[EN] This Doctoral Thesis studies the influence of US application on the ultrafiltration membrane cleaning for both organic and inorganic membranes previously fouled with different protein model solutions. In addition, the effect of the cleaning operating conditions (US frequency, US application mode and temperature and concentration of the cleaning agent) on the cleaning efficiency was studied. On the other hand, membrane fouling caused by these protein model solutions was evaluated. Experiments were performed at a laboratory scale with flat sheet organic membranes and with tubular ceramic membranes. Three different protein model solutions were employed: BSA solution, BSA plus CaCl2 solution (to study the calcium concentration influence) and a commercial whey solution. Experimental conditions during the fouling experiments were the same in all the cases, so the influence of the cleaning method could be evaluated. Regarding the cleaning experiments, on one hand temperature and concentration of the chemical cleaning agent (NaOH and P3 Ultrasil 115 were tested) were varied to study the influence of these parameters over the cleaning efficiency. On the other hand, the influence of the US frequency and the way to apply the US were evaluated. US were applied in two different modes: generating US in the chemical cleaning solution which feed the system or by submerging the membrane module inside the US bath (two different position of the membrane module inside the bath were studied). The obtained results demonstrated that, with protein model solutions, inorganic membranes were more prone to fouling than the organic ones. Regarding the influence of US over the cleaning efficiency, US application was effective in all the cases tested; although sometimes the increase in the efficiency is sufficiently high to make it economically feasible. The US frequency with which the higher cleaning efficiencies were achieved was the lowest one among the tested. In addition, results from Statgraphics showed that neither temperature nor concentration of the cleaning agent were statistically significant variables over the cleaning efficiency (in the range of temperature and concentration studied). / [ES] En la presente Tesis Doctoral se analiza la influencia de la aplicación de ultrasonidos en la limpieza de membranas de ultrafiltración (orgánicas e inorgánicas) previamente ensuciadas con diferentes disoluciones modelo de proteínas. Además, se estudia el efecto de las condiciones de operación del proceso de limpieza (frecuencia de los US, forma de aplicar los US y temperatura y concentración del agente de limpieza) sobre la eficiencia del proceso de limpieza. Por otro lado, también se estudia el ensuciamiento causado por dichas disoluciones sobre las membranas. Se realizaron ensayos a escala de laboratorio con membranas planas orgánicas y con membranas cerámicas tubulares. Para el ensuciamiento de las membranas se probaron tres disoluciones modelo distintas: disolución de BSA, disolución de BSA más CaCl2 (para ver cómo influye la concentración de calcio) y disolución de suero lácteo comercial. Todos los ensayos de ensuciamiento se realizaron bajo las mismas condiciones experimentales para así poder comparar la eficiencia de los diferentes procesos de limpieza aplicados. En cuanto a los ensayos de limpieza, se varió la temperatura y la concentración del agente químico de limpieza (se probaron el NaOH y el P3 Ultrasil 115, que es un tensoactivo) para poder establecer la influencia de dichos parámetros de operación sobre la eficiencia del proceso de limpieza. Respecto a la aplicación de US, se estudió la influencia de la frecuencia aplicada y la forma de aplicación de los US sobre la eficacia del proceso de limpieza. Los US se aplicaron de dos formas diferentes: generando éstos sobre la disolución química de limpieza y posteriormente haciendo pasar ésta como alimento por el módulo de membranas o sumergiendo el módulo de membranas en el interior del baño de US (se colocó el módulo de membranas en dos posiciones diferentes dentro del baño y se evaluó la influencia de dicha ubicación). Los resultados obtenidos demostraron que las membranas inorgánicas son más susceptibles al ensuciamiento con el empleo de disoluciones proteicas que las membranas orgánicas. Referente al efecto de la aplicación de US sobre el proceso de limpieza de las membranas, la aplicación de US resultó efectiva en todos los casos probados; si bien en ocasiones el incremento en la eficiencia es suficientemente elevado para que resultara económicamente viable. Respecto a la frecuencia óptima, los valores más altos de eficiencia del proceso de limpieza se consiguieron a bajas frecuencias. Además, en cuanto a la influencia de la temperatura y concentración del agente de limpieza, tras analizar los resultados obtenidos por el Statgraphics, se demostró que ni la temperatura ni la concentración del agente de limpieza (en el rango de temperatura y concentración estudiados) resultaron ser parámetros estadísticamente significativos sobre la eficiencia del proceso de limpieza. / [CA] En la present Tesi Doctoral s'analitza la influència de l'aplicació d'ultrasons en la neteja de membranes d'ultrafiltració (orgàniques i inorgàniques) prèviament embrutades amb diferents dissolucions model de proteïnes. A més, s'estudia l'efecte de les condicions d'operació del procés de netetja (freqüència dels US, forma d'aplicar els US i temperatura i concentració de l'agent de neteja) en l'eficiència del procés de neteja. D'altra banda, també s'estudia l'embrutament causat per les dites dissolucions sobre les membranes. Es van realizar assajos a escala de laboratori amb membranes planes orgàniques i amb membranes ceràmiques tubulars. Per a l'embrutament de les membranes es van probar tres dissolucions model distintes: dissolució de BSA, dissolució de BSA més CaCl2 (per veure com influïx la concentració de calci) i dissolució de sèrum de llet comercial. Tots els assajos d'embrutament es van realizar davall les mateixes condicions experimentals per així poder comparar l'eficiència dels diferents procesos de neteja aplicats. Quant als assajos de neteja, es va variar la temperatura i la concentració de l'agent químic de neteja (es van probar el NaOH i el P3 Ultrasil 115, que és un tensioactiu) per a poder establir la influència dels dits paràmetres d'operació sobre l'eficiència del procés de neteja. Respecte a l'aplicació d'US, es va estudiar la influència de la freqüencia aplicada i la forma d'aplicació dels US en l'eficàcia del procés de neteja. Els US es van aplicar de dos formes distintes: generant estos sobre la dissolució química de neteja i posteriorment fent pasar esta com a aliment pel mòdul de membranes o submergint el mòdul de membranes en l'interior del bany d'US (es va col¿locar el mòdul de membranes en dos posicions distintes dins del bany i es va avaluar la influència de la dita ubicació). Els resultas obtinguts van demostrar que les membranes inorgàniques són més susceptibles a l'embrutament amb l'ocupació de dissolucions proteiques que les membranes orgàniques. Referent a este efecte de l'aplicació d'US sobre el procés de neteja de les membranes, l'aplicació d'US va resultar efectiva en tots els casos provats; si bé de vegades l'increment en l'eficàcia és prou elevat perquè resultara economicament viable. Respecte a la freqüència òptima, els valors més alts d'eficiència del procés de neteja es van aconseguir a baixes freqüéncies. A més, quant a la influència de la temperatura i concentració de l'agent de neteja, després d'analitzar els resultats obtinguts pel Statgraphics, es va demostrar que ni la temperatura ni la concentració de l'agent de neteja (en el rang de temperatura i concentració estudiats) van resultar ser paràmetres estadísticament significatius sobre l'eficiència del procés de neteja. / Luján Facundo, MJ. (2016). Influencia de la Aplicación de Ultrasonidos en la Limpieza de Membranas de Ultrafiltración Empleadas en Separación de Proteínas en la Industria Láctea [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61384

