[EN] A rational and correct usage of available water resources in irrigation entails access to infrastructures that utilise pressurised pipelines to carry the required volumes of water from the catchment to the plant. The pressurised irrigation systems, whether at collective or smallholding level, permit a high degree of control over the water applied, and guarantee a high rate of application efficiency. Over the last 30 years, the adoption of these irrigation systems have led to the construction and start-up of numerous collective pressurised irrigation networks. In the Mediterranean region, where the production model is based on the intensive farming of small and medium-sized plots of land (areas not exceeding 0.5 hectares), the water distribution systems from the network to the allotment is normally via so-called multi-user hydrants. These devices have unique features that make them difficult to characterise and model. Traditionally their design and configuration has been the responsibility of the engineering design team who use their own experience as a criterion of design, disregarding the fact in many cases, of how the design and configuration affects the hydraulic response of these devices as well as the influence this will have on the infrastructure works connected downstream from these devices. This thesis deals with the study of these multi-user hydrants. Firstly it analyses their current state of operation, compiling the problems encountered at present, highlighting the metrological blocking of meters, corrosion, leaks, excessive load losses, unsuitable materials and equipment, etc. Problems that impair the equipment and make it impossible for them to perform the functions for which they were installed. Secondly, an attempt to organise the devices based on their configuration is done, classifying them according to the position of the water meter, in horizontal and vertical. Analyses of the regulations that define the characteristics of the hydrants (UNE-EN14267) is carried out, demonstrating that it is insufficient for these types of elements. Therefore, through the experience gained in the LHIR of UPV (The Hydraulics and Irrigation Laboratory of the Politechnic University of Valencia), and from the hydraulic trials of 13 of these devices, we propose tests of hydraulic characterisation that allow us to assess the correct configuration and operation of the aforementioned devices, analysing and proposing solutions for the main problem that was encountered - the blocking of metrological meters. Thirdly, once the situation of the multi-user hydrants is analysed, and after the problems encountered in the field and laboratory are compiled, a design protocol is developed that culminates in a draft of the Technical Specifications of the types of devices. The application of this draft with the collaboration of SEIASA (Spanish Society of Agricultural Infrastructures) leads to the development of a hydrant configuration type called "Costella", where the main challenges that were encountered ultimately are solved. This part of the thesis ends with validation through hydraulic tests in the laboratory (LHIR), of three hydrants with this configuration. The fourth and last part of the thesis proposes a method of analysis, based on the EPANET 2.0 application, which makes it possible to verify and configure this type of hydrant validating its operation before its installation in the network. Utilising all the experimental framework a model has been constructed using Computational Fluid Dynamics (CFD) from the collectors of the trialed hydrants. In paralllel every type of hydrant has been characterised by means of EPANET adjusting the resitance coefficients of the different unique components that constitute each hydrant. These CFD models have made it possible to validate the models in EPANET that simulate with great precision the real response of the collectors and therefore apply to the simulation of the whole hydrant. / [ES] Un aprovechamiento racional y ajustado de los recursos hídricos disponibles en el regadío implica la necesidad de disponer de infraestructuras que mediante conducciones a presión permitan llevar desde captación hasta la planta los volúmenes requeridos. Los sistemas de riego a presión, tanto a nivel colectivo como en parcela, permiten un alto control sobre el agua aplicada y garantizan una alta eficiencia de aplicación. La adopción de estos sistemas de riego ha conllevado en los últimos 30 años la construcción y puesta en marcha de numerosas redes colectivas de riego a presión. En el arco mediterráneo donde el modelo productivo se basa en una agricultura intensiva de parcelas de tamaño pequeño y medio (superficies medias no superiores a 0,5 ha), el sistema de distribución del agua desde la red a la parcela se realiza normalmente a través de hidrantes denominados multiusuario. Estos dispositivos presentan unas características singulares que los hacen difíciles de caracterizar y modelizar. Tradicionalmente su diseño y configuración ha corrido a cargo de los ingenieros proyectistas utilizando la propia experiencia como criterio de diseño, desconociendo, en muchos casos, cómo afecta el diseño y configuración a la respuesta hidráulica de estos dispositivos, y la influencia que éstos tendrán en las obras de infraestructura conectadas aguas abajo de los mismos. Esta Tesis aborda el estudio de estos hidrantes multiusuario. En primer lugar analizando su estado actual de funcionamiento, recopilando los problemas que se encuentran en la actualidad, resaltando el bloqueo metrológico de contadores, oxidaciones, fugas, pérdidas de carga excesivas, materiales y equipos no adecuados, etc. Problemas que deterioran estos equipos e imposibilitan que realicen las funciones para los que fueron instalados. En segundo lugar se intenta organizar, los dispositivos en función de su configuración, clasificándolos según la posición del contador de agua, en horizontales y verticales. Se analiza la normativa que define las características de los hidrantes (UNE-EN 14267), demostrando que es insuficiente para este tipo de elementos. Por lo que a través de la experiencia recogida en el LHIR (Laboratorio de Hidráulica y Riegos) de la UPV, y del ensayo hidráulico de 13 de estos dispositivos, se proponen ensayos de caracterización hidráulica que permitan evaluar la correcta configuración y funcionamiento de los mismos, analizando y proponiendo soluciones al principal problema encontrado, el bloqueo metrológico de contadores. Una vez analizada la situación de estos hidrantes multiusuario, y tras la recopilación de los problemas encontrados en campo y en laboratorio, se desarrolla un protocolo de diseño que culmina con la redacción de un Pliego de Condiciones Técnicas para este tipo de dispositivos. La aplicación de este pliego junto con la colaboración de SEIASA (Sociedad Española de Infraestructuras Agrarias) desemboca en el desarrollo de una configuración de hidrante tipo denominado "Costella", donde se solucionan los principales problemas planteados. Esta parte finaliza con la validación a través de ensayos hidráulicos en el laboratorio (LHIR), de tres hidrantes con esta configuración.La cuarta y última parte propone un método de análisis, basado en la aplicación EPANET, que permita verificar y realizar configuraciones de este tipo de hidrantes validando su funcionamiento antes de su instalación en la red. Utilizando toda la base experimental se ha construido un modelo mediante Técnicas Computacionales de Fluidos (CFD) de los colectores de los hidrantes ensayados. Paralelamente se ha caracterizado cada tipo de hidrante mediante EPANET ajustando los coeficientes de resistencia de los diferentes elementos singulares que configuran cada hidrates. Estos modelos CFD han permitido validar los modelos en EPANET que simulen con gran precisión la respuesta real de los colectores y por tanto aplicarlos a la s / [CA] Un aprofitament racional i ajustat dels recursos hídrics disponibles en el regadiu implica la necessitat de disposar d'infraestructures que, mitjançant conduccions a pressió, permeten portar els volums requerits des de la captació fins a la planta. Els sistemes de reg a pressió, tant en l'àmbit col·lectiu com en parcel·les, permeten un alt control sobre l'aigua aplicada i garanteixen una alta eficiència d'aplicació. L'adopció d'aquests sistemes de reg ha comportat en els últims trenta anys la implantació de nombroses xarxes col·lectives de reg a pressió. En l'arc mediterrani, on el model productiu es basa en una agricultura intensiva de parcel·les de dimensions petites i mitjanes (superfícies mitjanes no superiors a 0,5 ha), el sistema de distribució de l'aigua des de la xarxa fins a la parcel·la es du a terme normalment a través de hidrant denominades multiusuari. Aquests dispositius presenten unes característiques singulars que els fan difícils de caracteritzar i modelitzar. Tradicionalment, el disseny i la configuració han anant a càrrec dels enginyers projectistes utilitzant la pròpia experiència com a dissenyadors, i desconeixent, en molts casos, com afecta el disseny i la configuració a la resposta hidràulica d'aquests dispositius, i la influència que aquests tindran en les obres d'infraestructura connectades aigües avall. Aquesta tesi aborda l'estudi d'aquestes hidrants multiusuari. En primer lloc, analitzant-ne l'estat actual de funcionament, recopilant els problemes que hi ha en l'actualitat, ressaltant el bloqueig metrològic de comptadors, oxidacions, fuites, pèrdues de càrrega excessives, materials i equips no adequats, etc. Problemes que deterioren