Ce travail s’intéresse à évaluer l’efficacité de procédés d’oxydation avancée pour l’élimination de pesticides dans l’eau, plus particulièrement l’acide 2,4-dichlorophénoxyacétique (2,4-D), un herbicide largement répandu, qui a été récemment classé comme cancérogène possible pour l’homme. Ces procédés utilisent différents types de rayonnement – UV/visible, ultrasons, rayons gamma –, seuls ou en combinaison avec des oxydants et/ou catalyseurs (ozone, peroxyde d’hydrogène, réactif de Fenton). L'influence du pH, de la dose d'oxydant, du type et de la concentration du catalyseur, du spectre d'irradiation lumineuse, de la dose de rayons gamma et de la fréquence ultrasonore est également analysée, de façon à déterminer par plans d’expériences les plages de fonctionnement optimales pour la conversion et la minéralisation du polluant. Parmi les procédés individuels, seules l’ozonation et l’oxydation Fenton homogène d’une part, la photolyse et l’irradiation gamma d’autre part permettent d’éliminer plus de 25% du carbone organique total en 1 heure. La sonolyse (à haute fréquence) apparaît comme le traitement moins performant, avec une dégradation du 2,4-D inférieure à 15% sur la même durée. Par ailleurs, des effets synergiques marqués sont mis en évidence en associant les différents types de rayonnement avec H2O2 ou le réactif de Fenton. Dans le dernier cas, le polluant est décomposé en moins de 10 minutes, tandis que le rendement de minéralisation est plus que doublé par rapport aux procédés séparés. Il en est de même pour le procédé couplé UV/O3 par rapport à l’ozonation et la photolyse seules. Ramenés à leur consommation énergétique, les traitements les plus efficaces sont, respectivement en termes de conversion et de minéralisation, l’oxydation radio-Fenton et l’oxydation photo-Fenton utilisant une lampe UV à basse pression de mercure. Par ailleurs, contrairement à la photolyse, ce dernier procédé est également activé par une lampe à arc Xenon, dont le spectre d’émission est proche de celui de la lumière du soleil. Sur la base de ces résultats, un photo-réacteur solaire à recirculation est mis en oeuvre pour traiter par oxydation photo-Fenton homogène des solutions de 2,4-D, préparées dans l’eau du robinet ou une eau résiduaire en entrée de station d’épuration. Dans les deux cas, la conversion du pesticide dépasse 95% en 1 heure et sa minéralisation 75% en 5 heures. Par ailleurs, l’eau ainsi traitée respecte tous les paramètres de qualité établis par la norme cubaine de rejet des eaux usées, en incluant une étape successive de neutralisation avec Ca(OH)2 et de filtration. Enfin, plusieurs parmi les meilleurs procédés sont évalués pour éliminer deux autres pesticides organochlorés, particulièrement toxiques et persistants dans l’environnement : le chlordécone et le bêta-hexachlorocyclohexane. Des résultats encourageants sont obtenus, avec une dégradation pratiquement totale des polluants en cinq heures, ce qui démontre l’intérêt des méthodes étudiées pour cette problématique. / This work investigates the efficacy of advanced oxidation processes for the remediation of pesticidesin water, more particularly 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), a widely used herbicide that hasrecently been classified as a possible carcinogen to humans. These methods use different types ofradiation - UV / visible, ultrasound, gamma rays - alone or in combination with oxidants and / orcatalysts (ozone, hydrogen peroxide, Fenton’s reagent). The influence of pH, oxidant dose, catalysttype and concentration, light irradiation spectrum, gamma radiation dose and ultrasound frequencyis also analyzed, in order to determine by experimental design the optimal operating ranges for theconversion and mineralization of the pollutant. Of individual processes, only ozonation andhomogeneous Fenton oxidation on the one hand, photolysis and gamma irradiation on the otherhand, achieve the abatement of more than 25% of total organic carbon in one hour. (High frequency)sonolysis appears as the less efficient treatment, resulting in less than 15% of 2,4-D being degradedover the same duration.In addition, marked synergistic effects are demonstrated by combining the different types of radiationwith H2O2 or Fenton’s reagent. In the latter case, the pollutant is decomposed in less than 10 minutes,while the mineralization yield more than doubles compared to the separate processes. It is the samefor UV/O3 coupled process with respect to ozonation and photolysis alone. When accounting for theirenergy consumption, the most effective treatments are, respectively in terms of conversion andmineralization, radio-Fenton oxidation and photo-Fenton oxidation using a low-pressure mercuryvaporUV lamp. Moreover, unlike photolysis, the latter method is also activated by a Xenon arc lamp,whose emission spectrum is close to that of sunlight. Bases on these results, a solar photoreactoroperating in closed loop is used to treat 2,4-D solutions, prepared with tap water or inlet stream ofwastewater treatment plant, by homogeneous photo-Fenton oxidation. In both cases, the conversionof the pesticide exceeds 95% in 1 hour and its mineralization 75% in 5 hours. Moreover, the treatedwater complies with all the quality parameters established by the Cuban norm for wastewaterdischarge, when including a subsequent step of neutralization with Ca(OH)2 and filtration.Finally, several of the best processes are evaluated to eliminate two other organochlorine pesticides,particularly toxic and persistent in the environment: chlordecone and beta-hexachlorocyclohexane.Encouraging