The study of solar radiation is a key process for the exploitation of solar energy systems. In most cases, however, the availability of information is insufficient and not up-to-date. In addition, the interpolation of ground-level measurement stations data does not allow the observation of microclimatic aspects of solar radiation (Zelenka at al., 1999). Therefore, a statistical model and NOAA-AVHRR satellite images were selected for the determination of solar radiation maps for the entire Iberian Peninsula. The statistical methodology based on Diabate et al. (1989) and Flores (2002) assures the accuracy of the process and the NOAA-AVHRR images provide a fine high resolution of 1 km2, which is needed because of the complexity of the area of study. The period of study covers five years (1998-2002), which assures the study of the year-on-year variation of solar radiation. The statistical model was calibrated with data from 21 ground-level measurement stations all around the Iberian Peninsula. These data were filtered with the aim of eliminating all erroneous registers, which a crucial subject in the method. The satellite images were geometrically calibrated and corrected. Furthermore, a methodology for the detection of clouds was applied in order to obtain the surface albedo (Laine et al., 1999). The evaluation of results, with 7 independient ground-level measurement stations, leads to a MBE of −3.8% and a RMSE of 24.4% for the daily data and a MBE of −1.1% and a RMSE of 15.9% for the hourly data. Maps of hourly and daily solar radiation for the years of study and the average tendency were determined. The Iberian Peninsula receives a mínimum of 4.2 MJm−2 d−1 and a maximum of 26 MJm−2 d−1 of dailly solar radiation, whith a mean of 15.1 MJm−2 d−1. The year-to-year variability of solar radiation ranges between 14.9 MJm−2 d−1 for year 2002 to 17.3 MJm−2 d−1 for year 2000. The results clearly show the usefulness of this work when obtaining solar radiation maps with a high temporal (hourly and daily maps) and spatial resolution (1 km2). / El estudio de la radiación solar es un proceso clave para el aprovechamiento de la energía solar. En la mayoría de los casos, sin embargo, la disponibilidad de información es insuficiente y desactualizada. Adicionalmente, la interpolación de superficie obtenida a partir de estaciones de medición en superficie no permite la observación de los aspectos microclimáticos de la radiación solar (Zelenka et al., 1999). Por esto, se ha elegido un modelo estadístico e imágenes del satélite NOAA-AVHRR para la determinación de mapas de radiación solar para toda la Península Ibérica. El método estadístico basado en Diabaté et al. (1989) y Flores (2002) asegura la exactitud del proceso y las imágenes NOAA-AVHRR una alta resolución espacial del orden de 1 km2, lo cual es necesario dada la complejidad del área de estudio. El período de estudio es de 5 años (1998-2002), lo que permite estudiar la variación interanual de la radiación solar. El modelo estadístico fue calibrado con 21 estaciones de medición en superficie distribuidas en toda la superficie de España. Los datos de las estaciones de medición son acuciosamente filtrados con el propósito de eliminar todos los registros erróneos, aspecto crucial del método. Las imágenes son calibradas y corregidas geométricamente, además se les realiza un proceso de detección de nubes con el fin de obtener el albedo superficial (Laine et al., 1999). La evaluación de los resultados, con datos de 7 estaciones de medición en superficie independientes, permite obtener un MBE de −3.8% y un RMSE de 24.2% para los dato diarios y un MBE de −1.1% y un RMSE de 15.9% para los datos horarios. Se obtienen mapas de radiación solar horarios puntuales y diarios para todos los años del período de estudio, además se determina la tendencia media de los mismos. Los resultados muestran que la Península Ibérica recibe un mínimo de 4.2 MJm−2 d−1 y un máximo de 26 MJm−2 d−1, con una radiación solar media de 15.1 MJm−2 d−1. La variabilidad interanual de la radiación solar queda expresada con valores que van desde 14.9 MJm−2 d−1 para el año 2002 hasta 17.3 MJm−2 d−1 para el año 2000. Los resultados demuestran claramente la utilidad del trabajo en la obtención de mapas de radiación solar horarios y diarios con una alta resolución espacial (1 km2).

The product of the snail1 gene (SNAIL1) is a transcriptional repressor required for triggering the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). SNAIL1 transcription is induced when epithelial cells are forced to acquire a mesenchymal phenotype. Furthermore, ectopic expression of snail1 in epithelial cells promotes resistance to apoptosis. In this study, we demonstrate that this resistance to ã radiation-induced apoptosis caused by Snail1 is associated with the transcriptional inhibition of PTEN phosphatase. The binding of Snail1 to PTEN promoter increases after ã radiation, correlating with the stabilization of snail1 protein that prevents the association of p53 to PTEN promoter. These results stress the critical role of Snail1 in the control of apoptosis and demonstrate the regulation of PTEN phosphatase by this transcriptional repressor.In this work we also demonstrate that snail1 protein modulates its own expression in tumor cells in a bimodal fashion. Snail1 binds to an E-box present in its promoter and represses its activity. However, in tumor cell lines with low levels of E-cadherin, snail1 stimulates its own promoter. This positive effect prevails on the inhibitory effect, does not require the E-box, and is independent on the SNAG box in snail1 protein. Transcriptional stimulation of SNAIL1 promoter by snail1 is dependent on the activation of NFêB and is negatively modulated by E-cadherin transfection. These results indicate that the expression of snail1 gene can be regulated by its product and by the levels of E-cadherin, and evidence the existence of a fine-tuning feed-back mechanism of regulation for snail1 transcription. / El producte del gen snail1 (SNAIL1) és un repressor transcripcional requerit per a la transició epiteli-mesénquima (TEM). La seva transcripció s'indueix quan les cèl·lules epitelials són forçades a adquirir un fenotip mesenquimal. A més, l'expressió ectòpica d'snail1 en cèl·lules epitelials promou resistència a apoptosi. En aquest estudi varem demostrar que la resistència a apoptosi, induïda per radiació gamma, en aquestes cèl·lules és causada per snail1 i està associada a la inhibició transcripcional de la fosfatasa PTEN. La unió de snail1 al promotor de PTEN augmenta després de la radiació gamma, es correlaciona amb l'estabilització de la proteïna snail1 i impedeix l'associació de p53 al promotor de PTEN. Aquests resultats expliquen el paper crític de