La llet s'ha processat tradicionalment mitjançant mètodes tèrmics que permeten assegurar la seva qualitat microbiològica i estabilitat enzimàtica. Malgrat això, els canvis organolèptics i la pèrdua de components nutritius induïts pel mateix escalfament podrien minimitzar-se gràcies a la utilització de mètodes no tèrmics de tractament, com els polsos elèctrics d'alta intensitat de camp (PEAIC). L'objectiu general d'aquest treball va ser l'estudi de l'efectivitat del tractament de polsos elèctrics d'alta intensitat de camp sobre el microorganisme patogen Staphylococcus aureus en llet, així com l'efecte resultant de la seva combinació amb l'addició d'agents antimicrobians. La inactivació de Staph. aureus deguda a l'aplicació de PEAIC es va estudiar mitjançant un disseny experimental de superfície de resposta en el que les variables independents van ésser el nombre, l'amplada i la polaritat de pols, la intensitat de camp i la quantitat de grassa de la llet. De mode similar, s'avaluà l'efecte de l'addició de nisina, lisozima, enterocina AS-48 i les seves combinacions juntament amb l'aplicació de PEAIC. En aquest darrer cas, es va observar el grau de destrucció en funció del temps de tractament, la intensitat de camp, la concentració i temps d'exposició a l'antimicrobià, el pH, la temperatura d'emmagatzemament i la seqüència dels tractaments. Es va determinar la vida útil en refrigeració (4ºC) de llet tractada amb PEAIC i antimicrobians a partir de l'evolució de la flora mesòfila, d'enterobactèries, de coliforms i dels patògens Escherichia coli, Listeria spp., Salmonella spp. i Staphylococcus aureus. Es va comparar també l'evolució de la flora de llet pasteuritzada amb la de la llet sotmesa simultàniament a un escalfament moderat, l'addició d'antimicrobians i l'aplicació de PEAIC. En general, polsos bipolars o una major intensitat de camp, nombre o amplada de pols es va traduir en un menor nombre de cèl·lules viables de Staph. aureus. Ara bé, es va obtenir un màxim d'inactivació que oscil·là entre 6.3 i 7.1 μs d'amplada de pols en el rang de 50 a 150 polsos de 35 kV/cm. Al mateix temps, la interacció entre l'amplada i el nombre de polsos o la intensitat de camp van proporcionar diferents combinacions de les variables amb igual nivell de destrucció microbiana. La combinació de PEAIC amb l'addició a dosis subletals de nisina o enterocina AS-48 actuà de forma sinèrgica a la inactivació de Staph. aureus en llet al seu pH natural. Aquest efecte va ser encara superior quan es combinaren dos antimicrobians, com la nisina i la lisozima o la nisina i l' enterocina AS-48. La mescla de 300 IU/mL de lisozima y 1 IU/mL de nisina va produir prop de 6.4 cicles logarítmics de reducció quan s'aplicaren 1,200 μs de polsos bipolar de 6 μs d'amplada i 35 kV/cm. El tractament de llet amb PEAIC o PEAIC simultàniament amb l'addició d'antimicrobians va augmentar la seva vida útil en refrigeració. L'addició d'1 IU/mL de nisina i 300 IU/mL de lisozima va allargar la vida útil de la llet fins a 7 dies si es processava amb polsos de 6 μs d'amplada i 1,200 μs de temps de tractament a 35 kV/cm, no detectant-ne la presència dels patògens en estudi. La combinació de PEAIC, escalfament moderat a 55ºC durant 16 s i l'addició d'antimicrobians en llet crua va inactivar les enterobactèries i coliforms durant 4 dies i allargà l'emmagatzemament fins a 8 dies. En el cas particular d'augmentar la temperatura fins a 65ºC, la vida útil (26 dies) i la qualitat microbiològica de les mostres amb 20 IU/mL de nisina i tractades amb PEAIC va superar i millorar a la de la llet pasteuritzada a 75ºC durant 16 s. En conseqüència, el tractament simultani de llet amb antimicrobians, com la nisina, la lisozima, l'enterocina AS-48 o les seves combinacions, mitjançant PEAIC i/o un escalfament moderat del medi podria millorar la qualitat organolèptica de múltiples productes làctics a la vegada que asseguraria la seva qualitat microbiològica. / La leche se ha procesado tradicionalmente mediante el uso de calor para asegurar su calidadmicrobiológica y su estabilidad enzimática. Sin embargo, los cambios organolépticos y la pérdida decomponentes nutritivos inducidos por el calentamiento podrían minimizarse con el empleo detratamientos no térmicos, como los pulsos eléctricos de alta intensidad de campo (PEAIC). El presentetrabajo tuvo como objetivo general estudiar la efectividad del tratamiento con PEAIC sobre lasupervivencia del patógeno Staphylococcus aureus en leche, así como el efecto resultante de sucombinación con substancias antimicrobianas.La inactivación de Staph. aureus debida a la aplicación de PEAIC se estudió mediante un diseñoexperimental de superficie de respuesta en el que las variables independientes fueron el número, anchuray polaridad de pulso, la intensidad de campo y el porcentaje de grasa de la leche. De modo similar, seevaluó el efecto individual y conjunto de la adición de nisina, lisozima, enterocina AS-48 o de suscombinaciones con la aplicación de PEAIC. En este último caso, se determinó el grado de destrucción enfunción del tiempo de tratamiento, la intensidad de campo, la concentración y tiempo de exposición alantimicrobiano, el pH, la temperatura de almacenamiento y la secuencia de tratamiento. Se determinó lavida útil en refrigeración (4ºC) de leche tratada con PEAIC y antimicrobianos a partir de la evolución de laflora mesófila, enterobacterias, coliformes y los patógenos Escherichia coli, Listeria spp., Salmonella spp.y Staphylococcus aureus. Se comparó también la evolución de la flora de la leche pasteurizada con la deleche sometida simultáneamente a un calentamiento moderado, la adición de antimicrobianos y laaplicación de PEAIC.En general, pulsos bipolares o una mayor intensidad de campo, número o anchura de pulsos se tradujo enun menor número de células viables de Staph. aureus. Si bien, se obtuvo un máximo de inactivación queosciló entre 6.3 y 7.1 μs de anchura de pulso en el rango de 50 a 150 pulsos a 35 kV/cm. Al mismo tiempo,la interacción entre la anchura de pulsos y el número de pulsos o la intensidad de campo definió distintascombinaciones de las variables con igual nivel de destrucción microbiana. La combinación de PEAIC con laadición a dosis subletales de nisina o enterocina AS-48 actuó de forma sinérgica en la inactivación deStaph. aureus en leche a su pH natural. Este efecto fue aún mayor cuando se combinaron dosantimicrobianos, como nisina y lisozima o nisina y enterocina AS-48. La combinación de 300 IU/mL delisozima y 1 IU/mL de nisina redujo la población hasta 6.4 ciclos logarítmicos cuando se aplicaron 1,200 μscon pulsos bipolares de 6 μs de anchura y 35 kV/cm. El tratamiento de leche con PEAIC o PEAIC junto a laadición de antimicrobianos alargó su vida útil en refrigeración. La adición 1 IU/mL de nisina y 300 IU/mLde lisozima la aumentó hasta 7 días si se procesaba con pulsos de 6 μs de anchura y 1,200 μs de tiempode tratamiento a 35 kV/cm, no detectándose, además, la presencia de los patógenos en estudio. Lacombinación de PEAIC, calentamiento moderado a 55ºC durante 16 s y adición de antimicrobianos enleche cruda consiguió inactivar a enterobacterias y coliformes durante 4 días y prolongar sualmacenamiento hasta 8 días. En el caso particular de aumentar la temperatura hasta 65ºC, la vida útil (26días) y la calidad microbiológica de muestras con 20 IU/mL de nisina y tratadas con PEAIC superó y mejorórespecto a la de la leche pasteurizada a 75ºC durante 16 s.En consecuencia, el tratamiento simultáneo de leche con antimicrobianos, tales como nisina, lisozima,enterocina AS-48 o sus combinaciones, mediante PEAIC y/o un calentamiento moderado del medio podríamejorar la calidad organoléptica de los productos lácteos a la par que asegurar su calidad microbiológica. / Milk has been traditionally processed by thermal treatments that assure their microbiological acceptance and enzimatical stability. However, changes of sensory properties induced by heating may be minimized by using nonthermal treatments, such as the use of high-intensity pulsed-electric field (HIPEF). Thus, the main purpose of this work was to study the lethal effect of applying high-intensity pulsed-electric field against Staphylococcus aureus inoculated in milk, as well as the effect of combining HIPEF with the addition of antimicrobial compounds. Cell death of Staph. aureus was studied by a response surface methodology, in which the independent variables were pulse number and width, pulse polarity, electric field intensity and fat content. Similarly, the joint effect of the addition of nisin, lysozyme, enterocin AS-48 or their combination with the application of HIPEF was also considered by varying the HIPEF treatment time, electric field intensity, concentration and exposure time to the antimicrobials, pH, storate temperature and the sequence of application. Shelf-life of milk treated by HIPEF and added antimicrobial compounds was determined. A microbial screening of mesophilic bacteria, enterobacteria, coliforms and the pathogens Escherichia coli, Listeria spp., Salmonella spp. and Staphylococcus aureus was performed periodically during refrigerated storage. Fate of survivors of pasteurized milk was compared to that of milk submitted to mild heating, HIPEF and added antimicrobials. In general, the highest microbial inactivation was shown setting bipolar pulses or by increasing field intensity or pulse number and width. However, a maximum on cell death was observed depending on pulse width, which varied from 6.3 to 7.1 μs when pulse number ranged from 50 to 150 pulses, respectively, at 35 kV/cm of field intensity. Likewise, different levels of