En el presente trabajo se realiza una evaluación ambiental que permite identificar, a partir de la percepción de la comunidad, elementos y componentes sociales, económicos y ambientales, que pueden verse afectados con el proyecto de energización sustentable, y a su vez, aminorar, durante la etapa de operación e implementación, posibles efectos negativos que se puedan generar. Complementado a ello, se zonifican aquellos impactos más significativos del proyecto, lo que permite tener una visión espacial acerca de las transformaciones que puedan suceder. Esta memoria se estructura en tres partes. En la primera parte se indicarán los antecedentes generales, objetivos, información teórico-conceptual, antecedentes sobre el área de estudio y finalmente la metodología a aplicar. En la segunda etapa se entregan resultados sobre: descripción del proyecto de energización sustentable en Huatacondo, para tener una idea general sobre los alcances y contenido del proyecto; análisis de encuestas para identificar percepción de la comunidad afectada; generación de una línea de base territorializada, la cual permitirá tener una visión detallada del área de influencia del proyecto; cruce entre variables sociales, económicas y ambientales, con las obras y actividades, los que posteriormente permiten caracterizar y valorar los impactos; por último, se espacializará la información obtenida en la etapa anterior y se realiza una propuesta de medidas para mitigar los impactos negativos en cada una de los componentes estudiados. En la tercera etapa se realiza una discusión sobre las ERNC y las posibles transformaciones que ocurren en los diferentes sistemas estudiados. Además se presentan sugerencias que permitirán minimizar impactos a futuro.

Memoria para optar al título de Diseñadora Industrial

Introducción: En la alta competencia las características morfológicas en deportistas son cada vez más específicas. En deportes colectivos como en fútbol se requiere una especialización antropométrica, según la posición de juego, cada vez más exigente en jugadores jóvenes, por lo que esto implicaría una asociación con la alimentación como base fundamental del desarrollo físico en dichos deportistas. Objetivo: Determinar la asociación entre el somatotipo y el consumo de energía y macronutrientes de jóvenes futbolistas competitivos de 12-16 años, de las divisiones menores de los principales clubes de futbol, según posición de juego. Metodología: Descriptivo de asociación cruzada, transversal y observacional. Lugar: Dos clubes de futbol de menores ubicados en La Molina y San Borja, durante el año 2014 Participantes: 97 futbolistas varones de alto rendimiento con edades entre 12 y 16 años. Intervenciones: Mediciones antropométricas en base al protocolo de la Sociedad internacional para el Avance de la Cineantropometría (ISAK). El somatotipo se calculó según el modelo propuesto por Heath & Carter. Se aplicó la encuesta semicuantitativa de alimentos para la estimación del consumo de energía y macronutrientes. Resultados: El somatotipo medio de los jóvenes futbolistas competitivos fue de Mesomorfo Balanceado con valores de 2.63 – 4.75 – 2.55. según la posición de juego. Los arqueros presentaron un mayor endomorfismo con 2.62. El consumo promedio de energía de los futbolistas según su adecuación fue de 79.4 % ± 11.1%. No existió asociación significativa entre los porcentajes de adecuación de macronutrientes y el somatotipo. Conclusiones: El Futbolista competitivo aunque presenta un somatotipo aceptable no cubre el 100% del consumo de energía y macronutrientes para la práctica de este deporte. / Introduction: In the highly competitive morphological characteristics in athletes are becoming more specific. In team sports like football anthropometric expertise is required, according to playing position increasingly demanding young players, so this would imply an association with food as a fundamental basis of physical development in these athletes. Methods: Descriptive cross, cross-sectional observational association. Location: Two minor football clubs in LA and San Borja Molina during 2014 Participants: 97 high performance male soccer players aged between 12 and 16 years. Interventions: Anthropometric measurements based on