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El problema de la corrosión de las armaduras, especialmente en estructuras ubicadas en ambiente marino, viene siendo estudiado desde hace décadas, dadas las implicaciones que comporta. Este trabajo, pretende aportar información a este respecto desde tres puntos de vista. En primer lugar, mediante un estudio del comportamiento frente a la corrosión de un cemento comercial con adiciones. Por otro lado, a partir del estudio de la viabilidad del empleo de una técnica no destructiva, diferente a las tradicionales, para la detección temprana de fisuras originadas por la corrosión de armaduras. Por último, se ha llevado a cabo una campaña de toma de datos de una estructura portuaria que permite realizar un análisis, a 13, 20 y 30 años, de la evolución del hormigón empleado para su construcción. Los datos recopilados de estas tres campañas se han empleado para realizar una estimación de la vida en servicio de dicha estructura a partir de un modelo probabilístico de cálculo de vida útil. La Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08) pone de manifiesto la necesidad de contribuir a la sostenibilidad. Una manera de hacerlo, desde el punto de vista de la construcción, es mediante el empleo de cementos con adiciones. La producción de una tonelada de cemento genera de entre 600 y 700 kilos de CO2. Los cementos con adiciones, poseen menos cantidad de clínker, contribuyendo así a reducir las emisiones de dióxido de carbono. En este trabajo, los cementos empleados contienen adición de cenizas volantes, las cuales son un residuo pulverulento de las centrales de combustión de carbón. En este sentido, se ha estudiado la viabilidad del empleo de un cemento con alto porcentaje de sustitución de clínker por ceniza volante en una zona ubicada en ambiente marino. El problema particular de las estructuras de hormigón armado expuestas al ambiente marino es la corrosión de las armaduras producida por la llegada de los cloruros provenientes del agua de mar hasta las barras de acero. Las características que los cementos con cenizas volantes confieren al hormigón ha venido estudiándose durante años, sin embargo, algunos aspectos relacionados con su exposición marina están menos explorados. El parámetro por excelencia, empleado para el estudio del transporte de dichos iones, es el coeficiente de difusión. El uso de este coeficiente al hablar del transporte en ambiente marino implica suponer que la difusión es el mecanismo predominante de entre todos los que se pueden dar. La mayor parte de los trabajos dedicados a la realización de ensayos para la obtención del coeficiente de difusión, parten de un curado mínimo de 28 días para el material estudiado. Sin embargo, es muy común que las estructuras ubicadas en ambiente marino se hormigonen in situ, entrando en contacto con el agente agresivo desde el inicio, sin poder disponer de un curado previo. Además, la mayoría de estudios emplean dicha adición pero sin superar el 30% de sustitución del clínker por ceniza volante. En este estudio, se han empleado dos cementos comerciales con dos grados de sustitución de clínker por cenizas volantes, CEM II (25%) y VEM IV(45%). Se ha estudiado su comportamiento en difusión desde edades tempranas a partir de ensayos de migración forzada, así como los posibles cambios microestructurales que tienen lugar desde el fraguado hasta los 75 días de edad. En vista del buen comportamiento en difusión del cemento tipo IV a partir de los 75 días, y del refinamiento de la microestructura que supone el uso de esta adición, se han complementado estos resultados con un estudio del transporte de cloruros del cemento con mayor contenido en ceniza volante (CEM IV) frente a uno portland ordinario (CEM I) pero tras un curado de 90 días. En este caso, el transporte por difusión se dio en combinación con el transporte por capilaridad. Los resultados muestran que, respetando este tiempo de curado, la difusividad del cemento tipo IV es menor que la del cemento tipo I, sin embargo el avance de cloruros por capilaridad es más rápido en el cemento tipo IV. Por último, se ha realizado un estudio comparativo del comportamiento en corrosión de dos hormigones, uno elaborado con cemento tipo IV y otro con cemento tipo I y poniendo el material en contacto con el agresivo a muy temprana edad (7 días de curado). Se ha observado que el cemento con adiciones presenta valores de intensidad de corrosión iguales o ligeramente menores que el portland ordinario incluso a edades iniciales. En todos los casos, la contaminación por cloruros se hizo sumergiendo las probetas parcialmente en una disolución de NaCl al 3% simulando el contacto con agua de mar. Los resultados revelan la viabilidad del empleo de un cemento con alto contenido de ceniza volantes para estructuras en ambiente marino, desde edades tempranas. Dada la importancia de la corrosión de las armaduras que presentan las estructuras ubicadas en ambiente marino, se ha planteado la posibilidad del empleo de ultrasonidos como técnica no destructiva capaz de detectar la microfisuración inical debida a la corrosión de las armaduras. Para poder detectar fisuras de dimensiones tan pequeñas, en lugar de llevar a cabo un análisis de la Velocidad del Pulso Ultrasónico, se ha realizado un estudio de la evolución de los fenómenos de segundo orden frente a la corrosión. La relación entre los subarmónicos parece ser un buen indicativo de la aparición de fisuras por corrosión. Por último, se ha llevado a cabo una campaña de toma de muestras en el muelle 17 del Puerto de Alicante (año 2014), complementando así las dos campañas previas realizadas en los años 1997 y 2004. Los resultados indican que existe una relación entre la cantidad de cloruros que han penetrado en el hormigón y la orientación de las distintas partes de la estructura. En concreto, existe una relación entre la cantidad de cloruros y los vientos predominantes, así como el oleaje más significativo de la zona. El coeficiente e difusión por el contrario, no parece presentar una relación clara con la orientación. El valor de vida útil estimado a partir del modelo probabilístico empleado en este trabajo está comprendido entre 5 y 13 años.

