This work has been developed in a line of research related whit the Intermediate Band (IB) concept, which explores overcoming the photovoltaic efficiency limits established for solar cells. The IB concept implies two issues: a) the determination of materials capable to generate or create an IB b) the incorporation of these materials optimally within the photovoltaic device. The first stage of this work is focused on the synthesis of GaAs layers with high doses of Titanium impurities (GaAs(Ti)) as IB candidate material. Thin layers of GaAs(Ti) have been deposited by sputtering and its optical and compositional characteristics have been characterized. In a second stage, structures and processes are designed to incorporate the GaAs(Ti) layers in photovoltaic devices. Moreover, devices with a HIT structure are fabricated using (p) c-Si substrates with high dose of implanted titanium. Other structures are developed to incorporate quantum dots and / or metallic nanoparticles. / Este trabajo se ha desarrollado en el marco de una línea de investigación relacionada con en el concepto de la Banda Intermedia (BI), que explora la superación del límite de eficiencia fotovoltaica establecido para las células solares. Este concepto implica dos aspectos: a) la determinación de materiales capaces de manifestar o crear una BI, b) la incorporación de una forma óptima de estos materiales en el seno del dispositivo fotovoltaico. El primer estadio de este trabajo se ha centrado en la síntesis de capas de GaAs con dosis altas de impurezas de Titanio (GaAs(Ti)) como candidato a presentar BI. En un segundo estadio se han diseñado estructuras y procesos para incorporar las capas de GaAs(Ti) en dispositivos fotovoltaicos. También se han desarrollado estructuras HIT para la incorporación de sustratos de (p) c-Si con altas dosis de Titanio implantado y estructuras enfocadas a la incorporación de puntos cuánticos y/o nano-partículas metálicas.

A pesar de que los forjados de vigueta pretensada y bovedilla se han utilizado desde los años 40 en prácticamente todo el mundo, los modelos que actualmente se utilizan para su cálculo frente al Estado Límite Último de cortante adolecen de falta de base teórica e incluso experimental. El objetivo principal de esta tesis es contribuir al avance del conocimiento del comportamiento frente a la rotura de las vigas que componen los forjados de vigueta pretensada y bovedilla, fundamentalmente a cortante. Para ello, y en primer lugar, se ha llevado a cabo una extensa revisión del estado actual del conocimiento de la resistencia a cortante, tanto para los nervios que componen los forjados de vigueta pretensada y bovedilla, como para vigas con sección en T sin armadura a cortante, así como una profunda investigación de campañas experimentales anteriores. Se han realizado dos campañas experimentales sobre nervios de forjados de vigueta pretensada y bovedilla a flexión y cortante. Las principales variables de diseño han sido: el espesor de la capa de compresión, el tipo de vigueta, la cuantía de armado longitudinal, la tensión en el hormigón de la vigueta debida al pretensado y el canto total del forjado. Los resultados obtenidos han sido analizados para estudiar la influencia de las citadas variables, y se han comparado con las predicciones de los métodos que se utilizan para el diseño de este tipo de elementos. Además, los elementos ensayados se han analizado mediante el software TINSA-EVO, basado en un refinado modelo de análisis seccional no lineal y fisuración distribuida con rotación, con el objetivo de entender mejor la distribución de tensiones a nivel seccional en este tipo de elementos. Los resultados de este análisis se han comparado con los resultados experimentales. Finalmente se ha propuesto un modelo mecánico de dimensionamiento frente a estado límite último para forjados de vigueta pretensada y bovedilla. El modelo mecánico presenta resultados satisfactorios frente a los nervios de forjado de vigueta pretensada y bovedilla ensayados. Se ha extrapolado el modelo para el cálculo de la resistencia a cortante de vigas con sección en T sin armadura a cortante, obteniendo también en este caso resultados satisfactorios, y coherentes, con los resultados de las campañas experimentales existentes en la bibliografía. Por último, se plantean varias sugerencias de futuras líneas de trabajo, resultado de la evolución del conocimiento sobre el tema de estudio durante el desarrollo de esta tesis doctoral / Although beam-and-block floors have been in use around the world since the 40s, the models currently used to calculate shear failure strength lack a strong theoretical foundation and even experimental data is sparse. The aimof this research is to contribute to our knowledge of the behavior and strength of beam-and-block floors, principally those exposed to shear stress. To achieve this objective, an extensive review of the current state of the knowledge of shear strengths for beam-and-block floors, and T-section beams without shear reinforcement was done, as well as in-depth research into the previous experimental results. An experimental programme testing the beams that form beam-and-block floors under a load point was performed. Main design variables were: flange thickness, precast beam type, degree of longitudinal reinforcement, stress in the precast concrete caused by prestressing, and beam-and-block floor depth. Results were analyzed to study the influence of these variables, and are also compared with the predictions generated by the methods used to design these types of elements. Additionally, tested elements were analyzed using the TINSA-EVO software, which is based on a smeared-crack, nonlinear sectional model with rotating-cracks, to better understand the stress distribution in the section of this type of elements. Results of this analysis were compared with the experimental results. Furthermore, a mechanical model for the design and prediction of beam-and-block floor resistance was proposed. The mechanical model agreed with the experimental results. The model was extrapolated to calculate the shear strength of T-section beams without shear reinforcement, and the model was in good agreement with experimental results from the literature. Finally, some recommendations for future studies are made based on these findings.

