Utilizaci��n del an��lisis hiperespectral como m��todo para la detecci��n de levaduras en alimentos deteriorados

La microbiolog��a predictiva desarrolla modelos matemáticos que describen el comportamiento microbiano en alimentos. Su eficiencia es limita da en alimentos con alg��n grado de estructura, que son la mayor��a, porque estos modelos est��n basados en datos experimentales obtenidos en cultivos l��quidos, mucho m��s homog��neos. En este trabajo se eval��a la t��cnica de an��lisis hiperespectral como una nueva tecnolog��a para la detecci��n precoz de levaduras en alimentos s��lidos mediante an��lisis de componentes principales. Las im��genes hiperespectrales (400-1000 nm) de placas de Petri inoculadas con Zygosaccharomyces rouxii Bch a diferentes tiempos, muestran que el primer componente discrimina entre el agar y las colonias, mientras que el segundo revela una mayor variabilidad en las colonias. Esta herramienta no invasiva caracteriza el estado de desarrollo, n��mero y tama��o de las colonias, por lo que permitir��a obtener datos para el aborar modelos m��s fiables para predecir el riesgo de deterioro y la vida ��til de los alimentos.

Morteros acumuladores con parafinas microencapsuladas para el aprovechamiento de la energ��a solar en suelos radiantes

Esta Tesis plantea la pregunta de si el uso de morteros con parafinas microencapsuladas combinado con colectores solares t��rmicos puede reducir el consumo de energ��as convencionales, en un sistema tradicional de suelo radiante. Se pretende contribuir al conocimiento acerca del efecto que produce en el edificio, el calor latente acumulado en suelos radiantes, utilizando morteros de cemento Portland con material de cambio de fase (PCM), en conjunto con la energ��a solar. Para cumplir con este prop��sito, la investigaci��n se desarrolla considerando diversos aspectos. En primer lugar, se revisa y analiza la documentaci��n disponible en la actualidad, de almacenamiento de energ��a mediante calor latente en la construcci��n, y en particular la aplicaci��n de microc��psulas de PCM en morteros y suelos radiantes. Tambi��n se revisa la documentaci��n relacionada con la aplicaci��n de la energ��a solar t��rmica y en suelo radiante. Se analiza la normativa vigente respecto al material, a los colectores solares y al suelo radiante. Se verifica que no hay normativa relacionada con mortero-PCM, debido a esto se aplica en la investigaci��n una adaptaci��n de la existente. La fase experimental desarrollada esta principalmente dirigida a la cuantificaci��n, caracterizaci��n y evaluaci��n de las propiedades f��sicas, mec��nicas y t��rmicas del mortero de cemento Portland con parafinas microencapsuladas. Los resultados obtenidos y su an��lisis, permiten conocer el comportamiento de este tipo de morteros, con las diferentes variables aplicadas en la investigaci��n. Adem��s, permite disponer de la informaci��n necesaria, para crear una metodolog��a para el dise��o de morteros con parafina microencapsulada, tanto del punto de vista de su resistencia a la compresi��n y contenido de PCM, como de su comportamiento t��rmico como acumulador de calor. Esto se logra procesando la informaci��n obtenida y generando modelos matemáticos, para dosificar mezclas, y predecir la acumulaci��n de calor en funci��n de su composici��n. Se determinan los tipos y cantidades de PCM, y el cemento m��s adecuado. Se obtienen importantes conclusiones respecto a los aspectos constructivos a considerar en la aplicaci��n de morteros con PCM, en suelo radiante. Se analiza y eval��a la demanda t��rmica que se puede cubrir con el suelo radiante, utilizando morteros con parafina microencapsulada, a trav��s de la acumulaci��n de energ��a solar producida por colectores solares, para condiciones clim��ticas, t��cnicas y tipolog��as constructivas espec��ficas. Se determina que cuando los paneles cubren m��s de 60 % de la demanda por calefacci��n, se puede almacenar en los morteros con PCM, el excedente generado durante el d��a. Se puede cubrir la demanda de acumulaci��n de energ��a con los morteros con PCM, en la mayor��a de los casos analizados. Con esto, se determina que el uso de morteros con PCM, aporta a la eficiencia energ��tica de los edificios, disminuyendo el consumo de energ��as convencionales, reemplaz��ndola por energ��a solar t��rmica. En esta investigaci��n, el ��nfasis est�� en las propiedades del material mortero de cemento-PCM y en poder generar metodolog��as que faciliten su uso. Se aborda el uso de la energ��a solar, para verificar que es posible su acumulaci��n en morteros con PCM aplicados en suelo radiante, posibilitando el reemplazo de energ��as convencionales. Quedan algunos aspectos de la aplicaci��n de energ��a solar a suelo radiante con morteros con PCM, que no han sido tratados con la profundidad que requieren, y que resultan interesantes de evaluar en este tipo de aplicaciones constructivas, como entre otros, los relacionados con la cuantificaci��n de los ahorros de energ��a en las diferentes estaciones del a��o, de la estabilizaci��n de temperaturas internas, su an��lisis de costo y la optimizaci��n de este tipo de sistemas para utilizaci��n en verano, los que dan pie para otras Tesis o proyectos de investigaci��n. ABSTRACT This Thesis proposes the question of whether the use of mortars with microencapsulated paraffin combined with solar thermal collectors can reduce conventional energy consumption in a traditional heating floor system. It aims to contribute to knowledge about the effect that it has on the building, the latent heat accumulated in heating floor, using Portland cement mortars with phase change material (PCM), in conjunction with solar energy. To fulfill this purpose, the research develops it considering various aspects. First, it reviews and analyzes the documentation available today, about energy storage by latent heat in the building, and in particular the application of PCM microcapsules in mortars and heating floors. It also reviews the documentation related to the application of solar thermal energy and heating floor. Additionally, it analyzes the current regulations regarding to material, solar collectors and heating floors. It verifies that there aren���t regulations related to PCM mortar, due to this, it applies an adaptation in the investigation. The experimental phase is aimed to the quantification, mainly, characterization and evaluation of physical, mechanical and thermal properties of Portland cement mortar with microencapsulated paraffin. The results and analysis, which allow us to know the behavior of this type of mortars with different variables applied in research. It also allows having the information necessary to create a methodology for designing mortars with microencapsulated paraffin, both from the standpoint of its resistance to compression and PCM content, and its thermal performance as a heat accumulator. This accomplishes by processing the information obtained, and generating mathematical models for dosing mixtures, and predicting heat accumulation depending on their composition. The research determines the kinds and amounts of PCM, and the most suitable cement. Relevant conclusions obtain it regarding constructive aspects to consider in the implementation of PCM mortars in heating floor. Also, it analyzes and evaluates the thermal demand that it can be covered in heating floor using microencapsulated paraffin mortars, through the accumulation of solar energy produced by solar collectors to weather conditions, technical and specific building typologies. It determines that if the panels cover more than 60% of the demand for heating, the surplus generated during the day can be stored in PCM mortars. It meets the demand of energy storage with PCM mortars, in most of the cases analyzed. With this, it determines that the use of PCM mortars contributes to building energy efficiency, reducing consumption of conventional energy, replacing it with solar thermal energy. In this research approaches the use of solar energy to determine that it���s possible to verify its accumulation in PCM mortars applied in heating floor, enabling the replacement of conventional energy. The emphasis is on material properties of PCM mortar and, in order to generate methodologies to facilitate their use. There are some aspects of solar energy application in PCM mortars in heating floor, which have not been discussed with the depth required, and that they are relevant to evaluate in this kind of construction applications, including among others: the applications related to the energy savings quantification in different seasons of the year, the stabilizing internal temperatures, its cost analysis and optimization of these systems for use in summer, which can give ideas for other thesis or research projects.

