En distintos estudios se ha tratado de relacionar el sistema auditivo eferente con la discriminación de habla en ruido, no obstante, dada la diversidad de resultados obtenidos en investigaciones respecto al tema, no se ha logrado establecer un consenso dentro de la comunidad científica. El propósito de esta investigación fue demostrar si el reflejo MOC se correlaciona directamente con el rendimiento en tareas de discriminación de habla en ruido. Para esto, se estudió a un grupo de 20 adultos normoyentes entre 20 a 29 años 11 meses de edad, los cuales fueron evaluados a través del registro de emisiones otoacústicas transientes con y sin ruido contralateral y de pruebas de habla en ruido. Con esto se buscaba establecer la relación existente entre el reflejo olivococlear medial y la discriminación de habla en ruido. Los resultados muestran una correlación positiva entre la banda frecuencial 4.5-5.5 KHz y la subprueba HINT con ruido a derecha y HINT con ruido a la izquierda en el oído derecho. Por otro lado se observó una correlación negativa entre la banda frecuencial 1.5-2.5 KHz y la subprueba HINT ruido de frente y HINT compuesto en oído derecho y entre la banda frecuencial 3.5-4.5 KHz y la subprueba HINT ruido de frente y HINT compuesto en oído izquierdo. Debido a los resultados obtenidos, no se pudo corroborar la hipótesis propuesta en la investigación y se discute que factores atencionales, tamaño muestral y estado del equipo utilizado para la medición de TEOAEs pueden incidir en los resultados observados, por lo que se sugiere controlar esta variable en futuros estudios respecto al tema. / Although different investigations have tried to explain the relationship between the efferent auditory system and the discrimination of speech in noise, given the diversity of results obtained, it has not been posible to reach a consensus in the scientific community. The purpose of the current investigations is to demonstrate if the MOC reflex directly correlates with the subject’s performance in speech in noise tests. To do this, a group of 20 normal hearing individuals between 20 and 29 years 11 months old from both sexes were evaluated through TEOAEs with and without contralateral noise and speech in noise. The results show a positive correlation between the 4.5-5.5 kHz frequency band and the HINT noise right subtest and the HINT noise left subtest in the right ear. On the other hand, a negative correlation was found between the 1.5-2.5 kHz frequency band and the HINT front and the composite subtests in the right ear and the 3.5-4.5 kHz and the HINT front and HINT composite subtest in the left ear. Due to the obtained results, it was not posible to corroborate the hypothesis proposed and it is discussed that attentional factors, the size of the simple and the state of the equipment used to evaluate TEOAEs can have had an impact in the results observed. Controlling this variable is suggested for future studies on the subject.

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Magíster en Ciencias, Mención Astronomía / Presentamos datos a 870 mu obtenidos con el telescopio APEX en la SMC, LMC y puente Magallanico, obteniendo imagenes con 22 .4'' de resolucion para 9 nubes moleculares gigantes. Usamos estos datos en combinacion con observaciones de Spitzer (SAGE) y Herschel (HERITAGE) para construir distribuciones de energia espectral (SEDs) y ajustar una ley de cuerpo negro modificada simple, a fin de determinar temperaturas de polvo, indices de emisividad espectral y opacidades de polvo. Encontramos valores promedios de temperaturas de polvo de 22, 24 y 19 K para la LMC, SMC y puente Magallanico respectivamente, y para los indices de emisividad espectral estos resultados fueron 1.7, 1.6 y 1.7. Encontramos opacidades de polvo promedio a 870 mu de 9, 4 y 2 x10^5 para la LMC, SMC y puente Magallanico respectivamente. De las SEDs encontramos un claro exceso de emision a 870 mu con respecto a la ley de cuerpo negro modificada. Para la LMC, estos excesos variaron de 0.3 a 3 veces lo que habia sido predicho por la ley de cuerpo negro modificada a 870 mu, y de 1.3 a 2.5 veces para la SMC. El puente Magallanico reporto el exceso mas alto con un factor de 9. Con el proposito de entender este exceso de emision a 870 mu, realizamos un analisis de tres partes con los resultados que se obtienen a partir de la emision a 870 mu: la emisividad del polvo, la masa de gas y la razon de gas-a-polvo. Usando datos complementarios de CO determinamos densidades de columna de hidrogeno a partir de masas viriales, y junto con las opacidades de polvo obtenidas de los ajustes, calculamos emisividades de polvo por columna de gas, permitiendonos determinar masas de gas y polvo a partir de la emision milimetrica a 870 mu. Estas emisividades de polvo resultaron mayores que el valor Galactico de Boulanger et al. (1996), indicando una mayor emisividad del polvo o que la aproximacion virial estaria equivocada. Adicionalmente, calculamos masas de gas a partir de la emision milimetrica usando el valor de emisividad de Bot et al. (2010), el cual es un valor Galactico correguido por metalicidad, y las comparamos con las masas viriales obtenidas a partir de los datos complementarios de CO. Obtuvimos masas milimetricas de gas mayores que las masas viriales en un factor de 2-14 en la LMC, 2-6 en la SMC y 100 en el puente Magallanico. Esto nuevamente indica que la aproximacion virial estaria equivocada, por lo tanto no estaria trazando toda la masa de gas, o que la emisividad a 870 mu es mas alta, produciendo una sobrestimacion de la masa de gas a partir de la emision milimetrica. Finalmente, usamos masas de polvo obtenidas a partir de la emision milimetrica usando el resultado de emisividad de Bot et al. (2010), y las masas de gas a partir de los datos de CO y la aproximacion virial para determinar razones de gas-a-polvo. Obtuvimos valores mas altos que el Galactico (~100), indicando menores cantidades de polvo en relacion al gas que en nuestra Galaxia. Esto muestra la dificultad en explicar el exceso de emision a 870 mu como una componente en masa en estos sistemas de bajo contenido de polvo, y tal vez seria la emisividad del polvo que es distinta a 870 mu y que produce este exceso de emision.