pulse width and pulse number or pulse width and field intensity reached the same level of inactivation. The combination of HIPEF with the addition of antimicrobial peptides (nisin, enterocina AS-48, nisin with lysozyme and nisin with enterocina AS-48) at sublethal doses acted synergistically against Staph. aureus in milk at its natural pH. A reduction over 6.4 log cycles was registered when 300 IU/mL of lysozyme and 1 IU/mL of nisin were added to milk prior to treating by HIPEF (1,200 μs treatment time and 6 μs pulse width at 35 kV/cm). Shelf-life of milk processed by HIPEF or by combining HIPEF and the addition of antimicrobial compounds was prolonged under refrigeration conditions. Milk with added 300 IU/mL of lysozyme and 1 IU/mL of nisin and treated by HIPEF (1,200 μs treatment time and 6 μs pulse width at 35 kV/cm) was stored for 7 days before reaching the limit of microbial acceptance. Moreover, absence of the considered pathogens was found on the latter treated samples. Counts of enterobacteria and coliforms remained below the detection limit during 4 days of storage at 4ºC and shelf-life prolonged for 8 days when milk was submitted to HIPEF, mild heating at 55ºC for 16 s and the addition of antimicrobial compounds. In the particular case of increasing temperature up to 65ºC, shelf-life (26 days) and microbial counts of milk with 20 IU/mL was longer and lower than milk pasteurized at 75ºC for 16 s. In conclusion, milk and dairy products simultaneously processed by the addition of antimicrobial peptides, such as nisin, lysozyme, enterocina AS-48 or their combination, mild heating and HIPEF may improve their sensory properties while microbial acceptance is assured.

El desarrollo informático en los últimos años ha posibilitado la utilización de computadoras para simular el comportamiento de los componentes de una red eléctrica, a través de la utilización de modelos matemáticos. Los interruptores de potencia, como parte de cualquier red eléctrica, están representados por modelos que deben garantizar una correcta representación del arco eléctrico que se forma durante la operación de cierre o apertura del interruptor.Actualmente, existen en funcionamiento distintos tipos de interruptores operando a distintos niveles de tensión. Este trabajo consiste en el desarrollo de una metodología capaz de ser utilizada a cualquier nivel de tensión y en los tipos más habituales de interruptores de potencia, a partir de los datos obtenidos en ensayos de cortocircuito.Se presentan los modelos matemáticos más usuales, junto con una nueva forma de tratar el comportamiento de los parámetros involucrados a través de su implementación en un programa de simulación. La realización de ensayos en laboratorio ha permitido extrapolar la metodología hacia otros niveles de tensión, corriente y tipo de interruptor; los cuales demostraron una total aplicabilidad tanto de los programas de cálculo, que han sido especialmente confeccionados, como de los modelos matemáticos empleados en las simulaciones respectivas.Más allá de la teoría desarrollada, la utilidad práctica de esta trabajo radica en brindar una nueva herramienta para el análisis del comportamiento de los interruptores de forma metódica, que permita su utilización en otros ámbitos de investigación, desmitificando la concepción del arco eléctrico. / The computer development in the last years has made possible the computers utilization to simulate the behaviour of the components of an electrical network, through the mathematical models utilization. The power switches, as part of any electrical network, are represented by models that they should guarantee a correct representation of the electrical arc that is formed during the close or opening operation of the circuitbreaker.Currently, they exist in different operation types of switches operating at different tension levels. This work consists of the development of a capable methodology to be used at any tension level and in the most common types of power switches, as of the data obtained in short circuit tests. They are presented the more usual mathematical models, together with a new form to test the behaviour of the parameters involved through its implementation in a simulation program.The tests accomplishment in laboratory has permitted to extrapolate the methodology toward other tension and current levels, and type of switch; those which demonstrated a total applicability so much of the calculation programs, that they have been especially made, as of the particular mathematical model in the respective simulations. Beyond the developed theory, the practical usefulness of this work bases in offering a new tool for the behavioural analysis of the switches in a methodical way, that permit its utilization in other investigation areas, demystifying the conception of the electrical arc.

S’ha realitzat l’estudi de l’efecte del processat de suc de raïm amb polsos elèctrics d’alta intensitat de camp (PEAIC) amb la intenció d’aconseguir la seva conservació. Els seus efectes s’han mesurat en diferents propietats característiques del suc de raïm com el contingut en sòlids solubles, pH, acidesa, conductivitat elèctrica, activitat microbiològica i enzimàtica, alguns compostos bioactius com el contingut en polifenols o vitamina C i capacitat antioxidant. Els valors obtinguts s’han comparat amb els obtinguts del tractament conservant de referència actual, el processat tèrmic. També s’ha determinat l’evolució de components específics durant el procés de vinificació des de l’obtenció del suc de raïm fins a l’envelliment del vi. L’estudi s’ha dut a terme en 4 fases en les que s’ha determinat que els PEAIC redueixen el contingut microbià del suc de raïm, tant l’inoculat com el natural, i l’activitat enzimàtica oxidativa. Així mateix, s’ha constatat que es possible optimitzar el procés tenint en compte les característiques de l’equipament i el medi. La comparació dels resultats de les variables estudiades amb aquesta tecnologia i amb tractament tèrmic a permès evidenciar que els efectes dels PEAIC són menys dràstics, fet que permet la seva utilització en l’elaboració de suc de raïm i vi sense que afecti negativament al procés o a l’envelliment del producte. La principal conclusió de l’estudi amb les dades obtingudes de tres varietats habitualment utilitzades a Catalunya és que el processat amb PEAIC és una eina de conservació del suc de raïm viable des del punt de vista tecnològic. L’adquisició de dades d’altres varietats i temporades fora de gran utilitat per ampliar aquesta conclusió. / Se ha realizado el estudio del efecto del procesado de zumo de uva con pulsos eléctricos de alta intensidad de campo (PEAIC) para su conservación. Los efectos se han medido en distintas propiedades características del zumo de uva como el grado brix, pH, acidez, conductividad eléctrica, actividad microbiológica y enzimática, algunos compuestos activos biológicamente como el contenido en polifenoles o vitamina C y la capacidad antioxidante. Los valores obtenidos se han comparado con los del tratamiento conservante de referencia, es decir, el tratamiento térmico. También se ha determinado la evolución de compuestos específicos durante el procesado desde el zumo de uva hasta el envejecimiento del vino. El estudio se ha realizado en 4 fases en las que se ha observado que los PEAIC reducen claramente la micro flora del zumo de uva, tanto la inoculada como la natural, así como la actividad enzimática oxidante. Se ha confirmado, además, que es posible optimizar esta reducción teniendo en cuenta las características del equipo de procesado y el medio. La comparación de resultados de las variables estudiadas tras el procesado PEAIC con el tratamiento térmico ha permitido constatar que los efectos de los PEAIC son menos drásticos lo que permitiría su uso como tratamiento en la elaboración del zumo y vino sin que afecte negativamente al proceso de vinificación o a su envejecimiento. La principal conclusión del estudio con los datos de tres variedades habitualmente utilizadas en Cataluña es que el procesado mediante PEAIC para la conservación de zumo de uva es técnicamente viable. La obtención de nuevos datos de otras variedades y distintas vendimias seria útil para poder generalizar esta conclusión. / The effect of pulsed electric fields as a preservation method on grape juice was studied. Its effects were measured on typical grape juice properties such as brix degrees, pH, acidity, electrical conductivity, microbial and enzymatic activities, and some bioactive compounds like vitamin C and polyphenol contents or antioxidant activity. The obtained values were compared with the current preservative reference technology, which is the heat processing. It was also analysed the effect of PEF on the evolution of specific compounds throughout the wine making process from juice to ageing. The study was carried out in 4 phases. It was observed a clear reduction of the microbial populations of both, inoculated and natural flora, as well as the oxidant enzymatic activities of grape juice. Besides, these effects were optimised taking into account the PEF processing device and the food product. The comparison of both treatments revealed that the PEF treatment yielded milder values of the variables than the thermal treatment. Therefore it could be used in juice and wine making without a negative impact on the quality of the product. The main conclusion inferred from the study is that on three commonly used Catalan varieties PEF processing is a feasible technology to preserve grape juice. New data coming from different varieties and years should broaden this conclusion.