El principio de “desarrollo sustentable” ha promovido grandes cambios en el avance de la química. El esfuerzo por encontrar alternativas a los solventes orgánicos convencionales y el desarrollo de metodologías para optimizar el uso de los recursos son sólo algunas de ellos. La síntesis de nuevos materiales iónicos y su aplicación en procesos extractivos, empleando fuentes de energía alternativas, es un claro ejemplo de esta búsqueda. Por lo mencionado, los resultados presentados en esta memoria constituyen un aporte muy significativo tanto a la química orgánica como a la analítica. La presente Tesis está organizada en cuatro capítulos y versa sobre la síntesis, caracterización y estudio teórico de nuevos materiales iónicos provenientes de la S-alquilación de tiofenos y su empleo en métodos de extracción sólido-líquido de analitos de interés ambiental, utilizando en cada caso energía de ultrasonidos o microondas para llevar a cabo el objetivo. En el capítulo 1 se describe la síntesis promovida por ultrasonido del bromuro de S-butiltiofenio en medio acuoso. Si bien el compuesto no pudo ser aislado debido a su inestabilidad fuera de disolución acuosa, el mismo fue obtenido con muy buenos rendimientos y se lo ha caracterizado por RMN. Además, se llevó a cabo una polimerización química de tiofeno empleando energía de ultrasonidos, no pudiendo lograrse satisfactoriamente la cuaternización del politiofeno obtenido. El capítulo 2 detalla la síntesis, asistida por microondas, de 17 líquidos iónicos que implican la S-alquilación de diferentes tiofenos con sales de plata como fuente de aniones. Todos los productos aislados se han caracterizado completamente por RMN y DSC, y todos los productos se han cuantificado mediante espectroscopia UV-vis. Las condiciones de reacción optimizadas mediante diseño de experimentos permitieron alcanzar rendimientos del 96%. Por otro lado, mediante el uso de herramientas computacionales (DFT, NBO, QTAIM), se llevó a cabo un estudio teórico sobre la S-alquilación de tiofenos con yodoalcanos, en presencia de sales de plata. En el capítulo 3, se analiza la función del anión en el mecanismo de reacción, así como el efecto de los sustituyentes en el anillo de tiofeno y de la longitud de la cadena alquílica. Además, se examina la estabilidad de las sales frente a la solvólisis en distintos medios. Este trabajo fue realizado en el marco de una estancia predoctoral en colaboración con el Dr. Juan García de la Concepción, bajo la supervisión del Prof. Pedro Cintas Moreno (UEx, España). Finalmente, el capítulo 4 se divide en dos secciones. En la primera, se describe el empleo del bromuro de S-butilitofenio en la extracción, asistida por ultrasonidos, de hidrocarburos aromáticos policíclicos en sedimentos; mientras que, en la segunda, se describe la síntesis de líquidos iónicos estables de cadena larga, provenientes de la S-alquilación de benzotiofeno y su empleo en la extracción de cadmio en sedimentos, asistida por ultrasonidos. En el transcurso de esta Tesis se ha publicado un capítulo de libro y dos artículos en revistas internacionales, contando con otros dos en etapa de redacción. Además, los resultados obtenidos han sido presentados en tres reuniones científicas. / The "sustainable development" principle has promoted major changes in the progress of chemistry, such the effort to find alternatives to conventional organic solvents and the development of methodologies to optimize the use of resources. The synthesis of new ionic materials and their use in extractive processes, employing alternative sources of energy is a clear example of this search. This Thesis is a very significant contribution to both organic and analytical chemistry. The present Thesis is organized in four chapters, and deals with the synthesis, characterization and theoretical study of new ionic materials coming from the S-alkylation of thiophenes and their use in solid-liquid extraction methods for analytes of environmental interest, employing in each case ultrasound or microwave source of energy to carry out the objective. Chapter 1 describes the ultrasound promoted synthesis of S-butylthiophenium bromide in an aqueous medium. Even though this compound could not be isolated due to its instability, it was obtained with great yields and characterized through NMR. Additionally, a chemical polymerization of thiophene was carried out using ultrasound energy. Quaternization reaction of polythiophene was not achieved satisfactorily. Chapter 2 details the microwave assisted synthesis of 17 ionic liquids, involving S-alkylation of different thiophenes, using silver salts as anion sources. All isolated products have been completely characterized through NMR and DSC. All products have been quantified through UV-Vis spectroscopy. The reaction conditions were optimized by experimental design, which lead to better yields (96%). A theoretical study on the S-alkylation of thiophenes with iodoalkanes and silver salts was carried out by means of computational tools (DFT, NBO, QTAIM). In chapter 3, the function of the anion in the reaction mechanism is analyzed, as well as the effect of the substituents on the thiophene ring and the alkyl chain length. In addition, the stability of the salts against solvolysis in different media is examined. This work was carried out within a predoctoral research visit in collaboration with Dr. Juan Garcia de la Concepcion, under supervision of Prof. Pedro Cintas Moreno (UEx, Spain). Finally, chapter 4 is divided into two sections. The first one discusses the use of S-butylthiophenium bromide in ultrasound assisted extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from sediments. The second one deals with the synthesis of stable, long chain ionic liquids coming from S-alkylation of benzo[b]thiophenes and their employment in cadmium extraction from sediments. In the course of this Thesis, the chapter of a book and two journal articles (along with two more at writing stage), have been published. Moreover, the result of the present Thesis have been presented in three scientific meetings.

