado un caso de estudio en que se añade a la secadora de ropa modelada una resistencia eléctrica. El resultado de este estudio ha demostrado la utilidad de la herramienta desarrollada para predecir el comportamiento del sistema modelado tras realizar modificaciones al mismo. / [CAT] En la present tesi s'ha desenvolupat un model dinàmic de simulació d'eixugadores de roba assistides per cicle de compressió de vapor enfocat a donar suport en el desenvolupament de producte basat en simulació. Aquest model ha sigut creat en Modelica, llenguatge de programació orientat a objectes amb una interfície gràfica que possibilita la programació per blocs, permetent certa flexibilitat en el modelatge de diferents sistemes. El model s'ha basat en aproximacions teòriques, tractant d'obtenir una eina de simulació robusta i capaç de predir el comportament de noves configuracions de l'eixugadora de roba abans de tindre informació empírica. No obstant això, degut a la complexitat del sistema modelat, cal dur a terme un procés d'ajust per tal que la predicció del funcionament del sistema siga la més realista possible. S'ha dut a terme una bateria d'assajos de caracterització del sistema registrant temperatures, pressions, humitats relatives, cabal de condensat i consum d'energia elèctrica per tal de tindre una base de dades adequada per a l'ajust. A més, també s'ha caracteritzat experimentalment el circuit d'aire de l'eixugadora amb la finalitat de modelar correctament les fugues i infiltracions. Amb aquestes dades, s'hi han obtingut els valors dels paràmetres d'ajust necessaris en el model i, posteriorment, s'ha realitzat una validació dels resultats d'aquest, comparant-los amb un assaig. També s'ha dut a terme una anàlisi de sensibilitat d'un dels paràmetres d'ajust, per a comprovar la variació en els resultats que produeix una incertesa del 10% en la determinació d'aquest. Finalment s'ha realitzat un cas d'estudi en què s'afegeix una resistència elèctrica a l'eixugadora de roba modelada. El resultat d'aquest estudi ha demostrat la utilitat de l'eina desenvolupada per a predir el comportament del sistema modelat després de realitzar modificacions a aquest. / [EN] In the present thesis a dynamic model of simulation of clothes dryers assisted by vapor compression cycle focused on assisting in the development of simulation-based product has been developed. This model has been created in Modelica, an object-oriented programming language with a graphical interface with the possibility of programming by blocks, allowing some flexibility in the modelling of different systems. The modelling approach has been to create a model based on theoretical approaches, in search of obtaining a robust simulation tool capable of predicting the behaviour of new configurations of the clothes dryer before having empirical information. However, due to the complexity of the modelled system, it is necessary to carry out an adjustment process so that the prediction of the operation of the system is as realistic as possible. A battery of system characterization tests has been carried out recording temperatures, pressures, relative humidity, condensate flow rate and electric power consumption to have a suitable database for the adjustment. In addition, an experimental characterization of the air circuit of the dryer has also been carried out in order to correctly model leaks and infiltrations in it. With these data, the necessary adjustment parameters have been adjusted in the model, and subsequently a validation of the results has been made, comparing them with a trial. A sensitivity analysis of an adjustment parameter has also been carried out to verify the variation in the results that produces an uncertainty of 10% in the determination of this. Finally, a case study was carried out in which an electrical resistance was added to the modelled clothes dryer. The result of this study has demonstrated the utility of the tool developed to predict the behaviour of the modelled system after making modifications to it. / Barceló Ruescas, F. (2019). Desarrollo de un modelo de secadora de ropa doméstica asistido por ciclo de compresión de vapor y posterior validación [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/125707 / TESIS

Las crecientes exigencias de la industria están cambiando la forma en que entendemos la sociedad y el entorno en el que vivimos. Frente a la necesidad de un comercio rápido y globalizado, están emergiendo varios problemas de sostenibilidad. Por una parte, ciertos sectores resultan favorecidos, como es el caso del transporte y su radical incremento de actividades. Por otra parte, esto causa un impacto negativo considerable en los ecosistemas terrestres. En este marco, los efectos negativos de la contaminación ambiental y sonora están llegando a límites realmente preocupantes, siendo estos especialmente visibles en los principales núcleos urbanos, donde las autoridades están incluso restringiendo la circulación de los vehículos térmicos. Particularmente, el ruido producido por la quema del combustible en vehículos propulsados por motores de combustión interna alternativos, siendo una de las principales fuente acústicas por delante de otras como la aviación o el ferrocarril, está siendo objeto de recientes estudios para reducir sus efectos perjudiciales en la población. El objetivo principal de esta tesis se centra en el estudio y caracterización de la combustión como fuente de emisiones acústicas. Concretamente, esta investigación tiene como propósito dar respuesta a cuáles son los fenómenos físicos asociados a la generación del ruido en motores de encendido por compresión, así como proponer algunas directrices que ayuden a entender y mejorar -desde el punto de vista de emisiones acústicas y consumo- el diseño de los motores actuales. En una primera aproximación, se recurre a técnicas experimentales de medida para, con el registro de la presión instantánea dentro de la cámara de combustión, caracterizar el origen de las perturbaciones acústicas. A pesar de que la información aportada por estos métodos es relevante, existen limitaciones para recrear la espacialidad del campo acústico y, por tanto, dificultan la comprensión de los fenómenos no estacionarios asociados a este. Por esta razón, en posteriores estudios se recurre al uso de la dinámica de fluidos computacional o CFD, superando así las limitaciones de las técnicas experimentales y permitiendo una visualización completa del problema. Como paso previo e indispensable, se procede a implementar y validar del modelo CFD para asegurar una buena precisión en los resultados y un tiempo de cálculo razonable. La aplicación de métodos de análisis en frecuencia y descomposición modal han permitido estudiar el campo de presiones en el interior de la cámara y así entender mejor su comportamiento. De este modo, ha sido posible encontrar relaciones entre la combustión y la respuesta espectral del campo acústico interno. Los patrones de oscilación de la presión muestran que las estructuras más energéticas, y que por tanto contribuyen a la emisión acústica en mayor medida, están centradas en estructuras macroscópicas de tamaño similar a la geometría de la cámara. Además, se ha demostrado que la posición de la ignición del combustible tiene un efecto directo sobre la amplitud de los modos resonantes y su distribución espacial. Por último, en cuanto a la evaluación de estrategias para mitigar el ruido, se proponen distintos estudios en los que se analizan las tendencias en la emisión acústica al modificar la fuente sonora, mediante la configuración de la inyección y la geometría del sistema de combustión. / Les creixents exigències de la indústria estan canviant la forma en què entenem la societat i l'entorn en què vivim. Davant la necessitat d'un comerç ràpid i globalitzat estan sorgint diversos problemes de sostenibilitat que, per una part afavoreixen que sectors com el del transport incrementen les seues activitats de forma radical, però que per l'altra, causen un impacte negatiu en els ecosistemes terrestres. En aquest context, els efectes negatius de la contaminació ambiental i sonora estan arribant a límits realment preocupants, sent aquests especialment visibles als principals nuclis urbans on les autoritats estan inclús restringit la circulació dels vehicles tèrmics. Particularment, el soroll causat per la crema de combustible en vehicles propulsats per motors de combustió interna alternatius, sent una de les principals fonts acústiques per davant d'altres com l'aviació o el ferrocarril, està sent objecte de recents estudis per tal de reduir els efectes perjudicials en la població. L'objectiu principal d'aquesta tesi es centra en l'estudi i caracterització de la combustió com a font d'emissions