Escuela Superior de Enseñanzas Técnicas

Esta investigación partía de una inquietud que suscitaba el cómo poder, mediante la recuperación de experiencias pasadas y contemporáneas, estudiar herramientas que permitieron crear viviendas sociales bajo las condiciones más estrictas. Para poder llegar a entender cuales pueden ser herramientas válidas, se realiza un recorrido histórico desde los principios de la vivienda social a finales del siglo XX hasta las viviendas sociales de los maestros europeos de la década de 1920. De la producción de obras de arquitectos como Mies van der Rohe, Le Corbusier, Moisei Ginzburg y O.M. Ungers entre otros, se extraen las primeras herramientas que dejaron un legado de conocimiento con el que fijar una base comparativa. Con el marco histórico establecido, es imprescindible el viaje a Portugal para investigar la experiencia histórica; de donde se eligen ciertos momentos clave y proyectos que nos muestran el camino recorrido y la contextualización del arquitecto João Álvaro Rocha. De ese modo, se muestran momentos como las operaciones SAAL y obras como el barrio de Alvalade en Lisboa o el Barrio de Bouça de Siza en Oporto, de los que de nuevo, se extraen las herramientas para comparar las influencias en la vivienda social contemporánea portuguesa. El estudio, definitivamente, se centra en la arquitectura de João Álvaro Rocha con el objetivo de descubrir qué herramientas aplicaba en el proceso proyectual para asegurar que la vivienda social posea la mayor calidad arquitectónica. En aras de definir las herramientas proyectuales, nos basamos en cuatro proyectos del arquitecto realizados bajo el Programa Especial de Realojamento (PER) y que reúnen características tipológicas similares: el Conjunto de la Rua Seara, el Conjunto de Gemunde, el Conjunto del Lugar do Outeiro y el Conjunto de Vila Nova da Telha. A través de estos ejemplos, se examinan todos los posibles datos y se realizan esquemas y planos propios para demostrar la aplicación de herramientas proyectuales como la repetición, la simetría, la proporción y el orden, y su extensión a la modulación. Las herramientas modulares se definen empezando desde la estructura hasta los espacios, saliendo a las fachadas y llegando al detalle constructivo, quedando como módulo estructural, espacial, compositivo y constructivo. La relación total entre estos elementos participantes en el proyecto, hacen de estas herramientas un método que permite desarrollar las obras por completo controlando cada detalle. Con el análisis en profundidad de estas obras se demuestra que con el conocimiento de estas herramientas se facilitan y reducen las tareas constructivas permitiendo, al mismo tiempo, reducir costes. De este modo, se consiguen resultados de calidad y se exponen de manera justificada las herramientas proyectuales utilizadas por Rocha que pueden ayudar a cualquier arquitecto cuando se enfrenta a un proyecto de este tipo, obteniendo los objetivos iniciales de búsqueda. / This research was based on a concern raised how we can, by recovering past and contemporary experiences, study tools that create social housing under strict conditions. To get to understand which can be valid tools, a historical tour is done from the principles of social housing in the late twentieth century to social housing in the European architects of the 1920s. From the production of works of architects such as Mies van der Rohe, Le Corbusier, Moisei Ginzburg and OM Ungers among others, are extracted the first tools that left a legacy of knowledge with which to set a comparative base. With the historical framework established, it is essential the trip to Portugal to investigate the historical experience; where there were certain key moments and projects that show us the followed way and contextualization of the architect João Álvaro Roch. Therefore, the operations SAAL and works as the neighbourhood of Alvalade in Lisbon or the District of Bouça by Siza in Oporto are showed, of which again, the tools are extracted to compare the influences on contemporary Portuguese social housing. The study definitely focuses on the architecture of João Álvaro Rocha in order to discover what tools he applied to the project process to ensure that social housing possess the highest architectural quality. In the interest of defining the design tools, we will base on four projects of the architect made under the PER program which meet similar typological characteristics: the Complex in Rua Seara, the Complex in Gemunde, the Complex in Lugar do Outeiro and the Complex in Vila Nova da Telha. Through these examples, all possible data is examined and own diagrams and plans are made to demonstrate the application of both design tools such as repetition, symmetry, proportion and order, as its extension based on modulation. The modular tools are defined starting from the structure to the spaces, leaving the facades and arriving at constructive detail, calling them by structural, spatial, compositional and constructive module. The overall relationship between these elements involved in the project, make these tools a method to develop the works completely controlling every detail. With in-depth analysis of these works it shows that with the knowledge of these tools facilitate and reduce constructive tasks allowing, at the same time, reducing costs. Thus, quality results are achieved and are shown in a justified manner that the project tools of Rocha can help the architect when they face a kind of this project, succeeding the first main research objectives.