Tesis por compendio / [EN] This PhD Thesis focuses on characterizing potential emissions of ammonia (NH3) and methane (CH4) from pig slurries. In particular, it analyses the relationships between nutrient consumption and excretion, slurry composition and potential NH3 and CH4 emissions, as well as the potential fertilizer value of slurries. Besides, the methodologies to determine in vitro potential NH3 and CH4 emissions are analysed and optimization alternatives are proposed. The objectives of this PhD Thesis are to: i) Characterize the composition, potential NH3 and CH4 emissions, and potential fertilizer value of slurries from Spanish commercial farms, ii) Evaluate the influence of incorporating to feedstuffs a fat source (calcium soap of palm fatty acid distillate, CSP) and fibre source (citrus pulp, CP) on slurry composition and potential NH3 and CH4 emissions in growing pigs, and iii) Optimize the in vitro measurement techniques of potential NH3 and CH4 emissions from pig slurries. The results of this Thesis show that physicochemical characteristics of slurries from Spanish commercial farms vary widely, and the type of animal (e.g. sows against growing animals) affect in a relevant way the contents of total nitrogen, ammonia nitrogen, potassium, calcium, cupper, sodium, zinc, volatile fatty acids, as well as the pH of slurries. Consequently, the type of animal also affected potential NH3 and CH4 emissions. Therefore, the optimum utilization of slurries from commercial farms, either as fertilizer or as feedstock for biogas production, requires a previous characterization. On the other hand, it was found that management factors and feedstuff waste probably influenced the slurry characteristics and potential NH3 and CH4 emissions. Including CSP as fat source and CP as fibre source in growing pig diets changed significantly slurry composition. Including CSP increased the excretion of ether extract and crude protein. Regarding gaseous emissions from slurries, including CSP increased potential CH4 emissions and reduced NH3 emissions. Including CP affected faecal composition, but potential emissions were not affected. On the other hand, evidences were found that lower crude protein consumptions (-14% CP) could be associated to higher reductions of NH3 emissions (-66%). The same tendency was found regarding the effect of crude energy intake on CH4 emissions: a 20% reduction of crude energy would be associated to 46% reductions of CH4 emissions. Additionally, the evaluation of in vitro measurement techniques for potential NH3 and CH4 emissions from pig slurries suggest that it could be possible to reduce up to 50% the resources (time and material) which are used following the standard procedures, without significant effects on the results. Additionally, prediction models of potential NH3 and CH4 emissions are proposed, based on the physicochemical characteristics of slurries and the dynamics of in vitro emissions. In overall, this PhD Thesis provides valuable information to improve the use of pig slurries, to mitigate the associated NH3 and CH4 emissions, and to optimize in vitro measurement methods for potential NH3 and CH4 emissions. Additionally, evidences were found on how to optimize the use of protein and energy in growing pigs from a sustainable perspective both in economic and environmental terms. / [ES] La presente Tesis Doctoral está enfocada a la caracterización de las emisiones potenciales de amoniaco (NH3) y metano (CH4) a partir de purines porcinos. En concreto, estudia la relación entre el consumo y la excreción de nutrientes, la composición de los purines y las emisiones potenciales de NH3 y CH4 y el valor agrícola potencial de los purines. Además, evalúa las metodologías de medición de las emisiones potenciales de NH3 y CH4 in vitro y propone estrategias para su optimización. Los objetivos de la presente Tesis Doctoral son: i) Caracterizar la composición, el potencial de emisión de NH3 y CH4 y el valor agrícola potencial de purines de granjas comerciales de España, ii) Evaluar la influencia de la inclusión en el pienso de una fuente de grasa (jabón cálcico de palma) y una fuente de fibra (pulpa de naranja) sobre la composición del purín y emisiones potenciales de NH3 y CH4 en cerdos en crecimiento y iii) Optimizar las técnicas de medición de las emisiones potenciales de NH3 y CH4 in vitro de purines de cerdo. Los resultados de esta Tesis indican que las características fisicoquímicas de purines de granjas comerciales de España varían ampliamente y el tipo de animal (madres vs. animales en crecimiento) afecta de forma relevante a los contenidos de nitrógeno total, nitrógeno amoniacal, potasio, calcio, cobre, sodio, zinc, ácidos grasos volátiles y el pH de los purines, y en consecuencia afectan también sus emisiones potenciales de NH3 y CH4. Por lo tanto, la utilización óptima de purines de granjas comerciales como fertilizante agrícola o como insumo para la producción de biogás requiere su previa caracterización. Por otra parte, es probable que factores de manejo y el desperdicio del pienso por los cerdos en granjas comerciales influyan de forma relevante sobre las características de los purines y como tal sobre sus emisiones de NH3 y CH4. La inclusión de jabón cálcico de palma (como fuente de grasa) y pulpa de naranja (como fuente de fibra) en dietas de cerdo de engorde produjo cambios significativos en la composición de purín. La inclusión de jabón cálcico de palma provocó mayores excreciones de extracto etéreo y proteína bruta, así mismo causó mayores emisiones de CH4 y menores emisiones de NH3. La inclusión de pulpa de naranja alteró la composición fecal, pero no afectó significativamente a las emisiones de NH3 y