[ES] Históricamente, el sector del transporte de servicio mediano y pesado ha sido desafiado por las regulaciones de emisiones que se han impuesto a lo largo de los años, lo que requirió intensificar el esfuerzo de investigación con el objetivo de avanzar en el desarrollo tecnológico para ofrecer una opción que cumpla con las normas a un precio similar para el propietario. No obstante, la reciente introducción de la normativa EUVI ha requerido la adición de un complejo sistema de postratamiento, agregando nuevos costes fijos al producto, así como costes operativos con el consumo de urea. Este avance fue necesario debido a la limitación de la combustión diésel convencional que no puede desacoplar las altas emisiones de NOx y la eficiencia. Esta limitación tecnológica ha impulsado la investigación sobre diferentes conceptos de combustión que podrían mantener niveles de eficiencia similares a los de la combustión diésel controlando la formación de emisiones durante el proceso de combustión. Entre las diferentes soluciones que han ido apareciendo a lo largo de los años, se demostró que la Ignición por Compresión Controlada por Reactividad (RCCI por sus siglas en inglés) tiene una ventaja competitiva debido a su mejor controlabilidad, alta eficiencia y bajas emisiones de hollín y NOx. A pesar de sus beneficios, la extensión de RCCI a la operación de mapa completo ha indicado limitaciones importantes como gradientes de presión excesivos a alta carga, o alta inestabilidad de combustión y productos no quemados a baja carga del motor. Recientemente, se introdujo el concepto de combustión Dual-Mode Dual-Fuel (DMDF) como un intento de resolver los inconvenientes de la combustión RCCI manteniendo sus ventajas. Los resultados preliminares obtenidos en un motor mono cilíndrico (SCE por sus siglas en inglés) han demostrado que el DMDF puede alcanzar niveles de eficiencia similares a los de la combustión diésel convencional al mismo tiempo que favorece niveles ultra bajos de hollín y NOx. Si bien, los requisitos de la condición límite son difíciles de encajar en el rango operativo de sistema de gestión de aire, así como inconvenientes como el exceso de HC y CO que aún persiste en la zona de baja y media carga, lo que puede ser un desafío para el sistema de postratamiento. Además, las futuras regulaciones a corto plazo exigirán una reducción del 15 % de las emisiones de CO2 en 2025, reto que la literatura sugiere que no se logrará fácilmente solo mediante la optimización del proceso de combustión. En este sentido, esta tesis tiene como objetivo general la implementación del concepto de combustión DMDF en un motor multicilindro (MCE por sus siglas en inglés) bajo las restricciones de las aplicaciones reales para realizar una combustión limpia y eficiente en el mapa completo a la vez que brinda alternativas para reducir la concentración de HC y CO y lograr un ahorro de CO2. Este objetivo se logra mediante un primer extenso procedimiento de calibración experimental que tiene como objetivo trasladar las pautas de la combustión DMDF del SCE al MCE respetando los límites operativos del hardware original, evaluando su impacto en los resultados de combustión, rendimiento y emisiones en condiciones estacionarias y condiciones de ciclo de conducción. A continuación, se realizan estudios específicos para abordar el problema relacionado con la concentración excesiva de productos no quemados mediante investigaciones experimentales y simulaciones numéricas para comprender las consecuencias del uso de combustibles con diferente reactividad en la eficiencia de conversión del catalizador de oxidación original y su capacidad para lograr emisiones en el escape menores que el límite EUVI. Finalmente, se busca la reducción de CO2 a través de la modificación del combustible, investigando tanto la mejora del proceso de combustión como el equilibrio entre el ciclo de vida del combustible. / [CA] Històricament, el sector del transport de servei mitjà i pesat ha sigut desafiat per les regulacions d'emissions que s'han imposat al llarg dels anys, la qual cosa va requerir intensificar l'esforç d'investigació amb l'objectiu d'avançar en el desenvolupament tecnològic per a oferir una opció que complisca amb les normes a un preu similar per al propietari. No obstant això, la recent introducció de la normativa EUVI ha requerit l'addició d'un complex sistema de postractament, agregant nous costos fixos al producte, així com costos operatius amb el consum d'urea. Aquest avanç va ser necessari a causa de la limitació de la combustió dièsel convencional que no pot desacoblar les altes emissions de NOx i l'eficiència. Aquesta limitació tecnològica ha impulsat la investigació sobre diferents conceptes de combustió que podrien mantindre nivells d'eficiència similars als de la combustió dièsel controlant la formació d'emissions durant el procés de combustió. Entre les diferents solucions que han anat apareixent al llarg dels anys, es va demostrar que la Ignició per Compressió Controlada per Reactivitat (RCCI per les seues sigles en anglés) té un avantatge competitiu a causa de la seua millor controlabilitat, alta eficiència i baixes emissions de sutge i NOx. Malgrat els seus beneficis, l'extensió del RCCI a l'operació de mapa complet ha indicat limitacions importants com a gradients de pressió excessius a alta càrrega, o alta inestabilitat de combustió i productes no cremats a baixa càrrega del motor. Recentment, es va introduir el concepte de combustió Dual-Mode Dual-Fuel (DMDF) com un intent de resoldre els inconvenients de la combustió RCCI mantenint els seus avantatges. Els resultats preliminars obtinguts en un motor mono-cilíndric (SCE per les seues sigles en anglés) han demostrat que el DMDF pot aconseguir nivells d'eficiència similars als de la combustió dièsel convencional al mateix temps que afavoreix nivells ultra baixos de sutge i NOx. Si bé, els requisits de la condició límit són difícils d'encaixar en el rang operatiu de sistema de gestió d'aire, així com inconvenients com l'excés de HC i CO que encara persisteix en la zona de baixa i mitja càrrega, la qual cosa pot ser un desafiament per al sistema de postractament. A més, les futures regulacions a curt termini exigiran una reducció del 15% de les emissions de CO¿ en 2025, repte que la literatura suggereix que no s'aconseguirà fàcilment només mitjançant l'optimització del procés de combustió. En aquest sentit, aquesta tesi té com a objectiu general la implementació del concepte de combustió DMDF en un motor multi-cilindre (MCE per les seues sigles en anglés) sota les restriccions de les aplicacions reals per a realitzar una combustió neta i eficient en el mapa complet alhora que brinda alternatives per a reduir la concentració de HC i CO i aconseguir un estalvi de CO¿. Aquest objectiu s'aconsegueix mitjançant un primer extens procediment de calibratge experimental que té com a objectiu traslladar les pautes de la combustió DMDF del SCE al MCE respectant els límits operatius del motor original, avaluant el seu impacte en els resultats de combustió, rendiment i emissions en condicions estacionàries i condicions de cicle de conducció. A continuació, es realitzen estudis específics per a abordar el problema relacionat amb la concentració excessiva de productes no cremats mitjançant investigacions experimentals i simulacions numèriques per a comprendre les conseqüències de l'ús de combustibles amb diferent reactivitat en l'eficiència de conversió del catalitzador d'oxidació original i la seua capacitat per a aconseguir emissions al tub d'escapament menors que el límit EUVI. Finalment, es busca la reducció de CO2 a través de la modificació del combustible, investigant tant la millora del procés de combustió com l'equilibri entre el cicle de vida del combustible. / [EN] The medium and heavy-duty transport sector was historically challenged by the emissions regulations that were imposed along the years, requiring to step up the research effort aiming at advancing the product development to deliver a normative compliant option at similar price to the owner. Nonetheless, the recent introduction of EUVI normative have required the addition of a complex aftertreatment system, adding new fixed costs to the product as well as operational costs with the urea consumption. This breakthrough was required due to the limitation of the conventional diesel combustion which cannot decouple high NOx emissions and efficiency. This technological limitation has boosted the investigation on different combustion concepts that could maintain similar efficiency levels than the diesel combustion while controlling the emission formation during the combustion process. Among the different solutions that have appeared along the years, Reactivity Controlled Compression Ignition (RCCI) was demonstrated to have a competitive edge due to its better controllability, high efficiency and low soot and NOx emissions. Despite the benefits, the extension of RCCI to full map operation has presented significant limitations, as excessive pressure gradients at high load and high combustion instability and unburned products at low engine load. Recently, Dual-Mode Dual-Fuel (DMDF) combustion concept was introduced as an attempt of solving the drawbacks of the RCCI combustion while maintaining its advantages. The preliminary results obtained in single cylinder engine (SCE) have evidenced that DMDF can achieves similar efficiency levels than those