acústiques. Concretament, aquesta investigació té com a propòsit donar resposta a quins són els fenòmens físics associats a la generació de soroll en motors d'encès per compressió, així com proposar algunes directrius que ajuden a entendre i millorar -des del punt de vista de les emissions acústiques i consum- el disseny dels motors actuals. En una primera aproximació, es recorre a tècniques experimentals de mesura per a, amb el registre de la pressió instantània en la cambra de combustió, caracteritzar l'origen de les pertorbacions acústiques. Tot i que la informació aportada per aquests mètodes és rellevant, existeixen limitacions per a reconstruir l'espacialitat del camp acústic i, per tant, dificulten la comprensió dels fenòmens no estacionaris associats a aquest. Per aquesta raó, en posteriors estudis es recorre a l'ús de la dinàmica de fluids computacional o CFD, superant així les limitacions de les tècniques experimentals i permetent una visualització completa del problema. Com a pas previ i indispensable, es procedeix a implementar i validar el model CFD per assegurar una bona precisió en els resultats i un temps de càlcul raonable. L'aplicació de mètodes d'anàlisi en freqüència i descomposició modal ha permès estudiar el camp de pressions en l'interior de la càmera i així entendre millor el seu comportament. D'aquesta forma, ha sigut possible trobar relacions entre la combustió i la resposta espectral del camp acústic intern. Els patrons d'oscil·lació de la pressió mostren que les estructures més energètiques, i que per tant contribueixen a l'emissió acústica en major mesura, estan centrades en estructures macroscòpiques de grandària similar a la geometria de la càmera. A més, s'ha demostrat que la posició de la ignició del combustible té un efecte directe sobre l'amplitud dels modes ressonants i la seua distribució espacial. Per últim, pel que fa a l'avaluació de diverses estratègies per a mitigar el soroll, es proposen distints estudis en què s'analitzen les tendències en l'emissió acústica en modificar la font sonora mitjançant la configuració de l'injector i la geometria del sistema de combustió. / The ever-increasing demands of industry are changing the way we understand society and the environment in which we live. In the face of the need for rapid and globalised trade, a number of sustainability issues are emerging which, on the one hand, encourage sectors such as transport to radically increase their activities, but, on the other hand, cause a negative impact on terrestrial ecosystems. In this context, the negative effects of environmental and noise pollution are reaching really worrying limits, these being especially visible in the main urban areas where the authorities are even restricting the circulation of vehicles powered with thermal engines. In particular, the noise produced by the fuel burning in vehicles powered by reciprocating internal combustion engines, being one of the main acoustic sources ahead of others such as aviation or railways, is being the focus of recent studies to reduce its harmful effects on the population. The main objective of this thesis focuses on the study and characterization of combustion as a source of noise emissions. Specifically, this research focuses on addressing the physical phenomena associated with noise generation in compression-ignited engines, as well as proposing some guidelines in order to better understand and improve -from the point of view of noise emissions and fuel consumption- the design of current engines. In a first approach, experimental techniques are used to characterise the source of the acoustic disturbances by recording the instantaneous pressure inside the combustion chamber. Although the information provided by these methods is relevant, there are some limitations to recreate the spatiality of the acoustic field and, therefore, make it difficult to understand the non-stationary phenomena associated with it. For this reason, in subsequent studies the Computational Fluid Dynamics or CFD approach is utilized, thereby overcoming the limitations of experimental techniques and allowing a complete visualization of the problem. As a preliminary and indispensable step, we proceed to implement and validate the CFD model to ensure a good accuracy in the results and a reasonable calculation time. The application of frequency analysis and modal decomposition methods has made it possible to study the pressure field inside the chamber and thus better understand its behaviour. In this way, it has been possible to find relationships between the combustion and the spectral response of the internal acoustic field. The pressure oscillation patterns show that the most energetic structures, and thus contributing the most to the acoustic emission, are centred on macroscopic structures of similar size to the chamber geometry. In addition, the ignition position of the fuel has been shown to have a direct effect on the amplitude of the resonant modes and their spatial distribution. Finally, regarding the evaluation of different strategies for mitigating noise, different studies are proposed in which the trends in noise emission are analysed by modifying the sound source through the injection configuration and the geometry of the combustion system. / Gómez Soriano, J. (2018). Computational assessment of combustion noise of automotive compression-ignited engines [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/112726 / TESIS

En la actualidad, los compresores centrífugos son parte fundamental de los motores de combustión interna alternativos sobrealimentados en consecuencia su diseño y optimización son fundamentales para maximizar la capacidad operativa de los compresores en el sistema motor así como también comprender cada uno de los fenómenos que pueden afectar su correcto desempeño en dicho sistema. En los últimos años la gran competencia industrial ha despertado un interés inusitado representado por los estudios e investigaciones referentes al diseño, desempeño y limitaciones de la maquina justificado por el incremento de alguna de las prestaciones del motor como la merma del consumo de combustible, el aumento de potencia o el descenso de emisiones contaminantes. Por medio de la experimentación y la realización de modelos matemáticos además de la experiencia que se va recogiendo de trabajos ya realizados no solo en el campo de los compresores centrífugos sino también de la experiencia adquirida en la industria de la aviación con los axiales sobre todo en términos de limitación y fenómenos de inestabilidad son los caminos seguidos orientados al desarrollo de los nuevos compresores empleados en la automoción. A lo largo de los años, en el Departamento de Máquinas y Motores Térmicos se ha ido desarrollando un modelo de compresor que puede servir como diagnostico a la hora de evaluar la utilidad y desempeño de un compresor centrífugo en un motor sobrealimentado, el cual puede ser modelado en su integridad gracias al robusto modelo de acción de ondas denominado WAM, que ha sido concebido íntegramente en el propio departamento sin embargo un compresor posee limites de funcionamiento que también deben ser tenidos en cuenta como el caso del fenómeno de bombeo, el cual puede romper el compresor y cuyo origen puede depender de varios factores. En el marco de esta tesis doctoral se han realizado varios estudios experimentales que tienen que ver con la evaluación del bombeo, su caracterización, las variables que lo afectan y tal vez lo más importante, la evaluación de distintas metodologías empleadas en la búsqueda rápida de su detección afín de evitar daños en el compresor. Sin embargo como se verá existen varios tipos de bombeo alguno de los cuales pueden no ser dañinos para el compresor o para el sistema en que se halle el compresor. A demás se presenta un nuevo modelo de compresor, posible de colocar en el programa WAM y con el cual se pueden modelar condiciones estables e inestables de trabajo tanto en el motor como fuera de éste, de modo de apreciar cuando un compresor puede sufrir la aparición del fenómeno de bombeo. En esta tesis se presenta un análisis exhaustivo de diferentes modelos que se pueden encontrar en la bibliografía así como el estudio de la dinámica, diseño y problemas de estabilidad del compresor. Sobre el último tema se analiza la influencia que posee la geometría aguas arriba y aguas abajo del compresor respecto de su estabilidad de trabajo y en que circunstancias puede o no ser mejorado el límite impuesto por el fenómeno de bombeo. Por lo tanto en esta tesis se lleva a cabo un estudio modelado y experimental del fenómeno de bombeo evaluado en el banco motor y en el banco de turbos en que se presentan finalmente resultados que permiten mejorar las capacidades de funcionamiento del compresor en cualquier sistema en que se halle funcionando. / Tiseira ., AO. (2008). Caracterización experimental y modelado de bombeo en compresores centrífugos de sobrealimentación [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1974 / Palancia