CH4. Por otro lado, se encontró evidencias de que menores consumos de proteína bruta (PB) (-14% de PB) permitiría reducir proporcionalmente mayores cantidades de emisiones de NH3 (-66%). Esta misma tendencia se encontró entre la ingesta de energía bruta y las emisiones de CH4, de forma que reducciones de -20% en la ingesta de energía bruta permitiría reducciones de -46% de emisiones de CH4. Por otra parte, los resultados de la evaluación de las metodologías de mediciones de las emisiones potenciales de NH3 y CH4 in vitro de purines de cerdo sugieren la posibilidad de reducir hasta en un 50% los recursos (tiempo y reactivos) dedicados a la medición de las emisiones potenciales de NH3 y CH4 in vitro. Adicionalmente, se proponen modelos de predicción de las emisiones potenciales de NH3 y CH4 basados en las características fisicoquímicas de purines y en las dinámicas de emisión in vitro. En su conjunto, la presente Tesis Doctoral proporciona información que permitirá mejorar la utilización de los purines de cerdos, mitigar las emisiones de NH3 y CH4, optimizar las mediciones de las emisiones de NH3 y CH4 in vitro. Al mismo tiempo se encontraron evidencias que indican la posibilidad de optimizar la utilización de la proteína y la energía en la alimentación de cerdos de engorde con una perspectiva sostenible económica y ambientalmente. / [CA] La present Tesi Doctoral està enfocada en la caracterització de les emissions potencials d'amoníac (NH3) i metà (CH4) a partir de purins porcins. En concret, estudia la relació entre el consum i l'excreció de nutrients, la composició dels purins i les emissions potencials de NH3 i CH4 i el valor agrícola potencial dels purins. A més, avalua les metodologies de mesurament de les emissions potencials de NH3 i CH4 in vitro i proposa estratègies per a la seua optimització. Els objectius de la present Tesi Doctoral són: i) Caracteritzar la composició, el potencial d'emissió de NH3 i CH4 i el valor agrícola potencial de purins de granges comercials d'Espanya, ii) Avaluar la influència de la inclusió en el pinso d'una font de greix (sabó càlcic de palma) i una font de fibra (polpa de taronja) sobre la composició del purí i emissions potencials de NH3 i CH4 en porcs en creixement i, iii) Optimitzar les tècniques de mesurament de les emissions potencials de NH3 i CH4 in vitro de purins de porc. Els resultats d'aquesta Tesi indiquen que les característiques fisicoquímiques de purins de granges comercials d'Espanya varien àmpliament i el tipus d'animal (mares vs. animals en creixement) afecta de forma rellevant als continguts de nitrogen total, nitrogen amoniacal, potassi, calci, coure, sodi, zinc, àcids grassos volàtils i el pH dels purins, i en conseqüència afecten també les seues emissions potencials de NH3 i CH4. Per tant, la utilització òptima de purins de granges comercials com a fertilitzant agrícola o com entrada per a la producció de biogàs requereix una caracterització prèvia. D'altra banda, és probable que factors de maneig i el desaprofitament del pinso pels porcs en granges comercials influïxen de forma rellevant sobre les característiques dels purins i com a tal sobre les seues emissions de NH3 i CH4. La inclusió de sabó càlcic de palma (com a font de greix) i polpa de taronja (com a font de fibra) en dietes de porc d'engreix va produir canvis significatius en la composició del purí. La inclusió de sabó càlcic de palma va provocar majors excrecions d'extracte eteri i proteïna bruta, així mateix va causar majors emissions de CH4 i menors emissions de NH3. La inclusió de polpa de taronja va alterar la composició fecal, però no va afectar significativament les emissions de NH3 i CH4. D'altra banda, es van trobar evidències que menors consums de proteïna bruta (PB) (-14% de PB) permetria reduir proporcionalment majors quantitats d'emissions de NH3 (-66%). Aquesta mateixa tendència es va trobar entre la ingesta d'energia bruta i les emissions de CH4, de manera que reduccions de -20% en la ingesta d'energia bruta permetria reduccions de -46% d'emissions de CH4. D'altra banda, els resultats de l'avaluació de les metodologies de mesuraments de les emissions potencials de NH3 i CH4 in vitro de purins de porc suggereixen la possibilitat de reduir fins un 50% els recursos (temps i reactius) dedicats al mesurament de les emissions potencials de NH3 i CH4 in vitro. Addicionalment, es proposen models de predicció de les emissions potencials de NH3 i CH4 basats en les característiques fisicoquímiques de purins i en les dinàmiques d'emissió in vitro. En el seu conjunt, la present Tesi Doctoral proporciona informació que permetrà millorar la utilització dels purins de porcs, mitigar les emissions de NH3 i CH4, optimitzar els mesuraments de les emissions de NH3 i CH4 in vitro. Al mateix temps es van trobar evidències que indiquen la possibilitat d'optimitzar la utilització de la proteïna i l'energia en l'alimentació de porcs d'engreix amb una perspectiva sostenible econòmica i ambientalment / Antezana Julián, WO. (2016). Análisis de los factores que influyen en las emisiones de amoniaco y metano de purines porcinos: composición del purín y factores nutricionales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/68050 / Compendio

