La tendencia actual de los consumidores a adquirir alimentos con alta calidad sensorial y alto valor nutritivo y funcional está haciendo que las industrias de procesado desarrollen tecnologías capaces de combinar estas propiedades con la innegociable seguridad alimentaria. En el caso de los zumos de frutas se trata de conseguir este objetivo combinando tratamientos mínimos con la conservación refrigerada del producto durante su periodo de vida comercial, que suele ser del orden de dos meses. Se han descrito tratamientos suaves de pasteurización de zumos ácidos, como el de naranja, que cumplen este objetivo. En el caso de la fresa, no se ha encontrado ninguna referencia bibliográfica sobre tratamientos de este tipo. Por ello, el objetivo planteado en esta tesis ha sido el estudio del efecto de la intensidad del tratamiento térmico en diferentes propiedades relacionadas con la calidad y estabilidad nutritiva, funcional y sensorial del puré de fresa. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que el tratamiento térmico más intenso (90ºC-2 min) conlleva un aumento de la viscosidad y del área relativa de histéresis, relacionado con un incremento de la fracción de pectina hidrosoluble. No obstante, también son las muestras estructuralmente más estables durante el almacenamiento. En cuanto a su aceptación sensorial, cambio en el color, contenido en antocianinas, vitamina C y actividad antirradical no hay diferencias entre los diferentes tratamientos térmicos aplicados. En el almacenamiento refrigerado se produce una pequeña pérdida de algunos parámetros de calidad, pero estas pérdidas son mucho más intensas si el puré de fresas se conserva a temperatura ambiente. Como conclusión se sugiere obtener un puré de fresa estéril, mediante la técnica de envasado en caliente y posterior enfriamiento de los envases, por ser el tratamiento más seguro y de aplicación industrial más sencilla, y conservar el producto en refrigeración durante su vida comercial. / Osorio Mora, O. (2008). Influencia de tratamientos térmicos en la calidad y estabilidad del puré de fresa (Fragaria x ananassa, cv Camarosa) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3041

La tesis que a continuación se presenta surge como una respuesta práctica al problema medioambiental relacionado con el empleo de sustancias sintéticas como fluidos de trabajo en muchos de los equipos de climatización comercializados en la actualidad. Con su desarrollo se busca dar alternativas a la creciente demanda de sistemas de climatización eficientes que contribuyan a la optimización de los recursos energéticos. Uno de los objetivos planteados en el desarrollo de la tesis ha sido el diseñar y evaluar experimentalmente el comportamiento de diferentes prototipos experimentales de bombas de calor, particularmente de tipo agua-agua con el uso del propano como refrigerante. La caracterización de los prototipos se llevó a cabo realizando diferentes estudios de carga con la finalidad de determinar la mínima cantidad de propano en cada sistema para obtener las máximas prestaciones en cuanto a COP y capacidad. Los estudios han mostrado que los elementos principales, como el compresor o los intercambiadores de calor presentan mayores rendimientos con el uso del propano en comparación a algunos refrigerantes sintéticos como el R407C. Esto se debe en gran medida a las excelentes propiedades termodinámicas y de transporte del propano, así como a la evolución que este refrigerante tiene a través de los componentes del sistema. En cuanto a la carga óptima de propano, se han obtenido cargas de refrigerante próximas a los 500 gramos, que han permitido obtener coeficientes de operación elevados bajo condiciones de trabajo típicas de calefacción y refrigeración, así como capacidades específicas de refrigeración entre 25 y 33 Wattios por gramo de propano. / Martínez Galván, IO. (2008). Estudio experimental de optimización de una bomba de calor agua-agua empleando propano como fluido de trabajo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3344

ix RESUMEN Los productos cárnicos curados provenientes del cerdo Ibérico son muy apreciados por el consumidor como consecuencia de su elevada calidad tanto organoléptica como nutricional. El aumento de la demanda de estos productos en el mercado empuja a las industrias productoras a una mejora continua, buscando nuevas formulaciones y presentaciones, así como, optimizando los procesos de elaboración e implementando nuevas técnicas de conservación y distribución. La calidad final de los productos cárnicos curados puede variar tanto por la materia prima utilizada, como por los diferentes procesos a los que son sometidos. En este sentido, la grasa es uno de los principales componentes que influye en la calidad y que a su vez, depende de la raza y la alimentación del animal. Así pues, el contenido de grasa, así como el estado físico (líquido y/o sólido) en el que se encuentre, afectarán a las propiedades sensoriales y en particular a la textura de los productos cárnicos curados. Por lo tanto, resulta de interés evaluar el contenido, estado y tipología de la grasa para estimar la calidad de los productos cárnicos crudo-curados. En el momento actual, el consumo de jamón ibérico está desplazándose de la compra de piezas enteras para su loncheo manual, a productos loncheados mecánicamente y envasados al vacío. Este formato de producto hace necesario el uso adicional de tecnologías convencionales de conservación, como el almacenamiento refrigerado, o de nuevas tecnologías como las altas presiones hidrostáticas (APH). Estas técnicas de conservación permiten prolongar la vida útil del producto pero pueden afectar a la calidad del mismo, provocando cambios en propiedades tan importantes como su textura. En este sentido, también es de gran interés la caracterización de los cambios sufridos por los productos cárnicos curados sometidos a estos métodos de conservación (frio y APH). Hasta el momento, se han utilizado diversas técnicas instrumentales y sensoriales para la evaluación de diferentes parámetros de calidad de la grasa de los productos cárnicos crudo-curados, tales como su textura, el tipo de grasa, la cantidad de la misma y el estado en el que se encuentra a diferentes temperaturas. x No obstante, la integridad de las muestras sometidas a estas técnicas convencionales se ve afectada de forma considerable, además de que su implementación en las líneas de producción es compleja y costosa. De esta manera, la búsqueda de técnicas no destructivas, fáciles de implementar y de bajo coste, que permitan la caracterización en línea de los productos cárnicos curados resulta interesante desde el punto de vista tanto científico como tecnológico. Los ultrasonidos de baja intensidad o señal son una técnica de evaluación no destructiva, rápida, sencilla y económica, por lo que pueden ser utilizados como una herramienta fiable para la caracterización de diversos alimentos y ser integrados en los sistemas de producción con objeto de su optimización. La medida de la velocidad de los ultrasonidos ha permitido estimar de manera no destructiva la composición y los cambios sufridos durante el proceso de elaboración de un amplio número de alimentos, así como de las materias primas empleadas. En base a lo anteriormente expuesto, el objetivo general de este trabajo fue evaluar la utilidad de los ultrasonidos de señal para caracterizar de manera no destructiva los productos cárnicos crudo-curados provenientes del cerdo Ibérico en función de la tipología de la grasa, su contenido graso y sus propiedades texturales. Asimismo se pretende evaluar el uso de