Innovación en las técnicas de microscopía óptica aplicadas a la industria minera.

En la actualidad está plenamente reconocida la importancia de la caracterización mineralógica en el ámbito de la minería. Su aplicación es fundamental no sólo durante la etapa de diseño del circuito de concentración mineral, sino que se extiende también al control de calidad de los concentrados, al ajuste del circuito frente a variaciones de composición a medida que avanza la extracción en la mina, e incluso a la prevención de contaminación medioambiental. Tradicionalmente, el mineralogista se ha apoyado en el microscopio óptico y el contador de puntos para llevar a cabo la caracterización mineralógica. Sin embargo, una industria minera cada vez más exigente junto con la paulatina desaparición de expertos mineralogistas ha contribuido en gran medida al desarrollo de nuevas técnicas de análisis y a la evolución de las ya existentes. A menudo estas técnicas se apoyan en instrumentos costosos y de difícil mantenimiento (como el microscopio electrónico de barrido y la tecnología QEMSCAN), solo al alcance de grandes compañías mineras. Por todo ello, parece evidente que es necesaria una técnica que pueda realizar una caracterización mineral completa de manera más fiable y rápida que los métodos tradicionales, pero con un coste al alcance de la pequeña y mediana industria minera. El proyecto CAMEVA demuestra que esto es posible mediante un sistema automatizado de caracterización mineral basado en el análisis digital de imagen aplicado a la microscopia óptica de reflexión

La gestión integrada sostenible del litoral en la actualidad

En nuestros días, en países ubicados en latitudes medias con facahada marítima y estabilidad político-social el litoral es objeto de diversas presiones e influencias por lo que su equilibrio, que es de naturaleza frágil, complicada y variable, se ve amenazado. En estos paises son múltiples los intereses que confluyen en él, lo que hace que sea objeto de numerosas presiones económicas y políticas. Por ello, su gestión adecuada a uno de sus objetivos que se ha planteado la Unión Europea, intentando prevenir la creciente erosión favorecida por la presión humana (edificaciones, infraestructuras, etc) y la amenaza creciente de la posible influencia del calentamiento global con su efecto de cambio climático global, y muy discutible efecto sobre el litoral (cambio de régimen ciertos y variaciones de nivel ficticias). La gestión integrada sostenible del litoral es, por lo tanto, una de las herramientas que se presentan como más eficaz en la actualidad, unida a la gestión de riesgo, y a la evaluación ambiental estratégica (SEA). El adecuado uso de los Sistemas de Información Geográfica constituye una herramienta básica para una gestión integrada del litoral real tecnificada, en vez de una gestión basada en dogmas discutibles no cuestionados. De todo ello se plantea una perspectiva actualizada en el presente trabajo.

El análisis de la dirección integrada de proyectos (project & construction management) en el marco europeo: propuesta de regulación en España y su inclusión en la ley de la ordenación de la edificación