results are obtained, with an almost complete degradation of the pollutants in fivehours, which demonstrates the value of the investigated methods for this issue. / En este trabajo se estudió la factibilidad de diferentes procesos avanzados de oxidación para laeliminación de plaguicidas en aguas, específicamente el ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D), unode los herbicidas más utilizados a nivel mundial y que recientemente ha sido clasificado comocancerígeno para el hombre. Estos procesos utilizan diferentes tipos de irradiación – UV/Visible,ultrasonido, radiación gamma – solos o en combinación con oxidantes y/o catalizadores (ozono,peróxido de hidrógeno, reactivo de Fenton). Con el objetivo de determinar las condiciones óptimaspara la degradación y mineralización del contaminante, se analizó la influencia del pH, la dosis deoxidante, el tipo y la concentración del catalizador, el espectro de irradiación luminosa, la dosis deirradiación gamma y la frecuencia y potencia ultrasónicas. Entre los procesos individuales,solamente la oxidación Fenton homogénea, la ozonización, la fotólisis y la radiación gamma lograroneliminar más de un 25% del carbono orgánico total en una hora. La sonólisis (a alta frecuencia)resultó el proceso menos eficiente, con una degradación del 2,4-D inferior al 15% en el mismotiempo.Al asociar los diferentes tipos de irradiación con el H2O2 o el reactivo de Fenton, se observaronefectos sinérgicos importantes. Para este último, el contaminante se degradó totalmente en menosde 10 minutos, mientras que la mineralización fue superior al doble de la obtenida para los procesospor separado. Lo mismo ocurrió para el proceso combinado UV/O3, respecto a los procesos defotólisis y ozonización solos. Teniendo en cuenta el consumo energético asociado a la degradacióny mineralización respectivamente, los tratamientos más eficientes fueron el radio-Fenton y el foto-Fenton utilizando una lámpara de baja presión de mercurio. Por otra parte, al contrario de la fotólisis,este último proceso se activó con una lámpara de arco de Xenon, la cual posee un espectro deemisión cercano a la luz solar. Teniendo en cuenta estos resultados, se realizó un grupo deexperimentos a escala de banco utilizando un foto-reactor solar, donde se trataron por oxidaciónfoto-Fenton homogénea disoluciones de 2,4-D preparadas con agua técnica y agua residualobtenida a la entrada de una planta de tratamiento de aguas. En los dos casos, la degradación delpesticida supera el 95% en 1 hora y su mineralización en 75% en 5 horas. Además, al incluir unaetapa de neutralización con Ca(OH)2, el agua residual tratada logra cumplir las normas de calidadestablecidas por la norma cubana de vertimiento de aguas residuales.Finalmente, algunos de los procesos con mejores resultados se evaluaron para la eliminación otrosdos pesticidas organoclorados de mayor toxicidad y persistencia en el medio ambiente: laclordecona y el beta hexaclorociclohexano. Al aplicar las técnicas de tratamiento a estoscompuestos se lograron buenos resultados, cercanos a la degradación total de ambos plaguicidasen cinco horas, lo que demuestra el interés de los métodos estudiados en esta tesis.

El estudio de las anisotropías de la Radiación Cósmica del Fondo de Microondas es una de las piedras de toque de la Cosmología actual. Una fase importante de dicho estudio consiste en el análisis previo de los datos mediante técnicas deprocesado estadístico que permiten identificar, separar y estudiar de forma independiente las diferentes componentes físicas que contribuyen a la emisión del cielo. En esta Tesis se propone una nueva técnica de filtrado, los Filtros Adaptados a la Escala, que permite detectar la emisión de fuentes compactas(galaxias y cúmulos de galaxias) de forma robusta atendiendo alas particularidades de su estructura espacial a pequeña escala.Los Filtros Adaptados a la Escala se introducen de forma teórica y posteriormente son aplicados a simulaciones realistas que reproducen las condiciones de la futura misión de la AgenciaEspacial Europea "Planck", tanto en el régimen unidimensional como en imágenes bidimensionales en una o varias frecuencias (según se trate de detección de galaxias o de cúmulos de galaxias). Se concluye que los Filtros Adaptados a la Escalaconstituyen una herramienta potente y robusta para la detección de fuentes compactas en imágenes astronómicas. / The study of the anisotropies of the Cosmic Microwave Background (CMB) is one of the milestones of modern Cosmology. Before the analysis of the CMB itself, it is importantto apply statistical tools to the data in order to identify and separate the different physical components that contribute to the sky emission at microwave wavelengths. In this Thesis a newlinear filter is proposed, the so-called Scale Adaptive Filter (SAF), that takes into account the characteristic spatial signature of compact sources (namely galaxies and galaxy clusters) inorder to optimise the detection of such sources in CMB data.The SAF is firstly theoretically introduced and then it is applied to realistic simulated CMB data as they will be observed by the upcoming ESA's Planck Mission. The considered cases includeboth unidimensional and bidimensional data sets at one single frequency (for the case of the detection of radio and infrared galaxies) or considering several frequency channels (for thecase of the detection of galaxy clusters via the Sunyaev-Zel'dovich effect). The SAF is found to be a robust and powerful tool for the detection of compact sources in astronomical images.