esta técnica para la caracterización no destructiva de los cambios sufridos durante el almacenamiento refrigerado de productos cárnicos crudo-curados y tras su tratamiento por altas presiones hidrostáticas. Para la consecución de este objetivo general, se han llevado a cabo cinco estudios. En el primero, el objetivo fue evaluar la viabilidad del uso de los ultrasonidos para caracterizar el proceso de cristalización de manteca de cerdo Ibérico durante su almacenamiento a bajas temperaturas, así como, desarrollar un modelo matemático que permitiera estimar el contenido de grasa sólida durante su cristalización. Para alcanzar estos objetivos, se realizaron medidas de la velocidad de los ultrasonidos en muestras de manteca Ibérica durante su almacenamiento (11 días) a diferentes temperaturas (0, 3, 5, 7, 10 y 20 ºC). Asimismo, se determinó el comportamiento térmico de las muestras mediante xi Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y se realizaron ensayos de punción para determinar las características texturales de la muestra, principalmente su dureza. Los resultados experimentales mostraron dos incrementos pronunciados en la velocidad de los ultrasonidos durante el almacenamiento isotermo. Este comportamiento se relacionó con la cristalización de los triglicéridos en función de su grado de saturación, que fue observada en los resultados obtenidos mediante DSC. En las medidas texturales llevadas a cabo durante el almacenamiento isotermo se observó el mismo comportamiento, encontrándose dos incrementos pronunciados de la dureza de las muestras. Por otro lado, el proceso de cristalización de la grasa en dos etapas fue descrito adecuadamente mediante un modelo matemático basado en la ecuación de Avrami, estableciéndose una relación entre la velocidad de los ultrasonidos y el tiempo de almacenamiento isotermo (% var>99.9). Además, se desarrolló un modelo matemático para estimar la evolución del porcentaje de grasa sólida durante el almacenamiento isotermo, considerando un proceso de cristalización en dos etapas. Por lo tanto, las medidas de velocidad de los ultrasonidos permitieron caracterizar el patrón de cristalización de la manteca de cerdo Ibérica sometida a un proceso de almacenamiento isotermo a bajas temperaturas, lo que dio paso al siguiente estudio. El segundo estudio se llevó a cabo en muestras de grasa subcutánea (tejido adiposo) de cerdos Ibéricos alimentados en dos diferentes sistemas (montanera y cebo). El objetivo de este apartado fue evaluar el uso de los ultrasonidos para caracterizar los cambios texturales del tejido adiposo que tienen lugar durante el almacenamiento a bajas temperaturas, así como discriminar entre los dos tipos de grasa. Para ello, se realizaron medidas de la velocidad de los ultrasonidos en las grasas durante su almacenamiento isotermo durante 20 días, ensayándose diferentes temperaturas (0, 2, 5, 7 y 10 ºC). Los cambios en la dureza de las grasas durante el almacenamiento se determinaron mediante ensayos de punción. La composición del perfil de ácidos grasos y el comportamiento térmico de los dos tipos de grasa fueron obtenidos mediante análisis por cromatografía de gases y medidas de DSC, respectivamente. Así, en ambas grasas, se observaron dos incrementos pronunciados de su dureza durante el almacenamiento, al igual que en el estudio previo con la manteca de cerdo. Estos cambios en la textura fueron xii atribuidos a la cristalización de triglicéridos con diferente grado de insaturación, hecho que se correspondió con los dos picos de cristalización de grasa encontrados en los análisis de DSC. Por otro lado, la grasa de cebo presentó valores medios de la dureza superiores (p<0.05) a los de la grasa de montanera durante todo el periodo de almacenamiento, lo que permitió discriminar entre los dos tipos de grasa. Las diferencias en la dureza se relacionaron con el mayor contenido (p<0.05) de ácidos grasos saturados de las muestras de cebo comparado con las de montanera. De manera similar a la dureza, las medidas ultrasónicas permitieron observar dos aumentos pronunciados en la velocidad durante el tiempo de almacenamiento, así como discriminar entre los dos tipos de grasa. En este sentido, la velocidad de los ultrasonidos tras la cristalización de los triglicéridos más saturados fue 2.8 % superior para cebo que para montanera, siendo este porcentaje del 5.2 % tras la cristalización de la totalidad de triglicéridos. Finalmente, tanto los cambios texturales, como los de la velocidad de los ultrasonidos observados durante el proceso de cristalización de las dos grasas, fueron descritos adecuadamente mediante un modelo matemático basado en la ecuación de Avrami. Así pues, los resultados obtenidos pusieron de manifiesto que las medidas de ultrasonidos pueden ser utilizadas para caracterizar de manera no destructiva la cristalización de la grasa subcutánea de cerdo Ibérico y los cambios en sus propiedades texturales ocurridos durante su almacenamiento a bajas temperaturas, así como para discriminar entre los dos tipos de grasa. De los resultados obtenidos en los dos primeros trabajos, se confirmó la viabilidad del uso de los ultrasonidos para la monitorización de los procesos de cristalización de grasa de cerdo ibérico, que dan lugar a cambios texturales en la misma, durante el almacenamiento refrigerado, así como para discriminar entre grasas de diferente origen (montanera y cebo). Otro de los objetivos de la Tesis era estudiar el uso de los ultrasonidos para estimar el contenido graso y el estado de la grasa en productos cárnicos curados, donde la grasa es únicamente un componente del sistema, así como para discriminar estos productos en función del tipo de grasa con el que han sido elaborados. A diferencia de la materia prima ensayada en los dos primeros trabajos, estos productos están formados por tejido magro y grasa y han sido sometidos a un proceso de curado. En un primer caso, xiii se trabajó con sistemas modelo a base de carne magra y grasa (picadas y embutidas), lo que permite disponer de una mayor homogeneidad composicional en las muestras que la encontrada en productos como el jamón curado. De esta manera, el tercer estudio se realizó en salchichas curadas elaboradas con diferente contenido y tipo de grasa. El objetivo del estudio fue el de evaluar la viabilidad del uso de los ultrasonidos para determinar el contenido de grasa y su estado, así como para discriminar entre los distintos tipos de grasa utilizados en su formulación. Se elaboraron diferentes lotes de salchichas crudo-curadas preparadas con distintos tipos de grasa (montanera, cebo, manteca y aceite de girasol) y niveles de contenido graso (desde 3 a 17 %). Se realizaron medidas de la velocidad de los ultrasonidos a diferentes temperaturas (2, 6, 10, 15, 20 ,25 y 30 ºC), también se determinó el perfil de ácidos grasos por cromatografía de gases y el comportamiento fundente de las muestras mediante medidas de DSC y finalmente, se determinó la composición química de las salchichas. Los resultados mostraron que la composición del perfil de ácidos grasos (grado de saturación) afectó al comportamiento fundente de las muestras (temperaturas y entalpías de fusión), lo que permitió distinguir entre los diferentes lotes de salchichas. Por otra parte, para todos los lotes de salchichas con alto contenido de grasa, se observó un descenso en la velocidad media de los ultrasonidos con el aumento de la temperatura en un rango de 2 a 30 ºC. El descenso de la velocidad fue relacionada con los resultados obtenidos en los análisis de DSC que mostraron que para ese rango de temperaturas se presentó una