Medida de la conductividad t��rmica con el m��todo de la aguja t��rmica, basado en la fuente lineal de calor transitorio, para su aplicaci��n en los cerramientos de adobes y bloques de tierra comprimida

Existe un creciente inter��s internacional por el ahorro energ��tico y la sostenibilidad en la edificaci��n con importantes repercusiones en la Arquitectura. La inercia t��rmica es un par��metro fundamental para poder valorar energ��ticamente un edificio en condiciones reales. Para ello es necesario cambiar el enfoque tradicional de transmisi��n de calor en r��gimen estacionario por otro en r��gimen din��mico en el que se analizan las ondas t��rmicas y el flujo de calor oscilante que atraviesan los cerramientos. Los par��metros que definen la inercia t��rmica son: el espesor, la difusividad y el ciclo t��rmico. A su vez la difusividad est�� determinada por la conductividad t��rmica, la densidad y el calor espec��fico del material. De estos par��metros la conductividad es el m��s complejo, variable y dif��cil de medir, especialmente en los cerramientos de tierra debido a su heterogeneidad y complejidad higrot��rmica. En general, los m��todos de medida de la conductividad o transmitancias en los paramentos presentan inconvenientes a la hora de medir un edificio construido con tierra: dificultades de implementaci��n, el elevado coste o la fiabilidad de los resultados, principalmente. El M��todo de la Aguja T��rmica (MAT) se basa en el principio de la evoluci��n en el tiempo del calor emitido por una fuente lineal al insertarse en el seno de un material. Se ha escogido este m��todo porque resulta pr��ctico, de bajo coste y de f��cil aplicaci��n a gran escala pero tiene serios problemas de fiabilidad y exactitud. En esta tesis se desarrolla un m��todo de medida de la conductividad t��rmica para Piezas de Alba��iler��a de Tierra Cruda en laboratorio basado en el MAT, se mejora su fiabilidad, se analiza su incertidumbre, se compara con otros m��todos de referencia y se aplica en adobes, Bloques de Tierra Comprimida y probetas de tierra estabilizada con distintas proporciones de paja. Este m��todo servir�� de base a una posterior aplicaci��n in situ. Finalmente se proponen modelos matemáticos para mejorar la exactitud del dispositivo utilizado y para la estimaci��n de la conductividad de cerramientos de tierra en funci��n de su densidad. Con los resultados obtenidos se analizan las posibilidades de amortiguaci��n y retardo de las ondas t��rmicas y capacidad de almacenaje de energ��a de los cerramientos en funci��n de su densidad y humedad. There is growing international interest in energy saving and sustainability in buildings with significant impact on Architecture. Thermal inertia is a key parameter to assess energy in buildings in real conditions. This requires changing the traditional approach to heat transfer in steady state by another in dynamic regime which analyzes the thermal waves and oscillating heat flux passing through the external walls. The parameters defining the thermal inertia are: the thickness, the diffusivity and the thermal cycle. In turn, the diffusivity is determined by the thermal conductivity, density and specific heat of the material. Of these parameters, thermal conductivity is the most complex, variable and difficult to measure, especially in earth walls due to their heterogeneity and hygrothermal complexity. In general, the methods of measurement of conductivity and transmittance in walls have drawbacks when measuring a building with earth: implementation difficulties, high cost, or reliability of the results, mainly. The Thermal Needle Procedure (TNP) is based on the principle of evolution in time of heat from a line source when inserted within a material. This method was chosen because it is a practical, low cost and easy to implement on a large scale but has serious problems of reliability and accuracy. This thesis develops a laboratory method for measuring the thermal conductivity of Masonry Units Unfire Earth-based based on TNP, its uncertainty is analyzed, compared to other reference methods and applies in adobes, Compressed Earth Blocks and stabilized soil specimens with different proportions of straw. This method will form the basis of a subsequent application in situ. Finally, mathematical models are proposed to improve the accuracy of the device used, and to estimate the conductivity of earth enclosures depending on its density. With the results obtained earth enclosures are analyzed to estimate their possibilities of delay and buffer of termal waves and energy storage capacity according to their density and moisture.