La tesis doctoral propone como objeto de estudio las llamas de un incendio forestal (forma, tamaño, intensidad de radiación, temperatura, etc.). Mediante su modelización matemática se propone la aplicación de un problema práctico (zonas de seguridad). Para ello se basa en la experiencia previa con incendios de balsas de hidrocarburos de gran tamaño y a la relativa similitud en el comportamiento de las llamas de incendios de hidrocarburos y de incendios forestales. Se han analizado diversos modelos de radiación térmica y de vulnerabilidad. Como parte de dicho análisis se han estudiado las diversas ecuaciones existentes para el cálculo del factor de vista correspondiente a distintas situaciones, relativas básicamente a frente de llama plano y diversas posiciones de la superficie irradiada; también se ha analizado el caso de cuerpo irradiante cilíndrico, de utilidad para estudiar la radiación desde el propio incendio a una parte del combustible. El estudio comparativo efectuado ha permitido seleccionar las ecuaciones más adecuadas para el cálculo del factor de vista para las disposiciones geométricas llama/objetivo más frecuentes y características; las ecuaciones seleccionadas han sido las de McGuire, cuyo carácter analítico garantiza una mayor exactitud que en el caso de las metodologías numéricas.La utilización del conjunto de modelos y ecuaciones seleccionados, junto con la aplicación de los valores de vulnerabilidad, ha permitido el establecimiento -para unas condiciones meteorológicas rigurosas y para las trece tipologías de combustible de Rothermel- de distancias de seguridad. Estos valores pueden aplicarse en el establecimiento de zonas de seguridad, vías de acceso y escape, etc., pudiendo ser de gran utilidad tanto en la planificación de tipo preventivo como en las actuaciones en emergencias / This doctoral thesis is focussed on the study of the forest fire flames (shape, size, radiation intensity, temperature, etc.). A proposal of a practical application (security zones) is carried out by the mathematical modelling of the flames. In order to attain such a goal, the previous experience in hydrocarbon pool fires of big size and the relative similarity between the behaviour of the hydrocarbon and forest fire flames have been very useful.Several thermal radiation and vulnerability models have been analysed. One of the main parts of such analysis has been the study of diverse existing equations for the calculation of the view factor corresponding to a different situations basically related to the plane flame front and to the diverse positions of the irradiated surface; moreover, the case of the irradiating cylindrical shape has been analysed, being very useful in order to study the radiation from the very fire to a part of the fuel. The comparative study carried out has allowed to choose the proper equations for the view factor calculation and also for the most common geometrical and characteristic flame/target dispositions; the McGuire equations have been selected, whose analytic character guarantees higher accuracy than the ones used in numerical methodologies.The use of the set of the selected models and equations together with the application of the vulnerability values have allowed the establishment -for strict meteorological conditions and for the thirteen Rothermel fuel categories- of safety distances. These values can be used to establish safety zones, access and escape routes, etc, and can be very useful not only in the preventive planning but also in the emergency response.

El objeto de esta tesis se centra el estudio del comportamiento acústico de estructuras multicapa, utilizando como herramienta, entre otras, la denominada "Holografía acústica de campo cercano" (NAH, Nearfield Acoustical Holography). Las conclusiones obtenidas y las herramientas desarrolladas en este estudio tienen implicaciones en dos ámbitos, el aislamiento acústico con particiones ligeras multicapa, y la optimización de la radiación de sistemas electroacústicos basados en la vibración de un panel provocada por un elemento excitador de tipo dinámico (caso de los altavoces planos). El proceso para conseguir predicciones acertadas del comportamiento de estructuras multicapa, tanto desde el punto de vista de la aplicación acústica de la edificación, como el electroacústico (mejora de prestaciones de altavoces), debe partir, necesariamente de un conocimiento preciso de las características acústicas de los componentes, es decir, cada una de las capas. Este estudio constituye la primera fase de la investigación y del trabajo. La validación de las teorías sobre el aislamiento acústico lleva contigo el ensayo de diferentes materiales y configuraciones. El objeto es aumentar al máximo el índice de aislamiento de una cierta configuración, intentado disminuir en lo posible los costes. El estudio del comportamiento acústico de distintas configuraciones suele realizarse en cámara de transmisión. Los resultados de las medidas en estas condiciones no tienen por qué coincidir con los obtenidos con medidas "in situ", ya que las condiciones de montaje son hasta cierto punto incontrolables. Existen diversos trabajos donde se desarrollan los diferentes modelos, teorías y técnicas de medición con este fin, desde modelos y teorías para caracterizar materiales absorbentes hasta métodos de caracterización de materiales absorbentes medidos en el tubo de Kundt. También existen medidas de una determinado variable acústica, permiten obtener los parámetros de entrada necesarios para los progr / Escuder Silla, EM. (2005). Estudio del comportamiento acústico de estructuras multicapa mediante nah [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1860

