In recent years the detection and diagnosis of faults in devices and processes has been a field of research and development that has been addressed from multiple perspectives: control engineering, artificial intelligence and statistics among others. Within each with a number of techniques: expert systems , neural networks, case-based reasoning , signal analysis, observers equations analytical redundancy based on consistency, but only considering the presence of multiple failures and no diagnosis. In this thesis the detection and diagnosis of multiple faults in dynamic systems using nonlinear analysis for the detection and diagnosis for structured waste components will be studied. The study includes the development of a mathematical model of a gas turbine mini SR -30 and implementation of algorithms for detection and diagnosis of multiple faults in the system. The detection and diagnosis of multiple faults is more complex than the detection and diagnosis of single faults. This is not only because it increases the number of failures, but also because of the emergence of new phenomena that should be considered, such as a combination or interaction of faults, compensation, and the combinatorial explosion of possible failure scenarios. The problem of multiple failures is important, since the single fault assumption can lead to incorrect diagnoses when multiple faults occur. / En los últimos años la detección y el diagnóstico de fallos en dispositivos y en procesos ha sido un campo de investigación y desarrollo que se ha podido abordar desde múltiples perspectivas: la ingeniería de control, la inteligencia artificial y la estadística entre otros. Dentro de cada una de ellas con multitud de técnicas: sistemas expertos, redes neuronales, razonamiento basado en casos, análisis de señales, observadores, ecuaciones de redundancia analítica, diagnóstico basado en consistencia, pero considerando la presencia de fallos únicos y no múltiples. En esta tesis se estudiará la detección y el diagnóstico de fallos múltiples en sistemas dinámicos utilizando análisis de componentes no lineal para la detección y los residuos estructurados para el diagnóstico. El estudio incluye el desarrollo de un modelo matemático de una mini turbina de gas SR-30 y en la implementación de algoritmos de detección y diagnóstico de fallos múltiples en dicho sistema. La detección y el diagnóstico de fallos múltiples ha resultado ser más complejo que la detección y el diagnóstico de fallos únicos. Esto no es sólo porque aumenta el número de fallos, sino también debido a la aparición de nuevos fenómenos que deben ser considerados, tales como una combinación o la influencia mutua de los fallos, la compensación, y la explosión combinatoria de posibles escenarios de fallos. El problema de fallos múltiples es importante, ya que el supuesto de un solo fallo puede llevar a diagnósticos incorrectos cuando fallos múltiples ocurren.

Un estudio numérico del comportamiento térmico y fluido-dinámico de flujos bifásicos, liquido-gas, en conductos es presentado. El análisis numérico es basado en dos diferentes modelos. El primer modelo es conocido como quasi-homogéneo, este modelo asume el flujo bifásico como una mezcla homogénea, que esta caracterizada por un flujo másico, una presión y una temperatura de mezcla. Estas tres variables son encontradas por medio de la resolución numérica de las ecuaciones de conservación de masa, momento y energía. Las velocidades de las fases gas y liquida pueden ser evaluadas a partir del flujo másico total de mezcla y de la distribución de una de las fases en el volumen, la cual es determinada mediante expresiones empíricas. Aunque el modelo quasi-homogéneo es capaz de dar buenos resultados en diferentes aplicaciones donde el flujo bifásico esta presente, este modelo no puede dar información de cada una de las fases independientemente. Sí el modelo quasi-homogéneo es aplicado considerando las restricciones con algunos configuraciones de flujo y el hecho de no incluir los términos de intercambio a través de la interfase, este modelo es capaz de convertirse en una buena herramienta de estimación del comportamiento térmico y fluido-dinámico en diferentes sistemas térmicos, donde el flujo bifásico esta presente. El segundo modelo es conocido como dos-fluidos, este modelo permite considerar que el liquido y el gas coexisten en un mismo volumen de control y que cada una de las fases esta caracterizada por tener una velocidad y una temperatura diferente. Este modelo tiene en cuenta las interacciones entre cada una de las fases y la interfase, así es capaz de reconocer la influencia de los intercambios de masa, momento y energía a través de la interfase. El modelo de dos-fluidos necesita más información empírica que el modelo quasi-homogéneo para cerrar y resolver el sistema de ecuaciones que lo caracteriza. La simulación numérica ha sido desarrollada por medio de la técnica de los volúmenes finitos basada en una integración transitoria, unidimensional o bidimensional de las ecuaciones de continuidad de masa, momento lineal y energía. La presión, las velocidades, las temperaturas y la distribución de cada una da las fases al interior del conducto son obtenidas por medio de la resolución de las ecuaciones gobernantes.Un método semi-implícito basado en el conocido método de