aquests equips i impossibiliten que duguen a terme les funcions per a les quals van ser instal·lats. En segon lloc, s'intenta organitzar els dispositius en funció de la configuració, i així es classifiquen, segons la posició del comptador d'aigua, en horitzontals i verticals. S'analitza la normativa que defineix les característiques de les hidrants (UNE-EN 14267), i es demostra que és insuficient per a aquesta classe d'elements. Per això, a través de l'experiència arreplegada en el LHIR (Laboratori d'Hidràulica i Regs) de la UPV, i de l'assaig hidràulic de 13 d'aquests dispositius, es proposen assajos de caracterització hidràulica que permeten avaluar-ne la configuració i el funcionament correctes, s'analitza el bloqueig metrològic de comptadors i es proposen solucions a aquest problema, que és el principal problema detectat. Una vegada analitzada la situació d'aquestes hidrants multiusuari de reg, i després de la recopilació dels problemes trobats en camp i en laboratori, es desenvolupa un protocol de disseny que culmina amb la redacció d'un plec de condicions tècniques per a aquest tipus de dispositius. L'aplicació d'aquest plec juntament amb la col·laboració de SEIASA (Societat Espanyola d'Infraestructures Agràries) desemboca en el desenvolupament d'una configuració de hidrant tipus denominat "Costella", en què se solucionen els principals problemes plantejats. Aquesta part finalitza amb la validació, a través d'assajos hidràulics en el laboratori (LHIR), de tres hidrants amb aquesta configuració. La quarta i última part proposa un mètode d'anàlisi, basat en l'aplicació EPANET 2.0, que permeta verificar i fer configuracions d'aquest de tipus hidrants validant-ne el funcionament abans d'instal·lar-los en la xarxa. Utilitzant tota la base experimental, s'ha construït un model mitjançant tècniques computacionals de fluids (CFD) dels col·lectors de les hidrants assajades. Paral·lelament, s'ha caracteritzat cada tipus d'hidrant mitjançant EPANET ajustant els coeficients de resistència dels diversos elements singulars que configuren cada hidrant. Aquests models CFD han permès validar els models en EPANET que simulen amb gran precisió la resposta real dels col·lectors y per tant aplicar-los a la / Balbastre Peralta, I. (2016). Análisis, caracterización y diseño de Hidrantes multiusuario para riego [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62214

Els brassinoesteroides són fitohormones que actuen com a reguladors del creixement vegetal. En aquest camp, davant dels elevats costos necessaris per obtenir-los resulta rellevant la síntesi de mimètics. En aquest treball s'ha desenvolupat una estratègia per transformar l'inhibidor dels brassinoesteroides, el KM-01, en una nova família d'anàlegs amb activitat brassinoesteroide. Per sintetitzar tres mimètics del KM-01, ha estat necessari posar a punt un mètode per a produir microbiològicament el producte de partida (PR toxina) a escala de grams i, definir mitjançant tècniques computacionals, entre les quals destaca la nova metodologia SHOP, l'estructura d'aquests mimètics del KM-01. Finalment, s'ha posat a punt un bioassaig per avaluar-ne l'activitat antiestrès. / Los brasinoesteroides son fitohormonas que actúan como reguladores del crecimiento vegetal. En este campo, delante de los elevados costes necesarios para obtenerlos resulta relevante la síntesis de miméticos. En este trabajo, se ha desarrollado una estrategia para transformar el único inhibidor conocido de los brasinoesteroides, el KM-01, en una nueva familia de análogos con actividad brasinoesteroide. Para sintetizar tres miméticos del KM-01 ha sido necesaria la puesta a punto de un método para producir microbiológicamente el producto de partida (PR toxina) a escala de gramos y, definir, mediante técnicas de química computacional entre las que destaca la nueva metodología SHOP, la estructura de estos miméticos del KM-01. Finalmente, se ha puesto a punto un bioensayo para evaluar su actividad antiestrés. / Brassinosteroids are fitohormones that act as growth plant regulators. However, the high costs to obtain them drives to the relevance of synthesizing brassinosteroid mimetics. In this work, it has been developed a strategy in order to transform the only known brassinosteroids inhibitor, KM-01, into a new family of analogues with brassinosteroid activity. The synthesis of three KM-01 mimetics has required the microbiologic production of the starting material (PR toxin) in gram quantities and, the structure definition of KM-01 analogues by computational methods (SHOP methodology). Finally, a new bioassay has been developed in order to evaluate their antistress activity.

Aquesta tesi és una continuació dels estudis iniciats en l'equip en el camp de les relacions estructura-activitat (SAR i QSAR) dels brassinoesteroides (BRs) mitjançant mètodes computacionals. L'objectiu general és centrar l'atenció en la cadena lateral, ja que la influència dels hidroxils depenia del tipus d'estudi (quantitatiu o qualitatiu) i la influència de l'extrem final de la cadena lateral era molt genèrica. El desenvolupament d'aquest objectiu principal ha portat a: 1. Estudiar les cadenes laterals d'anàlegs BRs androstànics: Basant-se en l'aproximació a l'anàleg actiu (AAA) prenent com a referència l'estructura de la brassinolida, s'ha vist que els anàlegs α-hidroxiester i α-aminoester són computacionalment bons candidats per presentar activitat brassinoesteroide. Un cop sintetitzats (en una tesi paral·lela), tres anàlegs amb la funcionalitat lliure han donat inactius mentre que quatre anàlegs amb la funcionalitat protegida han donat actius o moderadament actius. Basant-se novament en l'AAA, no ha estat possible explicar computacionalment i de forma inequívoca l'activitat i/o inactivitat d'aquests anàlegs. 2. Revisar i redefinir la conformació activa dels BRs: S'ha conclòs que la conformació activa in silico és l'anomenada HIP. Aquesta és la que explica amb més coherència la distribució tridimensional tan dels hidroxils com de l'extrem final de la cadena lateral de cara a explicar la unió de les cinc cadenes laterals tipus dels BRs amb el receptor. La raó per la qual s'han trobat diverses conformacions actives es troba en l'anàlisi conformacional dels BRs i no pas en els processos de selecció de la conformació activa. 3. Estudiar la influència de la conformació activa dels BRs sobre els models de QSAR: Conformacions actives estructuralment diferents han donat lloc a models quantitati-vament similars, però qualitativament diferents. Quantitativament similars perquè les parts dels BRs que correlacionen amb l'activitat són les mateixes. Qualitativament diferents perquè la contribució a l'activitat d'aquestes parts, especialment de cadena lateral, i la variació de la predictibilitat en funció de l'estructura són diferents en cada cas. Els models reduïts i el model HOMO han posat de manifest que no es pot extreure més informació dels models degut als desequilibris estructurals del conjunt de BRs que formen part del data set. El model a 1 μg/planta explica els requeriments estructurals que fan que un BR sigui actiu o inactiu. El model HIP explica els requeriments estructurals que determinen el grau d'activitat dels BRs actius. Fora de l'objectiu principal, però íntimament relacionat amb els estudis de QSAR s'ha volgut: 4. Determinar l'error experimental de la resposta i de les dades d'activitat: Comparant-los amb els errors dels models, s'observa que el model a 1 μg/planta està força ben ajustat i no té gaire marge de millora. En canvi, que el model HIP pot millorar considerablement sobretot en la predictibilitat, sempre i quan s'arreglin els desequilibris estructurals. D'altre banda, s'ha vist que els diferents tractaments estadístics realitzats en el bioassaig no afecten significativament al valor d'activitat. / Esta Tesis es una continuación de los estudios iniciados por el equipo en el campo de las relaciones estructura-actividad (SAR y QSAR) de los brasinoesteroides (BRs) mediante métodos computacionales. El objetivo general es centrar la atención en la cadena lateral, ya que la influencia de los hidroxilos dependía del tipo de estudio (cuantitativo o cualitativo) y la influencia del extremo final de la cadena lateral era muy genérica. El desarrollo de este objetivo principal ha llevado a: 1. Estudiar las cadenas laterales de los análogos BRs androstánicos: Basándose en la apro-ximación al análogo activo tomando como referencia la estructura de la brasinolida, se ha observado que los análogos α-hidroxiester i α-aminoester son computacionalmente buenos candidatos para presentar actividad brassinoesteroide. Una vez sintetizados (en una tesis paralela), tres análogos con la funcionalidad libre han resultado inactivos mientras que cuatro análogos con la funcionalidad protegida han resultado activos o moderadamente activos. Basándose nuevamente en la AAA, no ha sido posible explicar computacionalmente y de forma inequívoca la actividad o inactividad de estos análogos. 2. Revisar y redefinir la conformación activa de los BRs: Se ha llegado a la conclusión que la conformación activa in silico es la llamada HIP. Esta es la que explica con más coherencia la distribución tridimensional tanto de los hidroxilos como del extremo final de la cadena lateral a fin de explicar la unión de las cinco cadenas laterales tipo de los BRs con el receptor. La razón por la cual se han encontrado diversas conformaciones activas se encuentra en el análisis conformacional y no en los procesos de selección de la conformación activa. 