snail1 en el control de la apoptosi i demostren la regulació de la fosfatasa PTEN per aquest repressor transcripcional. En aquest treball també varem demostrar que la proteïna snail1 modula la seva pròpia expressió en cèl·lules tumorals d'una manera bimodal. Snail1 s'uneix a una caixa E present en el seu promotor i reprimeix la seva activitat. No obstant això, en cèl·lules tumorals amb nivells baixos d'E-cadherina, snail1 estimula el seu propi promotor. Aquest efecte activador preval sobre l'efecte inhibitori, no requereix de la caixa E i és independent del domini SNAG en la proteïna snail1. L'estimulació transcripcional del promotor SNAIL1 per snail1 és depenent de l'activació de NFκB i és modulada negativament per la transfecció d'E-cadherina. Aquests resultats indiquen que l'expressió del gen snail1 es pot regular pel seu propi producte i pels nivells d'E-cadherina, i evidencien l'existència d'un fi mecanisme de control en la regulació transcripcional de snail1. / El producto del gen snail1 (SNAIL1) es un represor transcripcional requerido para la transición epitelio-mesénquima (TEM). Su transcripción se induce cuando las células epiteliales son forzadas a adquirir un fenotipo mesenquimal. Además, la expresión ectópica de snail1 en células epiteliales promueve resistencia a apoptosis. En este estudio demostramos que la resistencia a apoptosis, inducida por radiación gamma, en estas células es causada por snail1 y está asociada a la inhibición transcripcional de la fosfatasa PTEN. La unión de snail1 al promotor de PTEN aumenta después de la radiación gamma, se correlaciona con la estabilización de la proteína snail1 y previene la asociación de p53 al promotor de PTEN. Estos resultados explican el papel crítico de snail1 en el control de la apoptosis y demuestran la regulación de la fosfatasa PTEN por este represor transcripcional. En este trabajo también demostramos que la proteína snail1 modula su propia expresión en células tumorales de una manera bimodal. Snail1 se une a una caja E presente en su promotor y reprime su actividad. Sin embargo, en células tumorales con niveles bajos de E-cadherina, snail1 estimula su propio promotor. Este efecto activador prevalece sobre el efecto inhibitorio, no requiere de la caja E y es independiente del dominio SNAG en la proteína snail1. La estimulación transcripcional del promotor SNAIL1 por snail1 es dependiente de la activación de NFκB y es modulada negativamente por la transfección de E-cadherina. Estos resultados indican que la expresión del gen snail1 se puede regular por su propio producto y por los niveles de E-cadherina, y evidencian la existencia de un fino mecanismo de control en la regulación transcripcional de snail1.

Para la mayoría de los alimentos, el envase forma parte fundamental de su sistema de conservación, recibiendo, a menudo junto al alimento y en ocasiones de forma independiente, tratamientos de diversos tipos con los que se pretende alargar la vida útil del producto envasado mediante la reducción de su carga microbiológica inicial, así como mediante la inactivación de diversos enzimas. Algunos de estos tratamientos de conservación, como la esterilización térmica en autoclave, pueden producir efectos negativos en las propiedades de los envases, tal y como ocurre con los copolímeros de etileno y alcohol vinílico (EVOH), utilizados en la mayor parte de envases plásticos esterilizables como capa de alta barrera a gases. Estos materiales, aunque en la estructura de envase se encuentran protegidos mediante capas de polímeros hidrófobos, sufren, durante la esterilización, un considerable aumento en la permeabilidad a oxígeno. Los objetivos que se plantearon, por tanto, fueron: - Entender qué le ocurre al material desde un punto de vista fundamentalmente estructural y de propiedades barrera al someterlo a procesos de esterilización industrial con calor húmedo. - Modelizar la pérdida de propiedades barrera y proponer soluciones que disminuyan el daño morfológico de los copolímeros. - Sustituir al material y proponer nuevas tecnologías de conservación tales como altas presiones e irradiación. Se observó que la esterilización en autoclave causaba en los copolímeros EVOH, además de plastificación, daño morfológico y, por tanto, se ensayaron distintos tratamientos basados en la modificación estructural inducida por tratamientos térmicos, con los que se consiguió paliar e incluso evitar dichos efectos dañinos. También se utilizaron diversas mezclas de los copolímeros con poliamida amorfa e ionómero, que si bien respondieron mejor desde un punto de vista estructural, en lo que respecta a propiedades barrera no se obtuvieron, en la mayor parte de los casos, los resultados esperados. / López Rubio, MDLD. (2006). Efecto de distintos tratamientos de conservación de alimentos sobre la morfología y propiedades de materiales poliméricos de envase [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1822

La presente tesis aborda la elaboración de algoritmos de detección distribuida en sistemas monosensor. Tradicionalmente, la detección distribuida se ha aplicado a la fusión de decisiones tomadas por sensores espacialmente dispersos. No obstante, puede ser de utilidad en la implementación de detectores que tratan de explotar diferentes tipos de información sobre las diferencias existentes entre las dos hipótesis sobre las que decidir. El objetivo es sustituir un único detector complejo, cuando no inabordable, por una combinación de detectores más sencillos, implementables a partir de la teoría de detección óptima. Frente a la posibilidad de un enfoque general, se ha preferido focalizar la tesis en dos aplicaciones de especial interés para el grupo de investigación, en cuyo seno se ha desarrollado esta tesis: detección de incendios forestales a partir de señales infrarrojas y detección de ecos en ruido de fondo granular, en ensayos no destructivos por ultrasonidos. En cuanto a la detección de incendios forestales se ha propuesto un esquema de detección que fusiona dos tipos de detectores que hemos denominado detector de persistencia y detector de crecimiento. La idea subyacente es tratar de explotar la misma información que utiliza el propio vigilante humano, al que se trata de reemplazar. El detector de persistencia se basa a su vez en la fusión de decisiones correspondientes a pequeños intervalos de observación consecutivos. En cada intervalo se implementa un detector de filtro adaptado en subespacio que trata de explotar el comportamiento de persistencia en tiempo a corto plazo de un fuego, frente a otros efectos de carácter impulsivo que también pueden producir incrementos de temperatura esporádicos en la celda bajo vigilancia (coches, personas, sol, ). Por su parte el detector de crecimiento trata de explotar mediante un filtro adaptado a un crecimiento de tipo lineal, el esperado crecimiento en temperatura que, a medio y largo plazo, debe producir un fuego des / Bosch Roig, I. (2005). Algoritmos de detección distribuida en sistemas monosensor [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1898