En los últimos años, la industria aeronáutica está mostrando un creciente interés en el desarrollo y uso de vehículos aéreos no tripulados (UAV). Los UAV son cada vez más empleados en el sector militar, donde destacan las plataformas destinadas al reconocimiento de terrenos, las comunicaciones y el espionaje. No obstante, también están aumentando las aplicaciones en el sector industrial y civil, en tareas tales como el mantenimiento de grandes infraestructuras, la vigilancia de cultivos y bosques, la protección de parques naturales, el control de fronteras o para realizar mediciones meteorológicas. Propulsar estos dispositivos mediante sistemas eléctricos es preferible por su mayor eficiencia comparada con la de los motores de combustión interna y la práctica ausencia de emisiones contaminantes. La presente tesis se centra en la investigación de una nueva planta de potencia basada en pila de combustible con membrana polimérica (PEMFC), estudiando una solución hibridada con un banco de baterías de litio-polímero comercial que permita a un prototipo de UAV ligero elevar su cota de vuelo hasta la alta troposfera (10.000 m). La tesis se presenta como un compendio de artículos publicados, dividida en tres partes. En la primera, distribuida en seis secciones, se realiza un resumen de todas las investigaciones que han dado lugar a las publicaciones. La segunda contiene el texto adaptado de las publicaciones que conforman la tesis, mientras que en la tercera se incluyen como anexos algunos documentos adicionales, así como la información técnica de la MEA (del inglés Membrane Electrode Assembly) utilizada y los planos de las placas diseñadas para la pila. Para cumplir el objetivo propuesto, durante la tesis se han escrito códigos numéricos específicos que permitieron resolver el problema aerodinámico y realizar un completo análisis energético, obteniendo como resultado la distribución de pesos de los diferentes elementos que conforman el UAV. Las difíciles condiciones de vuelo debidas a la baja presión en la troposfera imponen que la pila de combustible sea de alta temperatura (HT-PEMFC) y cátodo cerrado, ensamblada con membranas de PBI (polibencimidazol) dopadas con ácido fosfórico, lo que permite una temperatura de trabajo de 160ºC. Se ha desarrollado una HT-PEMFC ligera con diseño propio de todos los elementos mecánicos (las placas monopolares, de presión y terminales, el sistema de sellado y el sistema de cierre), excepto los sistemas membranaelectrodo, que son componentes comerciales. Asimismo, se ha resuelto el problema térmico combinando medidas experimentales y simulaciones numéricas con un código propio y se ha diseñado un sistema de refrigeración pasivo con un consumo mínimo de potencia. Los estudios han concluido que la planta de potencia más eficiente y estable es una híbrida formada por la HT-PEMFC y un banco de baterías de litio-polímero. Finalmente, para minimizar el peso total del sistema, se ha propuesto una planta de potencia híbrida con un sistema electrónico de potencia con regulación pasiva. / In recent years, the aeronautical industry has shown growing interest in the development and use of unmanned aerial vehicles (UAVs). UAVs are increasingly used in the military sector for different missions such as reconnaissance, communications and espionage. However, applications in the industrial and civil sectors are also increasing in tasks such as maintenance of large infrastructures, monitoring crops and forests, etc. Propelling these devices with electrical systems is preferable because they are more efficient than internal combustion engines, and are essentially free of pollutant emissions. The present thesis is focused on research with respect to a new power plant (PP) based on a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), considering a hybrid solution with commercial lithium-polymer (LiPo) batteries that allow an existing prototype of light UAV to reach an altitude of 10,000 m. The thesis is presented as a compendium of published articles, structured in three parts. In the first part, divided into six sections, all the research developed to reach the proposed objectives is summarized. The second part encloses the adapted text of the three published