La radiación solar que alcanza la superficie de la Tierra tras su paso por la atmósfera es medida y analizada por el hombre de muy diversas formas dada su importancia como fuente de energía para nuestro planeta. Los procesos físicos que se producen entre está y la atmósera en su interacción se han modelado para su comprensión y para ello es preciso el tratamiento espectral, pues su interacción con la atmósfera depende de la longitud de onda. A partir de la modelización espectral se han construido modelos integrados de toda la banda, o de banda ancha, que explican las transformaciones que sufre el conjunto de toda la energía del espectro solar. La banda ancha a su vez ha sido ampliamente medida y observada, y la variabilidad que ésta experimenta entre sus componentes global y difusa, han servido con la aplicación de dichos modelos para conocer a través de medidas radiométricas el estado de la atmósfera, la mayor o menor presencia de aerosoles, las condiciones de visibilidad o de nubosidad, entre otras. No obstante, determinadas bandas del espectro solar por su importancia para el hombre y para los seres vivos en general, especialmente algunas de la zona ultravioleta y la banda visible, o de Chappuis, centran la atención de los investigadores y son ampliamente medidas y analizadas. En las estaciones de medidas radiométricas es frecuente archivar datos de radiación instantánea, o irradiancia, de banda ancha, y junto con los de ésta, a menudo, los de bandas parciales del espectro solar. También se mide en muchas estaciones irradiancia espectral, aunque no de forma tan extendida como la irradiancia de banda, total o parcial. La medida espectral o incluso la que podríamos denominar monocromática de la radiación es más precisa y da más información de los procesos que ha experimentado la radiación, pues si interacción con cada componente atmosférico es diferente en función de la logitud de onda. No obstante, la irradiancia de toda la banda al atravesar la atmósfera, se ha / Serrano Jareño, MA. (2007). Estudio de irradiancia de bandas del espectro solar. Factores de banda para la caracterización de condiciones atmosféricas en Valencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27595

[ES] El ruido de rodadura es un fenómeno producido debido a la interacción entre la rueda y el carril e inducido por las pequeñas irregularidades existentes en la superficie de ambos. Dichas irregularidades, conocidas como "rugosidad", provocan que se genere una vibración tanto en la rueda como el carril cuando el tren circula a una cierta velocidad, lo que consecuentemente lleva a la aparición de radiación acústica. Esto conforma una de las fuentes de molestias más relevantes y principal origen de la contaminación acústica producida por los trenes al circular por regiones urbanas densamente pobladas. Así, el objetivo de esta Tesis es el desarrollo de una metodología integral para la obtención de diseños de rueda viables mediante el uso de Algoritmos Genéticos (AG) con la finalidad de minimizar el ruido de rodadura asociado. Al desarrollar los mencionados algoritmos de optimización, el Método de Elementos Finitos (MEF) se combina con la parametrización geométrica de las diferentes tipologías de diseño de rueda analizadas, descritas en función de aquellos parámetros más relevantes para la presente investigación. Se hace uso de modelos linealizados en el dominio de la frecuencia, capaces de resolver la dinámica completa del sistema a partir de las correspondientes mallas de la sección transversal. La obtención de la potencia acústica radiada se lleva a cabo mediante el empleo de una formulación semi-analítica para el cálculo de la eficiencia acústica de la rueda y al uso de un Modelo de Fuentes Equivalentes (MFE) en el carril. El desarrollo teórico, además, es validado con el software comercial de referencia en el campo de investigación, TWINS, en el cual se basa. A lo largo de los procedimientos de optimización, se realiza un análisis de fatiga en cada diseño de rueda considerado con el fin de asegurar su viabilidad estructural, lo que actúa como una restricción de "pena de muerte" en el algoritmo. Además, se desarrolla un procedimiento de identificación modal que permite caracterizar los modos de vibración y clasificarlos según su número de diámetros y circunferencias nodales. Seguidamente, se exploran dos formulaciones diferentes de la función objetivo: una centrada en reducir directamente el ruido radiado, llamada LA;W -min; i otra centrada en disminuir el ruido de rodadura maximizando la media de las frecuencias naturales de los modos de vibración, conocida como NF-max. En la metodología LA;W -min, se minimiza la suma en energía del nivel de potencia acústica expresado en dB(A). Para el caso de NF-max, se desplazan las frecuencias naturales a regiones de frecuencia donde la amplitud de rugosidad es menor. Se consideran diversas aproximaciones: la inclusión de esquemas de perforación y la modificación de la forma de su sección transversal. Además, también se ha estudiado la influencia en el ruido de la variación de las propiedades geométricas del carril y viscoelásticas de la vía. Como resultado de esta Tesis se han conseguido diversos modelos más silenciosos de rueda ferroviaria, con reducciones en el ruido de rodadura de hasta 5 dB(A). Cuando se considera el sistema ferroviario completo,se siguen consiguiendo mejoras en la potencia acústica radiada con los diseños de rueda resultantes. Además, se analizan las correlaciones entre la maximización de las frecuencias naturales y la atenuación del nivel de potencia acústica, estableciendo NF-max como una metodología adecuada para los casos en que se priorice la eficiencia computacional. La sensibilidad del problema a los espacios de diseño seleccionados y la adecuación del uso de AG se estudian también con la obtención de Superficies de Respuesta. Adicionalmente, se han establecido relaciones entre la variación de los parámetros geométricos y la disminución en la radiación acústica asociada, así como se ha propuesto la reubicación de los modos de vibración a lo largo del espectro en frecuencia com / [CA] El soroll de rodament és un fenomen causat per la interacció entre la roda i el carril i induït per les xicotetes irregularitats presents a les seues superfícies. Aquestes irregularitats, conegudes amb el nom de "rugositat", provoquen que es genere una vibració tant a la roda com al carril en circular el tren a una certa velocitat, el que conseqüentment du a l'aparició de radiació acústica. Açò conforma una de les fonts de molèsties més rellevants i el principal origen de la contaminació acústica generada pels trens al seu pas per regions urbanes densament poblades. Així, l'objectiu d'aquesta Tesi és el desenvolupament d'una metodologia integral per a l'obtenció de dissenys de roda viables mitjançant l'ús d'Algoritmes Genètics (AG) amb la inalitat de minimitzar el