the protocol of the International Society for the Advancement of Kineanthropometry (ISAK). The somatotype was calculated according to the method proposed by Heath & Carter model. Semiquantitative food survey to estimate the energy and macronutrient was applied. Results: The mean somatotype of young competitive players was Mesomorph Balanced with values of 2.63 - 4.75 - 2.55. According to the playing position Archers had a higher endomorphism with 2.62. The average power consumption of the players according to their adequacy was 79.4% ± 11.1%. There was no significant association between adequacy percentages of macronutrients and somatotype. Conclusions: The competitive Footballer while presenting an acceptable somatotype does not cover 100% of the energy requirements for the sport. Keywords: kinanthropometry, somatotype, fitness, energy, macronutrients, football / Tesis

México cuenta con unas excelentes condiciones para el aprovechamiento de la energía proveniente del viento, o energía eólica. Sin embargo, y a pesar de todos los aspectos positivos que conlleva esta actividad, impulsada a nivel internacional e integrada en la legislación nacional como una de la principales alternativas para llevar a cabo la transición energética hacia fuentes renovables y más limpias en comparación con las fuentes fósiles, no se debe obviar el hecho de que su explotación también incide de manera significativa sobre el medio y causa impactos ambientales, por lo que resulta necesario contar con un marco jurídico que asegure, tanto a nivel internacional como en los diferentes Estados, un adecuado desarrollo y ordenación de la misma, para evitar un efecto contrario al que se pretendió con su fomento y el del resto de fuentes energéticas renovables. Partiendo de estas consideraciones, y de la hipótesis de que México aún no cuenta en la actualidad con un marco regulatorio lo suficientemente robusto, en el contexto de la sostenibilidad ambiental y del respeto a los derechos humanos, que garantice la protección del medio ambiente de manera efectiva y suficiente ante el avance de este tipo de aprovechamiento energético, el objetivo general de la presente tesis doctoral ha sido, en primer lugar, desarrollar el régimen jurídico aplicable en este país a los proyectos para la obtención de energía eólica, desde una perspectiva principalmente ambiental, aunque también energética, especialmente la referida a las fuentes renovables, dado que ambos aspectos se encuentran tan interrelacionados que se antoja difícil analizar el primero sin considerar el segundo, así como también en el ámbito internacional y la Unión Europea, en España, en consideración a la similitud que tiene su ordenamiento jurídico con el de México y, finalmente, en Estados Unidos de América y el estado de California, por su vecindad geográfica y la relación creciente con el primero en cuestión de energías renovables, a partir de los respectivos principios constitucionales, leyes y otros instrumentos normativos destacados aplicables en la materia, además de mostrar algunos ejemplos de jurisprudencia y tesis aplicables en el caso de México. En segundo lugar, y como objetivo específico, se realizó un estudio comparativo sobre el procedimiento de evaluación del impacto ambiental de proyectos eólicos que se lleva a cabo en los dos países y el estado norteamericano de California, utilizando para ello siete casos ejemplificativos, por considerar a este procedimiento como el principal instrumento de política ambiental de carácter preventivo en los tres, con el fin de evaluar si México utiliza unos estándares jurídicos ambientales semejantes, al menos, a los de los otros dos, resultando como principal conclusión que, en términos generales, no lo está haciendo, y tampoco cuenta con un marco regulatorio ambiental lo suficientemente robusto, confirmando la hipótesis de partida de la investigación, lo cual representa un riesgo actual y futuro para el medio ambiente del país y su biodiversidad, dado que estos proyectos y, por ende, todos los de aprovechamientos energéticos renovables, van a continuar incrementándose a medida que avance la transición energética. Por último, se propusieron diversas oportunidades de mejora en el apartado de conclusiones finales.