[EN] Abstract The current pressure to reduce CO2 emissions from reciprocating internal combustion engines has led to the exploration of all possible ways to reduce fuel consumption. One of these pathways, especially relevant given the current trend of engine downsizing, is based on the correct engine thermal management, understood as a global approach to existing thermal fluxes and oriented to their maximum exploitation without penalizing the reliability and durability of the engine. In this context, it is imperative to achieve deeper understanding of the basic phenomena which determine the heat transfer process between the engine and the cooling fluid. One aspect in which knowledge is especially scarce is the role of heat transfer with phase change, which is twofold: firstly, its uncontrolled appearance may cause catastrophic engine damage while, on the other hand, this mechanism has potentially exploitable advantages, especially for cooling the head, if it can be properly controlled. This second aspect is particularly relevant in the context of advanced cooling strategies. The research has focused on this mechanism and its main objectives are the development of experimental and numerical techniques to evaluate and predict the heat flows in the cylinder head in the presence of evaporative flow, with a view to their future use in obtaining optimal cooling solutions. To this end, a thorough review of the application to engines of evaporative heat transfer was conducted, that has been supplemented with numerous contributions from other technology fields in which its study is more advanced. The first phase of the work has focused on a simplified experimental setup, which has provided controlled information under conditions similar to the actual ones on heat fluxes at low speeds and bubbles sizes, a feature especially important for advanced concepts involving locally narrow galleries. Also, in this first phase the behaviour of different numerical models available for the calculation of flow and heat transfer in the presence of evaporation was analyzed, taking advantage of the geometric simplicity of the problem and the experimental data available to focus on the evaluation and calibration of the heat transfer models. In the second stage of the work, the acquired knowledge was applied to the study of an actual cylinder head geometry, performing an overall conjugate heat transfer computation for the solid parts and the coolant, with promising results in view of the future use of computational techniques for the proper design of cooling galleries. / [ES] Resumen La presión actual para reducir cada vez más las emisiones de CO2 de los motores de combustión interna alternativos ha conducido a que se estén explorando todas las posibles vías de reducción del consumo de combustible. Una de estas vías, especialmente relevante dada la actual tendencia a la reducción del tamaño de los motores (downsizing) se basa en la correcta gestión térmica del motor, entendida como una aproximación global a los flujos térmicos existentes y orientada a su máximo aprovechamiento, sin penalizar la fiabilidad y durabilidad del motor. En este contexto, es imperativo profundizar en el conocimiento de los fenómenos básicos que determinan los procesos de transferencia de calor entre el motor y el fluido refrigerante. Un aspecto en que el conocimiento es especialmente escaso es el papel desempeñado por la transferencia de calor con cambio de fase, que presenta dos vertientes: por una parte, su aparición incontrolada puede producir daños catastróficos en el motor mientras que, por otra parte, este mecanismo presenta ventajas potencialmente explotables, sobre todo para la refrigeración de la culata, si se puede mantener bajo control. Esta segunda vertiente cobra especial relevancia en el marco de estrategias de refrigeración avanzadas. La investigación realizada se ha centrado en este mecanismo, y sus objetivos principales han sido la puesta a punto de técnicas experimentales y numéricas que permitan evaluar y predecir los flujos térmicos en la culata en presencia de flujo evaporativo, con vistas a su futuro empleo en la obtención de soluciones de refrigeración óptimas. Con este fin, se ha realizado una revisión exhaustiva sobre la aplicación a los motores de la transferencia de calor evaporativa, que ha sido necesario complementar con numerosas aportaciones de otros campos tecnológicos en que su estudio se halla más avanzado. La primera fase del trabajo se ha centrado en una configuración experimental simplificada, que ha permitido obtener información controlada, en condiciones similares a las reales, relativa a flujos de calor a bajas velocidades y tamaño de burbujas, aspecto éste de especial importancia para conceptos avanzados que implican galerías localmente angostas. Asimismo, en esta primera fase se analizó el comportamiento de distintos modelos numéricos para el cálculo del flujo y la transferencia de calor con presencia de evaporación, aprovechando la simplicidad geométrica del problema y la información experimental disponible para centrarse en la evaluación y calibración de los modelos de transferencia de calor. En la segunda fase del trabajo, se aplicó el conocimiento adquirido al estudio de una geometría real de culata, habiéndose realizado un cálculo conjugado global de la transferencia de calor en las partes sólidas y el refrigerante, con resultados prometedores de cara al futuro uso de técnicas computacionales para el correcto diseño de las galerías de refrigeración. / [CAT] Resum La pressió actual per reduir cada vegada més les emissions de CO2 dels motors de combustió interna alternatius ha fet que s'estiguen explorant totes les possibles vies de reducció del consum de combustible. Una d'aquestes vies, especialment rellevant donada l'actual tendència a la reducció de la mida dels motors (downsizing) es basa en la correcta gestió tèrmica del motor, entesa com una aproximació global als fluxos tèrmics existents i orientada al seu màxim aprofitament, sense penalitzar la fiabilitat i durabilitat del motor. En aquest context, és imperatiu aprofundir en el coneixement dels fenòmens bàsics que determinen els processos de transferència de calor entre el motor i el fluid refrigerant. Un aspecte en què el coneixement és especialment escàs és el paper exercit per la transferència de calor amb canvi de fase, que presenta dues vessants: d'una banda, la seva aparició incontrolada pot produir danys catastròfics en el motor mentre que, d'altra banda, aquest mecanisme presenta avantatges potencialment explotables, sobretot per a la refrigeració de la culata, si es pot mantenir sota control. Aquesta segona vessant cobra especial rellevància en el marc d'estratègies de refrigeració avançades. La investigació realitzada s'ha centrat en aquest mecanisme, i els seus objectius principals han estat la posada a punt de tècniques experimentals i numèriques permetent l'avaluació i predicció dels fluxos tèrmics a la culata en presència de flux evaporatiu, amb vista al seu futur ús en l'obtenció de solucions de refrigeració òptimes. Amb aquesta finalitat, s'ha realitzat una revisió exhaustiva sobre l'aplicació als motors de la transferència de calor evaporativa, que ha estat necessari complementar amb nombroses aportacions d'altres camps tecnològics en que el seu estudi es troba més avançat. La primera fase del treball s'ha centrat en una configuració experimental simplificada, que ha permès obtenir informació controlada, en condicions similars a les reals, relativa a fluxos de calor a baixes velocitats i grandària de bombolles, aspecte aquest d'especial importància per a conceptes avançats que impliquen galeries localment estretes. Així mateix, en aquesta primera fase es va analitzar el comportament de diferents models numèrics pel càlcul del flux i la transferència de calor amb presència d'evaporació, aprofitant la simplicitat geomètrica del problema i la informació experimental disponible per centrar-se en l'avaluació i calibratge dels models de transferència de calor. A la segona fase del treball, es va aplicar el coneixement adquirit a l'estudi d'una geometria real de culata, havent-se realitzat un càlcul conjugat global de la transferència de calor a les parts sòlides i el refrigerant, amb resultats prometedors de cara al futur ús de tècniques computacionals per al correcte disseny de les galeries de refrigeració. / Cornejo Luna, O. (2015). Contribución al estudio de la transferencia de calor en flujo evaporativo en culatas de MCIA [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/52694 / TESIS