from conventional diesel combustion while promoting ultra-low levels of soot and NOx. Albeit, the boundary condition requirements are hard to fit in the operating range of commercial air management system as well as drawbacks like excessive HC and CO that still persists from low to medium load, which can be a challenge for the aftertreatment system. Moreover, short-term future regulations will demand a 15 % reduction of CO2 emissions in 2025 which was proven in the literature to not be easily achieved only by combustion process optimization. In this sense, this thesis has as general objective the implementation of the DMDF combustion concept in a multi-cylinder engine (MCE) under the restrictions of real applications to realize clean and efficient combustion in the complete map while providing alternatives to reduce the HC and CO concentration and accomplish CO2 savings. This objective is accomplished by means of a first extensive experimental calibration procedure aiming to translate the guidelines of the DMDF combustion from the SCE to the MCE while respecting the operating limits of the stock hardware, assessing its impacts on combustion, performance, and emission results under steady and driving cycle conditions. Next, dedicated studies are performed to address the issue related with the excessive concentration of unburned products by means of experimental investigations and numerical simulations, to understand the consequences of using fuels with different reactivity in the stock oxidation catalyst conversion efficiency and its ability in achieving EUVI tailpipe emissions. Finally, CO2 reduction is explored through fuel modification, investigating both combustion process improvement and well-to-wheel balance as paths to realize CO2 abatement. / This doctoral thesis has been partially supported by the Spanish Ministry of Science Innovation and Universities under the grant:"Ayudas para contratos predoctorales para la formación de doctores" (PRE2018-085043) / Lago Sari, R. (2021). Dual Mode Dual Fuel Combustion: Implementation on a Real Medium Duty Engine Platform [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165366 / TESIS

[ES] Durante las últimas décadas, múltiples retos han puesto en riesgo la sostenibilidad medioambiental, económica y social de los sistemas de producción de vacuno lechero (SPL). Esta Tesis Doctoral aborda algunos de los principales retos del sector en materia de sostenibilidad mediante el desarrollo de conceptos, metodologías y estrategias adaptadas a las necesidades particulares de un amplio abanico de SPL en Europa. Las investigaciones se centran en la evaluación de las herramientas de análisis de la sostenibilidad, el análisis de la diversidad de sistemas de producción existentes, así como en la mitigación adaptada de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y pérdidas de nitrógeno (N) a escala de granja. Esta Tesis Doctoral presenta un marco cuantitativo que permite un análisis exhaustivo de las herramientas existentes para la determinación de la sostenibilidad a escala de granja. Los resultados muestran como las herramientas evaluadas presentan un mayor número de indicadores asociados con el pilar medioambiental que con el pilar económico y social. En adición, se facilita la identificación de vías para el desarrollo futuro de los modelos, permitiendo una más completa y detallada evaluación de la sostenibilidad. Asimismo, los resultados obtenidos en materia de análisis de la diversidad de SPL, permiten la identificación, descripción y agrupación de las regiones europeas de acuerdo con diferentes tipologías de sistemas productivos. Las 16 tipologías representativas identificadas, combinan las características estructurales, productivas, socioeconómicas y medioambientales de los SPL con la distribución de cultivos forrajeros más relevantes para la producción láctea a escala NUTS2. Al analizar y agrupar la diversidad de sistemas productivos y evaluar su nivel de integración, esta Tesis Doctoral facilita la toma de decisiones basadas en el conocimiento, el diseño y la aplicación de medidas de mitigación de emisiones específicas y adaptadas, así como la promoción de sinergias económicas y sociales positivas. En adición, esta Tesis Doctoral pone de manifiesto la gran influencia de las condiciones climáticas, las características estructurales y las prácticas de manejo sobre las emisiones de N y GEI asociadas a la fermentación entérica, los cultivos, así como a toda la cadena de gestión del estiércol. Al identificar la magnitud y fuentes de emisión de los SPL, se facilita la aplicación de medidas específicas a cada contexto. En términos de mitigación de las emisiones, la reducción de la proteína bruta en la fracción comprada de la dieta es una estrategia eficaz a la hora de mitigar tanto las emisiones de GEI como las pérdidas de N. Además, la implantación de una planta de digestión anaerobia es efectiva a la hora de reducir la intensidad de GEI en todos los SPL evaluados, aumentando únicamente las pérdidas de N en el sistema mediterráneo intensivo. El impacto del incremento de la productividad a través de un mayor uso piensos sobre las pérdidas de N y las emisiones de GEI es variable entre los sistemas examinados. A este respecto, el sistema semi-extensivo centroeuropeo muestra un mayor potencial de reducción de GEI, mientras que el semi-extensivo atlántico obtiene mejores resultados en la reducción de las pérdidas de N. Del mismo modo, el uso de la inyección de purines reduce las pérdidas de N en campo, incrementando las emisiones de GEI en el sistema mediterráneo. La sustitución de urea por nitrato amónico tiene diferentes efectos sobre los GEI y la intensidad de N, observándose un mayor potencial de mitigación en el sistema semi-extensivo atlántico. Por último, las cubiertas rígidas de purines mitigan eficazmente las pérdidas de N durante el almacenamiento, con un impacto mínimo en las emisiones totales de GEI. Así mismo, a lo largo de esta Tesis Doctoral se demuestra como la aplicación cumulativa de medidas de mitigación, deriva en sinergias positivas a la hora de reducir las emisiones globales de la explotación. / [CA] Durant les últimes dècades, múltiples reptes n'han posat en risc la sostenibilitat mediambiental, econòmica i social dels sistemes de producció de boví de llet (SPL). Aquesta Tesi Doctoral aborda alguns dels principals reptes del sector en termes de sostenibilitat mitjançant el desenvolupament de conceptes, metodologies i estratègies adaptades a les necessitats particulars d'un ampli ventall de SPL a Europa. Les investigacions se centren en l'avaluació de les eines per a la seua quantificació, l'anàlisi de la diversitat de sistemes de producció existents, així com en la mitigació adaptada de les emissions de gasos d'efecte d'hivernacle (GEH) i pèrdues de nitrogen (N) a escala de granja. Aquesta Tesi Doctoral presenta un marc quantitatiu que permet una anàlisi exhaustiu de les eines existents per a la determinació de la sostenibilitat a escala de granja. Els resultats obtinguts mostren com les eines avaluades presenten un major nombre d'indicadors associats amb el pilar mediambiental que amb el pilar econòmic i social. A més, aquest treball facilita la identificació de vies per al desenvolupament futur dels models i facilita una avaluació de la sostenibilitat més completa i detallada. Els resultats obtinguts en matèria d'anàlisi de la diversitat de SPL permeten la identificació, descripció i agrupació de les regions europees d'acord amb diferents tipologies de sistemes productius. Les 16 tipologies representatives identificades combinen les característiques estructurals, productives, socioeconòmiques i mediambientals dels SPL amb la distribució de conreus farratgers més rellevants per a la producció làctia a escala NUTS2. En addició, en analitzar i agrupar la diversitat de sistemes productius i avaluar el seu nivell d'integració, aquesta Tesi Doctoral facilita la presa de decisions basada en el coneixement, el disseny i l'aplicació de mesures de mitigació d'emissions específiques i adaptades, així com la promoció de sinergies econòmiques i socials positives. Així mateix, aquesta Tesi Doctoral indica la gran influència de les condicions climàtiques, les característiques estructurals i les pràctiques de maneig sobre les emissions de N i GEH associades a la fermentació entèrica, els conreus, així com tota la cadena de gestió del fem. A més, en identificar la magnitud i fonts d'emissió dels SPL, es facilita l'aplicació de mesures específiques a cada context. En aquest sentit, la reducció de la proteina bruta en la porció comprada de la dieta és una estratègia eficaç per a mitigar tant les emissions de GEH com les de N. A més, la implantació d'una planta de digestió anaeròbia va reduir la intensitat de GEH en totes les SPL avaluades, augmentant únicament les emissions de N en el sistema mediterrani intensiu. L'impacte de l'increment de la productivitat a través d'un major use pinsos sobre les pèrdues de N i les emissions de GEH va variar entre els sistemes d'explotació examinats. Referent a això, el sistema semi-extensiu centreeuropeu va mostrar un major potencial de reducció de GEH, mentre que el semi-extensiu atlàntic va obtindre millors resultats en la reducció de les pèrdues de N. De la mateixa manera, l'ús de la injecció de purins va reduir les emissions de N a nivell de camp, incrementant les emissions de GEH en el sistema mediterrani. La substitució