La demanda de climatització ha augmentat en els últims anys a causa de l'escalfament global i als estàndards de confort que han augmentat no només als països desenvolupats, sinó també als països en desenvolupament, on la deshumectación té una gran importància. Els sistemes dessecants híbrids són una tecnologia molt eficient quan la temperatura i la humitat han de ser controlats. En aquest sentit, els sistemes dessecants líquids ofereixen interessants avantatges quan es comparen amb els sistemes dessecants sòlids. No obstant això, la corrosió és un problema que encara no ha pogut ser resolt en els líquids. El principal objectiu d'aquesta tesi és realitzar un estudi teòric i experimental d'un sistema híbrid basat en dessecants líquids que utilitza materials no corrosibles i econòmicament viables, mantenint unes bones prestacions del sistema i aconseguint una alta eficiència energètica. El sistema dessecant líquid, al que se li ha acoblat una bomba de calor de compressió de vapor, conté contactores d'aire-solució no adiabàtics de polipropilè, al que se li ha realitzat un tractament superficial de plasma que millora la mojabilidad dels tubs. Aquest tractament millora la transferència de calor i de massa i, per tant, les prestacions globals del sistema. Després de ser dissenyat, dimensionament i muntat, el sistema està operant en dos vestuaris en Taipei (Taiwan). Les prestacions experimentals dels contactores d'aire-solució i del sistema complet durant la seva operació s'han avaluat. La màxima producció de fred mesurada en el sistema és 34 kW i la màxima deshumectación és gairebé 0.012 kgw/kga. A més, el sistema ha aconseguit un bon control de la temperatura i de la humitat. Així mateix, el sistema ha estat modelat per ser simulat dinàmicament. Aquest model ha estat validat amb els resultats experimentals del sistema real. Finalment, el model dinàmic ha estat utilitzat per conèixer les condicions d'operació i l'estratègia de control que optimitzen les prestacions anuals del sistema. / La demanda de climatización ha aumentado en los últimos años debido al calentamiento global y a los estándares de confort que han aumentado no sólo en los países desarrollados, sino también en los países en desarrollo, donde la deshumectación tiene una gran importancia. Los sistemas desecantes híbridos son una tecnología muy eficiente cuando la temperatura y la humedad han de ser controlados. En este sentido, los sistemas desecantes líquidos ofrecen interesantes ventajas cuando se comparan con los sistemas desecantes sólidos. Sin embargo, la corrosión es un problema que todavía no ha podido ser resuelto en los líquidos. El principal objetivo de esta tesis es realizar un estudio teórico y experimental de un sistema híbrido basado en desecantes líquidos que utiliza materiales no corrosibles y económicamente viables, manteniendo unas buenas prestaciones del sistema y consiguiendo una alta eficiencia energética. El sistema desecante líquido, al que se le ha acoplado una bomba de calor de compresión de vapor, contiene contactores de aire-solución no adiabáticos de polipropileno, al que se le ha realizado un tratamiento superficial de plasma que mejora la mojabilidad de los tubos. Este tratamiento mejora la transferencia de calor y de masa y, por tanto, las prestaciones globales del sistema. Después de ser diseñado, dimensionado y montado, el sistema está operando en dos vestuarios en Taipei (Taiwán). Las prestaciones experimentales de los contactores de aire-solución y del sistema completo durante su operación se han evaluado. La máxima producción de frío medida en el sistema es 34 kW y la máxima deshumectación es casi 0.012 kgw/kga. Además, el sistema ha conseguido un buen control de la temperatura y de la humedad. Asimismo, el sistema ha sido modelado para ser simulado dinámicamente. Este modelo ha sido validado con los resultados experimentales del sistema real. Finalmente, el modelo dinámico ha sido utilizado para conocer las condiciones de operación y la estrategia de control que optimizan las prestaciones anuales del sistema. / The air conditioning demand is rising in the last years because of the global warming and the increasing of the standard of living that is happening not only in industrial countries, but also in developing countries, where dehumidification has a great impact. Hybrid desiccant systems are a very efficient HVAC technology when humidity and temperature are required to be separately controlled. In this sense, liquid desiccant systems offer attractive benefits in comparison with solid desiccant systems. However, corrosion is a big issue to be solved in them. The main objective of this thesis is to make a theoretical and an experimental study of a hybrid liquid desiccant system using rustproof and cost-effective materials, keeping a good performance of the system and achieving high energy efficiency. The liquid desiccant system, which is coupled with a vapour compression heat pump, contains non-adiabatic air-solution contactors made of polypropylene with a plasma surface treatment that improves the wettability of the tubes. This treatment enhances the heat and mass transfer, and, therefore, the global performance of the system. After being designed, sized and assembled, the system is operating in two locker rooms in Taipei (Taiwan). The experimental performance of the air-solution contactors and the complete system during its operation is evaluated. The maximum cooling production measured of the system is 34 kW and the maximum dehumidification is almost 0.012 kgw/kga. Furthermore, good control of air temperature and humidity is achieved. Moreover, the system has been modelled in order to be dynamically simulated. This model has been validated with the experimental results obtained from the real system. Finally, the dynamic model has been used in order to find out the operational conditions and control strategy that optimize the annual performance of the hybrid liquid desiccant system.

