Dependence between random variables is studied at various levels in the first part, while the last two chapters are devoted to the construction of bivariate distributions via principal components. Chapter 1 of Preliminaries is devoted to general dependence concepts (Fréchet classes, copulas, and parametric families of distributions). In Chapter 2, we generalize the union and intersection operations of two distance matrices to symmetric nonnegative definite matrices. These operations are shown to be useful in the geometric interpretation of Related Metric Scaling (RMS ), and possibly in other approaches of Multivariate Analysis. They show relevant properties that are studied in this chapter. The behaviour of the operations is, in some way, analogous to that presented by the intersection and union between vector spaces; in particular, we prove that the intersection of orthogonal matrices is the null matrix, while the union is the direct sum of the matrices. Matrices that share their eigenvectors form an equivalence class, and a partial order relation is defined. This class is closed for the union and intersection operations. A continuous extension of these operations is presented in Chapter 3. Infinite matrices are studied in the context of bounded integral operators and numerical kernels. We put the basis for extending RMS to continuous random variables and, hence, infinite matrices. The starting point is Mercer's Theorem, which ensures the existence of an orthogonal expansion of the covariance kernel K (s, t) = min {F (s) , F (t)} - F (s) F (t), where F is the cumulative distribution function of each marginal variable. The sets of eigenvalues and eigenfunctions of K, whose existence is ensured by the cited theorem, allow us to define a product between symmetric and positive (semi)definite kernels, and, further, to define the intersection and the union between them. Results obtained in the discrete instance are extended in this chapter to continuous variables, with examples. Such covariance kernels (symmetric and positive definite) are associated with symmetric and positive quadrant dependent (PQD) bivariate distributions. Covariance between functions of bounded variation defined on the range of some random variables, joined by distributions of this type, can be computed by means of their cumulative distribution functions. In Chapter 4, further consequences are obtained, especially some relevant relations between the covariance and the Fréchet bounds, with a number of results that can be useful in the characterization of independence as well as in testing goodness-of-fit. The intersection of two kernels (defined in Chapter 3) is a particular instance of the covariance between functions. Covariance is a quasiinner product defined through the joint distribution of the variables involved. A measure of affinity between functions with respect to H is defined, and also studied. In Chapter 5, from the concept of affinity between functions via an extension of the covariance, we define the dimension of a distribution, we relate it to the diagonal expansion and find the dimension for some parametric families. Diagonal expansions of bivariate distributions (Lancaster) allows us to construct bivariate distributions. It has proved to be adequate for constructing Markov processes, and has also been applied to engineering problems among other uses. This method has been generalized using the principal dimensions of each marginal variable that are, by construction, canonical variables. We introduce in Chapter 6 the theoretical foundations of this method. In Chapter 7 we study the bivariate, symmetric families obtained when the marginals are Uniform on (0, 1), Exponential with mean 1, standard Logistic, and Pareto (3,1). Conditions for the bivariate density, first canonical correlation and maximum correlation of each family of densities are given in some cases. The corresponding copulas are obtained. / Al Capítol 1 de Preliminars es revisen conceptes de dependència generals (classes de Fréchet, còpules, i famílies paramètriques de distribucions). Al Capítol 2, generalitzem les operacions unió i intersecció de dues matrius de distàncies a matrius simètriques semidefinides positives qualssevol. Aquestes operacions s'han mostrat d'utilitat en la interpretació geomètrica del Related Metric Scaling (RMS), i possiblement en altres tècniques d'Anàlisi Multivariant. S'estudien llur propietats que són similars, en alguns aspectes, a les de la unió i intersecció de subespais vectorials. Al Capítol 3 es presenta una extensió al continuu d'aquestes operacions, mitjançant matrius infinites en el context dels operadors integrals acotats i nuclis numèrics. S'estableix la base per a extendre el RMS a variables contínues i, per tant, a matrius infinites. Es parteix del Teorema de Mercer el qual assegura l'existència d'una expansió ortogonal del nucli de la covariança K (s, t) = min {F (s), F (t)} - F (s) F (t), on F és la funció de distribució de cada variable marginal. Els conjunts de valors i funcions pròpies d'aquest nucli ens permeten definir un producte entre nuclis i la intersecció i unió entre nuclis simètrics semidefinits positius. Tals nuclis de covariança s'associen amb distribucions bivariants també simètriques i amb dependència quadrant positiva (PQD). El producte de dos nuclis és un cas particular de covariança entre funcions, que es pot obtenir a partir de les distribucions conjunta i marginals, com s'estudia al Capítol 4 per a funcions de variació afitada, fixada la distribució bivariant H. S'obtenen interessants relacions amb les cotes de Fréchet. Aquesta covariança entre funcions és un producte quasiescalar a l'espai de funcions de variació afitada i permet definir una mesura d'afinitat. Al Capítol 5 aquesta H-afinitat s'utilitza per definir la dimensió d'una distribució. Les components principals d'una variable (Capítol 6) s'utilitzen com a variables canòniques a l'expansió diagonal de Lancaster (Capítol 7 i últim) per a construïr distribucions bivariants amb marginals Uniformes al (0,1), Exponencial de mitjana 1, Logística estàndard, i Pareto (3,1). S'obtenen condicions per la densitat bivariant, correlacions canòniques i correlació màxima per cada família. S'obtenen les còpules corresponents.