d'urea per nitrat d'amoni va tindre diferents efectes sobre els GEH i la intensitat de N, observant-se un major potencial de mitigació en el sistema semi-extensiu atlàntic. Finalment, les cobertes rígides de purins van reduir eficaçment les pèrdues de N durant l'emmagatzematge amb un impacte mínim en les emissions totals de GEH. Així mateix, al llarg d'aquesta Tesi Doctoral es demostra com l'aplicació cumulativa de mesures de mitigació deriva en sinergies positives a l'hora de reduir les emissions globals de l'explotació. / [EN] During the last decades, multiple challenges have put the environmental, economic, and social sustainability of dairy cattle production systems (DPS) at risk. This Ph.D. Thesis tackles some of the sector's main challenges in terms of sustainability by developing concepts, methodologies, and strategies adapted to the particular needs of a wide range of European DPS. In particular, special emphasis is placed on evaluating the tools for sustainability assessments, the analysis and clustering of the diversity of existing production systems, and the adapted mitigation of greenhouse gas (GHG) emissions and nitrogen (N) losses at the farm scale. This Ph.D. Thesis presents a quantitative framework that comprehensively evaluates whole-farm tools and models. The obtained results show how the models considered incorporate more indicators from the environmental pillar than those related to the economic or social sphere. In addition, this work facilitates the identification of avenues for future model developments, allowing for a more complete and detailed assessment of sustainability. Furthermore, the results obtained allow for the identification, description, and clustering of European regions according to different typologies of production systems. The 16 representative typologies identified combine DPS's structural, productive, socio-economic, and environmental characteristics with the level of overlap with the most relevant fodder crops for dairy production at the NUTS2 scale. Furthermore, by analyzing and clustering the diversity of production systems and assessing their level of integration, this Ph.D. Thesis facilitates knowledge-based decision-making, the design and implementation of targeted and adapted emission mitigation measures, as well as the promotion of positive economic and social synergies. Moreover, this Ph.D. Thesis highlights the strong influence of climatic conditions, structural characteristics, and management practices on N and GHG emissions associated with enteric fermentation, fields, and manure management. In terms of emission mitigation, reducing the amount of crude protein in the purchased fraction of the diet is an effective strategy to mitigate both GHG and N emissions. Additionally, implementing an anaerobic digestion plant reduces GHG emissions in all assessed DPS but increases N losses only in the intensive Mediterranean DPS. The impact of increased productivity through larger use of concentrates on N losses and GHG emissions varied depending on the farming systems examined. In this sense, the Central European semi-extensive system shows a higher potential for GHG reduction, while the Atlantic semi-extensive system accounts for better results when lowering the N losses. Similarly, shallow slurry injection effectively decreases N losses at the field level, although it increases GHG emissions in the Mediterranean DPS. Substituting urea with ammonium nitrate has different effects on GHG and N emission intensity, with greater potential for mitigation in the Atlantic semi-extensive system. Lastly, rigid slurry covers effectively reduces N losses during storage with minimal impact on GHG emissions. Furthermore, this Ph.D. Thesis shows how the cumulative application of mitigation measures leads to positive synergies in reducing the overall emissions of the farm. / All studies conducted in the course of this Ph.D. Thesis were funded by the German Federal Ministry of Food and Agriculture (BMEL) through the Federal Office for Agriculture and Food (BLE) within the framework of the project "MilKey" (grant number 2819ERA08A), funded by the joint call 2018 ERA-GAS (grant no. 696356), SusAn (grant no. 696231) and ICT-AGRI 2 (grant no. 618123) on "New technologies, solutions, and systems to reduce greenhouse gas emissions in animal production systems". BC3-Research is supported by the Spanish Government through María de Maeztu excellence accreditation 2018–2022 (Ref. MDM-2017-0714) and María de Maeztu excellence accreditation 2023-2026 (Ref. CEX2021-001201-M, funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033) and by the Basque Government through the BERC 2018–2021 program. Agustin del Prado is financed through the Ramon y Cajal program by the Spanish Ministry of Economy, Industry, and Competitiveness (RYC-2017-22143). / Díaz De Otalora Aguirre, X. (2023). Sustainability Assessment of Key European Dairy Cattle Production Systems: System Identification, Analysis, and Greenhouse Gas and Nitrogen Emission Mitigation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196465

[EN] In the last years, many modelling works of NOx, soot and fuel consumption in Diesel engines have been developed; some of them approach the problem determining the interactions between the engine inputs and outputs, following a causal approach based on experimentation. On the opposite side, it is common to find more or less complex models that address the problem taking into account all the physical phenomena related. Nevertheless, it is not usual the use of in-cylinder pressure as a fundamental signal to characterise the process to determine the engine performance in terms of emissions and fuel consumption. The present work has as main goal to explore the potential of such signal to use it with a few mean variables in order to model emissions and performance. Based on that, two approaches were raised: the first is semi-empirical combining a simple phenomenological sub-model with empirical corrections, the other approach consider a purely empirical correlations based on statistics. The proposed semi-empirical models allows to obtain NOx emissions in the exhaust based on heat release law and flame adiabatic temperature, including corrections to take into account the "reburning" phenomena and the local emissions in nominal reference points. On the other hand, the consumption estimation is based on the effective parameters calculation from indicated parameters and mechanical losses. These are obtained with specific sub-models of friction between the contact surfaces with relative movement and auxiliary devices power. Regarding the NOx, soot and fuel consumption empirical models, these are based on Design of Experiment and Response Surface Methodology, in which with an statistical focus, allows to fit mathematical expressions as function of some input variables (from injection and air path systems) and combustion burnt angles. The model has allowed quantifying the effect of using in-cylinder pressure signal to obtain the combustion burnt angles, facing the alternative to model it only taking into account the inputs. Finally, two applications of the model were presented: in one side, their performance was evaluated in transient conditions. On the other hand, the models have been used to perform a multi-objective optimisation to reduce emissions and fuel consumption simultaneously. / [ES] En los últimos años se han desarrollado diversos trabajos de modelado de NOx, hollín y consumo de combustible en motores Diesel, Algunos de ellos enfocan el problema mediante la determinación de las relaciones entre los parámetros de entrada y las salidas del motor siguiendo un enfoque causa-efecto basado en la experimentación. En el extremo contrario, también son habituales los modelos más o menos complejos que abordan el problema teniendo en cuenta toda la física implicada en los fenómenos relevantes. Sin embargo, no son muy habituales los modelos que utilizan la información de la señal de presión en el cilindro como entrada fundamental para caracterizar los fenómenos que van a determinar las prestaciones del motor en términos de emisiones y consumo. El presente trabajo tiene como objetivo fundamental explorar el potencial de dicha señal para modelar, junto con otras variables medias del motor, las emisiones y prestaciones. Para ello se han empleado dos enfoques: el primero semi-empírico en el que se combinan sub-modelos fenomenológicos sencillos con correcciones empíricas, y otro puramente empírico basado en correlaciones estadísticas. Los modelos semi-empíricos propuestos permiten obtener las emisiones de NOx en el escape basándose en la ley de liberación de calor y la temperatura adiabática de llama e incluyen sendas correcciones para tener en cuenta el fenómeno de reburning y las emisiones locales en puntos nominales de referencia. Por otro lado, la estimación del consumo se basa en el cálculo de los parámetros efectivos a partir de los indicados y las pérdidas mecánicas. Estas son obtenidas con sub-modelos específicos para la fricción en los contactos de los elementos con movimiento relativo y de accionamiento de auxiliares. Los modelos empíricos de NOx, hollín y consumo se basan en la metodología de Diseño de Experimentos y de Superficie de Respuesta que, con un enfoque estadístico, permite ajustar expresiones matemáticas en función de diferentes variables de entrada (tanto relacionadas con la renovación