corrección de presiones para resolver fluidos en una fase SIMPLE, ha sido empleado para resolver el acoplamiento entre la presión y la velocidad. Los algoritmos de resolución para cada uno de los modelos desarrollados en esta Tesis son detallados.La verificación y validación de los modelos presentados en este trabajo se han realizado contra expresiones analíticas y datos experimentales obtenidos desde la literatura técnica o mediante la infraestructura experimental del CTTC. Una comparativa de resultados entre el modelo quasi-homogéneo y el modelo de dos-fluidos para un caso unidimensional es presentado. Además, dos casos reportados en la literatura han sido usados para comparar los resultados del modelo de dos-fluidos en dos dimensiones.Aplicaciones de los modelos desarrollados en esta Tesis son presentados con el propósito de mostrar las posibilidades ofrecidas por ellos para mejorar el diseño de diferentes equipos térmicos y evitar condiciones de trabajo no deseadas. Un intercambiador de calor del tipo de doble tubo es analizado, observando la influencia de diferentes parámetros sobre el comportamiento térmico y fluido-dinámico. La resolución numérica de un intercambiador del tipo aleta y tubo trabajando como un evaporador o un condensador ha sido comparado con datos experimentales, llegando a obtener un buen ajuste entre ellos. Finalmente, las condiciones de trabajo de un panel solar son optimizadas mediante la simulación numérica, con el objetivo de evitar alcanzar condiciones peligrosas que produzcan daños severos a la instalación.

A partir de la invenció dels mètodes de generació (finals del segle XIX) i de la posterior posta a punt de les màquines adequades per a utilitzar-los, el dentat cicloïdal ha estat progressivament substituït pel dentat d'evolvent fins a tal punt que, exceptuant algunes aplicacions tradicionals (rellotgeria), podem dir avui dia que el primer ha esdevingut un objecte de museu.Les primeres eines emprades en la generació de dentats d'evolvent van adoptar l'angle de pressió de 14,5º: les raons semblen ser en part històriques (la forma del dentat que en resultava recordava el dentat cicloïdal i, en part de càlcul (el sin 14,5º és aproximadament 0,25, la qual cosa simplificava el càlcul). Les altures de cap i de peu eren iguals per facilitar la intercanviabilitat de les rodes generades, i la reducció del nombre d'eines. Aquestes eines, no obstant, donaven lloc a una interferencia important en la zona del peu de les dents quan s'intentava generar pinyons de poques dents.Aquest motiu, i l'exigència de capacitats de càrrega creixents, van conduir a buscar angles de pressió majors. Així doncs, l'eina més generalitzada avui dia és la de 20º, i comencen ja a ésser freqüents eines d'angles de pressió majors (22,5º, 25º i àdhuc superiors).La tècnica del desplaçament de perfil en la generació de les rodes dentades (o correcció de perfil) ha vingut a fer més flexible la utilització de les eines normalitzades.Entre els seus possibles efectes podem citar:Primer. Permet d'evitar la interferència en la generació dels pinyons de poques dents. Segon. Permet desplaçar la zona d'engranament, de la qual cosa en pot resultar un equilibrament entre la resistència de la dent del pinyó i la de la roda, així com la disminució del perill d'excoriació.Tercer. Permet realitzar rodes dentades que engranen segons un angle de pressió diferent del de l'eina. A la practica sempre es procura que sigui més gran, ja en resulten beneficiades les capacitats de càrrega de les dents i les pressions de contacte.Aquests avantatges, els quals es presenten en realitzar un desplaçament positiu (enfora) de l'eina (avantatges més acusats en el pinyó que en la roda), estan en compromís, però, amb la disminució del recobriment.El present treball ha tingut com a punt de partida la constatació que l'angle de pressió ha anat evolucionant al llarg del temps vers a valors superiors al llarg del temps.En un principi, doncs, ens proposàvem estudiar fins on era possible seguir aquesta tendència i quins eren els valors òptims d'aquest paràmetre.En abordar l'estudi, ens hem vist obligats a generalitzar el problema: hem prescindit de les eines normalitzades i del concepte de desplaçament. Ha calgut, doncs, fer una anàlisi dels paràmetres independents, reelaborar les expressions que relacionen els diferents paràmetres de l'engranatge i establir les expressions que tradueixin els límits intrínsecs de l'engranatge (interferències de funcionament, recobriment mínim, joc de fons, etc.): aquest és el tema del capítol 1.Un altre aspecte en el qual hem hagut de parar una especial atenció ha estat en l'elecció dels criteris de prevenció dels deterioraments: molts d'ells inclouen simplificacions respecte a les premisses inicials de càlcul, adaptades a l'eina de 20º. Haches és el tema dels capítols 2 al 6. El capítol 7 tracta de l'estimació de l'energia dissipada, aspecte complementari al present treball.Els capítols 8 i 9 estableixen els criteris d'optimització, i el capítol 10 ofereix les conclusions més sobresortints del treball. Respecte a aquestes últimes ens sembla interessant comentar dos aspectes:Primer. El càlcul habitual de la geometria d'un engranatge generat per una eina normalitzada sols es preocupa que el recobriment no sigui inferior a una certa cota mínima a base de fer