[EN] This PhD study deals with the modelling of an adsorption system designed to provide air conditioning for vehicles, and is driven by the waste heat available from the water/glycol cooling circuit of the engine. The system is based on the sequential heating/cooling of two sorption beds containing a solid sorption material which desorbs or adsorbs water vapour. The condensation of the vapour is carried out by a cooling circuit while the subsequent evaporation of the condensed liquid is employed to produce the cooling effect, generating chilled water, which is then employed to cool down the air of the cabin. The developed model is fully dynamic and is based on zero-dimensional lumped parameter models for all the necessary components of the overall system including the engine, the beds, the heating circuit, the cooling circuit, the chilled water circuit and the vehicle cabin. The sorption bed model takes into account the non-equilibrium of the adsorption and desorption processes and is able to work with any kind of adsorbent materials, but the study has been restricted to silica gel and zeolite which are among the most appropriate materials for this application. The model is employed to simulate a standard driving cycle of a vehicle, evaluating the instantaneous available heat from the engine cooling system and the dynamic behaviour of the described sorption A/C system, resulting in the estimation of the evolution of the cabin temperature along the cycle. The model of the overall system has been developed under the MATLAB Simulink programming environment. The model of the adsorption system has been first validated against experimental results, showing its excellent capabilities to predict the dynamic behaviour of the system. The model was then used to analyse the influence of the main design parameters of the bed and the main operation parameters on the system's performance: cooling capacity and coefficient of performance (COP). This was done in order to provide rules for the optimal design and operation of this kind of systems. Finally, the model has been employed to analyse the overall system (engine, adsorption system, heating and cooling circuits, chilled water circuit and cabin) performance along a standard driving cycle, under various operation strategies with regards to the initial state of the adsorbent material in the beds, and operation conditions both for a car and a truck. The results show the difficulties of activating the system at the initial periods of the cycle, when the engine is warming up, and the difficulties to synchronise the operation of the system with the availability of waste energy. They also highlight the limitation in capacity of the designed system, showing that it would not able to fulfil the comfort requirements inside the cabin in hot days or after soaking conditions. Part of this PhD study was carried out in the frame of an R&D project called "Thermally Operated Mobile Air Conditioning Systems - TOPMACS", financially supported by the EU under the FP6 program, which was devoted to the evaluation of the feasibility and performance of potential sorption system solutions for the air conditioning of vehicles. / [ES] Esta tesis doctoral se centra en el modelado de un sistema de adsorción diseñado para proporcionar aire acondicionado de vehículos a partir del calor residual disponible en el circuito de refrigeración de agua/glicol del motor. El sistema se basa en el calentamiento/enfriamiento secuencial de dos reactores que contienen un material adsorbente sólido que desorbe o absorbe vapor de agua. La condensación del vapor se lleva a cabo mediante un circuito de refrigeración, mientras que la posterior evaporación del agua condensada se emplea para producir agua fría, que se emplea finalmente en enfriar el aire de la cabina. El modelo desarrollado es completamente dinámico y se basa en modelos cero dimensionales de parámetros concentrados, para todos y cada uno de los componentes del sistema global incluyendo el motor, los reactores, el circuito de calentamiento, el circuito de enfriamiento, el circuito de agua fría y la cabina del vehículo. El modelo del reactor contempla el no equilibrio de los procesos de adsorción o desorción y es capaz de trabajar con cualquier par de materiales adsorbentes. No obstante el estudio se ha restringido a gel de sílice y zeolita que se encuentran entre los materiales más adecuados para esta aplicación. El modelo se emplea para simular un ciclo de conducción estándar del vehículo, evaluando el calor disponible instantáneamente en el sistema de refrigeración del motor, y el comportamiento dinámico del sistema descrito adsorción-Aire Acondicionado, permitiendo como resultado principal la estimación de la evolución de la temperatura de la cabina a lo largo el ciclo. El modelo del sistema global se ha desarrollado en el marco del entorno de programación MATLAB Simulink. El modelo del sistema de adsorción se ha validado primero contra resultados experimentales demostrando las excelentes capacidades del modelo para predecir el comportamiento dinámico del sistema. A continuación, el modelo se ha aplicado para analizar la influencia de los principales parámetros de diseño del reactor, y de los principales parámetros de operación, sobre el rendimiento del sistema: la capacidad y coeficiente de operación (COP), con el fin de proporcionar directrices para el diseño y operación óptima de este tipo de sistemas. Por último, el modelo ha sido empleado para analizar el funcionamiento y prestaciones del sistema en su conjunto (motor, sistema de absorción, los circuitos de calefacción y refrigeración, circuito de agua fría, y la cabina) a lo largo de un ciclo de conducción estándar, bajo diferentes estrategias de operación en lo que se refiere al estado inicial del material adsorbente en los reactores, y las condiciones de operación, para el caso de un coche, y para el de un camión. Los resultados muestran las dificultades de la activación del sistema en los periodos iniciales del ciclo, cuando el motor se está calentando, y las dificultades para sincronizar el funcionamiento del sistema con la disponibilidad de energía térmica excedente del motor, así como la limitación en la capacidad de enfriamiento del sistema diseñado, que no resulta capaz de satisfacer los requerimientos mínimos de confort dentro de la cabina en los días calurosos o de enfriarlo con suficiente rapidez cuando el vehículo ha estado estacionado bajo el sol durante varias horas. Parte de este estudio de doctorado se ha llevado a cabo en el marco de un proyecto de I + D denominado " Thermally Operated Mobile Air Conditioning Systems - TOPMACS", financiado parcialmente por la UE en el marco del programa FP6, y que perseguía la evaluación de la viabilidad y el potencial de aplicación de soluciones de sistemas de adsorción activadas por el calor residual del motor para el aire acondicionado de vehículos. / [CAT] Aquesta tesi doctoral es centra en el model d'un sistema d'adsorció dissenyat per a proporcionar aire acondicionat a vehicles a partir de la calor residual disponible al circuit de refrigeració d'aigua / glicol del motor. El sistema es basa en l'escalfament / refredament seqüencial de dos reactors que contenen un material adsorbent sòlid que desorbeix o absorbeix vapor d'aigua. La condensació del vapor es porta a terme mitjançant un circuit de refrigeració, mentre que la posterior evaporació de l'aigua condensada s'utilitza per a produir aigua freda, que s'empra finalment en refredar l'aire de la cabina. El model desenvolupat és completament dinàmic i es basa en models zero dimensionals de paràmetres concentrats, per a tots i cada un dels components del sistema global incloent el motor, els reactors, el circuit d'escalfament, el circuit de refredament, el circuit d'aigua freda i la cabina del vehicle. El model del reactor contempla el no equilibri dels processos d'adsorció o desorció i és capaç de treballar amb qualsevol parell de materials adsorbents. No obstant això, l'estudi s'ha restringit a gel de sílice i zeolita que es troben entre els materials més adequats per a aquesta aplicació. El model s'utilitza per a simular un cicle de conducció estàndard del vehicle, avaluant la calor disponible instantàniament en el sistema de refrigeració del motor, i el comportament dinàmic del sistema descrit Adsorció-Aire Acondicionat, permetent com a resultat principal l'estimació de l'evolució de la temperatura de la cabina al llarg del cicle. El model del sistema global s'ha desenvolupat en l'entorn de programació MATLAB Simulink. El model del sistema d'adsorció s'ha validat primer amb resultats