[ES] Desde su creación en la década de 1950, las imágenes tomográficas han resultado muy valiosas en el ámbito médico ayudando tanto en el diagnóstico como en el tratamiento de múltiples enfermedades. Dentro de la imagen molecular, los escáneres PET (Tomografía por Emisión de Positrones) generan información detallada de la interacción de los radio-trazadores con el tejido de estudio, pudiendo combinar dicha información con imagen anatómica de escáneres TC (Tomografía Computarizada) o RM (Resonancia Magnética). Con el fin de aumentar las prestaciones de estos equipos, como la sensibilidad y la resolución espacial, los PET de cuerpo completo recientemente aumentan su cobertura axial. Sin embargo, el precio de estos dispositivos se multiplica, dificultando su compra en muchos hospitales y centros de investigación. Como alternativa, los escáneres PET específicos de órganos manejan un menor número de detectores haciéndolos más económicos. El objetivo de este tipo de escáneres es mejorar el rendimiento de los dispositivos acercando los detectores al paciente lo máximo posible, optimizando su diseño para un órgano en específico. Otra ventaja es la posible portabilidad de los aparatos. En esta tesis introducimos dos posibles diseños de PET específicos orientados a distintos órganos y con diferente tecnología y geometría y además un escáner preclínico con una geometría novedosa. El primer escáner fue construido de un proyecto nacional llamado PROSPET, fue diseñado y optimizado para hacer imagen de la próstata, debido a la conocida elevada tasa de cáncer de próstata en hombres. El 17% de la población masculina sufrirá cáncer de próstata. El detector escogido para este diseño está compuesto por cristales centelladores monolíticos acoplados a una matriz de fotomultiplicadores de silicio. Inicialmente se pensó en crear un escáner compuesto por dos palas. Sin embargo, los resultados con pacientes no fueron satisfactorios debido a la falta de información angular y la ausencia de información temporal precisa en los detectores. Por tanto, se construyó una configuración de anillo con un diámetro reducido en comparación con escáneres de cuerpo completo. Se apreció un aumento en la sensibilidad y la resolución espacial, así como una buena calidad de imagen utilizando fantomas. El segundo escáner, llamado proyecto CardioPET, está orientado a visualizar el corazón cuando el paciente está sometido a condiciones de estrés farmacológico. Para este dispositivo se utilizó el diseño de dos palas, pero usando cristales pixelados, mejorando la resolución temporal, permitiendo implantar algoritmos de tiempo de vuelo. Se han montado y testeado dos palas tanto con simulaciones como experimentalmente con buenas prestaciones. Además, se procedió a registrar el movimiento de las fuentes de radiación con el fin de aplicar correcciones de movimiento con la ayuda de una cámara externa y unos marcadores ARUCO. Los algoritmos de corrección de movimiento fueron testeados, demostrando un buen funcionamiento. El último dispositivo fue diseñado para optimizar la configuración PET de anillo lo máximo posible. Para ello, se eliminaron los espaciados entre detectores en un escáner pequeño de animales, creando un único detector centellador de forma cilíndrica. Con esto se busca aumentar la sensibilidad, pues ya no se pierden interacciones en los huecos, y también la resolución espacial. Dos prototipos fueron testeados con simulaciones, y validados experimentalmente. El primero con caras de salida planas y el segundo totalmente cilíndrico. En ambos diseños se observaron efectos debidos a la curvatura del detector que necesariamente han de ser compensados con una calibración. / [CA] Des de la seua creació en la dècada de 1950, les imatges tomogràfiques hi han resultat molt valuoses en àmbit mèdic ajudant tant en el diagnòstic com en el tractament de moltes malalties. Dins de la imatge molecular, els escàners PET (Tomografia per Emissió de Positrons) generen informació detallada de la interacció dels traçadors amb el teixit del pacient, podent combinar aquesta informació amb imatge anatòmica d'escàners TC (Tomografia Axial Automatitzada) o RM (Ressonancia Magnètica). Amb el fi d'augmentar les prestacions d’aquests equips, els PET de cos complet augmenten la seua cobertura axial, multiplicant el preu dels dispositius i dificultant la seua compra en hospitals i centres d’investigació. Com a alternativa, els escàners PET específics d'òrgans utilitzen un menor nombre de detectors resultant així un preu més econòmic. Un altre avantatge és la possible portabilitat dels aparells. En aquesta tesi abordem tres possibles dissenys de PET específics orientats a diferents òrgans i amb diferent tecnologia i geometria. El primer de tots, un projecte nacional denominat PROSPET, ha sigut dissenyat i optimitzat per a fer imatge de la pròstata, ja que és molt coneguda l'elevada taxa de càncer de pròstata en homes. El 17% de población masculina patirà càncer de pròstata. El detector escollit per a aquest disseny està format per cristals centellejadors monolítics acoblats a una matriu de fotomultiplicadors de silici. De primeres es va pensar a crear un escàner compost per dues pales, ja que permetria disposar els detectors molt a prop del pacient. El resultat no va ser molt satisfactori a causa de la falta d'informació angular i l'absència d'informació temporal precisa. Per tant, l'última iteració va consistir en una configuració d'anell amb un diàmetre reduït en comparació amb els escàners de cos complet. Es va observar una millora en la sensibilitat i la resolució espacial, així com una qualitat d'imatge acceptable. El segon dispositiu va ser dissenyat per a optimitzar la configuració d'anell el màxim possible. Per això es van llevar els espaiats entre detectors, creant un únic detector de forma cilíndrica. Amb aquest disseny es busca augmentar la sensibilitat, ja que no es perden interaccions en els espaiats, i també la resolució espacial. Dos prototips van ser testejats amb simulacions i validats experimentalment. El primer amb cares d'eixida planars i el segon totalment cilíndric. En els dos dissenys es va observar efectes deguts a la curvatura del detector que necessàriament ha de ser compensat amb una calibració. L’últim escàner, denominat projecte CardioPET, està orientat a visualitzar el cor durant el pacient quan és sotmés a condicions d'estrés farmacologic. escàner, denominat projecte CardioPET, està orientat a visualitzar el