[EN] Nowadays, the improvements and developments carried out in reciprocating internal combustion engines are especially based on fuel consumption and pollutant emissions reduction. These reductions are promoted by the depletion of world fossil fuel reserves and the increase in health and environmental problems that have been reported over the years. Actual regulations are forcing manufacturers to include different technologies which lead to a reduction in harmful compounds emissions, and therefore, the pollutants emission limits can be achieved. In this regard, the aftertreatment systems located in the exhaust line in all engine architectures have become commonly used as a solution to reduce such compounds. Furthermore, the manufacturers are also developing different strategies that directly affect the combustion process such as EGR systems or exploring new combustion modes, which are focus on the reduction of pollutants. This PhD thesis has as a main objective the experimental evaluation of the pollutant emissions (CO, HC, NOx, PM and PN) obtained through the use of emerging strategies for reducing pollutant compounds in reciprocating internal combustion engines. In this context, this work also includes the development of a methodology for the evaluation and assessment of the soot concentration emitted by these engines during dynamic operating conditions. On the one hand, the strategies that are use along this work and applied to compression ignition engines have been focused on aftertreatment systems, and more precisely on the diesel oxidation catalysts and diesel particle filters. Thus, the influence of the placement of these systems in the exhaust line over pollutants emissions has been analyzed. Following in the field of diesel particle filters, the analysis of the influence of pre-DPF water injection strategy on pollutants compounds has been carried out. On the other hand, concerning spark ignition engines, the influence of low pressure EGR strategy in a turbocharged direct injection engine on pollutant emission, and the efficiency of the aftertreatment system incorporated (three way catalyst) has been studied. Through these works it has been possible to determine the effects of different emission control techniques on pollutant compounds, establishing the advantages and disadvantages of each one and, as a results, proposing how to continue the development of these strategies. / [ES] Hoy en día, el desarrollo y mejora de los MCIA está especialmente forzado por la reducción en el consumo de combustible y las emisiones contaminantes. Estas reducciones están motivadas debido al agotamiento de las reservas mundiales de combustibles fósiles y el aumento de los problemas de salud y medioambientales que se han ido reportando a lo largo de los años. Las actuales regulaciones anticontaminación están obligando a los constructores a incluir diferentes tecnologías que permitan la reducción de la emisión de compuestos nocivos y el cumplimiento de los límites máximos establecidos. En este sentido, los sistemas de post-tratamiento en la línea de gases de escape se han convertido en la solución comúnmente empleadas en todas las arquitecturas de motores existentes para la reducción de dichos compuestos; aunque también se están desarrollando diversas estrategias que afectan directamente al proceso de combustión, tales como los sistemas de recirculación de gases de escape, o nuevos modos de combustión, que buscan este fin. Esta tesis tiene como objetivo principal la evaluación experimental de las emisiones (CO, HC, NOx, PM y PN) que se obtienen a través del uso de nuevas estrategias emergentes para la reducción de contaminantes en MCIA. En este contexto, este trabajo también contempla el desarrollo de una metodología que permita la evaluación y estimación de la concentración hollín emitido durante condiciones de operación dinámicas de motor. Por un lado, las estrategias analizadas en esta tesis aplicadas a motores de encendido por compresión han estado centradas en los sistemas de post-tratamiento; concretamente, en los DOC y DPF. Así pues, se ha analizado la influencia sobre las emisiones contaminantes de la arquitectura de estos sistemas en la línea de escape, situándolos aguas arriba de la turbina de sobrealimentación, en configuración conocida como pre-turbo. Siguiendo con el campo de los DPFs, también se ha llevado a cabo el análisis de la influencia de la estrategia de inyección de agua en este sistema sobre las emisiones contaminantes con este tipo de motor. Por otro lado, y concerniente a las motorizaciones MEP, se ha estudiado la influencia de la estrategia de EGR sobre las emisiones de un motor turboalimentado y de inyección directa, así como sobre el sistema de post-tratamiento que incorpora (TWC). A través de estos trabajos se han podido evaluar los efectos de diferentes técnicas de control de emisiones, estableciendo las ventajas e inconvenientes de cada una de ellas y proponiendo finalmente como continuar el desarrollo de las mismas. / [CA] En l'actualitat, el desenvolupament i millora dels MCIA està especialment forçat per la reducció del consum de combustible i les emissions contaminants. Aquestes reduccions estàn promogudes per l'esgotament de les reserves mundials de combustibles fòssils i l'augment dels problemes de salut i medioambientals que s'han produït durant el últims anys. Les actuals regulacions anticontaminants han fet que els fabricants incloguen distintes tecnologies que permeten la reducció de l'emissió de compostos nocius i el compliment dels límits màxims establerts. En aquest sentit, els sistemes de post-tractament en la línia dels gasos d'escapament s'han convertit en la solució més utilitzada en totes les arquitectures de motors existents per a la reducció dels compostos mencionats anteriorment; encara que també estàn desenvolupant-se diverses estratègies que afecten directament al procés de combustió, com son els sistemes de recirculació de gasos d'escapament, o nous tipus de combustió, que busquen aquest fi. Aquesta tesi té com a objetiu principal l'avaluació experimental de les emissions (CO, HC, NOx, PM y PN) que s'obtenen a través de l'ús de noves estratègies emergents per a la reducció de