El presente trabajo de Tesis Doctoral surge de la Figura de la Dirección Integrada de Proyecto en Edificación (“Project & Construction Management”) y su analisis de la situación regulatoria en la legislación española. El primer planteamiento fue pensar en la situación actual de esta figura en el contexto internacional, para analizar su repercusión en el sector de la edificación, lo cual me llevo a cabo las siguientes preguntas que he reuelto en esta investigación. ¿ Como surge el ¨Project & Construction Management”? ¿ Cuales son sus actividades, funciones y cometidos? ¿ Existe el ¨Project & Construction Management” en otros países? ¿Hay regulación del ¨Project & Construction Management” en esos paises? ¿Cómo es la regulación del ¨Project & Construction Management”? ¿Existe demanda del ¨Project & Construction Management” en España? ¿Cómo es esa demanda en España, y como se puede cuantificar? ¿Existe regulación del ¨Project & Construction Management” en España? ¿ Como debería ser la regulación del ¨Project & Construction Management” en España? Todas las preguntas anteriores las he ido respondiendo con el presente trabajo, llegando a una serie de respuestas, que están reflejadas en el desarrollo del presente trabajo y que resumo: - EL ¨Project & Construction Management” surge a principios del siglo XX en USA, desarrollándose como una disciplina con metodología propia y extendiéndose por otros países. - EL ¨Project & Construction Management” es una disciplina, basada en una metodología propia con herramientas y técnicas para organizar cualquier 14 proyecto de cualquier tipo, pero en este caso un proyecto de edificación, para lo cual he definido con todo detalle esta figura. - El origen del ¨Project & Construction Management” es anglosajón, concretamente en USA, extendiendose luego al Reino Unido, a Europa (Francia y Alemania), a Asia, a América del Sur y a Oceanía. - En todos los paises estudiados (Estados Unidos, Reino Unido, Francia y Alemania) existe una regulación sobre el ¨Project & Construction Management” que me ha servido de base comparativa para introducirla en España. - Hay muchas empresas en España (Nacionales e Internacionales) que ejercen su actividad dentro de este sector, por lo que para realizar un estudio más profundo, hice una muestra de las 30 empresas más significativas, prepare un cuestionario, dividido en 5 apartados: Organizativo, Sectorial, Cualitativo, Cuantitativo y Profesional para obtener una radiogradía de la situación real del sector, y así valorar cual es la importancia de este agente. - Estudié las posibles regulaciones del ¨Project & Construction Management” en España y no encontré ninguna. - El lugar idóneo para que se regule al ¨Project & Construction Management” es la Ley de Ordenación de la Edificación (LOE), ya que la jurisprudencia (sentencias de los tribunales de justicia españoles) le ha asimilado con los agentes de la LOE y se ha basado para absolver o condenar en la Ley de Ordenación de la Edificación. Por lo que el Objetivo fundamental de esta tesis ha sido regular la figura del ¨Project & Construction Management”, traducirla al Castellano, definirla y realizar una estructura de Agente de la Edificación, según la LOE, para poder introducirla dentro de la Legislación Española, con el objeto de mejorar la calidad de la edificación, proteger al usuario, estableciendo responsabilidades y garantías y proteger al ¨Project & Construction Management” de las responsabilidades solidarias. ABSTRACT This Doctoral Thesis figure emerges from the Integrated Building Project ("Project & Construction Management") and his analysis of the regulatory situation in the Spanish legislation. The first approach was to think of the current situation of this figure in the international context, to analyze its impact on the building sector, which I conducted the following questions that I have met in this research. - How did the “Project & Construction Management "? - What are your activities, functions and duties? - Is there a “Project & Construction Management "in other countries? - Is there regulation “Project & Construction Management "in these countries? - How is regulation of ¨ Project & Construction Management "? - Is there demand “Project & Construction Management "in Spain? - How is that demand in Spain, and as you can quantify? - Is there regulation “Project & Construction Management "in Spain? - How should regulation ¨Project & Construction Management "in Spain? All the above questions have been answered with this study, leading to a series of responses, which are reflected in the development of this study and are summarized: - The ¨ Project & Construction Management "comes early twentieth century in the USA, developed as a discipline with its own methodology and extending other countries. - The ¨ Project & Construction Management "is a discipline based on a metodology own tools and techniques to organize any project of any kind, but in this case a building project, for which I have defined in detail this figure. - The origin of ¨Project & Construction Management "is Anglo-Saxon, particularly in USA, then spreading to the UK, Europe (France and Germany), Asia, South America and Oceania. - In all countries studied (USA, UK, France and Germany) there is a regulation on ¨Project & Construction Management "has helped me to introduce comparative base in Spain. - There are many companies in Spain (National and International) who perform work within this sector, so for further study, I made a sample of the 30 most important companies, prepare a questionnaire, divided into five sections: Organizational , Sector, Qualitative, Quantitative and Professional radiography for a real situation of the sector, and thus assess which is the importance of this agent. - Study the possible regulations ¨Project & Construction Management "in Spain and found none. - The place to be regulated to ¨Project & Construction Management "is the Law of Construction Planning (LOE), as the case law (judgments of the courts Spanish) has assimilated LOE agents and has been based to absolve or condemn Law Construction Planning. So the objective of this thesis has been regular figure ¨ Project & Construction Management ", translated to spanish, define and perform an Agent structure of the Building, as the LOE, to enter into Spanish law, in order to improve the quality of the building, protecting the user, establishing responsibilities and guarantees and protect the ¨ Project & Construction Management "solidarity responsibilities.