Estudio de la aplicabilidad de las aproximaciones uniformes al an��lisis de series hist��ricas : aplicaci��n al caso de los precios del cobre

El objetivo de este proyecto de investigaci��n es comparar dos t��cnicas matem��ticas de aproximaci��n polin��mica, las aproximaciones seg��n el criterio de m��nimos cuadrados y las aproximaciones uniformes (���minimax���). Se describen tanto el mercado actual del cobre, con sus fluctuaciones a lo largo del tiempo, como los distintos modelos matemáticos y programas inform��ticos disponibles. Como herramienta inform��tica se ha seleccionado Matlab��, cuya biblioteca matem��tica es muy amplia y de uso muy extendido y cuyo lenguaje de programaci��n es suficientemente potente para desarrollar los programas que se necesiten. Se han obtenido diferentes polinomios de aproximaci��n sobre una muestra (serie hist��rica) que recoge la variaci��n del precio del cobre en los ��ltimos a��os. Se ha analizado la serie hist��rica completa y dos tramos significativos de ella. Los resultados obtenidos incluyen valores de inter��s para otros proyectos. Abstract The aim of this research project is to compare two mathematical models for estimating polynomial approximation, the approximations according to the criterion of least squares approximations uniform (���Minimax���). Describes both the copper current market, fluctuating over time as different computer programs and mathematical models available. As a modeling tool is selected main Matlab�� which math library is the largest and most widely used programming language and which is powerful enough to allow you to develop programs that are needed. We have obtained different approximating polynomials, applying mathematical methods chosen, a sample (historical series) which indicates the fluctuation in copper prices in last years. We analyzed the complete historical series and two significant sections of it. The results include values that we consider relevant to other projects

Desarrollo de un laboratorio virtual para la medida de ciclos indicados de un motor alternativo policombustible de encendido provocado

Se ha desarrollado un laboratorio virtual para la medida de ciclos indicados en un motor alternativo policombustible de encendido provocado. El laboratorio virtual desarrollado permite por una parte simular y obtener el ciclo indicado de un motor alternativo de cuatro tiempos, pudiendo modificar los par��metros m��s importantes de operaci��n (r��gimen de giro, presiones de admisi��n y escape, temperaturas, etc.) y de dise��o (par��metros geom��tricos del motor). Por otra parte, el laboratorio virtual permite simular el ensayo del motor en banco de pruebas y la medida del ciclo indicado. Los modelos matemáticos necesarios se han escrito en lenguaje Fortran, y estos interaccionan con un interfaz gr��fico de usuario (GUI) programado en VEE��. El laboratorio virtual puede implementarse en una plataforma virtual de ense��anza de manera que los alumnos puedan tener acceso al sistema desde cualquier ordenador, en cualquier momento y desde cualquier lugar.

Approximate Relational Reasoning for Probabilistic Programs

La seguridad verificada es una metodolog��a para demostrar propiedades de seguridad de los sistemas inform��ticos que se destaca por las altas garant��as de correcci��n que provee. Los sistemas inform��ticos se modelan como programas probabil��sticos y para probar que verifican una determinada propiedad de seguridad se utilizan t��cnicas rigurosas basadas en modelos matemáticos de los programas. En particular, la seguridad verificada promueve el uso de demostradores de teoremas interactivos o autom��ticos para construir demostraciones completamente formales cuya correcci��n es certificada mec��nicamente (por ordenador). La seguridad verificada demostr�� ser una t��cnica muy efectiva para razonar sobre diversas nociones de seguridad en el ��rea de criptograf��a. Sin embargo, no ha podido cubrir un importante conjunto de nociones de seguridad ���aproximada���. La caracter��stica distintiva de estas nociones de seguridad es que se expresan como una condici��n de ���similitud��� entre las distribuciones de salida de dos programas probabil��sticos y esta similitud se cuantifica usando alguna noci��n de distancia entre distribuciones de probabilidad. Este conjunto incluye destacadas nociones de seguridad de diversas ��reas como la miner��a de datos privados, el an��lisis de flujo de informaci��n y la criptograf��a. Ejemplos representativos de estas nociones de seguridad son la indiferenciabilidad, que permite reemplazar un componente idealizado de un sistema por una implementaci��n concreta (sin alterar significativamente sus propiedades de seguridad), o la privacidad diferencial, una noci��n de privacidad que ha recibido mucha atenci��n en los ��ltimos a��os y tiene como objetivo evitar la publicaci��n datos confidenciales en la miner��a de datos. La falta de t��cnicas rigurosas que permitan verificar formalmente este tipo de propiedades constituye un notable problema abierto que tiene que ser abordado. En esta tesis introducimos varias l��gicas de programa quantitativas para razonar sobre esta clase de propiedades de seguridad. Nuestra principal contribuci��n te��rica es una versi��n quantitativa de una l��gica de Hoare relacional para programas probabil��sticos. Las pruebas de correci��n de estas l��gicas son completamente formalizadas en el asistente de pruebas Coq. Desarrollamos, adem��s, una herramienta para razonar sobre propiedades de programas a trav��s de estas l��gicas extendiendo CertiCrypt, un framework para verificar pruebas de criptograf��a en Coq. Confirmamos la efectividad y aplicabilidad de nuestra metodolog��a construyendo pruebas certificadas por ordendor de varios sistemas cuyo an��lisis estaba fuera del alcance de la seguridad verificada. Esto incluye, entre otros, una meta-construcci��n para dise��ar funciones de hash ���seguras��� sobre curvas el��pticas y algoritmos diferencialmente privados para varios problemas de optimizaci��n combinatoria de la literatura reciente. ABSTRACT The verified security methodology is an emerging approach to build high assurance proofs about security properties of computer systems. Computer systems are modeled as probabilistic programs and one relies on rigorous program semantics techniques to prove that they comply with a given security goal. In particular, it advocates the use of interactive theorem provers or automated provers to build fully formal machine-checked versions of these security proofs. The verified security methodology has proved successful in modeling and reasoning about several standard security notions in the area of cryptography. However, it has fallen short of covering an important class of approximate, quantitative security notions. The distinguishing characteristic of this class of security notions is that they are stated as a ���similarity��� condition between the output distributions of two probabilistic programs, and this similarity is quantified using some notion of distance between probability distributions. This class comprises prominent security notions from multiple areas such as private data analysis, information flow analysis and cryptography. These include, for instance, indifferentiability, which enables securely replacing an idealized component of system with a concrete implementation, and differential privacy, a notion of privacy-preserving data mining that has received a great deal of attention in the last few years. The lack of rigorous techniques for verifying these properties is thus an important problem that needs to be addressed. In this dissertation we introduce several quantitative program logics to reason about this class of security notions. Our main theoretical contribution is, in particular, a quantitative variant of a full-fledged relational Hoare logic for probabilistic programs. The soundness of these logics is fully formalized in the Coq proof-assistant and tool support is also available through an extension of CertiCrypt, a framework to verify cryptographic proofs in Coq. We validate the applicability of our approach by building fully machine-checked proofs for several systems that were out of the reach of the verified security methodology. These comprise, among others, a construction to build ���safe��� hash functions into elliptic curves and differentially private algorithms for several combinatorial optimization problems from the recent literature.