una comprovació a posteriori. En el present treball hem tractat el coeficient de recobriment com una variable independent i, en conseqüència, en podem elegir el seu valor com a dada de partida.Segon. La conclusió principal de la tesi és la següent: el veritable límit absolut de la capacitat de carrega de l'engranatge des del punt de vista dels deterioraments estudiats (ruptura per fatiga, picadures i excoriació), té lloc quan tant la dent del pinyó com de la roda arriben a tenir un gruix de cap nul (límit de punta de la dent); donat que la practica confirma que les dents de un gruix de cap excessivament petit sofriesen un deteriorament de la punta, ens veiem inclinats a pensar que cal prendre un cert valor prudencial mínim per a aquest gruix.Per tant, les conclusions d'aquest treball condueixen a una altra investigació: quin és el gruix mínim de cap prudencial per tal que no es produeixi el deteriorament de la punta de la dent? / After the invention of different generation methods for cutting gear teeth (at the end of the nineteenth century) and the consequent development of suitable machines to carry out these methods, the cycloidal profile began progressively to be replaced by the involute profile. Today, excluding some traditional applications (e.g., watchmaking), the former profile has become a museum object.The first tools used in gear generation adopted the pressure angle of 14.5º. The reasons for this choice seem to have been partly historical (the shape of the resulting involute teeth, remembering the cycloidal ones) and partly for purposes of simplifying the calculus (the sine of 14.5º is nearly 0.25). To facilitate the interchangeability of gears and reduce the number of tools, the addendum and dedendum tooth heights were taken as equal. However, these tools induce important interferences in the pinion feet of a reduced number of teeth.The aforementioned reasons, and the demand to increase load capacities, led to the adoption of greater pressure angles. Hence, nowadays more generalised tools adopt the 20º profile angle, and the greater pressure angles of 22.5º and 25º (and even greater ones) become more frequent.The technique of profile shift in gear tooth generation gives flexibility in the usage of standardized tools. Some of the possible effects of the use of profile shift are:a) It avoids interferences during generation of pinions with a small number of teeth.b) It moves the path of contact, which can result in a balancing of pinion and wheel tooth stress and a diminishing of the scoring risk.c) It creates toothed wheels that mesh with a pressure angle different from that of the tool. In practice, usually, we do it greater because we obtain an improvement on tooth strength and contact pressure.However, it is necessary to establish a trade-off between the advantages of a positive (outside) profile shift (more important in the pinion than in the wheel) and the diminishing of the contact ratio.In spite of the interest of profile shift technique of standard tools, we note that simultaneously modifying several tooth parameters of generated gears (dedendum, maximum addendum, tooth thickness, etc.) restricts the possibilities of gear optimization.This dissertation starts by confirming that the profile angle has increased over time.First, we determined up to what degree it was possible to follow that tendency to establish the optimum values of this parameter.In the course of our work, we saw the convenience of generalizing the problem, disregarding the standardized tools and the concept of profile shift. We found it necessary to analyse the independent parameters, reelaborate the equations that refer to the gear parameters and establish the expressions that translate the intrinsic limits of meshing (functional interferences, minimal gear ratio, radial foot clearance, etc.). This is set out in Chapter 1.Another aspect that demands special attention was selection of the criteria for preventing failures. Some of these criteria include simplifications to respect the initial premises adapted to 20º tools. This is set out in Chapters 2 to 6. Chapter 7 then deals with the dissipation of energy, a complementary aspect in this work.Finally, Chapters 8 and 9 establish the optimization criteria, and Chapter 10 presents the dissertation's conclusions. In relation to these conclusions, it is useful to comment on two aspects:First, when we determine the geometry of spur gears to be generated by a standardized tool, we make a later verification specifically for the purpose of checking to see if the gear ratio reaches a certain minimum value. The present work considers the gear ratio to be an independent variable that has been chosen as a datum.Second, the main conclusion of this work taking into consideration tooth breakage, pitting, and scoring failures is that the true limit of load capacity in spur gears corresponds when the tip tooth thickness for the pinion and the wheel simultaneously become zero (end limit). However, a prudential minimum number for this parameter must be accepted, since practice shows that an excessively narrow tip tooth thickness will suffer damage.Hence, the conclusions of the present dissertation lead to new research dealing with the minimum tip tooth thickness. We must do this in order to keep the tooth tip from failing.