Innovation is an essential activity for the competitiveness of firms. It has also contributed positively to increasing the living standards of millions of people. However, it is widely recognized that innovation co-produces unintended impacts on socio- economic and ecological systems. Existing mechanisms of control and authorization, i.e. regulations, are inefficient in preventing the diffusion of innovations which give rise to ethical, social, economic and/or environmental concerns. The ineffiency of regulations and the increasing capability of science and technology to create long-lasting and far-reaching impacts have stressed the need of introducing responsibility issues through innovation processes. The aim is to foster the generation of ethically acceptable, socially desirable and sustainable innovation. But, how can firms generate innovation in a more responsible manner? The purpose of this thesis is to contribute to the development of the Responsible Innovation (RI) approach. In particular, its aim is to propose and validate a framework for helping firms to innovate more responsibly. For achieving this aim, the thesis is organized around a two-stage research procedure. First, an extensive literature research on models and approaches of innovation is conducted to generate a theoretical framework explaining how to innovate more responsibly. The literature review reveals the shortcomings of the Linear and Interactive models, Innovation Systems models, Open Innovation model and the Sustainable Innovation approach, for helping firms to innovate responsibly. Therefore, the emerging approach of RI is explored. The literature review shows that three frameworks for RI have been proposed so far. The analysis of these frameworks leads to the adoption of one as the most suitable for addressing the research objective of this dissertation. The theoretical framework suggests that the generation of RI is contingent on ensuring care of certain values for sustainability through the innovation process. For ensuring care of values, the framework proposes five dimensions: Anticipation, Participation, Deliberation, Reflexivity and Responsiveness. As an evolving theory, the adopted framework shows two shortcomings that requires further research: 1) the framework does not suggest methods for deploying the dimensions at firm-level; and 2) it provides little empirical evidence supporting its validity. To overcome the first shortcoming, the five dimensions are further developed and a set of methods are proposed based on a literature review.The second stage of this thesis focuses on the empirical research part. This part aims to overcome the second shortcoming of the framework for RI, i.e. the little empirical evidence supporting its validity. Thereby, a multi-case study research strategy is adopted as the most suitable to test the validity of the framework. The research design involves the elaboration of a seven propositions. Then, three cases from the car industry are selected and analysed as potential instances of RI. The first case refers to an innovation process aimed to commercialize electric vehicles. The second case is an innovation process aimed at commecializing Advanced Driver Assistance Systems for enhancing the safety and competitiveness of certain vehicles. The last case is an innovation process that created a new safety system aimed at reducing the potential consequences of car accidents. The cross-analysis of the cases provides evidence which confirmes the seven propositions and therefore the validity of the framework for explaining how to generate RI. Conclusions and practical implications for firms attempting to innovate responsibly are drawn based on the case results. The main contribution of this research is a set of validated mechanisms which can be used at the firm level for fostering the generation of innovation outcomes which contribute to sustainability. / La innovación es una actividad esencial para la competitividad de las empresas. Asimismo, la innovación ha contribuido al incremento de los niveles de vida de millones de personas. Por otra parte, es ampliamente reconocido que la innovación co-produce efectos no deseados sobre los sistemas socioeconómicos y/o ecológicos. Los actuales mecanismos de control y autorización, e.g. las regulaciones, han demostrado ser ineficaces en la prevención de la difusión de innovaciones que dan lugar a importantes problemas sociales, económicos y/o ambientales. Esto, junto con la creciente capacidad de la la tecnología para generar nuevos riesgos, han contribuido al debate sobre la necesidad de introducir más responsabilidad en los procesos de innovación para fomentar la generación de innovaciones éticamente aceptable, socialmente deseable y sostenible. Pero, ¿cómo pueden las empresas generar innovación de una manera más responsable? La finalidad de esta tesis es contribuir al desarrollo del enfoque de Innovación responsable (IR). Su objetivo es proponer y validar un marco de trabajo para ayudar a las empresas a innovar de manera más responsable. Para lograr este objetivo, la tesis está estructurada en dos partes. En la primera, se lleva a cabo una extensa revisión bibliográfica sobre los modelos y enfoques de innovación con el objetivo de desarrollar un marco teórico que explique cómo innovar responsablemente. La revisión revela las deficiencias de los modelos lineales e interactivos, los de sistemas de innovación, el de innovación abierta y el enfoque de innovación sostenible, para ayudar a las empresas a innovar responsablemente. Esto lleva a explorar un nuevo enfoque: la IR. La revisión de la literatura muestra que se han propuesto tres marcos para IR hasta la fecha. El análisis de éstos lleva a la adopción de uno como el más adecuado para abordar el objetivo de esta investigación. El marco teórico sugiere que la IR depende de garantizar la atención de ciertos valores para sostenibilidad a través del proceso de innovación. Para lograr esto, el marco propone cinco dimensiones: Anticipación, Participación, Deliberación, Reflexividad y Capacidad de respuesta. Debido a que la teoría está aún en desarrollo, el marco adoptado muestra defciencias que requieren más investigación: 1) el marco no sugiere métodos para el despliegue de las dimensiones a nivel de empresa; y 2) proporciona pocas evidencias empíricas que apoyen su validez. Para superar la primera deficiencia, las cinco dimensiones se han desarrollaron y un conjunto de métodos se ha propuesto para su despliegue. La segunda etapa de esta investigación se centra en la parte de investigación empírica. Su objetivo es comprobar la validez del marco de trabajo. Para ello, se adopta una estrategia de investigación basada en multiples casos de estudio. El diseño de la investigación conduce a la elaboración de siete proposiciones. Posteriormente, tres casos procedentes del sector de automoción son evaluados. El análisis de los casos proporciona pruebas que confirman las siete proposiciones y, por lo tanto, validan el marco adoptado para explicar cómo innovar responsablemente. A partir de los resultados del caso, se describen las conclusiones y las implicaciones para las empresas que tratan de innovar responsablemente. La principal contribución de esta tesis es un conjunto de mecanismos validados que se pueden utilizar a nivel de empresa para fomentar la generación de innovaciones que contribuyan a la sostenibilidad.

The present thesis aims at developing robust numerical and experimental methods for the simulation of composite adhesive joints. Firstly, a new method for the experimental characterization of adhesive joints is presented. The proposed method widens the range of applicability of the existing methods at the same time that lowers the uncertainty of the results. By means of this method, a critical study on the validity of the existing experimental methods is presented, as well as the thorough characterization of an adhesive in terms of the cohesive laws of the material. The experimental evidences are analyzed to obtain a guideline for the simulation of adhesive joints and a formulation of a new cohesive elements is presented. The proposed formulation allows the simulation of the elastic response, damage and failure of adhesive layers by using experimentally measurable material properties, with no further calibrations required. / L’objectiu de la present tesi és el desenvolupament de mètodes numèrics i experimentals robustos per a la simulació de la fractura en unions adhesives de material compòsit. En primer lloc es presenta un nou mètode per a la caracterització experimental d’unions adhesives que amplia el rang d’aplicació dels mètodes existents i en disminueix la incertesa. A partir d’aquí, es realitza un estudi crític sobre la idoneïtat dels mètodes de caracterització d’unions adhesives existents i es presenta la caracterització exhaustiva d’un adhesiu en termes de la llei cohesiva del material. Les evidencies experimentals obtingudes s’analitzen per tal de proporcionar les directrius necessàries per a la simulació d’unions adhesives i es presenta la formulació d’un nou element cohesiu per modelar la resposta elàstica, el dany i la fallada d’adhesius. El model proposat permet l’ús de propietats del material mesurables experimentalment, sense la necessitat de dur a terme ajustaments o calibratges addicionals.

