[EN] Atrial fibrilation (AF) is the most common cardiac arrhythmia, however, the knowledge about its causes and mechanisms is still uncompleted. Several studies suggest that atrial structural and electrophysiological remodeling are directly related to its development and perpetuation. To this respect, ECG and preoperative clinical data have been studied to analyze different aspects of atrial remodeling. Nonetheless, there is a lack of studies using ECG parameters to provide valuable clinical information in the study of AF aggressive treatments, such as the Cox-Maze surgery. In this work, ECG parameters such as fibrillatory (f) waves organization and amplitude are studied to predict patient's rhythm from the discharge after the Cox-Maze surgery until a twelve months follow up period. On the other hand, widely used clinical parameters such as age, AF duration and left atrial size (LA size) are studied to assess electrocardiographic results. In addition, clinical information known as a risk factor to develop AF such as weight and body mass index has also been analyze. After assess the individual indices, classification models were created in order to optimize the prediction capability. The results obtained reported that the ECG indices outperform the cinical indices. Nevertheless, the information contained in both types of indices is complementary as the generation of a classification model combining the indices shows. This model exceeded 90% accuracy in each period analyzed. In conclusion, studying the AF information contained in an ECG could provide new data to understand the AF and also could help to develop a reliable method to predict preoperatively the Cox-Maze outcome. / [ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia cardiaca más comúnmente encontrada en la práctica clínica diaria, sin embargo, todavía no se comprenden completamente los mecanismos fisiológicos que causan el inicio y la perpetuación de la FA. Diversos estudios sugieren que el remodelado estructural y electrofisiológico de la aurícula está relacionado directamente con el desarrollo y perpetuación de la FA. En este sentido, se ha estudiado el ECG e información clínica preoperatoria para analizar distintos aspectos del remodelado. Sin embargo, hay una falta de estudios usando parámetros electrocardiográficos para proporcionar información clínica valiosa en el estudio de tratamientos agresivos de la FA como la cirugía Cox-Maze. En este trabajo, se estudian parámetros electrocardiográficos como la organización de las ondas fibrilatorias y su amplitud para predecir el ritmo de los pacientes desde el momento del alta, tras la cirugía Cox-Maze hasta 12 meses después de la operación. Por otro lado, para evaluar la capacidad de dichos índices, se han utilizado parámetros clínicos ampliamente utilizados como la edad, el tamaño de la aurícula izquierda y el tiempo en FA. Además, se han estudiado también parámetros clínicos conocidos como factores de riesgo para desarrollar FA como son el peso y el índice de masa corporal. Tras analizar la capacidad predictiva de los índices individualmente, éstos se han combinado mediante la generación de modelos de predicción para optimizar la precisión de las predicciones. Los resultados obtenidos señalan que la información contenida en el ECG obtuvo resultados estadísticamente significativos y predicciones más precisas que los índices clínicos. No obstante, el desarrollo de modelos de predicción combinando ambos tipos de índices superó al uso de éstos por separado, con resultados por encima del 90% en todos los períodos estudiados. En conclusión, el análisis del ECG podría aportar nuevos enfoques a la hora de estudiar la FA, y su uso como herramienta de predicción podría ayudar a desarrollar tratamientos más eficientes y personalizados. / [CA] La fibril·lació auricular (FA) és l'arítmia cardíaca més comunament trobada en la pràctica clínica diària, no obstant això, encara no es comprenen completament els mecanismes fisiològics que causen l'inici i la perpetuació de la FA. Diversos estudis suggerixen que el remodelat estructural i electrofisiològic de l'aurícula està relacionat directament amb el desenrotllament i perpetuació de la FA. En este sentit, s'ha estudiat l'ECG i informació clínica preoperatòria per a analitzar distints aspectes del remodelat. No obstant això, hi ha una falta d'estudis usant paràmetres electrocardiográficos per a proporcionar informació clínica valuosa en l'estudi de tractaments agressius de la FA com la cirurgia Cox-Maze. En este treball, s'estudien paràmetres electrocardiográficos com l'organització de les ones fibrilatorias i la seua amplitud per a predir el ritme dels pacients des del moment de l'alta, després de la cirurgia Cox-Maze fins a 12 mesos després de l'operació. Per un altre costat per a avaluar la capacitat dels dits índexs, s'han utilitzat paràmetres clínics àmpliament utilitzats com l'edat, la grandària de l'aurícula esquerra i el temps en FA. A més, s'han estudiat també paràmetres clínics coneguts com a factors de risc per a desenrotllar FA com són el pes i l'índex de massa corporal. Després d'analitzar la capacitat predictiva dels índexs individualment, estos s'han combinat per mitjà de la generació de models de predicció per a optimitzar la precisió de les prediccions. Els resultats obtinguts assenyalen que la informació continguda en l'ECG va obtindre resultats estadísticament significatius i prediccions més precises que els índexs clínics. No obstant això, el desenrotllament de models de predicció combinant ambdós tipus d'índexs va superar a l'ús d'estos per separat, amb resultats per damunt del 90% en tots els períodes estudiats. En conclusió, l'anàlisi de l'ECG podria aportar nous enfocaments a l'hora d'estudiar la FA, i el seu ús com a ferramenta de predicció podria ajudar a desenrotllar tractaments més eficients i personalitzats. / Hernández Alonso, A. (2017). Development of new signal analysis methods as preoperative predictors of the Cox-Maze procedure outcome in atrial fibrillation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90491

[EN] Alcohol abuse is one of the most alarming issues for the health authorities. It is estimated that at least 23 million of European citizens are affected by alcoholism causing a cost around 270 million euros. Excessive alcohol consumption is related with physical harm and, although it damages the most of body organs, liver, pancreas, and brain are more severally affected. Not only physical harm is associated to alcohol-related disorders, but also other psychiatric disorders such as depression are often comorbiding. As well, alcohol is present in many of violent behaviors and traffic injures. Altogether reflects the high complexity of alcohol-related disorders suggesting the involvement of multiple brain systems. With the emergence of non-invasive diagnosis techniques such as neuroimaging or EEG, many neurobiological factors have been evidenced to be fundamental in the acquisition and maintenance of addictive behaviors, relapsing risk, and validity of available treatment alternatives. Alterations in brain structure and function reflected in non-invasive imaging studies have been repeatedly investigated. However, the extent to which imaging measures may precisely characterize and differentiate pathological stages of the disease often accompanied by other pathologies is not clear. The use of animal models has elucidated the role of neurobiological mechanisms paralleling alcohol misuses. Thus, combining animal research with non-invasive neuroimaging studies is a key tool in the advance of the disorder understanding. As the volume of data from very diverse nature available in clinical and research settings increases, an integration of data sets and methodologies is required to explore multidimensional aspects of psychiatric disorders. Complementing conventional mass-variate statistics, interests in predictive power of statistical machine learning to neuroimaging data is currently growing among scientific community. This doctoral thesis has covered most of the aspects mentioned above. Starting from a well-established animal model in alcohol research, Marchigian Sardinian rats, we have performed multimodal neuroimaging studies at several stages of alcohol-experimental design including the etiological mechanisms modulating high alcohol consumption (in comparison to Wistar control rats), alcohol consumption, and treatment with the opioid antagonist Naltrexone, a well-established drug in clinics but with heterogeneous response. Multimodal magnetic resonance imaging acquisition included Diffusion Tensor Imaging, structural imaging, and the calculation of magnetic-derived relaxometry maps. We have designed an analytical framework based on widely used algorithms in neuroimaging field, Random Forest and Support Vector Machine, combined in a wrapping fashion. Designed approach was applied on the same dataset with two different aims: exploring the validity of the approach to discriminate experimental stages running at subject-level and establishing predictive models at voxel-level to identify key anatomical regions modified during the experiment course. As expected, combination of multiple magnetic resonance imaging modalities resulted in an enhanced predictive power (between 3 and 16%) with heterogeneous modality contribution. Surprisingly, we have identified some inborn alterations correlating high