La hipótesis sobre la cual se funda este trabajo de investigación es que, después de dos décadas de funcionamiento del modelo de reforma del sector eléctrico argentino la posibilidad de introducir competencia en el segmento de generación eléctrica y que esta permanezca en el largo plazo haciendo sostenible el sistema en el tiempo, ha sido altamente dependiente de un conjunto de elementos críticos, y tiene un alto grado de especificidad. Estos elementos pueden enumerarse como: condiciones particulares de tiempo y lugar, características tecnológicas de los sistemas eléctricos al momento de la reforma, disponibilidad de recursos primarios que en el caso argentino es principalmente gas, posibilidad de encadenamiento con otras cadenas productivas, calidad y estabilidad de las instituciones. En este trabajo, se tomará la experiencia Argentina como objeto privilegiado de análisis y se confrontarán aspectos de la misma con las condiciones y experiencias correspondientes a otros dos países de la región sudamericana: Colombia y Chile. El enfoque metodológico utilizado es multidimensional, sistémico e histórico enfatizando en una mirada de conjunto hacia el sector. Se ha dividido a la tesis en tres grandes cuerpos temáticos: en el primero se establece el marco metodológico utilizado a lo largo del trabajo; en el segundo cuerpo temático titulado “La cadena productiva eléctrica”, se analiza la organización productiva , institucional y la evolución histórica de la cadena eléctrica en Argentina y se comienza a focalizar en el segmento de generación; en el tercer cuerpo temático denominado “La Gestión de los Mercados de generación Eléctrica en la región sudamericana ” se analizan las características principales de los mercados de generación eléctrica en los países elegidos en esta investigación; Lo anteriormente mencionado se analiza desde un punto de vista teórico, empírico y comparativo entre tres experiencias regionales; por último se llega a la caracterización de la singularidad del caso argentino en el contexto de los países y de la región bajo estudio. En el último apartado se elaboran las conclusiones generales. / The general hypothesis of this research is that: after two decades of the Argentine electricity reform, the possibilities of introducing competition in electricity production and the long term sustainability of the system, has been highly dependent on a group of key issues, which have a high degree of singularity. These key issues are: specific conditions of time and place; technological characteristics of the electrical system at the time of the reform; availability of primary resources like gas in the Argentine case; finally the re-linking with other productive chains and the quality and stability of the institutions. In this study, we focus on the Argentine experience and compare it with two other South American countries: Colombia and Chile. The analytical framework of this analysis is: multidimensional, systemic and historical. The paper has been structured into three sections. The first section presents the methodology framework of the thesis. The second section studies the institutional organization and historical evolution of the electricity chain in Argentina, focusing on the electricity production. The third section refers to the evolution of the electricity production in the countries selected in this investigation which belong to the South American Region. In the same section we reach the characterization of the singularity of the Argentine case in reference to the countries and region analyzed in this thesis. Finally general conclusions have been established.

El creciente interés a nivel mundial en el aprovechamiento de las fuentes alternativas de energías limpias y renovables ha impulsado intensamente los avances tecnológicos que permiten la conversión de energía ambiental vibratoria en energía eléctrica. Esta técnica conocida como “recolección de energía” (Energy harvesting) consiste en convertir energía mecánica en eléctrica con el objetivo de alimentar dispositivos electrónicos de baja potencia tales como sensores. En este marco, en la presente tesis se presenta el desarrollo de un dispositivo recolector piezoeléctrico de energía rotante para la alimentación de sensores inalámbricos aplicados a aerogeneradores. Con el objetivo de simular el comportamiento electromecánico del dispositivo, se desarrolla una herramienta computacional basada en una formulación unidimensional de elementos finitos válida para sistemas estructurales con múltiples vinculaciones contemplando los efectos inducidos por el movimiento de rotación, el acoplamiento electromecánico y múltiples láminas de material piezoeléctrico. El enfoque numérico es formulado por medio de un elemento finito geométricamente no lineal con seis grados de libertad mecánicos y un grado de libertad eléctrico por nodo. El novedoso dispositivo