This thesis presents some contributions to the state-of-the-art of the fields of gain-scheduling and fault tolerant control (FTC). In the area of gain-scheduling, the connections between the linear parameter varying (LPV) and Takagi-Sugeno (TS) paradigms are analyzed, showing that the methods for the automated generation of models by nonlinear embedding and by sector nonlinearity, developed for one class of systems, can be easily extended to deal with the other class. Then, two measures, based on the notions of overboundedness and region of attraction estimates, are proposed in order to compare different models and choose which one can be considered the best one. Later, the problem of designing state-feedback controllers for LPV systems has been considered, providing two main contributions. First, robust LPV controllers that can guarantee some desired performances when applied to uncertain LPV systems are designed, by using a double-layer polytopic description that takes into account both the variability due to the varying parameter vector and the uncertainty. Then, the idea of designing the controller in such a way that the required performances are scheduled by the varying parameters is explored, which provides an elegant way to vary online the behavior of the closed-loop system. In both cases, the problem reduces to finding a solution to a finite number of linear matrix inequalities (LMIs), which can be done efficiently using the available solvers. In the area of fault tolerant control, the thesis first shows that the aforementioned double-layer polytopic framework can be used for FTC, in such a way that different strategies (passive, active and hybrid) are obtained depending on the amount of available information. Later, an FTC strategy for LPV systems that involves a reconfigured reference model and virtual actuators is developed. It is shown that by including the saturations in the reference model equations, it is possible to design a model reference FTC system that automatically retunes the reference states whenever the system is affected by saturation nonlinearities. In this way, a graceful performance degradation in presence of actuator saturations is incorporated in an elegant way. Finally, the problem of FTC of unstable LPV systems subject to actuator saturations is considered. In this case, the design of the virtual actuator is performed in such a way that the convergence of the state trajectory to zero is assured despite the saturations and the appearance of faults. Also, it is shown that it is possible to obtain some guarantees about the tolerated delay between the fault occurrence and its isolation, and that the nominal controller can be designed so as to maximize the tolerated delay. / Aquesta tesi presenta diverses contribucions a l'estat de l'art del control per planificació del guany i del control tolerant a fallades (FTC). Pel que fa al control per planificació del guany, s'analitzen les connexions entre els paradigmes dels sistemes lineals a paràmetres variants en el temps (LPV) i de Takagi-Sugeno (TS). Es demostra que els mètodes per a la generació automàtica de models mitjançant encastament no lineal i mitjançant no linealitat sectorial, desenvolupats per una classe de sistemes, es poden estendre fàcilment per fer-los servir amb l'altra classe. Es proposen dues mesures basades en les nocions de sobrefitació i d'estimació de la regió d'atracció, per tal de comparar diferents models i triar quin d'ells pot ser considerat el millor. Després, es considera el problema de dissenyar controladors per realimentació d'estat per a sistemes LPV, proporcionant dues contribucions principals. En primer lloc, fent servir una descripció amb doble capa politòpica que té en compte tant la variabilitat deguda al vector de paràmetres variants i la deguda a la incertesa, es dissenyen controladors LPV robustos que puguin garantir unes especificacions desitjades quan s'apliquen a sistemes LPV incerts. En segon lloc, s'explora la idea de dissenyar el controlador de tal manera que les especificacions requerides siguin programades pels paràmetres variants. Això proporciona una manera elegant de variar en línia el comportament del sistema en llaç tancat. En tots dos casos, el problema es redueix a trobar una solució d'un nombre finit de desigualtats matricials lineals (LMIs), que es poden resoldre fent servir algorismes numèrics disponibles i molt eficients. En l'àrea del control tolerant a fallades, primerament la tesi mostra que la descripció amb doble capa politòpica abans esmentada es pot utilitzar per fer FTC, de tal manera que, en funció de la quantitat d'informació disponible, s'obtenen diferents estratègies (passiva, activa i híbrida). Després, es desenvolupa una estratègia de FTC per a sistemes LPV que fa servir un model de referència reconfigurat combinat amb la tècnica d'actuadors virtuals. Es mostra que mitjançant la inclusió de les saturacions en les equacions del model de referència, és possible dissenyar un sistema de control tolerant a fallades que resintonitza automàticament els estats de referència cada vegada que el sistema es veu afectat per les no linealitats de la saturació en els actuadors. D'aquesta manera s'incorpora una degradació elegant de les especificacions en presència de saturacions d'actuadors. Finalment, es considera el problema de FTC per sistemes LPV inestables afectats per saturacions d'actuadors. En aquest cas, es porta a terme el disseny de l'actuador virtual de tal manera que la convergència a zero de la trajectòria d'estat està assegurada tot i les saturacions i l'aparició de fallades. A més, es mostra que és possible obtenir garanties sobre el retard tolerat entre l'aparició d'una fallada i el seu aïllament, i que el controlador nominal es pot dissenyar maximitzant el retard tolerat.