3. Estudiar la influencia de la conformación activa de los BRs en los modelos de QSAR: Conformaciones activas estructuralmente diferentes han dado lugar a modelos cuantita-tivamente similares, pero cualitativamente diferentes. Cuantitativamente similares porque las partes de los BRs que correlacionan con la actividad son las mismas. Cualitativamente diferentes porque la contribución a la actividad de dichas partes, especialmente de la cadena lateral, y la variación de la predictibilidad en función de la estructura son diferentes en cada caso. Los modelos reducidos y el modelo HOMO han puesto de manifiesto que no se puede extraer más información de los modelos debido a los desequilibrios estructurales del conjunto de BRs que conforman el "data set". El modelo a 1 μg/planta explica los requisitos estructurales que hacen que un BR sea activo o inactivo. El modelo HIP explica los requisitos estructurales que determinan el grado de actividad de los BRs activos. Fuera del objetivo principal, pero íntimamente relacionado con los estudios de QSAR se ha querido: 4. Determinar el error experimental de la respuesta y de los datos de actividad: Compa-rándolos con los errores de los modelos, se observa que el modelo a 1 μg/planta está bastante bien ajustado y tiene poco margen de mejora. En cambio, el modelo HIP puede mejorar considerablemente sobretodo en la predictibilidad, siempre y cuando se solucionen los desequilibrios estructurales. Por otro lado, se ha observado que los diferentes tratamientos estadísticos realizados en el bioensayo no afectan significativamente al valor de actividad. / This Thesis is the continuation of the studies started by our laboratory in the field of brassinosteroids (BRs) structure activity relationships (SAR and QSAR) using computational methods. The main aim is to focus the study on the side chain, due to the influence of hydroxyl groups depends on the study (quantitative or qualitative) and the influence of the side chain end is very generic. The development of this goal has leaded to: 1. Study the side chain of androstanic BRs analogues: Based on active analogue approach (AAA) taking brassinolide as the reference structure, it has been shown that α-hydroxyester and α-aminoester analogues are computationally good candidates to elicit brassinosteroid activity. Once synthesized (in a parallel thesis), three analogues with free functionality have result inactive but four analogues with protected functionality have result active or mild active. Based once again on AAA it has not been possible explain computationally and unequivocally the activity and/or inactivity of these analogues. 2. Revise and redefine the active conformation of BRs: It has been concluded that in silico active conformation is the named as HIP. This explains more consistently the tridimensional distribution of both the hydroxyls and the end of the side chain in order to explain the union of the five side chain types with BRs receptor. The reason for having found several active conformations is in BRs conformational analysis not in the active conformation selection procedures. 3. Study the influence of BRs active conformation in QSAR models: Active conformations structurally different has lead to models which are quantitatively similar but qualitatively different. Quantitatively similar due to the parts of BRs that correlate with activity are the same. Qualitatively different due to this parts contribution, especially the side chain, and the structure depending variation of predictability are different on each model. Reduced models and HOMO model has shown that get more information from the models is not possible due to a structural imbalance in BRs data set. The 1 μg/plant model explains the structural requirements that make BRs active or inactive. The HIP model explains the structural requirements that determine the activity degree of active BRs. Out of the main aim, but close related to QSAR studies I wanted to: 4. Determine the experimental error of both the response and the activity data: Compared with models error, it is observed that the 1 μg/plant model is really well adjusted and has little improvement margin, but the HIP model can be considerably improved, overall in predictability. On the other hand, it has been shown that the different statistical treatments done in bioassay do not affect in a significant way the activity value.

Una de las principales limitaciones del secado convectivo es la baja velocidad de secado. La aplicación de ultrasonidos de potencia puede aumentar la velocidad de secado sin producir un aumento significativo de la temperatura del material, lo cual resulta especialmente interesante en el secado de materiales sensibles al calor o en procesos realizados a bajas temperaturas. El principal objetivo de este trabajo ha sido determinar el efecto de los ultrasonidos de potencia en procesos de secado convectivo estableciendo la influencia de las principales variables del proceso. El sistema de aplicación de ultrasonidos consistió en un cilindro vibrante, que constituye la cámara de secado y transfiere la energía acústica a las partículas al ser excitado por un transductor piezoeléctrico tipo sándwich (21.7 kHz). A partir de las experiencias de secado de diferentes productos agroalimentarios (zanahoria, albaricoque, caqui y piel de limón) y su modelización, se pudo establecer una influencia significativa de la aplicación de ultrasonidos tanto en la resistencia interna como en la externa a la transferencia de materia. La intensidad de los efectos provocados por los ultrasonidos dependió del valor de las diferentes variables del proceso: velocidad y temperatura del aire, tipo de material tratado, densidad de carga y potencia aplicada. / García Pérez, JV. (2007). Contribución al estudio de la aplicación de ultrasonidos de potencia en el secado convectivo de alimentos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1890

El correo diseño de las longitudes de anclaje es un elemento básico y fundamental en el diseño de estructuras de hormigón armado, no sólo por obvias razones mecánicas, sino también, porque en muchas ocasiones, dichas longitudes condicionan las dimensiones geométricas de los elementos estructurales. Para ello, es necesario el conocimiento en profundidad de los mecanismos de transmisión de tensiones entre el acero y el hormigón en el que están embebidas las armaduras, mecanismo conocido con el nombre de adherencia. En numerosas circunstancias el anclaje de las armaduras pasivas se realiza en zonas con presencia de fuertes compresiones transversales que, de acuerdo con las experimentaciones llevadas a cabo, mejoran notablemente las condiciones adherentes de las armaduras pasivas. Esta situación es habitual en la zona de anclaje en el extremo de vigas, bajo la carga aplicada en ménsulas cortas o el anclaje de armaduras en encepados de pilotes. Todos estos ejemplos corresponden a nudos CTT (compresión-comprensión-tracción) en los que la compresión transversal está muy relacionada con el ángulo de inclinación de las bielas comprimidas que se producen en esas regiones D. Sin embargo, esta circunstancia ventajosa no es tenida en cuenta en las expresiones numéricas que permiten calcular las longitudes de anclaje incluidas en la EHE. Por otra parte, son escasas las investigaciones en las que se considera la presión transversal como un parámetro y la mayor parte de éstas están encaminadas a la obtención de curvas (...), para lo cual se emplean configuraciones de ensayo que no reproducen condiciones reales. Por todo ello, se solicitó y fue concedido por el Ministerio de Ciencia y Tecnología en el año 2004 un proyecto de investigación titulado "Estudio teórico-experimental del anclaje transversal" cuyo objetivo fundamental es analizar las condiciones de anclaje de las armaduras en regiones D sometidas a compresiones transversales, tanto de forma experimental como numérica. E / Delgado Bueno, MC. (2008). Modelización numérica del comportamiento adherente acero-hormigón en presencia de compresión transversal [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2924

En la fritura al vacío, el alimento se procesa a presión subatmosférica en un sistema cerrado, lo que permite disminuir la temperatura de ebullición del agua y, por tanto, la temperatura de fritura. Además de un menor contenido en grasa, conserva mejor el color y el sabor natural de los alimentos, también por la baja temperatura y el bajo contenido de oxígeno se prolonga la vida útil del aceite. Adicionalmente se previene la formación de acrilamida en productos propensos a ello. El objetivo de este trabajo fue estudiar la influencia de la temperatura y el nivel de vacío sobre la pérdida de agua de láminas de manzana (var. Granny smith) durante la fritura al vacío, así como en la absorción de aceite. Primeramente se procedió a diseñar y construir un sistema de fritura al vacío, para determinar las cinéticas de pérdida de agua, así como el coeficiente de difusión efectivo (Deff) y la energía de activación (Ea), analizando la influencia de la temperatura y la presión sobre dichos parámetros. El trabajo experimental se desarrolló en dos etapas: en una se procesó a presión atmosférica y en la otra, al vacío. En las experiencias a presión atmosférica (101.3 kPa) se consideraron las temperaturas de 140, 150, 160 y 170 ºC y los tiempos de fritura de 30, 60, 90, 120 y 150 s. Al vacío, se aplicaron tres niveles de presión (18.6, 13.3 y 8 kPa) a 80, 90, 100, 110 y 120 ºC (30, 60, 90, 120, 150, 180 y 300 s). Cada experimento se realizó por duplicado utilizando cuatro láminas de 2 mm de espesor. En la fritura al vacío, las curvas de pérdida de agua presentaron la forma típica de las de secado en el período decreciente, de forma semejante a la de presión atmosférica y a las reportadas en la literatura para fritura al vacío. Se empleó un modelo difusivo para una lámina infinita para modelar las cinéticas de pérdida de agua. La concordancia del modelo fue buena (% var > 99%). Los valores de Deff determinados se encuentran dentro del intervalo general para deshidratación de alimento / Bravo Vasquez, JE. (2008). Contribución al estudio de la fritura al vacío: deshidratación de rodajas de manzana [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3401