fusión pronunciada de las grasas. Por lo tanto, a mayor temperatura, mayor porcentaje de grasa fundida y menor velocidad de los ultrasonidos. Así, se encontraron relaciones lineales significativas (p<0.05) entre el porcentaje de grasa fundida en las muestras y la velocidad de los ultrasonidos, que fueron diferentes para las salchichas elaboradas con distintos tipos de grasa. Por lo tanto, los ultrasonidos fueran capaces no solo de estimar el porcentaje de grasa fundida, sino también de identificar los distintos tipos de grasa utilizados en la formulación de las salchichas. Por otro lado, la dependencia de la velocidad de los ultrasonidos con la temperatura permitió la estimación de la composición, y especialmente del contenido en grasa (% var 96.1), a través de la medida de la velocidad de los ultrasonidos en las salchichas a 2 y 25 ºC y empleando un modelo semi-empírico. Estos resultados revelan la posibilidad de utilizar los ultrasonidos como xiv herramienta no destructiva para distinguir el tipo de grasa contenida en productos cárnicos crudo-curados formulados mediante mezclas de carne magra y grasa, así como determinar el contenido y estado de la grasa, lo que contribuiría a una mejor clasificación de estos productos. Tras haber observado que los ultrasonidos resultan ser una técnica adecuada para caracterizar de manera no destructiva la grasa de cerdo Ibérico y los productos cárnicos crudo-curados formulados (sistemas modelo de composición homogénea) elaborados a partir de esta, en el siguiente trabajo se estudió la aplicación de la técnica en jamón Ibérico curado, donde existe una mayor heterogeneidad composicional. Así pues, en el cuarto estudio, se evaluó la posibilidad de la aplicación de los ultrasonidos no solo para caracterizar la composición y textura del jamón Ibérico, sino también para caracterizar los posibles cambios que puede sufrir el mismo como consecuencia de la influencia que tienen los procesos de conservación y almacenamiento. En este sentido, se determinó la viabilidad del uso de ultrasonidos para estimar el efecto que tanto el tratamiento por altas presiones, como el almacenamiento a bajas temperaturas, puede ejercer sobre las propiedades texturales del jamón Ibérico. A tal fin, se llevaron a cabo medidas de la velocidad de los ultrasonidos en dos diferentes lotes de jamón Ibérico loncheado, apilado y envasado al vacío. En el primero, se estudió el efecto de las altas presiones (600 MPa/6 min) y las medidas de ultrasonidos se realizaron considerando un rango de temperaturas de 2 a 25 ºC (2, 6, 10, 15, 20 and 25 ºC) sobre muestras tratadas y no tratadas, de dos zonas diferentes del jamón (punta y babilla). En el segundo, se estudió el efecto del almacenamiento en refrigeración (6 ºC) y las medidas de ultrasonidos se realizaron únicamente a esta temperatura al inicio y al final del periodo de almacenamiento (120 días). En ambos estudios, las medidas ultrasónicas se realizaron sobre la superficie del paquete y se complementaron con análisis de textura instrumental y composición química. Los resultados mostraron que el contenido graso del jamón Ibérico influyó de manera significativa (p<0.05) en la dureza de las muestras (R>0.80). Por otra parte, se observó que existía una relación lineal (p<0.05) entre la temperatura y la velocidad de los ultrasonidos (R>0.96), disminuyendo ésta con el aumento de la temperatura, siendo aquellas zonas cuyo contenido graso era más elevado, en las que mayor caída de la xv velocidad se encontró (-2.5 m/s ºC-1 para muestras con %grasa>36.34 %). Este hecho se relacionó con la disminución del ratio grasa sólida/líquida en las muestras, aumentando el contenido de grasa líquida, disminuyendo la dureza y por tanto la velocidad. Así, se encontró una relación lineal significativa (p<0.05) entre la dureza de las muestras y la velocidad de propagación los ultrasonidos (R>0.84), observándose que a mayor dureza de las muestras, mayor velocidad de propagación de los ultrasonidos. Por otro lado, el tratamiento por altas presiones implicó cambios estructurales en el jamón, en concreto, se produjo tras el tratamiento un incremento de la dureza del 18 % para las muestras de punta (%grasa >36.34 %) y un 12 % para las de babilla (%grasa <21.07 %), diferencia que puede estar relacionada con el mayor contenido de grasa en las muestras de punta. Estos cambios en la dureza dieron lugar a un incremento en la velocidad de los ultrasonidos, observándose un aumentó de 13 m/s y 9 m/s en muestras de punta y babilla, respectivamente. De esta forma, los ultrasonidos han permitido caracterizar de manera no destructiva los cambios texturales que tuvieron lugar después del tratamiento por altas presiones en jamón Ibérico loncheado y envasado al vacío, así como discriminar entre paquetes de dos zonas diferentes del jamón. Por último, el almacenamiento en refrigeración provocó un aumento significativo (p<0.05) en la dureza de las muestras (promedio de 1.10 N) y en la velocidad de los ultrasonidos (promedio de 70 m/s). Este aumento se relacionó con la cristalización de la grasa y por lo tanto, con el aumento del ratio grasa sólida/líquida. Los resultados muestran que las medidas no destructivas de ultrasonidos permitieron evaluar los cambios texturales ocurridos por el almacenamiento a bajas temperaturas del jamón Ibérico, loncheado y envasado al vacío. Por lo tanto, los ultrasonidos resultan ser una herramienta útil para evaluar y controlar de manera no destructiva, el contenido de grasa y la textura del jamón Ibérico envasado al vacío, así como los cambios ocurridos después de su tratamiento por altas presiones o durante su almacenamiento a temperaturas de refrigeración. Se ha demostrado que las técnicas de ultrasonidos por contacto directo realizadas en este trabajo permiten la evaluación no destructiva de productos cárnicos crudo-curados envasados al vacío. Sin embargo, para la realización de las medidas es necesario el uso de un material de acople sobre el film plástico del xvi paquete, lo que lleva aparejado la necesidad de su colocación y posterior retirada. En este sentido, el uso de técnicas ultrasónicas sin contacto permitiría un ahorro de tiempo y de recursos en la realización de medidas acústicas en este tipo de productos cárnicos. Por otro lado, en este trabajo, las medidas de ultrasonidos se han llevado a cabo con un transductor de 1MHz con el objeto de medir propiedades macroscópicas, como la composición media o la textura, de un área de medida relativamente amplia. El uso de mayores frecuencias, abriría las puertas a una mayor focalización de las medidas, lo que permitiría analizar aspectos como la estructura de los tejidos cárnicos. En este contexto, se realizó un quinto trabajo con el objetivo de implementar otro tipo de técnicas acústicas sin contacto y evaluar su aplicación para la caracterización de productos cárnicos crudo-curados. Por un lado, se realizaron medidas de la velocidad de los ultrasonidos sin contacto y por contacto en paquetes de jamón loncheado y envasado a vacío con diferentes espesores. Mediante las medidas sin contacto fue posible realizar de forma simultánea la medida de la velocidad y del espesor de la muestra sin necesidad de un calibre. En referencia a los resultados obtenidos a partir de las medidas sin contacto, la velocidad media en los paquetes fue de 1846 m/s, mientras que para las medidas por contacto fue de 1842 m/s. Las desviaciones entre las medidas fueron en gran medida relacionadas con la con la heterogeneidad de la estructura y composición de la muestra. No obstante, se encontró una adecuada correlación (p<0.05) entre las dos