En l'actualitat, el mètode més utilitzat per a la pasteurització d'aliments es l'aplicació decalor, encara que en aquestes darreres dècades estan sorgint tecnologies alternatives, entreles quals cal destacar l'ús dels polsos elèctrics d'alta intensitat de camp (PEAIC).En llet, s'ha vist que amb l'aplicació d'aquesta tècnica es poden aconseguir alts nivellsd'inactivació microbiana, encara que igual que en altres productes, hi ha pocs estudis sobrel'efecte que produeixen en enzims i components minoritaris. En aquest treball, s'ha estudiatl'efecte dels PEAIC en una lipasa i una proteasa produides per dos bacteris psicròtrofs,Pseudomonas fluorescens i Bacillus subtilis, respectivament, en llet o solució modeld'ultrafiltrat de llet (SMUL). A més, s'ha estudiat l'efecte dels PEAIC en diversesvitamines tant hidrosolubles como liposolubles; per així, avaluar 1' efectivitat d'aquestatècnica en la inactivació d'enzims i el grau d'alteració que provoca en el valor nutricionalde la llet.En primer lloc, es van elegir i validar els mètodes que s'utilitzarien per quantificar lesactivitats d'ambdós enzims i el contingut en vitamines, observant-se que en tots els casos,els mètodes van resultar fiables pel seu ús previst.La llet o la SMUL amb la lipasa o proteasa es van processar mitjançant PEAIC o calor,observant-se que amb PEAIC es va poder reduir en un elevat percentatge l'activitatd'aquests enzims termoresistents, encara que l'efectivitat del tractament depèn de lescaracterístiques del medi, les condicions de processat i de les característiques de l'equip detractament.La lipasa de Pseudomonas fluorescens suspesa en SMUL va resultar resistent alstractaments tèrmics de pasteurizació, mentre que quan es va sotmetre a un tractamentmitjançant PEAIC per tandes o en fluxe continu, l'activitat va disminuir amb l'augment dela intensitat de camp (16.4-37.3 kV/cm) i el nombre de polsos (fins a 80 polsos). Eltractament per tandes va ser molt més efectiu que el continu, ja que aplicant densitats d'energia similars (504.97 y 424.36 kJ/1) l'activitat es va reduir un 62.1% i un 13%,respectivament.La proteasa de Bacillus subtilis va resultar molt més resistent que la lipasa estudiada alstractaments mitjançant PEAIC, tant en SMUL com en llet desnatada, ja que després d'aplicar fins a 500 kJ/1 en tres equips diferents es va observar poca efectivitat en lainactivació de la proteasa tant en el procés en tandes com en el continu. Per aconseguir unainactivació considerable de l'enzim es van requerir tractaments de densitats d' energiasuperiors a 6000 kJ/1. L'activitat de l'enzim suspès en SMUL o en llet (desnatada i sencera)es va reduir amb 1' increment de la duració del tractament (fins a 895.8 (is), la intensitat decamp (19.7-35.5 kV/cm), la densitat d'energia (fins a 6786.8 kJ/1) i la freqüència (66.66-111.11 Hz). El medi en que els tractaments van resultar més efectius va ser la lletdesnatada, on es va aconseguir una inactivació del 81.1% després d'un tractament de6559.8 kJ/1 a 111.11 Hz. Al pasteuritzar les mostres tèrmicamente es va observar uncomportament similar, ja que en condicions de pasteurización alta (75°C-15 s) l'enzim varesultar molt més sensible en llet desnatada que en SMUL.En ambdós casos, la reducció de l'activitat enzimàtica es va poder relacionar mitjançantdiversos models matemàtics respecte a la densitat d'energia, temps de tractament i/ointensitat de camp.L'efecte dels PEAIC en les vitamines (tiamina, riboflavina, àcid ascorbic, colecalciferol itocoferol) en llet i SMUL, es va estudiar aplicant tractaments de fins a 400 (is a intensitatsde camp de 18.3 a 27.1 kV/cm. L'efecte també es va comparar amb el resultant d'aplicardiversos tractaments tèrmics. A excepció de l'àcid ascorbic, en cap cas es va produirpèrdues significatives del contingut en vitamines. La llet va retenir major quantitat d'àcidascorbic després d'un tractament de 400 |j.s a 22.6 kV/cm (93.4%) que després d'aplicarprocessos tèrmics de pasteurització baixa (49.7%) o alta (86.7%). La disminució delcontingut en àcid ascorbic va seguir una tendència de tipus exponencial en ambdós tipus detractament (PEAIC i calor). També es va observar que la retenció de vitamina després d'aplicar el tractament mitjançant PEAIC va ser més alta en llet que en SMUL, demostrant-seun efecte protector dels components naturals de la llet.En aquest treball s'ha provat que els PEAIC poden ser una bona alternativa al tractamenttèrmic per la conservación de llet; ja que amb aquesta tècnica es poden aconseguir nivellsalts d'inactivació d'enzims indesitjables sense causar grans alteracions en el contingut envitamines. / En la actualidad, el método más usado para la pasteurización de alimentos es la aplicaciónde calor, aunque en estas últimas décadas están surgiendo tecnologías alternativas entre lasque cabe destacar el uso de los pulsos eléctricos de alta intensidad de campo (PEAIC).Se ha visto que con esta técnica se pueden conseguir altos niveles de inactivaciónmicrobiana en leche, aunque al igual que en otros productos, hay pocos estudios acerca delefecto que produce en enzimas y componentes minoritarios. En este trabajo, se ha estudiadoel efecto de los PEAIC en una lipasa y una proteasa producidas por dos bacteriaspsicrótrofas, Pseudomonas flúor escens y Bacillus subtilis, respectivamente, suspendidas enleche o solución modelo de ultrafiltrado de leche (SMUL). Además, se ha estudiado elefecto de los PEAIC en diversas vitaminas tanto hidrosolubles como liposolubles; para así,evaluar la efectividad de esta técnica en la inactivación de enzimas y el grado de alteraciónque provoca en el valor nutricional de la leche.En primer lugar, se eligieron y validaron los métodos que iban a ser usados para lacuantificación de las actividades de ambos enzimas y el contenido en vitaminas,observándose que en todos los casos, los métodos resultaron fiables para el uso previsto.La leche o la SMUL conteniendo la lipasa o proteasa se procesó mediante PEAIC o calor,observándose que mediante PEAIC se pudo reducir en un elevado porcentaje la actividadde estos enzimas termoresistentes, aunque la efectividad del tratamiento dependió de lascaracterísticas del medio, las condiciones de procesado y de las características del equipode tratamiento.La lipasa de Pseudomonas fluorescens suspendida en SMUL resultó resistente a lostratamientos térmicos de pasteurización, mientras que cuando se sometió a tratamientosmediante PEAIC por tandas o en flujo continuo, la actividad disminuyó con el aumento dela intensidad de campo (16.4-37.3 kV/cm) y el número de pulsos (hasta 80 pulsos). Eltratamiento por tandas fue mucho más efectivo que el continuo, ya que aplicandodensidades de energía similares (504.97 y 424.36 kJ/1) la