El m��todo de la r��tula pl��stica din��mica en la respuesta s��smica de estructuras

Puesto que para determinar las demandas de ductilidad en puentes es aconsejable un m��todo no lineal paso a paso y que un proceso de reacondicionamiento s��smico global raramente justifica estos altos costos, se propone un nuevo m��todo simplificado que recoge las ventajas de los m��todos no lineales con unos tiempos de resoluci��n y requisitos de memoria similares a los modales-espectrales. As��, en este cap��tulo se muestra el m��todo, su implementaci��n en ordenador, sus ventajas, inconvenientes y rango de validez, y finalmente se proponen nuevas mejoras o variantes. De los resultados expuestos, al menos para la tipolog��a de estructura analizada, se puede concluir que: 1)El m��todo de la R��tula Pl��stica proporciona historias de desplazamientos, giros y energ��as bastantes buenos si se tiene en cuenta que se est�� en el campo de la Ingenier��a S��smica y que todas las caracter��sticas, propiedades, excitaciones, etc, contienen errores o incertidumbres grandes. 2) Gracias a ellos se puede conocer qu�� elementos necesitan medidas de reacondicionamiento y cuales no es necesario modificar. 3) Es un m��todo eminentemente conservador, sobre todo en energ��as absorbidas y cluctiliclacles en los elementos con mayores demandas. 4) Permite obtener un mecanismo de degradaci��n que proporcione una visi��n general del comportamiento del puente, muy ��til en el caso de reaconclicionamiento s��smico.

Clasificaci��n de frutos por su calidad interna mediante espectroscopia l��ser de reflectancia con resoluci��n temporal (TDRS).

La determinaci��n no destructiva de la calidad interna de la fruta ha sido un objetivo prioritario en las investigaciones recientes (Abbott, 1999). La espectroscopia en el infrarrojo (NIR) es aplicable a la cuantificaci��n de compuestos qu��micos en alimentos; por otro lado se ha comprobado que el uso de l��seres es interesante para la estimaci��n no destructiva de la firmeza de los frutos. Sin embargo estas t��cnicas ��pticas m��s tradicionales tienen el inconveniente de que miden la intensidad de luz transmitida sin poder diferenciar el efecto de la absorci��n ��ptica del efecto de la dispersi��n espacial que sufre la luz en el interior de los tejidos, lo cual dificulta la estimaci��n independiente de aspectos f��sicos y qu��micos. La espectroscopia con resoluci��n temporal es una t��cnica ��ptica desarrollada para el diagn��stico en medicina, que permite diferenciar ambos fen��menos (absorci��n y dispersi��n), proporcionando una caracterizaci��n ��ptica completa de los tejidos. El objetivo del presente trabajo ha sido la aplicaci��n de esta t��cnica a frutas y hortalizas, y el desarrollo de modelos matemáticos de estimaci��n no destructiva de su calidad interna para su uso en procesos de clasificaci��n.

Sistemas con un grado de libertad

El modelo matem��tico m��s sencillo para representar el sistema con un grado de libertad est�� formado por el acoplamiento de dos elementos: una masa que se mueve con respecto al sistema de referencia y unido a ella un muelle de comportamiento lineal. Hay otro modelo ligeramente m��s complicado en el que se halla presente, adem��s de la masa y el muelle, un elemento que reacciona linealmente con una fuerza proporcional a la velocidad del desplazamiento, denominado ��mbolo. En el an��lisis de ambos modelos matemáticos, se consideran una serie de cuestiones complementarias: los movimientos inducidos por el soporte, la carga proporcional a la frecuencia de impulsi��n, la energ��a del sistema vibrante y el amortiguamiento.

Determinaci��n de la distribuci��n de tama��o y n��mero de part��culas provenientes de motores diesel operando en trafico real con equipos embarcados

El presente trabajo se propone determinar la distribuci��n de tama��o y n��mero de part��culas nanom��tricas provenientes de motores di��sel con equipos embarcados en tr��fico extraurbano. Para ello, se utilizaron equipos de medici��n de ��ltima generaci��n en condiciones promedio de conducci��n en tr��fico extraurbano por m��s de 800 km a lo largo del trayecto Madrid-Badajoz-Madrid mediante un veh��culo caracter��stico del parque automotor espa��ol y se implementaron m��todos novedosos y pioneros en el registro de este tipo de emisiones. Todo ello abre el camino para l��neas de investigaci��n y desarrollo que contribuir��n a entender, dimensionar y cualificar el comportamiento de las part��culas, as�� como su impacto en la calidad de vida de la poblaci��n. El estudio hace dos grandes aportes al campo. Primero, permite registrar las emisiones en condiciones transitorias propias del tr��fico real. Segundo, permite mantener controladas las condiciones de medici��n y evita la formaci��n aleatoria de part��culas provenientes de material vol��til, gracias al sistema de adecuaci��n de la muestra de gases de escape incorporado. Como resultado, se obtuvo una muestra abundante y confiable que permiti�� construir modelos matemáticos para calcular la emisi��n de part��culas nanom��tricas, ultrafinas, finas y totales sobre las bases volum��trica, espacial y temporal en funci��n de la pendiente del perfil orogr��fico de la carretera, siempre y cuando est�� dentro del intervalo ��5.0%. Estos modelos de c��lculo de emisiones reducen tanto los costos de experimentaci��n como la complejidad de los equipos necesarios, y fundamentaron el desarrollo de la primera versi��n de una aplicaci��n inform��tica que calcula las part��culas emitidas por un motor di��sel en condiciones de tr��fico extraurbano ("Part��culas Emitidas por Motores Di��sel, PEMDI). ABSTRACT The purpose of this research is to determine the distribution of size and number of nanometric particles that come from diesel engines by means of on-board equipment in extra-urban traffic. In order to do this, cutting-edge measuring equipment was used under average driving conditions in extra-urban traffic for more than 800 km along the Madrid-Badajoz-Madrid route using a typical vehicle from Spain's automotive population and innovative, groundbreaking registering methods for this type of emissions were used. All this paves the way for lines of research and development which should help understand, measure and characterize the behavior of such particles, as well as their impact in the quality of life of the general population. The study makes two important contributions to the field. First, it makes it possible to register emissions under transient conditions, which are characteristic to real traffic. Secondly, it provides a means to keep the measuring conditions under control and prevents the random formation of particles of volatile origin through the built-in adjustment system of the exhaust gas sample. As a result, an abundant and reliable sample was gathered, which enabled the building of mathematical models to estimate the emission of nanometric, ultrafine, fine and total particles on volumetric, spatial and temporal bases as a function of the orographic outline of the road within a ��5.0% range. These emission estimating models lower both the experimentation costs and the required equipment's complexity, and they provided the basis for the development of a first software application version that estimates the particles emitted from diesel engines under extra-urban traffic conditions (Part��culas Emitidas por Motores Di��sel, PEMDI).