contaminants en MCIA. En aquest context, el treball també contempla el desenvolupament d'una metodologia que permeta l'avaluació i estimació de la concentració de sutja emés durant condicions d'operació dinàmiques del motor. Per una banda, les estratègies analitzades en aquesta tesi aplicades a motors d'encesa per compressió han estat centrades en els sistemes post-tractament; concretament, en els DOC i DPF. Així doncs, s'ha analitzat la influència sobre les emissions contaminants de l'arquitectura d'aquestos sistemes en la línia d'escapament, situant-los aigües amunt de la turbina de sobrealimentació, en configuració coneguda com pre-turbo. Seguint amb el camp dels DPF, també s'ha dut a terme l'anàlisi de la influència de la estrategia d'injeccio d'aigua en aquest sistema sobre les emissions contaminants amb aquest tipus de motor. Per altre costat, pel que concerneix a les motoritzacions MEP, s'ha estudiat la influència de l'estratègia de EGR sobre les emissions d'un motor turboalimentat i d'injecció directa, així com sobre el sistema de post-tractament que incorpora (TWC). Mitjançant aquests treballs s'han pogut avaluar els efectes de diferents tècniques de control d'emissions, establint els avantatges i inconvenients de cadascuna d'elles i propossant finalment com continuar amb el desenvolupament de les mateixes. / Campos Navarro, D. (2016). Estudio de las emisiones de escape en motores de combustión interna alternativos utilizando diferentes sistemas de control de contaminantes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/64066

[ES] Las actuales y futuras normativas, en términos de emisiones contaminantes y movilidad sostenible, continuarán fijando una difícil etapa para el desarrollo y mejoramiento de los motores de combustión interna alternativos (MCIA). Los nuevos parámetros conocidos como, emisiones reales de conducción, los cambios de altitud y las condiciones extremas de operación a bajas temperaturas, son los mayores desafíos para cumplir bajo estas nuevas normativas. Por esta razón, la academia y los fabricantes de la industria de la automoción continúan trabajando en colaboración, tratando de desarrollar más eficientes y menos contaminantes sistemas de propulsión. En este trabajo experimental de investigación, los principales resultados de un proyecto de colaboración llevado a cabo entre la empresa Valeo Systèmes Thermiques y la Universitat Poltècnica de València son presentados. La recirculación de gases de escape, en sus dos configuraciones, de alta y de baja presión, y la desactivación de cilindros, son las principales estrategias que se estudiarán en este trabajo, debido a su alto potencial y su bajo costo de implementación. Estas estrategias son evaluadas en un motor Diesel, instalado en una cámara de ensayos climática y operando a bajas temperaturas ambiente (-7°C). La primera estrategia, es la activación de la EGR de alta presión desde el inicio de un arranque de motor y el desarrollo de un modelo de condensación simple capaz de predecir si hay o no condensación dentro de la línea de EGR bajo estas condiciones. En particular, el ratio de humedad y las condiciones internas del motor que caracterizan la aparición de este fenómeno son calculadas por el modelo. Este modelo es validado por medio de cámaras instaladas en el rail de EGR con el objetivo de visualizar la evolución de la condensación dentro de los componentes. El ratio de humedad calculado y el comportamiento de la condensación observado a través de las cámaras, muestran que durante un arranque de motor en frío, las condiciones de condensación en los gases están presentes hasta que se alcanzan aproximadamente 50°C, mientras que en las paredes sólidas y en los componentes, las condiciones se mantienen hasta que se alcanzan aproximadamente 30°C. En la segunda estrategia, una nueva línea de EGR compacta, equipada con un sistema de bypass para el intercambiador de calor es usada con el objetivo de acelerar el proceso de calentamiento del motor en comparación a la línea de EGR de baja presión original del motor. El objeto de esta estrategia es evaluar el impacto en el comportamiento del motor de realizar EGR de baja presión a bajas temperaturas con la activación del sistema de bypass para deshabilitar el intercambiador de calor. Siguiendo esta estrategia, una notable reducción en emisiones de NOx de aproximadamente 60% con respecto a un caso de referencia sin activación de la EGR de baja presión es lograda. Además, el proceso de calentamiento del motor ha sido reducido en aproximadamente 60 segundos y la temperatura de admisión del motor ha sido aumentada en 30°C, liderando una reducción en las emisiones de CO de aproximadamente 12%. En la tercera estrategia, el impacto de usar una nueva configuración de la desactivación de cilindros con el propósito de acelerar el proceso de calentamiento del motor es evaluada. Los resultados muestran un incremento en la temperatura de escape de alrededor de 100°C, el cual permite reducir la activación del catalizador en 250 segundos además de reducir el proceso de calentamiento del motor en aproximadamente 120 segundos. Esto permite reducir las emisiones de CO y HC en un 70% y 50%, respectivamente. Y finalmente, la última estrategia experimental realizada, evalúa el impacto de usar la EGR de alta presión mientras el filtro de partículas está en el modo activo de regeneración. Siguiendo esta posible condición de calibración de motor, una reducción en emisiones de NOx de aproximadamente 50% con respecto a un caso de referencia ha sido alcanzada. / [CA] Les actuals i futures normatives, en termes d'emissions contaminants i mobilitat sostenible, continuaran fixant una difícil etapa per al desenvolupament i millorament