que se obtiene como producto final consiste en un diseño estructural compuesto por múltiples vigas vinculadas entre sí, masas puntuales ubicadas en los extremos libres y una lámina de MFC (Macro Fiber Composite) adherida a una de las vigas. Como aspecto fundamental del dispositivo se destaca la capacidad de generar energía en condición resonante y no resonante en un rango de baja frecuencia de operación; este comportamiento se debe a la gran flexibilidad otorgada por las múltiples vigas y masas puntuales. Entre los distintos aspectos analizados se encuentra la influencia de la fuerza centrífuga, la resistencia eléctrica de carga, la ubicación y cantidad de los materiales piezoeléctricos y su conexión eléctrica (serie y paralelo). Como principal aplicación de los recolectores de energía desarrollados en este trabajo se encuentra su utilización para el sensado estructural de aerogeneradores, donde el dispositivo está sujeto a aceleraciones de 1g y velocidades de rotación de 0.5 a 3 Hz (30 – 180 rpm). Los resultados obtenidos a partir de la formulación numérica son comparados exitosamente con los resultados numéricos de Abaqus y los experimentales de laboratorio. Finalmente, se observa que el diseño propuesto proporciona suficiente potencia eléctrica para energizar un sensor y un sistema transmisor inalámbrico de datos. / The growing global interest in the use of alternative sources of clean and renewable energies has allowed the development of many technologies of energy harvesting in ambient vibration. The energy harvesting technique based on piezoelectric effect is a mechanism to convert mechanical into electrical energy to power electronic devices such as sensors. In this context, this thesis presents a novel piezoelectric energy harvester that scavenging energy from rotating environment, allowing the feeding of wireless sensors. In order to modeling the electromechanical behavior of the device, a one-dimensional finite element formulation is developed. This approach presents the ability to predict the dynamical behavior of tridimensional (3D) rotational energy harvesting devices, considering complex geometric configurations, geometrically nonlinear effects induced by the centrifugal forces and the electromechanical coupling. The beam model is formulated by means of a geometrically nonlinear finite element (FE) with six mechanical degrees of freedom per node and one electrical degree of freedom interpolated using standard linear shape functions. The proposed harvester consists in two multiple beams linked by a rigid beam. The multiple beams have attached masses at the free ends and a Macro Fiber Composite piezoelectric sheet bonded on one of the beams. As a fundamental aspect, the piezoelectric energy harvester operates in resonance and non-resonance condition in a very low frequency range. This behavior is due to the large flexibility given by the multiple beams and masses. The harvesting performance is analyzed by several electric resistances (Re), three hub distances (R), several rotation speed () ranging from 0 to 3 Hz, several positions of the piezoelectric material (“MFC Lateral” and “MFC Central”) and two electric connections (series and parallel) between the MFC patches. The main application of the proposed energy harvester is for the structural sensing of wind turbines, where the prototype is subjected to accelerations of 1g and rotation speeds from 0.5 to 3 Hz (30 – 180 rpm). The numerical model is successfully validated with Shell 3D models in Abaqus and also with experimental results. Finally, it is concluded that the proposed design provides sufficient electric power to energize a sensor and a wireless data transmitter system.

En el transporte de gas natural el rol de la incertidumbre desde el punto de vista económico-financiero es de gran interés dado que los costos de construcción de gasoductos representan una erogación significativa y, a su vez, estos activos presentan un alto riesgo por carecer de usos alternativos. Entonces, las características específicas de los activos y el poder de mercado de los distintos participantes en el sector petrolero y gasífero motivan la intervención regulatoria del sector. Las medidas adoptadas por las agencias regulatorias que son distintas a las previstas inicialmente en el contrato de concesión pueden ocasionar consecuencias inciertas en el flujo de fondos. En Argentina, la sanción en 2002 de la Ley de Emergencia Pública y Reforma del Régimen Cambiario (L. 25.561) implicó el cambio del esquema tarifario en los medios de transporte de gas, alterando significativamente la ecuación económica de los prestadores del servicio. Debe resaltarse que, bajo estas condiciones, las compañías se vieron forzadas a ajustar su estructura de costos operativos producto del proceso inflacionario que se ha desencadenado por más de una década. Por ende, en esta tesis