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In this work we develop a three-scale mathematical modeling to describe electro-chemical couplings in clays using the asymptotic homogenization procedure of periodic structures. We consider the porous medium composed of kaolinite particles saturated by an electrolyte solution of water-solvent and four ionic solutes monovalents Na+, H+, Cl-, OH-At the nanoscale we develop the model of the electrical double layer wherein the electric potential and local charge distribution are ruled by the Poisson- Boltzmann problem. In addition we incorporate the protonation/deprotonation chemical reaction between the fluid and the particle surface and consequently we quantify the dependence of the surface charge density of the particles with the pH of the electrolyte solution. At the microscale, or pore-scale, the movement of the aqueous solution is governed by the Stokes problem whereas ion transport by the Nernst-Planck equation. The pore-scale governing equations are supplemented by slip boundary condition in the tangential velocity of the fluid and adsorption interface conditions arising from the averaging of the nanoscale model. We then homogenize the microscopic model to the macroscale and derive effective equations with additional closure relations for the macroscopic coefficients. The macroscopic model is discretized by the finite volume method and numerical simulations of electrokinetical remediation of a contaminated soil are performed. The numerical results illustrate the strong dependence of the remediation efficiency on the pH of the aqueous solution. / Neste trabalho desenvolvemos a modelagem matemática e computacional em três escalas (nano-micro-macro) do acoplamento eletroquímico em um meio poroso argiloso adotando técnicas de homogeneização de estruturas periódicas. Consideramos o meio poroso uma caulinita saturada por uma solução eletrolítica composta por um solvente aquoso e quatro solutos iônicos monovalentes Na+, H+, Cl-, OH-. Na escala nanoscópica adotamos a modelagem da dupla camada elétrica onde o potencial elétrico e a densidade de carga são governados pelo problema de Poisson-Boltzmann. Incorporamos ao modelo nanoscópico as reações de protonação/deprotonação entre o fluido e a superfície da partícula argilosa e quantificamos numericamente a dependência da carga superficial com o pH da solução eletrolítica. Na escala microscópica, ou escala do poro, o movimento da solução aquosa é governado pelo problema de Stokes e o transporte dos íons pelas equações de Nernst-Planck. As equações microscópicas são suplementadas por condições de contorno de deslizamento da componente tangencial do campo de velocidade e de adsorção dos íons que representam a média do modelo posto na escala nanoscópica. A partir dos modelos nanoscópico/microscópico desenvolvemos a homogeneização do problema derivando o modelo na escala de Darcy (macroscópica) com os respectivos problemas de fechamento para os coeficientes das equações efetivas postos na célula periódica. Finalmente discretizamos o modelo macroscópico utilizando o método de volumes finitos e realizamos simulações numéricas em regimes permanente e transitório do processo de descontaminação de um solo argiloso por técnicas de eletrocinética. Os resultados ilustram a forte dependência da eletroremediação com o pH da solução.

Fenômenos em materiais heterogêneos conduzem ao estudo de problemas em equações diferenciais parciais com coeficientes altamente oscilatórios. O tratamento numérico mediante o uso dos métodos tradicionais exige um alto custo computacional ou é inviável. No presente trabalho pretendemos estender o método residual free bubbles com o intuito de gerar um procedimento de homegeneização numérica para o estudo de uma classe de problemas elípticos não lineares com coeficientes que têm um comportamento altamente variável (problemas multiescala).Mostramos que a formulação numérica decorrente da metodologia residual free bubbles permite aproximar o problema multiescala e, portanto, o problema efetivo. Para validar o procedimento proposto, apresentaremos estimativas de erro e resultados numéricos.