actividad se redujo un 62.1% y un13%, respectivamente.La proteasa de Bacillus subtilis resultó mucho más resistente a los tratamientos mediantePEAIC que la lipasa estudiada, tanto en SMUL como en leche desnatada, ya que despuésde aplicar hasta 500 kJ/1 en equipos diferentes se observó poca efectividad en lainactivación de la proteasa tanto en tratamiento por tandas como en flujo continuo. Paraconseguir una inactivación considerable del enzima se requirieron tratamientos dedensidades de energía superiores a 6000 kJ/1. La actividad del enzima suspendido en SMULo en leche (desnatada y entera) se redujo al aumentar la duración del tratamiento (hasta895.8 u.s), la intensidad de campo (19.7-35.5 kV/cm), la densidad de energía (hasta 6786.8U/1) y la frecuencia (66.66-111.11 Hz). El medio en que los tratamientos resultaron másefectivos fue la leche desnatada, consiguiéndose una inactivación del 81.1% después de untratamiento de 6559.8 kJ/1 a 111.11 Hz. Al pasteurizar las muestras térmicamente, seobservó un comportamiento similar, ya que en condiciones de pasteurización alta (75°C-15s) el enzima resultó mucho más sensible en leche desnatada que en SMUL.En ambos casos, la reducción de la actividad enzimàtica se pudo relacionar mediantediversos modelos matemáticos respecto a la densidad de energía, tiempo de tratamiento y/ointensidad de campo.El efecto de los PEAIC en las vitaminas (tiamina, riboflavina, ácido ascòrbico,colecalciferol y tocoferol) en lèche y SMUL, se estudió aplicando tratamientos de hasta 400(is a intensidades de campo de 18.3 a 27.1 kV/cm. El efecto también se comparò con elresultante de aplicar diversos tratamientos térmicos. A excepción del ácido ascòrbico, enningún caso se produjeron pérdidas significativas del contenido en vitaminas. La lecheretuvo mayor cantidad de ácido ascòrbico después de un tratamiento de 400 jas a 22.6kV/cm (93.4%) que después de aplicar procesos térmicos de pasteurización baja (49.7%) oalta (86.7%). La disminución del contenido en ácido ascòrbico siguió una tendencia de tipoexponencial en ambos tipos de tratamiento (PEAIC y calor). También se observó que laretención de vitamina después de aplicar el tratamiento mediante PEAIC fue mayor enleche que en SMUL, demostrándose un efecto protector de los componentes naturales de laleche.En este trabajo se ha probado que los PEAIC pueden ser una buena alternativa altratamiento térmico para la conservación de leche; ya que con esta técnica se puedenconseguir niveles altos de inactivación de enzimas indeseables sin causar grandesalteraciones en el contenido en vitaminas. / Nowadays, the most used method for food pasteurization is the application of heat.Nevertheless, in the last decades, several alternative technologies are emerging and one ofthe most promising is high intensity pulsed electric fields (HIPEF).In milk, high levels of microbial destruction can be achieved using this technology.However, as for other products, few studies exist about the effect of HIPEF on enzymesand other minor food components. In this work, the effect of HIPEF on a lipase and aprotease produced by the psychrothophic bacteria Pseudomonas fluorescens and Bacillussubiilis, suspended in milk or simulated milk ultrafiltrate (SMUF) has been studied. Theeffect of HIPEF on several hidro or liposoluble vitamins has also been studied in order toknow the effectiveness of this technology in inactivating undesirable enzymes and thechanges that cause on the nutritional value of milk.First or all, the methods required for the quantification of enzyme activities and vitamincontent were chosen and validated. It was observed that in all the cases, the methodsresulted reliable for their use.Milk or SMUF samples containing lipase or protease were processed by HIPEF or heat.HIPEF could reduce quite a lot the activity of this thermorésistant enzymes, althoughtreatments effectiveness depended on the medium characteristics, process conditions andequipment configuration.Lipase from Pseudomonas fluorescens suspended in SMUF resulted resistant to thermalpasteurization, whereas when subjected to a batch or a continuous mode HIPEF treatment,its activity decreased with the increase of the field strength (16.4-37.3 kV/cm) and thenumber of pulses (up to 80 pulses). The batch mode treatment was much more effectivethan that on continuous mode, since after applying similar energy densities (504.97 and424.36 kJ/1) the activity was reduced a 62.1% and a 13%, respectively.Protease from Bacillus subtilis resulted much more resistant than the evaluated lipase toHIPEF processes whatever was the treatment medium (SMUL, skim milk). After FflPEFtreatments of up to 500 kJ/1 using different equipments (batch or continuous), loweffectiveness on protease inactivation was observed. To achieve a notable level of enzymeinactivation, treatments of energy densities higher than 6000 kJ/1 were required.Protease activity suspended in SMUF or milk (skim or whole milk) subjected to HIPEFdecreased with the increase of the treatment duration (up to 895.8 (as), field strength (19.7-35.5 kV/cm), energy density (up to 6786.8 kJ/1) and the pulse repetition rate (66.66-111.11Hz).Treatments resulted more effective in skim milk than in SMUF and whole milk, since up toa 81.1% inactivation was achieved after a HIPEF treatment of 6559.8 kJ/1 at 111.11 Hz.When samples were processed thermally, a similar behavior was observed, since theenzyme resulted more sensitive in skim milk than in SMUF after a pasteurization process(75°C-15 s).In both cases, the reduction of enzyme activity could be fitted to several mathematicalmodels related to the energy density, treatment time and/or field strength.The effect of HIPEF on vitamins (thiamin, riboflavin, ascorbic acid, cholecalciferol andtocopherol) in milk and SMUF, was studied by applying treatments of up to 400 (is at fieldstrengths form 18.3 to 27.1 kV/cm. The effect of HIPEF on vitamins was also compared tothat of thermal pasteurization. Only ascorbic acid showed changes on its content afterHIPEF or thermal treatments. Milk retained higher levels of ascorbic acid after a HIPEFtreatment of 400 (is at 22.6 kV/cm (93.4%) than after thermal pasteurization processes of63°C-30 min (49.7%) or 75°C-15 s (86.7%). Ascorbic acid content reduction followed anexponential model in both cases (HIPEF and heat). It was also observed that vitaminretention after a HIPEF treatment was higher in milk than in SMUF, demonstrating aprotective effect of milk components.In this work, it has been proved that HIPEF might be a good alternative to thermal processfor food preservation. Using this technology, high levels of enzyme inactivation can beachieved without causing important changes in the vitamin content.