Nanotechnology and specially nanomaterials, offer a range of opportunities for the automotive industry. The improvement of physical and chemical properties or the development of new functionalities in the vehicle has driven a growing interest in the application of these new technologies. In this new paradigm, lack of information and regulation, and the uncertainty associated with certain aspects of nanotechnology, including their impact on health and the environment, make it difficult evaluate the technological alternatives to objectively. However it is necessary to evaluate not only the viability, but also the suitability of the application of nanocomposites in cars, given the large volume of the sector's market. This research is focused in the application of nanocomposites for the production of large plastic parts of the vehicle, in order to obtain compounds with lower density maintaining or improving the mechanical performance by reducing its weight. On one hand, the feasibility study is approached from an experimental point of view through the characterization and production of real parts, while simultaneously, on the other hand, a helpful tool for decision making which evaluates the application of nanotechnology alternatives is proposed. As experimental case study, a modified polypropylene compound with embedded inorganic nanofibers is analysed. Impact properties and scratch resistance are characterized, but also the study of durability of this new compound is conducted with special emphasis. Its application is technically feasible but not economically in all cases studied. Extrapolating from experimental case, the called "Multi‐Criteria Value Analysis" tool is developed. It bases on existing multi‐criteria methods for defining and structuring the appropriate functional, environmental and economic criteria for assessing alternatives in the application of compounds and polymeric nanocomposites in interior vehicle parts / La nanotecnologia i en particular els nanomaterials, ofereixen un ventall de noves oportunitats per a l'automoció. La millora de les propietats fisicoquímiques o el desenvolupament de noves funcionalitats dels materials al vehicle han impulsat un interès creixent en l'aplicació d'aquestes tecnologies en el sector. En aquest nou paradigma, la manca d'informació i regulació, i la incertesa associada a certs aspectes de la nanotecnologia, com els seus efectes en la salut i el medi ambient, fan que sigui difícil l'avaluació objectiva d'alternatives tecnològiques. No obstant això és necessari poder avaluar, no solament la viabilitat, sinó també la idoneïtat de l'aplicació de nanocompostos en quantitats significatives, donat el gran volum de mercat que presenta el sector. En la present investigació s'analitza l'aplicació de nanocompostos per a la producció de grans peces plàstiques del vehicle, amb l'objectiu d'aconseguir compostos amb menor densitat que mantinguin o millorin les prestacions mecàniques reduint el seu pes. D'una banda s'aborda l'estudi de viabilitat des d'un punt de vista experimental mitjançant la caracterització i la producció de peces reals, mentre paral∙lelament es proposa una eina d'ajuda per a la presa de decisió que permet valorar l'aplicació d'alternatives nanotecnològiques. Com a cas d'estudi experimental s’agafa un compost de polipropilè modificat que incorpora unes nanofibres inorgàniques al seu interior. S'estudien detalladament les propietats a impacte i resistència al ratllat i posant especial èmfasi en l'estudi de durabilitat d'aquest nou compost. La seva aplicació resulta viable tècnicament, però econòmicament no és favorable en tots els casos estudiats. Extrapolant a partir del cas experimental, es desenvolupa l'eina "Anàlisi de Valor Multicriteri", que es basa en mètodes multicriteri ja existents per definir i estructurar els criteris funcionals, ambientals i econòmics a valorar en la selecció de compostos i nanocompostos polimèrics per a peces de l’interior del vehicle. / La nanotecnología y en particular los nanomateriales, ofrecen un abanico de oportunidades para la automoción. La mejora de las propiedades físico químicas o el desarrollo de nuevas funcionalidades de los materiales en el vehículo han impulsado un interés creciente en la aplicación de estas nuevas tecnologías en el sector. En este nuevo paradigma, la falta de información y regulación, y la incertidumbre asociada a ciertos aspectos de la nanotecnología, como sus efectos en la salud y el medio ambiente, hacen que sea difícil la evaluación objetiva de alternativas tecnológicas. No obstante es necesario poder evaluar, no solamente la viabilidad, sino también la idoneidad de la aplicación de nanocompuestos en cantidades significativas, dado el gran volumen de mercado que presenta el sector. En la presente investigación se analiza la aplicación de nanocompuestos para la producción de grandes piezas plásticas del vehículo, con el objetivo de conseguir compuestos con menor densidad que mantengan o mejoren las prestaciones mecánicas reduciendo su peso. Por un lado se aborda el estudio de viabilidad desde un punto de vista experimental mediante la caracterización y la producción de piezas reales, mientras paralelamente se propone una herramienta de ayuda para la toma de decisión que permite valorar la aplicación de alternativas nanotecnológicas. Como caso de estudio experimental se toma un compuesto de polipropileno modificado que incorpora unas nanofibras inorgánicas en su interior. Se estudian detalladamente las propiedades a impacto y resistencia al rayado y poniendo especial énfasis en el estudio de durabilidad de este nuevo compuesto. Su aplicación resulta viable técnicamente, pero económicamente no es favorable en todos los casos estudiados. Extrapolando a partir del caso experimental, se desarrolla la herramienta “Análisis de Valor Multicriterio”, que se basa en métodos multicriterio ya existentes para definir y estructurar los criterios funcionales, ambientales y económicos a valorar en la selección de compuestos y nanocompuestos poliméricos para piezas del interior del vehículo