dels motors de combustió interna alternatius (MCIA). Els nous paràmetres coneguts com, emissions reals de conducció, els canvis d'altitud i les condicions extremes d'operació a baixes temperatures, són els majors desafiaments per a complir les noves normatives. Per aquesta raó, l'acadèmia i els fabricants de la indústria de l'automoció continuen treballant en col·laboració, tractant de desenvolupar més eficients i menys contaminants sistemes de propulsió. En aquest treball experimental d'investigació, es presenten els principals resultats d'un projecte de col·laboració dut a terme entre l'empresa Valeo Systèmes Thermiques i la Universitat Politècnica de València. La recirculació de gasos del motor, en les seues dues configuracions, d'alta i de baixa pressió, i la desactivació de cilindres, són les principals estratègies que s'estudiaran en aquest treball, a causa del seu alt potencial i el seu baix cost d'implementació. Aquestes estratègies són avaluades en un motor Dièsel, instal·lat en una cambra d'assajos climàtica i operant a baixes temperatures ambient (-7 °C). La primera estratègia, és l'activació de la EGR d'alta pressió des de l'inici d'una arrancada de motor i el desenvolupament d'un model de condensació simple capaç de predir si hi ha o no condensació dins de la línia de EGR. En particular, el ràtio d'humitat i les condicions internes del motor que caracteritzen l'aparició d'aquest fenomen són calculades pel model. Aquest model és validat per mitjà de càmeres instal·lades a el rail de EGR amb l'objectiu de visualitzar l'evolució de la condensació dins dels components. El ràtio d'humitat calculat i el comportament de la condensació observat a través de les càmeres, mostren que durant una arrancada de motor en fred, les condicions de condensació en els gasos són presents fins que s'aconsegueixen aproximadament 50 °C, mentre que a les parets i als components, les condicions es mantenen fins que s'aconsegueixen aproximadament 30 °C. En la segona estratègia, una nova línia de EGR compacta, equipada amb un sistema de bypass per a l'intercanviador de calor és usada amb l'objectiu d'accelerar el procés de calfament del motor en comparació a la línia de EGR de baixa pressió original del motor. L'objecte d'aquesta estratègia és avaluar l'impacte en el comportament del motor de realitzar EGR de baixa pressió a baixes temperatures amb l'activació del sistema de bypass per a evitar l'intercanviador de calor. Seguint aquesta estratègia, s'aconsegueix una notable reducció en emissions de NOx d'aproximadament 60% respecte a un cas de referència sense activació de la EGR de baixa pressió. A més, el procés de calfament del motor ha sigut reduït en aproximadament 60 segons i la temperatura d'admissió del motor ha sigut augmentada en 30 °C, produint una reducció en les emissions de CO d'aproximadament 12%. Per a la tercera estratègia, és avaluat l'impacte d'usar una nova configuració de la desactivació de cilindres amb el propòsit d'accelerar el procés de calfament del motor. Els resultats mostren un increment a la temperatura dels gasos de al voltant de 100 °C, el qual permet reduir l'activació del catalitzador en 250 segons a més de reduir el procés de calfament del motor en aproximadament 120 segons. Això permet reduir les emissions de CO i HC en un 70% i 50%, respectivament. Finalment, l'última estratègia experimental realitzada, avalua l'impacte d'usar la EGR d'alta pressió mentre el filtre de partícules està en la manera activa de regeneració. Seguint aquesta possible condició de calibratge de motor, ha sigut aconseguida una reducció en emissions de NOx d'aproximadament 50% respecte a un cas de referència sense activar la EGR d'alta pressió. / [EN] Current and future legislations, regarding pollutant emissions reduction and green mobility, will continue fixing a difficult stage for the development and improvement of internal combustions engines (ICEs). The Real Driving Emissions (RDE) parameters, the changes of altitude, and the extreme ambient temperature conditions in operation, are the major challenges to fulfill under these new legislations. By these reason, academy and automotive manufacturers continue working in collaboration, trying to develop more efficient and less polluting powertrains. In this experimental research work, the main results of a collaboration project between the private company Valeo Systèmes Thermiques and the Universitat Poltècnica de València are presented. Exhaust gas recirculation (EGR), in both configurations, high-pressure and low-pressure, and Cylinder Deactivation (CDA), are the main strategies studied in this work due to its high potential and low-cost implementation. These strategies are evaluated in a Light-duty Diesel engine, fitted in a climatic test bench and operating under low ambient temperature (-7ºC). The first strategy is the High-pressure EGR activation from the beginning of the engine start and the development of a simple condensation model able to predict whether or not there is condensation inside the EGR line under these conditions. In particular, the humidity ratio and the internal engine conditions that characterize the appearance of this phenomenon are estimated by the model. This model is validated by means of cameras fitted on the EGR rail in order to visualize the condensation evolution. The humidity ratio estimate and the condensation behavior observed through the cameras, shows that during an engine cold start, condensation conditions in the gases are present until reach approximately 50ºC, while in solid walls and components, the conditions remains until reach approximately 30ºC. In the second strategy, a new compact line fitted with a bypass system for the cooler is used with the