técnicas, por lo que tanto el espesor de los paquetes como la velocidad de los ultrasonidos pueden ser estimados satisfactoriamente con medidas sin contacto. Así pues, se demostró la viabilidad del uso de los ultrasonidos sin contacto para la caracterización del jamón curado, haciendo las medidas más sencillas y rápidas. Por otro lado, se llevaron a cabo medidas de microscopía por barrido acústico en muestras de jamón curado (1 mm de espesor) y en chorizo (5 mm de espesor) a 6 ºC. Se obtuvieron imágenes que mostraron que existen diferencias en la intensidad de la reflexión de la señal de los ultrasonidos sobre la muestra, encontrándose dos regiones de la imagen diferentes. La región con mayor intensidad de reflexión de la señal correspondió al tejido magro, mientras que una menor intensidad fue obtenida para el tejido graso. Las medidas presentaron una resolución espacial sobre la superficie de la muestra (ejes x e y) de 1 mm y de 300 µm sobre la profundidad de la misma (eje z). Estas medidas presentan la ventaja de poder xvii hacer un análisis de la estructura de muestras opacas a la luz, como es el caso de los productos cárnicos, pero que pueden ser atravesados para su análisis por ondas ultrasónicas. Así pues, la microscopía acústica permitió la caracterización de los distintos tejidos existentes en los productos cárnicos curados, lo que resulta útil para predecir su contenido en grasa y su distribución a nivel microscópico, favoreciendo la clasificación de los productos. La implementación de estas dos técnicas acústicas permitiría la caracterización no destructiva de productos cárnicos curados, mejorando y optimizando los procesos de producción y el control de calidad de los mismos. Finalmente, se puede concluir que las medidas de los ultrasonidos han permitido caracterizar y determinar de manera no destructiva la composición y textura de productos cárnicos crudo-curados, así como discriminar entre diferentes lotes en función del tipo y el contenido de grasa. Además, resultaron ser una herramienta fiable, rápida y económica para monitorizar los cambios texturales ocurridos tras la aplicación de tratamientos de conservación por altas presiones y durante procesos de almacenamiento refrigerado, lo que puede permitir la mejora y optimización de los procesos de elaboración y distribución de los productos cárnicos crudo-curados. El uso de técnicas sin contacto permitiría reducir los tiempos de medida, al eliminar la necesidad del medio de acople y no ser necesaria una medida independiente del espesor de la muestra. / Corona Jiménez, E. (2013). Caracterización de la calidad de productos cárnicos crudo-curados mediante ultrasonidos de señal [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27554

[ES] Los sistemas de refrigeración por eyección activados por calor de origen renovable o fuentes de calor residual tienen el potencial de alcanzar ahorros energéticos significativos al sustituir o asistir a los sistemas de refrigeración tradicionales. Su campo de aplicabilidad es muy amplio y el presente trabajo se ha centrado en un estudio detallado de dos aplicaciones con gran potencial siguiendo un enfoque computacional: (i) generación de aire acondicionado activado por energía solar térmica y (ii) refrigeración de la admisión de un motor de combustión reutilizando la energía térmica disponible en la línea de escape de este. Las actividades de investigación han estado dirigidas a mitigar dos de los principales puntos débiles que caracterizan a los ciclos de refrigeración por eyección: su eficiencia relativamente baja y la incapacidad mostrada por la configuración base del ciclo de eyección para operar de forma robusta en condiciones de operación alejadas de las de diseño. La primera cuestión ha sido abordada principalmente diseñando geometrías de eyector altamente optimizadas usando técnicas de mecánica de fluidos computacional y optimizando la integración del eyector en el conjunto del sistema de refrigeración. La segunda cuestión se ha abordado caracterizando el comportamiento del sistema en condiciones de diseño y fuera de diseño. Se han propuesto dos estrategias avanzadas para hacer frente a la caída de prestaciones que sufre el sistema al operar en condiciones fuera de diseño, como son la utilización de eyectores de geometría ajustable o la implementación de tanques de almacenamiento térmico. La respuesta del sistema se ha analizado en condiciones fuera de diseño con dos aproximaciones temporales complementarias. Los modelos estacionarios se han usado para optimizar las diferentes arquitecturas de eyector y la operación global del sistema en ciertas condiciones de operación representativas, mientras que el análisis transitorio representa un enfoque más realista y tiene en cuenta la naturaleza impredecible e inestable de la climatología. El estudio se ha concluido con un análisis termoeconómico, el cual ha sido útil para discernir si los diseños altamente optimizados son competitivos al ser comparados con las soluciones de refrigeración que se encuentran actualmente consolidadas en el mercado. La principal conclusión del análisis en condiciones estáticas para la aplicación termosolar es que la transformación de potencia térmica a potencia de refrigeración puede alcanzar un rendimiento del 37.7%, mientras que el rendimiento global del sistema alcanza el 20.1% con diseños altamente optimizados de eyector para unas condiciones de evaporación y condensación de 13°C y 40°C, respectivamente. En condiciones dinámicas, la implementación de la geometría variable mejora en torno a un 40% el rendimiento del sistema de refrigeración, además de incrementar su operatividad. El tanque de almacenamiento térmico juega un papel relevante en este aspecto y, para una envergadura de colector parabólico de 7.1 m, un consumo nominal de 13.3 kW de potencia térmica del tanque ha resultado ser una solución de compromiso para mantener en equilibrio los principales indicadores de prestaciones. El análisis termoeconómico de la arquitectura más prometedora sugiere que el ahorro de coste operativo está lejos de poder compensar la elevada inversión inicial en equipamiento (16.905€ para una capacidad de refrigeración aproximada de 5.6 kW), destacando la dificultad del sistema para competir con las soluciones de refrigeración actualmente consolidadas en el mercado y resaltando la necesidad de considerar soluciones híbridas. La principal conclusión de la aplicación en motor de combustión es que la reducción de temperaturas en la línea de admisión por debajo de 4°C es factible, produciendo mejoras en el rendimiento volumétrico de en torno al 11%, no obstante, el sistema muestra vulnerabilidades al operar en puntos de motor diferentes al de diseño. / [CA] Els sistemes de refrigeració per ejecció activats per calor d'origen renovable o fonts de calor residual tenen el potencial d'assolir estalvis energètics significatius al substituir o assistir als sistemes de refrigeració tradicionals. El seu camp d'aplicabilitat es ampli i el present treball s'ha centrat en un estudi detallat de dos aplicacions amb gran potencial seguint un enfocament computacional: (i) generació d'aire condicionat activat per energia solar tèrmica i (ii) refrigeració de l'admissió d'un motor de combustió reutilitzant l'energia tèrmica disponible en la línia d'escapament d'aquest. Les activitats d'investigació han estat dirigides a mitigar dos dels principals punts dèbils que caracteritzen als cicles de refrigeració per ejecció: la seua eficiència relativament baixa i la incapacitat mostrada per la configuració base del cicle d'ejecció per a operar de forma