papers. Meanwhile, the third part contains some additional documents, the technical information of the membrane electrode assembly (MEA) used (provided by the manufacturer), and the plans of the designed plates that comprise the PEM fuel cell stack. During the research performed, specific numerical codes have been developed to solve the aerodynamic problem and to perform a complete energy analysis. The mass distribution of the different components that make up the UAV have been obtained. With these results, the maximum mass that can be carried on board has been calculated, as well as the mass distribution among the different elements that form the power plant. The very harsh flight conditions due to the low troposphere pressure impose a closed-cathode high-temperature PEM fuel cell (HT-PEMFC). It is formed of PBI polybenzimidazole) membranes doped with phosphoric acid, with a working temperature of 160ºC. At the same time, both hydrogen and oxygen have to be carried on board. In this thesis, all the mechanical elements of the stack (the monopolar, pressure and end plates, the sealing system, and the closing system) have been specifically designed, except the membrane-electrode assemblies, which are commercially available. Besides, the thermal problem has been solved by combining experimental measurements and numerical simulations with a proprietary code. As a result, a passive cooling system with minimum power consumption has been designed. The studies have concluded that the most efficient and stable power plant is a hybrid one, formed by the HT-PEMFC and a bank of lithium-polymer batteries. Finally, in order to minimize the total weight of the system, an HPP with passive power electronics has been considered.

El constante aumento de la población mundial, así como de las zonas urbanas, que ha tenido lugar en las últimas décadas, ha provocado un aumento progresivo de las emisiones de CO2 acelerando el calentamiento global del planeta. Los sistemas de refrigeración suponen un porcentaje importante del consumo eléctrico en países desarrollados, por lo que contribuyen a la emisión de estos gases de efecto invernadero. La concienciación sobre el cambio climático ha llevado a la mayoría de países a plantearse cuotas de reducción de emisiones de CO2, siendo la eficiencia energética una herramienta indispensable para alcanzar estos objetivos. Los sistemas de almacenamiento térmico han demostrado que pueden contribuir a aumentar la eficiencia de los sistemas de refrigeración mediante distintas estrategias de funcionamiento, basándose, la mayoría de ellas, en un desplazamiento de los consumos a periodos de mayor rendimiento de la instalación. Los materiales de cambio de fase son ampliamente utilizados en estos sistemas de almacenamiento debido a su elevada densidad energética y a su alta capacidad de almacenamiento térmico en un estrecho rango de temperaturas. En la presente tesis se estudiará el uso de un depósito de almacenamiento térmico para mejorar la eficiencia de un sistema de bomba de calor con disipación aerotérmica en su funcionamiento como enfriadora. Este depósito servirá como método de disipación de calor alternativo a la disipación aerotérmica, de modo que pueda optarse, en cada momento, por la opción más eficiente. De este modo, durante los periodos de elevada temperatura exterior, donde la disipación aerotérmica presenta una baja eficiencia disminuyendo el rendimiento de la enfriadora, el depósito de almacenamiento térmico proporcionará un foco de disipación de calor a temperatura constante que permitirá a la enfriadora trabajar con un mayor rendimiento. Este depósito será enfriado de nuevo para el siguiente uso cuando la temperatura exterior descienda. Para analizar el funcionamiento del sistema de climatización descrito se han realizado, en primer lugar, una serie de ensayos experimentales sobre una instalación adaptada para tal fin. A continuación, se han utilizado estos ensayos para diseñar y validar un modelo de cada uno de los componentes que configuran la instalación. Estos modelos han sido acoplados para conformar un modelo global del sistema de climatización propuesto. Utilizando este modelo se han podido realizar simulaciones del comportamiento