En los últimos años, la aplicación de Ultrasonidos de Alta Intensidad (US) en procesos alimentarios ha despertado un gran interés debido a su capacidad para intensificar los fenómenos de transporte de materia. Esta capacidad es atribuida a una serie de mecanismos inducidos por los US que pueden afectar tanto la resistencia interna como la resistencia externa al transporte de materia. Además, la aplicación de US puede influir en la estructura del producto tratado y en consecuencia en su calidad final. Para poder tener un mejor conocimiento de los efectos de los US, tanto en el transporte de materia como en la calidad del producto final, es importante profundizar en la interacción entre la energía acústica y la estructura del alimento. Por lo tanto, el principal objetivo de esta Tesis Doctoral fue evaluar la influencia de los US en el transporte de materia y en la interacción ultrasonidos-estructura del producto en varios sistemas sólido-líquido y sólido-gas. Respecto a las aplicaciones en sistemas sólido-líquido, se estudió el efecto de los US en el salado de carne y en el desalado de bacalao. En ambos estudios, el principal objetivo fue evaluar la influencia de la aplicación de US en las cinéticas de transporte de agua y NaCl, así como en la microestructura y en las propiedades físicas del producto final. Además, en el salado de carne (5±1 ºC), se estudió el efecto de la concentración de NaCl en la salmuera (50, 100, 150, 200, 240 y 280 kg NaCl/m3 ). En este sentido, se observó que la concentración de la salmuera afectó a la dirección del transporte de agua. Así, a concentraciones inferiores a 200 kg NaCl/m3 , las muestras se rehidrataron, mientras que a concentraciones mayores, la muestras sufrieron una deshidratación. En el caso del desalado de bacalao (4±1 ºC), se evaluó la aplicación de dos potencias acústicas diferentes. En ambos procesos, se analizó el transporte de materia mediante modelos difusivos. El análisis microestructural se realizó a través de diferentes técnicas: SEM, Cryo-SEM y microscopia óptica. Además, se evaluaron ciertos parámetros físicos del producto final, tales como la dureza y el hinchamiento de las muestras. Los modelos difusivos describieron de manera adecuada las cinéticas de transporte de agua y NaCl, tanto en salado como desalado, proporcionando una tendencia similar entre los datos experimentales y los calculados. En todos los casos estudiados, la aplicación de US intensificó significativamente (p<0.05) el transporte de materia, incrementando ambas difusividades efectivas (agua y NaCl). Además, en el caso del desalado de bacalao, se observó que al aumentar la potencia acústica aplicada al medio, la intensificación del transporte de materia fue más acusada. La ganancia de sal en el salado de carne provocó cambios en la textura, así, altos contenidos de NaCl conllevaron muestras más duras. La mayor dureza de la carne salada con US, comparada con la salada de manera convencional, pudo deberse a su contenido más alto de sal. Por otro lado, en el bacalao, el desalado produjo el hinchamiento y el ablandamiento de las muestras. Dichos efectos fueron más evidentes al aplicar US. Mediante el análisis microestructural se observó que, la carne salada con la aplicación de US presentó una distribución más homogénea de NaCl, mientras que en el bacalao desalado, los US produjeron un incremento de la anchura de las fibras musculares. En sistemas sólido-gas, se estudió la aplicación de US sin contacto directo tanto en el secado por aire caliente como en el secado a baja temperatura. En primer lugar, se estudió la aplicación de US en el secado a baja temperatura de bacalao salado. En este estudio se cuantificó la influencia de los US en las cinéticas de secado y en algunas propiedades físicas del producto final. Así, se realizaron experiencias de secado (2 ± 0.1 m/s) de bacalao salado a diferentes temperaturas (-10, 0, 10 y 20 °C) con (20.5 kW/m3 ) y sin la aplicación de US. En las muestras deshidratadas se analizó la capacidad de rehidratación (4 °C), el color, la textura y la microestructura. Con el fin de cuantificar la influencia de la aplicación de US y la temperatura durante el secado, las cinéticas de secado y de rehidratación se modelizaron mediante modelos difusivos y empíricos.En todas las temperaturas estudiadas, la aplicación de US durante el secado de bacalao incrementó la velocidad del proceso, alcanzando reducciones de tiempo de hasta un 50%. Por otro lado, el modelo difusivo describió adecuadamente las cinéticas de secado proporcionando porcentajes de varianza superiores al 99%. La aplicación de US incrementó significativamente (p<0.05) la difusividad efectiva hasta un 110%. Respecto a las propiedades físicas, las muestras secadas con US fueron más blandas y presentaron una mayor capacidad de rehidratación que las muestras secadas de manera convencional. Este hecho se relacionó con los cambios microestructurales observados, tales como, mayores espacios entre las miofibrillas y una mayor migración de la sal a la superficie de las muestras. Finalmente, la aplicación de US produjo cambios significativos (p<0.05) de color en el producto deshidratado. En el caso de la aplicación de US en el secado por aire caliente, se evaluó la respuesta de diferentes vegetales ante la energía acústica. Así, se estudió la aplicación de US en el secado por aire caliente (40 ºC y 1 m/s) de berenjena, patata, manzana y yuca aplicando diferentes niveles de potencia acústica (0, 6, 12, 19, 25 y 31 kW/m3 ). La aplicación de US redujo el tiempo de secado en todos los productos analizados. Sin embargo, las reducciones dependieron del producto tratado, oscilando entre un 27%, en el caso de la yuca, y un 68%, para la berenjena. Con la finalidad de estudiar la influencia de los US tanto en la resistencia interna como en la resistencia externa al transporte de materia, las cinéticas de secado fueron modelizadas mediante modelos difusivos con diferente nivel de complejidad. Para las condiciones experimentales estudiadas, la resistencia externa resultó ser significativa. Así, su consideración en el modelo difusivo incrementó el porcentaje de varianza explicada de un 84%, valor obtenido por el modelo que no considera la resistencia externa, a un 98%. Sin embargo, cuando el encogimiento de la muestra resultó un fenómeno significativo, como en el caso de la berenjena, la difusividad efectiva identificada fue sobreestimada. Es por ello que, el modelo difusivo que considera ambos fenómenos (resistencia externa y encogimiento) se utilizó para describir con mayor precisión las cinéticas de secado de berenjena, alcanzándose porcentajes de varianza explicada superiores al 99% y errores relativos medios inferiores al 1.2%. La potencia ultrasónica influyó significativamente (p<0.05) en los parámetros cinéticos. Así, se observaron relaciones lineales significativas entre la difusividad efectiva y el coeficiente de transferencia de materia con la potencia ultrasónica En todas las temperaturas estudiadas, la aplicación de US durante el secado de bacalao incrementó la velocidad del proceso, alcanzando reducciones de tiempo de hasta un 50%. Por otro lado, el modelo difusivo describió adecuadamente las cinéticas de secado proporcionando porcentajes de varianza superiores al 99%. La aplicación de US incrementó significativamente (p<0.05) la difusividad efectiva hasta un 110%. Respecto a las propiedades físicas, las muestras secadas con US fueron más blandas y presentaron una mayor capacidad de rehidratación que las muestras secadas de manera convencional. Este hecho se relacionó con los cambios microestructurales observados, tales como, mayores espacios entre las miofibrillas y una mayor migración de la sal a la superficie de las muestras. Finalmente, la aplicación de US produjo cambios significativos (p<0.05) de color en el producto deshidratado. En el caso de la aplicación de US en el secado por aire caliente, se evaluó la respuesta de diferentes vegetales ante la energía acústica. Así, se estudió la aplicación de US en el secado por aire caliente (40 ºC y 1 m/s) de berenjena, patata, manzana y yuca aplicando diferentes niveles de potencia acústica (0, 6, 12, 19, 25 y 31 kW/m3 ). La aplicación de US redujo el tiempo de secado en todos los productos analizados. Sin embargo, las reducciones dependieron del producto tratado, oscilando entre un 27%, en el caso de la yuca, y un 68%, para la berenjena. Con la finalidad de estudiar la influencia de los US tanto en la resistencia interna como en la resistencia externa al transporte de materia, las cinéticas de secado fueron modelizadas mediante modelos difusivos con diferente nivel de complejidad. Para las condiciones experimentales estudiadas, la resistencia externa resultó ser significativa. Así, su consideración en el modelo difusivo incrementó el porcentaje de varianza explicada de un 84%, valor obtenido por el modelo que no considera la resistencia externa, a un 98%. Sin embargo, cuando el