An interesting approach in cooperative control is to design distributed control strategies which use only local information so that a multi-agent system achieves specified behaviors. A basic behavior in cooperative control is the consensus. Given a multi-agent system, like a multiple robot network, it is said that the agents reach a consensus if the state of each agent converges to a common state. Examples of cooperative tasks in which consensus algorithms are employed include formation control, flocking theory, rendezvous problems and synchronization. These cooperative tasks have several possible applications, like: transportation systems (intelligent highways, air-traffic control); military systems (formation flight, surveillance, reconnaissance, cooperative attack and rendezvous) and mobile sensor networks (space-based interferometers, environmental sampling). The solution to the consensus problems involves the design of control algorithms such that the agents can reach an agreement on their states. There are two main problems that are studied in consensus, the leader-follower consensus and the leaderless consensus. In the leader-follower consensus problem, there exists a leader that specifies the state for the whole group while in a leaderless consensus problem, there is not a priori reference state. The main goal of this thesis is the design of operational space controllers that solve the leader-follower and the leaderless consensus problems in networks composed of multiple heterogeneous robots. Furthermore, this document proposes novel operational space control schemes for bilateral teleoperation systems. In both scenarios, different conditions are studied, such as the absence of robot velocity measurements, constant and variable time-delays in the robot's interconnection, and uncertainty in the robot's physical parameters. Most of the previous consensus control algorithms, only work with the position or orientation but not with both. On the contrary, this dissertation deals with the entire pose of the robots that contains both the position and the orientation. Moreover, in order to render a singularity-free description of the orientation, the unit-quaternions are employed. The dissertation provides a rigorous stability analysis of the control algorithms and presents simulations and experiments that validate the effectiveness of the proposed controllers. / Un enfoque interesante en el control cooperativo es el diseño de estrategias de control distribuido que requieran sólo información local para que un sistema multi-agente logre comportamientos específicos. Un comportamiento básico del control cooperativo es el consenso. Dado un sistema multi-agente, como una red de múltiples robots, se dice que los agentes llegan a un consenso si el estado de cada agente converge a un estado común. Algunos ejemplos de tareas cooperativas en las que los algoritmos de consenso son utilizados son los siguientes: el control de la formación, flocking, rendezvous y sincronización. Estas tareas cooperativas tienen varias aplicaciones posibles, como: sistemas de transporte (carreteras inteligentes , control de tráfico aéreo); sistemas militares (vuelo en formación, vigilancia, reconocimiento, ataque cooperativo) y redes de sensores móviles (interferómetros en el espacio, el muestreo del ambiente). La solución a los problemas de consenso implica el diseño de algoritmos de control de tal manera que los agentes pueden llegar a un acuerdo sobre sus estados. Hay dos problemas principales que se estudian en el consenso, el consenso líder-seguidor y el consenso sin líder. En el problema de consenso líder-seguidor, existe un líder que especifica el estado de todo el grupo, mientras que en un problema de consenso sin líder, no hay ningún estado de referencia definido a priori. El objetivo principal de esta tesis es el diseño de controladores en el espacio operacional que resuelvan los problemas de consenso líder-seguidor y sin líder en redes compuestas de múltiples robots heterogéneos. Además, este documento propone novedosos esquemas de control en el espacio operacional para sistemas de teleoperación bilateral. En ambos escenarios, se estudian diferentes condiciones, tales como la ausencia de medidas de velocidad de los robots, retardos constantes y variables en la interconexión de los robots y la incertidumbre en los parámetros físicos de los robots. La mayoría de los anteriores algoritmos de control que resuelven el consenso, sólo trabajan con la posición o la orientación, pero no con ambos. Por el contrario, esta tesis doctoral se ocupa de toda la pose de los robots que contiene tanto la posición y la orientación. Por otra parte, a fin de usar una representación de la orientación libre de singularidades, se emplean los cuaterniones unitarios. Esta tesis doctoral proporciona un análisis riguroso de la estabilidad de los algoritmos de control y presenta simulaciones y experimentos que validan la eficacia de los controladores propuestos

A pesar de las ventajas que ofrecen los sistemas de refrigeración por absorción, su utilización está muy por debajo de su potencial técnico y económico. El fluido de trabajo convencional H2O/LiBr presenta serios problemas de corrosión y descomposición térmica a temperaturas mayores de 150ºC. Por este motivo, se propone el desarrollo de absorbentes que no sean corrosivos, sean estables térmicamente y permitan aprovechar al máximo el nivel de temperatura de fuentes de calor de alta temperatura. El objetivo de este trabajo es estudiar la solución acuosa de: LiNO3+KNO3+NaNO3 con composición másica porcentual de sales 53, 28 y 19 respectivamente, llamada “Alkitratos”, como fluido de trabajo en enfriadoras de absorción, que utilicen H2O como refrigerante, en configuraciones de triple-efecto capaces de operar a temperaturas de hasta 260ºC. En una primera etapa, se ha realizado la determinación experimental, estimación y modelización de las propiedades termofísicas de varias soluciones acuosas de nitratos y nitritos alcalinos con el fin de crear una base de datos de las propiedades termofísicas. Posteriormente, se ha realizado la simulación de la configuración del ciclo denominada “Ciclo con etapa de alta temperatura con Alkitratos” usando el programa de simulación ABSIM (Advanced Modular Simulation of Absorption Systems). Este ciclo muestra una eficiencia ligeramente superior en comparación con el ciclo de triple-efecto con H2O/LiBr a temperaturas del generador mayores de 180ºC, sin los problemas de inestabilidad térmica y corrosión que se presentan en el ciclo con H2O/LiBr por encima de 150ºC. Posteriormente, se ha diseñado y construido un dispositivo experimental para el estudio del proceso de absorción de los Alkitratos en un absorbedor de película descendente sobre tubos horizontales en las condiciones de operación de un ciclo de refrigeración por absorción con accionamiento a alta temperatura. Se ha llevado a cabo un estudio de sensibilidad de las variables de operación y se han evaluado una serie de parámetros de eficiencia del absorbedor. A las condiciones de operación establecidas en las pruebas experimentales, los valores obtenidos del flujo de vapor absorbido se encuentran en el rango de 2.83-6.55 g.m-2.s-1, el coeficiente de transferencia de calor de la película descendente varía entre 631.9 y 1715.8 W.m-2.