Les 3-alquil-2-metoxipirazines es troben en moltes plantes, entre les quals hi ha Vitis vinifera. Les més importants pel que fa a la seva presència i potencial influència en l'aroma del vi són la 3-isobutil-, la 3-sec-butil- i la 3-isopropil-metoxipirazina. Aquests compostos es troben entre les aromes varietals del Cabernet sauvignon, però també del Merlot noir, el Sauvignon blanc i el Cabernet franc, entre d'altres.El caràcter 'vegetal' que les 3-alquil-2-metoxipirazines aporten als vins es considera generalment un factor de baixa qualitat, ja que s'associa a la manca de maduresa del raïm al moment de la verema. El seguiment dels continguts d'aquests compostos en raïm, most i vi durant la maduració del raïm i l'elaboració del vi és d'interès per als productors, ja que podria permetre ajustar la poda, l'exposició al sol, el premsat, la maceració i fins i tot el cupatge dels vins per tal d'obtenir un producte final de la màxima qualitat.L'objectiu d'aquest treball ha estat el desenvolupament d'un mètode basat en la cromatografia de gasos amb detector de nitrògen-fòsfor per a poder quantificar les 3-alquil-2-metoxipirazines d'interès enològic en mostos i en vins, i fer-ne un seguiment dels seus nivells durant la maduració del raïm i l'elaboració del vi. Finalment, s'ha estudiat la possible influència de certes condicions de creixement i maduració del raïm: exposició a la llum solar, irrigació, poda i conducció de la vinya, i densitat de plantació.Les 3-alquil-2-metoxipirazines es troben a nivells d'ultra-traça (ng/L) en mostos i vins, dins de matrius molt complexes. Malgrat aquests continguts tan baixos, poden influir en l'aroma i la qualitat del vi perquè els seus llindars de percepció sensorial són al mateix nivell. Així doncs, la seva determinació analítica exigeix la màxima sensibilitat i selectivitat.En condicions òptimes, els límits de detecció del detector de nitrògen-fòsfor per injecció directa són de 0,1-0,2 ng/mL. Donat que els límits de detecció requerits per a l'anàlisi d'aquests compostos en raïm, most i vi són inferiors a 1 ng/L, l'aplicació de la cromatografia de gasos amb aquest detector requereix un factor de concentració de 10.000 o superior. La tècnica de la microextracció en fase sòlida de l'espai de cap (HS-SPME) resulta idònia, ja que proporciona aquest nivell de sensibilitat, així com una excel·lent neteja d'interferències. Els procediments desenvolupats, basats en aquesta tècnica, permeten la determinació de les 3-alquil-2-metoxipirazines en mostos i vins a nivells de ng/L, proporcionant uns percentatges de recuperació de 80- 94% i uns límits de detecció de 0,1-0,3 ng/L.La 3-isobutil-2-metoxipirazina és la de major interès enològic ja que s'ha trobat generalment a concentracions més altes i probablement és la que té més impacte sensorial al vi. Els continguts d'aquest compost en raïm oscil·len entre 2,6 i 42,5 ng/L, mentre que els nivells en vi final són d'entre 4,6 i 15,5 ng/L. La concentració d'aquesta pirazina disminueix amb la maduresa del raïm, sobretot als estadis inicials de maduració. En canvi, els seus continguts en mostos incrementen molt després d'un dia de maceració, probablement degut a l'extracció de les parts sòlides del raïm, i augmenten lleugerament al llarg de la fermentació alcohòlica, però no pas després del descubat.Els continguts mitjans de 3-isobutil-2-metoxipirazina trobats als vins procedents de les vinyes emparrades són significativament més alts que els de les vinyes podades en vas. La protecció de la llum del sol pot resultar en un nivell significativament més baix d'aquest compost als vins finals. Les vinyes regades poden produir raïms i vins amb un nivell significativament més elevat d'aquesta pirazina. Finalment, les vinyes amb una densitat de plantació més elevada, de 4.000 plantes per hectàrea, poden donar lloc a vins amb continguts significativament més alts de 3-isobutil-2-metoxipirazina que les vinyes de 3.000 o 2.000 plantes per hectàrea. / 3-alkyl-2-methoxypirazines are found in many plants, Vitis vinifera among them. The most important ones regarding theire presence and potential influence on the flavor of wine are: 3-isobutyl-, 3-sec-butyl, and 3-isopropyl-2-methoxypyrazine. Those compounds can be found amongh the varietal aromas of Cabernet sauvignon, but also in Merlot noir, Sauvignon blanc and Cabernet franc, among other.The 'vegetative' character that the 3-alkyl-2-methoxypirazines provide to wines is generally considered a low quality factor, since it is associated to the lack of maturity of the grapes at harvest. The possibility of monitoring the contents of those compounds in grapes, must and wines during ripening and winemaking is interesting to producers, since it could allow them to optimize the parameters of pruning, sunlight exposure, press, fermentation and even coupage of wines in order to obtain a final product with the maximum quality.The objective of this work is the development of a method based on gas chromatography with nitrogen-phosphorous detection, in order to quantify the 3-alkyl-2-methoxpyrazines with oenology interest, in musts and wines. The levels of those compounds have been monitored during grape ripening and wine making of experimental samples. Finally, the possible influence of certain ripening conditions has been studied: sunlight exposure, irrigation, vine training and plantation density. 