Desarrollar una técnica de control predictivo (MPC) aplicado a modelos borrosos Takagi-Sugeno (TS), haciendo uso de los conceptos de estabilidad de Lyapunov y las funciones contractivas.

Multiphase and multicomponent flows are frequently encountered in the cooling applications due to combined heat transfer and phase change phenomena. Two-fluid and homogeneous mixture models are chosen to numerically study these flows in the cooling phenomena. Therefore this work is divided in two main parts. In the first part, a two-fluid model algorithm for free surface flows is presented. The two fluid model is usually used as a tool to simulate dispersed flow. With its extension, it may also be applied to large interface (separated) flow. In the second part, the homogeneous mixture model for the multicomponent flow is employed to solve evaporation problems. Finally the simulation is focused on the mixed transitional or turbulent flow with and without evaporation. In detail, this thesis consists of six chapters. The first chapter is devoted to an introduction to the two-fluid and homogeneous mixture models employed in the multiphase/multicomponent flow. The multiphase classification is explained and the previous works on the two models are reviewed. The second chapter is mainly focused on the application of the Fractional step method algorithm in the two-fluid model. In addition, the Conservative Level Set method(interface sharpening) is applied to overcome the weakness of the two-fluid model (numerical diffusion of the interface), which is often encountered in the simulations using this model. With the proposed algorithm, the two-fluid model suitable for the dispersed flow is extended to the separated flow. The homogeneous mixture model is introduced in the third chapter. As an application of this model, different evaporation cases have been tested. A hydrodynamically fully developed laminar flow in a horizontal duct is firstly studied. It is used to verify the model in a laminar flow considering constant physical properties. Water falling films are often applied to enhance the heat transfer. Therefore the second case analyzes the natural convection in a cavity with liquid film (assuming variable physical properties), and validates the falling film model. Finally, a third case is focused on mixed convective flow interacting with a water falling liquid film. The effects of heat flux on the evaporation rate and the flow structure are investigated employing numerical experiments. In the fourth chapter, the laminarization phenomena of turbulent forced flow in a vertical pipe with constant heat flux is studied. These studies validate the prediction ability of large eddy simulation in this complex situation. Afterwards additional cases in a long vertical pipe (100 times diameters) are conducted and the results are compared with the existing experimental data. Throughout the whole pipe, the flow state follows a complicated process, which includes turbulent-laminar and laminar-turbulent transitions. This problem is of great significance in industrial applications for it may result in the enhancement or impairment of heat transfer. Based on the previous verification of the model in turbulent and transitional flow, the simulation of the cooling in a uniformly heated vertical tube is conducted in the fifth chapter with an ascending flow of air and a falling film. This case also involves the transitional complex flow and boundary conditions of falling film with simultaneous heat/mass transfer. The variable factors affecting the evaporation and thermal efficiency have been analyzed. In Appendix C, as an application in engineering of the work developed within the thesis, a series of flows in a complex geometry of a refrigerator chamber without or with fins are simulated to obtain their effects on the flow distribution and mixing feature. In the last chapter, the main conclusions are summarized and the future works are listed. / Debido a la transferencia de calor y de cambio de fase, fenomenología multifase y multicomponente se encuentra en las aplicaciones de refrigeración. Dependiendo de la estructura de interfaz multifase pueden clasificarse como flujo separado (flujo estratificado), de transición o mezclado flujo y flujo disperso. Dependiendo de los diferentes estados de flujo de dos fases, se deben aplicar diferentes modelos. La presente tesis se centra principalmente en flujo separado. Modelos de mezcla homogénea de dos fluidos se emplean para simular fenómenos de enfriamiento en multifase. Este trabajo se divide en dos partes principales. En la primera parte, un algoritmo de modelo de dos fluidos de la superficie libre se presenta. El modelo de dos fluidos se utiliza generalmente como una herramienta para simular flujo disperso. En la segunda parte, el modelo de