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoEAL.pdf: 1218895 bytes, checksum: 8a1a77d95bb1c3b3c1ee1c9f3fb717ba (MD5) Previous issue date: 2007-12-27 / O processamento de registros s?smicos ? uma tarefa muito importante dentro da Geof?sica e que representa um desafio permanente na explora??o de petr?leo. Embora esses sinais forne?am uma imagem adequada da estrutura geol?gica do subsolo, eles s?o contaminados por ru?dos e, o ground roll ? a componente principal. Este fato exige um esfor?o grande para o desenvolvimento de metodologias para filtragem, Dentro desse contexto, este trabalho tem como objetivo apresentar um m?todo de remo??o do ru?do ground roll fazendo uso de ferramentas da F?sica Estat?stica. No m?todo, a An?lise em Ondeletas ? combinada com a Transformada de Karhunen-Lo?ve para a remo??o em uma regi?o bem localizada. O processo de filtragem come?a com a Decomposi??o em Multiescala. Essa t?cnica permite uma representa??o em tempo-escala fazendo uso das ondeletas discretas implementadas a filtros de reconstru??o perfeita. O padr?o s?smico original fica representado em multipadr?es: um por escala. Assim, pode-se atenuar o ground roll como uma opera??o cir?rgica em cada escala, somente na regi?o onde sua presen?a ? forte, permitindo preservar o m?ximo de informa??es relevantes. A atenua??o ? realizada pela defini??o de um fator de atenua??o Af. Sua escolha ? feita pelo comportamento dos modos de energia da Transformada de Karhunen-Lo?ve. O ponto correspondendo a um m?nimo de energia do primeiro modo ? identificado como um fator de atenua??o ?timo

Orientador: Paulo Sollero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T10:38:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GalvisRodriguez_AndresFelipe_M.pdf: 69033518 bytes, checksum: 67eaa10c76d5571109ecf9c69bddc6e8 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho apresenta uma análise numérica de falha dinâmica em materiais policristalinos usando modelagem multiescala. O problema foi descrito em duas escalas, a escala micro ou mesoescala e a escala atômica. A estrutura policristalina (mesoescala) é gerada usando o diagrama de Voronoi com diferentes níveis de tamanho de grão homogêneo. As equações constitutivas para materiais anisotrópicos são apresentadas segundo o tipo de estrutura atômica do material, considerando a orientação cristalina aleatória e as propriedades do material rotacionadas um ângulo aleatório no plano para cada grão. O campo de deslocamentos na mesoescala é calculado usando o Método dos Elementos de Contorno de Reciprocidade Dual para materiais anisotrópicos, considerando as forças de corpo no domínio do tempo. A fratura intergranular é estudada com a Modelagem Multiescala de Zonas Coesivas, incluindo zonas coesivas nas interfaces. Para a análise da escala atômica é preciso o gradiente de deformação efetivo utilizando a homogeneização de Hill-Mandel, e o tensor de tensão efetivo usando o potencial de Lennar-Jones e o primeiro tensor de Piola-Kirchhoff na zona coesiva empregando o campo de deslocamentos da mesoescala. A regra de Cauchy-Born define que todos os átomos contidos na zona coesiva têm um gradiente de deformação constante, sendo preciso utilizar apenas uma célula atômica unitária em cada zona coesiva, reduzindo o tempo de processamento computacional da simulação. Conhecidas as propriedades efetivas na zona coesiva, as forças coesivas que definem a separação do material são calculadas na mesoescala com o tensor de tensão efetivo e a geometria da estrutura. A separação do material e a propagação da trinca são definidas pelas forças coesivas ao longo de cada passo de tempo / Abstract: This work presents a numerical analysis of dynamic failure in polycrystaline materials using multiscale modeling. The problem was describe by two scales, the micro or mesoscale and the atomistic scale. The polycrystalline structure (mesoscale) is generated using the Voronoi diagram with different levels of grain size homogenization. The constitutive equations for anisotropic materials are presented depending of the type of atomic structure, considering random crystal and material properties orientation. The displacement field of the mesoscale is calculate using the Dual Reciprocity Boundary Element Method for anisotropic materials, considering the body forces in the time domain. The intergranular fracture is studied with the Multiscale Cohesive Zone Model, including cohesive zones in the interfaces. To analise the atomistic scale, is require the effective deformation gradient using the Hill-Mandel homogenization, and the effective stress tensor employing the Lennard-Jones potential and the first Piola-Kirchhoff tensor in the cohesive zone using the displacement field from the mesoscale. The Cauchy-Rule defines that all atoms inside the cohesive zone have a constant deformation gradient, then is just require the use of a unit atomic cell in each cohesive zone, reducing the computational load of the simulation. With the known effective properties in the cohesive zone, the cohesive forces that define the material separation are determined in the mesoscale with the effective stress tensor and the geometry of the structure. The material separation and crack propagation are define by the cohesive forces through each time step / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Sollero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T08:57:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_DiogoHenrique_M.pdf: 3925862 bytes, checksum: 0c710a62aec995319f0a11e957f58a83 