3-alkyl-2-methoxypyrazines are found at the ultra-trace level (ng/L) in musts and wines, in a complex matrix. Despite those low levels, they can have an influence on wine quality because their sensory percepcion thresholds are at the same level. Therefore, their analysis demands the maximum selectivity and sensitivity. In optimum conditions, the detection limits of the nitrogen-phosphorous detector by direct injection are 0.1-0.2 ng/mL. Since the detection limits required for the analysis of those compounds in grapes, musts and wines are lower than 1 ng/L, the analysis by gas chromatography with this detector requires a concentration factor of 10,000 or higher. The head-space solid phase microextraction technique (HS-SPME) is suitable, since it provides this level of sensitivity and an excellent clean up. The methods developed, based on this technique, allow the quantification of the 3-alkyl-2-methoxypirazines in musts and wines at the ng/L level, providing percentages of recovery of 80- 94%, and detection limits of 0.1-0.3 ng/L.3-isobutyl-2-methoxypirazine is the most interesting pyrazine from the oenologic point of view, since it has been generally found at higher contents than the other and it is probably the one with the highest sensory impact in wine. The contents of this compound in grapes are of 2.6 - 42.5 ng/L, whereas the levels in the final wines are of 4.6 - 15.5 ng/L. The levels of this pyrazine decrease with the increasing maturity of the grape, mainly at the begining of ripening. However, these contents increase a lot after one day of maceration, probably due to the extraction of the solid parts of the grapes, and increase slightly along the alcoholic fermentation, but not after racking.The average contents of 3-isobutyl-2-methoxypyrazine found in the wines from the trellised-trained vines are significantly higher than the ones of the goblet-trained vines. Sunlight protection can result on a significantly lower level of this compound in final wines. Irrigated vines can produce grapes and wines with a significantly higher level of this pyrazine. Finally, vines with a higher plantation density, of 4,000 plants per hectarea, can produce wines with significantly higher contents of 3-isobutyl-2-methoxypirazine than vines with lower plantation densities of 3,000 or 2,000 plants per hectarea.

La tesi presenta dues parts diferenciades:En primer lloc, el desenvolupament de diferents tècniques experimentals per a l'estudi del comportament acústic d'instruments musicals de vent de doble llengüeta; concretament de la tenora i del tible emprats en les cobles catalanes. Així, s'ha dedicat especial atenció a la captació i l'anàlisi dels transitoris d'atac: els transitoris que es produeixen entre l'instant en que s'inicia l'execució d'una nota i l'instant en que s'assoleix el règim estacionari. També s'ha abordat la mesura en temps real de la freqüència fonamental dels sons musicals; l'afinació. Per a realitzar la mesura ha estat necessari desenvolupar i posar a punt un instrument, basat en un microprocessador, que determina el període del so, i en general d'una vibració quasi periòdica, amb la rapidesa i precisió requerides per a seguir l'evolució temporal de l'afinació.En segon lloc, el desenvolupament d'un mètode de càlcul per a trobar la resposta impulsional dels instruments directament en el domini temporal -mètode de la multiconvolució- que parteix de la caracterització analítica de les funcions de reflexió i de transmissió que es presenten a les diverses discontinuïtats del perfil interior de l'instrument. Aquest mètode ha propiciat posteriorment el desenvolupament de la caracterització en el domini temporal del comportament acústic de conductes en general, i el desenvolupament de tècniques de convolució ràpida aplicables a la simulació de múltiples sistemes dinàmics. / La tesis realizada ha consistido en el estudio del comportamiento acústico del tible y la tenora en el dominio temporal, ambos son instrumentos musicales de viento populares de Cataluña. El estudio se ha centrado en tres aspectos: -Captación y análisis de los transitorios de ataque de las notas en diversas formas de ejecución musical. Medida en tiempo real de la afinación de las notas mediante un instrumento basado en un microprocesador y desarrollado por el autor. La medida en tiempo ha permitido analizar aspectos tales como la fluctuación de frecuencia asociada al vibrato o la afinación de diversas escalas musicales.-Determinación experimental y por cálculo de la respuesta impulsional de la columna de aire de ambos instrumentos. La respuesta impulsional de la columna de aire de ambos instrumentos. La respuesta impulsional se ha calculado directamente en el campo temporal a partir de la caracterización analítica de las reflexiones que se producen en las discontinuidades del perfil del instrumento -Método de multiconvolución. Este procedimiento se ha comparado con el tradicional basado en la transformada inversa de Fourier de la impedancia acústica. / First, the development of several experimental techniques to study the acoustic behaviour of double reed woodwind instruments (in particular of the "tenora" and "tible", catalan musical instruments used in open air performances). A special effort has been devoted to the capture and analysis of starting transients: sound transients produced when the player starts a new musical note, which finishes when the stationary regime is reached. The real-time of the fundamental frequency of musical sounds has been also treated in order to study the musical tuning of this kind of instruments. This study has required the design and development of an electronic device, based on a microprocessor, that allows the identification of the sound period with the sufficient speediness and accuracy to follow the tuning time history.Second, the development of a methodology to determine the impulse response of woodwind musical instruments directly in the time domain. This methodology, called multiconvolution, is based on the analytical description of reflection and transmission functions associated to the instrument bore discontinuities and its boundary conditions. The method has also lead to the later study of the dynamic behaviour of general acoustic ducts, and to the development of fast convolution techniques that can be applied to simulate the behaviour of different dynamic systems.