La presente tesis evalúa la efectividad de diferentes materiales activos basados en SIO2 para su utilización como materiales suplementarios en sistemas tradicionales de cemento Portland o como fuente adicional de sílice en sistemas conglomerantes no convencionales de activación alcalina, con el próposito de obtener materiales con un mejor desempeño, prolongada vida útil y de menor afectación ambiental. El humo de sílice es la adición puzolánica de mayor uso para la producción de hormigones de elevado desempeño. No obstante, su comercialización en su estado desinficado conlleva a una disminución en el grado de reactividad como consecuencia de la falta de los componentes del hormigón. La aplicación de un tratamiento ultrasonidos de elevada frecuencia mejora el grado de dispersión del humo de sílice conduciendo a un incremento en la resistencia a compresión y refinamiento de la red de poros en los morteros. Esto es atribuido a una mejora en la reactividad puzolánica lograda mediante la dispersión de las micropartículas de SIO2, para promover un mayuor consumo de portlandita durante el curado y formación de geles de C-S-H, con un mayor grado de reticulación y de cadenas más largas. Esto sugiere que la utilización de humo de sílice sonicado como adición puzolánica en sistemas tradicionales de cemento Portland puede reducir la cantidad de adición mineral requerida para lograr un desempeño específico, con la ventaja adicional de obtener una estructura altamente densifiada, una estructura de poro refinada y menor permeabilidad, contribuyendo así a aun incremento tanto en el desempeño mecánico del material como a unas mejores propiedades de durabilidad, especialmente cuando es sometido a ambientes agresivos. Adicionalmente, la activación del humo de sílice meidante tratamientos de sonicación conduce a la obtención de volúmenes elevados de partículas con diámetros inferiores a una 1 um y cuya eficacia como adición puzolánica es significativamente mayor frente a otros nano o / Rodríguez Martínez, ED. (2012). EFECTO DE LA INCORPORACIÓN DE MATERIALES BASADOS EN SÍLICE SOBRE LAS PROPIEDADES DE MATRICES DE CEMENTO PÓRTLAND Y ACTIVADAS ALCALINAMENTE [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17400

El secado por aire caliente es el método de conservación más utilizado en la transformación de productos agroalimentarios. Debido al alto contenido agua que contiene los productos de origen natural, el proceso de secado permite, eliminar parte del agua contenida (responsable en mayor parte de su perecibilidad) y poder alargar su vida útil para su posterior utilización. El secado por aire caliente, es también unas de las actividades industriales que generan mayor consumo energético y, por ende, un impacto ambiental considerable, al mismo tiempo que influye sobre importantes parámetros de calidad nutricional y organoléptica. Persiguiendo el objetivo de reducción del impacto medioambiental de los procesos y mejorar el efecto sobre los parámetros de calidad de los productos deshidratados, tanto la utilización de pre-tratamientos como de fuentes adicionales de energía constituyen alternativas interesantes para aumentar la velocidad del proceso sin incrementar la carga medioambiental del mismo. En este sentido, la introducción de nuevas tecnologías podría conducir a una reducción del tiempo de procesamiento o una mejora de las condiciones de operación. Algunas de las principales tecnologías aplicadas son las microondas, la radiofrecuencia, la radiación infrarroja, ultrasonidos de potencia y secado intermitente. La aplicación de ultrasonidos de alta intensidad en los procesos de secado se ha demostrado que puede acelerar la transferencia de masa en el proceso de secado, acortando el tiempo de caliento al que se ven sometidos los productos deshidratados. El secado intermitente es tecnología de secado que se fundamenta en la implementación y combinación de condiciones variables, tales como el suministro de calor y la velocidad del aire de secado. El objetivo es obtener una alta eficiencia energética sin someter al producto más allá de su admisible límite de temperatura y límite de tiempo para la eliminación de la humedad, lo que permite preservar la calidad del producto, al mismo tiempo que reduce el consumo energético y, por ende, minimiza el impacto ambiental. Con base a estas consideraciones y al aumento de la demanda por productos naturales con alta calidad nutritiva o funcional, nuevas investigaciones se centran en el estudio de materias primas de origen vegetal (raíces, bulbos, hojas, tallos, cortezas, maderas, flores, frutos y semillas), por su notable contribución en cuanto a valor energético, minerales, vitaminas y compuestos funcionales. Dado que el secado se puede considerar como una etapa previa y necesaria en el procesado de algunos alimentos, y que adicionalmente tiene efecto sobre la calidad del producto final, resulta interesante estudiar el efecto de las condiciones de proceso de secado asistido por ultrasonidos de potencia y secado intermitente sobre la calidad final de un producto de interés funcional, como es el tomillo. En este estudio particular se pretende abordar el efecto de las condiciones de operación (velocidad, temperatura, potencia de los ultrasonidos, etc.) sobre la capacidad antioxidante del tomillo. Se pretende realizar un análisis de la influencia de las diferentes condiciones de operación sobre la capacidad antioxidante del extracto del producto seco. Para ello se procederá a realizar un diseño experimental, un análisis estadístico de la influencia significativa de las condiciones de operación a partir de los resultados experimentales, y desarrollar modelos matemáticos que permitan predecir, con suficiente exactitud, la influencia de las condiciones que tengan influencia significativa sobre la capacidad antioxidante. Los modelos desarrollados permitirán, por un lado, mejorar comprensión de los mecanismos que se producen en el proceso, siendo útil en el diseño del mismo, y, por otro, formular y resolver problemas de optimización de la calidad del producto (capacidad antioxidante) y de la eficiencia energética (reducción del tiempo de calentamiento). / Rodríguez Cortina, J. (2013). CONTRIBUCION AL ESTUDIO DE LA INTENSIFICACION DEL PROCESO DE SECADO DE TOMILLO (Thymus Vulgaris L.): APLICACIÓN DE ULTRASONIDOS DE POTENCIA Y SECADO INTERMITENTE [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31377

[EN] The main objective of this Doctoral Thesis was to study the influence of the HPU on microbial inactivation processes by different FSC-CO2 treatment systems in meat samples. For this purpose, chicken breast, turkey ham and cured ham cylinders were used and superficially inoculated (106 UFC/g product) with E. coli DH1. FSC-CO2 and FSC-CO2+HPU inactivation treatments were performed on meat samples, under different pressure (150-450 bar), temperature (36-51 °C) and treatment time (5-40 min) conditions with samples immersed or not in a saline dilution (DI, 0.9 % NaCl w/v). Mathematical models were applied to describe the behavior of inactivation kinetics obtained. Afterwards, the pressure, temperature and treatment time conditions that on average allowed a reduction in E. coli population, of at least 3 log-cycles, were selected for each sample type, and used to assess the changes in the physico-chemical and microbiological properties of samples after the different treatments and during refrigerated storage (30 days at 4 °C). Using only FSC-CO2, temperature was a key factor to significantly accelerate E. coli inactivation speed in meat samples, while pressure showed only a significant (p<0.05) effect