T��cnicas de interpolaci��n para la reconstrucci��n del espectro de irradiaci��n en la superficie de Marte a partir de medidas hechas por fotodiodos

Este trabajo fin de grado es un estudio sobre la reconstrucci��n del espectro de irradiancia solar en la superficie de Marte y de la radiaci��n solar recibida en lo alto de la atm��osfera. Se llevar�� a cabo a partir de los datos recogidos por ���arrays��� de fotodiodos, que se integran en unos sensores, y miden la intensidad de la radiaci��n recibida del cuerpo negro (el Sol), en un rango de longitudes de onda del espectro electromagn��tico. Para lograr esta reconstrucci��n, se ha necesitado desarrollar t��cnicas de interpolaci��n y modelos matemáticos. Estos m��etodos los he implementado con el lenguaje de programaci��n Matlab y me he ayudado de Maple para conseguir distintos resultados. Estos procedimientos ser��n aplicados a tres configuraciones de sondas en las que cada una cuenta con un n��mero determinado de fotodiodos. El objetivo es reconstruir este espectro de irradiancia aproxim��ndolo lo m��ximo posible a unos conjuntos de datos estimados, seg��n modelos de transferencia radiativa, que me han sido proporcionados para el cuerpo negro y que miden la radiaci��n solar recibida en la superficie y en lo alto de la atm��sfera del Planeta rojo. Este trabajo est�� basado en un proyecto de investigaci��n que se est�� llevando a cabo desde hace varios a��os por un equipo de investigadores de varias universidades de Madrid, conjuntamente con el I.N.T.A. (Instituto Nacional de T��cnica Aeroespacial), entre los que se encuentra mi tutor.

An��lisis din��mico experimental de edificios esbeltos

Es conocido que la variaci��n del comportamiento din��mico de las estructuras puede ser empleado dentro de un sistema de monitorizaci��n de su integridad estructural. As��, este estudio tiene como objetivo comprender el comportamiento din��mico de edificios esbeltos, frente a diferentes agentes ambientales como la temperatura y/o direcci��n y velocidad del viento. En el marco de esta investigaci��n, se estudian dos edificios: la Torre de la ETSI (Escuela T��cnica Superior de Ingenieros) de Caminos, Canales y Puertos de la UPM (Universidad Polit��cnica de Madrid) y un edificio de viviendas situado en la calle de Arturo Soria de Madrid. Los datos medioambientales antes mencionados, se registraron con sendas estacionales meteorol��gicas situadas en las azoteas de ambos edificios. Se realiza el an��lisis modal operacional de ambas estructuras. Este an��lisis se realiza a partir de las mediciones de las aceleraciones ante excitaciones ambientales, es un an��lisis basado s��lo en la respuesta de la estructura. Por tanto, no es necesario interrumpir el funcionamiento en servicio de la instalaci��n, obteniendo su comportamientos en este estado. A partir de este an��lisis, se obtienen las frecuencias naturales, los amortiguamientos modales y las formas modales. As��, en este trabajo se ha estudiado la relaci��n existente entre la variaci��n en la estimaci��n de las frecuencias naturales y la variaci��n de los agentes ambientales (fundamentalmente la temperatura). Los ensayos din��micos en los dos edificios mencionados anteriormente, se han realizado utilizando aceler��metros de alta sensibilidad sincronizados inal��mbricamente, lo cual ha simplificado el trabajo experimental si lo comparamos con los sistemas tradicionales. Como resultado del trabajo realizado se pueden destacar los siguientes puntos: (i) se ha visto que con el equipamiento disponible se pueden realizar an��lisis din��micos de edificios, (ii) se ha mejorado el conocimiento din��mico de estas estructuras, y (iii) se ha visto la importancia que pueden tener los agentes ambientales dependiendo por un lado del tipo estructura del edificio. A partir del trabajo, se podr��an actualizar modelos matemáticos que sirvan para la predicci��n de da��os en las estructuras, y por otro, se podr��n eliminar los efectos de los agentes ambientales, lo cual es un punto vital si se quiere emplear los par��metros modales para el c��lculo de indices de da��o. La aplicaci��n de este tipo de investigaci��n ayudar�� a tener una informaci��n mayor sobre el comportamiento de las estructuras y as��, en el futuro, poder realizar distintos tipos de procesos, como la formulaci��n de modelos matemáticos que reflejen con mayor fidelidad el comportamiento real. De esta forma, la monitorizaci��n de los agentes medioambientales permitir��n valorar la influencia de estas variaciones sobre la estructura pudi��ndose eliminar estos efectos. Con ello, se mejora la incertidumbre en la variaci��n de frecuencias que puede ser utilizada como un sistema de activaci��n de alarmas frente a la detecci��n de da��os estructurales. It is known that the variation of the dynamic behavior of structures can be used within a system to monitor structural integrity. So, this study aims to understand the dynamic behavior of slender buildings, against different environmental agents such as temperature and / or wind direction and velocity. As part of this investigation, two buildings are studied: the ETSI's (Escuela T��cnica Superior de Ingenieros) main tower of Escuela de Caminos, Canales y Puertos of UPM (Universidad Polit��cnica de Madrid) and a residential building located in the streets Arturo Soria Madrid. The environmental data were recorded with weather stations located on the roof of both buildings. In both structures a modal operational analysis has been carried out. This analysis is performed from the measurements of the acceleration to the environmental excitation, this analysis is based only on the response of the structure. Therefore, it is not necessary to interrupt the operation of the structure, getting its behavior in this state. From this analysis, the natural frequencies, modal damping and mode shapes are obtained. So, in this work we have studied the existing relationship between the variation in the estimate of the natural frequencies and the variation of environmental agents (mainly temperature). The dynamic tests in the two buildings mentioned above, have been made using high-sensitivity accelerometers wirelessly synchronized, which has simplified the experimental work when compared to traditional systems. As a result of work performed can highlight the following points: (i) it has been found that with the available equipment can perform dynamic analysis of buildings, (ii) has improved dynamic knowledge of these structures, and, (iii) can be seen the potential importance of environmental agents depending on the type of building structure. From the work, mathematical models can be updated that serve to prediction of damage to structures, and on the other side, may eliminate the effects of environmental agents, which is a vital point if you want to use the modal parameters for calculating damage ratings. The application of this type of research will help to have more information about the behavior of structures and so, in the future, conduct various processes, as the formulation of mathematical models that reflect more accurately an actual behavior. In this way the monitoring of environmental agents will allow evaluate the influence of these variations on the structure being possible eliminate these effects. Thereby, improvement the uncertainty in the frequencies variation that can be used as an alarm activation system from detection of structural damage.