alcohol preference and thalamic neuroadaptations related to Naltrexone efficacy. As well, reproducible contribution of DTI and relaxometry -related biomarkers has been repeatedly identified guiding further studies in alcohol research. In summary, along this research we demonstrate the feasibility of incorporating multimodal neuroimaging, machine learning algorithms, and animal research in the advance of the understanding alcohol-related disorders. / [ES] El abuso de alcohol es una de las mayores preocupaciones de las autoridades sanitarias en la Unión Europea. El consumo de alcohol en exceso afecta en mayor o menor medida la totalidad del organismo siendo el páncreas e hígado los más severamente afectados. Además de estos, el sistema nervioso central sufre deterioros relacionados con el alcohol y con frecuencia se presenta en paralelo con otras patologías psiquiátricas como la depresión u otras adicciones como la ludopatía. La presencia de estas comorbidades demuestra la complejidad de la patología en la que multitud de sistemas neuronales interaccionan entre sí. El uso imágenes de resonancia magnética (RM) han ayudado en el estudio de enfermedades psiquiátricas facilitando el descubrimiento de mecanismos neurológicos fundamentales en el desarrollo y mantenimiento de la adicción al alcohol, recaídas y el efecto de los tratamientos disponibles. A pesar de los avances, todavía se necesita investigar más para identificar las bases biológicas que contribuyen a la enfermedad. En este sentido, los modelos animales sirven, por lo tanto, a discriminar aquellos factores únicamente relacionados con el alcohol controlando otros factores que facilitan el desarrollo del alcoholismo. Estudios de resonancia magnética en animales de laboratorio y su posterior evaluación en humanos juegan un papel fundamental en el entendimiento de las patologías psiquatricas como la addicción al alcohol. La imagen por resonancia magnética se ha integrado en entornos clínicos como prueba diagnósticas no invasivas. A medida que el volumen de datos se va incrementando, se necesitan herramientas y metodologías capaces de fusionar información de muy distinta naturaleza y así establecer criterios diagnósticos cada vez más exactos. El poder predictivo de herramientas derivadas de la inteligencia artificial como el aprendizaje automático sirven de complemento a tradicionales métodos estadísticos. En este trabajo se han abordado la mayoría de estos aspectos. Se han obtenido datos multimodales de resonancia magnética de un modelo validado en la investigación de patologías derivadas del consumo del alcohol, las ratas Marchigian-Sardinian desarrolladas en la Universidad de Camerino (Italia) y con consumos de alcohol comparables a los humanos. Para cada animal se han adquirido datos antes y después del consumo de alcohol y bajo dos condiciones de abstinencia (con y sin tratamiento de Naltrexona, una medicaciones anti-recaídas usada como farmacoterapia en el alcoholismo). Los datos de resonancia magnética multimodal consistentes en imágenes de difusión, de relaxometría y estructurales se han fusionado en un esquema analítico multivariable incorporando dos herramientas generalmente usadas en datos derivados de neuroimagen, Random Forest y Support Vector Machine. Nuestro esquema fue aplicado con dos objetivos diferenciados. Por un lado, determinar en qué fase experimental se encuentra el sujeto a partir de biomarcadores y por el otro, identificar sistemas cerebrales susceptibles de alterarse debido a una importante ingesta de alcohol y su evolución durante la abstinencia. Nuestros resultados demostraron que cuando biomarcadores derivados de múltiples modalidades de neuroimagen se fusionan en un único análisis producen diagnósticos más exactos que los derivados de una única modalidad (hasta un 16% de mejora). Biomarcadores derivados de imágenes de difusión y relaxometría discriminan estados experimentales. También se han identificado algunos aspectos innatos que están relacionados con posteriores comportamientos con el consumo de alcohol o la relación entre la respuesta al tratamiento y los datos de resonancia magnética. Resumiendo, a lo largo de esta tesis, se demuestra que el uso de datos de resonancia magnética multimodales en modelos animales combinados en esquemas analíticos multivariados es una herramienta válida en el entendimiento de patologías / [CAT] L'abús de alcohol es una de les majors preocupacions per part de les autoritats sanitàries de la Unió Europea. Malgrat la dificultat de establir xifres exactes, se estima que uns 23 milions de europeus actualment sofreixen de malalties derivades del alcoholisme amb un cost que supera els 150.000 milions de euros per a la societat. Un consum de alcohol en excés afecta en major o menor mesura el cos humà sent el pàncreas i el fetge el més afectats. A més, el cervell sofreix de deterioraments produïts per l'alcohol i amb freqüència coexisteixen amb altres patologies com depressió o altres addiccions com la ludopatia. Tot aquest demostra la complexitat de la malaltia en la que múltiple sistemes neuronals interactuen entre si. Tècniques no invasives com el encefalograma (EEG) o imatges de ressonància magnètica (RM) han ajudat en l'estudi de malalties psiquiàtriques facilitant el descobriment de mecanismes neurològics fonamentals en el desenvolupament i manteniment de la addició, recaiguda i la efectivitat dels tractaments disponibles. Tot i els avanços, encara es necessiten més investigacions per identificar les bases biològiques que contribueixen a la malaltia. En aquesta direcció, el models animals serveixen per a identificar únicament dependents del abús del alcohol. Estudis de ressonància magnètica en animals de laboratori i posterior avaluació en humans jugarien un paper fonamental en l' enteniment de l'ús del alcohol. L'ús de probes diagnostiques no invasives en entorns clínics has sigut integrades. A mesura que el volum de dades es incrementa, eines i metodologies per a la fusió d' informació de molt distinta natura i per tant, establir criteris diagnòstics cada vegada més exactes. La predictibilitat de eines desenvolupades en el camp de la intel·ligència artificial com la aprenentatge automàtic serveixen de complement a mètodes estadístics tradicionals. En aquesta investigació se han abordat tots aquestes aspectes. Dades multimodals de ressonància magnètica se han obtingut de un model animal validat en l'estudi de patologies relacionades amb el consum d'alcohol, les rates Marchigian-Sardinian desenvolupades en la Universitat de Camerino (Italià) i amb consums d'alcohol comparables als humans. Per a cada animal es van adquirir dades previs i després al consum de alcohol i dos condicions diferents de abstinència (amb i sense tractament anti-recaiguda). Dades de ressonància magnètica multimodal constituides per imatges de difusió, de relaxometria magnètica i estructurals van ser fusionades en esquemes analítics multivariats incorporant dues metodologies validades en el camp de neuroimatge, Random Forest i Support Vector Machine. Nostre esquema ha sigut aplicat amb dos objectius diferenciats. El primer objectiu es determinar en quina fase experimental es troba el subjecte a partir de biomarcadors obtinguts per neuroimatge. Per l'altra banda, el segon objectiu es identificar el sistemes cerebrals susceptibles de ser alterats durant una important ingesta de alcohol i la seua evolució durant la fase del tractament. El nostres resultats demostraren que l'ús de biomarcadors derivats de varies modalitats de neuroimatge fusionades en un anàlisis multivariat produeixen diagnòstics més exactes que els derivats de una única modalitat (fins un 16% de millora). Biomarcadors derivats de imatges de difusió i relaxometria van contribuir de distints estats experimentals. També s'han identificat aspectes innats que estan relacionades amb posterior preferències d'alcohol o la relació entre la resposta al tractament anti-recaiguda i les dades de ressonància magnètica. En resum, al llarg de aquest treball, es demostra que l'ús de dades de ressonància magnètica multimodal en models animals combinats en esquemes analítics multivariats són una eina molt valida en l'enteniment i avanç de patologies psiquiàtriques com l'alcoholisme. / Cosa Liñán, A. (2017). Analytical fusion of multimodal magnetic resonance imaging to identify pathological states in genetically selected Marchigian Sardinian alcohol-preferring (msP) rats [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90523

