En aquesta tesi s’avalua un sistema híbrid de jet impactant/ microcanals, a escala micromètrica. S’inclou el procediment de dimensionament i la construcció del dissipador mitjançant el procés de microfabricació. Amb proves experimentals que permeten el càlcul de paràmetres com el coeficient de resistència tèrmica i la desviació estàndard de la temperatura, s’avalua el comportament del sistema en comparació amb d’altres de similars a escala mil•limètrica. Paral•lelament es desenvolupa i valida un model numèric per simular el comportament del dispositiu. El model permet analitzar l’efecte de la velocitat del fluid refrigerant així com l’impacte del material d’interfície tèrmica (TIM). També s’estudia l’efecte de la geometria del jet utilitzant el quocient entre l’amplitud de l’entrada del fluid i la distància entre aquesta i el punt d’impacte (z/b). La resistència tèrmica, la uniformitat de temperatura i les pèrdues de pressió s’analitzen en funció d’aquest paràmetre z/b. Finalment, per estudiar l’adaptació del dissipador a fluxos de calor bidimensionals s’avalua un disseny de matriu d’agulles, comparant-lo amb el dissipador de microcanals. / En esta tesis se evalúa un sistema híbrido de jet impactante/microcanales, a escala micrométrica. Se incluye el procedimiento de dimensionamiento y la construcción del disipador mediante el proceso de microfabricación. Con pruebas experimentales que permiten el cálculo de parámetros como el coeficiente de resistencia térmica y la desviación estándar de la temperatura se evalúa el comportamiento del sistema en comparación con otros de similares a escala milimétrica. Paralelamente se desarrolla y valida un modelo numérico para simular el comportamiento del dispositivo. El modelo permite analizar el efecto de la velocidad del fluido refrigerante así como el impacto del material de interfaz térmica (TIM). También se estudia el efecto de la geometría del jet utilizando el cociente entre la amplitud de la entrada del fluido y la distancia entre ésta y el punto de impacto (z/b). La resistencia térmica, la uniformidad de temperatura y las pérdidas de presión se analizan en función de este parámetro z/b. Finalmente, para estudiar la adaptación del disipador a flujos de calor bidimensionales se evalúa un diseño de matriz de agujas, comparándolo con el disipador de microcanales. / This thesis evaluates a hybrid microchannels/jet impingement system, in a micrometer scale. The work includes the dimensioning process and the heat sink development using a microfabrication process. With the experimental tests that allow to calculate parameters like the thermal resistance coefficient and the temperature standard deviation, the system behaviour is evaluated in comparison to similar ones in a millimeter scale. In parallel a numeric model is developed and validated in order to simulate the behaviour of the device. The model makes possible to analyse the effect of the cooling fluid velocity as well as the impact of the thermal interface material (TIM). In addition the effect of the jet geometry is studied using the nozzle to plate spacing (z/b) . The thermal resistance, temperature uniformity and pressure drop are analysed in function of this z/b parameter. Finally, a pin fins design is evaluated comparing it with the microchannels heat sink, in order to study the adjustment of the heat sink to bidimensional heat fluxes.