ºC-1, mientras que el coeficiente de transferencia de masa se encuentra en el rango de (2.1-6.0)x10-5 m.s-1. A partir de la base de datos experimentales obtenida se ha desarrollado un modelo de redes neuronales artificiales (RNA) para la determinación de los parámetros de eficiencia del absorbedor. Los resultados mostraron un buen ajuste entre los datos experimentales y calculados, lo cual indica que el modelo RNA es efectivo para determinar los parámetros de eficiencia del absorbedor. Por último, se ha desarrollado un modelo físico del absorbedor de tubos horizontales de película descendente que utiliza los Alkitratos como fluido de trabajo, que acopla los procesos de transferencia de calor y de masa, y además integra tres regímenes de flujo (formación de gota, caída de gota y película descendente) y predice el desempeño del absorbedor en diferentes condiciones de operación. / Despite its huge potential for energy savings and low environmental impact, the use of absorption refrigeration systems is well below its technical and economic potential. The conventional working fluid H2O/LiBr has serious problems regarding corrosion and thermal decomposition at temperatures above 150°C. For this reason, we propose the development of absorbents suitable to triple-effect absorption refrigeration cycles. These absorbents should be non-corrosive, thermally stable, and allow taking advantage of the thermal potential of high temperature heat sources. The objective of this work is to study the solutions of alkaline nitrates, LiNO3+KNO3+NaNO3 with a percentage mass composition in salts of 53, 28 and 19%, respectively, called “Alkitrate”, as a new working fluid for absorption chillers using water as refrigerant in triple-effect configurations that can operate up to temperatures of about 260°C. In a first stage, experimental measurement, estimation and modelling of the thermophysical properties of aqueous alkaline nitrate and nitrite solutions were carried out in order to create an experimental database of thermophysical properties. Subsequently, the absorption cycle configuration called "Alkitrate topping cycle" was simulated using the ABSIM (Advanced Modular Simulation of Absorption Systems) program. The Alkitrate topping cycle showed a slightly higher efficiency as compared to the LiBr/H2O triple-effect cycle at generator temperatures above 180ºC, without the problems related to thermal stability and corrosion of H2O/LiBr at temperatures higher than 150ºC. Subsequently, an experimental set-up was designed and built-up to study the absorption process with Alkitrate as working pair in a horizontal falling film absorber at operating conditions of interest for absorption refrigeration cycles driven by high temperature heat sources. Then, a sensitivity study was conducted and the trends of absorber efficiency parameters were evaluated. At the operating conditions used in the experiments, the values achieved for the absorption mass flux were in the range 2.83-6.55 g.m- 2.s-1, the solution-side heat transfer coefficient ranged from 631.9 to 1715.8 W.m-2.ºC-1, while the mass transfer coefficient was in the range (2.1-6.0)x10-5 m.s-1. Based on the experimental data base achieved from the experimental set-up, a model that uses artificial neural networks (ANN) for predicting the absorber efficiency parameters in a horizontal falling film absorber was developed. The results showed a good agreement between experimental and calculated data, indicating that the use of ANN is an effective technique for predicting the absorber efficiency parameters. Finally, a physical model of a horizontal tubes falling film absorber with Alkitrate, involving coupled heat and mass transfer processes was developed. The mathematical model integrates three solution flow regimes (drop formation, droplet fall, and falling film) and predicts the absorber performance at different operating conditions.

L'estudi del comportament i la verificació resistent de construccions de maçoneria, entenent per maçoneria qualsevol fàbrica de maó, de tovot, de pedra de paredar o de carreus, presenta diverses particularitats. En general, es tracta de construccions existents amb la qual cosa és necessari un reconeixement de l'estructura in situ i, d'altra banda, són construccions realitzades amb materials, elements estructurals i tècniques constructives diferents a les emprades actualment. És conegut que la baixa o gairebé nul·la resistència a tracció de la maçoneria determina els tipus estructurals més adients a les seves característiques mecàniques: les parets de càrrega, els pilars i els arcs, és a dir, les geometries susceptibles de resistir les accions sotmetent els materials a estats bàsicament de compressió.S'ha desenvolupat un model específic per a l'anàlisi resistent de construccions de maçoneria que té en compte els efectes del comportament no lineal del material i considera l'equilibri en la configuració deformada de l'estructura. Per això, s'ha adoptat la Formulació Matricial Generalitzada (FMG) per a l'anàlisi estàtica i dinàmica d'estructures formades per entramats espacials d'elements de directriu corba i secció variable. Aquesta formulació es fonamenta directament en l'equilibri entre càrregues exteriors i esforços interns seccionals i, per construcció, és exacta. En l'extensió de la FMG a l'anàlisi dinàmica destaca la construcció d'una matriu de massa elemental que, d'una banda, no requereix cap hipòtesi complementària sobre el camp de moviments i, d'altra banda, permet considerar de forma exacta la distribució de rigidesa i massa interior dels elements partint de la prèvia definició d'una matriu de massa seccional.La implementació de l'anàlisi no lineal per al material, que inclou aspectes del comportament com ara la fissuració a tracció i la plastificació i l'aixafament a compressió, té la particularitat d'emprar dos esquemes iteratius: un a nivell elemental que permet verificar de forma exacta les condicions d'equilibri, compatibilitat i equació constitutiva en qualsevol punt interior de l'element i, en conseqüència, calcular exactament les forces resistides per a cada element coneguts els seus moviments nodals; i un altre a nivell estructura. En referència a l'anàlisi no lineal geomètrica, es presenta la formulació completa d'una matriu geomètrica de tensions inicials que, de la mateixa forma que la matriu de massa elemental, resulta coherent amb les hipòtesis de la FMG.El model desenvolupat, una vegada implementat en programa d'ordinador, ha permès analitzar diversos exemples mitjançant els quals ha sigut possible comprovar l'exactitud del mateix, així com la seva eficiència numèrica i la capacitat de tractar satisfactòriament estructures complexes per la seva geometria o per la seva multiplicitat d'elements. En particular, s'ha reproduït la resposta estàtica fins a ruptura i dinàmica d'estructures tals com edificis i ponts d'obra de fàbrica, o bé d'elements estructurals individuals. En tots els casos en què es disposava d'informació prèvia experimental, numèrica o analítica, s'ha trobat una bona coincidència de resultats. / El estudio del comportamiento y la verificación resistente de construcciones de obra de fábrica, entendiendo por obra de fábrica cualquier fábrica de ladrillo, de adobe, de mampostería ordinaria o de sillería, presenta diversas particularidades. En general, se trata de construcciones existentes con lo cual es necesario un reconocimiento de la estructura in situ y, por otra parte, son construcciones realizadas con materiales, elementos estructurales y técnicas constructivas diferentes a las empleadas actualmente. Es conocido que la baja o casi nula resistencia a tracción de la obra de fábrica determina los tipos estructurales más adecuados a sus características mecánicas: las paredes de carga, los pilares y los arcos, es decir, las geometrías susceptibles de resistir las acciones sometiendo los materiales a estados básicamente