cor durant el pacient quan és sotmés a condicions d'estrés. Es va recuperar el disseny de les pales per aquest dispositiu, però utilitzant cristals pixelats, millorant la resolució temporal. Dues pales van ser muntades i testejades tant amb simulacions com experimentalment amb bones prestacions. A més, es va registrar el moviment de les fonts de radiació amb la fi d'aplicar correcció de moviment amb l'ajuda d'una càmera externa i uns marcadors ARUCO. Els algoritmes de correcció de moviment també van ser testejats, demostrant un bon funcionament. L'últim dispositiu va ser dissenyat per a optimitzar la configuració d'anell el màxim possible. Per això es van llevar els espaiats entre detectors, creant un únic detector de forma cilíndrica. Amb aquest disseny es busca augmentar la sensibilitat, ja que no es perden interaccions en els espaiats, i també la resolució espacial. Dos prototips van ser testejats amb simulacions i validats experimentalment. El primer amb cares d'eixida planars i el segon totalment cilíndric. En els dos dissenys es va observar efectes deguts a la curvatura del detector que necessàriament ha de ser compensat amb una calibració. / [EN] Since their introduction in the 1950-decade, tomographic images have become very valuable in the medical field helping both in diagnostics and in a variety of illnesses treatment. In the molecular imaging field, Positron Emission Tomography (PET) provides accurate information of the radio-tracers interactions with the patient tissue. Moreover, it is possible to combine this information with anatomical images provided by CT (Computed Tomography) or MR (Magnetic Resonance) scanners. With the aim to improve PET systems performance, such as the spatial resolution and the sensitivity, whole body (WB) PET scanners with large axial coverage are recently proposed. However, the system cost increases and, thus, makes difficult their installation in many hospitals or research centers. Organ-dedicated PET scanners, as an alternative to such large systems, use a lower number of detectors, so their price is considerably more economical. The goal of this kind of systems is to boost PET performance by placing the detectors as close as possible to the patient, optimizing the design for a specific organ instead of a large volume. Other advantage of these scanners is their portability. In this thesis we have worked in the design and validation of two organ-dedicated PET scanners with different geometries and technologies, as well as in a novel pre-clinical PET. The first scanner was the result from a national project called PROSPET. A PET system was designed and optimized to image the prostate area. Notice there is a high incidence rate of prostate cancer in the male population. 17% of male population will suffer prostate cancer. For this scanner, the detector modules were composed by a monolithic LYSO scintillation block coupled to a photosensor array based on silicon photomultipliers (SiPM). The first design configuration was made by two panels. However, patient results were not satisfactory due to the lack of angular information and the poor detector time resolution. Therefore, it was rebuilt in a ring configuration with a reduced diameter in comparison with WB-PET scanners. A high sensitivity and spatial resolution were found, as well as a good image quality using phantoms. The second PET scanner, called CardioPET, also arose from a national grant, and it was implemented to visualize the heart area when the patient is under stress condition. The two panels geometry was also implemented for this system, but using pixelated crystals, therefore improving the detector time resolution and allowing to use time of flight (TOF) reconstruction algorithms. Two panels were mounted and tested with both simulation and experimental data with good results. Furthermore, the patient motion was registered applying movement correction techniques with the help of an external optical camera device and ARUCO markers. These algorithms were tested showing a good performance. The last device that we worked within this PhD thesis was designed to optimize the classical ring PET configuration as much as possible. To do so, the gaps between the detector modules in a small animal PET were eliminated by building a single detector with a cylindrical scintillator shape. The goal is to improve the sensitivity, given that there are no event losses in the gaps and to also boost the spatial resolution since there are not edges. Two prototypes were tested with simulations, and experimentally validated as well. The first of them was built with planar outer faces whereas the second was fully cylindrical. In both designs some effects originated from the detector curvature were observed and successfully corrected during the calibration. / This thesis was supported by a FPI grant under 2017-08582 reference in the PhD program: “Programa de Doctorado en Tecnologías para la Salud y el Bienestar” belonging to the Polytechnic University of Valencia. The grant was supported by the “Consejo Superior de Investigaciones Científicas” together with the “Agencia Estatal de Investigación” and the “Fondo Social Europeo”. / Cañizares Ledo, G. (2022). Characterization of Dedicated PET Equipment with Non-Conventional Geometry [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/184977

[ES] La Teoría de los Modos Característicos, formulada originalmente en 1968, permite obtener un conjunto de valores propios reales y modos de corriente reales que se pueden utilizar para expandir la corriente total en un cuerpo conductor o dieléctrico. La información proporcionada por las corrientes características (modos) y los valores propios se puede utilizar para realizar el diseño de la antena de una manera sistemática. La gran ventaja de la Teoría de los Modos Característicos sobre otros métodos de diseño tradicionales es la clara visión física que se proporciona sobre los fenómenos que contribuyen a la radiación de la antena. Esta visión física permite comprender mejor el funcionamiento de la antena, de modo que el diseño y la optimización de la misma se pueden llevar a cabo de forma rápida y coherente. El objetivo de esta Tesis es extender el uso de la Teoría de los Modos Característicos al diseño de antenas reconfigurables de manera sistemática. El uso de antenas reconfigurables se ha vuelto cada vez más importante en los últimos años, como una forma de cumplir con los requisitos impuestos y el rendimiento deseado en los nuevos sistemas de comunicaciones inalámbricas. El enfoque de hacer una antena reconfigurable implica la capacidad de una antena para ajustar sus características, como la frecuencia de operación, el diagrama de radiación y la polarización. Diversos componentes activos como