on turkey ham. FSC-CO2 and HPU simultaneous application significantly increased E. coli inactivation speed; by using chicken breast, a reduction of 1.2 log-cycles was reached after 20 min of FSC-CO2 treatment, compared to 1.9 and 3 log-cycles obtained using FSC-CO2+HPU and FSC-CO2+HPU+DI, respectively. The inactivation level obtained in turkey ham samples was significantly (p<0.05) higher, obtaining a reduction of 5.7, 6.6 and 6.9 log-cycles after 20 min of FSC-CO2, FSC-CO2+HPU and FSC-CO2+HPU+DI treatments, respectively. FSC-CO2+HPU lethal effect was higher when the meat samples were soaked into DI. This resulted from the cavitation phenomenon produced by the HPU, which eases the contact of CO2 with microorganisms found in meat sample and in the DI, as well as the alteration of their membrane due to a mechanical effect. In cured ham samples, the inactivation level (3.5 log-cycles) obtained by FSC-CO2+HPU+DI is similar to that obtained in non-soaked samples, but using less severe treatment conditions (250 bar, 46 °C, 10 min). Generalized mathematical models properly (R2>0.94) described E. coli inactivation kinetics obtained under different FSC-CO2 treatments. Color variation (&#916;E) obtained in chicken samples after treatments was attributed to muscle protein denaturation. Textural values (Fmax) showed that hardness of chicken breast and cured ham samples significantly decreased after FSC-CO2+HPU+DI treatment. Microstructural results in both samples justified textural changes observed. Moisture in chicken breast and cured ham decreased after FSC-CO2 treatment and increased in turkey ham using FSC-CO2+HPU+DI. Fat % decreased only in chicken breast and cured ham samples. Changes in color, texture and moisture parameters were minimal during storage. The recovery of microbiota after the treatment varied from 10 to 30 days for chicken breast and cured ham, respectively, showing the effect of matrix nature on microbial growth under refrigeration. The combination of HPU and FSC-CO2 showed to be an effective tool to inactivate microorganisms in meat matrices, by accelerating inactivation mechanisms associated to FSC-CO2. / [ES] El objetivo principal de la presente Tesis Doctoral, fue estudiar la influencia de los HPU en procesos de inactivación microbiana mediante distintos sistemas de tratamiento con FSC-CO2 sobre matrices cárnicas. Para ello, se emplearon cilindros de pechuga de pollo, jamón de pavo y jamón curado que se inocularon superficialmente (106 UFC/g producto) con E. coli DH1. Se llevaron a cabo tratamientos de inactivación sobre las muestras cárnicas usando FSC-CO2 y FSC-CO2+HPU, bajo diferentes condiciones de presión (150-450 bar), temperatura (36-51 °C) y tiempo de tratamiento (5-40 min) con las muestras sumergidas o sin sumergir en una solución salina (DI, 0.9 % NaCl w/v). Se usaron modelos matemáticos para describir el comportamiento de las cinéticas de inactivación obtenidas. Posteriormente, se seleccionaron las condiciones de presión, temperatura y tiempo de tratamiento, que en promedio, permitieron obtener una reducción en la población de E. coli de al menos 3 ciclos-log, para cada tipo de muestra y fueron empleadas para evaluar los cambios en las propiedades físico-químicas y microbiológicas de las muestras tras los diferentes tratamientos y durante su almacenamiento en refrigeración (30 días a 4 °C). Usando sólo FSC-CO2, la temperatura fue un factor clave para acelerar significativamente la velocidad de inactivación de E. coli en las muestras cárnicas, mientras que la presión, sólo mostró un efectivo significativo empleando jamón de pavo. La aplicación simultánea de FSC-CO2 y HPU, incrementó significativamente la velocidad de inactivación de E. coli; empleando pechuga de pollo, se alcanzó una reducción de 1.2 ciclos-log tras 20 min de tratamiento mediante FSC-CO2, comparado con 1.9 y 3 ciclos-log obtenidos mediante FSC-CO2+HPU y FSC-CO2+HPU+DI, respectivamente. El nivel de inactivación obtenido en muestras de jamón de pavo, fue significativamente (p<0.05) mayor, obteniendo una reducción de 5.7, 6.6 y 6.9 ciclos-log tras 20 min de tratamiento mediante FSC-CO2, FSC-CO2+HPU y FSC-CO2+HPU+DI, respectivamente. El efecto letal del FSC-CO2+HPU fue mayor cuando las muestras de carne fueron sumergidas en la DI. Esto se debió al fenómeno de cavitación generado por los HPU, el cual facilita el contacto del CO2 con los microorganismos presentes en la muestra cárnica y en la DI y la alteración de su membrana por efecto mecánico. En muestras de jamón curado, se alcanzó un nivel de inactivación (3.5 ciclos-log) mediante FSC-CO2+HPU+DI, similar al obtenido en muestras sin sumergir, pero bajo condiciones de tratamiento menos severas (250 bar, 46 °C, 10 min). Los modelos matemáticos generalizados describieron adecuadamente (R2>0.94) las cinéticas de inactivación de E. coli obtenidas tras los distintos tratamientos mediante FSC-CO2. La variación de color (&#916;E) obtenida en las muestras de pollo tras su tratamiento, fue atribuida a la desnaturalización de las proteínas musculares. Los valores de textura (F.max) revelaron que la dureza de las muestras de pechuga de pollo y jamón curado disminuyó significativamente tras el tratamiento con FSC-CO2+HPU+DI. Los resultados de microestructura en ambas muestras, justificó los cambios texturales observados. La humedad en las muestras de pechuga de pollo y jamón curado disminuyó tras el tratamiento mediante FSC-CO2 y aumentó en jamón de pavo empleando FSC-CO2+HPU+DI. El % grasa se redujo sólo en muestras de pechuga de pollo y jamón curado. Los cambios en los parámetros de color, textura y humedad fueron mínimos durante el almacenamiento. El periodo de recuperación de la microbiota tras el tratamiento varió entre 10 y 30 días para pechuga de pollo y jamón curado, respectivamente, demostrando el efecto de la naturaleza de la matriz sobre el crecimiento microbiano en refrigeración. La combinación de HPU y FSC-CO2, mostró ser una herramienta eficaz para inactivar microorganismos en matrices cárnicas, acelerando los mecanismos de inactivaci / [CA] L'objectiu principal de la present Tesi Doctoral, va ser estudiar la influència dels HPU en processos d'inactivació microbiana per mitjà de distints sistemes de tractament amb FSC-CO2 sobre matrius càrnies. Es van emprar cilindres de pit de pollastre, pernil de titot i pernil curat que es van inocular superficialment (106 UFC/g producte) amb E. coli DH1. Es van dur a terme tractaments d'inactivació sobre les mostres càrnies usant FSC-CO2 i FSC-CO2+HPU, a diferents condicions de pressió (150-450 bar), temperatura (36-51 °C) i temps de tractament (5-40 min) amb les mostres submergides o sense submergir en una solució salina (DI, 0.9 % NaCl w/v). Es van usar models matemàtics per a descriure el comportament de les cinètiques d'inactivació obtingudes. Posteriorment, es van seleccionar les condicions de pressió, temperatura i temps de tractament, que com a mitjana, van permetre obtindre una reducció en la població de E. coli de al menys 3 cicles-log, per a cada tipus de mostra i van ser empleades per a avaluar els canvis en les propietats fisicoquímiques i microbiològiques de les mostres després dels diferents tractaments i durant el seu emmagatzemament en refrigeració (30 dies a 4 °C). Usant només FSC-CO2, la temperatura va ser un factor clau per a accelerar significativament la velocitat d'inactivació de E. coli en les mostres càrnies, mentres que la pressió, només va mostrar un efecte significatiu emprant pernil de titot. L'aplicació simultània de FSC-CO2 i HPU, va incrementar significativament la velocitat d'inactivació de