encogimiento de la muestra resultó un fenómeno significativo, como en el caso de la berenjena, la difusividad efectiva identificada fue sobreestimada. Es por ello que, el modelo difusivo que considera ambos fenómenos (resistencia externa y encogimiento) se utilizó para describir con mayor precisión las cinéticas de secado de berenjena, alcanzándose porcentajes de varianza explicada superiores al 99% y errores relativos medios inferiores al 1.2%. La potencia ultrasónica influyó significativamente (p<0.05) en los parámetros cinéticos. Así, se observaron relaciones lineales significativas entre la difusividad efectiva y el coeficiente de transferencia de materia con la potencia ultrasónica aplicada. Por otro lado, la magnitud del incremento de los parámetros cinéticos con el aumento de la potencia acústica aplicada se vio muy influenciado por el producto secado. Con el objetivo de mejorar la comprensión de cómo la estructura interna del material influye en la efectividad de los US durante el secado, los resultados experimentales de este trabajo para berenjena, patata, yuca y manzana fueron completados con otros ya publicados en trabajos previos sobre zanahoria, piel de naranja y piel de limón. Las cinéticas de secado fueron analizadas mediante un modelo difusivo en el cual se consideró la difusividad efectiva como un parámetro global del transporte de materia. Además, en todos los productos se determinó experimentalmente la porosidad y diversos parámetros texturales, como por ejemplo la dureza, la microestructura y las propiedades acústicas. La Pendiente de la relación lineal entre la Difusividad efectiva y la Potencia Ultrasónica aplicada (PDPU) calculada para cada producto se utilizó como una estimación de la efectividad de los US, de manera que mientras mayor fue dicha pendiente, la efectividad de los US se incrementó. Se observó la existencia de una correlación lineal (r¿0.95) entre PDPU y la porosidad y dureza del producto. Así, en productos que presentaron una mayor porosidad y una menor dureza, la PDPU fue mayor. Además, se observó que las relaciones PDPU vs. impedancia y PDPU vs. coeficiente de transmisión de la energía acústica mostraron un patrón muy similar. Este hecho pone de manifiesto que la aplicación de US en el proceso de secado depende en gran medida de la fracción de energía ultrasónica que penetra en el sólido. Por un lado, los productos más blandos y con una estructura más porosa mostraron una mejor transmisión de la energía acústica y fueron más sensibles a los efectos mecánicos producidos por los US. Por otro lado, los materiales más duros y con una estructura más compacta fueron menos afectados por la energía acústica, debido a la gran diferencia de impedancias entre el producto y el aire, lo cual puede inducir grandes pérdidas de energía en la interfase. aplicada. Por otro lado, la magnitud del incremento de los parámetros cinéticos con el aumento de la potencia acústica aplicada se vio muy influenciado por el producto secado. Con el objetivo de mejorar la comprensión de cómo la estructura interna del material influye en la efectividad de los US durante el secado, los resultados experimentales de este trabajo para berenjena, patata, yuca y manzana fueron completados con otros ya publicados en trabajos previos sobre zanahoria, piel de naranja y piel de limón. Las cinéticas de secado fueron analizadas mediante un modelo difusivo en el cual se consideró la difusividad efectiva como un parámetro global del transporte de materia. Además, en todos los productos se determinó experimentalmente la porosidad y diversos parámetros texturales, como por ejemplo la dureza, la microestructura y las propiedades acústicas. La Pendiente de la relación lineal entre la Difusividad efectiva y la Potencia Ultrasónica aplicada (PDPU) calculada para cada producto se utilizó como una estimación de la efectividad de los US, de manera que mientras mayor fue dicha pendiente, la efectividad de los US se incrementó. Se observó la existencia de una correlación lineal (r¿0.95) entre PDPU y la porosidad y dureza del producto. Así, en productos que presentaron una mayor porosidad y una menor dureza, la PDPU fue mayor. Además, se observó que las relaciones PDPU vs. impedancia y PDPU vs. coeficiente de transmisión de la energía acústica mostraron un patrón muy similar. Este hecho pone de manifiesto que la aplicación de US en el proceso de secado depende en gran medida de la fracción de energía ultrasónica que penetra en el sólido. Por un lado, los productos más blandos y con una estructura más porosa mostraron una mejor transmisión de la energía acústica y fueron más sensibles a los efectos mecánicos producidos por los US. Por otro lado, los materiales más duros y con una estructura más compacta fueron menos afectados por la energía acústica, debido a la gran diferencia de impedancias entre el producto y el aire, lo cual puede inducir grandes pérdidas de energía en la interfase. aplicada. Por otro lado, la magnitud del incremento de los parámetros cinéticos con el aumento de la potencia acústica aplicada se vio muy influenciado por el producto secado. Con el objetivo de mejorar la comprensión de cómo la estructura interna del material influye en la efectividad de los US durante el secado, los resultados experimentales de este trabajo para berenjena, patata, yuca y manzana fueron completados con otros ya publicados en trabajos previos sobre zanahoria, piel de naranja y piel de limón. Las cinéticas de secado fueron analizadas mediante un modelo difusivo en el cual se consideró la difusividad efectiva como un parámetro global del transporte de materia. Además, en todos los productos se determinó experimentalmente la porosidad y diversos parámetros texturales, como por ejemplo la dureza, la microestructura y las propiedades acústicas. La Pendiente de la relación lineal entre la Difusividad efectiva y la Potencia Ultrasónica aplicada (PDPU) calculada para cada producto se utilizó como una estimación de la efectividad de los US, de manera que mientras mayor fue dicha pendiente, la efectividad de los US se incrementó. Se observó la existencia de una correlación lineal (r¿0.95) entre PDPU y la porosidad y dureza del producto. Así, en productos que presentaron una mayor porosidad y una menor dureza, la PDPU fue mayor. Además, se observó que las relaciones PDPU vs. impedancia y PDPU vs. coeficiente de transmisión de la energía acústica mostraron un patrón muy similar. Este hecho pone de manifiesto que la aplicación de US en el proceso de secado depende en gran medida de la fracción de energía ultrasónica que penetra en el sólido. Por un lado, los productos más blandos y con una estructura más porosa mostraron una mejor transmisión de la energía acústica y fueron más sensibles a los efectos mecánicos producidos por los US. Por otro lado, los materiales más duros y con una estructura más compacta fueron menos afectados por la energía acústica, debido a la gran diferencia de impedancias entre el producto y el aire, lo cual puede inducir grandes pérdidas de energía en la interfase. En resumen, a partir de los resultados obtenidos en este trabajo, se han encontrado diversos factores que son comunes en las aplicaciones de los US en sistemas solido-líquido y en sólido-gas. En primer lugar, se ha demostrado el potencial de los US para intensificar las cinéticas de transporte de materia en ambos sistemas. Además, en ambos casos, los efectos mecánicos atribuidos a la aplicación de US provocaron cambios en la estructura del producto, así como también en las propiedades físicas del material tratado que deben de tenerse en cuenta en vistas a preservar la calidad de los productos. Además, en los sistemas sólido-gas, se ha observado la influencia de la estructura del producto en la efectividad de los US durante el secado. Esto se ha atribuido a la diferencia de impedancias entre el aire y el producto / Ozuna López, C. (2013). Estudio de la aplicación de ultrasonidos de alta intensidad en sistemas sólido-líquido y sólido-gas. Influencia en la cinética de transporte de materia y en la estructura de los productos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34779

[EN] The riparian areas can be understood as those areas adjacent or very close to the river channels that are environmentally influenced by this proximity and, in consequence, that are frequently subjected to periodic flooding. The riverbank is an ecosystem itself that has great ecological value. It acts as a transition zone between land and water areas and as a corridor across different regions. As riparian areas are located beside the river water, their soils are frequently very productive. The vegetation in these areas is very productive and favours a great density and diversity of wild life. It has an important role in the ecosystem's capacity for other different functions as the nutrients balance, the water temperature regulation by shadowing, the banks stabilization, etc. In consequence, the riparian vegetation is necessary for the correct balance in the fluvial ecosystem. As this vegetation conditions the hydrology of the river system, the hydrological regime of the river determines the development, the distribution and the diversity of this vegetation. In fact, the presence and wellbeing of the vegetation in semiarid riparian environments is mainly conditioned to the floods frequency and magnitude, to the water availability in the unsaturated upper soil and to the water table accessibility. The aim of the present thesis is to develop and to implement a new ecohydrological dynamic model that predicts the vegetation