de Tesis DoctoralNos proponemos plantear un método de cálculo que nos permita la construcción de un motor de inducción magnetohidrodinámica, la impulsión de fluidos conductores por campos magnéticos.El inductor de este tipo de máquinas eléctricas es similar a las máquinas lineales, y el inducido es una lámina conductora, cuyas características dependerán del tipo de fluido a impulsar.Se propone un método de cálculo de las máquinas eléctricas lineales tanto planas como tubulares, para posteriormente aplicarlo en la construcción de varios prototipos. El método de trabajo es experimental y teórico.Se diseñan tres prototipos bien diferenciados, los tres se han ensayado con un inducido sólido (aluminio) por la facilidad de su manejo y posteriormente se han ensayado dos con un fluido (agua saturada de sal) . El primer prototipo, es un motor lineal plano bilateral con un inductor alimentado a una fuente de tensión trifásica a 50 Hz, llamado M-1. La alimentación de este prototipo se hace a través de un regulador de tensión. Este prototipo se diseña con la finalidad de comprobar la viabilidad de la impulsión de fluidos por campos magnéticos. Posteriormente se construye dicho prototipo y se ensaya, los resultados se ofrecen en tablas y gráficas y se hacen las oportunas reflexiones. Después se construye una máquina lineal tubular bifásica, alimentada con una fuente de corriente a 50 Hz, llamada M-2. La potencia en bornes se consigue por variación de la tensión aplicada a la máquina. Este nuevo prototipo se diseña con varias finalidades, una de ellas es la comprobar la viabilidad de utilizar superconductores en las máquinas lineales, se trabaja con un solo conductor por ranura, para que tramos de conductor rígido puedan ser sustituidos por superconductor. Otra finalidad es la de comprobar la eficacia de un devanado bifásico en este tipo de máquinas. Este prototipo es construido y ensayado, ofreciendo los resultados en gráficas y tablas.Se construye una tercera máquina lineal tubular monofásica con espira de sombra, alimentada con una fuente de alta frecuencia, y con una fuente de Alta Tensión. Con este prototipo se quieren comprobar limitaciones de las máquinas lineales, una de ellas es la del acoplamiento magnético entre inductor e inducido a 5000 Hz, para ello se ha tenido que eliminar todo el hierro del inductor e inducido, también se quiere comprobar la eficacia del devanado inductor que es monofásico con espira de sombra. Los resultados de los tres prototipos construidos nos permiten contrastarlos con el método de cálculo propuesto, así como ver la tendencia de esta línea de trabajo. Como hechos más representativos, se puede citar, haber trabajado con un solo conductor por ranura, a alta frecuencia, la importancia de los devanados inductores en el diseño de estas máquinas, la convicción que hay que tender a potencias muy elevadas para impulsar fluidos, y que las máquinas para impulsarlos deben ser tubulares.Ph Doctoral Thesis / We intend to propose a calculation method that allow us to assemble a magnetohydrodynamic induction engine.The inductor in this kind of electrical machines is similar to that of linear machines, and the inducted part is a conductive blade, whose characteristics will depend on the type of fluid being thrusted.We are introducing a calculation method for linear electrical machines, be them plane or tubular, in order to apply it to the assembly of several prototypes. The working method is both experimental and teorethical.We have designed three well differentiated prototypes. The three of them have been tested with a solid inducted element (aluminium) because of its ease of use and, later on, two of them have been tested with a liquid fluid (salt saturated water).The first prototype is a bilateral flat linear engine with an inductor being powered by a 50Hz triphase source, called M-1. The power supply of this prototype is carried on through a power regulator. This prototype's design aims to test the feasibility of fluids thrusting by magnetic fields. Later on, the prototype is built up and tested. Results are presented in tables and charts, with the pertinent comments and discusions.Then, we build a biphase tubular linear machine, powered by a 50Hz source, called M-2. Power at the terminals is obtained by the power variation being applied to the machine. This new prototype is designed with several goals in mind. One of them is to check the viability of using superconductors in linear machines. In this case, we work with only one conductor per slot, so that some sections of this rigid conductor can be replaced by superconductors. Another target is to evaluate the efficiency of a biphase winding in this kind of machines. The prototype is built up and tested, which offers us the results being presented in tables and charts.We build a third machine, being it a monophase tubular linear machine with shading ring, powered by a high frequency source and a high tension source. With this prototype we want to check the limitations of the linear machines, one of them being the magnetic coupling between the inductive and inducted parts at 5000Hz. In order to do that, we had to remove all the iron from them (inductor and inducted). We also wanted to test the efficiency of the inductor winding, which is monophase with shading ring.The results of all the three built prototypes, allow us to compare them with our suggested calculation method, as well as the trend in this line of work.Some of the most relevant results have been to work with only one conductor per slot at a high frequency, the importance of inductive windings in the design of this machines, the conviction that thrusting fluids require a great amount of power, and finally that the machines needed to thust these fluids must be tubulars.

L'aplicació de polsos elèctrics d'alta intensitat de camp (PEAIC) és una nova i innovadora tecnologia no tèrmica de processat mínim que és utilitzada com un procés de preservació alternativa per a sucs de fruites. El tractament de PEAIC és capaç d'inactivar microorganismes i allargar la vida útil d'aquests productes sense els efectes indesitjables de calor. Partint d'aquesta premissa, els objectius es van centrar en avaluar i optimitzar els efectes dels temps de tractament (fins 2000 μs) i freqüència de pols (100-250 Hz), com a paràmetres de processament de PEAIC, sobre poblacions de Escherichia coli O157:H7, Salmonella Enteritidis i/o Listeria monocytogenes inoculades en els sucs de meló, síndria, poma, pera, taronja, maduixa i tomaquet. També s' avaluà l'efecte de PEAIC en combinació amb àcid cítric (fins a 2,0%) o oli essencial de canyella (fins a 0,3%), com a substàncies antimicrobianes, sobre aquests microorganismes patògens inoculats en els sucs de fruites. L'efecte de PEAIC amb o sense antimicrobians sobre la microflora nativa present en cada suc de fruita i el seu impacte sobre els atributs sensorials foren avaluats igualment. El temps de tractament va tenir una major influència que la freqüència de pols sobre les poblacions microbianes, sent major la inactivació microbiana quan es van aplicar temps més llargs de tractament. Es van estimar els valors òptims de temps de tractament i freqüència de pols per a disminuir la quantitat màxima dels patògens de cada suc de fruita utilitzant una anàlisi de resposta múltiple. El suc de taronja fou pasteuritzat completament per PEAIC, ja que s'aconseguiren més de 5 reduccions logarítmiques de les bactèries patògenes objectius. L. monocytogenes va mostrar ser més resistent a tractaments de PEAIC seguit per S. Enteritidis i després E. coli O157:H7. Tanmateix, quan PEAIC va ser combinat amb àcid cítric o oli essencial de canyella, es va observar una major resistència de E. coli O157:H7 al tractament, independentment del suc de fruita utilitzat. D'altra banda, quan PEAIC i antimicrobians es van combinar es va aconseguir reduït els microorganismes patògenes per més de 5-log10, inactivar la flora nativa i l'allargament de la vida útil microbiològica en tots els sucs de fruites per més de 91 dies. Tot i que la qualitat i seguretat microbiològica dels diferents sucs de fruites estudiats van ser garantits per combinar PEAIC i antimicrobians, es van detectar canvis perceptibles sobre alguns atributs sensorials, tals com sabor, olor i acidesa. / La aplicación de pulsos eléctricos de alta intensidad de campo (PEAIC) esuna nueva e innovadora tecnología no térmica de procesado mínimo que es usada como un proceso de preservación alternativa para zumos de frutas. El tratamiento de PEAIC es capaz de inactivar microorganismos y prolongar la vida útil de estos productos sin los efectos indeseables de calor. Partiendo de esta premisa, los objetivos se centraron en evaluar y optimizar los efectos del tiempo de tratamiento (hasta 2000 μs) y frecuencia del pulso (100-250 Hz), como parámetros de procesamiento de PEAIC, sobre poblaciones de Escherichia coli O157:H7, Salmonella Enteritidis y/o Listeria monocytogenes inoculadas en los zumos de melón, sandía, manzana, pera, naranja, fresa y tomate. También se evaluó el efecto de PEAIC en combinación con ácido cítrico (hasta 2,0%) o aceite esencial de canela (hasta 0,3%), como sustancias antimicrobianas, sobre estos microorganismos patógenos inoculados en los zumos de frutas. El efecto de PEAIC con o sin antimicrobianos sobre la microflora nativa presente en cada zumo de fruta y su impacto sobre los atributos sensoriales fueron evaluados igualmente. El tiempo de tratamiento tuvo una mayor influencia que la frecuencia de pulsos sobre las poblaciones microbianas, siendo mayor la inactivación microbiana cuando se aplicaron tiempos más largos de tratamiento. Se estimaron los valores óptimos de tiempo de tratamiento y frecuencia de pulso para reducir la cantidad máxima de los patógenos en cada zumo de fruta usando un análisis de respuesta múltiple. El zumo de naranja fue pasteurizado completamente por PEAIC, ya que se lograron más de 5 reducciones logarítmicas de las bacterias patógenas