del sistema bajo distintas condiciones de trabajo lo que ha permitido evaluar su rendimiento y compararlo con el de un sistema de climatización con disipación aerotérmica convencional. Tras la simulación de distintos escenarios se ha obtenido una mejora del COP del 8.01% para funcionamiento a plena carga de la enfriadora con un perfil de demanda constante, valor que asciende hasta un 12.48% si se considera un funcionamiento a carga parcial. Por último, se ha simulado el comportamiento del sistema bajo un perfil real de demanda para una vivienda, obteniéndose una mejora del COP del 7.4%. / The continuous increase in the world population and urban areas in the last decades has caused a progressive increase in the CO2 emissions accelerating global warming. Refrigeration systems stand for an important share of electrical consume in developed countries which contributes to the emission of these greenhouse gases. Concern about climate change has led most countries to consider the reduction of CO2 emissions, where energy efficiency is an important mean to achieve this objective. Thermal storage systems have proved their contribution in increasing the efficiency of refrigeration systems through different operating strategies, based, most of them, in the displacement of consumption to periods with better performance of the plant. Phase change materials are widely used in these storage systems due to its high energy density and its high thermal storage capacity in a narrow temperature range. In this thesis, the use of a thermal storage tank to improve the efficiency of an air condensed heat pump working as a chiller will be studied. This tank will be used as a method to reject the heat alternative to aerothermal dissipation so the most efficient option can be chosen at any moment. Thus, during the periods with high outside temperature, when aerothermal dissipation shows a low efficiency reducing the performance of the chiller, the storage tank will provide a heat sink to reject the heat at a constant temperature, allowing the chiller to work with a higher efficiency. The tank will be cooled again for its next use when the outside temperature falls. To analyze the performance of the described air-conditioning system, a set of experimental tests has been carried out using a lab facility adapted for this purpose. Then, these tests have been used to design and validate a model for each component that makes up the installation. These models have been linked up to form a global model of the proposed air-conditioning system. Using this model, simulations have been carried out to study the performance of the system under different working conditions, evaluating its performance and comparing it with that of a conventional aerothermal dissipation air conditioning system. After simulating different scenarios an improvement of the COP of 8.01% has been obtained for a full load performance of the chiller with a constant demand profile. This improvement rises to 12.48% if a partial load performance is considered. Finally, a simulation has been carried out for a real demand profile for a house, where a 7.4% improvement of the COP has been obtained.

Los paisajes de frontera, de transición entre territorios opuestos, han suscitado un innegable interés, desde diferentes disciplinas como son la geografía urbana, el urbanismo, la arquitectura, la sociología, la fotografía o el cine. Estas fronteras ambiguas, de transición entre el campo y la ciudad, incluyen, no obstante, la idea de límite, muchas veces desdibujado, difuso, entre los ámbitos rurales y urbanos, constituido por lo que podemos denominar borde urbano. Tras la aparición, en la década de los 70 del siglo pasado, del “Urban Design” (Diseño Urbano) como una nueva disciplina y práctica instrumental capaz de hacerse cargo de la forma de la ciudad y el diseño del espacio urbano, y tras un largo periodo de crisis del planeamiento urbano iniciado a principios de los 90, en el que el carácter instrumental del Plan ha adquirido mayor trascendencia que la componente proyectual del mismo, se constata la necesidad actual de poner en valor la disciplina del diseño urbano en los procesos de planificación urbana y, en particular, en las áreas