aim of accelerating the engine warm-up process as compared to the original low-pressure EGR line. The aim of this strategy is to evaluate the impact on the engine behavior of performing Low-pressure EGR at cold conditions and to activate the bypass system in order to disable the cooler. Following this strategy, a noticeable NOx emissions reduction of approximately 60% with respect to a reference case without low-pressure EGR has been achieved. In addition, the engine warm-up process has been reduced in approximately 60 seconds and the engine intake temperature has been increased 30ºC, leading a CO emissions reduction of approximately 12%. In the third strategy, the impact of using a new cylinder deactivation configuration with the aim of improving the engine warm-up process is evaluated. The results show an increase of the exhaust temperatures of around 100ºC, which allows to reduce the diesel oxidation catalyst light-off by 250 seconds besides of reducing the engine warm-up process in approximately 120 seconds. This allows to reduce the CO and HC emissions by 70% and 50%, respectively. And finally, the last experimental strategy evaluates the impact of using the high-pressure exhaust gas recirculation while the diesel particulate filter is under active regeneration mode. Following these possible engine calibration conditions, a NOx emissions reduction of approximately 50% with respect to a reference case without high-pressure EGR during a DPF regeneration process has been achieved. / Miguel Ángel Bernal Maldonado has been partially supported through contract FPI-S1-2017-2377 of "Programa de Ayudas de Investigación y Desarrollo (PAID-01-17) de la Universitat Politècnica de València". The support of Valeo Systèmes Thermiques through projects CN-2016-99 and CN-2018-08 is also greatly acknowledged. / Bernal Maldonado, MÁ. (2023). Study of Different Strategies to Improve the Internal Combustion Engine (ICE) Operating at Cold Conditions [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192652

La contaminación del aire urbano tiene efectos negativos en la salud humana, los ecosistemas y se asocia con el transporte de contaminantes a larga distancia. La región del sur del Mediterráneo y en concreto la Península Ibérica se ven sometidos frecuentemente a episodios de contaminación fotoquímica. Los niveles de O3 troposférico y, en zonas urbanas, las concentraciones de NO2 y material particulado, superan frecuentemente los niveles establecidos por la legislación europea. El tráfico rodado constituye la mayor fuente de emisiones antropogénicas en el entorno urbano. Actualmente, se están ensayando distintas alternativas para reducir su contribución. El pronóstico cuantitativo de sus efectos es fundamental y proporciona la base para la toma de decisiones. La herramienta más adecuada para llevar a cabo este tipo de evaluaciones es la modelización atmosférica. Esta tesis propone el uso del modelo mesoescalar WRF-ARW/HERMES/CMAQ con alta resolución para pronosticar el efecto de distintas estrategias de reducción de emisiones de tráfico. Se centra en las dos mayores ciudades de España: Barcelona y Madrid, representativas de un entorno costero y un entorno continental. Como caso de estudio se ha seleccionado el 17 y 18 de Junio de 2004, que se corresponde simultáneamente con altos niveles de contaminación y con un patrón de circulación de tráfico habitual (días laborables) Se han seleccionado distintas estrategias realizables a corto plazo, que incluyen: el uso de combustibles alternativos: como gas natural o biodiesel, la introducción de nuevas tecnologías en vehículos, como el uso de vehículos híbridos, o sistemas de planificación urbana, como la introducción de un límite de velocidad. Se han evaluado en términos de cambio de emisiones, consumo de combustible y calidad del aire, no sólo en las zonas urbanas si no a escala regional (en el Noreste y Centro de la Península Ibérica) Los efectos de dichas estrategias dependen de la zona de aplicación. Los factores principales que condicionan dichas diferencias son: (1) la composición específica de la flota, teniendo la de Barcelona mayor número de vehículos pesados diesel y menor número de turismos que la de Madrid, (2) el peso de los distintos sectores de actividad en el balance de emisiones total, que en Barcelona y el noreste peninsular refleja una mayor actividad industrial frente a Madrid y el centro de la Península, (3) las distintas contribuciones de los procesos atmosféricos a la concentración final de contaminantes, la cuantificación de dichos procesos permite definir patrones de circulación característicos de zonas costeras y con una orografía muy compleja en el área de Barcelona, mientras que en Madrid, el comportamiento es más simple, (4) el régimen de sensibilidad química, que es diferente en ambas ciudades, determina la respuesta del O3 troposférico a la disminución de emisiones de NOx. El efecto de las estrategias estudiadas es positivo en términos de concentración de NO2, SO2 y PM10, siendo éstas menores que en el escenario base (sin cambios). Sin embargo, el alcance depende en gran medida de las flotas específicas afectadas y del área urbana que se considere. La introducción de vehículos a gas natural constituye una medida eficaz para reducir los niveles de SO2 y PM10 en las ciudades. El uso de biodiesel B20 disminuye fundamentalmente la concentración de SO2, aunque puede conllevar un ligero incremento de concentración de NO2. El uso de vehículos híbridos reduce fundamentalmente las emisiones de NOx, lo que produce una disminución de los niveles de NO2 urbanos. En Madrid este hecho tiene efectos positivos en la concentración de O3 local, sin embargo en Barcelona la disminución de