E. coli; emprant pit de pollastre, es va aconseguir una reducció de 1.2 cicles-log després de 20 min de tractament per mitjà de FSC-CO2, comparat amb 1.9 i 3 cicles-log obtinguts per mitjà de FSC-CO2+HPU i FSC-CO2+HPU+DI, respectivament. El nivell d'inactivació obtingut en mostres de pernil de titot, va ser significativament (p<0.05) major, obtenint una reducció de 5.7, 6.6 i 6.9 ciclos-log després de 20 min de tractament per mitjà de FSC-CO2, FSC-CO2+HPU i FSC-CO2+HPU+DI, respectivament. L'efecte letal del FSC-CO2+HPU va ser major quan les mostres de carn van ser submergides en la DI. Açò es va deure al fenomen de cavitació generat pels HPU, el qual facilita el contacte del CO2 amb els microorganismes presents en la mostra càrnia i en la DI i l'alteració de la seua membrana per efecte mecànic. En mostres de pernil curat, es va aconseguir un nivell d'inactivació (3.5 ciclos-log) per mitjà de FSC-CO2+HPU+DI, semblant a l'obtingut en mostres sense submergir, però baix condicions de tractament menys severes (250 bar, 46 °C, 10 min). Els models matemàtics generalitzats van descriure adequadament (R2>0.94) les cinètiques d'inactivació de E. coli obtingudes després dels distints tractaments per mitjà de FSC-CO2. La variació de color (&#916;E) obtinguda en les mostres de pollastre després del seu tractament, va ser atribuïda a la desnaturalització de les proteïnes musculars. Els valors de textura (Fmax) van revelar que la duresa de les mostres de pit de pollastre i pernil curat va disminuir significativament després del tractament amb FSC-CO2+HPU+DI. Els resultats de microestructura en ambdós mostres, justifica els canvis texturals observats. La humitat en les mostres de pit de pollastre i pernil curat va disminuir després del tractament per mitjà de FSC-CO2 i va augmentar en pernil de titot emprant FSC-CO2+HPU+DI. El % greix es va reduir només en mostres de pit de pollastre i pernil curat. Els canvis en els paràmetres de color, textura i humitat van ser mínims durant l'emmagatzemament. El període de recuperació de la microbiota després del tractament va variar entre 10 i 30 dies per a pit de pollastre i pernil curat, respectivament, demostrant l'efecte de la naturalesa de la matriu sobre el creixement microbià en refrigeració. La combinació de HPU i FSC-CO2, va mostrar ser una ferramenta eficaç per a inactivar microorganismes en matrius càrnies, / Castillo Zamudio, RI. (2015). Inactivación microbiana en matrices cárnicas mediante fluidos supercríticos asistidos por ultrasonidos de potencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53454

[EN] There have been scientific studies since the 1960s on the use of ultrasound for the characterization of dental tissues. However, the current scientific literature on these applications is very scarce. The propagation of ultrasound in biological tissues makes it possible to characterize the acoustic and mechanical properties in a non-destructive manner. This quality has great potential for monitoring dental biological processes. In this doctoral thesis the object of study focuses on the ultrasonic monitoring of two dental applications: dental demineralization and guided bone regeneration. Dental demineralization seriously affects the health of patients, since it reduces the resistance of the tooth, generates complications by altering the occlusal structure and causes hypersensitivity and pulp problems. It is produced by pathological processes such as erosion or caries. Due to the complexity of the natural processes of demineralization, it is advisable, for its study, to provide quantitative and standardized tests in controlled laboratory conditions. Ultrasonic techniques provide localized mechanical information of the tissue, which is related to its degree of demineralization, making them an optimal tool for this purpose. On the other hand, dental bone tissues are vital for the survival of dental implants. For the correct placement of dental implants, sufficient bone volume is required to ensure their stability and durability. In cases where the amount of bone is not sufficient to support an implant, bone regeneration operations are performed. They consist of the use of bone grafts that serve as a scaffolding on which new bone is regenerated. To obtain a complete regeneration it is necessary to wait between 6 and 9 months. In addition, during regeneration, various problems may arise, such as soft tissue growth or failure of osseointegration. Currently, dentists use X-rays to evaluate the bone regeneration process, which is invasive and ionizing. For this reason, ultrasonic techniques are an option to consider when monitoring guided bone regeneration. In this doctoral thesis we evaluate the complete demineralization process of human dentin under laboratory conditions, using the ultrasonic technique of pulse echo. Time-of-flight measurements allow us to obtain the speed of sound in healthy and demineralized dentin tissue, as well as to characterize the dynamic process of acid penetration. In addition, the technique allows to measure the relevance of the demineralization produced by the acid residues inside the tooth once it has been removed from the acid solution. Beyond the evaluation of artificial demineralization lesions under laboratory conditions, as demonstrated in this doctoral thesis, the proposed technique opens new approaches for the evaluation of demineralization caused by caries. On the other hand, the second main objective of the doctoral thesis is to design a system for monitoring ultrasound-guided bone regeneration. For this purpose, we present a method to monitor the setting process of bone substitutes by means of ultrasonic backscattering techniques. By analyzing the backscattered fields, we demonstrate that it is possible to describe the acoustic properties of the material. This technique is the first step towards developing in vivo monitoring systems for complex media such as those present in bone regeneration procedures. The technique has been tested ex vivo and a prototype has been designed and built for human application based on the use of a dental splint. Finally, a protocol for monitoring bone regeneration in humans with ultrasound is presented. / [ES] Existen trabajos científicos desde la década de 1960 sobre la utilización de ultrasonidos para caracterización de tejidos dentarios. Pero a pesar de ello, la literatura científica actual sobre estas aplicaciones es muy escasa. La propagación de los ultrasonidos en los tejidos biológicos permite caracterizar las propiedades acústicas y mecánicas de forma no destructiva. Esta cualidad tiene un gran potencial para monitorizar procesos biológicos dentarios. En esta tesis doctoral el objeto de estudio se centra en la monitorización ultrasónica de dos aplicaciones odontológicas: la desmineralización dental y la regeneración ósea guiada. La desmineralización dental afecta gravemente a la salud de los pacientes, ya que disminuye la resistencia del diente, genera complicaciones al alterar la estructura oclusal y causa hipersensibilidad y problemas pulpares. Es producida por procesos patológicos como la erosión o la caries. Debido a la complejidad de los procesos naturales de desmineralización, es aconsejable, para su estudio, proporcionar pruebas cuantitativas y estandarizadas en condiciones controladas de laboratorio. Las técnicas ultrasónicas proporcionan información mecánica localizada del tejido, la cual se relaciona con su grado de desmineralización, por lo que suponen una herramienta óptima para este fin. Por otra parte, los tejidos óseos odontológicos son vitales en la supervivencia de los implantes