on the riparian zones of a river reach by including new processes or by reconsidering the definition of those already included in the models taken as reference. In addition, it is pursued to demonstrate the utility of the new model by analysing the dynamic response of the vegetation under different global change scenarios. A background review has been intensively addressed to obtain the required expert knowledge needed to face the proposal of a new methodology for the analysis of the spatial and temporal distribution of the vegetation in the riparian area. A selection of the most representative models among the currently available and their implementation on different Mediterranean semiarid case studies of the Jucar River Basin District have been performed. After evaluating the advantages and limitations of these reference models, a new improved mathematical model has been proposed. This new tool, the Riparian Vegetation Dynamic Model (RVDM), integrates the knowledge provided by previous tools and represents an upgrade in the way of understanding the relations between the riparian hydrodynamics and the vegetation dynamics. The model has proved to be capable to predict the distribution of the riparian vegetation communities observed in reaches with semiarid characteristics. It has been demonstrated that RVDM represents an upgrade respect to previous tools in the quality and the reliability of the results. Once the advantages of this new tool have been proven, different global change scenarios have been simulated to analyse the dynamic response of the vegetation in the riparian areas. / [ES] Las riberas pueden entenderse como aquellas áreas adyacentes o muy próximas a los cauces fluviales, con inundaciones periódicas, que se ven ambientalmente influidas de forma distintiva por esta proximidad. La ribera es un ecosistema en sí mismo que tiene un gran valor ecológico por constituir una zona de transición entre las zonas terrestre y acuática y un corredor a través de diferentes regiones. Su cercanía al agua, sus suelos tradicionalmente fértiles y su vegetación característica, hacen de estos ecosistemas entornos favorables para una gran densidad y diversidad de vida salvaje. La vegetación de ribera tiene un papel importante en la capacidad del ecosistema para diferentes funciones como son el balance de nutrientes, la regulación de la temperatura de las aguas por efecto del sombreo, la estabilización de las márgenes del río, etc., y por tanto es necesaria para un equilibrio adecuado del ecosistema fluvial. Pero no solo la vegetación de ribera tiene influencia sobre la hidrología del cauce; el desarrollo, la distribución o la diversidad de esta vegetación vienen determinados por el régimen hidrológico del mismo. De hecho, en entornos semiáridos, no solo la frecuencia e intensidad de las avenidas, sino también la cantidad de agua capilar disponible en la zona superficial del suelo, así como la accesibilidad al nivel freático, condicionan tanto la presencia como el bienestar de la vegetación. El objetivo fundamental de esta tesis doctoral es el desarrollo e implementación de un modelo ecohidrológico dinámico, de distribución espacio-temporal de la vegetación de ribera a escala de tramo que, incluyendo nuevos procesos o replanteando la definición de los ya incluidos en los modelos de referencia, mejore los resultados que pueden obtenerse con los modelos actualmente disponibles. Asimismo, se pretende demostrar la utilidad del nuevo modelo mediante el análisis de la respuesta dinámica de la vegetación de ribera a escala de tramo frente a diferentes escenarios de cambio global. Con el fin de adquirir la autonomía y el conocimiento experto necesario para abordar este objetivo, se propone una revisión del estado del arte actual, una selección de los modelos más representativos entre los actualmente disponibles y su aplicación en diferentes casos de estudio dentro del entorno semiárido mediterráneo de la Demarcación Hidrográfica del Júcar. Tras valorar los defectos y posibles mejoras de los modelos de referencia, se ha propuesto un nuevo modelo mejorado que combina el conocimiento existente de los procesos hidrológicos, biológicos y geomorfológicos que se producen en la zona de ribera. Este modelo matemático, Riparian Vegetation Dynamic Model (RVDM), se ha implementado en una herramienta capaz de reproducir la distribución de las comunidades vegetales riparias observadas en tramos con características similares a las de los casos de estudio seleccionados. Se ha comprobado que, efectivamente, RVDM supone una mejora en la calidad y la fiabilidad de los resultados respecto a las herramientas homólogas contemporáneas, es decir, respecto a los modelos de referencia. Demostradas las ventajas de su uso se ha determinado, mediante la aplicación del nuevo modelo RVDM, la respuesta dinámica de la vegetación de ribera a escala de tramo frente a diferentes regímenes de aportaciones, como respuesta a diferentes escenarios de cambio global. / [CA] Les riberes poden entendre's com aquelles àrees adjacents o molt pròximes als llits fluvials, amb inundacions periòdiques, que es veuen ambientalment influïdes de forma distintiva per esta proximitat. La ribera és un ecosistema en si mateix que té un gran valor ecològic per constituir una zona de transició entre les zones terrestre i aquàtica i un corredor a través de diferents regions. La seua proximitat a l'aigua, els seus sòls tradicionalment fèrtils i la seua vegetació característica, fan d'estos ecosistemes entorns favorables per a una gran densitat i diversitat de vida salvatge. La vegetació de ribera té un paper important en la capacitat de l'ecosistema per a diferents funcions com són el balanç de nutrients, la regulació de la temperatura de les aigües per efecte de l'ombrege, l'estabilització dels marges del riu, etc., i per tant és necessària per a un equilibri adequat de l'ecosistema fluvial. Però no sols la vegetació de ribera té influència sobre la hidrologia del llit; el desenvolupament, la distribució o la diversitat d'esta vegetació vénen determinats pel règim hidrològic del mateix. De fet, en entorns semiárids, no sols la freqüència i intensitat de les avingudes, sinó també la quantitat d'aigua capil·lar disponible en la zona superficial del sòl, així com l'accessibilitat al nivell freàtic, condicionen tant la presència com el benestar de la vegetació. L'objectiu fonamental d'esta tesi doctoral és el desenvolupament i implementació d'un model ecohidrológic dinàmic, de distribució espai-temporal de la vegetació de ribera a escala de tram que, incloent nous processos o replantejant la definició dels ja inclosos en els models de referència, millore els resultats que poden obtindre's amb els models actualment disponibles. Així mateix, es pretén demostrar la utilitat del nou model per mitjà de l'anàlisi de la resposta dinàmica de la vegetació de ribera a escala de tram enfront de diferents escenaris de canvi global. A fi d'adquirir l'autonomia i el coneixement expert necessari per a abordar este objectiu, es proposa una revisió de l'estat de l'art actual, una selecció dels models més representatius entre els actualment disponibles i la seua aplicació en diferents casos d'estudi dins de l'entorn semiárid mediterrani de la Demarcació Hidrogràfica del Xúquer. Després de valorar els defectes i possibles millores dels models de referència, s'ha proposat un nou model millorat que combina el coneixement existent dels processos hidrològics, biològics i geomorfològics que es produïxen en la zona de ribera. Este model matemàtic, Riparian Vegetation Dynamic Model (RVDM) , s'ha implementat en una ferramenta capaç de reproduir la distribució de les comunitats vegetals riparies observades en trams amb característiques semblants a les dels casos d'estudi seleccionats. S'ha comprovat que, efectivament, RVDM suposa una millora en la qualitat i la fiabilitat dels resultats respecte a les ferramentes homòlogues contemporànies, és a dir, respecte als models de referència. Demostrats els avantatges del seu ús s'ha determinat, per mitjà de l'aplicació del nou model RVDM, la resposta dinàmica de la vegetació de ribera a escala de tram enfront de diferents règims d'aportacions, com a resposta a diferents escenaris de canvi global. / García Arias, A. (2015). Desarrollo de un modelo ecohidrológico para el análisis de la dinámica de ecosistemas riparios [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53693