Método de calibración para interrogadores de redes de Bragg en fibra óptica

Se ha desarrollado un método de calibración de interrogadores de redes de Bragg en fibra óptica que compara la respuesta del equipo de prueba con un simulador de red de Bragg compuesto por un filtro sintonizable unido a un espejo de fibra óptica. La longitud de onda simulada obtenida se mide con un interferómetro de referencia calibrado en el Instituto de Óptica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IO?CSIC). Este método de calibración ha sido aplicado para calibrar varios tipos de interrogadores de redes de Bragg: estáticos y dinámicos. La incertidumbre en la calibración absoluta de los interrogadores es de ±88 pm, y es debida principalmente a la anchura espectral del filtro que simula la red de Bragg. Sin embrago, en calibraciones relativas la incertidumbre baja a ±3 pm, dominado por la incertidumbre en la calibración del interferómetro de referencia.

Desarrollo y metodología de la gestión integrada de las áreas litorales

El litoral , históricamente considerado un medio físico de recursos inagotables y de tolerancia ilimitada , está actualmente en muchas zonas de nuestro país en un preocupante estado de congestión poniendo en peligro tanto la sostenibilidad de las actividades que en él se desarrollan , como la preservación del medio natural en que se enmarca . Desde hace ya varias décadas se ha creado una economia de servicios florecientes ( turismo ) que exige a su vez una serie de inversiones en actuaciones que necesita de una coordinación territorial y de una planificación temporal ordenadas así como una gestión eficaz . Esta nueva gestión debe resolver los problemas derivados de las interacciones entre los distintos agentes implicados , principalmente , los diferentes que lo componen ( aire , agua y tierra ) , y los tres subsistemas presentes ( físico y ambiental , económico-social e institucional ) . La alteración de cualquiera de ellos modifica el equilibrio existente , por lo que conseguir la preservación de este equilibrio dentro de los límites razonables en una estrategia sostenible e integrada es el objetivo fundamental de la gestión integrada sostenible del litoral .

Red temática de investigación científica de accidentes. Metodología integrada para la evaluación de factores de influencia en los accidentes de tráfico

Red temática de investigación científica de accidentes. Metodología integrada para la evaluación de factores de influencia en los accidentes de tráfico.

Desarrollo de la radio en el marco de las rivalidades político-militares de principios del siglo XX

A lo largo de este proyecto, se analizarán los comienzos de la radio en las primeras décadas del siglo XX, teniendo como objetivo describir el desarrollo científico-tecnológico y las rivalidades político-militares de las potencias europeas de Reino Unido y Alemania. En primer lugar se verán los precursores de la radio que existían anteriormente al surgimiento de la radiotelegrafía como la telegrafía óptica, la telegrafía eléctrica o el teléfono. Al igual que los primeros investigadores, como James Clerk Maxwell o Heinrich Rudolf Hertz, gracias a los cuales el origen de la radio fue posible. También se analizará el contexto histórico-político de Reino Unido y Alemania donde se muestran las características de las dos grandes potencias del momento, el Imperio Británico y el Imperio Alemán. Además, la cada vez mayor importancia de la telegrafía sin hilos, hará necesaria una organización internacional, dando lugar a las Conferencias Internacionales de Radiotelegrafía y que enfrentarán a estas dos potencias por defender sus intereses. Guillermo Marconi, por parte de Reino Unido, y Telefunken, por parte de Alemania, serán las principales marcas comerciales de radiotelegrafía, no solo en sus respectivos países, sino también en el resto del mundo. Entre ambas compañías se verán las rivalidades por la incesante lucha de patentes, el desarrollo tecnológico y el control de los mercados. También se tratará el enfrentamiento directo que se produjo en la Primera Guerra Mundial, donde la radio jugaría un papel fundamental. Por último, se analizarán los comienzos de la radiodifusión en la segunda década del siglo XX, donde la radio ya estaba consolidada como uno de los medios de comunicación más importante de la época, capaz de llegar a todos los rincones del planeta y perfectamente integrada en la sociedad del momento. ABSTRACT. Throughout this project, it will be analyzed the beginning of the radio in the first decades of the XX century, having as goal to describe the scientific-technological development and the political-militaries opponents of the European’s countries, United kingdom and Germany. Firstly, it will be shown the radio’s precursors before the origin of the wireless telegraphy, like: optical telegraphy, electric telegraphy or telephone. Moreover, it will show the first researchers like: Clerk Maxwell or Heinrich Hertz, thanks to them, the origin of the radio was possible. In addition, it will analyze the historical-political context of United Kingdom and Germany, where it is shown the main features of the Britain Empire and the German Empire. Moreover, the importance of the telegraphy without wire will make necessary and international organization, resulting the International Conferences of Wireless Telegraphy and it will put together these main countries in order to protect their interests. Guglielmo Marconi, by United Kingdom, and Telefunken, by Germany, they will be the main commercials brand of the wireless telegraphy, not only in their countries, but also in all over the world. Between both companies will be seen the main competitions for their patens, the technology development and the market’s control. Moreover, it will be dealt the direct conflict in the First World of War, where the radio has a fundamental role. Finally, it will be analyze the beginning of the wireless broadcasting in the second decade of the XX century, where the radio was established as one of the most important media of the age, able to arrive at every places of the world and it was perfectly integrated in the society of that moment.