La hipertermia es una técnica de aplicación oncológica comúnmente utilizada en la lucha contra el cáncer que consiste en el calentamiento de los tejidos enfermos a una temperatura entre 40 oC a 48 oC. Su finalidad es la de debilitar y conducir a una muerte natural las células enfermas mediante apoptosis. Desde las primeras aplicaciones de esta técnica, la hipertermia ha progresado sustancialmente, focalizándose cada vez más en la zona tumoral. En dicha evolución, la nanotecnología ha supuesto un gran avance. El reducido tamaño de estos nuevos materiales ha permitido realizar tratamientos mucho más focalizados, pudiendo trabajar incluso a nivel celular. Al contrario que ocurría con las técnicas convencionales, en la hipertermia mediada por nanopartículas, el calor producido mana de dentro de tumor hacia fuera, mejorando sustancialmente la técnica. El presente trabajo se centra en el desarrollo de dos equipos capaces de interactuar sobre nanocompuestos diseñados en laboratorio. Ambos han sido confeccionados para ser utilizados en ensayos in vitro de hipertermia y de liberación controlada de medicamentos. Para ello se ha desarrollado un dispositivo láser, capaz de interaccionar con nanopartículas de oro y un equipo de inducción electromagnética, útil para la excitación de nanopartículas magnéticas. Tras su implementación se han realizado distintas experiencias, destinadas por un lado a verificación de las especificaciones y a la validación en pruebas de campo de los prototipos. A lo largo de los distintos capítulos se explica de forma razonada su elaboración e implementación, tanto de los equipos principales como la de sus accesorios auxiliares. / Hyperthermia is an oncological treatment frequently used that consists of warming ill tissues above 40oC to 48oC. The purpose of this is to weaken and lead the ill cells into a natural death by apoptosis. Hyperthermia has successfully progressed since its first applications focussing more on the tumour area. In this evolution nanotechnology has supposed a huge improvement. The small size of these new materials has allowed to carry out treatments much more focussed. In contrast to conventional techniques, in hyperthermia by nanoparticles, the heat produced flows from inside to outside of the tumour, which substantially improves the technique. This work is focussed on the development of two devices capable to interact with designed nano-composite in laboratory. Both devices have been made to be used in vitro hyperthermia essays and controlled release drug. To get these results a laser device able to interact with gold nanoparticles and an induction electromagnetic device has been developed, useful for exciting magnetic nanoparticles. After its implementation different experiences have been performed, on the one hand to verify the specifications and on the other hand to validate the prototypes in field tests. Through the different chapters, the elaboration and implementation of both the main equipment and its auxiliary accessories are well-reasoned. / La hipertèrmia és una tècnica d'aplicació oncològica comunament utilitzada en la lluita contra el càncer que consisteix en el calfament dels teixits malalts a una temperatura entre 40 °C a 48 °C. La seua finalitat és la de debilitar i conduir a una mort natural les cèl·lules malaltes per mitjà d'apoptosi. Des de les primeres aplicacions d'aquesta tècnica, la hipertèrmia ha progressat substancialment, focalitzant-se cada vegada més en la zona tumoral. En aquesta evolució, la nanotecnologia ha suposat un gran avanç. La reduïda dimensió d'aquests nous materials ha permés realitzar tractaments molt més focalitzats, podent treballar inclús a escala cel·lular. Al contrari que ocorria amb les tècniques convencionals, en la hipertèrmia mitjançada per nanopartícules, la calor produïda brolla de dins de tumor cap a fora, millorant substancialment la tècnica. El present treball se centra en el desenrotllament de dos equips capaços d'interactuar sobre nano compostos dissenyats en laboratori. Ambdós han sigut confeccionats per a ser utilitzats en assajos in vitro d'hipertèrmia i d'alliberament controlada de medicaments. Per això s'ha desenvolupat un dispositiu làser, capaç d'interaccionar amb nanopartícules d'or i un equip d'inducció electromagnètica, útil per a l'excitació de nanopartícules magnètiques. Després de la seua implementació s'han realitzat distintes experiències, destinades per un costat a la verificació de les especificacions i a la validació en proves de camp dels prototips. Al llarg dels distints capítols s'explica de forma raonada la seua elaboració i implementació, tant dels equips principals com la dels seus accessoris auxiliars. / Montes Robles, R. (2018). Diseño y desarrollo de sistemas electrónicos de hipertermia y liberación controlada para aplicaciones bioquímicas y farmacológicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/101285

Las inundaciones pluviales en zonas urbanas ocurren cuando lluvias intensas y de corta duración no pueden ser evacuadas lo suficientemente rápido por el sistema de drenaje o infiltrado del suelo, por lo tanto, el agua fluye hacia las calles y las estructuras cercanas. A menudo, en zonas donde el sistema de drenaje urbano es deficiente, las inundaciones pluviales se convierten en inundaciones repentinas peligrosas a los pocos minutos con altos valores de velocidad y nivel del agua. Una medida de disminución del riesgo generado por las inundaciones pluviales repentinas es la implementación de sistemas de alerta temprana para el envío de información oportuna a la comunidad en riesgo. Esta tesis doctoral llevó a cabo el diseño e implementación de un sistema de alerta temprana (SAT) para la detección del nivel de peligrosidad de inundaciones pluviales repentinas en cuencas urbanas. El SAT desarrollado mide en tiempo real la cantidad de lluvia que cae sobre una cuenca urbana y a través de un modelo hidrológico-hidráulico estima el nivel y la velocidad del flujo en las calles. Posteriormente, estos datos son utilizados para genera las alertas de peligrosidad las cuales son visualizadas a través de una aplicación Web y enviadas por redes sociales a los usuarios suscritos. Este sistema de alerta temprana está dividido en dos secciones: diseño del sistema y modelo hidrológico-hidráulico. El diseño del sistema describe los sistemas de adquisición de datos, comunicación, alimentación y visualización de la información. El modelo hidrológico-hidráulico explica el proceso de transformación de la lluvia en niveles de peligrosidad y su variación espacial y temporal. Este SAT fue implementado como ejemplo en la ciudad de Barranquilla (Colombia), el cual es la ciudad de Colombia más afectada por inundaciones pluviales repentinas, conocidas como arroyos peligrosos. Se tomó como objeto de estudio el arroyo peligroso conocido como "La 65" que tiene una longitud aproximada de 4.5 Km. Se compararon los datos nivel del agua, velocidad del agua y peligrosidad obtenida por los sensores y el modelo propuesto durante eventos de lluvia fuertes comprobando la efectividad del modelo para emitir alertas oportunas a la comunidad en riesgo. / Les inundacions pluvials en zones urbanes ocorren quan pluges intenses i de curta durada no poden ser evacuades prou ràpid pel sistema de drenatge o infiltrat del sòl, per tant, l'aigua flueix cap als carrers i les estructures properes. Sovint, en zones on el sistema de drenatge urbà és deficient, les inundacions pluvials es converteixen en inundacions sobtades perilloses als pocs minuts amb alts valors de velocitat i nivell de l'aigua. Una mesura de disminució del risc generat per les inundacions pluvials sobtades és la implementació de sistemes d'alerta primerenca per a l'enviament d'informació oportuna a la comunitat en risc. Aquesta tesi doctoral va dur a terme el disseny i implementació d'un sistema d'alerta primerenca (SAP) per a la detecció del nivell de perillositat d'inundacions pluvials sobtades en conques urbanes. El SAP desenvolupat mesura en temps real la quantitat de pluja que cau sobre una conca urbana i a través d'un model hidrològic-hidràulic estima el nivell i la velocitat del flux en els carrers. Posteriorment, aquestes dades són utilitzades para genera les alertes de perillositat les quals són visualitzades a través d'una aplicació Web i enviades per xarxes socials als usuaris subscrits. Aquest sistema d'alerta primerenca està dividit en dues seccions: disseny del sistema i model hidrològic-hidràulic. El disseny del sistema descriu els sistemes d'adquisició de dades, comunicació, alimentació i visualització de la informació. El model hidrològic-hidràulic explica el procés de transformació de la pluja en nivells de perillositat i la seua variació espacial i temporal. Aquest SAP va ser implementat com a exemple en la ciutat de Barranquilla (Colòmbia), el qual és la ciutat de Colòmbia més afectada per inundacions pluvials sobtades, conegudes com a rierols perillosos. Es va prendre com a objecte d'estudi el rierol perillós conegut com "La 65" que té una longitud aproximada de 4.5 Km. Es van comparar les dades nivell de l'aigua, velocitat de l'aigua i perillositat obtinguda pels sensors i el model proposat durant esdeveniments de pluja fortes comprovant l'efectivitat del model per a emetre alertes oportunes a la comunitat en risc. / Urban pluvial flooding occurs when intense, short-duration rainfall cannot be evacuated quickly enough through the drainage system or infiltrated into the ground; therefore, water flows into streets and nearby structures. Often, in areas where the urban drainage system is deficient, pluvial flooding become dangerous flash floods after a few minutes of rainfall with high values of water level and water velocity. A measure to reduce the risk generated by pluvial flash floods is the implementation of early warning systems to send timely information to the community at risk. This doctoral thesis presents the design and implementation of an early warning system (EWS) for detecting the hazard level during pluvial flash floods in urban basins. The developed EWS measures in real- time the amount of rain that falls on an urban basin and through a hydrological-hydraulic model, estimates the water level and water velocity in the streets. Subsequently, these data are used to generate hazard alerts that are displayed through a Web application and sent by social networks to subscribed users. This early warning system is divided into two sections: system design and hydrological-hydraulic model. The system design describes the systems for data acquisition, communication, power supply and information visualization. The hydrological-hydraulic model explains the process of transforming rain into hazard levels and its spatial and temporal variation. This EWS was implemented in the city of Barranquilla (Colombia), which is the city of Colombia most affected by flash floods, known as dangerous streams. The dangerous stream known as "La 65" was selected as the study object, which has a length of 4.5 km approximately. It was compared water level, water velocity and the hazard levels values obtained by the sensors with the proposed model during heavy rain events demonstrating the model effectiveness to send timely alerts to the community at risk. / Acosta Coll, MA. (2018). Sistema de Alerta temprana para la predicción del nivel de peligrosidad en inundaciones pluviales repentinas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/114797