diodos varactor, diodos PIN, MEMS, interruptores de RF, elementos fotoconductores o materiales inteligentes pueden usarse para cambiar estas características básicas de la antena. La reconfiguración dinámica de los parámetros operativos de una antena conduce a un sistema de comunicación flexible. Las antenas reconfigurables por frecuencia permiten el mantenimiento de múltiples estándares mientras se mantienen las mismas características físicas de las antenas. La antena reconfigurable por radiación y la diversidad de polarización permiten aumentar la eficiencia de las comunicaciones interiores al reducir significativamente el nivel de interferencia. En esta tesis, la investigación gira en torno al análisis y diseño de estructuras de antenas con la Teoría de los Modos Característicos de manera que los parámetros de las antenas sean sintonizables, por lo que el diseño final de la estructura es una antena reconfigurable que modifica dinámicamente su rendimiento de una forma razonada y coherente. Se analizarán los modos característicos y sus propiedades para diseñar antenas reconfigurables, que combinarán diferentes modos y producirán diferentes características de radiación. En este trabajo se implementará un método sistemático para obtener las características requeridas de la antena. Además, se analizarán y evaluarán diferentes técnicas de conmutación para evaluar su efecto real en la antena y en los modos característicos. El trabajo se centrará en el diseño de pequeñas antenas reconfigurables para aplicaciones IoT y sistemas 5G. / [CA] La Teoria dels Modes Característics, formulada originalment el 1968, permet obtenir un conjunt de valors propis reals i modes de corrent reals que es poden utilitzar per expandir el corrent total en un cos conductor o dielèctric. La informació proporcionada pels corrents característics (modes) i els valors propis es pot utilitzar per fer el disseny de l'antena d'una manera sistemàtica. El gran avantatge de la Teoria dels Modes Característiques sobre altres mètodes de disseny tradicionals és la clara visió física que es proporciona sobre els fenòmens que contribueixen a la radiació de l'antena. Aquesta visió física permet comprendre millor el funcionament de l'antena, de manera que el disseny i l'optimització de la mateixa es poden dur a terme de forma ràpida i coherent. L'objectiu d'aquesta Tesi és estendre l'ús de la Teoria dels Modes Característics al disseny d'antenes reconfigurables de manera sistemàtica. L'ús d'antenes reconfigurables s'ha tornat cada cop més important en els darrers anys, com una forma de complir amb els requisits imposats i el rendiment desitjat en els nous sistemes.temes de comunicacions sense fil. L'enfocament de fer una antenna reconfigurable implica la capacitat duna antena per ajustar les seves característiques, com la frequ¿ència d'operació, el diagrama de radiació i la polarització. Diversos components actius com va donar dos varactor, díodes PIN, MEMS, interruptors de RF, elements fotoconductors o materials intel·ligents poden utilitzar-se per canviar aquestes característiques bàsiques de l'antena. La reconfiguració dinàmica dels paràmetres operatius duna antena condueix a un sistema de comunicació flexible. Les antenes reconfigurables per frequ¿ència permeten el manteniment de múltiples estàndards mentre es mantenen les mateixes característiques físiques de les antenes. L'antena reconfigurable per radiació i diversitat de polarització permeten augmentar l'eficiència de les comunicacions interiors en reduir significativament el nivell dinterferència. En aquesta tesi, la investigació gira al voltant de l'anàlisi i el disseny de estructures d'antenes amb la Teoria dels Modes Característics de manera que els paràmetres de les antenes siguin sintonitzables, per això que el disseny final de lestructura és una antena reconfigurable que modifica dinàmicament el seu rendiment d'una forma raonada i coherent. S'analitzaran els modes característics i les propietats per dissenyar antenes reconfigurables, que combinaran diferents maneres i produiran diferents característiques de radiació. En aquest tractament baix s'implementarà un mètode sistemàtic per obtenir les característiques requerides de l'antena. A més, s'analitzaran i avaluaran diferents tècniques de commutació per avaluar el seu efecte real a la antena i en les maneres característiques. El treball se centrarà en el disseny de petites antenes reconfigurables per a aplicacions IoT i sistemes 5G. / [EN] The Theory of Characteristic Modes, originally formulated in 1968, allows to obtain a set of real eigenvalues and real current modes that can be used to expand the total current on a conducting or dielectric body. The information provided by characteristic eigencurrents (modes) and eigenvalues can be used to perform antenna design in a systematic way. The great advantage of the Theory of Characteristic Modes over other traditional design methods is the clear physical vision provided about the phenomena that contribute to the radiation of the antenna. This physical vision allows to better understand the operation of the antenna, so that the design and the optimization of it can be carried out quickly and coherently. The objective of this Thesis is to extend the use of the Theory of Characteristic Modes to the design of reconfigurable antennas in a systematic way. The use of reconfigurable antennas has become more and more important during the last years, as a way to meet the imposed requirements and desired performance of novel wireless communication systems. The approach of making an antenna reconfigurable implies the capability of an antenna system to adjust its characteristic such as operating frequency, radiation pattern and polarization. Active components such as varactor diodes, PIN diodes, MEMS, RF switches, photoconductive elements or smart materials can be used to change these base characteristics. The dynamic reconfigurability of the operating parameters of an antenna leads to a flexible communication system. Frequency reconfigurable antennas enable multi-standard performances to be maintained while preserving the same physical characteristics of the antennas. Radiation reconfigurable and polarisation diversity antennas enable to increase the efficiency of indoor communications by significantly decreasing the level of interference. In this thesis, the research is turning around the analysis and design of antenna structures with the Theory of Characteristic Modes in a way that the antenna parameters will be tuneable, so the final design of the structure is a reconfigurable antenna that modifies dynamically its performance in a reasoned and coherent way. Characteristic modes and their properties will be analysed in order to design reconfigurable