Foam-like aerogels based on biodegradable polymers and sodium montmorillonite (Na+-MMT) clay were prepared through an environmentally friendly freeze-drying process. Both synthesized and bio-based polymers were utilized in this thesis, including polyvinyl alcohol (PVOH), carboxylmethylcellulose (CMC), xanthan gum, agar, Arabic gum and starch. The morphologies of aerogels were characterized using scanning electron microscopy. The mechanical properties investigation included compression and impact tests. Porosities and solid densities were measured using a helium pycnometer while the pore size distribution was determined by automated mercury porosimeters. Most of polymer-clay aerogels exhibited porous and layered structures that were formed via ice templating. However, high viscosity of the precursor solution may break the layered architecture by retarding the formation of ice crystals (e.g. 2.5 wt% agar aqueous solution). The structures as well as the properties of aerogels were mainly influenced by polymer/clay proportion. Polymer molecules play a role of glue linking the clay nanoparticles, improving the structural integrity and hence the mechanical performance of the aerogels. On the other hand, clay platelets serve as a physical barrier that increases the heat endurance. Recycled cellulose fibers (RCF) that were isolated from waste paper pulp were also used to prepare bio-based aerogels. Adding another biopolymer CMC into RCF aerogels, the resultant RCF-CMC composite aerogels showed different microstructures and enhanced mechanical properties. Physical blending and chemical crosslinking were used to tailor the mechanical properties of xanthan gum/clay aerogels and starch/clay aerogels, respectively. Blending agar with xanthan gum in aqueous solution, the resultant aerogels displayed a significant improvement in mechanical properties compared with those containing a single biopolymer. Moreover, they exhibited tunable microstructures and mechanical properties by changing agar/xanthan gum ratio in the aerogels. As to starch/clay aerogels, the incorporation of glutaraldehyde enhanced the structural integrity and mechanical properties of the aerogels through crosslinking reaction between glutaraldehyde and starch molecules, which was proved by Fourier-Transform infrared (FT-IR) spectroscopy analysis. The evaluation of the flammability of aerogels was conducted with a cone colorimeter while the thermal stability was obtained from the results of thermogravimetric analysis. In regard to PVOH-clay aerogel, different types of flame retardant fillers, such as aluminum trihydroxide (ALH), ammonium polyphosphate (APP), silica gel and potassium carbonate, were adopted to modify their flame retardant properties. The results showed that ALH addition enhanced the flame retardancy as well as mechanical properties. For RCF-CMC aerogels, APP and clay played a synergetic effect on the flame retardancy and thermal stability. / En esta Tesis se han preparado diversos aerogeles usando polímeros biodegradables como matriz y arcilla como refuerzo, a través de un proceso de fabricación amigable con el medio ambiente. Los polímeros empleados han sido tanto de origen natural (goma árabiga, agar-agar, goma xantana, almidón) o sintéticos como la carboximetilcelulosa (CMC) o el alcohol polivinílico. Los compuestos formados se han caracterizado a través de diferentes técnicas con el objeto de relacionar las morfologías generadas con las propiedades térmicas y mecánicas resultantes. La gran mayoría de los aerogeles polímero/arcilla exhiben una estructura porosa y laminar que se forma a raíz de la liofilización. Sin embargo, se ha apreciado que altas viscosidades en la solución precursora puede romper la arquitectura laminar al retardar el crecimiento de los cristales de hielo (ej. Solución acuosa de 2.5 % peso de agar). La estructura y las propiedades de los aerogeles están asimismo y en general influenciados por la relación polímero/arcilla. En estos sistemas, las moléculas de polímero actúan a manera de pegamento uniendo las partículas de arcilla, incrementando de esa manera notablemente la capacidad mecánica de los aerogeles. Por otro lado la arcilla actúa entre otras formas, como barrera térmica incrementando la resistencia térmica y al fuego de las espumas formadas. Dentro de este trabajo se han empleado fibras de celulosa recicladas de residuos de papel en un intento de preparar bio-aerogeles a partir de material de desecho. La unión de estas fibras con CMC permitió obtener aerogeles con propiedades mejoradas y la posibilidad de emplear estos residuos en un segundo uso. Además del mezclado físico, en algunos casos se ha realizado una reacción de entrecruzamiento para ajustar las propiedades finales, como en el caso de los aerogeles goma xantana/arcilla o almidón/arcilla. La mezcla de agar con goma xantana en solución acuosa resultó en un notable aumento de propiedades con respecto a las composiciones que contenían un único polímero, debido al cambio morfológico inducido, pasando de una estructura laminar a una de tipo panal de abeja (honeycomb). De esta forma y a través de la relación entre estos dos polímeros naturales ha sido posible balancear y definir las propiedades finales deseadas para el aerogel. En los sistemas almidón/arcilla el entrecruzamiento se ha conseguido a través de un agente externo como el glutaraldehido. Atendiendo a su posible uso final, unas de las propiedades más relevantes en los aerogeles que se ha estudiado ha sido la estabilidad térmica y la resistencia al fuego. En este sentido, se han preparado sistemas basados en Polivinilalcohol/arcilla modificados con diferentes retardantes de llama. De los diversos aditivos probados la combinación con hidróxido de aluminio ha mostrado un efecto sinérgico incrementando tanto de la resistencia a fuego como las propiedades mecánicas. En los sistemas basados en celulosa la presencia de polifosfato de amonio y arcilla ha demostrado así mismo un efecto potenciador de la estabilidad térmica y en el retardo de llama.