de la carga como con la inyección) y ángulos característicos de combustión. El modelo ha permitido cuantificar el efecto de usar la señal de presión experimental para obtener los ángulos de combustión, frente a la alternativa de modelarlos sólo con las entradas. Finalmente, se presentan dos aplicaciones de los modelos propuestos donde, en primer lugar, se ha evaluado sus prestaciones en condiciones transitorias, y en segundo lugar, se han empleado para realizar una optimización multi-objetivo para reducir simultáneamente emisiones y consumo / [CAT] En els últims anys s'han desenvolupat diversos treballs de modelatge de NOx, sutge i consum de combustible en motors dièsel. Alguns d'ells enfoquen el problema mitjançant la determinació de les relacions entre els paràmetres d'entrada i d'eixida del motor amb un enfocament causa-efecte basat en l'experimentació. D'una altra banda, també són habituals els models més o menys complexos que aborden el problema tenint en compte tota la física implicada en els fenòmens rel.levants. No obstant això, no són molt habituals els models que utilitzen informació del senyal de pressió en el cilindre com a entrada fonamental per caracteritzar els fenòmens que determinen les prestacions del motor en termes d'emissions i consum. El present treball té com a objectiu fonamental explorar el potencial d'aquest senyal per a modelar, juntament amb altres variables promedi del motor, les emissions i prestacions. Per això s'han emprat dos enfocaments: el primer semi-empíric en el qual es combinen sub-models fenomenològics senzills amb correccions empíriques, i un altre purament empíric basat en correl.lacions estadístiques. Els models semi-empírics proposats permeten obtenir les emissions de NOx en el escapament basant-se en la equació d'alliberament de calor i la temperatura adiabàtica de flama i inclouen sengles correccions per tindre en compte el fenomen de reburning i les emissions locals en punts nominals de referència . D'una altra banda, l'estimació del consum es basa en el càlcul dels paràmetres efectius a partir dels indicats i les pèrdues mecàniques. Aquestes són obtingudes amb sub-models específics per a la fricció en els contactes dels elements amb moviment relatiu i d'accionament d'auxiliars. Els models empírics de NOx, sutge i consum es basen en la metodologia de Disseny d'Experiments i de Superfície de Resposta que, amb un enfocament estadístic, permet ajustar expressions matemàtiques en funció de diferents variables d'entrada (tant relacionades amb la renovació de la càrrega com amb l 'injecció) i angles característics de combustió. El model ha permès quantificar l'efecte d'usar el senyal de pressió experimental per obtindre els angles de combustió, davant l'alternativa de modelar utilitzant les entrades. Finalment, es presenten dues aplicacions dels models proposats on, en primer lloc, s'ha avaluat les seues prestacions amb condicions transitòries, i en segon lloc, s'han emprat per a realitzar una optimització multi-objectiu per reduir simultàniament emissions i consum. / García Sarmiento, D. (2016). Aportaci ón al modelado de emisiones y consumo basado en la señal de presi ón en el cilindro en motores Diesel [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62184 / TESIS

El sector de pasta i paper és considerat un dels set sectors industrials més intensius en consum energètic. La producció i consum d'electricitat i de vapor esdevenen les fonts majoritàries d'emissions de gasos d'efecte hivernacle en aquest sector industrial. Les fàbriques papereres poden assolir objectius de reducció d'emissions mitjançant reducció en origen (substitució de combustibles, introducció d'energies renovables) o bé a partir de mesures d'eficiència energètica en el propi procés. En aquest context, s'ha desenvolupat un mètode de distribució d'emissions que permet assignar a cada unitat d'operació del procés paperer, el seu grau de responsabilitat en emissions. També s'han avaluat diferents mètodes de càlcul de factors d'emissió de vapor i electricitat, tant per plantes de cogeneració com per sistemes individuals. A partir d'aquesta avaluació s'han proposat nous mètodes alternatius als analitzats. Aquests mètodes i els factors d'emissions s'han aplicat a dues fàbriques papereres catalanes. / Pulp and paper sector is considered one of the seven industrial sectors with a higher energy intensive profile. Power and steam production and consumption are the main responsible for green house gas emissions of this industrial activity. Paper industries can achieve reductive emission targets by considering emissions origin (replacing fuels, aplying renewable energies) as well as improving energy efficiency of the process itself. An emission allocation tool has been developed with the purpose of approaching to each unit operation of the papermaking process its related emissions share. In addition, energy-emission factors regarding power and steam generation in combined heat and power plants and in single heat and power systems have been evaluated. Some new methods for calculating different emission factors have been proposed after the analysis. Two Catalan paper mills have been used as case-studies to apply, both allocation method and emission factors.

Through this interview, Manuel Pulgar-Vidal refers some crucial aspects related to the management being done by the Ministry of Environment (MINAM) on Sustainable Development. As the first point, the author lists the actions that MINAM has executed under the National Energy Policy of Peru, as well as those measures in which they have been working to reduce the environmental impact in the energy sector. Next, the author explains the reasons why the National Climate Change Strategy of 2003 has been implemented in only 12%; while in relation to the possible configuration of a carbon market in Peru, EnvironmentMinister confirmed its existence, adding that as a result, it has been recently approved a legal formula that defines the legal and institutional framework mechanisms to regulate compensation for ecosystem services such as the Clean Development Mechanism (CDM). Finally, Dr. Manuel Pulgar-Vidal, express its position on the package content reactivating measures that were approved earlier this year by Congress, as well as their expectations of the Twentieth Conference of the Parties to the Framework Convention United Nations Climate Change (COP 20) which our country will host. / A través de la presente entrevista, el Dr. Manuel Pulgar-Vidal se pronuncia sobre algunos aspectos cruciales vinculados a la gestión que viene realizando el Ministerio del Ambiente (MINAM) en materia de Desarrollo Sostenible. Como primer punto, el autor realiza un recuento de las acciones que hasta el momento ha ejecutado el MINAM en el marco de la Política Energética Nacional del Perú, así como aquellas medidas en las que viene trabajando para reducir el impacto ambiental en el sector energético. A continuación, el autor explica las razones por las que la implementación de la Estrategia Nacional de Cambio Climático (ENCC) de 2003 solo se ha dado en un 12%; mientras que, en relación a la posible configuración de un mercado de bonos de carbono en el Perú, el Ministro del Ambiente confirma su existencia, precisando que como consecuencia de ello recientemente se ha arribado a una fórmula legal que permite definir el marco legal e institucional para regular los mecanismos de retribución por servicios ecosistémicos, tales como el Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL). Finalmente, el Dr. Manuel Pulgar-Vidal, expresa su posición frente al contenido del paquete de medidas reactivadoras que fueron aprobadas hace algunos meses por el Congreso de la República, así como sus expectativas respecto a la Vigésima Conferencia de las Partes de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP 20) de la cual será sede nuestro país.

The article reviews the experiences of programs to promote renewable energy in Southeast Asian countries and proposes some learned lessons that can be useful in the context of COP 20 to promote renewable energy.The article analyzes the rates and mechanisms of promotion used in countries such as India, Indonesia and Vietnam, that are led by the World Bank. These mechanisms are used as a legal basis that proposes successful tested alternatives and its usefulness is that renewable energies can be implemented within the current legal structure of international environmental law.In conclusion, it is the correct timing for the COP 20 to secure funds and international legal mechanisms that promote sustainable energy infrastructure. / El presente artículo revisa las experiencias de programas de promoción de energías renovables en países del sudeste asiático a fin de proponer algunas lecciones aprendidas que puedan ser útiles en el contexto de la Vigésima Conferencia de las Partes de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP 20) para la promoción de las energías renovables. Asimismo, revisa las tarifas y mecanismos de promoción utilizados en India, Indonesia y Vietnam, impulsados por el Banco Mundial, como una base para proponer alternativas legales ya probadas. Su utilidad es que las energías renovables pueden ser implementadas dentro de la estructura legal actual del Derecho Ambiental Internacional, la COP 20 es el momento de asegurar fondos y mecanismos jurídicos internacionales que promueven una infraestructura energética sostenible.