robusta en condicions d'operació allunyades de les de disseny. La primera qüestió ha sigut abordada principalment dissenyant geometries d'ejector altament optimitzades usant tècniques de mecànica de fluids computacional i optimitzant la integració de l'ejector en el conjunt del sistema de refrigeració. La segona qüestió s'ha abordat caracteritzant el comportament del sistema en condicions de disseny i fora de disseny. S'han proposat dos estratègies avançades per a fer front a la caiguda de prestacions que pateix el sistema quan opera en condicions fora de disseny, com són la utilització d'ejectors de geometria ajustable o la implementació de tancs de emmagatzemament tèrmic. La resposta del sistema s'ha analitzat en condicions fora de disseny amb dos aproximacions temporals complementàries. Els models estacionaris s'han usat per a optimitzar les diferents arquitectures d'ejector i l'operació global del sistema en certes condicions d'operació representatives, mentre que l'anàlisi transitori representa un enfocament més realista i té en compte la natura impredictible i inestable dels canvis en les condiciones climàtiques. L'estudi s'ha conclòs amb un anàlisi termoeconòmic, el qual ha sigut útil per a discernir si els dissenys altament optimitzats són competitius quan es comparen amb les solucions de refrigeració que es troben actualment consolidades al mercat. La principal conclusió de l'anàlisi en condicions estàtiques per a l'aplicació termosolar és que la transformació de potència tèrmica a potència de refrigeració pot arribar a un rendiment del 37.7%, mentre que el rendiment global del sistema arriba al 20.1 % amb dissenys altament optimitzats d'ejector per a unes condicions d'evaporació i condensació de 13°C i 40°C, respectivament. En condicions dinàmiques, la implementació de la geometria variable millora al voltant d'un 40% el rendiment del sistema de refrigeració, a més d'incrementar la seua capacitat de romandre en funcionament. El tanc d'emmagatzemament tèrmic juga un paper rellevant en aquest aspecte i, per a una llargària de col·lector parabòlic de 7.1 m, un consum nominal de 13.3 kW de potencia tèrmica del tanc ha resultat ser una solució de compromís per a mantenir en equilibri els principals indicadors de prestacions. L'anàlisi termoeconòmic de l'arquitectura més prometedora suggereix que l'estalvi de cost operatiu està lluny de poder compensar l'elevada inversió inicial en equipament (16.905€ per a una capacitat de refrigeració aproximada de 5.6 kW), posant de manifest la dificultat del sistema per a competir amb les solucions de refrigeració actualment consolidades al mercat i ressaltant la necessitat de considerar solucions híbrides. La principal conclusió de l'aplicació en motor de combustió és que la reducció de temperatures a la línia d'admissió per baix de 4°C és factible, produint millores en el rendiment volumètric de al voltant de l'11%, no obstant això, el sistema mostra vulnerabilitats a l'hora d'operar en punts de motor diferents al de disseny. / [EN] Jet-ejector refrigeration systems powered by renewable heat or waste heat sources have the potential to achieve significant primary energy savings when substituting or aiding traditional refrigeration systems. Their field of applicability is vast and the present work has been focused on a detailed study of two applications with great potential following a computational approach: (i) air-conditioning generation powered by solar thermal energy and (ii) internal combustion engine intake air refrigeration powered by its exhaust line waste heat. The research efforts have been directed towards mitigating the negative effect of two of the main weak points of jet-ejector refrigeration systems: their relatively low efficiency and the incapacity of the baseline configuration to operate robustly away from the design conditions. The first issue has been addressed mainly by designing highly optimized jet-ejector geometries using computational fluid dynamics techniques and optimizing the jet-ejector integration in the overall system. The second one has been addressed by carrying out complete characterizations of the refrigeration system response in design and off-design conditions. Advanced strategies to face the refrigeration system performance decay away from design conditions have been proposed, like the utilization of adjustable jet-ejector architectures or the implementation of hot thermal storage tanks. The system response has been analyzed in off-design conditions with two complementary temporal schemes. The steady-state models have been used to optimize the jet-ejector architectures and the overall system operation for representative operating scenarios, while the transient analysis represents a more realistic approach and accounts for changes in climatic conditions, which have an unpredictable and unstable nature. The study has been concluded with a thermoeconomic analysis, which has been useful to discern if the highly optimized designs are competitive when compared to existing refrigeration solutions consolidated in the market. The main conclusions of the steady-state analysis for the solar application are that the transformation from thermal power to refrigeration power can achieve an efficiency of 37.7%, while the global efficiency achieves 20.1% when highly optimized jet-ejectors are used for an evaporating and condensing conditions of 13°C and 40°C, respectively. In dynamic conditions, the implantation of an adjustable jet-ejector brings improvements in refrigeration system efficiency of around 40%, besides improving its capacity to remain in operation. The thermal storage system plays a relevant role in this sense and, for a fixed parabolic trough collector span of 7.1 m, a nominal thermal power consumption of 13.3 kW represents a trade-off between the performance indicators subject to analysis. The thermoeconomic assessment of the most promising system architecture suggests that the operating cost savings are far from compensating for the capital expenditures (16,905€ for a refrigeration capacity of approximately 5.6 kW), evidencing the difficulties of the system to compete against refrigeration solutions currently consolidated in the market and outlining the interest in hybrid solutions. The main conclusion of the automotive application is that it is feasible to achieve in the engine intake line temperatures below 4°C, bringing improvements in volumetric engine efficiency of around 11%. Nevertheless, the system shows vulnerabilities when operating in engine operating points different from the design one. / My most sincere acknowledgment to the whole CMT-Motores Térmicos team for giving me the opportunity of being part of it and the grant program Subvenciones para la contrataci ́on de personal investigador predoctoral for doctoral studies (reference ACIF/2018/124), awarded by Generalitat Valenciana, Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital and the European Union for funding this project. / Ponce Mora, A. (2022). Feasibility Study of Jet-Ejector Refrigeration Systems as a Mechanism for Harnessing Low-Grade Thermal Energy from Different Sources [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181710