antennas, which combine different modes and produce different radiation characteristics. A systematic method to obtain the required characteristics of the antenna will be implemented during this work. Moreover, different switching techniques will be analysed and evaluated in order to asses their real effect on the antenna and on the characteristic modes. In this work, small reconfigurable antenna prototypes will be designed for IoT applications and 5G systems. / This study was supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation (Ministerio Ciencia e Innovación) under project no. PID2019-107885GB-C32 and Generalitat Valenciana under project no. AICO/2019/018. This work has also been supported by the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities (Ministerio Ciencia, Innovación y Universidades) under the project TEC2016- 78028-C3-3-P and by “Centre National pour la Recherche Scientifique et Technique (CNRST, Maroc)” as part of the research excellence scholarships program / Mahlaoui Boudallaa, Z. (2023). Analysis and Design of Reconfigurable Antennas Using the Theory of Characteristic Modes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/201555

Gamma-ray binaries are systems that comprise a young, massive star and a compact object that can be either a young pulsar or a black hole. They emit radiation from radio up to tens of TeV and show flux variability along the whole electromagnetic spectrum. For three of the four detected gamma-ray binaries, the nature of the compact object is unknown. In this thesis we present a study of gamma-ray binaries through three approaches that involve the simultaneous study of these sources in X-rays and very high energy (VHE) gamma-rays. We present the discovery of correlated X-ray and VHE gamma-ray emission from LS I +61 303. The correlations indicates that the emission from these two bands could be originated in the same parent particle population, and we explore this idea through the calculation of a radiative model. This model allows us to significantly constrain the physical properties of the non-thermal emitter in LS I +61 303. For those systems where the compact object is a young pulsar, the interaction between the stellar and pulsar winds will give rise to strong shocks. The shocked pulsar wind is the candidate location for non-thermal emission from these systems. The shocked stellar wind should give rise to a thermal X-ray spectrum, but no such features have been detected in the X-ray spectrum of gamma-ray binaries. We present a model of the thermal emission of the shocked stellar wind and use it to constrain the pulsar properties. We have applied this method to two X-ray observations of LS 5039 and have successfully constrained the pulsar spin-down luminosity. Finally, we present a search for VHE emission from Scorpius X-1 through a simultaneous X-ray and VHE gamma-ray campaign. The X-ray observations allowed us to select black-hole states where non-thermal X-ray emission has been detected. We did not find significant VHE emission in any of the black hole states, but the upper limits derived will prove useful in future modelling of the non-thermal emitter in the source. / Les binàries de raigs gamma són sistemes binaries formats per una estrella jove i massiva i un objecte compacte, que pot ser un púlsar jove o un forat negre, que emeten radiació fins a desenes de TeV i mostren variabilitat orbital en totes les bandes d'emissió, des de radio fins a raigs gamma. En el cas de tres de les quatre binàries de raigs gamma detectades avui dia, se'n desconeix la natura de l'objecte compacte. En aquesta tesi presentem un estudi de les binàries de raigs gamma mitjançant tres treballs complementaris que involucren l'estudi simultani d'aquestes fonts en raigs X i raigs gamma de molt alta energia. En primer lloc presentem el descobriment d'emissió en raigs X i raigs gamma de molt alta energia correlades en el temps al sistema LS I +61 303. Aquesta correlació ens indica que l'emissió en les dues bandes pot provenir d'una única població d'electrons, i ho confirmem mitjançant la realització d'un model teòric de radiació que ens permet restringir significativament les propietats físiques de l'emissor no tèrmic de la font. En cas que la font energètica dels sistemes sigui un púlsar, la interacció entre els vents de l'estrella i el púlsar dona lloc a una regió d'interacció on el vent xocat del púlsar accelera partícules i emet des de radio fins a raigs gamma. A l'espectre de raigs X, però, no es detecta l'emissió tèrmica del vent xocat de l'estrella, que s'escalfa fins a desenes de milers de graus. Això ens ha permès estudiar la forma de la regió d'interacció, determinada principalment per la potència del púlsar, i fer un càlcul teòric de l'emissió en raigs X tèrmics. Hem aplicat aquest model al sistema LS 5039 i hem pogut determinar la potència del púlsar, fet important per a la modelització de l'emissió no tèrmica de la font. Finalment, presentem la cerca d'emissió de raigs gamma provinent de sistemes binaris fins ara no detectats. Una campanya simultània en raigs X i raigs gamma ens va permetre seleccionar les dades de molt alta energia del microquàsar Sco X-1 en funció de l'estat d'acreció sobre l'objecte compacte. Tot i no detectar la font en raigs gamma, els límits superiors obtinguts permeten restringir les propietats físiques de Sco X-1 rellevants per a l'emissió en molt alta energia.

La integración de la técnica de cultivo sin suelo en el sistema invernadero permite optimizar tanto el ambiente de las raíces - responsables de los procesos de absorción de agua y elementos minerales disueltos en ella -, como los ajustes de sus aportes en función de la demanda de la planta a escala de minutos. En tiempos cortos, las demandas hídricas y de minerales (N-NO3-) son asincrónicas. Las tasas de absorción son variales, y los factores que le afectan son múltiples. La obtención de modelos de estimación de la demanda mineral (NO3) a escala horaria en función de parámetros fácilmente medibles en los sistemas de producción invernadero-CSS - como los climáticos - o estimables - como la demanda hídrica, es uno de los objetivos principales de este estudio, el cual se realiza sobre un cultivo-modelo, el rosal para flor cortada de producción continua, bajo condiciones comerciales de producción, las cuales han adoptado el cultivo sin suelo recirculante cuya mejora merece ser atendida. La absorción mineral depende de la energía procedente de la oxidación de los asimilados en las raíces que son traslocados desde la parte aérea fotosintética. Se ha considerado el manejo de la parte aérea adoptado por el cultivador, en el que se distinguen dos compartimientos, uno creado mediante el arqueado de tallos no comerciales, cuya función es la generación permanente de asimilados, y otro que son los tallos florales que cuando alcanzan su estado de madurez fotosintética, son recolectados. Se producen variaciones estacionales de las relaciones fuente/sumidero y de las fuerzas de sumidero entre la cosecha y las raíces, que afectan a la absorción mineral. / Roca Ferrerfábrega, MD. (2009). Absorción de nitrato en cultivo sin suelo. Estudio de las implicaciones agronómicas y fisiológicas como base para optimizar el manejo de la fertilización. Aplicación a un cultivo de rosas [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6474