Les écosystèmes hydrothermaux profonds hébergent des communautés présentant de fortes biomasses, issues de l’activité chimiotrophique des microorganismes, avec de nombreux exemples d’associations symbiotiques entre ces derniers et les organismes de la mégafaune dominante. La connaissance du cycle de vie de ces espèces, y compris de leurs symbiontes, et de la façon dont elles sont capables de disperser et de coloniser de nouveaux sites est incontournable pour la compréhension du fonctionnement des communautés hydrothermales.Dans cette étude, sont présentées de nombreuses avancées portant sur la distribution, la reproduction, la dispersion et le cycle de vie d’une espèce dominante des écosystèmes hydrothermaux de la dorsale Médio-Atlantique, la crevette alvinocarididé Rimicaris exoculata, et des espèces proches. Les outils méthodologiques utilisés incluent la description morphologique de larves, l’étude de la structure de populations et de leur état de reproduction, des approches moléculaires appliquées à l’identification des espèces via la reconstruction phylogénétique, la génétique populationnelle et l’étude de la diversité bactérienne. La plupart des observations et analyses ont été réalisées grâce aux prélèvements de la mission BICOSE qui s’est déroulée de janvier à février 2014 sur la dorsale Médio-Atlantique.L’analyse morphologique détaillée des premiers stades larvaires (zoé I) de quatre espèces d’Alvinocarididae (R.exoculata, Mirocaris fortunata, Nautilocaris saintlaurentae et Alvinocaris muricola), indique une combinaison de traits caractéristiques de cette famille et unique parmi les crevettes Caridés. Le premier stade larvaire lécithotrophe présente vraisemblablement une durée de développement prolongée, avec une transition vers la planctotrophie au cours des stades ultérieurs. La capture de ces larves près du fond suggère par ailleurs une dispersion bathypélagique. L’étude réalisée sur les populations de R. exoculata des champs hydrothermaux de TAG et Snake Pit met en évidence une ségrégation spatiale des sexes et des stades de vie. Les femelles, les sub-adultes et les juvéniles occupent la paroi des fumeurs actifs, tandis que les mâles se retrouvent majoritairement dispersés à la périphérie inactive des sites. L’identification de plusieurs cohortes d’individus, retrouvées au niveau des habitats des deux champs hydrothermaux indique par ailleurs un recrutement discontinu. Enfin, l’observation, pour la première fois, d’un grand nombre de femelles gravides sur les deux champs hydrothermaux, suggère une reproduction saisonnière, avec quelques différences mineures en terme de fécondité entre les populations des deux champs.Les embryons portés par les femelles jusqu’à l’éclosion des larves sont exposés aux fluides hydrothermaux. Nos résultats, encore partiels, d’analyses par clonage d’assemblages bactériens se développant sur les oeufs au cours de cette phase d’incubation indiquent une spécificité qui pourrait être le reflet d’une fonction symbiotique s’établissant à un stade précoce du cycle de vie de la crevette. La similarité de ces assemblages bactériens avec ceux colonisant le céphalothorax des crevettes adultes, suggère un possible rôle de détoxification et/ou de nutrition.Enfin la découverte, sur TAG, d’importantes « nurseries » de post-larves appartenant à R. chacei, espèce cohabitant avec R. exoculata mais relativement peu abondante, pose la question de l’origine de ce recrutement. Cette question s’inscrit également dans le débat taxonomique récurrent des délimitations d’espèces chez les Alvinocaridiés. Ainsi, de récents travaux de génétique suggèrent que R. chacei pourrait être identique à R. hybisae, une espèce des sites hydrothermaux de la Ride des Caïmans, qui paradoxalement, présente une écologie et un développement symbiotique beaucoup plus similaire à celui de R. exoculata que de R. chacei. Nos analyses de génétique populationnelle et une reconstruction phylogénétique réalisée avec plusieurs gènes […] / Deep-water hydrothermal vent host high-biomass communities based on chemoautotrophy supported by the metabolic activity of free-living and symbiotic bacteria associated to invertebrates, especially megafauna. Knowledge on the mechanisms of dispersal and the life cycle of vent species is essential to our understanding of the vent communities in terms of distribution, structure and temporal variation. In this study, I present some advances regarding the dispersal and life cycle of a dominant species of the Mid-Atlantic Ridge (MAR) vent ecosystems, the alvinocaridid shrimp Rimicaris exoculata, and other related species. The methodological approaches applied include morphological descriptions of larvae, analysis of population biology and reproduction, and molecular genetics for species identification, phylogenetic reconstructions, population genetics and bacterial diversity. Most observations and studies presented here were conducted on samples collected in January-February 2014, during the BICOSE cruise on the MAR.Based on the analysis of Zoea I larvae of four species (R. exoculata, Mirocaris fortunata, Nautilocaris saintlaurentae andAlvinocaris muricola), we conclude that the alvinocaridid first larval stage is lecitotrophic with extended development, allowing large dispersal without external food requirement. A bathypelagical larval dispersal and a shift to a planktotrophic stage during the larval period is proposed. In terms of population biology, collections performed at the TAG and Snake Pit vent fields show variations in the population structure among habitats, according to sex and life stage. Large aggregations of shrimps found close of the vent emission comprise mostly females and young individuals, whereas scattered adults found at the vent periphery were mostly males. Multiple cohorts were found in both vents fields, denoting a discontinuous recruitment. Brooding females were observed in significant numbers close to the vent emission, which contrasts with their constant lack in previous field studies and suggests a seasonal reproduction with a brooding period the winter season. In addition, differences in the reproductive effort were detected between vent fields, including egg number, egg size and proportion of aborted females. The egg surface of R. exoculata is colonized by episymbiotic bacteria. Cloning approaches show that the bacterial assemblages on eggs seem to be specific, suggesting their symbiotic role, and evolve according to the egg development. The bacterial assemblages on eggs and their variation during the embryonic development remind the episymbiotic communities found in the branchial chamber of adults, suggesting similar detoxification or nutrition role. In other Rimicaris species, questions about life cycle, vent connectivity and speciation have been raised recently. Genetic studies suggest that two species with contrasting distribution, morphology and ecology, R. hybisae and R. chacei, are the same species. This question is related also with the source of a massive recruitment of R. chacei found at TAG vent field, despite the low density of adults. Analysis of population genetics and phylogenetic reconstructions with multiple genes show that R. chacei and R. hybisae are separate lineages with recent or undergoing speciation. These species, as R. exoculata and other alvinocaridids, show a genetic population model associated with a migration pool. An extended larval period could contribute to the wide dispersal and high genetic flow between populations. Implications of these findings and perspectives of future research are discussed in terms of additional experiments and field sampling required to characterize the larval period of alvinocaridids, the variations of symbiosis of the different life stages and sexes inhabiting different habitats, the quantitative and functional characterization of the episymbiosis on eggs, and the evolutionary processes associated with the speciation in Rimicaris. / Las emisiones hidrotermales profundas albergan comunidades de elevada biomasa basadas en quimioautotrofía, soportadas por la actividad metabólica de bacterias de vida libre y bacterias simbiontes asociadas a invertebrados marinos, especialmente megafauna. El conocimiento de los mecanismos de dispersión y el ciclo de vida de las especies de ambientes hidrotermales es escencial para comprender los procesos ecológicos de ambientes hidrotermales asociados a la distribución, la estructura comunitaria y la variación temporal. En este estudio, presento algunos avances relacionados a la dispersión y el ciclo de vida de una especie dominante de los sistemas de emision hidrotermal de la dorsal medioatlántica. La aproximaciones metodológicas aplicadas en este estudio incluyen el estudio de la morfología larvaria, el análisis de la biologia poblacional y de la reproducciôn, así como genética molecular con fines de identificación, reconstructión filogenética, genética de poblaciones y análisis de diversidad de bacterias. La mayoría de las observaciones y análisis presentados en el presente estudio fueron realizados con muestras colectadas en enero y febrero de 2014 durante el crucero oceanográfico BICOSE en la dorsal medioatlántica (campos TAG y Snake Pit). El análisis morfológico de la larva Zoea I de cuatro especies (R. exoculata, Mirocaris fortunata, Nautilocaris saintlaurentae y Alvinocaris muricola) permite concluir que el primer estadio larvario de la familia Alvinocarididae es lecitotrôfico con una duración del desarrollo extendida, permitiendo la dispersión a grandes distancias sin requerimiento de una fuente externa de nutrición. Se propone para estas especies una dispersión batipelágica y un cambio a un estadio planctotrófico durante el periodo larvario. En relación a la biología poblacional, fue observada una variación en la estructura poblacional entre hábitats en relación al sexo y el estado de desarrollo.Las agregaciones densas de camarones encontradas cerca de las emisiones hidrotermales están compuestas principales de hembras y juveniles, mientras la mayoría de adultos dispersos encontrados en la periferia de las chimeneas fueron machos. Varias cohortes de tallas fueron identificadas en ambas poblaciones, lo cual denota un reclutamiento discontinuo. Una gran cantidad de hembras ovígeras fueron observadas cerca de la emisión hidrotermal, lo cual contrasta con la casi completa ausencia de hembras ovígeras en muestreos previos y sugiere una reproducción estacional con incubación y desove durante el invierno. La superficie de los huevos de R.exoculata está colonizada por bacterias episimbiontes. Los análisis de clonación muestran que los ensambles bacterianos parecen ser específicos, lo cual sugiere una relación simbiótica. Además estos ensambles cambian en relación al desarrollo embrionario. Los ensambles de bacterias observados en los huevos son similares a las comunidades episimbiontes encontradas en la cámara branquial de los adultos, sugiriendo la ocurrencia de procesos de detoxificación o nutrición similares. En otras especies del género Rimicaris, interrogantes en relación al ciclo de vida, la conectividad entre sistemas hidrotermales y la especiación han surgido recientemente. Estudios genéticos sugieren que dos especies alopátricas y con diferencias en morfología y ecología, R. hybisae y R. chacei representan una especie única. Esta hipótesis se encuentra relacionada además con el origen de un reclutamiento masivo de R. chacei encontrado en el campo TAG, a pesar de la baja densidad de adultos. Análisis de genética poblacional y reconstrucciones filogenéticas utilizando varios genes muestran que R. chacei y R. hybisae son linajes separados producto de una especiación reciente o en proceso. Estas especies, al igual que R. exoculata y otros alvinocarídidos, muestran patrones de conectividad asociados al modelo de migración colectiva (migration pool). Implicaciones de estos hallazgos y perspectivas de futuras […]