Tesis por compendio / [ES] RESUMEN La Electrónica Orgánica ha experimentado un gran avance en las últimas décadas, desde que en los años 70 se descubrieran los polímeros conductores. Las características únicas de los semiconductores orgánicos, han permitido el desarrollo de dispositivos electrónicos flexibles y con múltiple funcionalidad, mediante técnicas de fabricación a temperatura ambiente y bajo coste. Uno de los campos en los que estos dispositivos orgánicos han despertado mayor interés es el de su aplicación como sensores. En particular, los sensores basados en los denominados Transistores Orgánicos de película delgada (OTFT's) han experimentado un gran desarrollo debido a sus múltiples ventajas, como simplicidad, elevada sensibilidad, y posibilidad de miniaturización. Existen dos tipos principales de OTFT's: Transistor Orgánico de Efecto de Campo (OFET) y Transistor Electroquímico Orgánico (OECT). Los OECT's constan de tres electrodos (surtidor, drenador y puerta), un semiconductor orgánico (OSC), y un electrolito en contacto con el semiconductor. El funcionamiento de los sensores basados en OECT's se basa en la modulación de la corriente del canal por dopaje o de-dopaje electroquímico desde el electrolito, cuando se aplican tensiones de puerta. Los OECT's resultan especialmente adecuados como sensores químicos debido a su capacidad de operar en medios acuosos. En este trabajo, se han desarrollado OECT's basados en el OSC PEDOT:PSS mediante tecnología Screen-printing. Los transistores se han diseñado variando su geometría, parámetro del que depende la sensibilidad del sensor. Mediante la caracterización eléctrica de los OECT's, se ha podido determinar la geometría óptima en función del analito a detectar. Finalmente, se ha comprobado experimentalmente la validez de estos OECT's como sensores de cationes de diferentes tamaños y de ácido ascórbico, obteniéndose resultados muy satisfactorios. Los OFET's, se han preparado depositando el OSC sobre el dieléctrico y para obtener el canal cuya corriente se modula con la tensión aplicada al electrodo de puerta. En la mayoría de los sensores basados en OFET's, el semiconductor está expuesto al analito. Su funcionamiento se basa en la modificación de la corriente del canal por dopaje o captura de cargas en presencia del analito. En este trabajo, se han desarrollado OFET's basados en TIPS-Pentacene mediante las tecnologías Drop-casting y Spin-coating. Tras establecer la mejor técnica de deposición del semiconductor orgánico se han caracterizado eléctricamente los OFET's. La caracterización eléctrica de estos transistores orgánicos es fundamental para optimizar su uso como sensores químicos. No obstante, las propiedades únicas de los OSC's dificultan la caracterización eléctrica de estos dispositivos con los equipos comerciales actuales, diseñados todos ellos para la caracterización de transistores de Silicio. Para suplir esta necesidad, se ha diseñado un equipo para la caracterización de transistores orgánicos, utilizando componentes comerciales de bajo coste y un software desarrollado específicamente para la determinación de los parámetros característicos de OECT's y OFET's fijados en la norma estándar IEEE 1620-2008. / [CA] RESUM La Electrònica Orgànica ha experimentat un gran avanç en les últimes dècades, des que en els anys 70 es descobrissin els polímers conductors. Les característiques úniques dels semiconductors orgànics, han permès el desenvolupament de dispositius electrònics flexibles i amb múltiple funcionalitat, mitjançant tècniques de fabricació a temperatura ambient i baix cost. Un dels camps en què aquests dispositius orgànics han despertat més interès és el de la seva aplicació com a sensors. En particular, els sensors basats en els denominats Transistors Orgànics de pel·lícula prima (OTFT s) han experimentat un gran desenvolupament a causa dels seus múltiples avantatges, com simplicitat, elevada sensibilitat, i possibilitat de miniaturització. Hi ha dos tipus principals de OTFT s: Transistor Orgànics d'Efecte de Camp (OFET) i Transistor Electroquímic Orgànic (OECT). Els OECT's consten de tres elèctrodes (sortidor, drenador i porta), un semiconductor orgànic (OSC), i un electròlit en contacte amb el semiconductor. El funcionament dels sensors basats en OECT's es basa en la modulació del corrent del canal per dopatge o de-dopatge electroquímic des del electròlit, quan s'apliquen tensions de porta. Els OECT's resulten especialment adequats com a sensors químics per la seva capacitat d'operar en mitjans aquosos. En aquest treball, s'han desenvolupat OECT's basats en el OSC PEDOT: PSS mitjançant tecnologia Screen-printing. Els transistors s'han dissenyat variant la seua geometria, paràmetre del qual depèn la sensibilitat del sensor. Mitjançant la caracterització elèctrica dels OECT's, s'ha pogut determinar la geometria òptima en funció de l'analit a detectar. Finalment, s'ha comprovat experimentalment la validesa d'aquests OECT's com a sensors de cations de diferents mides i d'àcid ascòrbic, obtenint-se resultats molt satisfactoris. Els OFET's, s'han preparat dipositant el OSC sobre el dielèctric per obtenir el canal i la corrent es modula amb la tensió aplicada a l'elèctrode de porta. En la majoria dels sensors basats en OFET's, el semiconductor està exposat al analit. El seu funcionament es basa en la modificació del corrent del canal per dopatge o captura de càrregues en presència de l'analit. En aquest treball, s'han desenvolupat OFET's basats en TIPS-Pentacene mitjançant les tecnologies "Drop-càsting" i "Spin-coating". Després d'establir la millor tècnica de deposició del semiconductor orgànic s'han caracteritzat elèctricament els OFET's La caracterització elèctrica d'aquests transistors orgànics és fonamental per optimitzar el seu ús com a sensors químics. No obstant això, les propietats úniques dels OSC's dificulten la caracterització elèctrica d'aquests dispositius amb els equips comercials actuals, dissenyats tots ells per a la caracterització de transistors de silici. Per suplir aquesta necessitat, s'ha dissenyat un equip per a la caracterització de transistors orgànics, utilitzant components comercials de baix cost i un programari desenvolupat específicament per a la determinació dels paràmetres característics de OECT's i OFET's fixats en la norma estàndard IEEE 1620-2008. / [EN] ABSTRACT Organic Electronics has been extensively developed along these past decades, since the discovery of conducting polymers in the 1970s. The unique features that these organic semiconductors can offer have allowed the development of many electronic devices with mechanical flexibility and multiple functionalities, using low-temperature and low-cost fabrication technologies. These organic devices have attracted considerable interest for their use in many fields, especially for sensing applications. In particular, Organic Thin-Film Transistors (OTFTs) have paved the way towards the fabrication of efficient sensors due to their many advantages, such as simplicity, high sensitivity, and facile miniaturization. OTFTs can be classified into two types of transistors: Organic Field Effect Transistors (OFET) and Organic Electrochemical Transistors (OECT). The essential components of an OECT are an organic semiconductor film, three electrodes (source, drain and gate), and an electrolyte bridging the semiconductor and the gate electrode. The operation of an OECT-based sensor lies on the modulation of the channel current by electrochemical doping or de-doping from the electrolyte, when gate voltages are applied. OECTs have attracted considerable interest for their application as chemical sensors due to their ability to operate in aqueous environments. In this work, PEDOT: PSS-based OECTs have been prepared by Screen-printing. The effect of the geometry on the sensor sensitivity has been investigated by comparing OECTs with different channel and gate areas ratio. The electrical characteristics of the OECTs have been used to determine the geometry that optimizes their performance for sensing different analytes. Finally, the use of these OECTs for the detection of cations and ascorbic acid has been experimentally assessed, with satisfactory and promising results. The OFET's have been prepared by depositing the organic semiconductor on the dielectric and thus