periurbanas. Con esta premisa, el presente trabajo define una serie de patrones caracterizadores de la forma periurbana que permitirán evaluar la idoneidad de la relación huerta-ciudad, desde el punto de vista de la integración funcional, visual y paisajística de los bordes urbanos en el territorio agrícola que los circunda, centrando el estudio en las áreas periurbanas del norte del Área Metropolitana de Valencia, pertenecientes a un característico, singular y milenario espacio agrícola periurbano denominado Huerta de Valencia, cuyos valores históricos, paisajísticos y culturales ya han sido reconocidos por parte de la Administración autonómica a través del Plan de Acción Territorial de Protección de la Huerta de Valencia. Dichos patrones se definen desde dos visiones complementarias. En primer lugar, centran la mirada desde la ciudad hacia el campo, evaluando propiedades de los bordes urbanos tales como: Interpenetración campo-ciudad, transitabilidad peatonal, permeabilidad, conectividad campo-ciudad, relación visual y nitidez geométrica, para centrar la mirada, a continuación, desde el campo hacia la ciudad, evaluando en este caso las variables de visibilidad e integración paisajística. Finalmente, y partiendo de la necesaria convergencia desde los ámbitos de la geografía, la sociología, el urbanismo y el paisaje, el presente trabajo ha pretendido conjugar las disciplinas del Diseño Urbano y la Arquitectura del Paisaje, constatando la necesidad de seguir ensayando nuevas fórmulas proyectuales y nuevos instrumentos ad-hoc, a caballo entre el proyecto urbano y el proyecto territorial y de paisaje, dirigidos a recuperar el equilibrio y la necesaria simbiosis huerta-ciudad. / The landscapes of border, of transition between opposing territories, raised undeniable interest, from different disciplines such as urban geography, urban planning, architecture, sociology, photography or cinema. These ambiguous borders, transition between the countryside and the city, include, however, the idea of limit, often blurred, diffuse, between rural and urban areas comprising what can be termed urban edge. On the one hand the appearance in the 70s of Urban Design as a new discipline and a methodological tool capable of taking charge of the shape of the city and its public space design, and on the other hand the long period of crisis of urban planning that started at the beginning of the 90s, in which the instrumental character of the Plan gained a greater importance than its projective component, both issues brought the current need to value the discipline of urban design in urban planning processes, and in particular in periurban areas. With this premise, the present work defines a series of characterizing patterns of peri-urban form that will assess the adequacy of the open fields and the city relationship, from the point of view of functional, visual and landscape integration of urban edges in the agricultural land that surrounds them, focusing the study on periurban areas in the North of the Metropolitan Area of Valencia belonging to a characteristic, unique and ancient agricultural area known as Huerta de Valencia, whose historic, scenic and cultural values have already been recognized by the regional government through the Territorial Action Plan for the Protection of “Huerta de Valencia”. These patterns are defined from two complementary visions. Firstly, focus the gaze from the city toward the field, evaluating the urban edges properties such as: rural-urban interpenetration, walkability, permeability, rural-urban connectivity, visual relationship and geometric sharpness, to focus the gaze, then from the countryside to the city, in this case assessing the visibility and landscape integration variables. Finally, and from the necessary convergence from the fields of geography, sociology, urban planning and landscape, this paper has paisajes difusos sought to combine the disciplines of Urban Design and the Landscape Architecture, noting the need to continue rehearsing new project formulas and new instruments, riding between the urban project and the territorial and landscape project, aimed at recovering the balance and the necessary symbiosis between the agriculture fields and the city.