[EN] The most established infrastructure in the territory is the road. The sections in bridge and tunnel are the most unique and expensive although the former are more numerous than the latter. Today overpass bridges are one of the most common in all major highways. The most recommended and usual for this type of bridge abutment is open. Many efforts have been devoted to the calculation and design of bridge decks, fewer piers, and even less, to the abutments. This thesis deals with optimal design of open abutment of reinforced concrete road bridges. Optimal abutments of the thesis are obtained by heuristics methods and a computer program has been made, are fully designed to be built, and they consist of 40 discrete variables. Abutments have not been previously treated in the optimization references. Optimized criteria are cost, structural safety, constructability and environmental sustainability both isolated or in pairs with the cost (recent hybrid multi-objective optimization MOSAMO). The abutments thus obtained are optimal designs that have not required previous experience of a designer of structures to propose, as has been done until now, the initial design (resistant checks), either manually or, as at present, by one or more computer programs structures; in which case, the initial design is retouched slightly by the engineer if it does not meet any testing, by trial and error. Current programs do not yet include optimization routines like the thesis so that the goodness of the final design depends heavily on the designer that manages them and literature that knows. The literature on the design of abutments is scarce and incomplete. The thesis extends it providing the geometric relationships, the orders of magnitude and the resistant mechanisms of optimal abutments (pre-dimensioning criteria) and compares them with the literature and with a reference abutment ER a height of 9 m really built and designed by renowned engineers, in respect of which have been got cost savings greater than 18% (basically at the shallow foundation), and for which it has conducted a parametric study to obtain optimum abutments with overall heights between 6 and 15 m for admissible stress from 0,2 to 0,5 MPa. They have been used with success heuristic algorithms to the abutments of the two existing main groups: first, Hill Climbing; and, secondly, Population-based or Evolutionary Algorithms (EA); in both cases, with feasible and infeasible solutions. In this thesis, through a new proposal of penalty in the objective function, savings of 60% are achieved in time of calculation that are definitive. The algorithms used are based on simulated annealing (SAMO) and thresholds acceptance (TAMO). They are two hybrid stochastic climbing algorithms with mutation operators based on genetic algorithms. The differences between them are not significant, less than 0.2%. The reheating do not give good results. With an Intel Core 2 Quad Q6600 computer 2.4 GHz CPU and 3.24 GB RAM optimization is achieved (with higher penalties) in just an execution of the algorithm, as a novelty compared to other research, 1h 35' (38' with a current computer). Within the second group two new heuristics are developed HSDLS and HSPDLS based on Harmony Search and hybridized with DLS without and with penalties (and the same mutation operator first group) with similar results are achieved but with times 9 and 6 times higher, respectively. Both monobjetivo as multiobjective optimization (MO) show the equivalence of optimizing cost, CO2 or energy with minor differences of 1.5%, although it is, at the expense of a high number of bars. The MO (cost-bar) optimization offers an average saving of 78.4% in bars with an average increase of the other three criteria of 7.85% and with a cost savings compared ER still of 12.23%. / [ES] La infraestructura de mayor implantación en el territorio es la carretera. Los tramos en puente y en túnel son los más singulares y costosos, aunque los primeros son más numerosos que los segundos. Hoy en día los puentes de paso superior son uno de los más frecuentes en todas las carreteras importantes. El estribo más recomendable y habitual para este tipo de puentes es el abierto porque, se esconde bajo el terraplén mejorando la visibilidad de los conductores de la vía inferior, y, ahorra materiales respecto al cerrado a partir de una altura de terraplén suficiente. Muchos esfuerzos se han dedicado al cálculo y diseño de los tableros de puente, menos a las pilas, y, aún menos, a los estribos. Esta tesis se ocupa del diseño óptimo de estribos abiertos de hormigón armado en puentes de carretera. Los estribos óptimos de la tesis se obtienen mediante métodos heurísticos y un programa informático que se ha realizado. Están completamente diseñados para ser construidos, y para ello constan de 40 variables discretas. Los estribos no han sido antes tratados en la bibliografía de optimización. Las funciones objetivo son el coste, la seguridad estructural, la constructibilidad y la sostenibilidad ambiental tanto de forma aislada como por parejas con el coste (con una optimización multiobjetivo híbrida MOSAMO). Los programas actuales aún no incluyen rutinas de optimización como el de la tesis. Por ello la bondad del diseño final depende mucho del proyectista que los maneja y de la bibliografía que conoce. La bibliografía sobre el diseño de estribos es escasa y no completa. Este trabajo la amplía aportando las relaciones geométricas, los órdenes de magnitud y los mecanismos resistentes de los estribos óptimos (criterios de predimensionamiento) y los compara con los de la bibliografía y con los de un estribo de referencia ER. Estribo con una altura de 9 m, realmente construido y proyectado por reconocidos ingenieros, respecto al que se han comprobado ahorros económicos superiores al 18% (fundamentalmente en la zapata). Para este ER se ha realizado un estudio paramétrico obteniendo los estribos óptimos con alturas totales entre 6 y 15 m y para tensiones admisibles entre 0,2 y 0,5 MPa. Se han empleado con éxito algoritmos heurísticos a los estribos de los dos grandes grupos existentes: por un lado, de Búsqueda Secuencial por Entornos o Hill Climbing; y, por otro, de los llamados Algoritmos Poblacionales o Evolutivos; en ambos casos, tanto con soluciones factibles como infactibles. En esta tesis, mediante una nueva propuesta de penalización de la función objetivo, se consiguen, ahorros del 60% en tiempo de cálculo. Los algoritmos empleados se basan en el recocido simulado (SAMO) y en la aceptación por umbrales (TAMO). Son dos algoritmos híbridos de escalada estocástica con operadores de mutación basados en los algoritmos genéticos. Las diferencias entre ellos no son significativas, menores del 0.2%. Con un ordenador Intel Core 2 Quad CPU Q6600 de 2.4 GHz y con 3.24 GB de memoria RAM se consigue la optimización (con penalizaciones altas) en tan sólo una ejecución del algoritmo, como novedad frente a otras investigaciones, de 1h 35'(38' con ordenador actual). Dentro del segundo grupo se desarrollan dos nuevas heurísticas HSDLS y HSPDLS basadas en Harmony Search e hibridadas con DLS sin y con penalizaciones (y el mismo operador de mutación primer grupo) con las que se consiguen resultados similares pero con tiempos 9 y 6 veces superiores respectivamente. Tanto la optimización monobjetivo como la multiobjetivo (MO) ponen de manifiesto la equivalencia de optimizar en coste, en CO2 o en energía con diferencias menores del 1.5%, si bien es, a costa de un elevado número de armaduras pasivas. La optimización MO (coste-barras) ofrece un ahorro medio en barras del 78.4% con un incremento medio de los otros tres criterios de 7.85% siendo el ahorro económico respecto ER todavía de / [CAT] La infraestructura de més implantació al territori és la carretera. Els trams en pont i en túnel són els més singulars i costosos tot i que els primers són més nombrosos que els segons. Avui en dia els ponts pas superior són un dels més freqüents en totes les carreteres importants. L'estrep més recomanable i habitual per a aquest tipus de ponts és l'obert. Molts esforços s'han dedicat al càlcul i disseny dels taulers de pont, menys a les piles, i, encara menys, als estreps. Aquest tesi s'ocupa del disseny òptim d'estreps oberts de formigó armat en ponts de carretera. Els estreps òptims de la tesi s'obtenen mitjançant mètodes heurístics i un programa informàtic que s'ha realitzat, estan completament dissenyats per ser construïts, i per a això consten de 40 variables discretes. Els estreps no han estat abans tractats en la bibliografia d'optimització. Els criteris optimitzats són el cost, la seguretat estructural, la constructibilitat i la sostenibilitat ambiental tant de forma aïllada com per parelles amb el cost (recent optimització multiobjectiu híbrid MOSAMO). Els programes actuals encara no inclouen rutines d'optimització com el de la tesi pel que la bondat del disseny final depèn molt del projectista que els maneja i de la bibliografia