obtain the chanel whose current is modulated by the voltage applied to the gate electrode. In most of the OFET-based sensors, the semiconductor is exposed to the analyte. Their operation is based on the modification of the channel current by charge doping or trapping due to the analyte. In this work, OFETs based on TIPS-pentacene have been prepared by Drop-casting and Spin-coating. The best technique for deposition of this organic semiconductor has been initially identified. Then, the electrical characteristics of these OFETs have been determined. The electrical characterization of these organic transistors is essential for their optimization as chemical sensors. However, the unique properties of organic semiconductors render difficult the electrical characterization of these transistors with current commercial devices, since these have been all designed for characterizing Si-based transistors. A device which allows for systematic characterization of organic transistors has been designed therefore, using low-cost commercial components and a software that has been specifically developed for the determination of the reporting parameters for OFETs and OECTs, as specified in the IEEE 1620-2008 standard. / El trabajo desarrollado en los artículos ha sido posible gracias a los distintos proyectos de investigación de financiación pública dentro del marco de proyectos del Ministerio de Educación y Ciencia del Gobierno de España/Fondos FEDER (grant number MAT2015-64139-C4-3-R (MINECO/FEDER)) y Fondos de la Generalitat Valenciana (grant number AICO/2015/103). / Pérez Fuster, C. (2019). Diseño y caracterización de sensores para la medida de parámetros químicos y biológicos mediante Organic Thin-film transistors [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/118793 / Compendio

[ES] Esta tesis explora en profundidad la viabilidad técnica y las prestaciones de un sistema de transmisión para comunicaciones ópticas, de bajo coste y alta velocidad, basado en la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) mediante la implementación de los algoritmos de procesamiento digital de la señal en tiempo real sobre dispositivos de lógica programable (FPGA). Los sistemas de transmisión de modulación de intensidad y detección directa (IM/DD) parecen ser la solución más interesante para las redes ópticas pasivas (PONs) de bajo coste que serán necesarias para responder a la gran demanda de tráfico de los próximos años, producto del aumento significativo de dispositivos conectados a internet, servicios y programas en la nube, vídeo de alta definición, entre otros. Por tanto, esta tesis tiene como objetivo principal obtener la máxima tasa binaria y eficiencia espectral posible de un sistema IM/DD OFDM en PON (de una sola banda y una sola longitud de onda). Con esta finalidad se ha desarrollado la arquitectura hardware de un receptor OFDM de alta velocidad que opera en tiempo real en un dispositivo FPGA Virtex-7 a una frecuencia de reloj de 312,5 MHz utilizando un conversor analógico digital con una tasa de muestreo de 5 GS/s. Para lograr las mejores prestaciones posibles, se ha intentado aprovechar al máximo el ancho de banda del sistema (acercándose al límite de Nyquist) y se ha realizado una carga variable de las subportadoras del símbolo OFDM atendiendo a las características del canal electro-óptico. Además, se han diseñado e implementado los algoritmos de procesamiento necesarios para la detección y demodulación de los símbolos OFDM, y se ha desarrollado una plataforma experimental que ha permitido validarlos en tiempo real a través de un enlace de fibra monomodo estándar (SSMF). El principal resultado de esta tesis es el haber demostrado experimentalmente que con el sistema propuesto se puede alcanzar una tasa binaria de 19,63 Gb/s y una eficiencia espectral de 8,07 bit/s/Hz sobre 20 km de SSMF, lo cual implica casi duplicar las mejores prestaciones publicadas hasta la fecha. Para completar el diseño del receptor, se ha desarrollado un algoritmo de sincronización de tiempo basado en la correlación cruzada entre un preámbulo conocido y la señal OFDM recibida, el cual presenta una tasa de error extremadamente baja, aun en condiciones de muy baja SNR, y su diseño optimizado requiere menos recursos que otros sincronizadores publicados hasta la fecha. También se ha desarrollado un procesador de FFT de longitud variable mediante una arquitectura paralela segmentada que permite alcanzar hasta una tasa de 10 GS/s en dispositivos Virtex-7 con una eficiencia (área/velocidad) superior a la de otros trabajos publicados, y un ecualizador de canal basado en una técnica de estimación y compensación en frecuencia, que utiliza un preámbulo característico para poder disminuir la complejidad hardware y aumentar la precisión de la estimación. Todos los algoritmos implementados en esta tesis doctoral han sido diseñados para procesar 16 muestras en paralelo, y así poder reducir la frecuencia de reloj (5 GHz/16) hasta valores aceptables para los dispositivos FPGA. / [CA] Aquesta tesi explora en profunditat la viabilitat tècnica i les prestacions d'un sistema de transmissió per a comunicacions òptiques, de baix cost i alta velocitat, basat en la multiplexació per divisió en freqüència ortogonal (OFDM) mitjançant la implementació d'algorismes de processat digital del senyal en temps real sobre dispositius de lògica programable (FPGA). Els sistemes de transmissió de modulació d'intensitat i detecció directa (IM/DD) semblen ser la solució més interesant per a les xarxes òptiques passives (PON) de baix cost que seran necessàries per respondre a la gran demanda de tràfic dels propers anys, producte de l'augment significatiu de dispositius connectats a Internet, serveis i programari al núvol, vídeo d'alta definició, entre d'altres. Per tant, aquesta tesi té com objectiu principal obtenir la màxima taxa binaria i eficiència espectral possible d'un sistema IM/DD OFDM en PON (amb una sola banda i una sola longitud d'ona). Amb aquesta finalitat s'ha desenvolupat l'arquitectura hardware d'un receptor OFDM d'alta velocitat que treballa en temps real a un dispositiu FPGA Virtex-7 amb una freqüència de rellotge de 312,5 MHz utilitzant un convertidor analògic a digital amb una taxa de mostreig de 5 GS/s. Per aconseguir les millors prestacions possibles, s'ha intentat aprofitar al màxim l'ample de banda del sistema (aproximant-se al límit de Nyquist) i s'ha realitzat una càrrega variable de les subportadores del símbol OFDM atenent a les característiques del canal electró-òptic. A més, s'han dissenyat e implementat els algorismes de processament necessaris per la detecció i desmodulació dels símbols OFDM, i s'ha desenvolupat una plataforma experimental que ha permès validar-los en temps real a través d'un enllaç de fibra monomode estàndard (SSMF). El principal resultat d'aquesta tesi és haver demostrat experimentalment que amb el sistema proposat es pot arribar a una taxa binaria de 19,63 Gb/s amb una eficiència espectral de 8,07 bits/s/Hz sobre 20 km de SSMF, la qual cosa implica quasi duplicar les millors prestacions publicades fins aquest moment. Per completar el disseny del receptor, s'ha desenvolupat un algorisme de sincronització de temps basat en la correlació creuada entre un preàmbul conegut i el senyal OFDM rebut, el qual presenta una taxa d'error extremadament baixa, inclòs en condicions de molt baixa SNR, i el seu disseny optimitzat requereix menys recursos que altres sincronitzadors publicats fins el moment. També s'ha desenvolupat un processador de FFT de longitud variable mitjançant una arquitectura paral·lela segmentada que permet arribar fins una taxa de 10 GS/s en dispositius Virtex-7 amb una eficiència (àrea/velocitat) superior a la d'altres treballs publicats, i un equalitzador de canal basat en una tècnica d'estimació i compensació en freqüència, que utilitza un preàmbul característic per poder disminuir la complexitat hardware i augmentar la precisió de l'estimació. Tots els algorismes implementats a aquesta tesi doctoral han sigut dissenyats per processar 16 mostres en paral·lel, i així poder reduir la freqüència de rellotge (5 GHz/16) fins valors acceptables pels dispositius FPGA. / [EN] This thesis presents an in-depth exploration of the technical feasibility and achievable performance of a low-cost and high-speed optical communication system based on orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) through the implementation of real-time digital signal processing algorithms over programmable logic devices (FPGA). Optical transmission systems based on intensity modulation and direct detection (IM/DD) is considered as one of the most interesting solutions for the deployment of the low-cost passive optical networks (PONs) that will be needed to cover the high traffic demand in the coming years. This demand is fueled, among others, by the significant increase of connected devices to the Internet, services and programs in the cloud, high definition video, etc. The main objective of this thesis is to achieve the maximum bitrate and spectral efficiency of an IM/DD PON OFDM system (using a single band and a single wavelength). To this end, the hardware architecture of a high-speed real-time OFDM receiver, including all the necessary algorithms to perform the detection and demodulation of the OFDM symbols, has been implemented in a Virtex-7 FPGA device at a clock frequency of 312.5 MHz using a digital