La deformación angular es una patología ósea que se da tanto en animales como en personas, y que es el resultado, habitualmente, de un crecimiento anormal de la metáfisis o de una malaunión tras una fractura en un hueso largo. Se trata de una patología que modifica la orientación de los huesos largos y por tanto afecta a la biomecánica de las articulaciones adyacentes. Esta influencia puede llevar a un desgaste excesivo en las superficies cartilaginosas, favorecer la subluxación de la articulación así como otras alteraciones funcionales además de estéticas a corto, medio o largo plazo. Tradicionalmente, la cirugía de corrección de deformación angular ha sido planificada en base a información radiológica bidimensional, y la intervención del cirujano se ha basado en los puntos de referencia, distancias y ángulos obtenidos en base a dicha información así como la experiencia del cirujano. Sin embargo, en los últimos años el uso de nuevas tecnologías ha permitido la utilización de información tridimensional a la hora de planificar la intervención. Este hecho ha aumentado significativamente las capacidades de que el cirujano dispone, permitiéndole entre otras opciones, tomar medidas reales en lugar de proyecciones, comparar diferentes técnicas mediante simulación, e incluso desarrollar dispositivos de ayuda que le permitan mejorar de algún modo la intervención. Así mismo, la disponibilidad de información tridimensional ha permitido el desarrollo de nuevas metodologías que amplían las capacidades de las tradicionales y mejoran el resultado de la intervención. En este sentido se ha planteado como objetivo principal desarrollar una metodología, que haciendo uso de las nuevas tecnologías, permita al cirujano resolver deformaciones angulares en huesos largos. Y para ello se han planteado los siguientes objetivos parciales: 1. Diseñar un dispositivo de ayuda a la cirugía para las intervenciones de deformaciones angulares en huesos largos. 2. Determinar de forma precisa el lugar y orientación óptimos en que debe realizarse la intervención. 3. Realizar un estudio preliminar para la verificación de la consecución de los objetivos anteriores. Para este estudio se ha aplicado una metodología hipotético-deductiva, que ha consistido en un análisis de la patología y de las técnicas actuales de corrección, una serie de desarrollos técnicos y teóricos en base a la información analizada, y finalmente un experimento piloto para describir los resultados obtenidos. Se ha desarrollado una metodología que determina las posiciones y orientaciones de los planos de corte en base a la geometría del hueso patológico minimizando la pérdida de longitud durante la intervención. Además, esta metodología permite al cirujano participar en la planificación aportando criterios específicos de cada paciente y no contemplados en la metodología. Así mismo, se ha diseñado un dispositivo de ayuda a la cirugía, que asiste al cirujano a trasladar la planificación realizada a la ejecución en quirófano. Este dispositivo se ha diseñado en concordancia con la metodología previamente desarrollada. Finalmente se ha realizado un experimento piloto in vitro con diseño factorial empleando reproducciones de huesos patológicos, de diferentes formas y tamaños, fabricadas mediante prototipado rápido. Sobre cada una de estas reproducciones, un grupo de cirujanos ortopedas experimentados(más de 5 años de experiencia quirúrgica clínica) han realizado tanto intervenciones planificadas a partir de radiografías como intervenciones empleando la metodología propuesta. Los resultados se han analizado tanto desde la perspectiva subjetiva de los propios cirujanos, valorando el dispositivo empleando una escala ordinal ante varias preguntas, como desde una perspectiva objetiva midiendo la geometría resultante tras la intervención. Las mediciones objetivas sobre las reproducciones, todas ellas tridimensionales, se han realizado por software analizando las reconstrucciones tridimensionales de dichas reproducciones. Dichas reconstrucciones han sido realizadas a partir de información tomográfica proporcionada por un TAC. Al tratarse de un experimento piloto unicamente se ha realizado un análisis descriptivo de los resultados. En dicho análisis se observa que el dispositivo no presenta el comportamiento deseado en ciertos aspectos, como por ejemplo la alineación de los fragmentos, mientras que en otros, por ejemplo la ictibilidad o el tiempo de la intervención, si que se aprecian mejoras. Por otra parte, en los resultados subjetivos se muestra que el dispositivo fue bien recibido por los cirujanos aunque si que indicaron ciertas problemáticas. Así pues se concluye que el uso del dispositivo puede implicar una ventaja a la hora de realizar este tipo de intervenciones, mejorando potencialmente la predictibilidad del proceso y el tiempo de la intervención, pero que se requiere un mayor desarrollo de cara corregir el sistema de alineación de fragmentos tras la ostectomía.