objetivos. L. monocytogenes mostró ser más resistente a tratamientos de PEAIC seguido por S. Enteritidis y luego E. coli O157:H7. Sin embargo, cuando PEAIC se combinó con ácido cítrico o aceite esencial de canela, se observó una mayor resistencia de E. coli O157:H7 al tratamiento, independientemente del zumo de fruta utilizado. Por otra parte, cuando PEAIC y antimicrobianos se combinaron se logró reducir a los microorganismos patogénicos por más de 5-log10, inactivar la flora nativa y extender la vida útil microbiológica de todos los zumos de frutas por más de 91 días. Aunque, la calidad e inocuidad microbiológica de los diferentes zumos de frutas estudiados fueron aseguradas al combinar PEAIC y antimicrobianos, se detectaron cambios perceptibles sobre algunos atributos sensoriales, tales como sabor, olor y acidez. / The application of high-intensity pulsed electric fields (HIPEF) process is a novel and innovative non-thermal minimal processing technology that is used as an alternative preservation process for fruit juices, because it is able to inactivate microorganisms and to increase the shelf-life of these products without undesirable heat effects. Based on these premises, the objectives were focused to evaluate and optimize the effects of treatment time (up to2000 μs) and pulse frequency (100-250 Hz), as processing parameters of HIPEF, on populations of Escherichia coli O157:H7, Salmonella Enteritidis and/or Listeria monocytogenes inoculated in melon, watermelon, apple, pear, orange, strawberry and tomato juices. The HIPEF combination with citric acid (up to 2.0%) or cinnamon oil (up to 0.3%), as antimicrobial substances, against those pathogenic microorganisms in fruit juices was also evaluated. The effect of HIPEF with or without antimicrobial on the naturally occurring microorganisms in each fruit juice as well as their impacts on the sensory attributes were also studied. Treatment time was more influential than pulse frequency on the microbial populations, being greater the microbial inactivation when longer treatment times were applied. Optimum treatment time and pulse frequency values to reduce the highest levels of the pathogenic microorganisms in each fruit juice using a multiple response analysis were estimated. Only, orange juice could be pasteurized by HIPEF, since, more than 5 log reductions of those target pathogenic microorganisms were achieved. L. monocytogenes showed to be more HIPEF-resistant than S. Enteritidis and E. coli O157:H7. However, when HIPEF treatment was combined with citric acid or cinnamon oil, a higher resistant of E. coli O157:H7 to the treatment was found, irrespectively the kind of juice used. On the other hand, more than 5-log10 reductions of pathogenic microorganisms, inactivation of spoilage microorganisms, and an extension of the microbiological shelf-life by more than 91 days in all fruit juices were achieved when HIPEF treatment and antimicrobials were combined. Although, the microbiological safety and quality of the fruit juices were ensured by combining HIPEF and antimicrobials, noticeable changes on some sensory attributes such as taste, odor and sourness were detected.

Quan analitzem el funcionament de les màquines elèctriques dubtem en l'elecció d'un o altre conjunt de variables, models o joc de paràmetres. En el treball que segueix hem trobat, molt sovint, resultats que es contradiuen amb les mesures experimentals, o temps de càlcul molt diferents segons el model escollit o el tipus de simulació realitzada.La necessitat d'una bona modelització es planteja com un requisit previ per a obtenir un bon control i un adequat dimensionat dels accionaments; amb aquest fi es planteja el treball amb el contingut i ordre que segueix.En primer lloc (Capítol 1) es fa un repàs de l'estat de l'art. Segueix l'estudi (Capítol 2) de models de màquines asíncrones amb caracterització de la saturació; podem plantejar diversos conjunts de variables que ho fan possible amb més o menys dificultat de càlcul i resolució. La línia escollida planteja un model transformat que redueix al mínim el nombre de paràmetres a estimar; en altres dels casos plantejats es redueix la càrrega de càlcul per a la seva resolució. Tanmateix es planteja l'anàlisi de sensibilitat de la resposta (Capítol 3) respecte les variacions dels paràmetres; òbviament hi haurà paràmetres que tindran poca o nul.la influència en la resposta del sistema, així com d'altres que tindran influència directa i immediata en la mateixa.Una vegada escollit el model o models a emprar s'han de trobar els paràmetres dels mateixos. Una primera aproximació es dedica a la determinació dels paràmetres mitjançant assajos fora de línia (Capítol 4). La determinació dels paràmetres mitjançant assajos en línia i tècniques d'estimació en temps real (Capítol 5), juntament amb la consideració d'observadors per a variables auxiliars, per exemple el flux, permeten tancar el tema d'estimació dels paràmetres. La determinació dels parells electromagnètics i de càrrega (Capítol 6), és l'objectiu final del treball. L'aplicació d'observadors i estimadors permet l'obtenció de les variables desitjades resultant un model més precís i exacte.A modus d'aplicació final s'ha construït un mesurador de parell en règim transitori; aspecte residual del treball que resulta força important ja que no disposem, actualment, d'un mesurador d'aquestes característiques. L'equip desenvolupat és format a partir d'una màquina de corrent continua i un sistema de control.Tanmateix es tracta la modelització del conjunt convertidor-màquina-càrrega (Capítol 7). No pretenem analitzar a fons la modelització del convertidor, això podria constituir un treball més específic; malgrat això la influència que presenta el tipus de senyal aplicat a la màquina aconsella la seva consideració a fi i efecte d'obtenir resultats més acurats que els que permeten la suposició d'una alimentació sinusoïdal.Un capítol final de discussions (Capítol 8) sobre els resultats obtinguts, als que segueixen aquelles aplicacions que s'entenen millorades, així com un recull de concussions tanca el cos central del treball.Es tanca el document amb una relació bibliogràfica rellevant (Bibliografia) i un apartat d'annexes on es troben desenvolupaments matemàtics: equacions de sensibilitat (Annex I), càlcul dels guanys de l'observador (Annex II), els assajos realitzats i les característiques de les màquines assajades (Annex III) i el mètode dels mínims quadrats. Aplicacions (Annex IV). / Al analizar el funcionamiento de las máquinas eléctricas dudamos acerca de la elección de, uno u otro, conjunto de variables, modelos, o conjunto de parámetros. En este trabajo se han encontrado, frecuentemente, resultados que contradicen lo medido experimentalmente, o tiempos de cálculo muy diversos según el modelo adoptado o el tipo de simulación realizada; cosa por otra parte lógica en un ámbito que admite aportaciones de mejora.La necesidad de una buena modelización actualmente se plantea como una premisa para obtener un mejor control y un adecuado dimensionado de los accionamientos; con este fin se aborda este trabajo determinando la secuenciación que sigue.En primer lugar (Capítulo 1) se repasan los antecedentes y estado actual. Seguidamente se ha planteado (Capítulo 2) el estudio de modelos de máquinas asíncronas con caracterización de la saturación; existen diversos modelos que lo posibilitan a costa de una mayor o menor dificultad de cálculo y resolución. La línea escogida toma un modelo transformado que reduce el número de parámetros a encontrar o estimar; en algunos de los modelos planteados se reduce la carga de cálculo necesaria para su resolución. Asimismo se plantea el análisis de sensibilidad de la respuesta (Capítulo 3) respecto a las variaciones de los parámetros; es evidente que habrá parámetros que tendrán escasa influencia en la respuesta del sistema, así como otros que influirán de forma directa e inmediata en la misma.Una vez establecido el modelo, o modelos a utilizar, deben encontrarse los parámetros de los mismos. Una primera parte se dedica a la determinación de parámetros mediante ensayos fuera de línea (Capítulo 4), lo que permite aproximarnos a la solución deseada. La determinación de parámetros mediante ensayos en línea y técnicas de estimación en tiempo real (Capítulo 5), junto con la consideración, en su caso, de observadores para variables auxiliares como el flujo, permiten cerrar el capítulo de estimación de parámetros.La determinación de variables auxiliares como los pares electromagnético y de carga (Capítulo 6), es el objetivo final del trabajo. La aplicación de observadores y estimadores permite la obtención de las variables deseadas, resultando un modelo mas preciso y exacto.A modo de aplicación se ha obtenido un medidor de par en régimen transitorio; aspecto colateral del trabajo que resulta relevante dado que no se dispone, actualmente, de un medidor de par con estas características. El equipo desarrollado se basa en un conjunto que comprende máquina de corriente continua y sistema de control.Finalmente se aborda la modelización conjunta del sistema convertidor-máquina-carga (Capítulo 7). No se pretende analizar a fondo la modelización del convertidor, ello podría ser objeto de un estudio más específico; no obstante la influencia que tiene el tipo de señal aplicada a la máquina, aconseja su consideración con el fin de obtener resultados más reales que una suposición de alimentación sinusoidal permitirían.Se finaliza con un capítulo final de discusiones (Capítulo 8) de los resultados obtenidos, a los que siguen aquellas aplicaciones que se entienden como mejoradas por este trabajo, así como las pertinentes conclusiones.Cierra el documento una relación bibliográfica (Bibliografía) relevante y un apartado de anexos donde se añaden deducciones matemáticas prolíficas tales como las de las ecuaciones de sensibilidad (Anexo I), el cálculo de las ganancias del observador (Anexo II) las características de las máquinas