analog converter with a sampling rate of 5 GS/s. To reach the best possible performance, all the system bandwidth has been employed and the OFDM subcarriers have been loaded according to the characteristics of the electro-optical channel. An experimental platform for optical transmission through standard single-mode fiber (SSMF) has been developed to evaluate in real-time the performance of the implemented receiver. The main result of this thesis is the experimental validation of the proposed system that has achieved a bit rate of 19.63 GS/s and a spectral efficiency of 8.07 bit/s/Hz over 20 km SSMF. These results almost double the best performance published to date. The receiver implementation included the design and development of several algorithms. First, it was designed a time synchronization algorithm (TSA) based on the cross-correlation between a known preamble and the received OFDM signal. This TSA has a good performance in low-SNR scenarios and its optimized design requires fewer resources than other synchronizers published in the literature. Second, a variable length parallel pipelined FFT processor has been implemented in a Virtex-7 device, it reaches a throughput of 10 GS/s with an efficiency (area/speed) higher than that of other published works. And finally, a channel equalizer working in the frequency domain to estimate and compensate channel distortions, which uses a known preamble to decrease the hardware complexity and increase the accuracy of the estimation, has been implemented. All the algorithms in this thesis have been developed to process 16 samples in parallel, thus reducing the required clock frequency (5 GHz/16) to acceptable values for the FPGA devices. / Deseo expresar mi gratitud a las autoridades de la Facultad Regional Buenos Aires de la Universidad Tecnológica Nacional por el apoyo económico y personal recibido durante la realización de esta tesis. / Bruno, JS. (2019). Algoritmos y arquitecturas hardware para la implementación de OFDM en sistemas de comunicaciones ópticos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/119988

[EN] The set of applications and technological systems created to improve safety and efficiency in land transport (road and rail), that facilitate the control, management and monitoring are known as Intelligent Transport Systems (ITS). ITS systems incorporate the new technologies for traffic control and management, which integrate information and communication systems between users and infrastructure, vehicles and others (pedestrians, authorities, concessionaire's service ...). To move efficiently through any mode of land communication one needs an integrated system. This system requires ton identify the type of vehicles which are on the road and to share information between these vehicles and infrastructure. To establish communication between vehicles and infrastructure, wireless communication is required. But incorporating a mobile communication system is expensive. Another possibility is using a dedicated short-range communication system, which is exempted from service payment but requires a high initial investment for the installation. This thesis presents a communication system between infrastructure and vehicles, using magnetic coils as antennas. Magnetic coils are world-wide used devices for vehicles detection due to its low maintenance and high durability. In the first part of this work the study of the magnetic field generated by rectangular coils and their validation with experimental data is proposed. For this analysis a simulating software was developed. It allows to know the distribution of the magnetic field generated by a magnetic loop. The second part consists in analyzing and proposing a model to calculate the voltage level that could be transmitted between two coils; the first coil is a transmitter and the other coil is a receiver. The simulation results were compared with experimental values. The mentioned results are used for the design of coils. This tool allows handling variables such as size, number of turns, supply current, separation distance between coils and signal frequency. This tool also helps to predict the level of the sensed signal and to build the receiver circuit design. In the third stage and based on the simulation results, a system of short-range communication was designed. For this purpose, magnetic induction, as a medium for transferring information between two magnetic loops was used. By this means it was noticed that the short-range communication, in a restricted area and without emitting radio signals that could interfere with other systems, is possible. Magnetic loops are devices that are installed on many highways, so a short-range communication using these devices do not require further investment in its installation, except the communication circuit, which is currently added in magnetic loops controllers. In this thesis, the use of magnetic coils made of flat cable is also discussed, which opens the possibility of using mobile coils. Short-range communication using magnetic loops proposes a low-cost solution for communication between vehicles and infrastructure. This feature is easy to implement in a greater number of points. Also, because the communication is achieved by means of magnetic fields coupling, the weather conditions would not have a significant effect on the transmission. / [ES] El conjunto de aplicaciones informáticas y sistemas tecnológicos creados para mejorar la seguridad y eficiencia en el transporte terrestre (carreteras y ferrocarriles), facilitando la labor de control, gestión y seguimiento por parte de los responsables se conoce como Sistemas Inteligentes de Transporte (ITS por sus siglas en inglés). Los sistemas ITS incorporan las nuevas tecnologías para el control y la gestión de la circulación, que integran los sistemas de información y comunicación de los usuarios con la infraestructura, con los vehículos y con el resto los actores del tráfico (peatones, autoridades, empresas concesionarias de servicios,¿). Para poder desplazarse de manera eficiente a través de cualquier vía de comunicación terrestre, es necesario un sistema integral. Este sistema requiere identificar el tipo de vehículos que se encuentran sobre la vía y compartir información entre dichos vehículos y la infraestructura. Para establecer la comunicación entre vehículos e infraestructura, es necesaria una comunicación inalámbrica. Incorporar como medio de comunicación los sistemas móviles, implica un coste relativamente alto debido al cobro del tiempo aire. La otra posibilidad es la utilización de sistemas de comunicación de corto alcance dedicados, que están exentos del cobro de tiempo aire, pero que requieren una inversión inicial relativamente alta en la instalación del sistema. Este trabajo de tesis plantea una alternativa de comunicación entre infraestructura y vehículos, utilizando como antenas las espiras magnéticas. Las espiras magnéticas son dispositivos ampliamente utilizados en el mundo para la detección de vehículos, debido a su bajo coste de mantenimiento y su gran durabilidad. La primera etapa del trabajo plantea el estudio del campo magnético generado por espiras rectangulares y su validación con datos experimentales. Para este análisis se desarrolló un simulador que permite conocer la distribución del campo magnético generado por una espira magnética. La segunda etapa consistió en analizar y plantear un modelo que permitiría calcular el nivel de tensión que podría transmitirse entre dos espiras, una emisora y la otra receptora. La simulación fue comparada con valores experimentales. Con los resultados antes expuestos se tiene una herramienta para el diseño de espiras, teniendo control de variables como su dimensión, número de vueltas, corriente de alimentación, separación entre espiras y frecuencia de la señal. Esta herramienta ayuda a predecir el nivel de señal captada y con este dato establecer el diseño del circuito de recepción. En la tercera etapa, basados en los resultados de la simulación se diseñó un sistema de comunicación de corto alcance, utilizando la inducción magnética como medio para la transferencia de información, entre dos espiras. Con lo que se comprobó que es posible la comunicación de corto alcance, en un área restringida y sin radiar señal que interfiera con otros sistemas. Las espiras magnéticas son dispositivos que se encuentran instalados en muchas autovías, por lo que una comunicación de corto alcance utilizando estos dispositivos no requiere de mayor inversión en su instalación, salvo el circuito de comunicación, que se añade a la funcionalidad existente hoy día en los controladores de espiras magnéticas. Al mismo tiempo en la tesis, también se analizó la utilización de espiras magnéticas hechas con cable plano, lo que abre la posibilidad de utilizar espiras móviles. La comunicación de corto alcance utilizando espiras magnéticas, plantea una solución de comunicación entre vehículos e infraestructura de bajo coste. Esta característica permite que sea fácil de implementar en un mayor número de puntos. Asimismo, debido a que la comunicación se hace por acoplamiento de campo magnético, las condiciones climatológicas no tendrían un efecto significativo en la transmisión. / [CA] El conjunt d'aplicacions informàtiques i sistemes tecnològics creats per millorar la seguretat i eficiència en el transport terrestre (carreteres i ferrocarrils), per tal de