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho apresenta uma análise numérica de falha em laminados unidirecionais de materiais compósitos baseado na modelagem multiescala de materiais heterogêneos. A abordagem empregada considera o material em duas escalas, nas quais os problemas elásticos de cada uma são resolvidos para descrever o comportamento mecânico do laminado. Na macroescala (escala global), formulações de elasticidade plana anisotrópica do Método dos Elementos de Contorno (MEC) foram utilizadas para calcular os campos de deformação e de tensão no domínio da lâmina. Esses campos representam os tensores macroscópicas da estrutura, dos quais são usados para calcular as condições de contorno na microescala (escala local). Nesta escala, equivalente a um ponto material da estrutura (técnica de localização), um Elemento de Volume Representativo (EVR) é tomado para dar satisfatoriamente o comportamento constitutivo global. A solução do problema elástico do EVR, composta por uma matriz isotrópica e uma fibra transversalmente isotrópica, e a aplicação da teoria dos Campos Médios, também foram realizadas utilizando o MEC através da formulação de sub-regiões. A avaliação da falha nos microconstituintes foi feita utilizando o critério de Tsai-Hill para a matriz e o critério da máxima deformação para a fibra. Os resultados para exemplos numéricos são apresentados, discutidos e comparados com resultados numéricos obtidos pelo critério de falha de LARC03 realizando análise apenas na escala estrutural / Abstract: This work presents a numerical analysis of failure in unidirectional laminates of composite materials based in multiscale modelling of heteregeneous materials. The approach assumes the material in two scales, in which the elastic problems are solved to describe the mechanical behavior of the laminate. In the macroscale (global scale), the Boundary Element Method (BEM) for anisotropic plane elasticity was used to evaluate strain and stress fields in the domain of the lamina. These fields represent the macroscopic tensor of the structure, which is used to evaluate the boundary conditions in the microscale (local scale). This scale, equivalent to a material point of the structure (localization technic), a Representative Volume Element (RVE) is taken to satisfy the constitutive overall behavior. The solution of the elastic problem of the RVE, is composed by an isotropic matrix and a transversely isotropic fiber, and the application of the Mean Fields theory, have been realized by BEM through the multi-region formulation. The evaluation of failure in the microconstituents was made using failure criteria of Tsai-Hill for matrix and the maximum deformation criterion for fiber. The results for numerical examples are presented, discussed and compared with numerical results obtained by the LARC03 failure criterion performing the analysis only on the structural scale / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jorge Stolfi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T12:30:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_DanilloRoberto_D.pdf: 2771811 bytes, checksum: 6d5b092c08b5c011636be5fc2661e4a0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nesta tese descrevemos um algoritmo genérico (que denominamos MSFit) capaz de estimar a pose e as deformações de modelos 3D de estruturas biológicas (bactérias, células e etc.) em imagens obtidas por meio de microscópios óticos ou de varredura eletrônica. O algoritmo usa comparação multi-escala de imagens utilizando uma métrica sensível ao contorno; e um método original de otimização não-linear. Nos nossos testes com modelos de complexidade moderada (até 12 parâmetros) o algoritmo identifica corretamente os parâmetros do modelo em 60-70% dos casos com imagens reais e entre 80-90% dos casos com imagens sintéticas / Abstract: In this thesis we describe a generic algorithm (which we call MSFit) able to estimate the pose and deformations of 3D models of biological structures (bacteria, cells, etc.) with images obtained by optical and scanning electron microscopes. The algorithm uses an image comparison metric multi-scale, that is outline-sensitive, and a novel nonlinear optimization method. In our tests with models of moderate complexity (up to 12 parameters) the algorithm correctly identifies the model parameters in 60-70 % of the cases with real images and 80-90 % of the cases with synthetic images / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação

Orientador: Edison Zacarias da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T16:18:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_ZennerSilva_D.pdf: 11614247 bytes, checksum: d882692dfdab010e889cb1717d250a1f (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nas últimas décadas uma geração de nanodispositivos foi desenvolvida. Estes dispositivos nanoeletrônicos são fabricados por novas técnicas fundamentadas em física, química e engenharia. Muitos desses nanomateriais têm suas propriedades físicas alteradas pelo efeito de tamanho, por causa desses novos efeitos é importante entender como estes dispositivos trabalham propriamente a fim de encontrarmos formas de obter novas aplicações baseadas nestes novos efeitos. Nanofios metálicos estão sendo largamente estudados tanto teoricamente como experimentalmente. Recentemente uma nova possibilidade de soldagem foi mostrada experimentalmente entre nanofios de ouro em temperatura ambiente, sem necessidade de aplicação de calor adicional e com baixa pressão, chamada de solda fria (cold welding). Usando Dinâmica Molecular (MD) com potenciais efetivos, nós simulamos o processo de soldagem fria em nanofios de ouro, prata e ouro-prata com diâmetros de 4.3nm em 300 K. Nós mostramos que a soldagem fria é um processo possível até mesmo quando os nanofios sofrem fortes deformações e defeitos antes do processo de soldagem. Durante o processo de soldagem os nanofios resultaram com poucos defeitos. Pequenas pressões foram necessárias para que a soldagem fosse atingida. Nós também realizamos cálculos de Dinâmica Molecular com embedded-atom-method para modelar o crescimento de filmes-finos de paládio depositados em um substrato de ouro para um sistema de aproximadamente 100 mil átomos. Nós mostramos que o filmes-finos de paládio cresceu sob stress sobre o substrato de ouro. Após a deposição de 9 monocamadas o stress armazenado no filmes de paládio relaxou formando defeitos na estrutura do cristal. Defeitos do tipo falhas de empilhamento surgiram nos filmes de paládio formando um padrão de deformação no mesmo. Para quantificar o stress nós também calculamos a evolução do tensor de stress durante o crescimento. Existem fenômenos físicos como fraturas em materiais que são caracterizados pela quebra das ligações atômicas que levam a efeitos macroscópicos. Para estudarmos este tipo de problema, nós desenvolvemos um código inicial que acopla Dinâmica Molecular com Peridyvii namics (PD) (uma recente teoria de contínuo). A ideia básica para acoplar Dinâmica Molecular e Peridynamics está baseada no teorema de Schwarz. Este teorema fornece uma maneira de resolver equações diferenciais em diferentes subdomínios conectados por uma interface. O acoplamento é feito trocando condições de contorno entre subdomínios conectados por esta interface. A parte mais difícil deste acoplamento encontra-se em tratar os dados com ruídos oriundos da Dinâmica Molecular e passá-los para a Peridynamics. Para isto nós usamos uma interpolação estatística chamada interpolação de Kriging. Desta forma nós pudemos alcançar um acoplamento entre MD e PD / Abstract: Over the last decades a new generation of nanoeletronic devices have been developed. These nanoeletronic devices have been made by new techniques based on physics, chemistry and engineering. Many of these nanomaterials have shown changes in their physical properties and therefore, it is very important to understand how they work properly in order to find ways to obtain new applications supported by these new effects. Metallic nanowires have been largely studied theoretical and experimentally. Recently a new possibility of welding was experimentally shown in the case of gold and silver nanowires (NWs) at ambient temperatures, without need of additional heat and with low pressures, called cold welding. Using molecular dynamics with effective potentials, we simulated cold welding of gold, silver, and silver-gold NWs with diameters of 4.3 nm at 300 K. We show the cold welding is a possible process in metal NWs and that these welded NWs, even after losing their crystalline structure after breaking, can reconstruct their face-centered-cubic structure during the welding process with the result of very few defects in the final cold welded NWs. The stress tensor shows a low average value during welding with oscillations indicating tension and relaxation stages. Small pressures are required for the process to occur, resulting in a fairly perfect crystal structure for the final NW after being broken and welded. We have also performed Molecular Dynamics calculations with embedded-atom-method to model the growth of a Pd thin film deposited on Au(100) for a system with approximately 100,000 atoms. We showed that the Pd film grew under stress on the Au substrate. After the deposition of 9 monolayers, the stress stored in the Pd film relaxed with the formation of defects, stacking faults in the structure of Pd forming a pattern of deformation in the film. To quantitatively access the defect formation we also measured the stress tensor evolution during growth. There are physical phenomena like brittle fracture that is characterized by breaking of atomic bonds leading to macroscopic effects. In order to study