La realització d'estudis de LCA per a sistemes fotovoltaics és una eina essencial per mesurar el seu nivell de sostenibilitat En aquest sentit, i després de la realització d' una anàlisi teòrica dels estudis publicats de LCA dels sistemes fotovoltaics, s'han trobat algunes llacunes. Aquestes llacunes es refereixen a la manca de varietat d'indicadors de LCA, on la majoria dels estudis depenen del temps de retorn energètic, sent aquest gairebé l'únic indicador (no es té en compte l'ús dels mètodes de perfil ambiental). A més, s'observen dues bretxes relatives a la manca d'estudis de LCA destacant la integració en edificis d'energia solar d'una banda, i l'ús de la tecnologia fotovoltaica de concentració per un altre. Per tant, en aquesta tesi, es presenta una nova aportació al camp dels estudis LCA dels sistemes fotovoltaics integrats en edificis. Això s'aconsegueix a través de l'avaluació ambiental i energètica dels sistemes de concentració fotovoltaica integrats en edificis (BICPV). Els resultats es presenten en termes de metodologies d'avaluació de l' impacte del cicle de vida (perfil mediambiental), així com el temps d'amortització de l'Energia i el Factor de Retorn (perfil energètic). Els resultats, amb el suport de les anàlisis de sensibilitat i la comparació amb un sistema convencional fotovoltaic per a integració en edificis (BIPV), mostren beneficis ambientals significatius que poden ser obtinguts a través de sistemes BICPV. A Finalment, es discuteixen les recomanacions per a treballs i millores futures. / Conducting LCA studies for PV systems is an essential tool for measuring the sustainability level of a corresponding system. In this sense, and after conducting a theoretical analysis of the LCA studies of PV systems in literature within the context of energy generation, some gaps have been found. These gaps are briefly represented in the lack of variety of LCA indicators, where most of the studies are dependent on the Energy Payback Time as almost the sole environmental indicator, disregarding the use of environmental profile methods. In addition, another two gaps are observed concerning the lack of LCA studies highlighting the building integration from one side, and the use of the concentrating PV technology from another side. Hence, in this thesis, a novel contribution to the field of LCA studies of PV systems is presented. This is achieved through environmentally and energetically evaluating novel Building Integrated Concentrating Photovoltaic (BICPV) systems. The results are presented in terms of Life Cycle Impact Assessment methodologies (environmental profile), as well as the Energy Payback Time and the Energy Return Factor (Energy profile). The results, supported by sensitivity analyses and comparison to a conventional Building Integrated Photovoltaic (BIPV) system, show the significant environmental benefits that can be acquired through BICPV systems. Finally, recommendations for future work and improvements are discussed as well. / La realización de estudios de LCA para sistemas fotovoltaicos es una herramienta esencial para medir su nivel de sostenibilidad. En este sentido, y después de la realización de un análisis teórico de los estudios de LCA de los sistemas fotovoltaicos en la literatura en el contexto de la generación de energía, se han encontrado algunas lagunas. Algunas de estas lagunas se refieren: la falta de variedad de indicadores de LCA, donde la mayoría de los estudios dependen del tiempo de retorno energético, siendo este casi el único indicador medioambiental (no se tiene en cuenta el uso de los métodos de perfil medioambiental). Además, se observan otras dos brechas relativas a la falta de estudios de LCA destacando la integración en edificios de energía solar por un lado, y el uso de la tecnología fotovoltaica de concentración por otro. Por lo tanto, en esta tesis, se presenta una nueva aportación al campo de los estudios LCA de los sistemas fotovoltaicos integrados en edificios. Esto se logra a través de la evaluación medioambiental y energética de los sistemas de concentración fotovoltaica integrados en edificios (BICPV). Los resultados se presentan en términos de metodologías de evaluación del impacto del ciclo de vida (perfil medioambiental), así como el tiempo de amortización de la Energía y su Factor de Retorno (perfil de la Energía). Los resultados, con el apoyo de los análisis de sensibilidad y la comparación con un sistema convencional fotovoltaico para integración en edificios (BIPV), muestran beneficios ambientales significativos que pueden ser obtenidos a través de sistemas BICPV. Finalmente, se discuten las recomendaciones para trabajos y mejoras futuros.