se aborda la ruptura contractual en el sector argentino de transporte de gas natural. Para ello, se expone la evolución histórica del mercado, se elabora un modelo teórico que describe los incentivos gubernamentales que promueven la ruptura y se miden las consecuencias económico-financieras en la eficiencia del sistema. Luego de un primer capítulo introductorio donde se plasman los objetivos de la tesis, se presenta la evolución del mercado del gas natural en Argentina. A partir de la dinámica observada en las últimas dos décadas, el estudio se enfocó en el cambio de las condiciones contractuales luego de la derogación de la Ley de Convertibilidad. En el capítulo 3 se analizan los acuerdos regulados entre agentes (v.g. Estado, operadores) mediante el tratamiento que propone la teoría de contratos. El desarrollo formal es novedoso pues apunta a modelizar los factores que llevan a los gobiernos a incumplir los contratos de concesión o privatización. El modelo desarrollado es contrastado con el caso argentino del transporte de gas natural. En el capítulo 4 se estima un modelo econométrico de frontera estocástica basado en costos para empresas del sector. La coexistencia entre la falta de inversión y la restricción de ingresos invita a evaluar la relación entre la ruptura contractual y la performance operativa. Principalmente, fue posible identificar que si hubiera ahorro en costos, este hecho no ha afectado la eficiencia operativa de las compañías. Luego, el quinto capítulo complementa el análisis de eficiencia desde el punto de vista técnico. Mediante una aplicación original de Redes Neuronales Artificiales en el estudio de gasoductos, se desarrolla un modelo perceptrón multicapa para evidenciar cambios en la eficiencia técnica luego del congelamiento tarifario implantado en 2002. De este modo se pudo detectar que la ineficiencia ha sido reducida a partir de la restricción de ingresos. Finalmente, se presentan las conclusiones generales de esta tesis y se delinean tópicos de desarrollo futuro para completar el análisis propuesto. / The role of economic uncertainty in the natural gas transport market is of great interest since pipeline construction costs involve significant expenditures, while at the same time these assets are highly risky due to the fact that they lack of alternative uses. Therefore, both this specificity and the market power of oil and gas companies justify the introduction of regulation in the market. Measures adopted by regulatory authorities that are different from the initially agreed ones may bring uncertain consequences on the cash flow stream. In Argentina the Public Emergency Law (L. 25.561) voted in 2002 implied a modification in the pricing scheme, deeply affecting the economic balance of natural gas transport firms since then. It should be noted that, under these circumstances, companies were forced to adjust their cost structure due to the inflation process unfolding for more than a decade. Consequently, this thesis addresses the contract break in the Argentinean natural gas transport system. In order to achieve this goal, the historical development of the market is described, a model is developed where governmental incentives to breach contracts are depicted, and economic consequences on the system efficiency are measured. After an introductory chapter where the thesis objectives are outlined, the evolution of the natural market in Argentina is presented. From the events observed in the last two decades, the analysis is focused on the contractual modifications after the Convertibility Law repeal. In the third chapter regulated contracts are analyzed through game theory. This theoretical approach is innovative since it aims at modelling critical factors that provide incentives for governments to break concessions or privatized contracts. This model is illustrated with the case of natural gas transport market in Argentina. In the fourth chapter, a cost stochastic frontier model based on costs from transport firms worldwide is estimated. The coexistence of income restriction and the lack of investment encourages to evaluate the relationship between contract breach and operative performance. In particular, it was possible to identify that, when there had been cost savings, this fact could have positively affected firms as regards cost-efficiency. Then, the fifth chapter supplements the efficiency analysis from a technical perspective. Through an original application of Artificial Neural Networks in the field of pipelines, a multilayer perceptron model was developed to detect changes in the technical efficiency after the rate constraint applied in 2002. In this respect, it was possible to detect that inefficiency was reduced due to income restriction. Finally, the main conclusions of this thesis are presented and future research topics are outlined to complete the proposed study.