Tesis por compendio / [EN] Dehydration is one of the most commonly used operations in the food industry, and although its aim is to extend the shelf life of foods by reducing their water activity, it could also involve quality degradation. Vacuum freeze-drying may be considered one of the best drying methods for the purposes of preserving the organoleptic and nutritional properties of the fresh product, but its high processing cost limits its use to high value-added products. Convective drying at low temperatures could be considered an alternative means of obtaining high quality products at lower cost. However, the low drying rates at low temperatures (T<20ºC) and atmospheric pressure makes its industrial application difficult. In this sense, high intensity ultrasound (US) has been used to intensify mass transfer phenomena in food processing. It could be of great interest to apply US in low temperature drying because the ultrasonic effects are mainly mechanical (non-thermal). In this context, the main aim of this thesis was to determine the feasibility of US application in low temperature drying, addressing the effect on both the drying kinetics and the quality of the obtained products. For this purpose, apple, eggplant and cod samples were dried at different temperatures (-10, -5, 0, 5 and 10ºC), air velocities (1, 2, 4 and 6 m/s) and applying different ultrasonic powers (0, 25, 50 and 75 W). Diffusion models were used to describe the drying kinetics and to quantify the influence of the process variables. Moreover, different quality parameters (rehydration capacity, texture, antioxidant capacity...) of the dried products were determined. The application of US significantly (p<0.05) shortened the drying time under every drying condition and with each product tested, reducing the drying time by up to 80, 87 and 60% in apple, eggplant and cod samples, respectively. Thus, the greater the ultrasonic power applied, the shorter the drying time. The drying temperature and air velocity influenced the US efficiency and the best performance was achieved at the lowest drying temperatures and air velocities. In general terms, the diffusion model adequately fitted the drying kinetics of the three products tested. Although, in the case of US assisted drying, a better fit of the experimental data was obtained when the external resistance to water transfer was considered. The URIF (Uniformly Retreating Ice Front) model successfully fitted the atmospheric freeze drying kinetics. This model was validated under different experimental conditions. As regards the effect of the process variables on the quality parameters, in overall terms, it was observed that neither the US application nor the air velocity greatly influenced the quality of the obtained products. However, the temperature affected some quality parameters, such as rehydration capacity and color, especially at temperatures below the samples' freezing point. Finally, as a technology employed for the purposes of obtaining porous food matrices to be used further in the development of functional foods, US-assisted low temperature drying could be considered of great potential. Thus, from dried apple samples impregnated with olive leaf extract, it was observed that US application during drying did not significantly (p<0.05) influence the infusion capacity but did increase the antioxidant capacity of the final product. Therefore, high intensity ultrasound could be considered an interesting technology with which to speed-up the low temperature drying processes without greatly affecting the quality of the dried product. / [ES] La deshidratación, una de las operaciones más utilizadas en la industria agroalimentaria, mejora la estabilidad de los alimentos al reducir su actividad de agua, aunque puede afectar a su calidad. Entre las diferentes técnicas de secado existentes, destaca la liofilización a vacío por ser una de las que mejor conservan las propiedades organolépticas y nutricionales de los productos. Sin embargo, esta operación resulta muy cara y sólo se utiliza en productos de alto valor añadido. El secado convectivo a baja temperatura (T<20ºC) representa una alternativa para obtener productos de alta calidad a menor coste aunque su baja velocidad de proceso dificulta su implementación a nivel industrial. En este sentido, los ultrasonidos de alta intensidad (US) se han aplicado para intensificar operaciones de transferencia de materia en diferentes procesos agroalimentarios. Sus efectos son principalmente mecánicos (no térmicos), por lo que su uso en el secado a baja temperatura resulta altamente interesante. En este contexto, el objetivo general de la presente tesis doctoral fue determinar la viabilidad de la aplicación de US en procesos de secado a baja temperatura, abordando tanto su efecto en la cinética como en la calidad de los productos obtenidos. Para ello, se deshidrataron muestras de manzana, berenjena y bacalao a diferentes temperaturas (-10, -5, 0, 5 y 10ºC) y velocidades de aire (1, 2, 4 y 6 m/s) y aplicando diferentes niveles de potencia acústica (0, 25, 50 y 75 W). Se utilizaron modelos difusivos para describir las cinéticas de secado y cuantificar la influencia de las variables de proceso. Además, se determinaron diferentes parámetros de calidad (capacidad de rehidratación, textura, capacidad antioxidante,¿) de los productos deshidratados. La aplicación de US permitió reducir significativamente (p<0.05) el tiempo de secado en todas las condiciones experimentales y productos analizados, obteniendo reducciones de tiempo de secado de hasta el 80, 87 y 60% en manzana, berenjena y bacalao, respectivamente. La reducción del tiempo de secado fue mayor cuanto mayor fue la potencia acústica aplicada. La temperatura y la velocidad del aire de secado influyeron en la efectividad de la aplicación de US, siendo mayor el efecto de los US a las temperaturas y velocidades más bajas. En general, la teoría difusional describió adecuadamente la cinética de secado de los tres productos estudiados. En las experiencias con aplicación de US se obtuvo un mejor ajuste a los datos experimentales cuando se consideró la resistencia externa en el modelo. Asimismo, en condiciones de liofilización a presión atmosférica, el modelo URIF (Uniformly Retreating Ice Front) se ajustó adecuadamente a los datos experimentales. Además, este modelo se validó en diferentes condiciones experimentales. Respecto al efecto de las variables de proceso en los parámetros de calidad, en general, se observó que ni la aplicación de US ni la velocidad de aire influyeron de manera importante en la calidad de los productos obtenidos. En cambio, la temperatura afectó de manera relevante a parámetros como la capacidad de rehidratación y el color, especialmente a temperaturas por debajo del punto de congelación de las muestras. Por otro lado, el secado a baja temperatura asistido con US tiene un alto potencial para la obtención de matrices porosas alimentarias para su posterior utilización en el desarrollo de alimentos funcionales. Así, en muestras de manzana deshidratada e impregnada con extracto de hoja de olivo, se observó que la aplicación de US durante el secado no afectó significativamente (p<0.05) a la capacidad de impregnación, pero sí incrementó la capacidad antioxidante del producto obtenido. Por lo tanto, los ultrasonidos de alta intensidad se pueden considerar como una tecnología interesante para acelerar los procesos de secado a baja temperatura sin afectar en gran medida a la calidad del producto obtenido. / [CA] La deshidratació, una de les operacions més utilitzades en la indústria agroalimentària, millora l'estabilitat dels aliments en reduir la seua activitat d'aigua, encara que pot afectar-ne la qualitat. Entre les diferents tècniques d'assecatge que hi ha, destaca la liofilització al buit per ser una de les que millor conserven les propietats organolèptiques i nutricionals dels productes, però resulta molt cara i només s'utilitza en productes d'alt valor afegit. L'assecatge convectiu a baixa temperatura (T<20ºC) representa una alternativa per a obtenir productes d'alta qualitat a menor cost. No obstant això, la baixa velocitat d'assecatge dificulta la seua implementació a nivell industrial. En aquest sentit, els ultrasons d'alta intensitat (US) s'han aplicat per a intensificar operacions de transferència de matèria en diferents processos agroalimentaris. El seu ús en l'assecatge a baixa temperatura resulta altament interessant pel fet que els seus efectes són principalment mecànics (no tèrmics). En aquest context, l'objectiu general de la present tesi doctoral va ser determinar la viabilitat de l'aplicació d'US en processos d'assecatge a baixa temperatura, abordant tant l'efecte en la cinètica del procés com en la qualitat dels productes obtinguts. Amb aquesta finalitat, es van deshidratar mostres de poma, albergínia i bacallà a diferents temperatures (-10, -5, 0, 5 i 10ºC) i velocitats d'aire (1, 2, 4 i 6 m/s) i aplicant diferents nivells de potència acústica (0, 25, 50 i 75 W). Es van utilitzar models difusius per a descriure les cinètiques de l'assecatge i quantificar la influència de les variables del procés. A més, es van determinar diferents paràmetres de qualitat (capacitat de rehidratació, textura, capacitat antioxidant...) dels productes deshidratats. L'aplicació d'US va permetre reduir significativament (p<0.05) el temps d'assecatge en totes les condicions experimentals i tots els productes analitzats; es van obtenir reduccions de temps de fins al 80%, 87% i 60% en pomes, albergínies i bacallà, respectivament. La reducció del temps d'assecatge va ser més alta com més alta va ser la potència acústica aplicada. La temperatura i la velocitat de l'aire de l'assecatge van influir en l'efectivitat de l'aplicació d'US, sent major l'efecte dels US a les temperatures i velocitats més baixes. En general, la teoria difusional va descriure adequadament la cinètica de l'assecatge dels tres productes estudiats. En les experiències amb aplicació d'US es va obtenir un millor ajust a les dades experimentals quan es va considerar la resistència externa en el model. Així mateix, en condicions de liofilització a pressió atmosfèrica, el model URIF (Uniformly Retreating Ice Front) es va ajustar correctament a les dades experimentals. A més, aquest model es va validar en diferents condicions experimentals. Respecte a l'efecte de les variables del procés en els paràmetres de qualitat, en general, es va observar que ni l'aplicació d'US ni la velocitat de l'aire van influir de manera important en la qualitat dels productes obtinguts. En canvi, la temperatura va afectar de manera rellevant a paràmetres com la capacitat de rehidratació i el color, especialment a temperatures per davall del punt de congelació de les mostres. D'altra banda, l'assecatge a baixa temperatura assistit amb US presenta un alt potencial per a obtenir matrius poroses alimentàries per a la posterior utilització en el desenvolupament d'aliments funcionals. Així, en mostres de poma deshidratada i impregnada amb extracte de fulles d'olivera, es va observar que l'aplicació d'US durant l'assecatge no va afectar significativament (p<0.05) la capacitat d'impregnació, però sí que va incrementar la capacitat antioxidant del producte obtingut. Per tant, els ultrasons d'alta intensitat es poden considerar com una tecnologia interessant per a accelerar els processos d'assecatge a baixa temperatura sense afectar de manera re / Santacatalina Bonet, JV. (2016). Contribución al estudio de la aplicación de ultrasonidos de alta intensidad en procesos de secado a baja temperatura [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61484 / Compendio