ensayadas (Anexo III) y .el método de los mínimos cuadrados. Aplicaciones (Anexo IV). / When analyzing the operation of the electric machines we doubt about the election of, one or other, group of variables, models, or group of parameters. In this work they have been, frequently, results that they contradict that measured experimentally, or very diverse times of calculation according to the adopted model or the type of carried out simulation; it sews logic on the other hand in an environment that admits contributions of improvement.The necessity of a good modelización at the moment thinks about like a premise to obtain a better control and an appropriate dimensionado of the drives; with this end this work is approached determining the sequence that continues.In the first place (Chapter 1) the antecedents and current state are reviewed. Subsequently he has thought about (Chapter 2) the study of models of asynchronous machines with characterization of the saturation; diverse models that facilitate it to coast of a bigger or smaller calculation difficulty and resolution exist. The line chosen taking a transformed model that it reduces the number of parameters to find or to estimate; in some of the outlined models he decreases the necessary calculation load for their resolution. Also he thinks about the analysis of sensibility of the answer (Chapter 3) regarding the variations of the parameters; it is evident that there will be parameters that will have scarce influence in the answer of the system, as well as others that will influence in a direct and immediate way in the same one.Once established the pattern, or models to use, they should be the parameters of the same ones. A first one leaves he dedicates to the determination of parameters by means of test outside of line (Chapter 4), what allows to approach to the wanted solution. The determination of parameters by means of on-line and real time test (Chapter 5), together with the consideration, in their case, of observers for auxiliary variables as the flux, they allow to close the chapter of estimate of parameters.The determination of auxiliary variables as the electromagnetic and load torque (Chapter 6), it is the final objective of the work. The application of observers and observers allow the obtaining of the wanted variables, being a model but I specify and exact.By way of application a meter has been obtained of even in transitory régime; colateral aspect of the work that is outstanding since he doesn't prepare, at the moment, of a meter of even with these characteristics. The developed team is based on a group that he understands machine of D.C. current and control system.Finally the combined modelización of the system converter-machine-load is approached (Chapter 7). It is not thoroughly sought to analyze the modelización of the converter, it could be it object of a more specific study; nevertheless the influence that has the sign type applied to the machine, advises its consideration with the purpose of obtaining realler results that a supposition of feeding sinusoidal would allow.You concludes with a final chapter of discussions (Chapter 8) of the obtained results, to those that follow those applications that understand each other as improved by this work, as well as the pertinent conclusions.He closes the document a bibliographical relationship (Bibliography) outstanding and a section of annexes where such fruitful mathematical deductions are added as those of the equations of sensibility (Annex I), the calculation of the observer's gains (Annex II) the characteristics of the tested machines (Annex III) and the method of the recursive least-squared method and applications (Annex IV).

L'actual situació energètica demanda cada cop més d'aplicacions que redueixin el consum energètic. A nivell d'energia elèctrica, i de la conversió d'aquesta a energia mecànica, els nivells d'eficiència energètica són força elevats si es compara amb altres fonts d'energia com poden ser els combustibles fòssils. Però no per això s'ha de deixar de treballar per tal de millorar l'eficiència d'aquests sistemes.Existeixen certes aplicacions de funcionament continu, que una petita millora en el seu rendiment significa, una gran millora en el consum absolut d'energia. Aquestes aplicacions poden ser bombes, ventiladors i compressors per aplicacions de ventilació, calefacció i aire condicionat (HVAC).En aquestes aplicacions, el cavall de tir fins avui dia ha estat el motor d'inducció. El motor d'inducció és relativament senzill de construir, es coneix molt bé el seu funcionament, i no requereix d'un sensor de posició per tal d'implementar un control de baixes prestacions com el necessari per aquestes aplicacions.Però es pot augmentar l'eficiència del sistema usant un motor síncron d'imants permanents. Aquest, pel fet de ser un motor síncron, necessita que les corrents injectades a l'estator estiguin perfectament sincronitzades amb la posició del l'imant del rotor per tal de produir el parell adequat. Per tant, cal desenvolupar nous mètodes de control, de baix cost, per aquests tipus de motor i que no requereixin d'un sensor de posició acoblat al rotor. Aquest tipus de sensors encareixen el cost final del producte i en redueixen la fiabilitat.Com que les aplicacions HVAC no requereixen d'una alta dinàmica del parell, el control $V/f$ es mostra com una estratègia adequada per aquest tipus de motors per aquestes aplicacions. Però pels motor síncrons d'imants permanents, fins i tot usant aquesta estratègia de control necessiten de la sincronització de la posició del rotor i les corrents injectades a l'estator.La primera part d'aquesta tesi versa sobre el modelat i l'anàlisi del motor síncron d'imants permanents, per proposar una alternativa de control sense sensor de posició pel control $V/f$ del motor síncron d'imants permanents.L'anàlisi d'estabilitat permet veure que es pot afegir esmorteïment al sistema modulant la freqüència d'excitació en funció de les pertorbacions de la potència. Finalment, la proposta es verifica mitjançant simulacions i resultats experimentals.La segona part d'aquesta tesi està enfocada als nous reptes en el control dels accionaments elèctrics i convertidors. L'electrònica de potència en si cada cop té més aplicacions. Convertidors de freqüència, filtres i rectificadors actius, fonts d'alimentació, escalfament per inducció, noves formes de transmissió de l'energia, i les energies renovables incorporen algun convertidor estàtic, i depenen d'aquesta per funcionar.Per tant, cal disposar d'eines per a poder experimentar a tots els nivells en aquests nous camps. El treball presentat a la segona part de la tesi és la feina duta a terme per l'autor durant aquest últims anys en el camp de l'experimentació i la docència del control dels accionaments elèctrics i els convertidors.Aquest treball a dut a la construcció d'una plataforma per a l'experimentació del control dels accionaments elèctrics i els convertidors. Aquesta plataforma es mostra com una eina efectiva també dins el nou Espai Europeu d'Educació Superior, ja que fomenta que sigui l'estudiant qui aprengui i també l'ús transversals dels coneixements. / The current energetic situation demands for a reduction in consumption. The efficiency levels in electrical energy and in the electromechanical transformation are high compared with other energy sources, like fossil fuels. But that it is not a reason not to work to increase efficiency.There are some continuous running applications where a small amount of efficiency increase means a huge amount of energy saved per year. These applications are pumps, fans and compressors for heating, ventilating and air conditioning (HVAC), for example.The workhorse for these applications has been for years the induction motor. The induction motor is a well known motor, a cheap motor, and does not require position sensor to implement a low-cost control for this kind of applications. But efficiency can be improved if the induction motor is substituted by a permanent magnet synchronous motor. However, in a permanent magnet synchronous motor, the stator currents have to be synchronized with the rotor permanent magnet in order to produce torque and not to lose synchronization. The need of a rotor position sensor increases cost and reduces reliability. Therefore, it is necessary to develop new control strategies to avoid the use of the rotor position sensor.Because the HVAC applications do not demand for a high performance control, the V/f control strategy is suitable for these drives. However, even using a V/f control strategy for permanent magnet synchronous motor there is a need in synchronization for stator currents with the rotor magnet position.The first part of this thesis deals with modelling and analysis of permanent magnet synchronous motors in order to obtain a sensorless $V/f$ control.The stability analysis shows that adding damping by frequency modulation using input power perturbations stabilize the system. Finally, the method is verified by means of simulations and experimental results.The second part of this thesis deals with the new challenges in drives and power converters.Power electronics is now pervasive in even most applications. Frequency converters, drives, active filters and rectifiers, power supplies, induction heating, new power transmission systems (HVDC) and renewable energy sources include any type of static converter.Hence, it is necessary to develop new tools to experiment and to teach these new applications. The work presented in this second part has been done by the author during these last years in the education and training of drives and power electronics.This work has the result of the construction of a new platform for the experimentation, training and education for drives and power electronics. This unique platform appears as an effective tool also inside the European Higher Education Area, because is a learn-by-doing tool, and uses transverse knowledge from other disciplines.