de compresión.Se ha desarrollado un modelo específico para el análisis resistente de construcciones de obra de fábrica que tiene en cuenta los efectos del comportamiento no lineal del material y considera el equilibrio en la configuración deformada de la estructura. Para ello, se ha adoptado la Formulación Matricial Generalizada (FMG) para el análisis estático y dinámico de estructuras formadas por entramados espaciales de elementos de directriz curva y sección variable. Esta formulación se fundamenta directamente en el equilibrio entre cargas exteriores y esfuerzos internos seccionales y, por construcción, es exacta. En la extensión de la FMG al análisis dinámico destaca la construcción de una matriz de masa elemental que, por una parte, no requiere ninguna hipótesis complementaria sobre el campo de movimientos y, por otra parte, permite considerar de forma exacta la distribución de rigidez y masa interior de los elementos partiendo de la previa definición de una matriz de masa seccional.La implementación del análisis no lineal por el material, que incluye aspectos del comportamiento como son la fisuración a tracción y la plastificación y aplastamiento a compresión, tiene la particularidad de emplear dos esquemas iterativos: uno a nivel elemental que permite verificar de forma exacta las condiciones de equilibrio, compatibilidad y ecuación constitutiva en cualquier punto interior del elemento y, en consecuencia, calcular exactamente las fuerzas resistidas por cada elemento conocidos sus movimientos nodales; y otro a nivel estructura. En referencia al análisis no lineal geométrico, se presenta la formulación completa de una matriz geométrica de tensiones iniciales que, de la misma forma que la matriz de masa elemental, resulta coherente con las hipótesis de la FMG.El modelo desarrollado, una vez implementado en programa de ordenador, ha permitido analizar diversos ejemplos mediante los cuales ha sido posible comprobar la exactitud del mismo, así como su eficiencia numérica y la capacidad de tratar satisfactoriamente estructuras complejas por su geometría o por su multiplicidad de elementos. En particular, se ha reproducido la respuesta estática hasta a rotura y dinámica de estructuras tales como edificios y puentes de obra de fábrica, o bien de elementos estructurales individuales. En todos los casos en que se disponía de información previa experimental, numérica o analítica, se ha encontrado una buena coincidencia de resultados. / The study of the behaviour and strength of masonry constructions, made of brickwork, adobe or ashlar, presents some particular features. Because these constructions were built usually in the past it is necessary to carry out in situ inspection. On the other hand, these constructions are built of materials, structural elements and construction techniques quite different from present ones. It is well known that the low tensile strength of masonry determines the most appropriate structural elements regarding its mechanical characteristics such as bearing walls, columns and arches, in other words, geometries to make it possible for masonry to work under compression. A specific model is developed for the strength analysis of masonry constructions that takes into account the effects of nonlinear behaviour of the material and imposes the equilibrium in the deformed geometry of the structure. For this purpose, a Generalized Matrix Formulation (GMF) is adopted for the static and dynamic analysis of 3D frame structures with curved elements having variable cross-sections. The most remarkable feature of GMF consists in the establishment of equilibrium in an "exact" way at any point within an element, so that no additional hypotheses are needed upon the displacement field. The extension of the GMF to dynamic analysis starts from the definition of an elemental mass matrix which, on one hand, does not require any additional hypothesis upon the displacement field, and, on the other hand, allows for an exact consideration of the distribution of both mass and stiffness throughout each element.The numerical implementation of the nonlinear material analysis, which includes such features as cracking in tension and yielding and crushing in compression, has the peculiarity of including two iterative schemes. One, at the element level, that allows exact verification of the equilibrium, compatibility and constitutive relations through every point into the element, and, as a consequence, allows accurate calculation of the response stresses of the element from known nodal displacements. The other one is at structural level. In relation to geometric nonlinear analysis, the comprehensive formulation of an initial-stress matrix is presented that, like the elemental mass matrix, is consistent with the hypotheses of GMF.The developed model, once implemented in a computer program, allowed the analysis of different examples that made it possible to verify, as well as its numerically efficient treatment of structures that are complex because of their geometry or multiplicity of elements. Particularly, the whole static response until failure and dynamic response of structures such as masonry buildings and bridges, as well as simple structural elements, are satisfactory compared with those attained by other authors using alternative formulations and experiments.

La idea básica de detección de defectos basada en vibraciones en Monitorización de la Salud Estructural (SHM), es que el defecto altera las propiedades de rigidez, masa o disipación de energía de un sistema, el cual, altera la respuesta dinámica del mismo. Dentro del contexto de reconocimiento de patrones, esta tesis presenta una metodología híbrida de razonamiento para evaluar los defectos en las estructuras, combinando el uso de un modelo de la estructura y/o experimentos previos con el esquema de razonamiento basado en el conocimiento para evaluar si el defecto está presente, su gravedad y su localización. La metodología involucra algunos elementos relacionados con análisis de vibraciones, matemáticas (wavelets, control de procesos estadístico), análisis y procesamiento de señales y/o patrones (razonamiento basado en casos, redes auto-organizativas), estructuras inteligentes y detección de defectos. Las técnicas son validadas numérica y experimentalmente considerando corrosión, pérdida de masa, acumulación de masa e impactos. Las estructuras usadas durante este trabajo son: una estructura tipo cercha voladiza, una viga de aluminio, dos secciones de tubería y una parte del ala de un avión comercial. / The basic premise of vibration-based damage detection in Structural Health Monitoring is that the damage will alter the stiffness, mass or energy dissipation properties of a system, which, in turn, will alter the measured dynamic response of the system. Within the context of pattern recognition, this thesis presents a hybrid reasoning methodology for damage assessment of structures, combining the use of a model of the structure and/or previous experiments with a knowledge-based reasoning scheme to evaluate if damage is present, its severity and its location. The methodology involves some elements related to vibration analysis, mathematics (wavelets, statistical process control), signal/pattern analysis/processing (knowledge-based reasoning, self organizing maps), smart structures and damage detection. Approaches are numerically and experimentally validated considering corrosion, mass reduction, adding masses, and impact loads. Structures used along all this work are: a cantilever truss, an aluminium beam, two pipe sections and a portion of a wing aircraft.