Aquesta tesi doctoral analitza el paper del paisatge en els conflictes territorials que els darrers quinze anys han tingut lloc a les comarques meridionals de Catalunya, i reflexiona sobre la seva capacitat com a condicionador dels conflictes. Per assolir aquest objectiu, la investigació s’ha centrat en diversos aspectes clau. Primer, la tesi fa un repàs teòric als conceptes de conflicte territorial i paisatge, així com a les polítiques de paisatge desplegades a Catalunya els darrers anys. En segon lloc, la tesi analitza tots els conflictes territorials que han tingut lloc a les comarques meridionals de Catalunya, i en destria aquells on el paisatge ha aparegut com a element de conflicte o reivindicació per part de diversos moviments socials de defensa del territori. La recerca permet constatar que el conflicte on més intensament i durant més temps apareix el paisatge com a font de reivindicació, és en el desplegament de l’energia eòlica. I és aquí on es centra la investigació, analitzant el paper que ha tingut el paisatge en els diversos instruments de planificació territorial i sectorial de l’energia eòlica, el context socioeconòmic i polític del desplegament eòlic, i analitzant el conflicte entre el paisatge i l’energia eòlica, especialment en dos casos rellevants, al Priorat i a la Terra Alta. Tot plegat per reflexionar si el paisatge ha tingut incidència o no en el desplegament de l’energia eòlica, i quin paper han tingut els conflictes en la posada en valor dels diversos paisatges implicats en aquest desplegament. S’analitzen, doncs, els factors que contribueixen a l’aparició dels conflictes en relació al paisatge i l’energia eòlica, els diversos agents que en formen part i quines són les seves estratègies i arguments, i es fa un balanç final del procés d’implantació de l’energia eòlica. La metodologia emprada és bàsicament de caire qualitatiu, basada sobretot en un extens i detallat buidatge bibliogràfic dels diversos conflictes territorials, especialment els relacionats amb el paisatge i l’energia eòlica, amb la descripció d’un parell d’estudis de cas. Igualment s’utilitza el mètode de l’enquesta per determinar el balanç de la implantació de l’energia eòlica. / Esta tesis doctoral analiza el papel del paisaje en los conflictos territoriales que los últimos quince años han tenido lugar en las comarcas meridionales de Cataluña, y reflexiona sobre su capacidad como condicionador de los conflictos. Para alcanzar este objetivo, la investigación se ha centrado en varios aspectos clave. Primero, la tesis hace un repaso teórico a los conceptos de conflicto territorial y paisaje, así como las políticas de paisaje desplegadas en Cataluña en los últimos años. En segundo lugar, la tesis analiza todos los conflictos territoriales que han tenido lugar en las comarcas meridionales de Cataluña, y distingue aquellos donde el paisaje ha aparecido como elemento de conflicto o reivindicación por parte de varios movimientos sociales de defensa del territorio. La investigación permite constatar que el conflicto donde más intensamente y durante más tiempo aparece el paisaje como fuente de reivindicación, es en el despliegue de la energía eólica. Y es aquí donde se centra la investigación, analizando el papel que ha tenido el paisaje en los diversos instrumentos de planificación territorial y sectorial de la energía eólica, el contexto socioeconómico y político del desarrollo eólico, y analizando el conflicto entre el paisaje y la energía eólica, especialmente en dos casos relevantes, el Priorat y la Terra Alta. Todo ello para reflexionar si el paisaje ha tenido incidencia o no en el desarrollo de la energía eólica, y qué papel han tenido los conflictos en la puesta en valor de los diversos paisajes implicados en este desarrollo. Se analizan, pues, los factores que contribuyen a la aparición de los conflictos en relación al paisaje y la energía eólica, los diversos agentes que forman parte y cuáles son sus estrategias y argumentos, y se hace un balance final del proceso de implantación de la energía eólica. La metodología utilizada es básicamente de tipo cualitativo, basada sobre todo en un extenso y detallado vaciado bibliográfico de los diversos conflictos territoriales, especialmente los relacionados con el paisaje y la energía eólica, con la descripción de un par de estudios de caso. Igualmente se utiliza el método de la encuesta para determinar el balance de la implantación de la energía eólica. / This doctoral thesis analyzes the role of the landscape in the territorial conflicts, which have taken place in the southern regions of Catalonia the last fifteen years and it reflects on the ability of the landscape as determining of conflicts. To achieve this aim, the research has focused on several key aspects. Firstly, the thesis makes a theoretical review of the concept of the territorial and landscape conflict, and as well as of the landscape policies that have been deployed in recent years in Catalonia. Secondly, the thesis analyzes all the territorial conflicts that have taken place in the southern regions of Catalonia and it discerns those where the landscape has appeared as an element of conflict or claim by several social movements in defence of the territory. The research allows confirming that the conflict where the landscape appears during more time and more intensely as source of claim is in the Wind Energy deployment. And here it is where the research focuses, analyzing the role that the landscape has had in the diverse territorial and sectorial planning instruments of the Wind Energy, socio-economic and political context of the Wind Energy deployment, and analyzing the conflict between landscape and Wind Energy, especially in two relevant cases, in Priorat and in Terra Alta. All this, to reflect on if the landscape has had incidence or not in the deployment of the Wind Energy and what role played by the conflicts in the enhancement of the diverse landscapes involved in this deployment. Therefore, it analyses the factors that contribute to the appearance of conflict in relation to landscape and Wind Energy, the diverse agents that are part of it and what are their strategies and arguments, and it makes a final assessment of the implementation process of Wind Energy. The methodology used is basically qualitative, mainly based on an extensive and detailed bibliographical emptying of the various territorial conflicts, especially those related to the landscape and Wind Energy, with a description of two studies of the case. Equally the survey method is used to determine the balance of the implementation of the Wind Energy.