El presente trabajo está justificado por la necesidad real constatada por las empresas hortofrutícolas de mejorar la calidad de la lechuga Iceberg en vistas a su exportación a los países de la Unión Europea y, también, con el propósito de conocer el comportamiento fisiológico de esta hortaliza cultivada en la comarca del Campo de Cartagena de la Región de Murcia (España). La mejora de la calidad hace referencia a conseguir mantenerla desde la cosecha hasta el lugar de consumo, ya que la calidad del producto cosechado suele ser bastante buena. Respecto al comportamiento fisiológico, se ha pretendido conocer el potencial de conservación de la lechuga y el efecto del preenfriamiento y uso de las atmósferas modificadas en el mantenimiento de la calidad. También se han estudiado las alteraciones fisiológicas y microbianas que aparecen en las lechugas del Campo de Cartagena y el efecto de la refrigeración y coadyuvantes durante su almacenamiento. Como un complemento necesa rio al estudio de la calidad, se han determinado las características de permeación a los gases metabólicos de los envases plásticos destinados a la conservación de los productos vegetales en atmósferas modificadas y el comportamiento respiratorio de la lechuga con el fin de obtener una estrategia de diseño de envase que permita conocer las exigencias de este producto en relación al tipo de envasado que requiere. Los resultados han puesto de manifiesto que la lechuga Iceberg cultivada en el Campo de Cartagena es muy sensible a las alteraciones fisiológicas de nervaduras rosáceas y mancha canela sin mediación del etileno, que constituyen los principales problemas en su exportación. La solución planteada pasa por sustituir el envase actual, polipropileno macroperforado, por polipropilenos no perforados, biorientados o de tipo estándar, que han permitido reducir de forma drástica la incidencia de estas dos alteraciones y mantener un mejor aspecto visual incluso tras dos semanas de almacenamiento refrigerado. Si embargo, se debe controlar correctamente la temperatura y mantener la cadena de frío, ya que el envasado de la lechuga en estos polímeros no perforados presenta riesgos de incidencia de otras alteraciones fisiológicas como la mancha parda y el daño del cogollo interior. La reducción de las alteraciones en atmósfera modificada se ha atribuido a los niveles favorables de O2 (no menos del 10% y no más del 15%) y de CO2 (entre el 1 y el 4%) y su efecto beneficioso para frenar el metabolismo combinado con la reducción de la temperatura de refrigeración. / This study was accomplished because of horticultural Spanish companies needed to improve Iceberg lettuce quality to be exported towards the European Community countries and, at the same time, to know the physiological behaviour of this vegetable grown in the Campo de Cartagena area of the Murcia Region (Spain). The quality improvement consists of maintaining the lettuce quality from harvest to consumption, since the lettuce quality was usually quite good at harvest. Regarding to physiological behaviour, in this work it was searched both the lettuce shelf life and the effect of cooling and modified atmosphere packaging on maintaining quality. In the same way, the physiological and microbiological disorders which appeared in the lettuces grown in the Campo de Cartagena and the effect of chilling storage and other techniques were studied. In addition to this quality study, lettuce respiration and metabolic gas permeation throughout polymeric packages for using in modifi ed atmosphere packaging were studied. The data obtained permit to know the film requirements and to design an optimum modified atmosphere packaging for Iceberg lettuce. The results demonstrated that Iceberg lettuce grown in Campo de Cartagena is very sensitive to physiological disorders ‘pink rib’ and ‘russet spotting’ this last one without ethylene releasing. These are the main problems when lettuces are exported. Both non-perforated bioriented polypropylene and standard polypropylene were proposed as alternatives to substitute the conventional macroperforated polypropylene. The gas composition reached within packages with these films permitted to reduce drastically the above mentioned disorders and to maintain the overall quality for periods longer than two weeks under chilling. Both temperature and cold chain must be correctly kept so that no risks of either ‘brown stain’ or ‘heart-leaf injury’ can appear due to an inadequate use of non-perforated films. The disorders red uction was attributed to levels of O2 (between 10 to 15%) and CO2 (between 1 and 4%) within the packages and the favourable effects of those atmospheres combined with the use of chilling storage temperatures on restraining lettuce metabolism.

[ES] En un contexto de creciente preocupación por el calentamiento global y de políticas energéticas internacionales, en el cual los sistemas de climatización de los edificios suponen una parte importante del consumo energético global, los sistemas de bombas de calor son considerados como opciones muy interesantes debido a su alta eficiencia y por ser fuentes de energía renovables. En este sentido, una caracterización precisa de estos equipos es de vital importancia con el objetivo de mejorar su diseño y, en aquellos casos dónde este tipo de unidades se integren como parte de sistemas más complejos, implementar estrategias de control eficientes. En este contexto, esta tesis doctoral se centra en el modelado de bombas de calor con el fin de obtener modelos que permitan conocer con precisión el desempeño global de estas unidades en todo el rango de trabajo. En la primera parte del trabajo, se han realizado numerosos ensayos experimentales utilizando un nuevo prototipo de bomba de calor dual, obtenidos dentro del marco de trabajo del proyecto europeo GEOTeCH. Debido a la tipología hibrida de esta unidad, los resultados experimentales obtenidos incluyen datos de desempeño para las principales tecnologías de bombas de calor: las bombas de calor aerotérmicas y geotérmicas. Haciendo uso de toda esta información experimental, esta primera parte del trabajo se centra en obtener modelos polinómicos para la predicción del consumo eléctrico y las capacidades de calefacción y refrigeración en función de las variables externas a la unidad. Dichas variables son fáciles de obtener y suelen medirse en instalaciones reales. Por tanto, estos modelos caracterizan a la bomba de calor como un único componente, simplificando su implementación en modelos globales de sistemas más complejos donde se instalan estas unidades. Además, seleccionado un enfoque empírico para el modelado, en esta parte también se analizan algunos aspectos relevantes, como los términos a incluir en el polinomio, o cómo conformar las matrices experimentales de ensayo necesarias, es decir, cuántos puntos experimentales realizar y dónde situarlos en el rango de operación. Por último, la segunda parte de la tesis doctoral está dedicada a modelar uno de los componentes principales en estas unidades, el compresor. En este caso, el desarrollo de una extensa base de datos que incluye numerosos ensayos calorimétricos de las dos principales tecnologías de compresores, pistón y scroll, ha permitido el análisis detallado de las superficies de respuesta del consumo eléctrico y el caudal másico de refrigerante en función de las temperaturas de evaporación y condensación. A partir de esta información y siguiendo un enfoque similar al utilizado previamente, en esta segunda parte se revisan los modelos incluidos en la norma actual de caracterización de compresores, el estándar AHRI 540 (2020), para comprobar si son adecuados o si, por el contrario, debemos utilizar otro tipo de expresiones polinómicas. También se analizan en profundidad cuestiones críticas como el número de puntos necesarios para caracterizar cada tecnología de compresor, dónde situarlos en el dominio experimental, cómo evitar un posible sobreajuste del modelo minimizando problemas de extrapolación o interpolación, o