La determinació de l’índex alfa total en aigües és d’interès per ser un dels paràmetres inclòs en la legislació nacional e internacional associada a la qualitat de l’aigua per al consum humà. Aquest índex informa de la concentració d’emissors alfa continguts en l’aigua referits a un patró emissor alfa. Concretament en el nostre país, el control de la qualitat de l’aigua està regulat pel Reial Decret 140/2003. La determinació de l’índex d’alfa total en aigües és un assaig aparentment senzill, però a conseqüència de la variabilitat isotòpica que pot presentar una aigua i els procediments utilitzats, es poden obtenir resultats molt diferents, inclús en ordres de magnitud. A més a més, en certs casos el valor de l’índex alfa total no concorda amb el valor obtingut al sumar les activitats dels emissors alfa determinats en la mostra d’aigua. Per tot això es considera necessari dur a terme un estudi experimental, en el qual es determinin tots els possibles factors que influeixin en la variabilitat dels resultats i realitzar un procediment suficientment detallat en el qual s’estableixi tant l’ interval de validació com les condicions més adequades d’utilització, de forma que es pugui garantir que el resultat que s’obté sigui el més representatiu possible i que aquesta variabilitat romanent es tingui en compte en la determinació de la incertesa associable al resultat. Per una altra banda, a causa de la gran importància de l’aigua i les cada cop més exigents disposicions legals en quant a la depuració d’aigües residuals i tractament d’aigua potable, la construcció d’estacions de tractaments han anat incrementant notablement en els últims anys en un gran nombre de països. Com a conseqüència, grans quantitats de residus sòlids o llots son generats cada any com a subproducte d’aquestes plantes de tractament, per als quals s’apliquen diferents alternatives d’aprofitament i eliminació. Durant els processos habituals de tractament per a l’obtenció d’aigua potable i de depuració d’aigua residual, els isòtops radioactius es poden distribuir en les diferents etapes dels cicles de tractament, com les resines d’intercanvi, carbó actiu, filtres, membranes, materials absorbents i finalment en els subproductes produïts (fangs o llots), on es pot concentrar-se un percentatge elevat d’isòtops radioactius. Les aigües més afectades per la radioactivitat natural son les aigües d’aqüífers subterranis, ja que els processos de circulació lenta afavoreixen la seva incorporació. Els isòtops presents generalment a les aigües són els isòtops naturals d’Urani i Radi, 210Pb, 210Po, 222Rn i el 40K. També existeix la possibilitat de contaminació amb isòtops d’origen artificial que provenen de la indústria nuclear i de les probes nuclears. Per tant es considera d’interès realitzar un estudi detallat de la distribució dels isòtops radioactius en les diferents fases dels processos de potabilització i depuració convencionals o amb nous mètodes i en els subproductes generats per tal de poder valorar el possible impacte radiològic associat a la potabilització i reutilització de les aigües i dels subproductes. / Gross alpha activity measurement is one of the simplest radioanalytical procedures which are widely applied as screening techniques in the fields of radioecology, environmental monitoring and industrial applications. It is used as the first step to perform a radiological characterization of drinking water. According to the WHO guidelines (2011), this screening parameter must be measured in drinking water to ensure that it is safe for consumption. Different methods are used to measure gross alpha activity. Two of them, the classic ones, are based on evaporation (EPA, 1980) or co-precipitation (EPA, 1984) of the sample, using either a gas proportional counter or a solid scintillator detector. Another alternative method based on concentration of the sample and measurement by liquid scintillation counting (ASTM, 1996), is being increasingly used. The gross alpha activity of a water sample is an estimate of the actual alpha activity of the water sample (excluding radon). However, it is usually considered that gross alpha activity must be very close to the sum of alpha emitter activities, though in general this is not the case. There are many other factors (e.g., alpha particle energies, calibration standard used, time elapsed from sample preparation to measurement and variability of the results between methods) that affect the gross alpha measurement causing major differences between the gross alpha activity values and the sum of the activities of the main alpha emitters. For this reason, we propose to conduct an eminently experimental study to determine most of the possible factors that may be involved in the above mentioned variability of the results. In addition, we intend to propose a detailed procedure on that basis to establish both their range of validity and the most suitable conditions for their use, thereby ensuring: (A) that the result obtained is the most representative of the sample's real total alpha activity; (B) that it is subject to the lowest technically possible variability; and (C) that this remaining variability is taken into account in determining the uncertainty associated with the result. In this context, we propose to study these aforementioned considerations using the co-precipitation method. Aditionally, given the problems with the scarcity and quality of water, the implementation of water treatment plants has been significantly increasing over the last years in several countries. Consequently, large quantities of solid wastes or sludge are generated every year which can be re-used for different applications. These solid wastes may contain all kind of pollutants, including significant levels of radioactivity. For these reasons, it is considered important studying the occurrence and behavior of radioactivity in water treatment plants. Although radioactivity in water treatment plants has been studied by some authors, we propose an original work analyzing the radioactive temporal evolution in different water treatment plants in which drinking and wastewater are treated. These plants have been selected taking into account both variations in water source and the treatment applied. This thesis contributes to these goals by analyzing the factors that affect the gross alpha measurement, involving an optimization and validation of the co-precipitation method and studying the behavior of radionuclides in water treatment plants. To this end, Part I provides a comprehensive analysis for the optimization and validation of the gross alpha activity determination using the co-precipitation method. Then, in Part II, we present a set of case studies related to the radionuclide behavior and the temporal evolution of the radioactivity in different drinking water and wastewater treatment plants.