mezcla homogénea para flujo multicomponente se emplea para resolver el problemas de evaporación. Finalmente se simulan flujos turbulentos con influencia de la fuerza de flotabilidad. El objetivo a largo plazo es acoplar los dos modelos, que podrían resolver todos los regímenes de flujo y tendrian aplicación en problemas industriales. La presente tesis se compone de seis capítulos. El primer capítulo está dedicado a una introducción a los modelos de mezcla homogénea de dos fluidos empleados en el flujo multifásico / multicomponente. La clasificación de múltiples fases se explica y se revisa la bibliografia existente. El segundo capítulo se centra principalmente en la aplicación del Fractional Step Method en bifasico. Con el algoritmo propuesto, el modelo de dos fluidos adecuado para el flujo disperso se extiende al flujo separado. El modelo para mezcla homogénea se introduce en el tercer capítulo con las mismas ecuaciones de masa, cantidad de movimiento, energía y concentración. Se aplica en casos de evaporación y condensación. El flujo laminar completamente desarrollado en un conducto horizontal se estudia en primer lugar considerando propiedades físicas constantes para verificar el modelo en un flujo laminar. La simulacion de convección natural en una cavidad con propiedades físicas variables y película de líquido se realiza numéricamente para validar el modelo de película descendente. Finalmente, el flujo de convección mixta se investiga en un film descendente. Los efectos de los diferentes parámetros en la evaporación y el flujo son investigados mediante experimentos numéricos. En el cuarto capítulo, la laminarización de flujo turbulento forzado en un tubo vertical con flujo de calor constante se estudia para validar la capacidad de predicción de los modelos LES en el flujo de convección mixta de transición turbulenta-laminar con fuerte fuerza de flotación. Se llevan a cabo estudios numericos y los resultados se comparan con los datos experimentales existentes. A lo largo de toda el conducto, el estado de flujo sigue un proceso complicado, que incluye turbulencia.

The calculations that allow the operating license of the nuclear reactors are usually made using conservative methods. This conservatism, often excessive, limits the actual capabilities of the industry to increase energy production from nuclear power plants. Currently the best estimate calculations are the most advanced tool in the study and analysis of hypothetical accident scenarios. This new technique is superior compared to the old methodology, where the safety margins were established by experts, using assumptions operation and conservative assumptions. The methodology of the best estimate plus uncertainties calculations is able to provide a solution in terms of increased production of nuclear energy without compromising the safety margins. This thesis presents a comparison between the methodology of the best estimate plus uncertainties and methodology within the traditional conservative calculations of coupled three-dimensional neutron-kinetic and thermo-hydraulic. In the framework of the security analysis using system code, coupled three-dimensional kinetic thermo-hydraulic calculations are also the most advanced tools, and they are particularly suitable for those transients involving basic asymmetric conditions and return to criticality scenarios. The best estimate plus uncertainties calculation methodology has been applied with success for the first time within the framework of the present study. This group of new methods requires a new set of calculation tools as well as defining criteria for their validation. The thesis analyzes the existing tools and includes the improvement of some of them in order to allow a more accurate and reliable usage. The scenarios of interest are those that require the coupling between three-dimensional neutron kinetics codes and thermo-hydraulics codes. The first improvement made is based on a methodology for creating a cross section library which applies to any point in the life cycle of the reactor studied. Second improvement applies by establishing an interface between the equations of motion and control rods of neutron absorbing. The analysis of the main steam line break scenario in a pressurized water reactor nuclear power plant, included in this thesis, allows exercising the generated logics and applying it to the cases that are coming for the future innovative license calculations. / Els càlculs que permeten la llicència d'operació dels reactors nuclears són normalment realitzats seguint mètodes conservadors. Aquest conservadorisme, sovint desmesurat, limita en moltes ocasions les capacitats reals de la indústria per augmentar la producció energètica de les plantes d'energia nuclear. Actualment els càlculs de millor estimació, són