[ES] El mundo se enfrenta a una profunda crisis asociada al agua y la reutilización de aguas residuales urbanas (UWW), especialmente en agricultura, se presenta como una posible solución para abordar este problema. No obstante, la reutilización se debe promover dentro de unos límites mínimos de calidad del agua, los cuales pueden alcanzarse mediante la implementación de eficientes tratamientos terciaros en las actuales plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas. En las últimas décadas, los Procesos de Oxidación Avanzada (POA), basados en la generación de especies reactivas del oxígeno altamente oxidantes y no selectivas, se han planteado como alternativa a los tratamientos convencionales para desinfección y descontaminación de agua residual. El objetivo general de este estudio es, por tanto, la evaluación de nuevos POA para desinfección y descontaminación simultánea de agua, investigando: (i) fotocatálisis heterogénea solar con ZnO modificado (Ce, Yb y Fe) y TiO2-P25 de referencia, (ii) peroximonosulfato (PMS) bajo radiación solar natural (PMS/Solar), (iii) POA basados en radical sulfato utilizando PMS y radiación UV-C (PMS/UV-C) y (iv) combinación de ZnO modificado con PMS como estrategia de tratamiento. Los objetivos biológicos y químicos analizados en este estudio fueron: tres patógenos de impacto en salud humana (dos bacterias gram-negativas Escherichia coli, Pseudomonas spp y una gram-positiva Enterococcus spp) y tres Contaminantes de Preocupación Emergente (CE) (Diclofenaco-DCF, Sulfametoxazol-SMX y Trimetoprim-TMP). La fotoactividad de ZnO modificado con Ce, Yb o Fe se evaluó a escala de laboratorio (200 mL), obteniendo buenas cinéticas de inactivación bacteriana y degradación de CE. El ZnO-Ce mostró el mejor rendimiento, no obstante, se descartó el escalado de este proceso tanto su aplicación directa, considerando su similar eficiencia en comparación con TiO2-P25 y por el alto coste del tratamiento, como en combinación con PMS, por la la liberación de Zn2+ al agua tratada. El uso directo de PMS como agente oxidante para el tratamiento de agua y UWW se ha demostrado en este estudio, aumentado su eficiencia al ser el sistema irradiado tanto con lámparas UV-C como con luz solar natural. Se han postulado diferentes mecanismos de inactivación y degradación de CE para cada tipo de irradiación: activación de PMS para generar radicales (con fotones UV-C) y la no activación o mecanismo de oxidación directo (con luz solar natural). La capacidad de los procesos PMS/Solar y PMS/UV-C se evaluó en UWW a escala de planta piloto en un Colector Parabólico Compuesto (10 L) y en una planta piloto de UV-C (80 L), respectivamente. El mejor rendimiento de tratamiento se alcanzó con una concentración de PMS de 1 mM en ambos casos, logrando una inactivación exitosa de todos los objetivos microbianos (incluyendo bacterias resistentes a antibióticos), sin observar recrecimiento bacteriano tras 48 h y eliminando de manera eficiente los CE. Por otro lado, la eliminación eficiente de genes de resistentes a antibióticos y productos de transformación se obtuvo con PMS/UV-C, mientras que éstos parámetros siguen siendo un reto a abordar en el caso del proceso PMS/Solar. En ningún caso se observó toxicidad del agua tratada para Aliivibrio fischeri, excluyendo un efecto nocivo para el medio ambiente receptor del efluente, y solo un leve efecto fitotóxico en el crecimiento de dos de las tres semillas analizadas (L. sativum y S. alba), indicando la idoneidad del efluente para su reutilización en riego. Finalmente, el análisis de costes demostró que este factor clave podría ser una barrera importante para la implementación del proceso PMS/Solar en plantas centralizadas de tratamiento de UWW. No obstante, su consideración como sistemas descentralizados asociados a pequeños volúmenes de agua en zonas con alta incidencia de radiación solar, ahorrando costes energéticos mediante el aprovechamiento de la luz solar, podría ser una opción real y asequible. / [CA] El món s'enfronta a una profunda crisi associada a l'aigua i la reutilització d'aigües residuals urbanes (UWW), especialment en agricultura, es presenta com una possible solució per a abordar aquest problema. No obstant això, la reutilització s'ha de promoure dins d'uns límits mínims de qualitat de l'aigua, els quals poden aconseguir-se mitjançant la implementació d'eficients tractaments terciaris en les actuals plantes de tractament d'aigües residuals urbanes. En les últimes dècades, els Processos Avançats d'Oxidació (PAO), basats en la generació d'espècies reactives d'oxigen altament oxidants i no selectives, s'han plantejat com a alternativa als tractaments convencionals per a desinfecció i descontaminació d'aigua residual. L'objectiu general d'aquest estudi és, per tant, l'avaluació de nous POA per a desinfecció i descontaminació simultània d'aigua, investigant: (i) fotocatàlisi heterogènia solar amb ZnO modificat (Ce, Yb i Fe) i TiO2-P25 de referència, (ii) peroximonosulfat (PMS) baix radiació solar natural (PMS/Solar), (iii) POA basats en radical sulfat utilitzant PMS i radiació UV-C (PMS/UV-C) i (iv) combinació de ZnO modificat amb PMS com a estratègia de tractament. Els objectius biològics i químics analitzats en aquest estudi van ser: tres patògens d'impacte en salut humana (dos bacteris gram-negatius Escherichia coli, Pseudomonas spp i un gram-positiu Enterococcus spp) i tres Contaminants de Preocupació Emergent (CE) (Diclofenac-DCF, Sulfametoxazol-SMX i Trimetoprim-TMP). La fotoactivitat de ZnO modificat amb Ce, Yb o Fe es va avaluar a escala de laboratori (200 mL), obtenint bones cinètiques d'inactivació bacteriana i degradació de CE. El ZnO-Ce va mostrar el millor rendiment, no obstant això, es va descartar l'escalat d'aquest procés tant mitançant la seua aplicació directa o com en combinació amb PMS, considerant la seua similar eficiència en comparació amb TiO2-P25, l'alt cost del tractament i l'alliberament de Zn2+ a l'aigua tractada. L'ús directe de PMS com a agent oxidant per al tractament d'aigua i UWW s'ha demostrat en aquest estudi, augmentat la seua eficiència quan el sistema és irradiat tant amb llums UV-C com amb llum