que coneix. La bibliografia sobre el disseny d'estreps és escassa i no completa. La tesi l'amplia aportant les relacions geomètriques, els ordres de magnitud i els mecanismes resistents dels estreps òptims (criteris de predimensionament) i els compara amb els de la bibliografia i amb els d'un estrep de referència d'una altura de 9 m realment construït i projectat per reconeguts enginyers, respecte al qual s'han comprovat estalvis econòmics superiors al 18% (fonamentalment a la sabata), i per al qual s'ha realitzat un estudi paramètric obtenint els estreps òptims amb altures totals entre 6 i 15 mi per a tensions admissibles entre 0,2 i 0,5 MPa. S'han emprat amb èxit algoritmes heurístics als estreps dels dos grans grups existents: per una banda, de Recerca Seqüencial per Entorns o Hill Climbing; i, de l'altra, dels anomenats Algorismes poblacionals o Evolutius; en tots dos casos, tant amb solucions factibles com infactibles. Nou és l'ús de solucions infactibles amb algoritmes del primer grup en optimització d'estructures, ja que només un company del grup de recerca ho havia fet en marcs tipus volta però sense quantificar la millora. En aquest tesi, mitjançant una nova proposta de penalització de la funció objectiu, s'aconsegueixen estalvis del 60% en temps de càlcul que són definitius. Els algoritmes emprats es basen en el recuit simulat (SAMO) i en l'acceptació per llindars (TAMO). Són dos algoritmes híbrids d'escalada estocàstica amb operadors de mutació basats en els algoritmes genètics. Les diferències entre ells no són significatives, menors del 0.2%. Els rescalfaments no donen bons resultats. Amb un ordinador Intel Core 2 Quad CPU Q6600 de 2.4 GHz i amb 3.24 GB de memòria RAM s'aconsegueix l'optimització (amb penalitzacions altes) en tan sols una execució de l'algorisme, com a novetat enfront d'altres investigacions, de 1h 35 (38' amb ordinador actual). Dins el segon grup es desenvolupa dos novas heurísticas, HSDLS i HSPDLS, basadas en Harmony motor i hibridada amb DLS sense i amb penalitzacions (i el mateix operador de mutació primer grup) amb la qual s'aconsegueixen resultats similars però amb temps 9 i 6 cops superiors, respectivament. Tant l'optimització monobjetivo com la multiobjectiu (MO) posen de manifest l'equivalència d'optimitzar en cost o en CO2 o Energia amb diferències menors del 1.5%, si bé és, a costa d'un elevat nombre de barres. L'optimització MO (cost-barres) ofereix un estalvi mitjà en barres del 78.4% amb un increment mitjà dels altres 3 criteris de 7.85% i l'estalvi econòmic respecte ER encara d'un 12,23%. / Luz Ivars, AJ. (2016). Diseño óptimo de estribos abiertos de hormigón armado en puentes de carretera mediante optimización heurística [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61291 / TESIS

[ES] El desarrollo de materiales en la industria de la construcción tiene un impacto directo en las emisiones de gases de efecto invernadero; al interpretar la relación de los aspectos relacionados con su producción, uso, reutilización, energía incorporada, será posible comprender y planificar criterios para calcular sus emisiones y su relación con los costos óptimos de construcción. Las emisiones de gas efecto invernadero- GEI en la construcción de los edificios agrupan un conjunto de datos, en el que es posible relacionar las emisiones específicas de carbono - CO₂ para cada material. La información sobre emisiones debe estar catalogada con criterios de selección y estar calificada. Esta investigación se basa en una clasificación y calificación de criterios, para recopilar datos sobre emisiones de CO₂ en los materiales de la edificación, en base a los datos en las declaraciones ambientales de los productos- DAP(s) desarrolladas a partir de los cálculos de emisiones, bajo los estándares e ISO (s) (International Organization for Standardization- ISO) vigentes en la unión europea. El criterio para compilar datos de CO₂ se aplicó al Catálogo de soluciones constructivas de la Base de Datos de Construcción del Instituto Valenciano de la Construcción- IVE, para ingresar datos sobre emisiones de materiales. Los datos sobre emisiones de CO₂ se clasificaron en una muestra representativa de 815 materiales estudiados del Catálogo de soluciones de construcción, de la Base de datos de construcción del Instituto Valenciano de la Construcción-IVE, Anexo I: Aislamiento térmico y acústico (2019), Valencia, España; Analizando las declaraciones ambientales de productos existentes (DAP) con datos sobre los potenciales de calentamiento global -GWP [kg CO₂ equivalente- eq], esta información fue calificada con 3 puntos evaluados: 1) uso de UNE-EN 15804: 1.00 puntos, 2) uso de EN ISO 14025: 1.00 puntos, 3) DAP y datos sobre fechas actuales: 1.00 puntos; utilidad para el catálogo IVE: 0.00 a <2.00 (No útil); > 3.00 (Útil). La calificación y la obtención de 3.00 puntos proporcionaron datos de emisiones útiles de acuerdo con: a) GWP [kg CO₂ eq], b) DAP, Norma (s) e ISO (s), c) datos públicos. Los datos se relacionaron con análisis de fachadas y el uso de nuevos materiales, sumado al coste óptimo, en relación con el análisis de casos; de los edificios tipo 1-2 más representativos de la comunidad valenciana, para identificar la relación de costos y las emisiones de CO₂ se analizó la elección comparativa de materiales en base a los datos calificados y evaluados por el macro criterio de compilación, demostrando como resultado que en el caso de la rehabilitación de fachadas, la elección de los materiales, el costo y los datos de emisión se relaciona al impacto ambiental de una construcción. / [CA] El desenvolupament de materials en la indústria de la construcció té un impacte directe en les emissions (gasos efecte hivernacle); a l'interpretar la relació dels aspectes relacionats amb la seva producció, ús, reutilització, energia incorporada, serà possible comprendre i planificar criteris per calcular-ne les emissions i la seva relació amb els costos òptims de construcció. Les emissions de gasos d'efecte hivernacle en la construcció d'edificis agrupen un conjunt de dades, en el qual és possible relacionar les emissions específiques de carboni -CO₂ per a cada material. La informació sobre emissions ha d'estar catalogada amb criteris de selecció i estar qualificada. Aquesta investigació es basa en una classificació i qualificació de criteris, per recopilar dades sobre les emissions de CO₂ en els materials de construcció, en base a les declaracions ambientals del producte - EPD (s) d'acord amb els càlculs d'emissions, estàndards i ISO (s) (International Organization for Standardization- ISO) vigents a la Unió europea. El criteri per compilar dades de CO₂ es va aplicar a el Catàleg de solucions constructives de la Base de Dades de Construcció d'l'Institut Valencià de la Construcció-IVE, per ingressar dades sobre emissions de materials. Les dades sobre emissions de CO₂ es van classificar en una mostra representativa de 815 materials estudiats de l'Catàleg de solucions de construcció, de la Base de dades de construcció de l'Institut Valencià de la Construcció-IVE, Annex I: Aïllament tèrmic i acústic (2019), València, Espanya; Analitzant les declaracions ambientals de productes existents (EPD) amb dades sobre el potencial d'escalfament global -GWP [kg CO2 eq], la informació es va qualificar amb 3 punts avaluats: 1) ús d'UNE-EN 15804: 1.00 punts, 2) ús de EN ISO 14025: 1.00 punts, 3) DAP i dades sobre dates actuals: 1.00 punts; utilitat per al catàleg IVE: 0.00 a <2.00 (No útil); > 3.00 (Útil). La qualificació i l'obtenció de 3.00 punts van proporcionar dades d'emissions útils d'acord amb: a) GWP [kg CO₂ eq], b) DAP, Norma (s) i ISO (s), c) dades públiques actuals. Les dades es van relacionar amb anàlisi de façanes i l'ús de nous materials, sumat a el cost òptim, en relació amb l'anàlisi de casos; dels edificis tipus 1-2 més representatius de la Comunitat Valenciana, per a identificar la relació de costos i les emissions de CO₂ es va analitzar l'elecció comparativa de materials en base a les dades qualificats i avaluats pel macro criteri de compilació, demostrant com a resultat que en el cas de la rehabilitació de façanes, l'elecció dels materials, el cost i les dades d'emissió es relaciona a l'impacte ambiental d'una construcció. / [EN] The industrial development of construction materials establishes an environmental impact in relation to emissions. When interpreting the relationship of the aspects related to its production, use, reuse, incorporated energy, it will be possible to understand and plan criteria to calculate its emissions and its relation to the optimal construction costs. Greenhouse gas emissions in building construction group a set of data, in which it is possible to relate the specific carbon -CO₂ emissions for each material. The information on emissions must be cataloged with selection criteria and be qualified. This research is based on qualification of criteria, to collect data on CO₂ emissions in construction materials, based on the environmental declarations of the product - EPD (s) according to the calculations of emissions, standards and ISO (s) (International Organization for Standardization- ISO) in force in the European Union. The criterion for compiling CO₂ data was applied to the Catalog of constructive solutions of the Construction Database of the Valencian Institute of Construction-IVE, to enter data on material emissions. The data on CO₂ emissions were classified in a representative sample of 815 materials studied from the Catalog of construction solutions, from the Construction Database of the Valencian Institute of Construction-IVE, Annex I: Thermal and acoustic insulation (2019), Valencia Spain; Analyzing the environmental declarations of existing products (EPD) with data on the Global Warming Potential -GWP [kg CO₂ eq] (IPCC, 2007), the information was rated with 3 points evaluated: 1) use of UNE-EN 15804: 1.00 points, 2) use of EN ISO 14025: 1.00 points, 3) EPD and data on current dates: 1.00 points; utility for the IVE catalog: 0.00 to <2.00 (Not useful); > 3.00 (Useful). The qualification and the obtaining of 3.00 points provided useful emission data according to: a) GWP [kg CO₂ eq], b) DAP, Standard (s) and ISO (s), c) current public data. The data were related to façade analysis and the new production of materials, added to the optimal cost, in case analysis; were analyzed most representative type 1-2 buildings of the Valencian community to identify the relationship of costs and CO₂ emissions, the comparative choice of materials was analyzed the data grading evaluated whit the macro compilation criterion, demonstrating as a result that in the case of the rehabilitation of facades, the choice of materials, cost and emission data is related to the environmental impact of a construction. / Arguedas Garro, CE. (2021). Estudio de datos relativos a emisiones de CO2 en materiales de construcción como estrategia para la rehabilitación de fachadas con bajo impacto ambiental [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171021 / TESIS