l'eina més avançada en l'estudi i l'anàlisi d'hipotètics escenaris accidentals. Aquesta nova tècnica és superior en comparació amb l'antiga metodologia, on els marges de seguretat van ser establerts per experts, utilitzant hipòtesis d'operació i suposicions molt conservadores. La metodologia de càlculs de millor estimació amb avaluació d'incerteses, és capaç de proporcionar una solució en termes d'augment de la producció d'energia nuclear sense comprometre els marges de seguretat. En aquesta tesi es presenta una comparació entre la metodologia dels càlculs de millor estimació i la metodologia tradicional conservadora dins l'àmbit dels càlculs de neutró-cinètics i termo-hidràulics acoblats. En el marc de l'anàlisi de la seguretat amb l'ús de codis del sistema, els càlculs acoblats de cinètica tridimensional amb termohidràulica, són també l'eina més avançada, i estan especialment indicats per a aquells transitoris que impliquen condicions bàsiques asimètriques i escenaris de retorn a criticitat. La metodologia dels càlculs de millor estimació més incerteses és doncs, aplicada per primer cop, satisfactòriament dins el marc d'estudi del present document. Aquest grup de noves metodologies exigeix un conjunt de noves eines de càlcul així com la definició de criteris per a la seva validació. La tesi analitza les eines existents i inclou la millora d'alguna d'elles per tal de permetre'n un us més acurat i solvent. Els escenaris d'interès són els que exigeixen l'acoblament de codis de cinètica neutrònica tridimensional i termo-hidràulica. La millora dels primers es concreta en una metodologia de creació de una biblioteca de seccions eficaces vàlida per a qualsevol punt del cicle de vida del reactor estudiat. La millora dels segons està en l'establiment d'una interfase entre les equacions de control i el moviment de les barres d'absorbent neutrònic. L'anàlisi de l'escenari accidental de trencament d'una canonada de vapor principal per una central nuclear, inclòs a la tesi, permet exercitar les lògiques generades i aplicar-les a casos pròxims el que seran els futurs càlculs innovadors de llicència

Este estudio investiga la conductividad térmica de fluidos de trabajo para ciclos de refrigeración por absorción activados por energía solar o calor residual. Una mezcla prometedora es el NH3+LiNO3. Sin embargo, el conocimiento de las propiedades termofísicastales como la conductividad térmica,son necesarias para un diseño adecuado de estos sistemas. Por lo tanto, en este trabajo se ha medido la conductividad térmica de esta mezcla con una fracción másica de amoníaco ente el 0.3-0.6 y temperaturas de entre 303.15 y 353.15 K. Los resultados obtenidos muestran valores bajos de conductividad térmica, y se sabe que la baja conductividad es una de las limitaciones principales en el desarrollo de los fluidos de transferencia de calor. Para superar esta limitación, se propuso la adición de agua o nanotubos de carbono a la mezcla binaria (NH3+LiNO3). Se ha visto que la adición de un tercer componente indica una mejora en la conductividad térmica en ambos casos. Las medidas de conductividad térmica se llevaron a cabo mediante el método transitorio de hilo caliente y dos equipos experimentales diferentes fueron diseñados y construidos en este trabajo. La incertidumbre en las mediciones se estima en menos del0.025 W•m-1•K-1. Por último, los datos experimentales se correlacionaron con un modelo matemático basado en el “local composition concept” y teniendo en cuenta el efecto de los electrolitos. / This study investigates the thermal conductivity of working fluids for absorption refrigeration cycles activated by solar energy or waste heat. A promising mixture is NH3+LiNO3. However, accurate thermophysical properties such as thermal conductivity are needed for adequate design, analysis and evaluation of such systems. Therefore, this property has been measured with ammonia mass fraction range from 0.3 to 0.6 and temperatures between 303.15 and 353.15 K. Results show low values in thermal conductivity, and it is known that low thermal conductivity is a primary limitation in the development of energy-efficient heat transfer fluids that are required in these systems. To overcome this limitation, the addition of water or carbon nanotubes to the binary mixture (NH3+LiNO3)was proposed. It has been seen that the addition of a third component indicates an enhancement in the effective thermal conductivity in both cases. Thermal conductivity measurements were carried on with the transient hot wire technique and two different devices were designed and built in this work. Uncertainty in the measurements was estimated to be less than 0.025 W•m-1•K-1. Finally, the experimental data was fitted with a comprehensive model based on the local composition concept and the effect of electrolytes.