Contribución al estudio de sistemas de hipertermia óptica y su aplicación en muestras biológicas

Las nanopartículas de metales nobles (especialmente las de oro) tienen un gran potencial asociado al desarrollo de sistemas de terapia contra el cáncer debido principalmente a sus propiedades ópticas, ya que cuando son irradiadas con un haz de luz sintonizado en longitud de onda con su máximo de Resonancia de Plasmón Superficial, absorben de manera muy eficiente dicha luz y la disipan rápidamente al medio en forma de calor localizado. Esta característica por tanto, puede ser aprovechada para conseguir elevar la temperatura de células tumorales hasta sobrepasar umbrales a partir de los cuales se produciría la muerte celular. Partiendo de estos principios, esta tesis se centra en el desarrollo y la caracterización de una serie de prototipos de hipertermia óptica basados en la irradiación de nanopartículas de oro con un haz de luz adecuado, así como en la aplicación in vitro de la terapia sobre células cancerígenas. Además, el trabajo se orienta a identificar y comprender los procesos mecánicos y térmicos asociados a este tipo de hipertermia, y a desarrollar modelos que los describan, estudiando y planteando nuevas formas de irradiación, para, en última instancia, poder optimizar los procesos descritos y hacerlos más efectivos. Los resultados obtenidos indican que, el uso de nanopartículas de oro, y más concretamente de nanorods de oro, para llevar a cabo terapias de hipertermia óptica, permite desarrollar terapias muy efectivas para inducir muerte en células cancerígenas, especialmente en tumores superficiales, o como complemento quirúrgico en tumores internos. Sin embargo, los efectos de la toxicidad de las nanopartículas de oro, aún deben ser detalladamente estudiados, ya que este tipo de terapias sólo será viable si se consigue una completa biocompatibilidad. Por otro lado, el estudio exhaustivo de los procesos térmicos que tienen lugar durante la irradiación de las nanopartículas ha dado lugar a una serie de modelos que permiten determinar la efectividad fototérmica de las nanopartículas y además, visualizar la evolución de la temperatura tanto a escala nanométrica como a escala macrométrica, en función de los parámetros ópticos y térmicos del sistema. El planteamiento de nuevas formas de irradiación y el desarrollo de dispositivos orientados a estudiar los fenómenos mecánicos que tienen lugar durante la irradiación pulsada de baja frecuencia y baja potencia de nanopartículas de oro, ha dado lugar a la detección de ondas de presión asociadas a procesos de expansión termoelástica, abriendo la puerta al desarrollo de terapias de hipertermia que combinen la muerte celular producida por calentamiento con la muerte derivada de los fenómenos mecánicos descritos.VII Noble metal nanoparticles (especially gold ones), have a huge potential in the development of therapy systems against cancer mainly due to their optical properties, so that, when these particles are irradiated with a light that is syntonized in wavelength with their maximum of Surface Plasmon Resonance, they effectively absorb and dissipate the light to the surrounding medium as localized heat. We can take advantage of this characteristic for rising the temperature of cancer cells above the threshold at which cellular death would occur. From these principles, this thesis is oriented to the development and characterization of a series of optical hyperthermia prototypes based on the irradiation of gold nanoparticles using the suitable light, and on the in vitro application of this therapy over cancer cells, to understand the mechanical and thermal processes associated with this kind of hyperthermia, developing descriptive models, and to study and to approach new ways of irradiation in order to, ultimately, optimize the described processes and make them more effective. The obtained results show that, the use of gold nanoparticles, and more specifically, of gold nanorods, to carry out optical hyperthermia therapies, allows the development of very effective therapies in order to induce death in VIII cancer cells, especially in superficial tumors, or like surgical complement in more internal tumors. However, the toxicity effects of the gold nanoparticles still need to be studied more detail, because this kind of therapies will be feasible only if a complete biocompatibility is achieved. On the other hand, the exhaustive study of the thermal processes that take place during the irradiation of the nanoparticles resulted in a series of models that allow the determination of the photothermal efficiency of the nanoparticles and also the visualization of the temperature evolution, both at nanoscale and at macroscale, as a function of the optical and thermal parameters of the system. The proposal of new ways of irradiation and the development of devices oriented to study the mechanical effects that take place during the low frequency and low power pulsing irradiation of gold nanoparticles has led to the detection of pressure waves associated to thermoelastic expansion processes, opening the door to the development of hyperthermia therapies that combine the cellular death due to the heating with the death derived from the described mechanical phenomena.