La producción sustentable de energía constituye uno de los desafíos más importantes del presente siglo. En particular, la producción de biocombustibles, basados en materias primas renovables, requiere aún de esfuerzos de investigación a nivel celular, de procesos y de plantas completas, para lograr competitividad económica frente a los combustibles fósiles. En la presente tesis, se proponen modelos matemáticos de creciente complejidad y se aplican metodologías de programación matemática avanzada para la resolución de problemas de diseño y optimización de procesos de producción de biocombustibles. Se formulan modelos matemáticos que describen desde la red metabólica de una cianobacteria hasta una planta completa de producción de bioetanol, considerando también procesos de extracción y deshidratación de etanol con fluidos supercríticos y procesos de fermentación discontinuos para la producción de hidrógeno. En este sentido, este trabajo analiza, en primer lugar, una planta de producción de etanol a partir de granos, en particular, sorgo granífero, una materia prima disponible en la región sudoeste de la provincia de Buenos Aires y La Pampa. Se trata de una tecnología madura, que resulta de interés a nivel regional y nacional. Se formulan balances de masa y energía para el proceso y se realiza una evaluación económica de una planta basada en la tecnología de molienda seca. A continuación, y con el objetivo de realizar aportes en el diseño de redes metabólicas para la producción sustentable de etanol, se propone un modelo matemático para una cianobacteria modificada genéticamente para producir etanol. Un punto importante es que en este caso la fuente de carbono no es glucosa, sino dióxido de carbono que se puede obtener de una corriente residual. Se formulan problemas de programación lineal mixto entera (MILP) en dos niveles y se propone una reformulación para la maximización simultánea del crecimiento celular y la producción de etanol, con resultados comparables a los reportados por una empresa que aplica esa tecnología. Asimismo, se presentan modelos rigurosos para la etapa final del proceso de producción de etanol: la deshidratación mediante un proceso de extracción con fluidos supercríticos, considerando diversas alternativas de integración energética, en un marco de optimización económica. Esta tecnología resulta altamente competitiva con las actuales tecnologías comerciales. Finalmente, se proponen modelos dinámicos de procesos de producción de biohidrógeno mediante consorcio de bacterias, en un bio-reactor discontinuo, y se estiman los principales parámetros cinéticos, basados en datos experimentales obtenidos para tal fin. / Sustainable energy production constitutes a main challenge within this century. In particular, biofuel production, which is based on renewable raw materials, still requires increased research efforts at cellular, process and plant levels to be economically competitive with fossil fuel production. In this work, mathematical models of increasing complexity are proposed for the design and optimization of biofuel production processes. Advanced mathematical programming techniques are applied for describing processes going from the metabolic network of a cyanobacterium to an entire ethanol plant, including extraction processes with supercritical fluids for ethanol dehydration and discontinuous fermentation processes for hydrogen production. As a first step, an ethanol plant based on grain sorghum is analyzed. This cereal is widely available in Buenos Aires and La Pampa provinces. Even though it is a mature technology, it is of regional and national interest. Mass and energy balances are formulated and an economic evaluation is carried out for a dry mill technology. To analyze a more sustainable alternative, a mathematical model is proposed for a genetically modified cyanobaterium producing ethanol. The important issue in this case is that the carbon source is no longer glucose but carbon dioxide that can be obtained from a residual stream. Mixed integer linear programming problems are formulated for the simultaneous maximization of cellular growth and ethanol production. The bilevel optimization problem is reformulated to a single level one, using duality theory concepts. Ethanol yields are comparable to experimental values reported by a commercial plant based on this technology. In the following step, rigorous models are proposed for energy integration and economic optimization of the ethanol dehydration step, through extraction with supercritical fluids. This technology turns out to be competitive with current commercial ones. Finally, dynamic kinetic models are proposed for hydrogen production through bacteria consortium in a batch fermentor, based on residual streams. Main kinetic parameters are determined by solving a dynamic parameter estimation problem based on experimental data for this process.