this kind of problems, we developed the initial programming code that couples molecular dynamics (MD) and Peridyix namics (PD) (a new model to continuum). The basic idea to coupling Molecular Dynamics and Peridynamics is based on a mathematical theorem that is known as Schwarz theorem. It gives a way to solve differential equations in different subdomains that are connected by an interface (overlap). The coupling is made by exchanging boundary conditions through of the interface between subdomains. The hardest part is to treat noise molecular dynamics data and after that to pass those data to continuum theories. In order to pass data from MD to Peridynamics we have used a statistical interpolation called Kriging interpolation. This way we can achieve an algorithm to coupling DM with PD / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientadores: Mateus Batistella, Lúcia da Costa Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Filosofia e Ciências Humanas / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:01:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Iwama_AllanYu_D.pdf: 19435233 bytes, checksum: 3bf2de5c4f689d0e7ed9b543b12b84e1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: As zonas costeiras são áreas potencialmente sujeitas a riscos ambientais, sobretudo no contexto de eventos climáticos extremos. Há uma considerável parcela da população vivendo em zonas costeiras, o que reforça a importância de apontar as situações de risco e vulnerabilidade que as mudanças climáticas trazem para essas regiões. Esta pesquisa tem como principais objetivos: (1) identificar e caracterizar as áreas em situação de vulnerabilidade no litoral do estado de São Paulo, com ênfase no litoral norte, compreendido pelos municípios de Caraguatatuba, Ilhabela, São Sebastião e Ubatuba; (2) avaliar a percepção das pessoas em situação de risco e analisar suas estratégias de adaptação ou enfrentamento [aos riscos a que estão expostas]. A abordagem metodológica foi baseada considerando duas principais escalas, a regional e a local, embasadas por um misto de métodos que envolveu a análise espacial de dados sociodemográficos e do meio físico e a aplicação de questionários estruturados para analisar a percepção da população em situações de risco e o contexto das mudanças climáticas. Os resultados apontam para uma distribuição das áreas de riscos geotécnicos no litoral paulista, com ênfase analítica para a UGRHi-3 (litoral norte de São Paulo), classificada como Muito Alta ou Alta suscetibilidade a escorregamentos ou inundação, sobretudo em áreas de acesso restrito da população aos serviços públicos básicos ou em condições precárias de moradia. Os resultados chamam atenção para situações de vulnerabilidade social, que têm se mantido `contínuas¿ ao longo de dez anos, associadas a um retrato de contraste social e segregação socioespacial, sem uma efetiva intervenção ou ação para reduzir os impactos ante a um perigo iminente de desastre. O que se tem observado são ações remediadoras de pós-evento aos `desastres¿ e suas razões vão desde um quadro insuficiente de equipes de defesa civil para atender toda a extensão dos municípios até uma política institucional voltada mais para ações de reconstrução do que de prevenção. Essa realidade vem sendo modificada com a implementação de políticas públicas orientadas para uma integração de instrumentos de gestão (tais como regras para parcelamento de uso do solo, planos diretores, zoneamento e mapeamento de riscos) que considerem também aspectos das mudanças climáticas. No entanto, essas ações ainda são incipientes. Os resultados desta pesquisa permitem possíveis avanços nas abordagens teóricas e metodológicas ligadas ao tema de vulnerabilidade e adaptação da sociedade diante dos riscos a que está exposta, buscando também contribuir para uma interface com as políticas públicas. Os resultados, em seu conjunto, trazem contribuições como parte integrante do projeto temático "Clima" ¿ Crescimento populacional, vulnerabilidade e adaptação: dimensões sociais e ecológicas das mudanças climáticas no litoral de São Paulo (n.o 2008/58159-7), no escopo do Programa Fapesp de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais (PFPMCG) / Abstract: The coastal zones are areas of potential environmental risks, particularly in the context of climatic extreme events. A significant portion of the population living in coastal areas, emphasizing the importance of characterizing situations of risk and vulnerability in the context of climate change in these regions. This research project had two main objectives: (1) identify and characterize vulnerable areas on the coast of São Paulo, with focus on the Northern coast (UGRHi-3), by municipalities Caraguatatuba, Ilhabela, São Sebastião and Ubatuba; (2) assess the risk perception of people at risk and to analyze their strategies