Modelizaci��n de la dispersi��n de contaminantes en la bah��a de Santander, mediante el m��todo de los elementos finitos

Existen diferentes m��todos para el estudio de la calidad del agua en los estuarios, r��os, lagos, en zonas afectadas por los vertidos de sustancias contaminantes; que van desde los m��todos experimentales tradicionales, hasta los m��s recientes modelos matemáticos. El modelo desarrollado permite resolver la ecuaci��n de dispersi��n 2���D mediante t��cnicas en elementos finitos y por lo tanto obtener la evoluci��n espacio-temporal de la concentraci��n de constituyente. Se ha observado su exactitud en diferentes situaciones pr��cticas, y en particular se ha aplicado a la Bah��a de Santander, analiz��ndose el efecto de diferentes tipos de vertidos. El modelo es susceptible de utilizarse conjuntamente con otro modelo hidrodin��mico capaz de simular la evoluci��n del campo de velocidades.

Estudio experimental sobre la reacci��n ��lcali-s��lice en el hormig��n producida por ��ridos de reacci��n lenta

La finalidad de esta investigaci��n se enmarca dentro de los estudios sobre hormigones de presas llevados a cabo en el Laboratorio Central de Estructuras y Materiales del CEDEX. En Espa��a se han diagnosticado 18 obras afectadas tanto por la reacci��n ��lcali-s��lice de tipo r��pido como por la de tipo lento. Dos de de las obras, fabricadas con ��ridos gran��ticos, no presentan signos de deterioro pero en laboratorio se han hallado productos expansivos. En las 16 presas espa��olas restantes, el hormig��n de 10 de ellas estaba fabricado con ��ridos gran��ticos, de las cuales, 7 est��n afectadas por la reacci��n de tipo lento. Sin embargo, en las clasificaciones internacionales de las rocas potencialmente reactivas se establece habitualmente que las rocas gran��ticas son inocuas o de reactividad muy baja. En los casos puntuales encontrados en la literatura, la reactividad de este tipo de ��ridos se encuentra frecuentemente asociada al cuarzo microcristalino que contienen y ocasionalmente se asocia esta reactividad tambi��n al cuarzo deformado y/o microfisurado. En la tesis doctoral de V��ctor Daniel Lanza Fern��ndez, tambi��n realizada en el CEDEX, se han tratado los ��ridos de reacci��n r��pida, dando una descripci��n detallada de los componentes que intervienen en este tipo de reacci��n y presentando un ensayo eficaz para su detecci��n en el laboratorio. La investigaci��n desarrollada en la presente tesis doctoral se ha centrado en los ��ridos de reacci��n lenta, mucho menos estudiados. A partir del estudio bibliogr��fico realizado sobre este tipo de reacci��n se ha detectado ciertas lagunas, basadas principalmente en la falta de un m��todo de detecci��n en el laboratorio para los ��ridos de reacci��n lenta. No se ha encontrado un procedimiento en el estudio petrogr��fico que sea fiable y cuantificable para este tipo de ��ridos. El ensayo acelerado de barras de mortero, que para los ��ridos de reacci��n r��pida supone un m��todo r��pido y fiable, falla en la detecci��n de los ��ridos de reacci��n lenta al aplicar los l��mites normalizados. Si bien en publicaciones recientes se ha propuesto la posibilidad de ampliar el tiempo de tratamiento hasta los 90 d��as, la duraci��n del ensayo es m��s larga de lo deseado. Para resolver estas lagunas, se han tomado ��ridos de obras reales afectadas por la reacci��n ��lcali-s��lice (en alg��n caso tambi��n de las canteras de donde se extrajeron los ��ridos para la ejecuci��n), con lo que la reactividad de estos ��ridos queda demostrada por su comportamiento en obra. Al objeto de aumentar la muestra de ensayo y utilizar tambi��n ��ridos inocuos, se han tomado muestras de canteras, tanto en uso como abandonadas. Sobre estos ��ridos se ha realizado una caracterizaci��n completa con los ensayos actualmente disponibles para el estudio de su reactividad con los ��lcalis del cemento: estudio petrogr��fico, ensayo acelerado de barras de mortero y Gel-Pat modificado. En la investigaci��n se ha desarrollado una metodolog��a de tinci��n de geles ��lcali-s��lice para la cuantificaci��n de los mismos en el interior de las barras de mortero. Se ha relacionado el volumen de gel generado en la reacci��n con la expansi��n producida, tanto para ��ridos lentos, como r��pidos, estableciendo analog��as y diferencias en el comportamiento de ambos. La cuantificaci��n de este tipo de compuestos realizada en las barras de mortero, abre la posibilidad de estudiar la capacidad expansiva que presentan en testigos de hormig��n de obras afectadas. Este dato podr��a ser una herramienta importante para el desarrollo de modelos matemáticos que puedan predecir el futuro comportamiento de las estructuras afectadas por la reacci��n ��lcali-s��lice. La tinci��n ha sido asimismo utilizada para establecer un m��todo de detecci��n de ��ridos reactivos basado en el ensayo de Gel-Pat modificado. La metodolog��a de detecci��n propuesta para estos ��ridos es cuantitativa y proporciona los resultados en 14 d��as, suponiendo una ventaja importante sobre los m��todos actuales, que permiten detectarlos en 90 d��as (de forma orientativa en 56 d��as). This research is part of the studies on durability of concrete dams carried out in the Laboratorio Central de Estructuras y Materiales of CEDEX during the last years. At the present time, 18 public works affected by alkali-silica reaction have been diagnosed in Spain. In 12 of them the concrete was mixed with granitic aggregates, 7 of which were damaged by the slow alkali-silica reaction, 3 by the rapid alkali-silica reaction and in the other 2 cases, although there was no visual evidence of the reaction in field, the laboratory tests showed the presence of expansive products inside the concrete. However, in the international classifications of potentially reactive aggregates granitic rocks are pointed out as innocuous or as low reactivity and usually their reactivity is attributed to the presence of microcrystalline quartz and occasionally with the strained and microcracked quartz. The rapid reactive aggregates were deeply studied in a previous research (V��ctor Daniel Lanza���s Thesis) also carried out in CEDEX. In this research, a detailed description of the components involved in the rapid alkali-silica reaction was given. Also, a fast method to detect them in the laboratory was developed. The research of the present PhD Thesis is focused in the slow-reactive aggregates, much less studied. The state of the art has shown some gaps in the knowledge about this reaction, mainly the absence of a reliable method to detect slow-reactive aggregates. On one side, there is no systematic and quantitative petrographic test for these aggregates. On the other side, the accelerated mortar bar test has been proved to be effective to detect rapid reactive aggregates but the standard limits fail in the detection of the slowreactive aggregates. In recent investigations it has been proposed extending the test until 90 days, but this period is considered too long. In this research, aggregates taken from affected structures have been used in the test, so their reactivity has been shown in practice. With the aim of increasing the number of samples aggregates from quarries have been also used. A method to stain alkali-silica gels has been applied to mortar bars, thereby quantifying the volume of gel generated inside. This volume has been related to the expansion of the bars, both for rapid for slow reactive aggregates, establishing similarities and differences. The quantification of the gel volume, applied to concrete cores extracted from affected structures, could be an important tool in mathematical models to predict the future behaviour of the structures affected by the alkali-silica reaction. The staining method has been also used to develop a method to detect slow reactive aggregates, based on the optimised Gel-Pat test, obtaining results in 14 days. This represents a major improvement compared to the actual methods (accelerated mortar bar test) which give an indicative value of reactivity at 56 days, and a final result at 90 days.