Though the number of studies on pool fires is relevant, the characteristics of boilover are not yet totally understood. Boilover is one of the most dangerous phenomena that can occur when the fuel is burning above a water layer; in this situation, due to heat transfer from the flame, water can reach ebullition and the consequent eruptive expulsion of vapour bubbles, drags fuel into the flame, increasing the thermal effect and the dimension of the fire. The phenomenon can present itself in two forms, depending on the fuel layer thickness, the hot zone boilover and the thin layer boilover, which boundaries are not yet well defined.Thus, this work can prove to be very important, since it aims to step forward in the knowledge of boilover, by defining in a clearer form its mechanisms and its effects, at a scale representative of a real fire scenario. The experiments realized concerned thin layer boilover, due to economical and security limitations; nevertheless, when it was possible, data have been extrapolated to situations of hot zone boilover.In order to carry on the study, an experimental facility was remodelled and enhanced; the facility has 5 circular pools of diameter ranging from 1.5 to 6 m. A series of thermocouples was used to determine the fuel and water temperatures. Other thermocouples were employed to analyze flame temperature distribution. Moreover, from the experiences much information was obtained, such as burning rate values, video-recordings (in the visible and IR field), intensity of radiation emitted to the exterior, atmospheric condition evolution, etc. Data proceeding from three experimental series, performed by CERTEC (Centre d'Estudis del Risc Tecnològic) since 1999, were analyzed.In great detail, the fundamental parameters of thin layer boilover (on-set time, pre-boilover burned mass ratio, boilover intensity, radiation intensity, etc.) as a function of the characteristics of the experiments (pool diameter, fuel type, fuel thickness, etc.) were studied.New correlations to estimate average and maximum flame length during the stationary period and the thin layer boilover, were obtained. Effects of the phenomenon on flame tilt and pulsation were also considered.Moreover, in order to calculate the increase to apply to safety distances in case of occurrence of the phenomenon, a semi-empirical model to estimate thermal effects during thin layer boilover was determined.The analysis of the distribution of the temperatures inside the water layer showed that, working with small fuel layers, there is no formation of a proper hot zone. It was only possible to determine a much reduced high temperature zone, which did not increase in thickness or temperature and has been named pseudo hot zone.Finally, a mathematical model to predict temperature distribution inside the liquid layer (fuel and water) during the process that leads to thin layer boilover was developed. The model, which showed the great importance of the convection inside the fuel for the heat transfer, was later modified and extended, in order to simulate the boilover phenomenon in a general form. The predictions of the model fit very well experimental data from this thesis and from previous publications. Furthermore, the results obtained allowed to observe that a combination of Prandtl and Fourier number can help in deciding the possibility and the type of boilover

The modelling of convective transport processes involving heat and mass transfer in an incompressible Newtonian fluid in cylindrical domains is a relevant research subject both for theoretical research and for industry. However, many of the available studies up to present are two-dimensional, and three-dimensional models using laterally heated cylindrical geometries are scarce. Although the two-dimensional approaches with lateral heating give some significant results, they cannot capture the fully three-dimensional nature of the velocity and temperature fields in three-dimensional geometries in bounded domains; besides, the wall effect in transport problems cannot be neglected. As an example, two-dimensional simulations predict solutions with multiple rolls for aspect ratio boxes greater than 2 that are not observed in three-dimensional studies, and fail to reproduce the nature of the first instability and the associated critical values. In this PhD thesis, we simulate numerically three problems in which the convective transport is produced either by temperature differences in the cylinder lids or by concentration differences within the fluid, as happens in the diffusion experiments in liquid metal mixtures or semiconductors. The system analyzed in the first two problems consists of a horizontal cylinder laterally heated; in the first case, the cylinder remains at rest, while in the second a rotation about its axis is included. Fluid behaviour under different heating intensities (Rayleigh number), materials (Prandtl number) and container size (shape parameter) is investigated. The effect of the rotation of the cylinder on the convective motion is discussed in detail. The values of the angular velocity have been kept low in order to analyze the transition from a fluid flow dominated