dentales. Para una correcta colocación de implantes dentales, se precisa de un volumen óseo suficiente con el objetivo de asegurar su estabilidad y durabilidad. En los casos en que la cantidad de hueso no es suficiente para soportar un implante, se realizan operaciones de regeneración ósea. Consisten en el uso de injertos óseos que sirvan de andamiaje sobre el cual se regenerará hueso nuevo. Para obtener una regeneración completa hay que esperar entre 6 y 9 meses. Además, durante la regeneración pueden aparecer distintas problemáticas, como el crecimiento del tejido blando o un fallo de osteointegración. Actualmente, los odontólogos utilizan los rayos X para evaluar el proceso de regeneración ósea, siendo este invasivo y ionizante. Por este motivo, las técnicas ultrasónicas son una opción a tener en cuenta a la hora de monitorizar la regeneración ósea guiada. En la presente tesis doctoral evaluamos el proceso completo de desmineralización de la dentina humana en condiciones de laboratorio, utilizando la técnica ultrasónica de eco impulso. Las medidas del tiempo de vuelo permiten obtener la velocidad del sonido en el tejido de la dentina sana y desmineralizada, así como caracterizar el proceso dinámico de la penetración del ácido. Además, la técnica permite medir la relevancia de la desmineralización producida por los residuos ácidos en el interior del diente una vez que éste ha sido retirado de la solución ácida. Más allá de la evaluación de las lesiones de desmineralización artificial en condiciones de laboratorio, como se demuestra en esta tesis doctoral, la técnica propuesta abre nuevos enfoques para la evaluación de la desmineralización causada por la caries. Por otro lado, el segundo objetivo principal de la tesis doctoral es diseñar un sistema de monitorización de la regeneración ósea guiada con ultrasonidos. Para ello presentamos un método que permite monitorizar el proceso de fraguado de sustitutos óseos mediante técnicas de retrodispersión ultrasónica. Mediante el análisis de los campos retrodispersados demostramos que es posible describir las propiedades acústicas del material. Esta técnica es el primer paso para desarrollar sistemas de monitorización in vivo de medios complejos como los presentes en los procedimientos de regeneración ósea. La técnica ha sido probada ex vivo y se ha diseñado y construido un prototipo para aplicación en humanos basado en el uso de una férula dental. Por último, se presenta un protocolo para la monitorización de la regeneración ósea en humanos con ultrasonidos. / [CAT] Existeixen treballs científics des de la dècada de 1960 sobre la utilització d'ultrasons per a caracterització de teixits dentaris. Però malgrat això, la literatura científica actual sobre aquestes aplicacions és molt escassa. La propagació dels ultrasons en els teixits biològics permet caracteritzar les propietats acústiques i mecàniques de forma no destructiva. Aquesta qualitat té un gran potencial per a monitoritzar processos biològics dentaris. En aquesta tesi doctoral l'objecte d'estudi es centra en el monitoratge ultrasònic de dues aplicacions odontològiques: la desmineralització dental i la regeneració òssia guiada. La desmineralització dental afecta greument a la salut dels pacients, ja que disminueix la resistència de la dent, genera complicacions en alterar l'estructura oclusal i causa hipersensibilitat i problemes pulpars. És produïda per processos patològics com l'erosió o la càries. A causa de la complexitat dels processos naturals de desmineralització, és aconsellable, per al seu estudi, proporcionar proves quantitatives i estandarditzades en condicions controlades de laboratori. Les tècniques ultrasòniques proporcionen informació mecànica localitzada del teixit, la qual es relaciona amb el seu grau de desmineralització, per la qual cosa suposen una eina òptima per a aquest fi. D'altra banda, els teixits ossis odontològics són vitals en la supervivència dels implants dentals. Per a una correcta col·locació d'implants dentals, es requereix un volum ossi suficient amb l'objectiu d'assegurar la seua estabilitat i durabilitat. En els casos en què la quantitat d'os no és suficient per a suportar un implant, es realitzen operacions de regeneració òssia. Consisteixen en l'ús d'empelts ossis que servisquen de bastimentada sobre el qual es regenerarà os nou. Per a obtenir una regeneració completa cal esperar entre 6 i 9 mesos. A més, durant la regeneració poden aparèixer diferents problemàtiques, com el creixement del teixit bla o una fallada de osteointegració. Actualment, els odontòlegs utilitzen els raigs X per a avaluar el procés de regeneració òssia, sent aquest invasiu i ionitzant. Per aquest motiu, les tècniques ultrasòniques són una opció a tindre en compte a l'hora de monitoritzar la regeneració òssia guiada. En la present tesi doctoral avaluem el procés complet de desmineralització de la dentina humana en condicions de laboratori, utilitzant la tècnica ultrasònica d'eco impuls. Les mesures del temps de vol permeten obtenir la velocitat del so en el teixit de la dentina sana i desmineralitzada, així com caracteritzar el procés dinàmic de la penetració de l'àcid. A més, la tècnica permet mesurar la rellevància de la desmineralització produïda pels residus àcids a l'interior de la dent una vegada que aquest ha sigut retirat de la solució àcida. Més enllà de l'avaluació de les lesions de desmineralització artificial en condicions de laboratori, com es demostra en aquesta tesi doctoral, la tècnica proposada obri nous enfocaments per a l'avaluació de la desmineralització causada per la càries. D'altra banda, el segon objectiu principal de la tesi doctoral és dissenyar un sistema de monitoratge de la regeneració òssia guiada amb ultrasons. Per a això presentem un mètode que permet monitoritzar el procés d'enduriment de substituts ossis mitjançant tècniques de retrodispersió ultrasònica. Mitjançant l'anàlisi dels camps retrodispersats vam demostrar que és possible descriure les propietats acústiques del material. Aquesta tècnica és el primer pas per a desenvolupar sistemes de monitoratge in viu de mitjans complexos com els presents en els procediments de regeneració òssia. La tècnica ha sigut provada ex viu i s'ha dissenyat i construït un prototip per a aplicació en humans basat en l'ús d'una fèrula dental. Finalment, es presenta un protocol per al monitoratge de la regeneració òssia en humans amb ultrason. / Rodríguez Sendra, J. (2021). Monitorización ultrasónica de tejidos odontológicos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/176059