La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu UPC / In this PhD thesis a methodology for the quality control of reinforced fiberglass plastic manufacturing process is proposed. The system is based on the ultrasonic pulse-echo nondestructive method and longitudinal waves on direct contact. The presented methodology is based on the in-line monitoring of the reflected ultrasonic signal during the laminate curing of the polyester resin reinforced with fiber glass, which is the most widely used material in the construction of pleasure boat hulls and fishing fleet. Further data processing over a period of fifteen days has allowed the representation of the ultrasonic amplitude from the back-wall echo on a function of time, obtaining in this way the characteristic sigmoid curve of growth and maturation of the tested material. Simultaneously to the ultrasonic measurements, a hardness measurements (Barcol test) have been performed on a series of homologous manufactured samples. A relation between the ultrasonic curing curve and the hardness curve has been obtained where the ultrasonic amplitude and the hardness measurements increases by the days. A final mathematical fitting has been applied. Due to its versatility, its nondestructive nature and the property of the transducers of being non-invasive in addition to the possibility to use a standard ultrasonic equipment together with a broad selection of existing transducers, this methodology might help to the inspection of the boat building process. / En esta tesis doctoral se propone una metodología para el control de la calidad durante el proceso de fabricación de una estructura de plástico reforzado con fibra de vidrio, utilizando el método de ensayo no destructivo de los ultrasonidos mediante impulso-eco y ondas longitudinales por contacto directo. La metodología que se presenta se basa en la monitorización en tiempo real de la evolución de la señal ultrasónica reflejada durante el proceso de curado- maduración de un laminado de resina de poliéster reforzada con fibra de vidrio (PRFV), que es con diferencia el material más ampliamente utilizado en la construcción de cascos de embarcaciones de la náutica de recreo y gran parte de la flota pesquera. Un posterior procesamiento de los datos registrados en continuo durante un período de 15 días, han permitido representar la evolución de la amplitud de la señal o eco de fondo en función del tiempo, obteniéndose de esta forma una curva sigmoide patrón característica del proceso de fabricación que puede utilizarse como indicador cualitativo del grado de curado-maduración del laminado. Simultáneamente a la medición ultrasónica, se han realizado ensayos de dureza Barcol, en probetas fabricadas en series homólogas, observándose una similitud entre las curvas obtenidas por ultrasonidos y las de dureza, donde los valores de amplitud de la señal ultrasónica y los datos de dureza registrados van en aumento según evoluciona el proceso de maduración. Finalmente se ajusta matemáticamente la curva ultrasónica obtenida. Por su versatilidad, su naturaleza no destructiva ni intrusiva del sensor y la posibilidad de utilizar un equipo convencional de ultrasonidos junto a la gran disponibilidad de palpadores comerciales existentes actualmente en el mercado, la metodología propuesta puede facilitar en gran medida la inspección en el proceso de fabricación de embarcaciones.

The main objective of this Thesis is to determine the behaviour, the energetic and economic feasibility, and the comfort conditions in office buildings, specifically for solutions with high proportions of glazing on facades and for Mediterranean climate. Ultimately, it is to contribute to the reduction of energy consumption of buildings for tertiary use offices, providing clear guidelines for the different actors involved in the life cycle of buildings, especially the owners, designers and the competent authorities in drafting specific sector regulations. Similarly to what happens in other latitudes, the office buildings is the second use in constructed area, and it is up an average energy intensity significantly above the residential sector. The sector is characterized by a business model of continuity between actors, which in recent years has begun to assess the environmental vector significantly in the new constructions. Yet all this clashes with a reality characterized by an out-dated building stock, and a profound lack of knowledge related to the energy, economy and comfort conditions which difficult to reverse the current situation. This is more relevant in a context in which, for various reasons, in recent decades has dominated the construction of glazing office buildings. This Thesis aims to overcome this ignorance with tools to assess, in a comparative way, some of the most common office building solutions, and determine the key elements that determine the energy bill of those constructions. Thus, in regulation conditions and Mediterranean climate, office buildings with heavy structural solutions and more opaque facades result in lower consumption of primary energy and costs, both in investment and in life cycle, lower than for cases of lighter structures with larger proportion of glazing in facades, which derives extra difficulties to achieves de desired comfort conditions. Although notes the existence of some transparent designs (operated double skin) getting equivalent energy demands to those of opaque solutions, this is at the expense of a higher investment and operational life costs. These guidelines are valid even for improved scenarios in which, despite reducing the energy demand, the results become proportional to the different construction solutions. Thus, considering that the different limits designed for the scenario¿s analysis of the Thesis tend to narrow these guidelines, it's concluded that the transparent office buildings are inefficient, both energy and economically. Although the aim of the thesis is demonstrative for the different actors, and therefore the display formats of results are considered for easily understanding, the procedure developed highlights the relevance of the field data and the potential of using coupled simulation tools. The current behaviour of this type of construction sheds consumption clearly superior to those associated with their regulations conditions of use, so the sensitivity analysis of these factors are believed important in the design of buildings for this purpose (more on solutions deeply susceptible to the environment, such as the glazed facades). For its part, the coupled use of dynamic simulation tools allows the observation of phenomena that