facilitar la tasca de control, gestió i seguiment per part dels responsables, es coneix com a Sistemes Intel·ligents de Transport (ITS per les seues sigles en anglès). Els sistemes ITS incorporen les noves tecnologies per al control i la gestió de la circulació, les quals integren els sistemes d'informació i comunicació dels usuaris amb la infraestructura, amb els vehicles i amb la resta dels actors del tràfic (vianants, autoritats, empreses concessionàries de serveis¿). Per poder desplaçar-se de manera eficient a través de qualsevol via de comunicació terrestre, és necessari un sistema integral. Aquest sistema requereix identificar el tipus de vehicles que es troben sobre la via i compartir informació entre aquests vehicles i la infraestructura. Per a establir la comunicació entre vehicles i infraestructura, és necessària una comunicació sense fil. Incorporar com a mitjà de comunicació els sistemes mòbils, implica un cost relativament alt com a conseqüència del cobrament del temps aire. L'altra possibilitat és la utilització de sistemes de comunicació de curt abast dedicats, què estan exempts del cobrament de temps aire, però que requereixen una inversió inicial relativament alta en la instal·lació del sistema. Aquest treball de tesi planteja una alternativa de comunicació entre infraestructura i vehicles, utilitzant com a antenes les espires magnètiques. Les espires magnètiques són dispositius àmpliament utilitzats en el món per a la detecció de vehicles, a causa del seu baix cost de manteniment i la seua gran durabilitat. La primera etapa del treball planteja l'estudi del camp magnètic generat per espires rectangulars i la seua validació amb dades experimentals. Per aquesta anàlisi es va desenvolupar un simulador que permet conèixer la distribució del camp magnètic generat per una espira magnètica. La segona etapa va consistir a analitzar i plantejar un model que permetria calcular el nivell de tensió que podria transmetre's entre dues espires, una emissora i l'altra receptora. La simulació va ser comparada amb valors experimentals. Amb els resultats abans exposats es té una eina per al disseny d'espires, tenint control de variables com la seua dimensió, nombre de voltes, corrent d'alimentació, separació entre espires i freqüència del senyal. Aquesta eina ajuda a predir el nivell de senyal captat i amb aquesta dada establir el disseny del circuit de recepció. En la tercera etapa, basant-se en els resultats de la simulació, es va dissenyar un sistema de comunicació de curt abast, utilitzant la inducció magnètica com a mitjà per a la transferència d'informació entre dues espires, i es va comprovar que és possible la comunicació de curt abast, en una àrea restringida i sense radiar senyal que pugi interferir amb altres sistemes. Les espires magnètiques són dispositius que es troben instal·lats en moltes autovies, per la qual cosa una comunicació de curt abast utilitzant aquests dispositius no requereix major inversió en la seua instal·lació, excepte el circuit de comunicació, que s'afegeix a la funcionalitat existent avui dia als controladors d'espires magnètiques. Al mateix temps en la tesi, també es va analitzar la utilització d'espires magnètiques fetes amb cable pla, la qual cosa obri la possibilitat d'utilitzar espires mòbils. La comunicació de curt abast utilitzant espires magnètiques, planteja una solució de comunicació entre vehicles i infraestructura, de baix cost. Aquesta característica permet que siga fàcil d'implementar en un major nombre de punts. Així mateix, a causa que la comunicació es fa per acoblament de camp magnètic, les condicions climatològiques no tindrien un efecte significatiu en la transmissió. / Arroyo Núñez, JH. (2016). Estudio del comportamiento magnético de espiras rectangulares para la transmisión de información de corto alcance en sistemas inteligentes de transporte [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62149

Tesis por compendio / [ES] Las microrredes inteligentes se presentan como una solución para integrar las energías renovables así como para mejorar la eficiencia de la red por medio de la incorporación de las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC). Sin embargo, la alta penetración de los recursos energéticos distribuidos (RED) en las microrredes, requiere una serie de cambios técnicos en los sistemas de comunicación caracterizados tradicionalmente por esquemas centralizados, donde un controlador central se comunica con todos los recursos energéticos distribuidos y toma decisiones, hacia esquemas descentralizados donde cada recurso energético distribuido tiene capacidad de comunicación y decisión de forma local. En este sentido, el objetivo global de las estrategias de comunicación descentralizadas es dotar al sistema energético de una mayor escalabilidad, fiabilidad, robustez, y flexibilidad que la que presentan los sistemas centralizados. Además, las microrredes con esquemas descentralizados presentan una gran oportunidad para el advenimiento del futuro Internet de la Energía o Internet of Energy (IoE), ya que cada recurso energético distribuido desplegado en la microrred es susceptible de conectarse a la nube y enviar y recibir datos desde hacia la red en tiempo real, en cualquier momento y lugar. Uno de los puntos críticos derivados de la incorporación de las TIC en las microrredes de gestión distribuida es garantizar la conectividad entre los recursos energéticos al tiempo que se satisfacen los requisitos técnicos de estos sistemas energéticos. Los distintos estándares y normas establecidas para el despliegue de microrredes destacan la necesidad de cumplir con algunos parámetros de calidad de servicio (Quality of Service, QoS) como ancho de banda, latencias, throughput (rendimiento), entre otros, ya que un ancho de banda bajo puede dar lugar a cuellos de botella, pérdida de paquetes de datos y distorsión. Por otra parte, si la comunicación no presenta una tasa positiva de promedio de éxito o sufre retardos y/o supera el tiempo requerido, la información no cumple su cometido y, en el peor de los casos, daños eléctricos se pueden producir en la microrred. En la presente tesis se presenta el diseño, desarrollo e implementación de infraestructuras de comunicación distribuidas para la gestión, monitorización y control de microrredes que permitan administrar la potencia y energía eficientemente mediante comunicaciones síncronas y asíncronas. Además, este estudio describe las principales características de la Internet de la Energía, los principios en los que se basa, los elementos y tecnologías disponibles para lograr la comunicación entre los recursos distribuidos desplegados en la microrred y establece las principales diferencias de IoE con respecto a los sistemas tradicionales de monitoreo y gestión. Con toda esta información, se describe una propuesta de arquitectura de la Internet de la Energía aplicada a las microrredes y un prototipo de monitoreo y gestión. Se han realizado ensayos experimentales para validar los estudios y propuestas realizadas. Para ello se ha desplegado una red Ethernet en la microrred experimental del Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales (GSEI) y se ha dotado a cada recurso energético distribuido de capacidades de comunicación e inteligencia a través del acoplamiento de sistemas de placa única BeagleBone Black donde poder instaurar el software desarrollado. Los resultados han evidenciado que las arquitecturas de comunicación distribuida propuestas permiten comunicaciones robustas, eficientes, escalables y flexibles en el ámbito de las microrredes a la vez que se cumplen con los requerimientos técnicos demandados por éstas. / [CA] Les micro-xarxes intel·ligents es presenten com una solució per integrar energies renovables així com per millorar l'eficiència de la xarxa mitjançant la incorporació de les Tecnologies de la Informació i la Comunicació (TIC). No obstant, l'alta penetració del recursos energètics distribuïts (RED) en les micro-xarxes requereix d'una sèrie de canvis tècnics en els sistemes de comunicació caracteritzats tradicionalment per esquemes centralitzats, el quals un controlador central es comunica amb tots el recursos energètics distribuïts i pren decisions, cap a esquemes descentralitzats on cada recurs energètic distribuït té capacitats de comunicació i decisió localment. En aquest sentit, l'objectiu global de les estratègies de comunicació descentralitzades es dotar al sistema energètic de major escalabilitat, fiabilitat, robustesa i flexibilitat que els que presenten els sistemes centralitzats. A més, les micro-xarxes amb esquemes descentralitzats presenten una gran oportunitat per l'adveniment de la futura internet de la energia, ja que cada recurs energètic distribuït desplegat en la micro-xarxa es susceptible de connectar-se al núvol i enviar i rebre dades cap a la xarxa en temps real, en qualsevol lloc i moment. Un dels punts crítics derivats de la incorporació de les TIC en les micro-xarxes de gestió distribuïda es garantir la connectivitat entre el recursos energètics distribuïts al temps que es satisfacen els requeriments tècnics de aquests sistemes energètics. Els diferents estàndards i normes establides per al desplegament de micro-xarxes destaquen la necessitat de complir amb alguns paràmetres de qualitat de servici com amplada de banda, latències i rendiment, entre d'altres, ja que una amplada de banda baixa resulta colls d'ampolla, pèrdues