[ES] La cuantificación de la incertidumbre está compuesta por una serie de métodos y técnicas computacionales cuyo objetivo principal es describir la aleatoriedad presente en problemas de diversa índole. Estos métodos son de utilidad en la modelización de procesos biológicos, físicos, naturales o sociales, ya que en ellos aparecen ciertos aspectos que no pueden ser determinados de manera exacta. Por ejemplo, la tasa de contagio de una enfermedad epidemiológica o el factor de crecimiento de un volumen tumoral dependen de factores genéticos, ambientales o conductuales. Estos no siempre pueden definirse en su totalidad y por tanto conllevan una aleatoriedad intrínseca que afecta en el desarrollo final. El objetivo principal de esta tesis es extender técnicas para cuantificar la incertidumbre en dos áreas de las matemáticas: el cálculo de ecuaciones diferenciales fraccionarias y la modelización matemática. Las derivadas de orden fraccionario permiten modelizar comportamientos que las derivadas clásicas no pueden, como por ejemplo los efectos de memoria o la viscoelasticidad en algunos materiales. En esta tesis, desde un punto de vista teórico, se extenderá el cálculo fraccionario a un ambiente de incertidumbre, concretamente en el sentido de la media cuadrática. Se presentarán problemas de valores iniciales fraccionarios aleatorios. El cálculo de la solución, la obtención de las aproximaciones de la media y varianza de la solución y la aproximación de la primera función de densidad de probabilidad de la solución son conceptos que se abordarán en los próximos capítulos. Sin embargo, no siempre es sencillo obtener la solución exacta de un problema de valores iniciales fraccionario aleatorio. Por ello en esta tesis también se dedicará un capítulo para describir un procedimiento numérico que aproxime su solución. Por otro lado, desde un punto de vista más aplicado, se desarrollan técnicas computacionales para cuantificar la incertidumbre en modelos matemáticos. Combinando estas técnicas junto con modelos matemáticos apropiados, se estudiarán problemas de dinámica biológica. En primer lugar, se determinará la cantidad de portadores de meningococo en España con un modelo de competencia de Lotka-Volterra fraccionario aleatorio. A continuación, el volumen de un tumor mamario se modelizará mediante un modelo logístico con incertidumbre. Finalmente ayudándonos de un modelo matemático que describe el nivel de glucosa en sangre de un paciente diabético, se pretende dar una recomendación de carbohidratos e insulina que se debe de ingerir para que el nivel de glucosa del paciente esté dentro de una banda de confianza saludable. Es importante subrayar que para poder realizar estos estudios se requieren datos reales, los cuales pueden estar alterados debido a los errores de medición o proceso que se han cometido para obtenerlos. Por este motivo, modelizar correctamente el problema junto con la incertidumbre en los datos es de vital importancia. / [CA] La quantificació de la incertesa està composada per una sèrie de mètodes i tècniques computacionals, l'objectiu principal de les quals és descriure l'aleatorietat present en problemes de diversa índole. Aquests mètodes són d'utilitat en la modelització de processos biològics, físics, naturals o socials, ja que en ells apareixen certs aspectes que no poden ser determinats de manera exacta. Per exemple, la taxa de contagi d'una malaltia epidemiològica o el factor de creixement d'un volum tumoral depenen de factors genètics, ambientals o conductuals. Aquests no sempre poden definir-se íntegrament i per tant, comporten una aleatorietat intrínseca que afecta en el desenvolupament final. L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral és estendre tècniques per a quantificar la incertesa en dues àrees de les matemàtiques: el càlcul d'equacions diferencials fraccionàries i la modelització matemàtica. Les derivades d'ordre fraccionari permeten modelitzar comportaments que les derivades clàssiques no poden, com per exemple, els efectes de memòria o la viscoelasticitat en alguns materials. En aquesta tesi, des d'un punt de vista teòric, s'estendrà el càlcul fraccionari a un ambient d'incertesa, concretament en el sentit de la mitjana quadràtica. Es presentaran problemes de valors inicials fraccionaris aleatoris. El càlcul de la solució, l'obtenció de les aproximacions de la mitjana i, la variància de la solució i l'aproximació de la primera funció de densitat de probabilitat de la solució són conceptes que s'abordaran en els pròxims capítols. No obstant això, no sempre és senzill obtindre la solució exacta d'un problema de valors inicials fraccionari aleatori. Per això en aquesta tesi també es dedicarà un capítol per a descriure un procediment numèric que aproxime la seua solució. D'altra banda, des d'un punt de vista més aplicat, es desenvolupen tècniques computacionals per a quantificar la incertesa en models matemàtics. Combinant aquestes tècniques juntament amb models matemàtics apropiats, s'estudiaran problemes de dinàmica biològica. En primer lloc, es determinarà la quantitat de portadors de meningococ a Espanya amb un model de competència de Lotka-Volterra fraccionari aleatori. A continuació, el volum d'un tumor mamari es modelitzará mitjançant un model logístic amb incertesa. Finalment ajudant-nos d'un model matemàtic que descriu el nivell de glucosa en sang d'un pacient diabètic, es pretén donar una recomanació de carbohidrats i insulina que s'ha d'ingerir perquè el nivell de glucosa del pacient estiga dins d'una banda de confiança saludable. És important subratllar que per a poder realitzar aquests estudis es requereixen dades reals, els quals poden estar alterats a causa dels errors de mesurament o per la forma en que s'han obtés. Per aquest motiu, modelitzar correctament el problema juntament amb la incertesa en les dades és de vital importància. / [EN] Uncertainty quantification collects different methods and computational techniques aimed at describing the randomness in real phenomena. These methods are useful in the modelling of different processes as biological, physical, natural or social, since they present some aspects that can not be determined exactly. For example, the contagious rate of a epidemiological disease or the growth factor of a tumour volume depend on genetic, environmental or behavioural factors. They may not always be fully described and therefore involve uncertainties that affects on the final result. The main objective of this PhD thesis is to extend techniques to quantify the uncertainty in two mathematical areas: fractional calculus and mathematical modelling. Fractional derivatives allow us to model some behaviours that classical derivatives cannot, such as memory effects or the viscoelasticity of some materials. In this PhD thesis, from a theoretical point of view, fractional calculus is extended into the random framework, concretely in the mean square sense. Initial value problems will be studied. The calculus of the analytic solution, approximations for the mean and for the variance and the computation of the first probability density function are concepts we deal with them thought the following chapters. Nevertheless, it is not always possible to obtain the analytic solution of an initial value problem. Therefore, in this dissertation a chapter is addressed to describe a numerical procedure to approximate the solution for an initial value problem. On the other hand, from a modelling point of view, computational techniques to quantify the uncertainty in mathematical models are developed. Merging these techniques with appropriate mathematical models, problems of biological dynamics are studied. Firstly, the carriers of meningococcus in Spain are determined using a competition Lotka-Volterra random fractional model. Then, the volume of breast tumours is modelled by a random logistic model. Finally, taking advantage of a mathematical model which describes the glucose level of a diabetic patient, a recommendation of insulin shots and carbohydrate intakes is proposed to a patient in order to maintain her/his glucose level in a healthy confidence range. An important observation is that to carry out these studies real data is required and they may include uncertainties contained in the measurements on the process to perform the corresponding study. This it is the reason why it is crucial to properly model the problem taking also into account the randomness of the data. / Burgos Simón, C. (2021). Advances on Uncertainty Quantification Techniques for Dynamical Systems: Theory and Modelling [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/166442