D’ençà que el polietilè reticulat (XLPE) es va començar a utilitzar com aïllament elèctric per cables de subministrament elèctric, s’han destinat molts esforços a l’estudi de les propietats dielèctriques del polietilè i l’efecte que la càrrega d’espai té sobre el seu comportament. En aquest sentit, les corrents de despolarització estimulades tèrmicament (TSDC) s’han utilitzat extensament per estudiar les relaxacions de càrrega d’espai. Aquesta tècnica ha demostrat tenir prou resolució per distingir diferències en aïllaments de XLPE amb composicions o processos de fabricació diferents. En aquesta tesi, els mecanismes de conducció dels aïllaments XLPE de cables de mitjana tensió (MV) han estat estudiats per TSDC i diverses tècniques complementàries, com l’anàlisi dinàmica elèctrica (DEA), les corrents d’absorció/resorció (ARC), el pols electroacústic (PEA) i les corrents de despolarització isotèrmiques (IDC). Altres tècniques, com l’espectroscòpia d’infrarojos (FTIR) o la difracció de raigs X, han estat també utilitzades per caracteritzar el material. S’han obtingut espectres TSDC per diferents mostres de cable, les quals en condicions de servei treballen en un rang de tensió AC de 12 a 20kV i a temperatures al voltant dels 90ºC. D’altra banda, s’han realitzat mesures de la conductivitat per ARC i DEA en mostres de cable, en cilindres de XLPE i en films. Les mesures s’han dut a terme a temperatures pertanyents al rang de fusió del XLPE (50–110ºC), en mostres sotmeses a aquestes temperatures durant diferents períodes de temps. Els resultats mostren diferències importants entre el comportament de les propietats conductives de les mostres de cable amb pantalles semiconductores (SC) i sense (cilindres de XLPE). El comportament observat ha estat explicat mitjançant la coexistència de dos mecanismes de conducció. La difusió d’impureses des de les pantalles SC determina el comportament d’una d’aquestes contribucions a mig i llarg termini. Els resultats obtinguts per FTIR són consistents amb aquest model. Respecte la microestructura, tant les mesures DSC com la difracció per raigs X mostren que existeixen processos de recristal•lització quan les mostres són sotmeses a temperatures ubicades dins del rang de fusió. Els electrets formats mitjançant el mètode de la polarització per finestres (WP) mostren una descàrrega TSDC amb un ample pic heteropolar en el rang de fusió, amb el màxim al voltant dels 105ºC. En treballs previs, aquest pic es va associar a la fusió de la fracció cristal•lina. Tanmateix, en lloc de decréixer quan la temperatura de polarització augmenta, el pic presenta una temperatura de polarització òptima al voltant de 90-95ºC. Aquest comportament ha estat explicat tenint en compte els processos de recristal•lització que es produeixen quan el material es polaritza isotèrmicament. Durant la recristal•lització, una nova fracció cristal•lina creix en un estat polaritzat degut el camp aplicat, i origina una corrent de despolarització quan es fon durant la mesura TSDC. Amb l’objectiu de determinar l’origen d’altres pics que apareixen en l’espectre TSDC del XLPE, s’han emprat les IDC com a tècnica complementària. Les corrents IDC obtingudes de mostres no tractades es poden representar com la combinació de dues contribucions diferenciades: un terme que és una funció potencial del temps i un d’exponencial. La segona relaxació es correspon amb un pic TSDC que apareix a 95ºC. D’aquesta manera s’ha pogut determinar l’origen dipolar del pic. Finalment, mitjançant la tècnica PEA s’ha obtingut la distribució de la càrrega d’espai en mostres polaritzades que havien estat sotmeses a diferents tractaments tèrmics. S’ha observat un comportament transitori tant per PEA com per TSDC. Tanmateix no s’ha pogut establir cap relació directa entre les descàrregues TSDC i mesures PEA. En conseqüència, s’ha proposat una explicació per les corbes TSDC que considera mecanismes que no són detectables en els perfils de càrrega obtinguts per PEA / Since cross-linked polyethylene (XLPE) started to be used as electrical insulation for power cables, much research has been focused on polyethylene dielectric properties and the effect of the space charge on its behavior. In this sense, thermally stimulated depolarization currents (TSDC) have been widely used to study space charge relaxation. This technique has proved to have enough resolution to determine differences in charge trapping properties among XLPE insulations with different composition and manufacturing processes. In this thesis work, the conduction mechanisms of medium voltage (MV) cable XLPE insulation have been studied by TSDC and several complementary techniques, such as dynamic electrical analysis (DEA), absorption/resorption currents (ARC), pulsed electroacoustic (PEA) and isothermal depolarization currents (IDC). Other techniques, like Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy or X-ray diffractometry, have been used to characterize the material. TSDC spectra have been obtained for different cable samples, which in service conditions work under AC voltages ranging from 12 to 20kV and at temperatures around 90ºC. On the other hand, conductivity measurements by ARC and DEA have been performed in cable samples and in XLPE cylinders, as well as XLPE films. Measurements have been carried out at temperatures within the melting temperature range of XLPE (50–110ºC) on samples annealed at such temperatures during several annealing times. Results show significant differences in the behavior of the conductive properties of XLPE cable samples with semiconducting (SC) screens and without them (XLPE cylinders). The observed behavior has been explained by the coexistence of two conduction mechanisms. Diffusion of impurities from SC screens determines the medium and long-term behavior of one of these contributions and, hence, of cable conductivity. FTIR results are consistent with this model. With respect to microstructure, DSC and X-ray diffractometry results show that recrystallization processes exist when samples are annealed in the melting range of temperatures. Electrets formed by means of the windowing polarization method (WP) showed a TSDC discharge with a wide heteropolar peak in the melting temperature range, and with the maximum at about 105ºC. This peak was associated with the melting of the crystalline fraction in previous works. However, in spite of decreasing with the temperature of polarization, an optimal polarization temperature around 90–95ºC is found. This behavior has been explained by taking into account recrystallization processes when the insulation is isothermally polarized. During recrystallization, the new crystalline fraction grows in a polarized state due to the applied electric field, and it causes the depolarization current when it melts during the TSDC measurement. Results obtained from different experiments are consistent with this assumption. With the aim to find out the origin of other TSDC peaks present in the spectrum of XLPE cable samples, IDC has been used as complementary technique. IDC currents obtained from as-received cable samples at temperatures close to service conditions can be considered as the combination of two different contributions: a power law current and a stretched exponential contribution. The last relaxation process has been successfully associated with with a TSDC peak found at 95ºC. By this way the dipolar origin of the peak has been determined. Finally, PEA measurements have provided the space charge distribution profiles of polarized samples with different annealings. A transient behavior has been observed in both PEA and TSDC measurements. However, no straightforward relation between TSDC discharges and space charge detected by PEA can be established. Therefore, an explanation for TSDC curves has been proposed, which considers mechanisms that are not noticeable in charge profiles obtained by PEA.