soroll de rodament associat. Al desenvolupar els esmentats algoritmes d'optimització, el Mètode d'Elements Finits (MEF) es combina amb la parametrització geomètrica de les diferents tipologies de disseny de roda analitzades, descrites en funció d'aquells paràmetres més rellevants per a aquesta investigació. Es fa ús de models linealitzats en el domini de la freqüència, capaços de resoldre la dinàmica completa del sistema a partir les corresponents malles de secció transversal. La obtenció de la potència acústica radiada es du a terme mitjançant la utilització d'una formulació semi-analítica per al càlcul de l'eficiència acústica de la roda i l'ús d'un Model de Fonts Equivalents (MFE) amb el carril. El desenvolupament teòric s'ha validat amb el software comercial de referència al camp d'investigació, TWINS, en el qual es basa. Al llarg dels procediments d'optimització, es realitza una anàlisi de fatiga a cada disseny de roda considerat amb la finalitat d'assegurar la seua viabilitat estructural. S'ha desenvolupat un procediment d'identificació modal que permet caracteritzar els modes de vibració i classificar-los d'acord al seu número de diàmetres i circumferències nodals. També, s'exploren dos formulacions diferents de la funció objectiu: una centrada en reduir directament el soroll radiat, anomenada LA;W -min; i altra centrada en disminuir el soroll de rodament maximitzant la mitja de les freqüències naturals dels modes de vibració, coneguda com NF-max. D'aquesta manera, en la metodologia LA;W -min, es minimitza la suma en energia del nivell de potència acústica expressat en dB(A). Per al cas de NF-max, es desplacen les freqüències naturals a regions de freqüència on l'amplitud de rugositat és menor. Es consideren diverses aproximacions: la inclusió d'esquemes de perforació i la modificació de la forma de la seua secció transversal, establint el radi com un valor fixe en un cas i utilitzant-lo com un paràmetre d'optimització més en l'altre. A més a més, s'ha estudiat la influència en el soroll de la variació de les propietats geomètriques del carril i viscoelàstiques de la via. Com a resultat d'aquesta Tesi s'han aconseguit diversos models de roda ferroviària més silenciosos, amb reduccions en el soroll de rodament de fins a 5 dB(A). Quan es considera el sistema ferroviari complet amb tots els seus components, es segueixen aconseguint millores en la potencia acústica radiada amb els dissenys de roda resultants. A més a més, 'analitzen les correlacions entre la maximització de les freqüències naturals i l'atenuació del nivell de potencia acústica, establint NF-max com una metodologia adequada pels casos en que es prioritza l'eficiència computacional. La sensibilitat del problema als espais de disseny escollits i l'adequació de l'ús de AG s'estudia també mitjançant l'obtenció de Superfícies de Resposta (SRs) per als paràmetres geomètrics utilitzats. Addicionalment, s'han establert relacions entre la variació dels paràmetres geomètrics i la disminució en la radiació acústica associada, així com s'ha proposat la reubicació dels modes de vibració al voltant de / [EN] Rolling noise phenomenon is produced due to the wheel/track interaction and induced by the small unevenness present in their surfaces. Such unevenness, known as "roughness", causes that vibrations arise in both the wheel and track when the train passes by with a certain speed, that consequently leads to the appearance of acoustic radiation. This kind of noise is one of the most relevant sources of annoyance and the principal focus of the railway acoustic pollution produced by trains operating through highly populated urban regions. Thus, the main goal of the present Thesis is the development of a comprehensive methodology to achieve suitable railway wheel designs through the use of Genetic Algorithms (GAs) with the aim of minimizing the associated rolling noise. When developing the aforementioned optimization algorithms, the Finite Element Method (FEM) is combined with the geometric parametrization of the different wheel design typologies analysed, described as a function of those parameters most relevant for the current research. In order to describe the dynamic behaviour of each component involved in the wheel/track interaction, use is made of linearised models in the frequency domain capable of solving the whole coupled dynamic response from the corresponding cross-section meshes. Subsequent derivation of the radiated sound power from the dynamic information is carried out by applying a semi-analytical formulation that allows for the wheel acoustic efficiency computation, on one hand, and by making use of an Equivalent Sources Model (ESM) in the track, on the other hand. Besides, such theoretical development is validated with the reference commercial software in the field, TWINS, on which it is based. Throughout the optimization procedures, a fatigue analysis is performed on every wheel design considered to assure structural feasibility, that acts as a "death penalty" constraint in the algorithm. Furthermore, a modal identification procedure is developed, which allows to characterize modeshapes and to classify them according to their number of nodal diameters and circumferences. Then, two different formulations of the objective function are explored: one focused on directly reducing radiated noise, named LA;W-min; and another centred on decreasing rolling noise by maximizing the average natural frequency of the modeshapes, called NF-max. Hence, in the LA;W -min methodology, the sum in energy of the wheel Sound poWer Level (SWL) expressed in dB(A) is minimized. For the NF-max case, natural frequencies are shifted to frequency regions where the roughness amplitude content is lower. Different approaches are considered: the inclusion of perforation schemes in the wheel and the variation of its cross-sectional shape, setting the radius as a constant value in one case and using it as an optimization parameter in another. Moreover, the influence on the noise of changing the rail geometric and track viscoelastic properties is also studied. As a result of the present Thesis, several quieter models of railway wheels have been achieved, with rolling noise reductions of up to 5 dB(A). When the whole railway system with all the components is considered, improvements