Els residus carnis, o subproductes animals, són interessants per al procés de digestióanaeròbia i producció de biogàs, donat el seu elevat potencial energètic i l'actual marc legislatiu que prima la producció d'energia renovable. Tot i així, l'elevat contingut en lípids i proteïnes d'aquests residus pot limitar el seu tractament en introduir fenòmens d'inhibició, dels quals el més important és el produït pels àcids grassos de cadena llarga (AGCL), resultants de la hidròlisi dels lípids. L'objectiu de la present tesis és aprofundir en el coneixement d'aquest procés d'inhibició, en la capacitat d'adaptació dels microorganismes i en la recuperació o prevenció dels fenòmens d'inhibició. En una primera aproximació a la problemàtica, es caracteritzen residus orgànics d'escorxador, s'estudia la seva biodegradabilitat anaeròbia amb diferents relacions lípids/proteïnes i es realitzen assaigs discontinus seqüencials incrementant la concentració de substrat mitjançant pulsos consecutius. Es comprova que la hidròlisi i acidogènesi de proteïnes és molt ràpida i que la degradació dels lípids i AGCL limita la velocitat global del procés. Malgrat aquesta limitació, el sistema es recupera després dels pulsos aplicats, tot augmentant la taxa màxima de producció de metà. Per tal d'estudiar el fenòmen de recuperació, s'estudien i desenvolupen diferents estratègies en reactors sotmesos a processos d'inhibició per AGCL. L'increment dels ratis biomassa/AGCL o l'adició d'additius com la bentonita, per tal de reduir la biodisponibilitat o l'adsorció dels AGCL sobre la biomassa activa, es mostren com estratègies funcionals d'utilitat en l'operació de plantes industrials. Els resultats obtinguts reforcen la hipòtesi de que la inhibició és deguda a adsorció d'AGCL sobre la membrana cel·lular i que la recuperació es pot mesurar mitjançant un augment de l'activitat dels microorganismes. Per tal de dilucidar sobre la natura del augment de l'activitat en els processos de recuperació es caracteritza la inhibició-recuperació mitjançant tres tècniques: 1) estudi de les activitats dels microorganismes a diferents substrats 2) utilització de tècniques de biologia molecular per caracteritzar les poblacions, i 3) desenvolupant expressions cinètiques del procés d'inhibició, basades en l'adsorció, en el marc del model matemàtic ADM1 de la International Water Association. Mitjançant aquestes metodologies es comprova que els fenòmens d'inhibició i adaptació es poden explicar mitjançant un creixement poblacional específic i la inclusió dels fenòmens físic d'adsorció en el procés d'inhibició metabòlica. Finalment, s'avalua de forma més detallada el procés d'adsorció-inhibició mitjançant la determinació de les isotermes d'adsorció i monitoritzant mitjançant assaigs amb biomassa granular i tècniques de microscòpia de fluorescència. Aquesta caracterització ha permès obtenir estratègies de prevenció de la inhibició per AGCL, mitjançant competència amb adsorbents sintètics, i concloure que l'àcid palmític és el limitant en el procés de -oxidaciódels AGCL. Els resultats obtinguts constitueixen una base per al millor coneixement de les possibilitats de tractament anaerobi del residus carnis i dels processos d'inhibició per AGCL i adaptació de la biomassa. El procés físic d'adsorció ha estat directament relacionat amb el fenòmen d'inhibició metabòlica, obtenint-se una descripció matemàtica del mateix. Els resultats han permès plantejar estratègies operacionals, sent una eina a disposició d'operadors de plantes de biogàs per optimitzar la producció d'energia d'aquests residus >mitjançant la seva digestió anaeròbia. / Los residuos cárnicos, o subproductos animales, son interesantes para el proceso de digestión anaerobia y producción de biogás, dado su elevado potencial energético y el actual marco legal que prima la producción de energía renovable. A pesar de esto, el elevado contenido en lípidos y proteínas puede limitar su tratamiento, al introducir fenómenos de inhibición, de los cuales el más importante es el producido por ácidos grasos de cadena larga (AGCL), resultado de la hidrólisis de los lípidos. El objetivo de la presente tesis es profundizar en el conocimiento de este proceso de inhibición, en la capacidad de adaptación de los microorganismos t en la recuperación de sistemas inhibidos. En una primera aproximación a la problemática, se caracterizan los residuos orgánicos de matadero, se estudia su biodegradabilidad anaerobia con diferentes relaciones lípido/proteína y se realizan ensayos discontinuos secuenciales incrementando la concentración de substrato mediante pulsos consecutivos. Se comprueba que la hidrólisis y acidogénesis de las proteínas es muy rápido y que la degradación de lípidos y AGCL limita la velocidad global del proceso. A pesar de esta limitación, el sistema se recupera después de los pulsos aplicados aumentando la tasa máxima de producción de metano. A fin de estudiar el fenómeno de recuperación, se estudian y desarrollan diferentes estrategias en reactores inhibidos por AGCL. El incremento de los ratios biomasa/AGCL o la adición de aditivos como la bentonita, a fin de reducir la biodisponibilidad o la adsorción de los AGCL sobre la biomasa activa, se muestran estrategias funcionales de utilidad en la operación de