cómo extrapolar los resultados para predecir con otros refrigerantes u otras condiciones de aspiración. / [CA] En un context de creixent preocupació per l'escalfament global i de polítiques energètiques internacionals, en el qual els sistemes de climatització dels edificis suposen una part important del consum energètic global, els sistemes de bombes de calor són considerats com a opcions molt interessants a causa de la seva alta eficiència i perquè són fonts d'energia renovables. En aquest sentit, una caracterització precisa d'aquests equips és de vital importància amb l'objectiu de millorar el seu disseny i, en aquells casos on aquest tipus d'unitats s'integren com a part de sistemes més complexos, implementar estratègies de control eficients. En aquest context, aquesta tesi doctoral se centra en el modelat de bombes de calor per obtenir models que permitisquen conèixer amb precisió el funcionament d'aquestes unitats a tot el rang de treball. A la primera part del treball, s'han realitzat nombrosos assajos experimentals utilitzant un nou prototip de bomba de calor dual, obtinguts dins del marc de treball del projecte europeu GEOTeCH. A causa de la tipologia hibrida d'aquesta unitat, els resultats experimentals obtinguts inclouen dades de funcionament per a les principals tecnologies de bombes de calor: les bombes de calor aerotèrmiques i geotèrmiques. Fent ús de tota aquesta informació experimental, aquesta primera part del treball se centra a obtenir models polinòmics per a la predicció del consum elèctric i les capacitats de calefacció i refrigeració en funció de les variables externes a la unitat. Aquestes variables són fàcils d'obtenir i se solen mesurar en instal·lacions reals. Per tant, aquests models caracteritzen la bomba de calor com un únic component, simplificant-ne la implementació en models globals de sistemes més complexos on s'instal·len aquestes unitats. A més, seleccionat un enfocament empíric per al modelatge, en aquesta part també s'analitzen alguns aspectes rellevants, com els termes a incloure al polinomi, o cóm conformar les matrius experimentals d'assaig necessàries, és a dir, quants punts experimentals realitzar i on situar-los al rang d'operació. Per acabar, la segona part de la tesi doctoral està dedicada al modelat d'un dels components principals d'aquestes unitats, el compressor. En aquest cas, el desenvolupament d'una extensa base de dades que inclou nombrosos assajos calorimètrics de les dues principals tecnologies de compressors, pistó i scroll, ha permès l'anàlisi detallat de les superfícies de resposta del consum elèctric i el cabal màssic de refrigerant segons les temperatures d'evaporació i de condensació. A partir d'aquesta informació i seguint un enfocament similar a l'utilitzat prèviament, en aquesta segona part es revisen els models inclosos a la norma actual de caracterització de compressors, l'estàndard AHRI 540 (2020), per comprovar si són adequats o si, per contra, cal utilitzar un altre tipus d'expressions polinòmiques. També s'analitzen en profunditat qüestions crítiques com el nombre de punts necessaris per caracteritzar cada tecnologia de compressor, on situar-los al domini experimental, cóm evitar un possible sobreajust del model minimitzant problemes d'extrapolació o interpolació, o cóm extrapolar els resultats per predir amb altres refrigerants o altres condicions d'aspiració. / [EN] In a context of global warming concerns and global energy policies, in which heating and cooling systems in buildings account for a significant amount of the global energy consumption, heat pump systems are widely considered as a really interesting option for enabling high efficiency and also for being renewable energy sources. In this sense, an accurate characterization of these units is of vital importance to improve their design and implement efficient control strategies, when the unit is integrated in more complex systems. Against this background, this PhD thesis focuses on heat pump modelling in order to create map-based models able to accurately characterize the global performance of these units for the entire working range. In the first part of this work, many experimental tests have been obtained for a new Dual Source Heat Pump prototype tested in the framework of the European project GEOTeCH. Due to the dual typology, the experimental results include performance data for the two main heat pump technologies: Air Source Heat Pumps and Ground Source Heat Pumps. By using all this experimental information, this first part focuses on obtaining empirical polynomial models capable of accurately predicting energy consumption and heating and cooling capacities as a function of external variables. Such variables are easy to measure and are usually recorded in real installations. Therefore, these models characterize the heat pump as a single component, simplifying its implementation in global models of more complex systems where these units are installed. Furthermore, selecting the empirical model approach, this part also includes some critical aspects, such as how to obtain the best polynomial expression, or how to perform the required experimental test matrices, i.e., how many tests should be conducted and where in the operating range. Finally, the second part of this PhD thesis is dedicated to modelling one of the main components of these units, the compressor. In this case, the development of an extensive database including numerous calorimetric tests on the two main compressor technologies, reciprocating and scroll compressors, has allowed the detailed analysis of the response surfaces of their performance parameters, i.e., the energy consumption and mass flow rate as a function of the evaporation and condensation temperatures. Using this information, and following an approach similar to that used in the first part, this second part reviews the models included in the current compressor characterization standard, the AHRI 540 (2020), in order to check whether they are appropriate or, on the contrary, whether we should use of other types of polynomial expression. Critical issues such as the number of points needed to characterize each compressor technology, where to place them in the experimental domain, how to prevent possible overfitting in the model adjustment to minimize extrapolation or interpolation problems, or how to extrapolate results for predicting other refrigerant or suction conditions, are discussed in depth. / I would like to acknowledge the financial support that has made this PhD thesis possible. The doctoral fellowship FPU15/03476 was founded by “Ministerio de Educación, Cultura y deporte” inside the program “Formación de Profesorado Universitario”, and the GEOTeCH project (No 656889) founded by the European Union under the “Horizon 2020 Framework Programme for European Research and Technological Development” / Marchante Avellaneda, J. (2023). Study of Response Surface Models for the characterization of the performance in Refrigeration Equipments and Heat Pumps [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192653