Diseño de una red de fibra óptica para la implementación de servicios de una banda ancha en una zona de viviendas en casco urbano

El objetivo del proyecto es el diseño y la instalación de una red de fibra óptica para la implementación de servicios de banda ancha en una zona de viviendas. Mediante esta instalación se dará servicio de fibra óptica hasta el hogar (FTTH). El proyecto cubre la instalación desde la Central de Comunicación hasta los usuarios.

Investigación, desarrollo y evaluación de metodologías y criterios para la gestión integrada del litoral : aplicación a una costa singular, Marbella (Málaga), España

En la actualidad, el litoral es el objetivo de diversas presiones de toda índole. Por ello, es necesario estudiar e investigar metodologías que ayuden a una gestión eficaz y sostenible de un Sistema con un equilibrio tan frágil y voluble como es el del litoral. De este modo esta tesis estudia las investigaciones y proyectos realizados por el mundo, especialmente en la Unión Europea y se llega a la conclusión de que la utilización combinada de tres metodologías es la solución más eficaz para la gestión litoral. Esta conclusión se aplica a la costa de Marbella, en la provincia de Málaga, debido a sus especiales e importantes circunstancias turísticas, territoriales, físicas y ambientales. Terminada esta Tesis ha entrado en debate un Proyecto de Modificación de la Ley de Costas, que recoge, en parte, los planteamientos de la misma, por lo que el trabajo de investigación se ha complementado, figurando como anejo el Proyecto de Ley. Currently, coast is the target of all kinds of pressures. Due to that, it is necessary to study and research on methodologies to carry out an effective and sustainable management of a system with such a delicate and vulnerable balance. In this way this research work studies the research and projects carried out throughout the World, especially in the European Community to reach the conclusion that the combined use of three methodologies is the more adequate solution for littoral management. This conclusion is applied along the coast of Marbella, in Málaga (Spain) because of its special tourist, territorial, urbanity, physics and environmental circumstances. Once the work finished, a project of Law modification has begun its process at Parliament. New Law takes into consideration some of the results of this investigation, and document is incorporated as annex.

Panorámica global de la computación óptica. Una visión parcial

En el presente artículo se ofrece una visión panorámica de la situación actual de la Computación Óptica, dándose unas breves ideas de algunos de los temas fundamentales que abarca. Se pone especial énfasis en el aspecto de continuidad con tecnologías ya sobradamente conocidas desde hace varias décadas y se intenta pronosticar cuál será su posible futuro en los próximos años.

Modelo de dirección de proyectos complejos: aplicación a la gestión integrada de la Comunidad de Regantes LASESA (Huesca)