affect comfort, thermal but especially luminous. Although the results obtained are specific guidelines for office buildings in a Mediterranean environment, the same trends have been observed elsewhere (as in Madrid, through a broader PhD own subsequent study, http://Aiguasol.coop/2014/02/17/project-tobeem/). Improve the performance of office buildings depends on the different actors involved in its life cycle. In the first instance, of the competent authority, but also of the owners and promoters, of the designers and of the end users. All this is more feasible in more opaque buildings with higher inertia. / El objetivo principal de la presente Tesis es determinar el comportamiento y la viabilidad energética, económica y de confort en edificios de oficinas, específicamente para soluciones con elevadas proporciones de hueco en piel y en clima Mediterráneo. Se pretende, en última instancia, contribuir a la reducción del consumo energético de los edificios de uso terciario oficinas, ofreciendo directrices claras para los distintos actores que participan en el ciclo de vida de los edificios, en especial los propietarios, los proyectistas y las autoridades competentes en la redacción de normativas específicas del sector. El sector de los edificios de oficinas representa el segundo uso en superficie construida, y le corresponde una intensidad energética promedio significativamente superior al sector residencial. El sector se caracteriza por un modelo de negocio de continuidad entre actores. Sin embargo todo lo anterior choca con una realidad caracterizada por un parque edificatorio obsoleto, y un desconocimiento profundo del comportamiento energético, económico y de condiciones de confort. Esto es más relevante en un contexto en que en los últimos lustros ha predominado la construcción de edificios de oficinas de elevadas proporciones de hueco en fachada. Esta Tesis pretende paliar este desconocimiento con herramientas que permiten valorar algunas de las soluciones constructivas más comunes del sector, y determinar los elementos clave que condicionan la factura energética de los edificios. Así, en condiciones consideradas de carácter normativo y en clima Mediterráneo, los edificios de oficinas con soluciones estructuralmente pesadas y fachadas más opacas resultan en consumos de energía primaria más reducidos y costes, tanto en inversión como en vida útil, inferiores respecto a casos de estructuras más ligeras y mayor proporción de huecos en fachadas, bajo unas condiciones de confort más difíciles de alcanzar en estos últimos. Aunque se constata la existencia de algunos diseños transparentes (doble piel operada) que consiguen unas demandas energéticas equivalentes a las de las soluciones opacas, esto es a costa de unas inversiones y costes de vida útil mayores. Estas directrices se mantienen aún cuando se plantean escenarios de mejora que, a pesar de reducir la demanda energética, lo hacen de forma proporcional a las distintas soluciones constructivas. De esta forma, y considerando que los distintos límites impuestos en el análisis de escenarios de la Tesis tienden a acotar estas directrices observadas, se concluye que los edificios de oficinas transparentes son ineficientes, tanto energética como económicamente. Aunque la finalidad de la Tesis es demostrativa para los distintos actores, y por ello se muestran formatos de visualización de resultados de fácil comprensión, en el procedimiento desarrollado destaca la relevancia de los datos de campo y el potencial del uso de herramientas de simulación acopladas. El comportamiento real de este tipo de construcciones arroja consumos claramente superiores a los asociados a sus condiciones de uso normativas, por lo que se cree relevante el análisis de sensibilidad de estos condicionantes en el diseño de edificios de este uso (más en las soluciones más susceptibles al entorno, como las de elevada proporción de huecos). Por su parte, el uso acoplado de herramientas de simulación dinámica permite la constatación de fenómenos que afectan al confort, térmico pero sobre todo lumínico, de estas soluciones. Aunque los resultados y las directrices obtenidas son específicas para edificios de oficinas en un entorno Mediterráneo, se han observado las mismas tendencias en otras latitudes (como en Madrid, a través de un estudio posterior más amplio del propio Doctorando, http://aiguasol.coop/2014/02/17/proyecto-tobeem/). Mejorar el comportamiento de los edificios de oficinas depende de los distintos actores involucrados en su ciclo de vida. Ello resulta más viable en edificios con menor proporción de hueco.

The construction sector contributes to current environmental problems. It is responsible for the impact of the production of building materials and for the waste generated in construction works. Strategies for alternative production of construction materials need to be found that use construction and demolition waste (secondary production), rather than original raw materials (primary production). In the literature, there are several studies on the management of construction and demolition waste (CDW), as well as laboratory and field studies on the technical performance of recycled CDW products and their incorporation into stone materials. However, there is a noticeable lack of standardized tests to assess the environmental viability of these processes, and a lack of studies on the economic viability of CDW use in the production of new construction materials. Considering the above, the increasingly competitive economic, and the growing demand for more responsibility in construction works to comply with environmental legislation, an assessment tool is required that can compare the alternatives of producing and using building materials from original raw material and/or from recycled material. The tool should take into account technical criteria, which have been studied by other authors, as well as environmental and economic criteria. Consequently, this thesis develops a proposal for a tool that can support decision-making by assessing the production of building stone materials from original raw material and/or recycled material. The tool should help to choose the best alternative, considering a multi-criteria approach and different weights or rankings of the evaluated criteria. In the doctoral research, the methodology was applied to some key stone materials in construction, specifically, in the context of Spain: gypsum, cement, aggregates and concrete. The results of this thesis show, first, that the tool supports the decision-making process by obtaining indices associated with each criterion evaluated, and generates lists of