solar natural. S'han postulat diferents mecanismes d'inactivació i degradació de CE per a cada tipus d'irradiació: activació de PMS per a generar radicals (amb fotons UV-C) i la no activació o mecanisme d'oxidació directe (amb llum solar natural). La capacitat dels processos PMS/Solar i PMS/UV-C es va avaluar en UWW a escala de planta pilot en un Col·lector Parabòlic Compost (10 L) i en una planta pilot d'UV-C (80 L), respectivament. El millor rendiment de tractament es va aconseguir amb una concentració de PMS d'1 mm en tots dos casos, aconseguint una inactivació reeixida de tots els objectius microbians (incloent bacteris resistents a antibiòtics), sense observar recreixement bacterià després de 48 h i eliminant de manera eficient els CE. D'altra banda, l'eliminació eficient de gens de resistents a antibiòtics i productes de transformació es va obtindre amb PMS/UV-C, mentre que aquests paràmetres continuen sent un repte a abordar en el cas del procés PMS/Solar. En cap cas es va observar toxicitat a l'aigua tractada per a Aliivibrio fischeri, excloent un efecte nociu per al medi ambient receptor de l'efluent, i només un lleu efecte fitotòxic en el creixement de dos de les tres llavors analitzades (L. sativum i S. alba), indicant la idoneïtat de l'efluent per a la seua reutilització en reg. Finalment, l'anàlisi de costos va demostrar que aquest factor clau podria ser una barrera important per a la implementació del procés PMS/Solar en plantes centralitzades de tractament de UWW. No obstant això, la seua consideració com a sistemes descentralitzats associats a xicotets volums d'aigua en zones amb alta incidència de radiació solar, estalviant costos energètics mitjançant l'aprofitament de la llum solar, podria ser una opció real i assequible. / [EN] It is well recognized that the world is facing a water crisis and the reuse of urban wastewater (UWW) in agriculture, has been gaining attention as a reliable solution to address this problem. It is mandatory to promote the safe water reuse and minimum water quality limits could be achieved by upgrading the Urban Wastewater Treatment Plants, through the addition of an efficient tertiary treatment. In the last decades, Advanced Oxidation Processes (AOPs), relying on the potential generation of highly oxidant, reactive and non-selective Reactive Oxygen Species (ROS), have been raised as alternative to conventional treatments for both water disinfection and decontamination. The general aim of this study is the assessment of novel AOPs for the simultaneous disinfection and decontamination of water, investigating (i) solar heterogeneous photocatalysis, involving modified ZnO with Ce, Yb and Fe and the benchmark TiO2-P25, (ii) peroxymonosulfate (PMS) under natural solar radiation (PMS/Solar), (iii) Sulfate radical-based AOPs (SR-AOPs) involving PMS and UV-C radiation (PMS/UV-C) and (iv) combination of the best-performing photocatalytic material with PMS (PMS/modified ZnO). The involved biological and chemical targets in this study were: three human health impact pathogens (two gram-negative bacteria Escherichia coli, Pseudomonas spp. and the gram-positive Enterococcus spp.) and three Contaminants of Emerging Concern (CECs, Diclofenac-DCF, Sulfamethoxazole-SMX and Trimethoprim-TMP). Photoactivity of modified ZnO with Ce, Yb or Fe was assessed in 200-mL vessel reactors, attaining good target's removal kinetic rates. Best performing material was ZnO-Ce, but its feasibility for a further up-scaling was discarded both as photocatalyst alone, considering the similar performances obtained, compared to TiO2-P25 and the high treatment cost, and in combination with PMS, due to the release of high amount of Zn2+. PMS alone has been proven to be an effective oxidant agent for water and UWW treatment, increasing its effectiveness when illuminated with photons from UV-C lamps and natural sunlight. Nevertheless, different inactivation and CECs degradation mechanisms have been postulated for each type of irradiation, and according to the activation of PMS (with UV-C photons) or non-activation (under natural sunlight). The capability of PMS/Solar and PMS/UV-C processes were evaluated in actual UWW at pilot plant scale in 10-L Compound Parabolic Collector and in 80L UV-C pilot plant, respectively. Optimal load of PMS was found to be 1 mM in both cases, achieving successful inactivation of natural occurring bacteria and their antibiotic resistant counterparts, without observing bacterial regrowth after 48h and efficiently eliminating CECs. Efficient removal of antibiotic resistant genes (ARGs) and transformation products (TPs) was obtained by PMS/UV-C, while their elimination is still a challenge to be addressed in PMS/Solar process. Reclaimed UWW obtained by both PMS/Solar and PMS/UV-C process showed no toxicity towards Aliivibrio fischeri, excluding a harmful effect towards the receiving aquatic environment after effluent discharge, and a very slightly phytotoxic effect for growth of two out of the three tested seeds (L. sativum and S. alba), indicating the suitability of this water for its subsequent reuse for agriculture. The analysis of the treatment cost revealed that this key factor could be an important barrier for implementation of PMS/Solar process in large centralized UWW treatment plants. Nevertheless, its consideration as decentralized systems associated to small volume of water in areas with a high solar radiation incidence, saving energy costs by using natural solar radiation, could be a real and affordable option. / Berruti, I. (2022). Assessment of novel Advanced Oxidation Processes for the Simultaneous Disinfection and Decontamination of Water [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/183052

En esta tesis se ha demostrado que la radiación ultravioleta induce mortalidad en comunidades de fitoplancton de diferentes áreas del Océano Atlántico, del Mar Mediterráneo y del Océano Antártico. El fitoplancton más pequeño (pico-fitoplancton) muestra mayor sensibilidad a la radiación UV respecto al fitoplancton de mayor tamaño. Este estudio identifica que el crecimiento de las poblaciones del fitoplancton antártico está controlado por la radiación ultravioleta con inhibiciones de biomasas por encima del 80-90%. Se demuestra también que la transferencia de radicales OH, generados por la radiación ultravioleta, desde la atmósfera hacia la superficie del Océano causa mortalidad en comunidades de fitoplancton de aguas tropicales, templadas y antárticas. El trabajo presentado en esta tesis muestra la importancia de la radiación ultravioleta como factor que induce mortalidad en el fitoplancton, su influencia en el balance del crecimiento neto de estas poblaciones, así como las consecuencias que se derivan en la cadena trófica.