Residuos org��nicos como fuentes de f��sforo

En este trabajo, se han llevado a cabo distintos experimentos en laboratorio, con el objetivo de estudiar el efecto de la aplicaci��n de residuos org��nicos como fuentes de P en las p��rdidas de este elemento, que se producen en suelo, tanto por escorrent��a superficial como por lixiviaci��n. El inter��s por evaluar las p��rdidas de P se debe a la necesidad de conocer mejor los factores que influyen en los procesos de p��rdidas de este elemento y as��, poder reducir los problemas de eutrofizaci��n de aguas, tanto superficiales como subterr��neas, provocadas por un exceso de este nutriente, junto con otros como el nitr��geno. Los trabajos experimentales que se han llevado a cabo se detallan a continuaci��n: Se ha realizado el estudio de las formas de P contenidas en una serie de 14 residuos org��nicos, de distinto origen y tratamiento (compost, lodos, purines y digestato), comparando la informaci��n aportada por tres protocolos de fraccionamientos de P diferentes, seleccionados entre los principales m��todos utilizados: protocolo de fraccionamiento de Ruttemberg (1992), protocolo de Normas, medidas y ensayos (Ruban et al., 2001a) y protocolo de Huang et al. (2008). Todos los m��todos de fraccionamiento empleados aportaron informaci��n ��til para conocer las formas de P de los residuos, a pesar de que alguno de ellos fue descrito para sedimentos o suelos. Sin embargo, resulta dif��cil comparar los resultados entre unos y otros, ya que cada uno emplea extractantes y tiempos de ensayos diferentes. Las cantidades de P total determinadas por cada m��todo mantienen una relaci��n lineal, aunque el m��todo SMT, por ser m��s directo, obtiene las cantidades m��s elevadas para todos los residuos. Los m��todos secuenciales (m��todos de Huang y Ruttemberg), a pesar de ser m��s largos y tediosos, aportan informaci��n m��s detallada de la disponibilidad de las formas de P, y con ello, permiten obtener una mejor estimaci��n de las p��rdidas potenciales de este elemento tras su aplicaci��n en suelo. Se han encontrado relaciones positivas entre las fracciones determinadas por estos dos m��todos. As�� mismo, se encuentra una correlaci��n entre las formas solubles de P y la concentraci��n de los iones [Ca + Fe + Al] de los residuos, ��tiles como indicadores de la disponibilidad de este elemento. Sin embargo, el protocolo SMT, no obtiene informaci��n de la solubilidad o disponibilidad de las formas de P contenidas, ni las formas determinadas mantienen relaciones directas con las de los otros m��todos, con excepci��n del P total. Para el estudio del comportamiento de los residuos aplicados en suelos, se pusieron a punto sistemas de lluvia simulada, con el objetivo de caracterizar las p��rdidas de P en la escorrent��a superficial generada. Por otra parte, se emplearon columnas de suelos enmendados con residuos org��nicos, para el estudio de las p��rdidas de P por lixiviaci��n. Los ensayos de simulaci��n de lluvia se llevaron a cabo de acuerdo al ���National Phosphorus Research proyect��� (2001), que consigue simular eventos sucesivos de lluvia en unas condiciones semejantes a la realidad, empleando cajas llenas de suelo del horizonte superficial, con residuos aplicados tanto superficialmente como mediante mezcla con el propio suelo. Los ensayos se realizaron con seis residuos de diferente naturaleza y sometidos a distintos tratamientos. Se encontraron diferencias significativas en las p��rdidas de las formas de P analizadas, tanto disueltas como particuladas, en las aguas de escorrent��a generadas. En general, las p��rdidas en el primer evento de lluvia tras la aplicaci��n de los residuos fueron mayores a las generadas en el segundo evento, predominando las formas de P particuladas respecto a las disueltas en ambos. Se encontr�� una relaci��n positiva entre las p��rdidas de P en las aguas de escorrent��a generadas en cada ensayo, con los contenidos de P soluble en agua y f��cilmente disponible de los residuos empleados, determinados por los protocolos de fraccionamientos secuenciales. Adem��s, se emplearon los modelos matemáticos desarrollados por Vadas et al. (2005, 2007), de evaluaci��n de las p��rdidas de P por escorrent��a para fertilizantes y esti��rcoles. La predicci��n de estos modelos no se cumple en el caso de todos los residuos. Las distintas propiedades f��sicas de los residuos pueden afectar a las diferencias entre las p��rdidas experimentales y las esperadas. Los ensayos de simulaci��n del proceso de lixiviaci��n se llevaron a cabo en columnas de percolaci��n, con suelos enmendados con residuos org��nicos, de acuerdo a la norma ���CEN/TS 14405���2004: Caracterizaci��n de los residuos ��� Test de comportamiento de lixiviaci��n ��� Test de flujo ascendente���. Las p��rdidas de P por procesos de lixiviaci��n de agua, han sido despreciadas durante mucho tiempo respecto a las p��rdidas por escorrent��a. Sin embargo, se ha demostrado que deben tenerse en consideraci��n, principalmente en algunos tipos de suelos o zonas cercanas a acu��feros. Se utilizaron tres suelos de distinta procedencia para los ensayos, de manera que se pudo estudiar la influencia del tipo de suelo en las p��rdidas de P para cada tipo de residuo (pur��n, compost, digestato y lodo de EDAR). Los ��ndices de adsorci��n de P determinados para cada suelo permiten evaluar aquellos que presentar��n m��s riesgo de producir p��rdidas de este elemento al aplicarse fuentes externas de P, encontrando una relaci��n positiva entre ambos. Las p��rdidas de P en los lixiviados var��an en funci��n tanto del residuo como del suelo empleado. Para el compost, el pur��n y el lodo, se encontr�� una relaci��n entre las p��rdidas generadas en el agua lixiviada de las columnas y las formas de P soluble contenidas en los residuos. Sin embargo, en el caso del digestato, no exist��a esta correlaci��n. Las p��rdidas para este residuo fueron en todos los casos menores a las estimadas, considerando las formas de P contenido. El estudio de la mojabilidad, propiedad f��sica del residuo que eval��a la capacidad de interacci��n residuo-agua, permiti�� explicar el comportamiento an��malo de este residuo, con una mayor resistencia a que el agua entrara en su estructura y por