by convection to a flow in which the fluid rotates as a solid-body with the walls. Much of the work is devoted to analyzing the basic solutions and their stability diagram, and to describing some of the secondary solutions. The aim of the third problem is to analyze the influence of convective pollution in the measurements of the diffusion coefficients when using the method of long capillary in low gravity. We will compare our numerical results with those of the experimental technique called shear cells implemented with a finite volume method and with the previously existing two-dimensional results. The influence on the diffusion coefficients measurements of other factors such as, the low gravity levels, the effects of the tilting and rotation of the capillary, the fluctuations of the gravitational field and the actual accelerometer signals g-jitter, will be also assessed. We numerically solve the Navier-Stokes equation in Boussinesq approximation for an incompressible viscous fluid, which is coupled to an equation for temperature or concentration in cylindrical coordinates. The equations are written in the laboratory reference frame, spatially discretized with a pseudospectral Chebyshev method for radial and axial dependence and with a Fourier-Galerkin method in the azimuthal direction and solved with a second order semi-implicit time splitting method. / La modelización de procesos de transporte convectivo, por transferencia de calor y masa, en un fluido newtoniano incompresible en dominios cilíndricos es un tema de investigación relevante para aplicaciones en la investigación teórica y en la industria. Sin embargo, los trabajos de investigación en modelos tridimensionales usando geometrías cilíndricas calentados lateralmente son más bien escasos. Aunque las aproximaciones bidimensionales del problema con calentamiento lateral dan resultados significativos, las geometrías tridimensionales en dominios acotados son más realistas porque los campos de velocidad y temperatura son totalmente tridimensionales y porque no se puede despreciar el efecto que tienen las paredes en este tipo de problemas de transporte. Por ejemplo en simulaciones en cajas bidimensionales se observa que pueden existir estados estacionarios con más de un rollo convectivo para valores del parámetro de forma mayores que 2 y, sin embargo, esto no se observa en los estudios en cajas rectangulares 3D o cilindros para iguales parámetros. También hay discrepancias en cuanto a la naturaleza de la inestabilidad primaria y a los valores críticos obtenidos para parámetros parecidos. En este trabajo de tesis simulamos tres problemas en los que el transporte convectivo se produce por diferencias de temperatura en las tapas del cilindro o por diferencias de concentración dentro del fluido, como ocurre en los experimentos de difusión en mezclas de metales líquidos o semiconductores. En los dos primeros problemas se simula un cilindro horizontal con una diferencia de temperatura entre sus tapas; en el segundo problema se incluye la rotación del cilindro alrededor de su eje. Se investiga el comportamiento del fluido en función de distintas intensidades en el calentamiento (número de Rayleigh), materiales (número de Prandtl) y tamaño del contenedor (parámetro de forma). Gran parte del trabajo estará dedicado a analizar las soluciones básicas y su estabilidad. En el segundo problema se analiza con detalle el efecto que tiene la rotación del cilindro sobre el movimiento convectivo en función de la velocidad angular, cuyos valores han sido mantenido bajos para poder observar la transición del tipo de flujo inicialmente dominado por la convección, al fluido rotando como un sólido rígido junto con la pared del cilindro. Para los dos problemas con calentamiento lateral caracterizamos las soluciones del estado básico y determinamos su diagrama de estabilidad. Describiremos algunas soluciones secundarias. El tercer problema estará centrado en analizar la influencia que tiene la contaminación convectiva en las medidas de los coeficientes de difusión con el método del ¿capilar largo¿ en baja gravedad. Se compararán estos resultados numéricos para el capilar largo con los resultados obtenidos con la técnica experimental shear cell simulada con el método de volúmenes finitos y con resultados 2D de la literatura. Se valorará la influencia de los bajos niveles de gravedad, así como el efecto de la inclinación y la rotación del capilar, las oscilaciones del campo gravitatorio y la influencia de señales acelerométricas reales conocidas como g-jitter en las medidas de los coeficientes de difusión de una mezcla. Empleamos las ecuaciones de Navier Stokes, en la aproximación de Boussinesq, para un fluido incompresible y viscoso acoplada a una ecuación para la temperatura o la concentración en coordenadas cilíndricas. Las ecuaciones se escribirán en el sistema de referencia de laboratorio. Estas ecuaciones serán discretizadas espacialmente mediante un método pseudoespectral de Chebyshev-colocación para la dependencia radial y axial y el método Galerkin-Fourier para la dependencia azimutal y resueltas con un algoritmo de segundo orden de paso de tiempo fraccionario semi-implícito.