experimentals demostrant les excel¿lents capacitats del model per a predir el comportament dinàmic del sistema. A continuació, el model s'ha aplicat per analitzar la influència dels principals paràmetres de disseny del reactor, i dels principals paràmetres d'operació, sobre el rendiment del sistema: la capacitat i coeficient d'operació (COP), amb la finalitat de proporcionar directrius per al disseny i operació òptima d'aquest tipus de sistemes. Finalment, el model ha estat utilitzat per analitzar el funcionament i prestacions del sistema en el seu conjunt (motor, sistema d'absorció, els circuits de calefacció i refrigeració, circuit d'aigua freda, i la cabina) al llarg d'un cicle de conducció estàndard, sota diferents estratègies d'operació pel que fa a l'estat inicial del material adsorbent en els reactors, i les condicions d'operació, per al cas d'un cotxe, i per al d'un camió. Els resultats mostren les dificultats de l'activació del sistema en els períodes inicials del cicle, quan el motor s'està escalfant, i les dificultats per sincronitzar el funcionament del sistema amb la disponibilitat d'energia tèrmica excedent del motor, així com la limitació en la capacitat de refredament del sistema dissenyat, que no resulta capaç de satisfer els requeriments mínims de confort dins de la cabina en els dies calorosos o de refredar amb suficient rapidesa quan el vehicle ha estat estacionat sota el sol durant diverses hores. Part d'aquest estudi de doctorat s'ha dut a terme en el marc d'un projecte d'I + D denominat "Thermally Operated Mobile Air Conditioning Systems - TOPMACS", finançat parcialment per la UE en el marc del programa FP6, i que perseguia l'avaluació de la viabilitat i el potencial d'aplicació de solucions de sistemes d'adsorció activats per la calor residual del motor per a l'aire condicionat de vehicles. / Verde Trindade, M. (2015). MODELLING AND OPTIMIZATION OF AN ADSORPTION COOLING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE APPLICATIONS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54120 / TESIS

[EN] The use of ground source heat pump systems has spread during the last years. When designing, studying and optimizing this kind of systems, models are used, more or less detailed, which allow predicting the behavior of the system within the application minimum requirements. The installation studied in this thesis is located at Universitat Politècnica de València. In this report, the development of a global detailed model of this installation is presented, along with its validation using experimental data. The main objective is to obtain a model able to correctly predict the dynamic and static behavior of the system, both on a short- and a long-term basis. Prior to the model development, it is necessary to study the performance of the experimental system. Besides the system description, also an analysis of the performance of the installation during five years (from 2008 to 2012) is carried out. For this analysis, some characteristic parameters of the system behavior have been taken into account which are obtained from the experimental measurements corresponding to the typical operation of the installation, such as the average water temperatures, the building's thermal load, the partial load ratio, or the daily and seasonal performance factors. Since the study and analysis of these parameters is one of the aims of the present work, the calculation procedure and the formulas used for their determination are detailed, in some cases involving a highly complex raw data processing. From the short-term evolution study of the variables that represent the performance of the installation, the main characteristics of the system dynamic behavior are identified. The model will intend to reproduce these characteristics. On the other hand, the long-term performance parameters are studied as monthly averages. In this analysis, the characteristic trends of the system long-term performance are identified. The model should be able to also reproduce these trends. The global model has been developed using the TRNSYS software. A progressive incorporation strategy has been followed. At each step, the correct adjustment of the model is ensured by validating it with experimental data, allowing the identification of the influence that each component has on the final results. When including the ground source heat exchanger to the global model, it is evident the need for a new model for this component that can correctly reproduce both the dynamic and static response of the water temperature at the end of the pipes of the heat exchanger. Therefore, as a final step, a new ground source heat exchanger model has been developed, based on combining two different models: the g-function model in order to account for the long-term behavior of the ground temperature, and the B2G model, specifically developed for this application. The ground source heat exchanger model has been validated against experimental data from two different installations and, finally, it has been included into the global model of the system. The system global model developed has proved to be able to precisely reproduce the experimental results for the system performance, both on a short- and long-term basis, even after including the modifications that have occurred on the experimental installation along the years. Therefore, the model will be a useful tool for the development of future optimization strategies, together with the corresponding control algorithms. / [ES] En los últimos años se han extendido las instalaciones de climatización con bomba de calor acoplada al terreno. En el diseño, el estudio y la optimización de este tipo de instalaciones se utilizan modelos con mayor o menor nivel de detalle que permiten predecir el comportamiento del sistema dentro de unos requerimientos mínimos específicos de la aplicación en concreto. La instalación objeto de estudio de la presente tesis se encuentra situada en la Universitat Politècnica de València. A lo largo de esta memoria se presenta el trabajo de desarrollo de un modelo global detallado de esta instalación, así como su validación con datos experimentales. El objetivo perseguido es el de obtener un modelo capaz de predecir correctamente el comportamiento dinámico y estático de la instalación, tanto a corto como a largo plazo. Previo al desarrollo del modelo en sí, es necesario estudiar el comportamiento de la instalación experimental. Además de una descripción detallada del sistema, se realiza un análisis de su funcionamiento a lo largo de varios años (del año 2008 al 2012). Para este análisis se han tenido en cuenta diversos parámetros característicos del comportamiento energético del sistema, obtenidos a partir de las medidas experimentales registradas en el funcionamiento habitual de la instalación. Uno de los objetivos de esta tesis es precisamente el estudio y análisis de estos parámetros, por lo que se han detallado las fórmulas y el procedimiento de cálculo utilizado para su obtención, que en algunos casos puede presentar una gran complejidad en el manejo y tratamiento de los datos experimentales. A partir del estudio de la evolución a corto plazo de las variables representativas del funcionamiento de la instalación, se identifican las principales características del comportamiento dinámico del sistema, que se intentarán reproducir con el modelo desarrollado. Por su parte, el estudio de los parámetros característicos del funcionamiento a lo largo de varios años se realiza teniendo en cuenta los valores correspondientes a promedios mensuales. En este análisis se identifican también las tendencias características del comportamiento del sistema a largo plazo, que posteriormente el modelo global de la instalación deberá ser capaz de reproducir. El modelo global se ha desarrollado utilizando la herramienta TRNSYS. Para ello se ha seguido una estrategia de incorporación progresiva de componentes. En cada paso se asegura un correcto ajuste del modelo mediante su validación con datos experimentales, lo cual permite identificar y aislar los efectos de cada componente sobre los resultados finales. Al incluir el intercambiador enterrado en el modelo global, queda patente la necesidad de un nuevo modelo de intercambiador enterrado capaz de reproducir el comportamiento tanto dinámico como estático de la temperatura del agua a la salida del mismo. Así pues, como último punto de la tesis, se ha desarrollado un modelo de intercambiador enterrado, basado en la combinación de dos modelos distintos: el modelo \emph{g-function} para tener en cuenta el comportamiento a largo plazo de la temperatura del terreno y el modelo B2G, desarrollado específicamente para esta aplicación. Este modelo de intercambiador enterrado ha sido