in the radiated sound power remain achieved with the resulting wheel designs. Besides, correlations between maximization of natural frequencies and SWL mitigation are analysed, establishing the NF-max as a suitable methodology for cases when computational efficiency is prioritized. The sensitivity of the problem to selected design domains and the suitability of the use of GAs are also studied with the obtention of Response Surfaces (RSs) for the geometric parameters used. Additionally, correlations are established between the variation of the geometric parameters and the decrease in the associated acoustic radiation, while the shifting of the modeshapes along the frequency domain is proposed as a physical mechanism responsible of the observed sound power decrease. / This thesis has been supported by the Agencia Estatal de Investigación and the European Regional Development Fund (projects TRA2013-45596-C2-1-R and TRA2017-84701-R). / Garcia Andrés, X. (2021). Development of innovative methodologies to reduce railway rolling noise through Genetic Algorithm-based shape optimization techniques [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/164194

Gamma-ray binaries are extreme systems that produce non-thermal emission from radio to very-high-energy (above TeV) gamma rays, with the energy output in the spectral energy distribution (SED) dominated by the MeV–GeV photons. Their broadband emission is usually modulated by the orbital cycle of the system, which suggests that the physical conditions are also periodic and reproducible. The diversity of systems, together with the reproducibility of the conditions within each system, makes gamma-ray binaries excellent physical laboratories in which high energy particle acceleration, diffusion, absorption, and radiation mechanisms can be explored. Nevertheless, the number of known gamma-ray binaries is still very limited, and only a six binary systems have been classified as gamma-ray binaries. These systems produce outflows of relativistic particles emitting synchrotron radio emission that extend up to several astronomical units, which correspond to projected angular scales of a few milliarcseconds (mas) at typical distances of 2-3 kpc. Very Long Baseline Interferometry (VLBI) provide mas resolution and therefore can be used to directly see this radio outflow. In this thesis we present VLBI observations of five of the six gamma-ray binaries known. We have revealed for the first time the radio structure of two gamma-ray binaries, and found periodic changes in the structure of other two. Based on these results, we have established the basic properties and behaviour of the radio emission of gamma-ray binaries on AU scales, and we have contributed to find characteristics that are common to all of them. / En los últimos años se ha producido una mejora significativa de los instrumentos que permiten observar fenómenos astrofísicos en rayos gamma de alta y muy alta energía. Gracias a estos avances, se ha podido detectar emisión de rayos gamma en sistemas binarios. Tan sólo seis sistemas binarios han sido clasificados como estrellas binarias de rayos gamma (tres de ellos aún son candidatos). Estos sistemas producen chorros de material relativista que a su vez producen grandes cantidades de energía en todo el espectro electromagnético, desde ondas radio hasta emisión de rayos gamma hasta energías del teraelectronvolt (TeV). Estos chorros se desplazan a alta velocidad produciendo estructuras en escalas de varias unidades astronómicas (UA). Estas estructuras pueden ser observadas directamente mediante técnicas de interferometría radio de muy larga línea de base (VLBI). En esta tesis nos centramos en el estudio de las propiedades morfológicas y astrométricas de binarias de rayos gamma observadas mediante VLBI. De las seis binarias conocidas, se han observado cinco de ellas. Los resultados principales son los siguientes. Se ha detectado estructura extendida en escalas de 120 UA en el sistema binario PSR B1259-63. Esta ha sido la primera evidencia observacional de que púlsares jóvenes no acretantes interaccionando con estrellas jóvenes pueden producir emisión radio extendida. Se ha descubierto que la emisión del sistema LS 5039 muestra cambios periódicos en su morfología, que son estables en escalas de varios años. También se ha determinado el movimiento propio de este sistema y se ha obtenido su trayectoria galáctica en el pasado. Se ha confirmado que el sistema LS I +61 303 muestra variabilidad orbital periódica, aunque presenta cambios significativos en ciertas fases orbitales. Se ha encontrado un desplazamiento del pico de la emisión a varias frecuencias, así como un cambio en sus posiciones relativas. Se ha descubierto emisión extendida procedente de la fuente de rayos gamma HESS J0632+057, y se ha confirmado inequívocamente su asociación con el sistema binario MWC 148. Por último, no se ha encontrado contrapartida radio a la fuente de rayos gamma AGL 2241+4454, cuya contrapartida óptica ha sido propuesta en el sistema MWC 656. Estos resultados permiten sentar las bases de la estructura en escalas de varias UA de los sistemas binarios de rayos gamma, así como su comportamiento en función de la fase orbital. Las características comunes halladas en estos sistemas ha permitido encontrar enlaces observacionales entre estos sistemas, dando consistencia a este particular grupo de estrellas que presentan emisión en rayos gamma.

En este trabajo de Tesis Doctoral se presenta una contribución al estudio de las modificaciones sufridas en los patrones de radiación ultrasónicos mediante el uso de elementos mecánicos acoplados al sensor, de tipo bocinas, y de distintas características físicas y geométricas, con el fin de conseguir que el nuevo patrón de radiación sea más adecuado para una determinada aplicación, y teniendo en cuenta las condiciones ambientales en las que se desarrolla la misma. / This Doctoral Thesis presents a contribution in the study of the modifications suffer by the radiation patterns due to the use of mechanical elements with different dimensions and characteristics, in order to obtain a new radiation pattern more suitable for a given application, which is developed in a determinated environmental conditions and they must be taken into account.