En los últimos años dispositivos móviles y sistemas de cómputo han logrado disminuir sus tamaños y aumentar su funcionalidad sin sacrificar sus consumos energéticos a través de buenas estrategias de administración de energía. En esta tesis se aborda la implementación de convertidores de potencia para administración de energía. Dos líneas de investigación serán abordadas; la primera a nivel de sistemas empaquetados (system in a package) y la segunda en sistemas en circuitos integrados (system on chip). En la primera parte se presenta un análisis de la técnica de desvío de ondulación (ripple steering) aplicada a tecnologías de cerámicas de baja temperatura de sinterizado (low temperature co-fired ceramics, LTCC) magnético y se analiza la factibilidad de usarla en filtros de potencia. Luego se determina la zona de trabajo en la que el filtro con ripple steering presenta mayor atenuación que un filtro LC de 2do orden con el mismo volumen. Para esto se modela el comportamiento del filtro dependiendo de diferentes parámetros de fabricación y se propone una figura de mérito que evalúa la mejora en la atenuación entre el fltro con ripple steering y el filtro clásico LC de 2do orden con el mismo volumen. Para validar el modelo propuesto y la figura de mérito se construyen inductores acoplados en LTCC que son utilizados en un filtro de potencia. Los resultados experimentales muestran que el filtro con ripple steering se desempeña mejor, con una atenuación 66% más alta que el filtro clásico LC de 2do orden. Ambos filtros son luego utilizados como filtros de salida de un convertidor reductor (buck) y se comprueba que la ondulación de salida (ripple) también es 66% menor para el filtro con ripple steering. En la segunda parte de la tesis se aborda el caso de estudio de un convertidor de múltiples salidas utilizando una única inductancia (single inductor multiple outputs, SIMO) completamente integrado, orientado a la administración de energía dentro de la misma pastilla de silicio (die) de un sistema en circuito integrado. El convertidor posee dos salidas, una reductora (buck) y otra elevadora (boost) de tensión. Para llevar a cabo la implementación se elije una tecnología CMOS de 65 nm, ampliamente utilizada en sistemas en circuitos integrados. Se propone y desarrolla una estrategia de control por histéresis, los módulos y circuitos necesarios para su implementación. Comparadores de alta velocidad, transductores de corriente instantánea y media y los sensores de corriente cero por la inductancia son desarrollados junto con una máquina de estados asincrónica que ofrece las mejores características para el control del sistema. El convertidor desarrollado genera tensiones de 1.2 V y 0.8 V a partir de una tensión de 1 V. Las salidas poseen una regulación del 10% en la condición de máxima carga que es de 50 mA. El convertidor logra un pico de eficiencia mayor al 70 %, que es comparable a la eficiencia reportada en trabajos previos y superior a la que se puede obtener con reguladores lineales. / In recent years, mobile devices and computer systems have reduced their size and increased functionality without increasing their energy consumption through good energy management strategies. In this thesis the implementation of power converters is discussed for power management. Two lines of research will be addressed; the first in system in a package and the second in system on chip. In the first part, an analysis of the ripple steering technique applied to magnetic low temperature co-fired ceramics (LTCC) and the feasibility to be applied to power filters are presented. The working zone where the filter with ripple steering shows a greater attenuation than a LC filter of 2nd order with the same volume is determined. With this purpose, the filter behavior is modeled depending on various manufacturing parameters and a figure of merit which evaluates the improvement in attenuation between the filter with ripple steering and classical LC filter 2nd order with the same volume is proposed. To validate the proposed model and the figure of merit LTCC coupled inductors which are used in a power filter are constructed. Experimental results show that the filter with ripple steering performs better than the classic LC filter 2nd order with an attenuation 66% higher. Both filters are then used as output filters of a buck converter and it can be checked that the output ripple is 66% lower for the filter with ripple steering. In the second part of the thesis the case study of a converter with multiple outputs using a single inductor (SIMO) fully integrated, oriented power management within the same die of a system integrated circuit. The inverter has two outputs, a buck-like and a boost-like. To carry out the implementation, 65 nm CMOS technology is chosen since it is widely used in system on a chip. A hysteretic control strategy is proposed and developed; modules and circuits necessary for its implementation are also carried on. High speed comparators, instantaneous, average and zero inductor current transducers and sensors are developed together with an asynchronous state machine which offers the best features for control the system. The developed converter generates output voltages of 1.2 V and 0.8 V from a input voltage of 1 V. The outputs have a regulation of 10% at maximum load condition (50 mA). The converter achieves a peak eficiency of 70 %, which is better than the expected eficiency of a linear regulator and it is comparable with the fully integrated power converter eficiency previously reported in the literature.