Currently, the intervention in urban excavations with greater dimension and depth is increasing in importance exponentially. The great sensitivity of the overlying buildings to the displacements and tensions produced in its foundations due to ground movements behind the retaining wall and the lack of resources and calculation criteria that the professionals who have to design these structural systems have to deal with, often produce unacceptable damage in the existing buildings. This document presents the extensive bibliography describing the research for nearly 70 years, that has been developed on this issue, from the retaining wall behavior patterns to the buildings and structures damage risk, including the analysis of the ground movements produced by the excavation adjacent to the wall. First of all (book I), present document analyzes the behavior of containment studying how different aspects impact its calculation like the characteristics of the terrain, the depth of excavation, methods of analysis, friction contention-ground and the weight of the building itself, all aspects normally covered when calculating wall retaining; but also analyzes other aspects usually dismissed as the stiffness of soil, the stiffness of containment system, the stiffness of the building and the foundation. In the final part analyzes ground movements caused by the behavior of containment studied. Secondly (book II), a parametric study is suggested to assess the buildings sensitivity to foundations movements, in order to clarify the sensitive standards about categories of damage currently existing, and to define new ones for each building type, according to the time, geometry and materials. Finally, the document attempts, by the conjunction of both studies'phases (containment - building) to provide general simplified criteria to calculate retaining walls for excavations in urban areas, and its involvement to neighboring buildings, to get an optimized contentions'design to minimize the impact on the neighboring building. / Actualmente la actuación en excavaciones urbanas es cada vez más importante con trabajos de más dimensión, mayor complejidad y profundidad. La alta sensibilidad de los edificios vecinos a los movimientos y tensiones producidas en su cimentación por los desplazamientos del terreno del trasdós de las pantallas, conjuntamente con la falta de medios suficientes y criterios de cálculo que sufren los profesionales que han de diseñar estos sistemas de contención, producen, cada vez con más frecuencia, lesiones inaceptables en el parque urbano edificado. El trabajo presentado estudia la extensa bibliografía que describe las investigaciones que, durante cerca de 70 años, se ha desarrollado sobre el problema, tanto del ámbito del comportamiento de la propia contención como de las reacciones sufridas por los edificios vecinos, pasando por el análisis de los movimientos inducidos por la excavación en el terreno de su trasdós. En primer lugar (libro I) se analiza el comportamiento de la contención estudiando cómo influyen diferentes aspectos como las características del terreno, la profundidad de la excavación, los métodos de análisis, el rozamiento pantalla-terreno y el peso de los edificios, aspectos todos ellos contemplados normalmente a la hora de calcular la contención; pero también otros aspectos habitualmente menospreciados como la rigidez del terreno, del sistema de contención, del edificio vecino y de su cimentación. En la parte final se realiza el análisis de los movimientos en el terreno del trasdós producidos por el comportamiento de la contención estudiada. En segundo lugar (libro II) se analiza paramétricamente la sensibilidad a los movimientos de la propia cimentación de diferentes tipologías edificatorias o arquetipos, inducidos por los movimientos en el trasdós de la contención, con el objetivo de precisar los criterios de sensibilidad de categorías de daño actualmente vigentes, para llegar a elaborar otros nuevos asociados a las diferentes tipologías edificatorias, según época, geometría y materiales. Finalmente el trabajo intenta, con la conjunción de las dos fases del estudio (contención-edificio) aportar un criterio simplificado de cálculo de las contenciones y de su afectación a los edificios vecinos para llegar a obtener un diseño optimizado de ésta para minimizar el impacto que producen en la edificación vecina.

La determinació de 2,4,6-tricloroanisole (TCA) i altres cloroanisoles en vins i taps de suro és de vital importància, tant en la industria enològica com en al surera, pel control d’un dels defectes organolèptics del vi que ha causat més prejudicis: l’olor a humitat, clàssicament conegut com a gust a suro. En aquesta tesi doctoral s’han desenvolupat i validat aquestes metodologies, tot aplicant la microextracció en fase sòlida i la cromatografia de gasos, ja sigui en detecció de captura electrònica com d’espectrometria de masses, per tal de donar respostes al sector empresarial per dur a terme aquest control. A més, la definició i determinació del TCA total en el suro, en contraposició al TCA extraïble, més habitual en la indústria surera, s’ha presentat en aquest treball com una opció més objectiva en el control de qualitat, oferint una bona eina per tal d’evitar l’aparició de “l’olor a humitat” en els vins. / The determination of 2,4,6-trichloroanisole (TCA) and other chloroanisoles in wines and cork stoppers is of great importance, in both wine and cork industry, as a quality control of one of the organoleptic defects that is causing more economical losses: The humidity odor, traditionally known as cork taint. In this doctoral thesis different analysis methods has been developed, applying the solid phase microextraction and the gas chromatography, coupled either with mass spectrometry of electron capture detection, to give solutions to the industry as a quality control. In this work has been introduced the concept “Total TCA”, in contraposition to the “Releasable TCA”, frequently used in the cork industry. The “TCA total” is presented as a more objective parameter of quality control, giving a very good tool to control de “humidity odor” and avoid its presence in wine.