The contact ofthe spent nuclear fuel (SNF) with water dueto a failure in the canister would be a conservative but still plausible hypothesis in the safety assesment of a deep geologic repository (DGR). Concrete and cementitious materia Is will be part ofthe DGR structure. Water in contactwith those materials will have a very alkaline pH. Once the water gets in contact with the SNF the following 4 stages may take place: Radiolysis, Oxidation, Dissolution and Secondary Phase Formation. The formation of uranyl-peroxide complexes was studied at alkaline media by using UV-Visible spectrophotometry and the STAR cede. Two different com plexes were found ata H202/U(VI) ratio lower than 2. A graphical method was u sed in arder to obtain the formation constants ofsuch complexes and the STAR program was used to refine the formation constants values because ofits capacityto treatmultiwavelength absorbance data and refining equilibrium constants. The values obtained far the two equilibrium constants were: lag ¡3°1, 1,4 = 28.1 ± 0.1 and lag ¡3°1,2,6=36.8 ± 0.2. At hydrogen peroxide concentrations higherthan 10-5 mol dm-3, and in the absence of carbonate, the U02(02)2(0H)24-complex is predominant in solution. Time-resolved laser-induced fluorescence spectroscopy(TRLFS) was used to studythe speciation ofuranium(VI) atvery alkaline pH (11-13), at room temperature and in the absence of C02. Fluorescence lifetimes fer (U02)3(0H)7-, U02(0H)3-and U02(0H)42- were determined far pH between 11and13. Measurements at 1 O K were made, obtaining two different lifetimes in the pH range between 12 and 13.5, indicating the presence oftwo different species: U02(0H)3- and U02(0H)42-. The difference between the Iifetimes allowed the calculation ofthe contribution of each species to the total fluorescence signal intensity. lt was observed that hydrogen peroxide produces a quenching effect to the fluorescence of the uranium species. At pH 12 the quenching is static, which points to the formation of a non-fluorescent complex between U(VI) and hydrogen peroxide. Using the Stern-Volmer equation far static quenching, the equilibrium formation constant of the first species, U0202(0H)22-, was calculated to be logKO = 28.7 ± 0.4. A flow-through experimental reactor has been designed in arder to perform studies at both high pressure, high tem perature conditions and high surface salid to volume leachant ratios.Using this new reactor the evolution of uranium concentrations released from an U02 sample was studied atdifferent conditions. The results show that at hydrogen pres sures between 5 and 7 bars, hydrogen peroxide does not seem to significantlyoxidize the uranium (IV) oxide. Uranium concentrations in those experiments remain between 10-8 mol¿l-1 and 10-9 molof-1. The effects of alpha-radiolysis were determined, on one hand, through the generation of radiolytic products: H2, 02, HCIO and H202, and on the other hand from the dissolution ofboth U and Pu. The studies were focused on the effect produced by different dos e rates, different ionic strength as well as varying the Iocation ofthe alpha-emitters (either into the pellets or dissolved in solution) The experiments were performed at pH 12. Regarding the 02 and H2 production neither the Iocation ofthe alpha-emitters nor the ionic strength had any effect on the gas formation. At high ionic strength onlythe HCIO formation is observed, while at Iow ionic strength onlythe H202 formation is observed. The experimenta 1 data regarding the form ation of 02 and H2 was s ucces s fully fitted us ing the Macks im a-C hem is t software.The sorption of Se(IV) and Se(VI) on uranium peroxide has been studied consídering the sorption kinetics, the sorption isotherms and the effect ofpH. Selenium sorption on studtite is fitted with a pseudosecond arder reaction model; Both selenium(IV) and selenium(VI) are sorbed on studtite through a monolayer coverage. Sorptíon is higher at acidic pH than at alkaline pH. / El contacte del combustible nuclear gastat (CNG) amb l'aigua degut a una fallada en la capsula de protecció és una hipótesis conservadora peró plausible en el informe de seguretat de un magatzem geologic profund (MGP). Formigó i ciment seran presents en la estructura del MGP. L'aigua en contacte amb el CNG pot patir4 processos diferents: Radiólisi, Oxidació, Dissolució i Formació de Fases Secundaries. La formació de complexes uranil-peróxid fou estudiada en medi alcalí utilitzant espectrofotometria UV-\ñsible i el codi STAR. Es van trabar dos complexes diferents en una ratio H202/U(VI) per sota de 2. Es va usar un métode grafic per obtenir informació deis complexes esmentats i el programa STAR s'utililzil pera refinar els valors de les constants de formació degut a la seva capacitat pera tractar dades de absorbancia en múltiples longítuds d'ona y per refinar constants d'equilibri. Els valors obtinguts pera les dues constants de equilibri van ser: log ¡3"1,1,4 = 28.1±0.1 í log 13°1 ,2,6=36.8 ± 0.2. A concentracions de peróxid d'hidrogen més altes de 10-5 mol dm-3, i en abséncia de carbonats, el complex U02(02)2(0H)24- es predominant en solució. La espectroscópia de fluorescencia induida per laser resolta en el temps (TRLFS) s'utilitzà per studiar la especiació del urani (VI) a pHs molt alcalins (11-13), a temperatura ambient i en abséncia de C02. Es van determinar els temps de vida de fluorescéncia dels complexes (U02)3(0H)7-, U02(0H)3- i U02(0H)42- a pHs entre 11 i 13. Es varen fer mesures a 1 O K en un rang de pH entre 12 i 13.5, determinant la presència de dos espécies U02(0H)3- i U02(0H)42-. S'observa com el peróxid de hidrogen produeixun efecte de extinció (quenchíng) de la fluorescencia de les espécies de urani. A pH 12 la extinció era estatica, cosa que va apuntar a la formació de un complex no fluorescent entre el U(\11) í el peróxid de hidrogen. Utilitzant la equació de Stern-Volmer pera la extinció estética es va calcular la constant de equilibri de la espécie U0202(0H)22- (logKO = 28.7 ± 0.4). Es va dissenyar un reactor experimental de fluxper fer estudis a altes pressions, a elevades temperatures i a una relació superficie del salid - volum de líxiviant molt alta. Utilitzant aquest nou reactor es va estudiar la evolució de la concentració de urani alliberatde una mostra de U02, en diferents condicions . Els resultats mostren com a pressions de hidrogen entre 5 i 7 bars, el peróxid de hidrogen no sembla que oxidi significativament el óxid de urani(IV). Les concentracions de urani en aquests experiments es mantingueren entre 10-8 mol.l-1 i 10-9mol-l-1. Es determinaren els efectes de la alfa-radiólisi, d'un cantó a través de la generació de productes radiolítics: H2, 02, HCIO i H202 i de l'altre a partir de la dissolució de U i Pu. Els estudis es centraren en el efecte produït per diferents velocitats de dosi, diferents forces ióniques, així com també modificant la localització deis emissors alfa (dins de la pastilla o dissolts en la solució). Els experiments es realitzaren a pH 12. Pel que fa a la producció de 02 i H2, ni la localització deis emissors alfa ni la força iónica tenen cap efecte en la formació de gas. A elevada força iónica s'observa només formació de HCIO, mentre que a baixa força iónica tan sols es veu formació de H202. Les dades experimentals referents a la formació de 02 i H2, es van ajustar amb éxit utilitzant el software Macksima-Chemist. S'ha estudiat la sorció de Se(IV) i Se(VI) en el peróxid de urani considerant la cinética de sorció, la isoterma de sorció i l'efecte del pH. La sorció de Seleni en Studtita s'ajusta a un model de reacció de pseudo-segon ordre. Ambdós Se(IV) i Se(\11) es sorveixen en la Studtita a través de una cobertura monocapa. La sorció es més alta a pH acid que a pH basic