de paquets i distorsió. D'una altra banda, si la comunicació no presenta una taxa positiva de mitjana de èxit o sofreix retards o supera el temps requerit, la informació no acompleix la seua comesa i en el pitjor dels casos, danys elèctrics poden ocórrer en la micro-xarxa. En la present tesi se presenta el disseny, desenvolupament i implementació d'infraestructures de comunicació distribuïdes per la gestió, monitorització i control de micro-xarxes que permeten administrar la potencia i energia eficientment mitjançant comunicacions síncrones i asíncrones. A més, aquest estudi es descriu les principals característiques de la internet de la energia, els principis en els quals es basa, elements i tecnologies disponibles per acomplir la comunicació entre els recursos energètics distribuïts desplegats en la micro-xarxa i estableix les principals diferencies de la internet de la energia respecte del sistemes tradicionals de monitorització i gestió. Amb aquesta informació, es descriu una proposta d'arquitectura de la internet de la energia aplicada a les micro-xarxes. S'han realitzat assajos experimentals per validar els estudis i les propostes realitzades. Per a això, s'ha desplegat una xarxa d' ethernet en la micro-xarxa experimental del grup de sistemes industrials i s'ha dotat a cada recurs energètic distribuït de capacitats de comunicació i intel·ligència mitjançant l'acoblament de sistemes de placa única BeagleBone Black on s'ha instaurat el software desenvolupat. Els resultats han evidenciat que les arquitectures de comunicació distribuïdes proposades permeten comunicacions robustes, escalables i flexibles en l'àmbit de les micro-xarxes al temps que es acompleixen els requeriments tècnics demandats per estes. / [EN] Smart microgrids are presented as a solution to integrate renewable energies as well as to improve the efficiency of the network through the incorporation of Information and Communication Technologies (ICT). However, the high penetration of distributed energy resources (DER) in microgrids requires several technical improvements on communication systems that are traditionally characterized by centralized schemes, where a central controller communicates with all distributed energy resources and makes decisions, towards decentralized schemes where each distributed energy resource has communication and decision capacities locally. The main objective of decentralized communication strategies is provide to the energy system with better scalability, reliability, robustness, and flexibility that centralized systems do. Moreover, microgrids with decentralized schemes represent a great opportunity for the future Internet of Energy (IoE) due to each distributed energy resource could connect to the cloud and send and receive data in real time anywhere and anytime. One of the major issues about the ICT integration on microgrids is to guarantee the connectivity among DERs at the same time that technical requirements are met. Different microgrid standards give specifications for these requirements and highlight the need to accomplish with quality of service parameters like bandwidth, delays, throughput, among others. The communication infrastructure in the microgrid must satisfy these timing requirements, because a low bandwidth can lead to bottlenecks, loss of data packets and distortion. Besides, if the communication delay exceeds the required time, the information does not fulfill its purpose and, in the worst case, electric damage in the microgrid could happen. In this Ph.D. thesis the design, development and implementation of synchronous and asynchronous distributed communications infrastructures for the efficient microgrid monitoring and control are studied. In addition this study describe the main IoE characteristics, its foundation principles, available elements and technologies deployed into microgrid and the main differences between IoE and tradition systems are provided. Regarding these information, a proposal of architecture of the Internet of energy applied to the microgrid is described. Experimental tests have been carried out in order to validate the theoretical studies and proposals presented in this thesis. It has been deployed an Ethernet network in the experimental GSEI microgrid. In addition, communications and intelligent capacities have been added to each distributed energy resource through the BeagleBone Black single board computers where the developed software has been deployed. The results showed that the proposed distributed communications architectures allow robust, efficient, scalable and flexible communications in the microgrids field at the same time that quality of service requirements are accomplished. / Marzal Romeu, S. (2019). Concepción e integración de arquitecturas y protocolos de comunicación dentro de sistemas de supervisión y control de microrredes inteligentes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/124345 / Compendio

La rémunération des créateurs d’œuvres musicales est indispensable au développement et à la pérennisation de l’innovation artistique. Cette rémunération doit se faire de manière juste et équitable entre les divers acteurs de la création musicale. Pour assurer une répartition équitable des redevances musicales, le droit de la propriété intellectuelle prévoit diverses règles et mécanismes de gestion des droits d’auteur. Cependant, à l’ère du numérique, ces mécanismes ne semblent plus efficaces face au développement des technologies informatiques. À côté des règles étatiques, des règles d’origine privée se sont développées. Parmi ces règles, les règles de nature technique et informatique présentent des caractéristiques intéressantes et efficaces pour renforcer et/ou suppléer les règles étatiques de gestion des droits d’auteur. En partant du principe que l’on se trouve aujourd’hui dans une ère juridique postmoderne où se juxtaposent des règles juridiques d’origine et de nature différentes, ce mémoire se présente comme une réflexion sur le type de régulation le plus pertinent pour assurer la juste et équitable rémunération des créateurs de la musique à l’ère du numérique. / The remuneration of music creators is essential for the development and sustainability of artistic innovation. This remuneration must be fair and equitable among the various participants in the creation of music. To ensure a fair distribution of music royalties, intellectual property law sets up various rules and mechanisms of copyright management. Yet, in this digital age, these mechanisms no longer seem appropriate for the developments of such technologies. In addition to legislative rules, other rules have developed in the private sector. Among them, technical and IT rules provide interesting and efficient characteristics to reinforce and/or replace the collective management rules found in mainstream copyright law. Starting with the assumption that we are today in a postmodern legal era where legal rules of different origins and natures are juxtaposed, this dissertation is a reflection on the relevant type of regulation that is needed to ensure a fair and equitable remuneration for music creators in the digital age.

En esta Tesis se presentan dos aportaciones novedosas principales. La primera es la propuesta del control Robusto basado en modelo de referencia (RMF) para regular las corrientes de salida y la tensión del Bus DC de un convertidor NPC de tres niveles, trabajando como Filtro Activo Paralelo (FAP) en redes de media tensión. La segunda aportación importante de la tesis es el desarrollo de nuevos modelos de pequeña señal del convertidor NPC-FAP de tres niveles, que permiten diseñar con mayor precisión tanto los reguladores de corriente como los reguladores de tensión de Bus de continua (DC) del convertidor. Se ha propuesto una metodología de modelado de convertidores trifásicos en el sistema de referencia síncrono dq0, y se han desarrollado los modelos de pequeña y gran señal del convertidor NPC de tres niveles, para una aplicación de filtro activo paralelo a tres hilos. Se han obtenido las funciones de transferencia necesarias para el control lineal del convertidor, deduciendo las funciones de transferencia necesarias para el control de la corriente inyectada por el filtro y de la tensión de Bus DC del convertidor. Se ha realizado un estudio de nuevas alternativas para el control de las corrientes del FAP y de la tensión del Bus DC. Tras analizar el control convencional PI, se propone un nuevo control robusto RMF, aplicando ambos controles tanto a la regulación de armónicos de corriente como al control de la tensión de Bus DC. Se analiza también un "controlador resonante" basado en Integradores Generalizados (PIS) aplicado al control de corriente del convertidor. En todos los casos se desarrolla una metodología de diseño de los controladores, tanto en tiempo continuo como en tiempo discreto, y se lleva a cabo un análisis comparativo entre los distintos reguladores propuestos, tanto de corriente como de tensión. Se llega a la conclusión de que la mejor opción para el lazo de corriente es el controlador PIS, mientras que el controlador RMF es el óptimo para el lazo / Munduate Tellería, A. (2007). Control robusto basado en modelo de referencia de convertidores multinivel. Aplicación a filtros activos en conexión paralelo para corrección de armónicos en redes eléctricas de media tensión [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1942