El problema de las distribuciones no balanceadas de datos entre clases ha recibido una considerable atención en disciplinas como el Aprendizaje Automático, el Reconocimiento de Formas y la Minerìa de Datos. Un conjunto de dos clases se dice que es no balanceado si una de las clases (mayoritaria) está significativamente más representada que la otra (minoritaria). Este tipo de complejidad de los datos puede conducir, en métodos tradicionales de clasificación, a aprendizajes sesgados en perjuicio de la clase minoritaria que, usualmente, contiene los casos de mayor interés. Esta deficiencia es particularmente importante en aplicaciones reales donde el coste por clasificar erróneamente los ejemplos de la clase menos representada es muy elevado.Actualmente, es posible identificar tres grandes lí¬neas de investigación sobre dicha problemática. En este sentido, la presente tesis doctoral aborda el problema del desbalance desde las perspectivas de evaluación del aprendizaje, solución y análisis de la complejidad de los datos.En el caso de las métricas de efectividad, se propone una nueva forma de evaluar los clasificadores que solventa una posible desventaja de las métricas tradicionales, las cuales no consideran la magnitud ni el sentido de la diferencia entre las tasas de aciertos por clase. Diversos análisis sobre la nueva métrica, denominada IBA, empleando medidas de correlación de Pearson y cambios en la matriz de confusión, la confirman como una medida robusta y eficaz en entornos desbalanceados.Dentro del campo de las soluciones para tratar el desbalance, se proponen nuevos esquemas para reducir/incrementar la talla de las clases mayoritaria/minoritaria, respectivamente. Asimismo, se presenta una solución algorí¬tmica para la regla del vecino más cercano con el objetivo de favorecer la clasificación de muestras de la clase minoritaria. Este análisis no sólo se centra en el beneficio que podrá representar cada una de las soluciones, sino también en cómo estas se ven afectadas por la naturaleza del clasificador, el sesgo de los datos y las métricas de efectividad.Finalmente, la tercera línea de investigación abordada en esta tesis se centra en analizar los efectos sobre el aprendizaje que produce la presencia en los datos de complejidades como el desbalance y solapamiento. En particular, se estudian dos escenarios. En el primero, denominado homogéneo, las clases mayoritaria y minoritaria mantienen esta misma relación en la región de solapamiento. En el segundo, por el contrario, la clase minoritaria se convierte en la más representada en dicha región. Los resultados muestran que el desbalance local en la región de solapamiento puede ser más determinante que el desbalance global y que la talla de dicha región.

Tesi per compendi de publicacions. La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / Although laminated materials have been used for decades, their employment has increased nowadays in the last years as a result of the gained confidence of the industry on these materials. This has provided the scientific community many reasons to dedicate considerable amount of time and efforts to address a better understanding of their mechanical behavior. With this objective both, experimental and numerical simulation have been working together to give response to a variety of problems related with these materials. Regarding numerical simulation, a correct modeling of the kinematics of laminated materials is essential to capture the real behavior of the structure. Moreover, once the kinematics of the structure has been accurately predicted other non-linear phenomena such as damage and/or plasticity process could be also studied. In consequence, in order to contribute to the constant development of simpler and more efficient numerical tools to model laminated materials, a numerical method for modeling mode II/III delamination in advanced composite materials using one- and two-dimensional finite elements is proposed in this work. In addition, two finite elements base on a zigzag theory for simulating highly heterogeneous multilayered beams and plates structures are developed here. The document is written based on results of four papers published in indexed journals. Copies of all these papers are included in Appendix. The main body of this thesis is constituted by Chapters 2 to 4. Chapter 2 deals with the numerical treatment of laminated beams and plates. Chapter 3 presents the formulation of the LRZ beam and the QLRZ plate finite elements based on the Refined Zigzag Theory. Finally, the main contribution of this thesis, the LRZ/QLRZ delamination model, is developed in Chapter 4. / Aunque los materiales laminados se han utilizado durante décadas, su uso ha aumentado en los últimos años como resultado de una mayor confianza por parte de la industria. Esto ha proporcionado a la comunidad científica muchas razones para dedicar una considerable cantidad de tiempo y esfuerzos en aras de una mejor comprensión de su comportamiento mecánico. Con este objetivo tanto la simulación experimental como numérica han estado trabajando juntos para dar respuesta a una variedad de problemas relacionados con estos materiales. En cuanto a la simulación numérica, un correcto modelado de la cinemática de los materiales laminados es esencial para capturar el comportamiento real de la estructura. Por otra parte, una vez que la cinemática de la estructura se ha predicho con precisión otros fenómenos no lineales como los proceso de daño y/o plasticidad podrían ser también estudiados. En consecuencia, con el fin de contribuir al constante desarrollo de herramientas numéricas más simples y eficaces para modelar materiales laminados, un método numérico para el modelado de la delaminación (modo II/III) en materiales compuestos avanzados utilizando elementos finitos de una y dos dimensiones es propuesto en este trabajo. Además, dos elementos finitos para la simulación de vigas y placas de varias capas altamente heterogéneos son desarrollados aquí. El documento está escrito en base a los resultados de cuatro artículos publicados en revistas indexadas. Copias de estos artículos se incluyen en el Apéndice. El cuerpo principal de esta tesis está constituido por los Capítulos 2-4. El Capítulo 2 aborda el tratamiento numérico de vigas y placas laminadas. El capítulo 3 presenta la formulación de los elementos finitos de viga LRZ y placa QLRZ basados en la Teoría Zigzag Refinada. Finalmente, la principal contribución de esta tesis, el modelo de delaminación LRZ/QLRZ, se desarrolla en el capítulo 4.