Tesis por compendio / [ES] La tecnología de bombas de calor se ha vuelto estratégica en Europa, está extendiéndose rápidamente y se planea que reemplace las calderas de gas en un futuro cercano. Sin embargo, aún enfrenta desafíos, como encontrar refrige-rantes nuevos viables y altamente eficientes, y mejorar aún más el rendimiento del sistema. Para abordar este último problema, han surgido las bombas de calor de velocidad variable que prometen reducir el consumo anual e incremen-tar el confort adaptando la potencia suministrada a las necesidades cambiantes. Esta tecnología se está implementando ya, pero carece de una metodología estandarizada para diseñar y seleccionar sus componentes. Esta tesis tiene como objetivo establecer pautas de diseño generales para la selección y diseño de componentes de bombas de calor de velocidad variable, y ofrecer información valiosa que se pueda traducir en herramientas para asistir en la simulación, diseño, selección y detección de fallas en estos dispositivos. El contenido del estudio se puede dividir en tres áreas temáticas: En una primera parte, se estudian los compresores de velocidad variable. El compresor es el primer componente que se selecciona en una bomba de calor, modula la capacidad y es el principal consumidor de energía. Sin embargo, no existen metodologías bien establecidas para modelar su comportamiento. En esta parte, se realizan ensayos de caracterización de compresores de velocidad variable y sus inversores para comprender su comportamiento y proporcionar correlaciones compactas para modelar su rendimiento. En la segunda parte, se propone una metodología para dimensionar los intercambiadores de calor en bombas de calor de velocidad variable. Nor-malmente, se diseñan para una potencia fija y temperaturas de trabajo constan-tes, sin embargo, en las bombas de velocidad variable, la capacidad y las tempe-raturas de trabajo fluctúan significativamente con el tiempo. En esta parte, se estudia la evolución del rendimiento de los intercambiadores de calor con la capacidad (velocidad del compresor) y se propone una metodología de selec-ción/dimensionamiento que considera la evolución de la capacidad requerida y de las condiciones climáticas externas a lo largo del año. Por último, se evalúa la circulación del aceite en las bombas de calor de velocidad variable. Gestionar la lubricación en los compresores de velocidad variable es un problema típico ya que, para tener suficiente lubricación a bajas velocidades, el compresor termina bombeando un exceso de aceite a altas velo-cidades. En esta parte se estudia la evolución de las tasas de circulación de acei-te con la velocidad y se analiza teóricamente su efecto en el rendimiento de la bomba de calor. / [CA] La tecnologia de les bombes de calor s'ha tornat estratègica a Europa, s'està estenent ràpidament i es preveu que substituïsca les calderes de gas en un futur pròxim. Tanmateix, encara s'enfronta a desafiaments com trobar refrigerants nous viables i altament eficients, i millorar encara més el rendiment del sistema. Per abordar aquest darrer problema, han sorgit les bombes de calor de velocitat variable que prometen reduir el consum anual i incrementar el confort adaptant la potència subministrada a les necessitats variables. Aquesta tecnologia ja s'es-tà implementant, però manca d'una metodologia estandarditzada per dissenyar i seleccionar els seus components. Aquesta tesi té com a objectiu establir pautes de disseny generals per a la se-lecció i disseny de components de bombes de calor de velocitat variable, i oferir informació valuosa que es pugui traduir en eines per ajudar en la simulació, disseny, selecció i detecció de fallades d'aquests dispositius. El contingut de l'estudi es pot dividir en tres àrees temàtiques: En una primera part, s'estudien els compressors de velocitat variable. El compressor és el primer component seleccionat d'una bomba de calor, modula la capacitat i és el principal consumidor d'energia. Tanmateix, no hi ha metodo-logies ben establides per modelar el seu comportament. En aquesta part, es realitzen assajos de caracterització de compressors de velocitat variable i els seus inversors per comprendre el seu comportament i proporcionar correlaci-ons compactes per modelar el seu rendiment. En la segona part, es proposa una metodologia per dimensionar els inter-canviadors de calor en bombes de calor de velocitat variable. Normalment, es dissenyen per a una potència fixa i temperatures de treball constants, no obs-tant això, en les bombes de velocitat variable, la capacitat i les temperatures de treball fluctuen significativament amb el temps. En aquesta part, s'estudia l'evo-lució del rendiment dels intercanviadors de calor amb la capacitat (velocitat del compressor) i es suggereix una metodologia de selecció/dimensionament que considera l'evolució de les càrregues i de les condicions climàtiques externes al llarg de l'any. Finalment, s'avalua la circulació de l'oli a les bombes de calor de velocitat variable. Gestionar la lubricació als compressors de velocitat variable és un pro-blema típic, ja que per tenir suficient lubricació a baixes velocitats, el compres-sor acaba bombejant un excés d'oli a altes velocitats. En aquesta part s'estudia l'evolució de les taxes de circulació d'oli amb la velocitat i s'analitza teòricament el seu efecte en el rendiment de la bomba de calor. / [EN] Heat pump technology has become strategic in Europe, it is rapidly spread-ing, and it is planned to replace gas boilers in the near future. However, they still have challenges to solve, such as finding new viable and highly efficient refriger-ants and further increasing their system performance. For this latter issue, vari-able-speed heat pumps arise, which claim to decrease annual consumption and increase comfort by adapting the delivered capacity to the changing loads. This technology is being implemented but lacks a standardized methodology to de-sign and select its components. This thesis aims to establish comprehensive design guidelines for selecting and designing variable-speed heat pump components and give insights that can translate into valuable information and tools for engineers to assist them in the pump simulation, design, selection and fault detection. The content of the study can be divided into three thematic areas: In the first part, variable-speed compressors are studied. The compressor is the first selected heat pump component; it modulates the capacity and is the primary energy consumer. However, there are no well-established methodolo-gies to model their behavior. In this part, extensive testing of variable-speed compressors and their inverters was carried out to understand their behavior and to provide compact correlations to model their performance. The second part proposes a methodology to size heat exchangers for variable-speed heat pumps. Typically, they are designed for a fixed capacity and constant working temperatures. However, the capacity and working tempera-tures fluctuate significantly overtime in variable-speed pumps. In this part, the performance evolution of heat exchangers with capacity is studied, and a meth-odological selection/sizing technique is proposed that considers the evolution of external climatic conditions and loads over the year. Lastly, the oil circulation in variable-speed heat pumps is assessed. Man-aging lubrication in variable-speed compressors is a typical issue, as a design valid for sufficient lubrication at low compressor speeds will end up pumping excess oil at high speeds. In this final part, the evolution of oil circulation rates with speed is studied, and its effect on heat pump performance is theoretically analyzed. / I am indebted to the Spanish and European governments for their financial support with the grant PRE2018-083535, which made this research possible. Their commitment to academic excellence and research advancement has been crucial in successfully completing this thesis. / Ossorio Santiago, RJ. (2024). Modelling of Heat Pumps Working with Variable-Speed Compressors [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203104 / Compendio