El Laboratori d'Altes Energies de La Salle és un membre d'un grup acreditat per la Generalitat. Aquest grup està format per part del Departament d'Estructura i Constituents de la Matèria de la Facultat de Física de la Universitat de Barcelona, part del departament d'Electrònica de la mateixa Facultat i pel grup de La Salle. Tots ells estan involucrats en el disseny d'un subdetector en l'experiment de LHCb del CERN: el SPD (Scintillator Pad Detector). El SPD és part del Calorímetre de LHCb. Aquest sistema proporciona possibles hadrons d'alta energia, electrons i fotons pel primer nivell de trigger. El SPD està format per una làmina centellejeadora de plàstic, dividida en 600 cel.les de diferent tamany per obtenir una millor granularitat aprop del feix. Les partícules carregades que travessin el centellejador generaran una ionització del mateix, a diferència dels fotons que no la ionitzaran. Aquesta ionització, generarà un pols de llum que serà recollit per una WLS que està enrotllada dins de les cel.les centellejadores. La llum serà transmesa al sistema de lectura mitjançant fibres clares. Per reducció de costos, aquestes 6000 cel.les estan dividides en grups, usant MAPMT (fotomultiplicadors multiànode) de 64 canals per rebre la informació en el sistema de lectura. El senyal de sortida dels fotomultilplicadors és irregular degut al baix nivell de fotoestadística, uns 20-30 fotoelectrons per MIP, i degut també a la resposta de la fibra WLS, que té un temps de baixada lent. Degut a tot això, el processat del senyal, es realitza primer durant la integració de la càrrega total i finalment per la correcció de la cua que conté el senyal provinent del PMT. Aquesta Tesi està enfocada en el sistema de lectura de l'electrònica del VFE del SPD. Aquest, està format per un ASIC (dissenyat pel grup de la UB) encarregat d'integrar el senyal, compensar el senyal restant i comparar el nivell d'energia obtingut amb un llindar programable (fa la distinció entre electrons i fotons), una FPGA que programa aquests llindars i compensacions de cada ASIC i fa el mapeig de cada canal rebut en el detector i finalment usa serialitzadors LVDS per enviar la informació de sortida al trigger de primer nivell. En el disseny d'aquest tipus d'electrònica s'haurà de tenir en compte, per un costat, restriccions de tipus mecànic: l'espai disponible per l'electrònica és limitat i escàs, i per un altre costat, el nivell de radiació que deurà suportar és considerable i s'haurà de comprobar que tots els components superin un cert test de radiació, i finalment, també s'haurà de tenir en compte la distància que separa els VFE dels racks on la informació és enviada i el tipus de senyal amb el que es treballa en aquest tipus d'experiments: mixta i de poc rang. / El Laboratorio de Altas Energías de la Salle es un miembro de un grupo acreditado por La Generalitat. Este grupo está formado por parte del departamento de Estructura i Constituents de la Matèria de la Facultad de Física de la Universidad de Barcelona, parte del departamento de Electrónica de la misma Facultad y el grupo de La Salle. Todos ellos están involucrados en el diseño de un subdetector en el experimento de LHCb del CERN: El SPD (Scintillator Pad Detector). El SPD es parte del Calorímetro de LHCb. Este sistema proporciona posibles hadrones de alta energía, electrones y fotones para el primer nivel de trigger.El SPD está diseñado para distinguir entre electrones y fotones para el trigger de primer nivel. Este detector está formado por una lámina centelleadora de plástico, dividida en 6000 celdas de diferente tamaño para obtener una mejor granularidad cerca del haz. Las partículas cargadas que atraviesen el centelleador generarán una ionización del mismo, a diferencia de los fotones que no la generarán. Esta ionización generará, a su vez, un pulso de luz que será recogido por una WLS que está enrollada dentro de las celdas centelleadoras. La luz será transmitida al sistema de lectura mediante fibras claras. Para reducción de costes, estas 6000 celdas están divididas en grupos, utilizando un MAPMT (fotomultiplicadores multiánodo) de 64 canales para recibir la información en el sistema de lectura. La señal de salida de los fotomultiplicadores es irregular debido al bajo nivel de fotoestadística, unos 20-30 fotoelectrones por MIP, y debido también a la respuesta de la fibra WLS, que tiene un tiempo de bajada lento. Debido a todo esto, el procesado de la señal, se realiza primero mediante la integración de la carga total y finalmente por la substracción de la señal restante fuera del período de integración. Esta Tesis está enfocada en el sistema de lectura de la electrónica del VFE del SPD. Éste, está formado por un ASIC (diseñado por el grupo de la UB) encargado de integrar la señal, compensar la señal restante y comparar el nivel de energía obtenido con un umbral programable (que distingue entre electrones y fotones), y una FPGA que programa estos umbrales y compensaciones de cada ASIC, y mapea cada uno de los canales recibidos en el detector y finalmente usa serializadores LVDS para enviar la información de salida al trigger de primer nivel. En el diseño de este tipo de electrónica se deberá tener en cuenta, por un lado, restricciones del tipo mecánico: el espacio disponible para la electrónica en sí, es limitado y escaso, por otro lado, el nivel de radiación que deberá soportar es considerable y se tendrá que comprobar que todos los componentes usado superen un cierto test de radiación, y finalmente, también se deberá tener en cuenta la distancia que separa los VFE de los racks dónde la información es enviada y el tipo de señal con el que se trabaja en este tipo de experimentos: mixta y de poco rango. / Laboratory in La Salle is a member of a Credited Research Group by La Generatitat. This group is formed by a part of the ECM department, a part of the Electronics department at UB (University of Barcelona) and La Salle's group. Together, they are involved in the design of a subdetector at LHCb Experiment at CERN: the SPD (Scintillator Pad Detector). The SPD is a part of LHCb Calorimeter. That system provides high energy hadrons, electron and photons candidates for the first level trigger. The SPD is designed to distinguish electrons and photons for this first level trigger. This detector is a plastic scintillator layer, divided in about 6000 cells of different size to obtain better granularity near the beam. Charged particles will produce, and photons will not, ionisation on the scintillator. This ionisation generates a light pulse that is collected by a Wavelength Shifting (WLS) fibre that is twisted inside the scintillator cell. The light is transmitted through a clear fibre to the readout system. For cost reduction, these 6000 cells are divided in groups using a MAPMT of 64 channels for receiving information in the readout system. The signal outing the SPD PMTs is rather unpredictable as a result of the low number of photostatistics, 20-30 photoelectrons per MIP, and the due to the response of the WLS fibre, which has low decay time. Then, the signal processing must be performed by first integrating the total charge and later subtracting to avoid pile-up. This PhD is focused on the VFE (Very Front End) of SPD Readout system. It is performed by a specific ASIC (designed by the UB group) which integrates the signal, makes the pile-up compensation, and compares the level obtained to a programmable threshold (distinguishing electrons and photons), an FPGA which programs the ASIC thresholds, pile-up subtraction and mapping the channels in the detector and finally LVDS serializers, in order to send information to the first level trigger system. Not only mechanical constraints had to be taken into account in the design of the card as a result of the little space for the readout electronics but also, on one hand, the radiation quote expected in the environment and on the other hand, the distance between the VFE electronics and the racks were information is sent and the signal range that this kind of experiments usually have.