emisiones de NOx supone un incremento del O3 local en todos los casos. La limitación de velocidad a 80 km h-1 en el área de Barcelona reduce los niveles de NO2 y PM10, sobre todo en las zonas directamente afectadas por la medida. La introducción en el modelo de velocidades de circulación horarias, en lugar de la velocidad constante previamente considerada, ha permitido determinar estos cambios en calidad del aire de manera más precisa, teniendo en cuenta patrones de circulación reales y el efecto de la congestión. En general las estrategias seleccionadas tienen efectos positivos en zonas a sotavento de las ciudades, incluso en el caso del O3. La aplicación de modelización atmosférica con alta resolución es una herramienta útil para determinar cuantitativamente los efectos de estrategias de reducción de emisiones de tráfico. Los inventarios de emisiones detallados y la disponibilidad de factores de emisión para nuevas tecnologías o combustibles alternativos son un factor clave para este tipo de desarrollos. / The urban air pollution affects human health, causes damage to ecosystems and transboundary air pollution. The southern Mediterranean region and specifically the Iberian Peninsula are commonly affected by highly polluted episodes. The high O3 levels, and specifically the NO2 and PM concentrations in urban areas, are of special concern, frequently exceeding the European air quality targets. On road traffic is the main source of anthropogenic emissions in the urban environment. Different strategies addressed to reduce this contribution are being currently implemented and tested. The quantitative assessment of their effects in advance is fundamental to help decision makers. Air quality modelling is the most suitable tool to perform this kind of evaluations. This PhD Thesis proposes the use of the mesoscalar WRF-ARW/HERMES/CMAQ modelling system with high resolution to test in advance such strategies for on-road traffic emissions abatement. It focuses on the two most populated urban areas of Spain, Barcelona and Madrid, which constitute a typically coastal and continental environment. The 17-18 June, 2004 is chosen as the study case. It fits in a poor air quality situation in both areas but also in an usual traffic circulation pattern (working days). Several feasible short-term strategies are selected and implemented in the emission model in the most realistic way as possible. They include: use of alternative fuels, such as natural gas or biodiesel, introduction of new technologies, such as hybrid electric vehicles, and urban management schemes, such as speed circulation limit. They are evaluated in terms of emissions, fuel consumption and air quality changes in the urban areas and at a regional scale, over the North-eastern and Central Iberian Peninsula. The effects of these strategies depend on the study areas. The factors that condition these differences are mainly: (1) the specific vehicle fleet composition, having Barcelona a larger proportion of diesel and commercial vehicles and lower quantity of passenger cars than Madrid; (2) the different contributions of the activity sectors to anthropogenic emissions, which in Barcelona and the North-eastern Iberian Peninsula reflect a heavier industrial activity against Madrid and the Central Iberian Peninsula region; (3) the different contributions of atmospheric processes leading to the concentration of pollutants; their quantification leads to the observance of characteristic transport patterns of a coastal area and very complex terrains in Barcelona, and a much simpler behaviour in Madrid, a typically continental area; (4) the chemical sensitivity regime also differs, which particularly affects the O3 response to NOx abatement strategies. The effect of all the tested strategies in urban NO2, SO2 and PM10 concentrations is positive, being lower than in the base case. Nevertheless the extent of this effect largely depends on the affected fleets and on the urban area of application. The introduction of natural gas vehicles proved to be specifically effective in reducing SO2 and PM10 concentrations in Barcelona and Madrid areas. The introduction of biodiesel as a fuel would slightly affect the urban air quality levels, improving mainly the SO2 levels. The use of hybrid cars affects the NOx emissions considerably, reducing NO2 urban levels. Moreover in Madrid it causes a noticeable reduction in the local O3 concentrations. The Barcelona photochemical regime involves local O3 concentrations increase when reducing NOx emissions. The introduction of an 80 km h-1 speed limit in the Barcelona area reduces NO2 and PM10 levels, specifically in the zones affected by the measure. The inclusion in the model of hourly speed data from measurement campaigns instead of the previously constant speed considered, allowed assessing the gains of such a measure in a more realistic manner, taking into account real circulation patterns and the congestion effect. The effects of the selected strategies are always positive in downwind areas, even in terms of O3 concentration. The application of high resolution modelling proved to be a useful tool to quantitatively asses the effect of management strategies. The detailed emissions inventories and the availability of emission factors for new technology vehicles or alternative fuels are key factors to this kind of developments.

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El objetivo general del presente trabajo de título es generar antecedentes para la determinación de factores de emisión para vehículos pesados de transporte público en el Gran Santiago, en forma experimental con equipos portátiles en ruta.

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