preferred alternatives, which can help to define the best options from different perspectives. The tool can be used to evaluate production scenarios and classifications for the criteria "environmental advantage", "economic advantage" or "equal importance to both criteria." It can provide numerical data, which means that the choice of a material is not simply based on intuition. Besides checking the functionality and validity of materials, this tool can evaluate and compare, both environmentally and economically, primary and secondary production alternatives for the main stone materials in Spain, and choose the best option considering different classifications of the criteria. The results of implementing this proposal for the materials under study confirm that, in general, CDW recycling for the production of stone materials is feasible in Spain, from an environmental and economic perspective, compared to primary production of the same kind of materials. / El sector de la construcción contribuye a la problemática ambiental actual. Por una parte, es responsable de los impactos generados en la producción de los materiales y, por otra, de los residuos generados en las obras constructivas. Por ello, se hace necesario buscar estrategias de producción de materiales de construcción alternativos en los que se empleen residuos provenientes de la construcción y demolición (producción secundaria), en lugar de materias primas originales (producción primaria). Es cierto que se han efectuado varios estudios referidos a la gestión de los residuos de construcción y demolición (RCD), así como también estudios a nivel de laboratorio o de campo en los que se ha evaluado el comportamiento técnico del reciclaje de éstos mismos y su incorporación en la producción de materiales pétreos. Sin embargo, hay una notoria falta de pruebas estandarizadas para evaluar la viabilidad medioambiental de estos procesos, así como una carencia de estudios acerca de la viabilidad económica del uso de los RCD en la producción de nuevos materiales de construcción. Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado y partiendo de la base de que el entorno económico es cada vez más competitivo y de que crece cada vez más la responsabilidad en lo referido a las obras de construcción, por una mayor exigencia de la legislación a nivel medioambiental, se ha visto la necesidad de contar con una herramienta de evaluación que permita comparar las alternativas más oportunas en relación a la producción y utilización de materiales de construcción a partir de materia prima original y/o a partir de material reciclado, en las que se tenga en cuenta "además del criterio técnico, que ya ha sido estudiado por otros autores" también, y no con menor peso, el criterio medioambiental y el económico. Es por ello que en esta tesis se desarrolla una propuesta metodológica para la construcción de una herramienta de soporte a la toma de decisiones que permita evaluar la producción de materiales pétreos de construcción a partir de materia prima original y/o de material reciclado, con el fin de elegir la mejor alternativa teniendo en cuenta un enfoque multicriterio y distintos pesos o clasificaciones para los criterios evaluados. En esta investigación doctoral también se aplica la propuesta metodológica desarrollada a algunos materiales pétreos fundamentales en construcción, escogiendo para estudiarlos ¿en el contexto de España¿ los siguientes: el yeso, el cemento, los áridos y el hormigón. Los resultados de esta tesis demuestran, en primer lugar, que la herramienta desarrollada permite apoyar el proceso de toma de decisiones mediante la obtención de índices asociados a cada criterio evaluado y, también, a través de la elaboración de listas de preferencia de las alternativas con el fin de definir la óptima teniendo en cuenta diferentes puntos de vistas implicados. Así mismo, esta herramienta permite la evaluación de diferentes escenarios de producción y distintas clasificaciones para los criterios: "ventaja medioambiental","ventaja económica" o "igual importancia a ambos criterios". Esta herramienta es capaz de proporcionar datos numéricos; esto hace posible que la elección de la viabilidad de un material no esté basada en la simple intuición. En segundo lugar, con la aplicación de esta propuesta metodológica "además de comprobar su funcionalidad y validez" se ha podido evaluar y comparar, tanto ambiental como económicamente, diferentes alternativas de producción primaria y secundaria de los principales materiales pétreos en España y escoger la mejor opción teniendo en cuenta distintas clasificaciones para los criterios. Los resultados de la aplicación de esta propuesta a los materiales evaluados confirman que, en general, el reciclaje de los RCD en la producción de materiales pétreos es viable, tanto a nivel medioambiental como económico en España, con respecto a la producción primaria de los mismos.

Esta Tesis Doctoral analiza las distintas metodologías existentes para el análisis a fatiga de uniones soldadas, las valida y las aplica al dimensionamiento de una torre eólica real. Como se verá a lo largo de este trabajo, existe un gran número de metodologías de análisis a fatiga, muchas de ellas con orígenes en industrias particulares, y cuya consistencia metodológica no está clara. Por ello, no resulta evidente qué metodologías son adecuadas en el diseño a fatiga de la torre eólica, cuáles generan resultados satisfactorios y cuáles no. El estudio comprende un programa experimental que trata de validar su aplicación para el dimensionamiento de soldaduras a tope. Una vez realizados tanto el análisis como la validación, se aplican los resultados obtenidos al dimensionamiento de una torre eólica real, de manera que se optimice su diseño estructural a fatiga sin que ello vaya en perjuicio de su integridad estructural. / It analyzes the different methodologies for fatigue analysis of welded joints, validates and applies them to the sizing of a real wind tower. As discussed throughout this work, a large number of methodologies for fatigue analysis, many of them with backgrounds in particular industries, and whose methodological consistency is unclear. Therefore, it is not clear what methodologies are appropriate in the fatigue design of a wind tower, which generate successful results and which don’t. The study includes an experimental program that attempts to validate their application for sizing butt welds. After performing both analysis and validation, the results are applied to the dimensioning of a real wind tower, so as to optimize their structural design in fatigue without being prejudicial to their structural integrity.