[ES] Se espera que la nueva generación de motores de encendido provocado represente la mayor parte del mercado en el contexto de la propulsión de vehículos con o sin hibridación. Sin embargo, la tecnología actual todavía tiene desafíos críticos por delante para cumplir con los nuevos estándares de emisiones de CO2 y contaminantes. Consecuentemente están surgiendo nuevas tecnologías para mejorar la eficiencia de los motores y que estos cumplan con las nuevas normativas anti-contaminación. Entre otras, una de las tendencias más seguidas en la actualidad es la reducción de tamaño de los motores, concepto conocido como "downsizing", bajo la técnica de la turbosobrealimentación. Las nuevas tecnologías de turbocompresores, como las turbinas de geometría variable (TGV), se empiezan a considerar para su aplicación en las exigentes condiciones de funcionamiento de los nuevos motores de encendido provocado. En este trabajo, a partir de datos experimentales obtenidos en la sala de ensayos del motor, se propone una metodología de calibración del modelo completo de motor 1-D: se realiza un análisis teórico dirigido a asegurar el control total sobre cualquier aspecto de la simulación. En otras palabras, el modelo de motor 1-D se ajustó completamente con respecto a los datos experimentales del motor. Además, se demuestra la necesidad del postprocesamiento y validación de datos experimentales relacionados con mapas de turbocompresores, ya que se requiere desacoplar fenómenos como la transferencia de calor y las pérdidas por fricción de los denominados mapas experimentales de turbocompresores. De acuerdo con esto, se presenta una metodología para la obtención de mapas de turbocompresores, basada en una campaña experimental dividida en varias tipologias de ensayos y seguida de la etapa de modelado. La etapa de modelado se lleva a cabo utilizando modelos de turbocompresores integrales ya desarrollados o disponibles en la literatura. Adicionalmente se aborda la mejora en la precisión de las simulaciones cuando se comparan mapas de turbocompresores postprocesados con mapas puramente experimentales. Aprovechando el modelo de motor 1-D altamente validado y físicamente representativo así como los mapas validados del turbocompresor, se discute cómo las incertidumbres experimentales o las variables "fuera de control" pueden afectar los resultados experimentales. Se propone una metodología para superar este punto desde la perspectiva del modelado. Lo anterior permite realizar comparativas que en las se analiza exclusivamente el impacto de diferentes tecnologías de turbina o unidades de turbinas. Además, tomando como base el modelo ya desarrollado, es posible explorar diferentes cálculos de optimización, estrategias de control y proporcionar comparaciones de tecnología de turbinas en plenas cargas y cargas parciales de motor en un amplio rango de revoluciones. También se aborda el impacto de la altitud y se evalúan los transitorios de carga para dos tecnologías de turbinas analizadas: VGT y WG. Como conclusión, se demuestra que la tecnología VGT muestra menos limitaciones en condiciones de trabajo extremas, como en la curva de plena carga, donde la tecnología WG representa una limitación en términos de máxima potencia. Las diferencias a plena carga se vuelven aún más evidentes en condiciones de trabajo en altitud. Cuando se trata de cargas parciales, las diferencias en el consumo de combustible son menores, pero potencialmente beneficiosas para los VGT. / [CA] S'espera que la nova generació de motors d'encesa per espurna representi la major part del mercat en el context de la propulsió de vehicles amb o sense hibridació. No obstant això, la tecnologia actual encara té reptes crítics per davant per complir amb els nous estàndards d'emissions de CO2 i contaminants. Conseqüentment estan sorgint noves tecnologies per millorar l'eficiència dels motors i que aquests compleixin amb les noves normatives anti-contaminació. Entre d'altres, una de les tendències més seguides en l'actualitat és la reducció de grandària dels motors, concepte conegut com "downsizing", sota la tècnica de la turbosobrealimentación. Les noves tecnologies de turbocompressors, com les VGT, es comencen a considerar per la seva aplicació en les exigents condicions de funcionament dels nous motors d'encesa per espurna. En aquest treball, a partir de dades experimentals obtingudes a la sala d'assajos de l'motor, es proposa una metodologia de calibratge del model complet de motor 1-D: es realitza una anàlisi teòrica dirigit a assegurar el control total sobre qualsevol aspecte de la simulació. En altres paraules, el model de motor 1-D es va ajustar completament respecte a les dades experimentals del motor. A més, es demostra la necessitat del posprocesamiento i validació de dades experimentals relacionats amb mapes de turbocompressors, ja que es requereix desacoblar fenòmens com la transferència de calor i les pèrdues per fricció dels denominats mapes experimentals de turbocompressors. D'acord amb això, es presenta una metodologia per a l'obtenció de mapes de turbocompressors, basada en una campanya experimental dividida en diverses tipologies d'assajos i seguida de l'etapa de modelatge. L'etapa de modelatge es porta a terme utilitzant models de turbocompressors integrals ja desenvolupats disponibles a la literatura. A més a s'aborda la millora en la precisió de les simulacions quan es comparen mapes de turbocompressors postprocessats amb mapes purament experimentals. Aprofitant el model de motor 1-D validat i físicament representatiu així com els mapes validats del turbocompressor, es discuteix com les incerteses experimentals o les variables "fora de control" poden afectar els resultats experimentals. Es proposa una metodologia per superar aquest punt des de la perspectiva de la modelització. L'anterior permet realitzar exclusivament la comparació de tecnologies / unitats de turbines. A més, prenent com a base el model ja desenvolupat, és possible explorar diferents càlculs d'optimització, estratègies de control i proporcionar comparacions de tecnologia de turbines a càrregues completes i parcials del motor en un ampli rang de revolucions del motor. També s'aborda l'impacte de l'altitud i s'avaluen els transitoris de càrrega per a dues tecnologies de turbines analitzades: VGT i WG. com a conclusió, es demostra que la tecnologia VGT mostra menys limitacions en condicions de treball extremes, com en la corba de plena càrrega, on la tecnologia WG representa una limitació en termes de màxima potència. Les diferències a plena càrrega es tornen encara més evidents en condicions de treball en altitud. Quan es tracta de càrregues parcials, les diferències en el consum de combustible són menors, però potencialment beneficioses per als VGT. / [EN] The new generation of spark ignition (SI) engines is expected to represent most of the future market share in the context of power-train with or without hybridization. Nevertheless, the current technology has still critical challenges in front to meet incoming CO2 and pollutant emissions standards. Consequently, new technologies are emerging to improve engine efficiency and meet new pollutant regulations. Among others, one of the most followed trends is engine size reduction, known as downsizing, based on the turbocharging technique. New turbocharger technologies, such as variable geometry turbines (VGT), are evaluated for their application under the demanding operating conditions of SI engines. In this work, from experimental data obtained in an engine test cell, a 1-D complete engine model calibration methodology was conducted: a theoretical analysis aimed at ensuring full control on any aspect of the simulation. In other words, the 1-D engine model was fully fitted with respect to the experimental engine data. Furthermore, it is evidenced the requirement of post-processing and validating the experimental data dealing with turbocharger maps, since phenomena such as heat transfer and friction losses are required to be decoupled from the so-called experimental turbocharger maps. Accordingly, a methodology for turbocharger maps obtention is presented, based on an experimental campaign divided into several test typologies and followed by the modelling stage. The modelling stage is carried out making usage of already developed integral turbocharger models available in the literature. Additionally, the improvement in the accuracy of the simulations when post-processed turbocharger maps are compared against purely experimental maps is addressed. Taking advantage of the highly validated and physically representative 1-D gas-dynamics engine model and turbocharger validated maps, it is discussed how experimental uncertainties or "out-of-control" variables may impact the experimental results. A methodology is proposed to overcome this point from the modelling perspective. The previous allows performing exclusively turbine technologies/units comparison. In addition, taking as a basis the already developed model, it is possible to explore different optimization calculations, control strategies and provide turbine technology comparisons at engine full and partial loads in a wide range of engine speed. Also, the altitude impact is addressed and load transients are evaluated for two analysed turbine technologies: VGT and WG. In all, it was found that VGT technology shows fewer limitations in extreme working conditions, such as full load curve, where the WG technology represents a limitation in terms of the maximum power output. Full load differences become even more evident in altitude working conditions. When it comes to partial loads, differences in fuel consumption are minor but potentially beneficial for VGTs. / Gómez Vilanova, A. (2022). Modelling and analysis methodology of SI IC engines turbocharged by VGT [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181929 / TESIS