Tesis por compendio / [ES] La focalización de ultrasonidos tiene muchas aplicaciones en una gran variedad de áreas tanto científicas como industriales. Los ultrasonidos focalizados son una de las herramientas principales usada por médicos en todo el mundo para obtener imágenes biomédicas de diferentes tipos de tejidos y órganos de manera no invasiva. En las últimas décadas, el uso de ultrasonidos focalizados de alta intensidad (HIFU, por sus siglas en inglés) ha surgido como una de las técnicas principales para el tratamiento de cáncer mediante la ablación térmica de tumores de manera no invasiva. Además, los ultrasonidos focalizados están emergiendo en los últimos años como uno de los métodos más prometedores para el tratamiento de las enfermedades cerebrales, con la aparición de nuevas técnicas disruptivas como la apertura reversible de la barrera hematoencefálica o la neuromodulación. En entornos industriales, los ultrasonidos son ampliamente utilizados como uno de los métodos principales para la evaluación no destructiva de materiales y estructuras, debido a que las ondas acústicas pueden penetrar en los objetos a distancias donde la luz no puede debido a la elevada absorción y dispersión. En este sentido, diseñar estructuras capaces de focalizar ultrasonidos es de una gran relevancia tanto para la comunidad científica como para los sectores médicos e industriales. Esta tesis presenta nuevos diseños de lentes acústicas capaces de controlar los parámetros principales del haz de ultrasonidos focalizados, proporcionando diferentes tipos de perfiles de focalización adecuados para una gran variedad de aplicaciones y escenarios. En particular, se han diseñado y adaptado al campo de los ultrasonidos las lentes de Fresnel (Fresnel Zone Plates, FZPs), ampliamente utilizadas en el campo de la óptica. Se ha presentado una nueva técnica de modulación espacio-temporal capaz de controlar la posición del foco de ultrasonidos tanto en espacio como en tiempo, aumentando así la versatilidad de este tipo de dispositivos. También se ha demostrado el funcionamiento en el campo de la acústica de nuevos diseños basados en aplicar secuencias binarias a una lente de Fresnel convencional, como las secuencias fractales de Cantor o las secuencias de M-bonacci generalizadas, capaces de modificar las propiedades de focalización de las lentes, incluyendo el número, posición y forma de los focos acústicos. Además, se introduce un nuevo diseño de lentes esféricas rellenas de líquido capaces de generar jets ultrasónicos, con mucho potencial en aplicaciones de imagen de alta resolución en campo cercano. Se ha demostrado que, cambiando el líquido interno de la lente o ajustando el ratio de mezcla entre dos líquidos, se pueden controlar los parámetros principales del jet. Los diseños propuestos en la tesis han sido validados tanto empleando simulaciones numéricas como realizando medidas experimentales, allanando el camino para el uso de este tipo de estructuras en aplicaciones de focalización de ultrasonidos. / [CA] La focalització d'ultrasons té moltes aplicacions en moltes àrees científiques i industrials. Els ultrasons focalitzats són una de les eines principals utilitzada per metges a tot el món per obtenir imatges biomèdiques de diferents tipus de teixits i òrgans de manera no invasiva. En les últimes dècades, els ultrasons focalitzats d'alta intensitat (HIFU, per les seues sigles en anglès) han aparegut com una de les tècniques principals per al tractament de càncer mitjançant l'ablació de tumors de manera no invasiva. A més, els ultrasons focalitzats estan emergint en els últims anys com un dels mètodes més prometedors per al tractament de les malalties cerebrals, amb l'aparició de noves tècniques disruptives com l'obertura reversible de la barrera hematoencefàlica o la neuromodulació. En entorns industrials, els ultrasons són àmpliament utilitzats com un dels mètodes principals per a l'avaluació no destructiva de materials i estructures, pel fet que les ones acústiques poden penetrar en els objectes a distàncies on la llum no pot a causa de l'elevada absorció i dispersió. En aquest sentit, dissenyar estructures capaces de focalitzar ultrasons és d'una gran rellevància tant per a la comunitat científica com per als sectors mèdics i industrials. Aquesta tesi presenta nous dissenys de lents acústiques capaços de controlar els paràmetres principals del feix d'ultrasons focalitzats, proporcionant diferents tipus de perfils de focalització adequats per a una gran varietat d'aplicacions i escenaris. En particular, s'han dissenyat i adaptat al camp dels ultrasons les lents de Fresnel (Fresnel Zone Plates, FZPs), àmpliament utilitzades en el camp de l'òptica. S'ha presentat una nova tècnica de modulació espai-temporal capaç de controlar la posició del focus d'ultrasons tant en espai com en temps, augmentant així la versatilitat d'aquest tipus de dispositius. També s'ha demostrat el funcionament en el camp de l'acústica de nous dissenys basats en aplicar seqüències binàries a una lent de Fresnel convencional, com les seqüències fractals de Cantor o les seqüències de M-bonacci generalitzades, capaces de modificar les propietats de focalització de les lents, incloent el nombre, posició i forma dels focus acústics. A més, s'introdueix un nou disseny de lents esfèriques plenes de líquid capaces de generar jets ultrasònics, amb molt potencial en aplicacions d'imatge d'alta resolució en camp proper. S'ha demostrat que, canviant el líquid intern de la lent o ajustant la ràtio de barreja entre dos líquids, es poden controlar els paràmetres principals del jet. Els dissenys proposats en la tesi han estat validats tant emprant simulacions numèriques com realitzant mesures experimentals, aplanant el camí per a l'ús d'aquest tipus d'estructures en aplicacions de focalització d'ultrasons. / [EN] Ultrasound focusing has many applications in a wide range of fields. Focused ultrasound is one of the main tools used by doctors all over the world to obtain biomedical images of different kind of tissues non-invasively. In the past decades, high intensity focused ultrasound (HIFU) appeared as one of the fundamental techniques for cancer treatment through non-invasive thermal tumor ablation. In addition, focused ultrasonic waves are recently emerging as one of the main tools to treat brain diseases, with novel disruptive techniques such as blood-brain barrier opening or neuromodulation. In industrial environments, ultrasonic waves are widely employed as one of the primary methods for the non-destructive evaluation (NDE) of materials and structures, as acoustic waves are able to penetrate deep into objects otherwise opaque using optical techniques. In this sense, designing structures capable of focusing ultrasonic waves is of great interest and relevance for the scientific, the industrial, and the biomedical sectors. This thesis devises new designs of acoustic lenses capable of controlling the main parameters of the focused ultrasound beam, achieving different kinds of focusing profiles suitable for a wide variety of scenarios. In particular, Fresnel Zone Plates (FZPs), commonly used in optics, are designed and adapted to the ultrasound domain. A novel spatio-temporal modulation technique capable of controlling the ultrasound focus location in both time and space is presented, increasing the versatility of this kind of devices. New design techniques based on applying a binary sequence to FZPs are also demonstrated, such as Cantor fractal sequences or generalized M-bonacci sequences, which modify the focusing properties of the lens, including the number, location, and shape of the different acoustic foci. In addition, acoustic jets generated by liquid-filled spherical lenses are devised for near-field high resolution imaging, demonstrating their applicability in the ultrasound domain. It is demonstrated that, by changing the inner liquid of the spherical lens or by tuning the mixing ratio between two liquids, the main focal parameters of the ultrasonic jet can be accurately controlled. The proposed designs are validated using both numerical simulations and experimental measurements, paving the way for the use of these kind of structures in focused ultrasound applications. / This work would not have been possible without the following funding sources: PAID-01-18 personal FPI grant from Universitat Politècnica de València; Spanish government MINECO TEC2015-70939-R project; Spanish government MICINN RTI2018-100792-B-I00 project; Generalitat Valenciana AICO/2020/139 project. / Pérez López, S. (2021). Design of Acoustic Lenses for Ultrasound Focusing Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/179907 / Compendio