The study of solar radiation is a key process for the exploitation of solar energy systems. In most cases, however, the availability of information is insufficient and not up-to-date. In addition, the interpolation of ground-level measurement stations data does not allow the observation of microclimatic aspects of solar radiation (Zelenka at al., 1999). Therefore, a statistical model and NOAA-AVHRR satellite images were selected for the determination of solar radiation maps for the entire Iberian Peninsula. The statistical methodology based on Diabate et al. (1989) and Flores (2002) assures the accuracy of the process and the NOAA-AVHRR images provide a fine high resolution of 1 km2, which is needed because of the complexity of the area of study. The period of study covers five years (1998-2002), which assures the study of the year-on-year variation of solar radiation. The statistical model was calibrated with data from 21 ground-level measurement stations all around the Iberian Peninsula. These data were filtered with the aim of eliminating all erroneous registers, which a crucial subject in the method. The satellite images were geometrically calibrated and corrected. Furthermore, a methodology for the detection of clouds was applied in order to obtain the surface albedo (Laine et al., 1999). The evaluation of results, with 7 independient ground-level measurement stations, leads to a MBE of −3.8% and a RMSE of 24.4% for the daily data and a MBE of −1.1% and a RMSE of 15.9% for the hourly data. Maps of hourly and daily solar radiation for the years of study and the average tendency were determined. The Iberian Peninsula receives a mínimum of 4.2 MJm−2 d−1 and a maximum of 26 MJm−2 d−1 of dailly solar radiation, whith a mean of 15.1 MJm−2 d−1. The year-to-year variability of solar radiation ranges between 14.9 MJm−2 d−1 for year 2002 to 17.3 MJm−2 d−1 for year 2000. The results clearly show the usefulness of this work when obtaining solar radiation maps with a high temporal (hourly and daily maps) and spatial resolution (1 km2). / El estudio de la radiación solar es un proceso clave para el aprovechamiento de la energía solar. En la mayoría de los casos, sin embargo, la disponibilidad de información es insuficiente y desactualizada. Adicionalmente, la interpolación de superficie obtenida a partir de estaciones de medición en superficie no permite la observación de los aspectos microclimáticos de la radiación solar (Zelenka et al., 1999). Por esto, se ha elegido un modelo estadístico e imágenes del satélite NOAA-AVHRR para la determinación de mapas de radiación solar para toda la Península Ibérica. El método estadístico basado en Diabaté et al. (1989) y Flores (2002) asegura la exactitud del proceso y las imágenes NOAA-AVHRR una alta resolución espacial del orden de 1 km2, lo cual es necesario dada la complejidad del área de estudio. El período de estudio es de 5 años (1998-2002), lo que permite estudiar la variación interanual de la radiación solar. El modelo estadístico fue calibrado con 21 estaciones de medición en superficie distribuidas en toda la superficie de España. Los datos de las estaciones de medición son acuciosamente filtrados con el propósito de eliminar todos los registros erróneos, aspecto crucial del método. Las imágenes son calibradas y corregidas geométricamente, además se les realiza un proceso de detección de nubes con el fin de obtener el albedo superficial (Laine et al., 1999). La evaluación de los resultados, con datos de 7 estaciones de medición en superficie independientes, permite obtener un MBE de −3.8% y un RMSE de 24.2% para los dato diarios y un MBE de −1.1% y un RMSE de 15.9% para los datos horarios. Se obtienen mapas de radiación solar horarios puntuales y diarios para todos los años del período de estudio, además se determina la tendencia media de los mismos. Los resultados muestran que la Península Ibérica recibe un mínimo de 4.2 MJm−2 d−1 y un máximo de 26 MJm−2 d−1, con una radiación solar media de 15.1 MJm−2 d−1. La variabilidad interanual de la radiación solar queda expresada con valores que van desde 14.9 MJm−2 d−1 para el año 2002 hasta 17.3 MJm−2 d−1 para el año 2000. Los resultados demuestran claramente la utilidad del trabajo en la obtención de mapas de radiación solar horarios y diarios con una alta resolución espacial (1 km2).