This thesis presents a study on the variation of the mechanical properties of some materials. These variations are registered for processes as bottom bending, wire drawing or round turning, which are performed under high density electropulses. This research implied the study of several issues related to the manufacturing processes and the electric pulses. For example, some isolated systems are developed for each process. This is required for protecting the monitoring devices and machinery from electric drifts. On the other hand, several electropulse generators are designed and manufactured to electrically assist the aforementioned manufacturing processes. The electrical connectors is the main technological issue in each process to ensure good electrical contact during experimentation. Once the manufacturing setup is under control, electropulses are applied on various materials whilst its physical properties are measured and recorded. In particular, the processes are achieved under different electric configurations to infer the influence of the electropulses. The obtained results show that different mechanical and manufacturing properties like elastic restoring forces, yield strength, power consumption, surface roughness and material hardness among others are modified when the manufacturing process is assisted with a pulsed electric field. Additionally, the machinability and formability is improved when the metallic material is affected by current pulses. However, it should be noted that the mechanical properties behavior under different electrical parameters, like current density, frequency discharge and pulse duration, is complex and does not follow an expected relationship. Furthermore, numerical simulation analyses is required to study and understand the complex behavior of the mechanical properties. The manufacturing process of bending, machining and drawing process was done at the Universitat Politècnica de Catalunya (Spain) in collaboration with the Northwestern University (USA), the Universidad Pontificia Universidad Católica de Chile (Chile) and the Universidad Tecnológica de Pereira (Colombia). This thesis is funded by the Ministry of Economy and Competitiveness of Spain, reference project: DPI2011-26326 (grant no. BES-2012-056760). Along the document detailed information on methodology for the aforementioned processes and some conclusions are provided / En el presente estudio se documenta la variación de las propiedades mecánicas registradas en diversos procesos de fabricación, doblado, mecanizado y trefilado, cuando estos procesos son asistidos con generadores de pulsos de alta densidad de corriente Para cada proceso de fabricación se ha realizado un utillaje específico para aislar eléctricamente la máquina de ensayo. Esto permite inducir los pulsos de corriente únicamente a través de las probetas metálicas, sin correr el riesgo de inhabilitar las máquinas de fabricación. Varios generadores de pulsos de corriente han sido diseñados y fabricados a lo largo de la tesis para asistir eléctricamente los procesos de fabricación mencionados. Para cada estudio se varía el área de contacto de los conectores eléctricos con el material para asegurar un buen contacto eléctrico durante la experimentación. La influencia de los pulsos de corriente eléctrica en los diferentes materiales manufacturados ha sido registrada y estudiada por varios equipos de medida. Además, se ha necesitado de programas de simulación numérica para estudiar y comprender el comportamiento de las propiedades mecánicas. Los resultados obtenidos en este trabajo demuestran que varias propiedades mecánicas como la recuperación elástica, esfuerzos de fluencia, potencia consumida, rugosidad superficial y dureza del material entre otras son modificadas cuando los procesos de fabricación son asistidos por un campo eléctrico. En resumen, se observa que la maquinabilidad del material metálico mejora cuando es fabricado bajo la influencia de los pulsos eléctricos. Esto es debido a que se reduce los esfuerzos de fluencia, mejora la rugosidad superficial, se atenúa la recuperación elástica y disminuye su dureza superficial. Aun así, cabe indicar que el comportamiento de las propiedades mecánicas anteriores bajo las condiciones eléctricas son complejas y no siguen una relación trivial. Indicar que los avances en el área de fabricación realizados en este trabajo en los procesos de doblado, mecanizado y trefilado han sido realizados en la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Escola Universitaria d'Enginyeria Tècnica Industrial de Barcelona (EUETIB) en colaboración con la Pontificia Universidad Católica de Chile (PUC), la Universidad Tecnológica de Pereira (UTP) y la Northwes tern University. En consecuencia, a lo largo del documento se detalla la metodología de estudio y los resultados obtenidos de los diferentes procesos mencionados, comparando los procesos convencionales respecto a los asistidos. Además, se estudiará en profundidad la influencia de los pulsos de corriente en el comportamiento de las principales propiedades mecánicas, según el proceso.

The aim of this thesis is studying and characterizing a ball burnishing process assisted with vibrations. By introducing vibrations in the overall process, results are enhanced if compared to the ones derived from a conventional ball burnishing operation. The main contribution of this research is exploring the effectiveness of a special vibrations-assisted ball-burnishing tool, with no current commercial homologous. The first step of the research was obtaining a model to predict the dynamic behavior of the tool's plates, taking into account the physical analysis of the vibration of rigid thin plates. The results were used to determine the most relevant features of the vibrations-assisted tool, and its nominal working frequency. From here, a functional prototype was manufactured, and was used to perform the experimental tests on specimens made of two materials: aluminum A92017 and steel G10380. To evaluate the benefits of the process, the following quality indicators were taken into account: average surface roughness, micro-hardness profile and compressive residual stresses induced in the tested specimens. Furthermore, the additional forces and energy added to the process due to the assistance of the vibrations were calculated. An experimental study of the footprint shape after burnishing was then carried out. Tests were performed in two conditions along the whole thesis: conventional burnishing and assisted by vibrations. The results achieved in both conditions were / El objetivo fundamental planteado en esta tesis es el estudio del proceso de bruñido con bola asistido por vibraciones. La introducción de las vibraciones se realiza para mejorar los resultados que se obtienen en un bruñido convencional, siendo ésta una aportación novedosa, ya que no existe en el mercado ninguna herramienta con características homólogas. Se ha partido de la obtención de un modelo para predecir el comportamiento dinámico de las placas que conforman la herramienta, a partir del análisis físico del fenómeno de la vibración de una placa delgada rígida, el cual ha posibilitado predeterminar las características más relevantes de la herramienta y la frecuencia a la que trabajará la misma. A partir de aquí se ha fabricado un prototipo funcional con el que se realizarán y se presentarán las pruebas experimentales en piezas de dos materiales: aluminio A92017 y acero G10380. Para evaluar las bondades del proceso se han tomado como indicadores de la calidad del mismo: la rugosidad superficial, la micro-dureza del perfil bruñido y las tensiones residuales compresivas introducidas en las piezas ensayadas. Además, se calculan las fuerzas adicionales aportadas al proceso de bruñido, así como la energía añadida a éste, producto de la asistencia de las vibraciones. En una última etapa se lleva a cabo un estudio experimental de la forma de la huella que deja la pasada de bruñido. Se efectúan ensayos de bruñido convencional y asistido con vibraciones y se analizan los resultados alcanzados en ambas condiciones. Al finalizar, se llegan a conclusiones importantes sobre el proceso de bruñido con bola asistido con vibraciones, y sobre las hipótesis y objetivos que establecieron los puntos de partida de esta tesis. Además, se realizan toda una serie de recomendaciones acerca de nuevos estudios que podrían abordarse en un futuro inmediato, cuyas bases fundamentales quedan establecidas en este trabajo.

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

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

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

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

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

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

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

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