of adaptation or coping [the hazards/risks they are exposed]. The methodological approach was based on considering two main scales: regional and local levels, based on a combination of methods involving spatial data analysis of the physical and demographic variables and the application of structured questionnaires to analyze the risk perception of the population at risk and context of climate change. The results point out to a distribution of areas of geotechnical risks on the coast of São Paulo, ranked as Very High or High susceptibility to landslides or flooding, especially in areas of restricted access of the population to basic public services or in slums housing conditions. The results called attention to situations of social vulnerability that has remained 'continuous' over ten years, together with a scenario of social contrasts and socio-spatial segregation without an effective intervention or action to reduce the impacts faced with the risk impending disaster. What has been observed is actions post-event to 'disasters' and his reasons ranging from insufficient framework of civil defense teams to meet the full extent of these municipalities by an institutional policy focused on actions for reconstruction than prevention. This situation has been changing with the implementation of public policies for the integration of management tools (such as guidelines for land use, master plans, zoning and risk mapping) and also consider aspects of climate change, however is still incipient. The results of this research supported the research components within the thematic `Clima¿ project - "Population growth, vulnerability and adaptation: social and ecological dimensions of climate change on the coast of São Paulo" (Fapesp 2008/58159-7), in the scope the FAPESP Research Program on Global Climate Change (PFPMCG), allowing possible advances in methods approaches linked to the theme [risks and vulnerabilities] and adaptation of society against the hazards/risks they are exposed. This approach, also sought to contribute to the broader issues of the thematic project from FAPESP, seeking interfaces with public policy / Doutorado / Aspectos Sociais de Sustentabilidade e Conservação / Doutor em Ambiente e Sociedade

A better understanding of the electrical activity of the heart under physiological and pathological conditions has always been key for clinicians and researchers. Over the last years, the information in the P-wave signals has been extensively analysed to un-cover the mechanisms underlying atrial arrhythmias by localizing ectopic foci or high-frequency rotors. However, the relationship between the activation of the different areas of the atria and the characteristics of the P-wave signals or body surface poten-tial maps are still far from being completely understood. Multiscale anatomical and functional models of the heart are a new technological framework that can enable the investigation of the heart as a complex system. This thesis is centred in the construction of a multiscale framework that allows the realistic simulation of atrial and torso electrophysiology and integrates all the anatom-ical and functional descriptions described in the literature. The construction of such model involves the development of heterogeneous cellular and tissue electrophysiolo-gy models fitted to empirical data. It also requires an accurate 3D representation of the atrial anatomy, including tissue fibre arrangement, and preferential conduction axes. This multiscale model aims to reproduce faithfully the activation of the atria under physiological and pathological conditions. We use the model for two main applica-tions. First, to study the relationship between atrial activation and surface signals in sinus rhythm. This study should reveal the best places for recording P-waves signals in the torso, and which are the regions of the atria that make the most significant contri-bution to the body surface potential maps and determine the main P-wave characteris-tics. Second, to spatially cluster and classify ectopic atrial foci into clearly differenti-ated atrial regions by using the body surface P-wave integral map (BSPiM) as a bi-omarker. We develop a machine-learning pipeline trained from simulations obtained from the atria-torso model aiming to validate whether ectopic foci with similar BSPiM naturally cluster into differentiated non-intersected atrial regions, and whether new BSPiM could be correctly classified with high accuracy. / En la actualidad, una mejor compresión de la actividad eléctrica del corazón en condi-ciones fisiológicas y patológicas es clave para médicos e investigadores. A lo largo de los últimos años, la información derivada de la onda P se ha utilizado para intentar descubrir los mecanismos subyacentes a las arritmias auriculares mediante la localiza-ción de focos ectópicos y rotores