En un vehículo de transporte de pasajeros convencional, sólo un porcentaje muy bajo del combustible, entre el 10 y el 16%, se utiliza para la marcha del mismo mientras que el resto es energía disipada en los frenos, transmisión, motor, accesorios, resistencia a la rodadura, arrastre aerodinámico y ralentí. De todas estas pérdidas, la de mayor magnitud es la del motor (aproximadamente el 63%), la cual en gran medida se pierde en forma de vibración. El propósito de esta tesis, por lo tanto, se centra en el diseño y fabricación de un dispositivo recuperador piezoeléctrico multimodal capaz de recuperar parcialmente la energía que se pierde en la vibración del motor. Esta energía vibratoria disponible está caracterizada por un gran número de ondas mecánicas de diferente magnitud y frecuencia que se excitan para cada velocidad de giro del motor. El diseño se basa en una viga piezoeléctrica compuesta y dos sistemas dinámicos masa-resorte en sus extremos, cuya respuesta dinámica se calcula a partir del desarrollo de un modelo analítico que contempla aspectos distintivos como acoplamiento electromecánico, relaciones constitutivas no lineales, disipación de energía, magnitud de la carga eléctrica, etc. Mediante una apropiada reducción del modelo analítico se identifican los parámetros no lineales correspondientes al modelo. Posteriormente, se fabrican y ensayan cuatro dispositivos, evaluándose el voltaje y la potencia eléctrica dados por el modelo sobre una resistencia de carga. Los resultados obtenidos son validados por los experimentos. En el proceso de optimización del dispositivo de mayor potencia se propone una función objetivo que contempla las características de frecuencia y aceleración variables de la excitación, obteniéndose un dispositivo final superior a los originales, con valores de potencia eléctrica significativos. Finalmente, se realiza la implementación en un escenario real sobre el vehículo, donde se realizan dos recorridos urbanos diferentes para el sensado de temperatura a partir de la alimentación del dispositivo recuperador optimizado. / In a conventional transport vehicle, only about 10 to 16% of the energy from the fuel is used to move it down the road. The rest of the energy is lost in the brakes, transmission, engine, accessories, rolling resistance, aerodynamic drag and idle losses. Among all of these, the largest loss is the energy lost in the engine (approximately 63%), which is mostly wasted as vibration. The purpose of this thesis is the design and fabrication of a multimodal piezoelectric energy harvesting device capable of recovering that lost energy. The available vibratory energy is characterized by a large number of mechanical waves of different magnitudes and frequencies which are excited for each speed of the engine. The harvesting device is based on a composite piezoelectric beam with two mass-spring systems at its ends. A one-dimensional analytical model is developed to analyze the dynamic response. Among the distinctive aspects contemplated in the model are: electromechanical coupling, nonlinear constitutive relations, energy dissipation, magnitude of the electric load, etc. By means of an appropriate reduction of the analytical model, the nonlinear parameters corresponding to the model are identified. Subsequently, four devices are fabricated and tested to evaluate the voltage and electrical power over an electrical load, calculated with the analytical model. The results are then validated by the experiments. An optimization process is applied to the device of maximum mean energy by means of the method of genetic algorithms. In order to take into account the principal characteristics of the excitation (variable frequency and acceleration) a proper objective function is proposed. The final device obtained is greatly improved and obtaining a very improvement final device to the original. Significant values of the electrical power are obtained. Finally, the implementation is carried out in a real scenario on the vehicle with considering two different routes trajectories for temperatures measure, from the feeding of using the optimized harvester device as power supply.