La dependencia de datos es una de las principales razones que limitan el rendimiento de los procesadores actuales. Algunos estudios han demostrado, que las aplicaciones no pueden alcanzar más de una decena de instrucciones por ciclo en un procesador ideal, con la simple limitación de las dependencias de datos. Esto sugiere que, desarrollar técnicas que eviten la serialización causada por ellas, son importantes para acelerar el paralelismo a nivel de instrucción y será crucial en los microprocesadores del futuro.Además, la innovación y las mejoras tecnológicas en el diseño de los procesadores de los últimos diez años han sobrepasado los avances en el diseño del sistema de memoria. Por lo tanto, la cada vez mas grande diferencia de velocidades de procesador y memoria, ha motivado que, los actuales procesadores de alto rendimiento se centren en las organizaciones cache para tolerar las altas latencias de memoria. Las memorias cache solventan en parte esta diferencia de velocidades, pero a cambio introducen un aumento de área del procesador, un incremento del consumo energético y una mayor demanda de ancho de banda de memoria, de manera que pueden llegar a limitar el rendimiento del procesador.En esta tesis se proponen diversas técnicas microarquitectónicas que pueden aplicarse en diversas partes del procesador, tanto para mejorar el sistema de memoria, como para acelerar la ejecución de instrucciones. Algunas de ellas intentan suavizar la diferencia de velocidades entre el procesador y el sistema de memoria, mientras que otras intentan aliviar la serialización causada por las dependencias de datos. La idea fundamental, tras todas las técnicas propuestas, consiste en aprovechar el alto porcentaje de repetición de los programas convencionales.Las instrucciones ejecutadas por los programas de hoy en día, tienden a ser repetitivas, en el sentido que, muchos de los datos consumidos y producidos por ellas son frecuentemente los mismos. Esta tesis denomina la repetición de cualquier valor fuente y destino como Repetición de Valores, mientras que la repetición de valores fuente y operación de la instrucción se distingue como Repetición de Computaciones. De manera particular, las técnicas propuestas para mejorar el sistema de memoria se basan en explotar la repetición de valores producida por las instrucciones de almacenamiento, mientras que las técnicas propuestas para acelerar la ejecución de instrucciones, aprovechan la repetición de computaciones producida por todas las instrucciones. / Data dependences are some of the most important hurdles that limit the performance of current microprocessors. Some studies have shown that some applications cannot achieve more than a few tens of instructions per cycle in an ideal processor with the sole limitation of data dependences. This suggests that techniques for avoiding the serialization caused by them are important for boosting the instruction-level parallelism and will be crucial for future microprocessors. Moreover, innovation and technological improvements in processor design have outpaced advances in memory design in the last ten years. Therefore, the increasing gap between processor and memory speeds has motivated that current high performance processors focus on cache memory organizations to tolerate growing memory latencies. Caches attempt to bridge this gap but do so at the expense of large amounts of die area, increment of the energy consumption and higher demand of memory bandwidth that can be progressively a greater limit to high performance.We propose several microarchitectural techniques that can be applied to various parts of current microprocessor designs to improve the memory system and to boost the execution of instructions. Some techniques attempt to ease the gap between processor and memory speeds, while the others attempt to alleviate the serialization caused by data dependences. The underlying aim behind all the proposed microarchitectural techniques is to exploit the repetitive behaviour in conventional programs. Instructions executed by real-world programs tend to be repetitious, in the sense that most of the data consumed and produced by several dynamic instructions are often the same. We refer to the repetition of any source or result value as Value Repetition and the repetition of source values and operation as Computation Repetition. In particular, the techniques proposed for improving the memory system are based on exploiting the value repetition produced by store instructions, while the techniques proposed for boosting the execution of instructions are based on exploiting the computation repetition produced by all the instructions.

Se describe el proceso seguido para el desarrollo de un prototipo pre-industrial de enfriadora de absorción de amoniaco / nitrato de litio de disipación por aire y su caracterización experimental. Tras un proceso de mejora se concluye como adecuados la supresión del intercambiador de refrigerante, el empleo de una bomba de solución rotativa de paletas y la reducción de los caudales de agua fría y de agua de generación. Se analiza experimentalmente el comportamiento a carga parcial del nuevo desarrollo, con un control todo/nada de la capacidad frigorífica. Se prueba que dicho control en condiciones de carga parcial, resulta más efectivo que mantener en marcha el proceso de absorción reduciendo la temperatura de suministro de agua caliente. Se desarrolla un método de control de la enfriadora que maximiza el COP eléctrico. Finalmente, se obtienen analíticamente las expresiones de las curvas de degradación del COP a carga parcial. / This thesis describes the development process of a pre-industrial prototype of an air-cooled ammonia / lithium nitrate absorption chiller and its experimental characterization. After an upgrading process it is concluded as adequate the suppression of the refrigerant exchanger, the use of a rotary vane solution pump and the reduction of chilled water flow and the generation water flow. The part load behaviour of the new development, with an on / off control of the cooling capacity, is experimentally analysed. It is shown that an on / off control of the cooling capacity at partial load conditions, is more effective than maintaining the absorption process while reducing the temperature of the hot water supply. Therefore, the control method consists in determining the fan speed which maximizes the electrical COP. Finally, there is provided an analytical expression for the COP degradation partial load curves, which allows their incorporation into the simulation programs.