debidamente validado con datos experimentales pertenecientes a dos intercambiadores distintos y, posteriormente, se ha incluido en el modelo global de la instalación. El modelo global de la instalación desarrollado de esta forma consigue reproducir con precisión los resultados experimentales del funcionamiento del sistema tanto a corto como a largo plazo, incluso después de aplicar las mismas modificaciones que se han ido aplicando a la instalación experimental a lo largo de los años, y resulta ser, por tanto, una herramienta útil para el desarrollo de futuras estrategias de optimización energética, junto con los algoritmos de control correspondientes. / [CAT] Als últims anys s'han estès les instal·lacions de climatització amb bomba de calor acoplada al terreny. En el disseny, l'estudi i la optimització d'aquest tipus d'instal·lacions s'utilitzen models amb major o menor nivell de detall que permeten predir el comportament del sistema dins uns requeriments mínims específics de l'aplicació en concret. La instal·lació objecte d'estudi de la present tesi es troba a la Universitat Politècnica de València. Al llarg d'aquesta memòria es presenta el treball de desenvolupament d'un model global detallat d'aquesta instal·lació, així com la seua validació amb dades experimentals. L'objectiu perseguit es el d'obtindre un model capaç de predir correctament el comportament dinàmic i estàtic de la instal·lació, tant a curt com a llarg termini. Prèviament al desenvolupament del model en sí, es necessari estudiar el comportament de la instal·lació experimental. A més de una descripció detallada del sistema, es realitza un anàlisi del seu funcionament al llarg de diversos anys (de l'any 2008 al 2012). Per a aquest anàlisi s'han considerat diversos paràmetres característics del comportament energètic del sistema, obtinguts a partir de les mesures experimentals registrades en el funcionament habitual de la instal·lació, com per exemple les temperatures mitjanes de l'aigua en diversos punts del sistema, la demanda tèrmica de l'edifici, el factor de càrrega parcial o els factors de rendiment diari i estacional. Un dels objectius d'aquesta tesi és precisament l'estudi i anàlisi d'aquestos paràmetres, pel que s'han detallat les fórmules i el procediment de càlcul emprat per a la seua obtenció, que en alguns casos pot presentar una gran complexitat en el tractament de les dades experimentals. A partir de l'estudi de la evolució a curt termini de les variables representatives del funcionament de la instal·lació, s'identifiquen les principals característiques del comportament dinàmic del sistema, que s'intentaran reproduir amb el model desenvolupat. Per altra banda, l'estudi dels paràmetres característics del funcionament al llarg de diversos anys es realitza tenint en compte els valors corresponents a promitjos mensuals. En aquest anàlisi s'identifiquen també les tendències característiques del comportament del sistema a llarg termini, que posteriorment el model global de la instal·lació deurà ser capaç de reproduir. El model global s'ha desenvolupat utilitzant la ferramenta TRNSYS. Amb aquest fi s'ha seguit una estratègia d'incorporació progressiva de components. A cada pas s'assegura un correcte ajust del model mitjançant la validació amb dades experimentals, la qual cosa permet identificar i aïllar els efectes de cada component sobre els resultats finals. Al incloure l'intercanviador soterrat en el model global, queda de manifest la necessitat d'un nou model d'intercanviador soterrat capaç de reproduir el comportament tant dinàmic com estàtic de la temperatura de l'aigua a la eixida del tub. Així, com últim punt de la tesi, s'ha desenvolupat un model d'intercanviador soterrat, basat en la combinació de dos models distints: el model \emph{g-function} per a tindre en comte el comportament a llarg termini de la temperatura del terreny i el model B2G, desenvolupat específicament per a aquesta aplicació. Aquest model d'intercanviador soterrat ha sigut degudament validat amb dades experimental de dos intercanviadors distints i, posteriorment, s'ha inclòs en el model global de la instal·lació. El model global de la instal·lació desenvolupat d'aquesta manera aconsegueix reproduir amb precisió els resultats experimentals del funcionament del sistema tant a curt com a llarg termini, inclús després d'aplicar-hi les mateixes modificacions que s'han anat aplicant a la instal·lació experimental al llarg dels anys, y resulta ser, per tant, una ferramenta útil per al desenvolupament de futures estratègies d'optimització energèti / Ruiz Calvo, F. (2015). Análisis y modelado de una instalación geotérmica para climatización de un conjunto de oficinas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54134 / TESIS

El objetivo global de esta tesis está encaminado a la construcción de las herramientas conceptuales necesarias para analizar de forma sencilla los mecanismos físicos que gobiernan el proceso de combustión de los chorros de combustible bajo las condiciones de contorno de un motor Diesel de inyección directa de unos dos litros de cilindrada unitaria altamente sobrealimentado. El trabajo parte del conocimiento sobre el comportamiento del chorro Diesel isotermo existente en el grupo de trabajo en el que se desarrolla. En primer lugar, se ha realizado una revisión para identificar los aspectos del proceso de inyección--combustión Diesel que deben ser tenidos en cuenta para realizar esta descripción sencilla. Por otra parte, se ha trabajado sobre el supuesto ampliamente aceptado de que esta descripción puede apoyarse en el análisis del chorro Diesel como si se tratara de un chorro gaseoso. De acuerdo con ella, se ha desarrollado un estudio profundo del chorro gaseoso basado en simulaciones numéricas y en razonamientos teóricos. Los conceptos de fracción de mezcla, relaciones de estado y diámetro equivalente han sido adaptados de forma sencilla para la descripción de los chorros gaseosos con la mayor generalidad posible, tanto en el caso inerte como reactivo. Estos conceptos han sido extendidos posteriormente al caso del chorro Diesel. De esta manera se han estudiado en apartados sucesivos los problemas de la evaporación, el autoencendido y la llama de difusión Diesel mediante resultados experimentales obtenidos a partir de técnicas convencionales y ópticas. Los razonamientos apoyados en los conceptos de chorro gaseoso han permitido completar una descripción sencilla pero rigurosa de los procesos físicos relevantes para la evolución de los chorros de combustible. / García Oliver, JM. (2004). Aportaciones al estudio del proceso de combustión turbulenta de chorros en motores diesel de inyección directa [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/55164

[EN] Articular cartilage is a tissue that consists of chondrocytes surrounded by a dense extracellular matrix (ECM). The ECM is mainly composed of type II collagen and proteoglycans. The main function of articular cartilage is to provide a lubricated surface for articulation. Articular cartilage damage is common and may lead to osteoarthritis. Articular cartilage does not have blood vessels, nerves or lymphatic vessels and therefore has limited capacity for intrinsic healing and repair. Tissue engineering (TE) is a powerful approach for healing degenerated cartilage. TE uses three-dimensional (3D) scaffolds as cellular culture supports. The scaffold provides a structure that facilitates chondrocyte adhesion and expansion while maintaining a chondrocytic phenotype and limiting dedifferentiation, which is a problem in two-dimensional (2D) systems. Cell attachment to the scaffolds depends on the physical and chemical characteristics of their surface (morphology, rigidity, equilibrium water content, surface tension, hydrophilicity, presence of electric charges). The primary aim of this thesis was to study the influence of different kinds of biomaterials on the response of chondrocytes to in vitro culture. 