de alta frecuencia. Sin embargo, la relación entre la activación de distintas regiones auriculares y las características tanto de las ondas P como de la distribución de potencial en la superficie del torso está lejos de entenderse completamente. Los modelos cardíacos funcionales y anatómicos son una nueva he-rramienta que puede facilitar la investigación relativa al corazón entendido como sis-tema complejo. La presente tesis se centra en la construcción de un modelo multiescala para la simula-ción realista de la electrofisiología cardíaca tanto a nivel auricular como de torso, integrando toda la información anatómica y funcional disponible en la literatura. La construcción de este modelo implica el desarrollo, en base a datos experimentales, de modelos electrofisiológicos heterogéneos tanto celulares como tisulares. Así mismo, es imprescindible una representación tridimensional precisa de la anatomía auricular, incluyendo la dirección de fibras y los haces de conducción preferentes. Este modelo multiescala busca reproducir fielmente la activación auricular en condiciones fisiológi-cas y patológicas. Su uso se ha centrado fundamentalmente en dos aplicaciones. En primer lugar, estudiar la relación entre la activación auricular en ritmo sinusal y las señales en la superficie del torso. Este estudio busca definir la mejor ubicación para el registro de las ondas P en el torso así como determinar aquellas regiones auriculares que contribuyen fundamentalmente a la formación y distribución de potenciales super-ficiales así como a las características de las ondas P. En segundo lugar, agrupar y cla-sificar espacialmente los focos ectópicos en regiones auriculares claramente diferen-ciables empleando como biomarcador los mapas superficiales de integral de la onda P (BSPiM). Se ha desarrollado para ello una metodología de aprendizaje automático en la que las simulaciones obtenidas con el modelo multiescala aurícula-torso sirven de entrenamiento, permitiendo validar si los focos ectópicos cuyos BSPiMs son similares se agrupan de forma natural en regiones auriculares no intersectadas y si BSPiMs nue-vos podrían ser clasificados prospectivamente con gran precisión. / Avui en dia, una millor comprenssió de l'activitat elèctrica del cor en condicions fisio-lògiques i patològiques és clau per a metges i investigadors. Al llarg dels últims anys, la informació derivada de l'ona P s'ha utilitzat per intentar descobrir els mecanismes subjacents a les arítmies auriculars mitjançant la localització de focus ectòpics i rotors d'alta freqüència. No obstant això, la relació entre l'activació de diferents regions auri-culars i les característiques tant de les ones P com de la distribució de potencial en la superfície del tors està lluny d'entendre's completament. Els models cardíacs funcionals i anatòmics són una nova eina que pot facilitar la recerca relativa al cor entès com a sistema complex. La present tesi es centra en la construcció d'un model multiescala per a la simulació realista de la electrofisiologia cardíaca tant a nivell auricular com de tors, integrant tota la informació anatòmica i funcional disponible en la literatura. La construcció d'aquest model implica el desenvolupament, sobre la base de dades experimentals, de models electrofisiològics heterogenis, tant cel·lulars com tissulars. Així mateix, és imprescindible una representació tridimensional precisa de l'anatomia auricular, in-cloent la direcció de fibres i els feixos de conducció preferents. Aquest model multies-cala busca reproduir fidelment l'activació auricular en condicions fisiològiques i pa-tològiques. El seu ús s'ha centrat fonamentalment en dues aplicacions. En primer lloc, estudiar la relació entre l'activació auricular en ritme sinusal i els senyals en la superfí-cie del tors. A més a més, amb aquest estudi també es busca definir la millor ubicació per al registre de les ones P en el tors, així com, determinar aquelles regions auriculars que contribueixen fonamentalment a la formació i distribució de potencials superfi-cials a l'hora que es caracteritzen les ones P. En segon lloc, agrupar i classificar espa-cialment els focus ectòpics en regions auriculars clarament diferenciables emprant com a biomarcador els mapes superficials d'integral de l'ona P (BSPiM). És per això que s'ha desenvolupat una metodologia d'aprenentatge automàtic en la qual les simulacions obtingudes amb el model multiescala aurícula-tors serveixen d'entrenament, la qual cosa permet validar si els focus ectòpics, llurs BSPiMs són similars, s'agrupen de for-ma natural en regions auriculars no intersectades i si BSPiMs nous podrien ser classifi-cats de manera prospectiva amb precisió. / Ferrer Albero, A. (2017). Three-dimensional Multiscale Modelling and Simulation of Atria and Torso Electrophysiology [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/88402