La recogida actual de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) es muy reducida, sobre todo para la categoría de los pequeños aparatos eléctricos y electrónicos. Con el objetivo de aumentar esta recogida, se propone un modelo alternativo que permite recoger y reciclar juguetes con componentes eléctricos y electrónicos. El sistema actual consiste en llevarlos a los puntos limpios y de allí al reciclaje, aunque actualmente la mayoría de pequeños RAEE son depositados en el contenedor junto con la fracción de rechazo de los residuos sólidos urbanos. Este nuevo modelo separa los juguetes reutilizables y los incorpora nuevamente al mercado, y recicla los materiales de los que se consideran residuos. De todos los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos se han elegido los juguetes con componentes eléctricos y electrónicos porque forman parte de la actividad de los niños, hecho que puede ayudar a sensibilizar a los propios niños y a sus familias respecto a la importancia de una buena gestión de este tipo de residuos. El modelo propone que, por mediación de los profesores, en las escuelas se pueda realizar una acción de sensibilización que facilite la separación de estos residuos a través de campañas de comunicación, y la disposición de los mismos en un contenedor específico situado en la propia escuela. También es necesario el apoyo de la administración pública para que el modelo funcione. Así, en esta tesis doctoral se ha realizado una experiencia piloto de este modelo durante dos años en un número reducido de municipios, y se ha evaluado la sostenibilidad del mismo. Se ha realizado una evaluación ambiental calculando los impactos ambientales que el modelo propuesto ahorraría respecto del sistema actual de recogida. Asimismo, se ha realizado una evaluación económica del sistema aplicando la metodología del coste-beneficio e incluyendo los beneficios indirectos asociados al ahorro de impacto ambiental obtenido. Y, por último, se han realizado los primeros pasos para una evaluación social del modelo, llegando a proponer una serie de indicadores para dicha evaluación. A partir de los resultados de las pruebas piloto se ha realizado una extrapolación del modelo tanto geográfica como temporal. Así, se ha evaluado ambiental y económicamente qué supondría extender el modelo propuesto a un ámbito geográfico mayor (Catalunya y España) y ampliar a 10 años la recogida de juguetes / The current rate of waste electrical and electronic equipment (WEEE) collection is very low, especially within the category of small electrical and electronic appliances. In order to increase the collection rate, we propose an alternative model that permits collection and recycling of electrical and electronic toys. Presently, nearly all small appliances go to recycling centers, since most of them are disposed in the bin along with a non-recyclable portion of local solid waste. The proposed model counts on the separation of electrical and electronic waste toys from reusable ones. That waste would go to recycling while the rest goes to the second hand market. Out of all discarded electrical and electronic appliances, we chose toys because they are a critical part of children¿s activity and, therefore, they can serve as a catalyst to raise the consciousness of their families about the importance of good management of such waste. The new model proposes that, through teachers, schools can sharpen the awareness of their students¿ families for the need to separate the recyclable and non-reusable portions of such waste. We propose to accomplish this by means of communication campaigns and the placement of a specialized container in the school. Support of the school¿s administration will be needed to implement the model. For two years we have run pilot model in a small number of municipalities, and we have assessed their sustainability. Also, we have calculated the environmental impact that the proposed model would have in terms of savings versus the current collection system. In tandem, we have included an economic assessment by applying a cost-benefit methodology against our proposed model, including indirect benefits associated with the reduced environmental impact. Finally, we have been the first steps towards a social evaluation model, and to this end we propose a set of indicators for such evaluation. The results of the pilot model have been extrapolated geographically and through time. We have calculated the results if this proposed model were to be implemented in a larger geographic area (Catalunya and Spain) and the toys collection period is extended to 10 years.