3D scaffold constructs must have an interconnected porous structure in order to allow cell development through the network, to maintain their differentiated function, as well as to allow the entry and exit of nutrients and metabolic waste removal. Therefore, the effect of the hydrophilicity and pore architecture of the scaffolds was studied. A series of polymer and copolymer networks with varying hydrophilicity was synthesised and biologically tested in monolayer culture. Cell viability, proliferation and aggrecan expression were quantified. When human chondrocytes were cultured on polymer substrates in which the hydrophilic groups were homogeneously distributed, adhesion, proliferation and viability decreased with the content of hydrophilic groups. Nevertheless, copolymers in which hydrophilic and hydrophobic domains alternate showed better results than the corresponding homopolymers. Biostable and biodegradable scaffolds with different hydrophilicity and porosity were synthesised using a template of sintered microspheres of controlled size. This technique allows the interconnectivity between pores and their size to be controlled. Periodic and regular pore architectures and reproducible structures were obtained. The mechanical behaviour of the porous samples was significantly different from that of the bulk material of the same composition. Cells fully colonised the scaffolds when the pores' size and their interconnection were sufficiently large. Another objective was to assess the chondrogenic redifferentiation in a biodegradable 3D scaffold of polycaprolactone (PCL) of human autologous chondrocytes previously expanded in monolayer. This study demonstrated that chondrocytes cultured in PCL scaffolds without fetal bovine serum (FBS) efficiently redifferentiated, expressing a chondrocytic phenotype characterised by their ability to synthesise cartilage-specific ECM proteins. The influence that pore connectivity and hydrophilicity of caprolactone-based scaffolds has on the chondrocyte adhesion to the pore walls, proliferation and composition of the ECM produced was studied. The number of cells inside polycaprolactone scaffolds increased as porosity was increased. A minimum of around 70% porosity was necessary for this scaffold architecture to allow seeding and viability of the cells within. The results suggested that some of the cells inside the scaffold adhered to the pore walls and kept the dedifferentiated phenotype, while others redifferentiated. In conclusion, the findings of this thesis provide valuable insight into the field of cartilage regeneration using TE techniques. The studies carried out shed light on the right composition, porosity and hydrophilicity of the scaffolds to be used for optimal cartilage production. / [ES] El cartílago articular es un tejido compuesto por condrocitos rodeados por una densa matriz extracelular (MEC). La MEC se compone principalmente de colágeno tipo II y de proteoglicanos. La función principal del cartílago articular es proporcionar una superficie lubricada para las articulaciones. Las lesiones en el cartílago articular son comunes y pueden derivar a osteoartritis. El cartílago articular no tiene vasos sanguíneos, nervios o vasos linfáticos y, por tanto, tiene una capacidad limitada de auto-reparación. La ingeniería tisular (IT) es un área prometedora en la regeneración de cartílago. En la IT se utilizan "andamiajes" (scaffolds) tridimensionales (3D) como soportes para el cultivo celular y tisular. Los scaffolds proporcionan una estructura que facilita la adhesión y la expansión de los condrocitos, manteniendo un fenotipo condrocítico limitando su desdiferenciación; que es el mayor problema en los sistemas bidimensionales (2D). La adhesión celular a los scaffolds depende de las características físicas y químicas de su superficie (morfología, rigidez, contenido de agua en equilibrio, tensión superficial, hidrofilicidad, presencia de cargas eléctricas). El objetivo general de esta tesis fue estudiar la influencia de diferentes tipos de biomateriales en la respuesta de los condrocitos en cultivo in vitro. Los scaffolds deben tener una estructura porosa interconectada para permitir el desarrollo celular a través de toda la estructura 3D, potenciando que los condrocitos mantengan su fenotipo, así como permitiendo entrada de nutrientes y eliminación de desechos metabólicos. Se estudió el efecto de la hidrofilicidad y de la arquitectura de poro. Se cuantificó la viabilidad celular, la proliferación y la expresión de agrecano. Cuando los condrocitos humanos se cultivaron en sustratos poliméricos donde los grupos hidrófilos se distribuyeron de manera homogénea, la adhesión, la proliferación y la viabilidad disminuyó con el contenido de grupos hidrófilo. Sin embargo, los copolímeros en los que los dominios hidrófilos e hidrófobos se alternaban mostraron mejores resultados que los homopolímeros correspondientes. Se sintetizaron series de scaffolds bioestables y series biodegradables con diferente hidrofilicidad y porosidad utilizando plantillas de microesferas sinterizadas. Se obtuvieron arquitecturas de poros regulares y reproducibles. Las células colonizaron el scaffold en su totalidad cuando los poros y la interconexión entre ellos era lo suficientemente grande. Se evaluó la rediferenciación condrogénica de condrocitos autólogos humanos, previamente expandidos en monocapa, sembrados en un scaffold biodegradable de policaprolactona (PCL). Se demostró que los condrocitos cultivados en scaffolds de PCL con medio sin suero bovino fetal (FBS), se rediferenciaban de manera eficiente; expresando un fenotipo condrocítico, caracterizado por su capacidad de sintetizar proteínas de la MEC específicas de cartílago hialino. Se estudió la influencia de la hidrofilicidad y la conectividad de los poros de los scaffolds de caprolactona sobre la adhesión de los condrocitos a las paredes de los poros, su capacidad proliferativa y la composición de MEC sintetizada. Se observó que un mínimo de 70% de porosidad era necesario para permitir la siembra de los condrocitos en el scaffold y su posterior viabilidad. El número de células aumentaba a medida que aumentaba la porosidad del scaffold. Los resultados sugieren que parte de las células que se adherían a las paredes internas de los poros mantenían el fenotipo desdiferenciado de condrocitos cultivados en monocapa, mientras que otros se rediferenciaban. En conclusión, los resultados de esta tesis aportan un avance en el campo de la regeneración de cartílago articular utilizando técnicas de IT. Los estudios realizados proporcionan directrices sobre la composición, la porosidad y la hidrofilicidad más adecuada para l / [CAT] El cartílag articular és un teixit format per condròcits envoltats per una densa matriu extracel·lular (MEC). La MEC es compon principalment de col·lagen tipus II i de proteoglicans. La funció principal del cartílag articular és proporcionar una superfície lubricada a les articulacions. Les lesions en el cartílag articular són comuns i poden derivar en osteoartritis. El cartílag articular no té vasos sanguinis, nervis ni vasos limfàtics i, per tant, té una capacitat limitada d'auto-reparació. L'enginyeria tissular (IT) és una àrea prometedora en la regeneració del cartílag. A la IT s'utilitzen "bastiments" (scaffolds) tridimensionals (3D) com a suports per al cultiu cel·lular i tissular. Els scaffolds proporcionen una estructura que facilita l'adhesió i l'expansió dels condròcits, mantenint un fenotip condrocític limitant la seua desdiferenciació; que és el major problema en els sistemes bidimensionals (2D). L'adhesió cel·lular als scaffolds depèn de les característiques físiques i químiques de la superfície (morfologia, rigidesa, contingut d'aigua en equilibri, tensió superficial, hidrofilicitat i presència de càrregues elèctriques). L'objectiu general d'aquesta tesi va ser estudiar la influència de diferents tipus de biomaterials en la resposta dels condròcits en cultiu in vitro. Els scaffolds han de tindre una estructura porosa interconnectada per a permetre el desenvolupament cel·lular a través de tota l'estructura 3D, potenciant que els condròcits mantinguen el seu fenotip així com permetent l'entrada de nutrients i l'eliminació de productes metabòlics. S'ha estudiat l'efecte de la hidrofilicitat i de l'arquitectura de porus dels scaffolds. Es va quantificar la viabilitat cel·lular, la proliferació i l'expressió de agrecà. Quan els condròcits humans es van cultivar en substrats polimèrics en els quals els grups hidròfils es van distribuir de manera homogènia, l'adhesió, la proliferació i la viabilitat van disminuir amb el contingut de grups hidròfils. No obstant això, els copolímers en els quals els dominis hidròfils i hidròfobs s'alternaven van mostrar millors resultats que els homopolímers corresponents. Es van sintetitzar sèries de scaffolds bioestables i sèries biodegradables amb diferent hidrofilicitat i porositat utilitzant plantilles de microesferes sinteritzades. Es van obtindre arquitectures de porus regulars i reproduïbles. Les cèl·lules van colonitzar el scaffold en la seua totalitat quan els porus i la interconnexió entre ells era suficientment gran. Es van avaluar la rediferenciació condrogènica de condròcits autòlegs humans, prèviament expandits en monocapa, en un scaffold biodegradable de policaprolactona (PCL). Es va demostrar que els condròcits cultivats en scaffolds de PCL sense sèrum boví fetal (FBS) es rediferenciaven de manera eficient, expressant un fenotip condrocític caracteritzat per la seua capacitat de sintetitzar proteïnes de la MEC específiques de cartílag hialí. També es va estudiar la influència de la hidrofilicitat i la connectivitat dels porus dels scaffolds de caprolactona sobre l'adhesió dels condròcits a les parets dels porus, la seua capacitat proliferativa i la composició de MEC sintetitzada. Es va observar que un mínim del 70% de porositat sembla ser necessari per permetre la sembra dels condròcits i la seua posterior viabilitat en el scaffold. El nombre de cèl·lules augmentava a mesura que augmentava la porositat del scaffold. Els resultats suggereixen que part de les cèl·lules que s'adherien a les parets internes dels porus mantenien el fenotip desdiferenciat de condròcits cultivats en monocapa, mentre que altres es rediferenciaven. En conclusió, els resultats d'aquesta tesi proporcionen informació valuosa en el camp de la regeneració de cartílag utilitzant tècniques d'IT. Els estudis realitzats proporcionen directrius sobre la composició, la porositat i la hidrofilicitat m / Pérez Olmedilla, M. (2015). Tissue engineering techniques to regenerate articular cartilage using polymeric scaffolds [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58987 / TESIS