tanto, una mayor dificultad de solubilizar el P contenido en el propio residuo, que en el caso de otros residuos. En general, podemos considerar que el estudio de las formas de P m��s disponibles o solubles en agua, aporta informaci��n ��til de las p��rdidas potenciales de P. Sin embargo, es necesario estudiar las propiedades f��sicas de los residuos org��nicos aplicados y la capacidad de adsorci��n de P de los suelos, para estimar las p��rdidas de P y con ello, colaborar a controlar los procesos de eutrofizaci��n en aguas. ABSTRACT This dissertation explores the effect of organic wastes application as sources of P in losses of this element that occur by both surface runoff and leaching in soil. To do so, diverse laboratory experiments are conducted and presented here. Evaluating P losses is necessary to better understand the factors that influence the processes behind the loss of this element. Reducing P losses reduces eutrophication problems of both surface water and groundwater caused by an excess of this nutrient, along with other as nitrogen. Details of the experiments are presented below: The first experiment studies the forms of P contained in a series of 14 organic wastes of different origin and treatment (compost, sludge, slurry and digestate), comparing the information provided by three methods of P fractionation. The methods selected were: Ruttemberg protocol (1992); Standards, Measurements and Testing protocol (Ruban et al., 2001a); and Huang protocol (Huang et al., 2008). All fractionation methods employed successfully contribute to our knowledge of P forms in wastes, even though one of them was originally described for sediments or soils information. However, it is difficult to compare results among each other, as each protocol employs different extractants and time in the trials. Total amounts of P obtained by each method show a linear relationship, although the SMT method, which is more direct, obtains the highest amounts for all residues. Sequential methods (Huang and Ruttemberg���s protocols), despite being longer and more tedious, provide more detailed information on the availability of the forms of P. Therefore, allow the estimation of the potential losses of P after application in soil. Furthermore, positive relationships have been found among fractions obtained by these methods. Positive relationship has been found also among soluble forms of P and the concentration of ions Fe + Ca + Al, which is useful as an indicator of the availability of this element. However, the SMT protocol does not collect information about solubility or availability of forms of P contained; neither do certain forms maintain direct relations with the forms from other methods, with the exception of total P methods. To study the behavior of wastes applied to soils two experiments were conducted. Simulated rain systems were prepared to characterize P losses in the surface runoff generated. In addition, columns of soils amended with organic waste were developed for the study of P leaching losses. Simulated rain systems were carried out according to the ���National Phosphorus Research Project��� (2001), which manages to simulate successive rainfall events in conditions resembling reality. The experiment uses boxes filled with soil from the surface horizon amended with residues, both superficially and by mixing with the soil. Tests were conducted with six residues of different type and subjected to diverse treatments. Findings show significant differences in losses of the P forms analyzed in the generated runoff water, in both solution and particulate forms. In general, losses in the first rainfall event after application of waste were higher than the losses generated in the second event, predominating particulate forms of P over dissolved forms in both events. In all trials, a positive relationship was found between various P forms determined by sequential fractionation protocols (water soluble P and readily available P forms) and P losses in runoff. Furthermore, results from Vadas��s mathematical models (Vadas et al., 2005; 2007) to assess P losses by runoff fertilizers and manures indicate that the prediction of this model is not fulfilled in the case of all residues. The diverse physical properties of wastes may affect the differences between experimental and expected losses. Finally, leaching simulation processes were carried out in percolation columns, filled with soils amended with organic wastes, following the ���CEN/TS 14405-2004 standard: Characterization of waste - Leaching behavior test - Test Flow ascending ���. P losses by leaching have been neglected for a long time with respect to runoff losses. However, findings corroborate previous studies showing that these P losses have to be taken into account, especially in certain types of soils and in zones near aquifers. To study the influence of soil type on P losses, experiments were carried out with three different soils and for each type of waste (manure, compost, digestate and sludge WWTP). Each soil���s P adsorption rates allow assessing which soils imply a higher risk of P losses when external sources of P are applied. P losses in leachate vary according to the type of soil employed and according to the specific residue. In the case of compost, manure and sludge, there is a relationship between leaching losses and residues��� soluble forms of P. The exception being the digestate, where there was no such correlation. Digestate P losses by leaching were lower than expected in all cases considering the forms of P contained. Moreover, examining digestate wettability -- that is, the physical property of the residue that assesses the capacity of waste-water interaction -- allowed explaining the anomalous behavior of this residue. Digestate has a high resistance to water entering its structure and thus higher difficulty to solubilize the P contained. Overall, studying the more available or soluble P forms provides useful information about the potential loss of P. However, this dissertation shows that it is necessary to examine the physical properties of organic residues applied as well as the P adsorption capacity of soils to estimate P losses, and thus to control eutrophication in water.