plantas industriales. Los resultados obtenidos refuerzan la hipótesis de que la inhibición es debida a adsorción de AGCL sobre la membrana celular y que la recuperación se puede medir mediante un aumento de la actividad de los microorganismos. A fin de dilucidar sobre la naturaleza del aumento de la actividad en los procesos de recuperación se caracteriza la inhibición mediante tres técnicas: 1) estudio de las actividades de los microorganismos a diferentes substratos, 2) utilización de técnicas de biología molecular para caracterizar las poblaciones, y 3) desarrollando expresiones cinéticas del proceso de inhibición, basado en la adsorbió, en el marco del modelo ADM1 de la International Water Association. Mediante estas metodologías se comprueba que los fenómenos de inhibición y adaptación se pueden explicar mediante un crecimiento poblacional específico y la inclusión de la adsorción en el proceso de inhibición metabólica. Finalmente, se evalúa de forma detallada el proceso de adsorción-inhibición mediante la determinación de las isotermas de adsorción y monitorizando estos procesos mediante ensayos discontinuos con biomasa granular y técnicas de microscopia de fluorescencia. Esta caracterización ha permitido obtener estrategias de prevención de la inhibición por AGCL, mediante competencia con adsorbentes sintéticos, y concluir que el ácido palmítico es el limitante en el proceso de mutante -oxidación de los AGCL. Los resultados obtenidos constituyen una base para el mejor conocimiento de las posibilidades de tratamiento anaerobio de residuos cárnicos y de los procesos de inhibición por AGCL y adaptación de la biomasa. El proceso físico de adsorción se ha relacionado directamente con el fenómeno de inhibición metabólica, obteniéndose una descripción matemática del mismo. Los resultados han permitido plantear estrategias operacionales, siendo una herramienta a disposición de operadores de plantas de biogás para optimizar la producción de energía de estos residuos mediante su digestión anaerobia. / Slaughterhouse wastes are interesting for the anaerobic digestion process regarding its high biogas production potential and because the current legal scenario promotes renewable energy production. The high lipid and protein content of those residues limit its treatment due to inhibitory processes, in particular the inhibition caused by long chain fatty acids (LCFA). The objective of the present disertation is to obtain a deeper insight on the LCFA inhibition process, the microorganism adaptation ability and the prevention/recovery of inhibitory phenomena. In a preliminary approach, organic wastes generated in slaughterhouses are characterized, by studying the anaerobic biodegradability of waste mixtures containing diferents lipid/proteins concentrations. Anaerobic batch tests are performed at increasing substrate concentrations by sequential pulse feeding. From those experiments, the fast hydrolysis-acidogenesis of proteins is verified, being the lipids and LCFA degradation the main limiting step of the overall anaerobic process. Despite this limitation, the system is able to recover up to a higher methane production rate after each applied pulse. In order to elucidate on the mechanisms of the recovery process, several strategies to recover LCFA inhibited reactors are tested. The increase of the biomass/LCFA ratio and the adition of bentonite to reduce the biodisponibility or the adsorption of LCFA over microbial cell walls, are found to be effective approaches in the operation of fullscale biogas plants. The obtained results reinforce the hypothesis of the adsorptive nature of the LCFA inhibition, and that the recovery process can be followed as an increase in the microbial activity. The nature of the reported microbial activity improvement after subsequent sytem inhibition is characterized by three different techniques: 1) the study of specific microbial activities on different model substrates, 2) the application of molecular biology tools to monitor the microbial population structure and, 3) the development of kinetic expressions of the LCFA inhibition phenomena, based on the adsorption process, within the framework of ADM1 model of the International Water Association. The combined analysis of those confirmed that inhibition and adaptation phenomena are explained by a specific microbial growth, including adsorption in the metabolic LCFA inhibition process. The adsorption-inhibition process is evaluated in detail by determining LCFA adsorption isotherms on granular sludge, LCFA toxicity test, and fluorescence microscopy techniques. This multidisciplinary approach results in the definition of an inhibition preventing strategy based on the introduction of competitive adsorbents, and on stating the importance ofpalmitate during ß-oxidation of LCFA. This study contributes to the understanding of slaughterhouse wastes anaerobic treatment, the LCFA inhibition process, and the biomass adaptation phenomena. The physical adsorption process has been directly related with the LCFA metabolic inhibition, and a new mathematical kinetic expression is proposed. New strategies guiding the operation of anaerobic reactors are suggested in order to obtain high renewable energy yields from slaughterhouse wastes digestion.