[EN] The development and optimization of new combustion modes is nowadays an important research field, to reduce the pollutant emissions of the reciprocating internal combustion engines. Their development requires the use of a wide variety of experimental and theoretical tools, which make it possible to know and understand their fundamentals. In this context the main objective of this Thesis is framed: the development and optimization of measuring and visualization techniques, to reach the level of accuracy and detail required for current and future studies of that kind. The work has been based on the characterization of the diesel diffusion combustion to be able to focus the study on the methodological part, thanks to the extensive knowledge available on this combustion mode. The work has been divided in two main blocks. The first one is focused on the characterization of evaporation and air-fuel mixture formation processes. For this purpose, a new technique has been developed and applied, based on the light absorption by the fuel molecules (UV-VIS LAS), which allows measuring the vapour fuel local concentration within a diesel spray. It has been optimized to be applied under operating conditions similar to those found in a compression ignition engine with fuels whose optical properties are not optimal, but which are interesting for research due to its simplicity. Moreover, a new methodology has been developed for measuring the absorption coefficient of the fuels, under similar operating conditions (i.e. pressure and temperature) than those found within the combustion chamber of a compression ignition engine. Results have been analysed in detail, to be able to define the limitations and reliability of the methodology proposed. The second block corresponds to the characterization of the combustion process and the soot formation. For this purpose, a complex optical set-up has been developed which made it possible to simultaneously apply the three most used techniques that can be found in literature for soot measuring within a diesel flame: Laser Extinction Method, 2-Colour Pyrometry and Laser-Induced Incandescence. Results obtained by means of the three techniques have been compared in detail, not only to identify the main advantages and drawbacks of each technique, but also their reliability under different operating conditions. / [ES] El desarrollo y optimización de nuevos modos de combustión constituye actualmente un campo importante de investigación, para reducir la emisión de contaminantes en motores de combustión interna alternativos. Su desarrollo requiere del uso de gran variedad de herramientas experimentales y teóricas, que permitan conocer y comprender sus fundamentos. En este contexto se enmarca el objetivo principal de esta Tesis: la mejora y el desarrollo de técnicas de visualización y medida, para alcanzar el nivel de detalle y la precisión requeridos para estudios actuales y futuros de esta índole. El trabajo se ha basado en la caracterización de la combustión diésel por difusión para poder centrar el estudio en la parte metodológica, gracias al amplio conocimiento disponible sobre este modo de combustión. El trabajo se ha dividido en dos apartados principales. El primero de ellos se centra en la caracterización de los procesos de evaporación y formación de la mezcla aire-combustible. Para ello, se he desarrollado y puesto en práctica una técnica basada en la absorción de luz por parte de las moléculas de combustible (UV-VIS LAS), que permite medir la concentración local de combustible evaporado en el seno de un chorro diésel. Esta ha sido optimizada para ser aplicada en condiciones de operación semejantes a las de un motor de encendido por compresión con combustibles cuyas propiedades ópticas no son óptimas, pero que son de gran interés para investigación dada su simplicidad. Además, se ha desarrollado una metodología para la medida del coeficiente de absorción de los combustibles, bajo las mismas condiciones de operación (presión y temperatura) que las que se dan en la cámara de combustión de un motor de encendido por compresión. Los resultados obtenidos se han analizado con detalle, para poder definir los límites y la fiabilidad de la metodología propuesta. El segundo apartado corresponde a la caracterización del proceso de combustión y la formación de hollín. Para ello, se ha desarrollado un montaje óptico complejo que ha permitido aplicar de forma simultánea las tres técnicas más utilizadas en la literatura para la medida del hollín en una llama diésel: Método de Extinción Láser, Pirometría 2-Colores e Incandescencia Inducida por Láser. Los resultados obtenidos mediante las tres técnicas han sido comparados detalladamente, no sólo para identificar las principales ventajas e inconvenientes de cada técnica, sino también la fiabilidad de las mismas para distintas condiciones de operación. / [CAT] El desenvolupament y optimització de nous modes de combustió constitueixen actualment un camp important d'investigació, para reduir la emissió de contaminants en motors de combustió internat alternatius. El seu desenvolupament requereix del us de gran varietat de ferramentes experimentals i teòriques, que permeten conèixer i comprendre els seus fonaments. En este context s'emmarca l'objectiu principal d'esta tesi: la millora i el desenvolupament de tècniques de visualització i mesura, per a conseguir el nivell de detall i la precisió requerits per a estudis actuals i futurs d'esta índole. El treball s'ha basat en la caracterització de la combustió dièsel per difusió per a poder centrar l'estudi en la part metodològica, gràcies a l'ampli coneixement disponible sobre este mode de combustió. El treball s'ha dividit en dos apartats principals. El primer d'ells se centra en la caracterització dels processos d'evaporació i formació de la mescla aire-combustible. Per això, s'ha desenvolupat i posat en pràctica una tècnica basada en la absorció de llum per part de les molècules de combustible (UV-VIS LAS), que permet mesurar la concentració local de combustible evaporat en el si d'un esprai dièsel. Esta ha sigut optimitzada per a ser aplicada en condicions d'operació semblants a les d'un motor d'encesa per compressió i combustibles amb propietats òptiques que no son les òptimes, però els quals són de gran interés en investigació donada la seua simplicitat. A més, s'ha desenvolupat una metodologia per a la mesura del coeficient d'absorció dels combustibles, a les mateixes condicions d'operació (pressió i temperatura) que les que es donen en la cambra de combustió d'un motor d'encesa per compressió. Els resultats obtinguts s'han analitzat amb detall, per a poder definir els límits i la fiabilitat de la metodologia proposada. El segon apartat correspon a la caracterització del procés de combustió i la formació de sutja. Per a això, s'ha desenvolupat un muntatge òptic complex que permés aplicar de forma simultània les tres tècniques més utilitzades en la literatura per a la mesura de la sutja en una flama dièsel: Mètode d'Extinció Làser, Pirometria 2-Colors i Incandescència Induïda per Làser. Els resultats obtinguts per mitjà de les tres tècniques han sigut comparats detalladament, no sols per a identificar els principals avantatges i inconvenients de cada tècnica, sinó també la fiabilitat d'aquestes per a distintes condicions d'operació. / Micó Reche, C. (2015). DEVELOPMENT OF MEASUREMENT AND VISUALIZATION TECHNIQUES FOR CHARACTERIZATION OF MIXING AND COMBUSTION PROCESSES WITH SURROGATE FUELS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58991 / TESIS