La aleación Ti6Al4V es el biomaterial más utilizado para el reemplazo de tejidos duros, debido a su alta biocompatibilidad y a sus propiedades mecánicas. Sin embargo, al ser bioinerte no se une directamente con el hueso. Un recubrimiento de vidrio bioactivo permite un enlace directo con el hueso al precipitar hidroxiapatita (HCA) y en esta tes is doctoral se estudia el comportamiento mecánico bajo fuerzas Hertzianas de estos recubrimientos. Inicialmente se estudia un recubrimiento monocapa no bioactivo y posteriormente un recubrimiento bicapa con capa externa bioactiva y capa interna formada por el monocapa no bioactivo. La capa interna tiene un alto contenido de SiO2 para garantizar la integridad mecánica, mientras la capa externa tiene un bajo contenido de SiO2 y partículas de hidroxiapatita sintética. Cuando se aplican fuerzas de contacto monotónicas aparecen tres daños frágiles (fisuras anillo, cono y radial)seguidos por la delaminación del recubrimiento. Estos daños están influenciados por la deformación plástica del substrato, lo cual fue corroborado por comparación con vidrios monolíticos de características iguales al recubrimiento. Para el contacto estático y cíclico sobre el recubrimiento monocapa se utilizó la fisura anillo como criterio de daño. El recubrimiento se degrada bajo contacto estático debido a la corrosión bajo tensión, mientras la degradación bajo carga cíclica, observada por primera vez en éste material, se atribuye a un mecanismo de reducción del apantallamiento que ejercen in icialmente las microfisuras alrededor de la punta de las fisuras pre-existentes. El carácter sinterizado del recubrimiento permite la existencia de las microfisuras en los bordes de las partículas. La formación de la fisura anillo bajo cargas tanto estáticas como cíclicas fue racionalizada a partir de las leyes de crecimiento de fisura. El primer daño en la capa externa del recubrimiento bicapa por contacto monotónico es también la fisura anillo. Ésta capa tiene menor resistencia a la fisuración anillo debido a su menor tenacidad de fractura y las mayores tensiones residuales térmicas, y se degrada bajo contacto estático y cíclico según los mismos mecanismos observados en el recubrimiento monocapa. Sin embargo, la capa externa sufre una mayor degradación bajo ambos tipos de carga, tal que, bajo carga estática, se degrada máspor su diferente composición química y por sus mayores tensiones residuales térmicas, mientras que bajo carga cíclica, la mayor degradación se debe a las diferencias microestructurales y a la mayor microfisuración asociada a las tensiones residuales térmicas. La comparación entre la respuesta al contacto monotónico, estático y cíclico en aire , del recubrimiento monocapa y de la capa externa del bicapa, demuestran la mayor resistencia de la capa interna y, por lo tanto, verifican la validez del concepto de material gradiente a partir del cual se diseñó el recubrimiento bicapa. Los ensayos de contacto sobre el recubrimiento bicapa en fluido fisiológico simulado se realizaron después de 2 meses de incubación. El contacto monotónico produjo una huella debida, tanto a la baja tenacidad como a la baja densidad de la HCA. La proyección del área dañada usada como criterio de daño para los ensayos estáticos y cíclicos, mostró la degradación del recubrimiento bajo ambos tipos de carga. La degradación por contacto cíclico fue superior debido a la participación de otros mecanismos que se suman a la corrosión bajo tensión que actúa durante el contacto estático. La evolución del daño bajo contacto estático y cíclico muestra la mayor tolerancia a medida que el daño avanza hacia el substrato. Esta característica es coherente con el comportamiento observado por comparación de la respuesta al contacto monotónico, estático y cíclico en aire entre el recubrimiento monocapa y la capa externa. / Ti6Al4V alloy is the biomaterial most widely used for hard tissue replacement due to its high biocompatibility and its mechanical properties. However, it is bioinert and, therefore, does not bond directly with the bone. A bioactive glass coating allows a direct bond with the bone because of the precipitation of hydroxycarbonate apatite (HCA), and the mechanical behaviour under Hertzian forces of these coatings is studied in this doctoral thesis. The research is first addressed to a non-bioactive monolayer glass coating and later to a bilayer glass coating in which the inner layer is the same as the previous one and the outer layer is bioactive. The inner layer has a higher SiO2 content in order to ensure the mechanical stability, and the outer layer has a lower SiO2 content together with synthetic hydroxyapatite to ensure the bioactivity. The response to monotonic contact loading of the monolayer coating presents three brittle damages (ring, cone and radial cracks) and delamination of the coating. These damages are influenced by the plastic deformation of the substrate which was verified by comparison with the damage in monolithic glasses with the same composition. The ring crack was used as damage criteria for the static and cyclic contact tests. The coating is degradated under static contact due to stress corrosion, while the degradation under cyclic contact, observed by the first time in this kind of materials, is attributed to a mechanism of reduction of the shielding initially present due to a microcracked zone around the crack tip of the pre-existent cracks. The existence of microcracks at the border of the glass particles is possible due to the sintered character of the coating. The ring cracking under both static and cyclic contact was rationalized with the aid of sub-critical crack growth laws. Ring cracking is also the first damage in the outer layer of the bilayer coating during monotonic contact.This outer layer is less resistant to ring cracking due to both its lower fracture toughness and the higher thermal residual stress and it is degraded under static and cyclic contact loading according to the same mechanisms observed for the monolayer coating. The outer layer suffers a stronger degradation under both kinds of loading. The lower resistance under static contact is due to both its different chemical composition and its higher thermal residual stress, while the stronger degradation under cyclic contact is the consequence of both a different microstructure and more severe microcracking due to a higher thermal residual stress. The comparison of the response to monotonic, static and cyclic contact loading in air between the monolayer coating and the outer layer of the bilayer showed a higher resistance of the inner layer, which confirms the validity of the graded material concept form which the bilayer coating was designed. The contact tests of the bilayer coating in simulated body fluid were performed after 2 months of incubation to allow precipitation of HCA. The monotonic contact loading produces a residual impression in the coating due to both the low fracture toughness and the low density of the HCA layer. The projection of the damaged area used as damage criteria to study the response under static and cyclic contact loading, showed degradation under both kinds of loads. Degradation under cyclic contact loading was stronger due to existence of other mechanisms rather than the stress corrosion effect which occurs during static contact. The evolution of damages under static and cyclic contact loading showed the increase of the damage tolerance as the contact approaches to the substrate. This behaviour is consistent with the results of the comparison between the response of the monolayer coating and the outer layer of the bilayer to monotnic, static and cyclic contact loading in air.