Tesi per compendi de publicacions. La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / The finite element method is a valuable tool for simulating complex physical phenomena. However, any finite element based simulation has an intrinsic amount of error with respect to the exact solution of the selected physical model. Being aware of this error is of notorious importance if sensitive engineering decisions are taken on the basis of the numerical results. Assessing the error in elliptic problems (as structural statics) is a well known problem. However, assessing the error in structural transient dynamics is still ongoing research. The present thesis aims at contributing on error assessment techniques for structural transient dynamics. First, a new approach is introduced to compute bounds of the error measured in some quantity of interest. The proposed methodology yields error bounds with better quality than the already available approaches. Second, an efficient methodology to compute approximations of the error in the quantity of interest is introduced. The proposed technique uses modal analysis to compute the solution of the adjoint problem associated with the selected quantity of interest. The resulting error estimate is very well suited for time-dependent problems, because the cost of computing the estimate at each time step is very low. Third, a space-time adaptive strategy is proposed. The local error indicators driving the adaptive process are computed using the previously mentioned modal-based error estimate. The resulting adapted approximations are more accurate than the ones obtained with an straightforward uniform mesh refinement. That is, the adapted computations lead to lower errors in the quantity of interest than the non-adapted ones for the same number of space-time elements. Fourth, a new type of quantities of interest are introduced for error assessment in time-dependent problems. These quantities (referred as timeline-dependent quantities of interest) are scalar time-dependent outputs of the transient solution and are better suited to time-dependent problems than the standard scalar ones. The error in timeline-dependent quantities is eficiently assessed using the modal-based description of the adjoint solution. The thesis contributions are enclosed in five papers which are attached to the thesis document. / El mètode dels elements finits és una eina valuosa per a simular fenòmens físics complexos. Tot i això, aquest mètode només proporciona aproximacions de la solució exacta del model físic considerat. Per tant, quantificar l'error comés en l'aproximació és important si la simulació numèrica s'utilitza per a prendre decisions que poden tenir importants conseqüències. Actualment, les eines que permeten avaluar aquest error són ben conegudes per a problemes estacionaris, però encara presenten importants limitacions per a problemes transitoris com la dinàmica d'estructures. L'objectiu d'aquest treball és contribuir a millorar les tècniques existents per estimar l'error en dinàmica d'estructures i proposar-ne de noves. La primera contribució és una nova metodologia per a calcular cotes de l'error en una quantitat d'interès del problema. Les cotes proposades són més precises i proporcionen una millor estima de l'error que les cotes calculades amb tècniques prèvies. La segona contribució és una una nova tècnica que proporciona aproximacions de l'error en una quantitat d'interès utilitzant càlculs eficients. La novetat principal d'aquesta proposta és aproximar la solució del problema adjunt associat a la quantitat d'interès utilitzant l'anàlisi modal. El resultat és un estimador de l'error indicat particularment per a problemes transitoris, ja que el cost de calcular l'estimador a cada pas de temps és molt baix. La tercera contribució és una tècnica que permet construir de manera adaptada tant la discretizació temporal com espacial amb l'objectiu de millorar l'eficiència de la simulació. Aquesta tècnica es basa en la informació proporcionada per l'estima de l'error amb anàlisi modal. Les aproximacions calculades utilitzant les discretitzacions adaptades són més precises que les obtingudes amb un simple refinament uniforme de la malla de càlcul. És a dir, les discretitzacions adaptades proporcionen un error en la quantitat d'interès menor que les discretizacions no adaptades per al mateix nombre d'elements espai-temps. Finalment, la quarta contribució és un nou tipus de quantitats d'interès especialment indicades per a estimar l'error en problemes transitoris. Aquest nou tipus de quantitats són funcions escalars dependents del temps que proporcionen una informació més completa sobre l'error en problemes transitoris que les quantitats d'interès estàndard. L'error en aquestes noves quantitats és estimat eficientment utilitzant la descripció modal de la solució del problema adjunt. Les contribucions d'aquest treball es troben recopilades en cinc articles que s'inclouen adjunts en el document de la tesi.