La complejidad en los proyectos y la complejidad de la dirección de proyectos son conceptos cuyo interés va en aumento. En el ámbito de los proyectos, dado que la gestión de recursos y las actividades suceden en interacción con las personas, la complejidad en dirección de proyectos resulta ser una práctica inherentemente social. Esto ha hecho que en la actualidad se haya convertido en una necesidad profundizar en el concepto. En el primer capítulo de esta investigación, se hace una revisión del estado del arte del concepto y se construye un marco teórico que permite establecer y justificar las dimensiones de la complejidad en esta disciplina. De igual manera, con una revisión similar de los estándares internacionales existentes, se descubren las herramientas y modelos para el análisis de la complejidad en dirección de proyectos, con la que se pretende, a través de la práctica profesional desde organismos y alianzas internacionales, ayudar a contrastar la utilidad e interés de los conceptos propuestos. En el segundo capítulo, se presenta un marco conceptual sobre la certificación de competencias, se analizan y comparan los principales sistemas de certificación de competencias vigentes en el ámbito de la dirección de proyectos. En el tercer capítulo, se presenta un proceso metodológico novedoso para valorar, desde la integración del conocimiento experto y experimentado, dos aspectos complementarios de la complejidad de la dirección de proyectos: (a) la valoración del nivel de complejidad del proyecto; y (b), la valoración de los efectos en el desarrollo de las competencias de comportamiento de las partes implicadas. La metodología propuesta se aplica a la Comunidad de Regantes LASESA en Huesca (España), proceso que se presenta en el cuarto capítulo. LASESA es un proyecto complejo que gestiona los recursos hídricos de 10.000 hectáreas y con más de 600 propietarios implicados. Los resultados evidencian como la gestión de un proyecto complejo genera efectos positivos en el desarrollo de las competencias de comportamiento de las personas que se implican y participan en los trabajos….. ABSTRACT The complexity of the projects and the complexity of project management are concepts whose interest is increasing. In terms of projects, since the management of resources and activities occur in interaction with people, the project management complexity makes an inherently social practice. This has now has become a necessity to deepen the concept. In the first chapter of this study, we review the state of art of the concept and builds a theoretical framework that allows to establish and justify the dimensions of the complexity in this discipline. Likewise, a similar review of existing international standards, we discover the tools and models for the analysis of complexity in project management, with which it is intended, through professional practice from agencies and international alliances, help to compare the usefulness and interest of the proposed concepts. In the second chapter, we present a conceptual framework for the certification of competences, are analyzed and compared the main skills certification systems in force in the field of project management. In the third chapter, we present a novel methodological process to assess, since the integration of expert knowledge and experienced, complementary aspects of the complexity of project management: (a) the assessment of the level of complexity of the project, and (b ), the assessment of the effects on the development of behavioral competencies of the parties involved. The proposed methodology is applied to the Community Irrigation LASESA in Huesca (Spain), a process that is presented in the fourth chapter. LASESA is a complex project that manages the water resources of 10,000 acres and more than 600 landowners involved. The results show as managing a complex project generates positive effects on the development of behavioral competencies of people who are involved and participate in the work.

Estudio y desarrollo de sensores de fibra óptica para detección de vibraciones en ductos ascendentes submarinos

En esta tesis doctoral se describe el trabajo de investigación enfocado al estudio y desarrollo de sensores de fibra óptica para la detección de presión, flujo y vibraciones en ductos ascendentes submarinos utilizados en la extracción y transporte de hidrocarburos, con el objetivo de aplicarlos en los campos de explotación de aguas profundas en el Golfo de México pertenecientes a la Industria Petrolera Mexicana. El trabajo se ha enfocado al estudio y desarrollo de sensores ópticos cuasi distribuidos y distribuidos. En especial se ha profundizado en el uso y aplicación de las redes de Bragg (FBG) y de reflectómetros ópticos en el dominio del tiempo sensible a la fase (φ-OTDR). Los sensores de fibra óptica son especialmente interesantes para estas aplicaciones por sus ventajosas características como su inmunidad a interferencias electromagnéticas, capacidad de multiplexado, fiabilidad para trabajar en ambientes hostiles, altas temperaturas, altas presiones, ambientes salino-corrosivos, etc. Además, la fibra óptica no solo es un medio sensor sino que puede usarse como medio de transmisión. Se ha realizado un estudio del estado del arte y las ventajas que presentan los sensores ópticos puntuales, cuasi-distribuidos y distribuidos con respecto a los sensores convencionales. Se han estudiado y descrito los interrogadores de redes de Bragg y se ha desarrollado un método de calibración útil para los interrogadores existentes en el mercado, consiguiendo incertidumbres en la medida de la longitud de onda menores de ± 88 nm e incertidumbres relativas (la mas interesante en el campo de los sensores) menores de ±3 pm. Centrándose en la aplicación de las redes de Bragg en la industria del petróleo, se ha realizado un estudio en detalle del comportamiento que presentan las FBGs en un amplio rango de temperaturas de -40 ºC a 500 oC. Como resultado de este estudio se han evaluado las diferencias en los coeficientes de temperatura en diversos tramos de mas mismas, así como para diferentes recubrimientos protectores. En especial se ha encontrado y evaluado las diferencias de los diferentes recubrimientos en el intervalo de temperaturas entre -40 ºC y 60 ºC. En el caso del intervalo de altas temperaturas, entre 100 ºC y 500 ºC, se ha medido y comprobado el cambio uniforme del coeficiente de temperatura en 1pm/ºC por cada 100 ºC de aumento de temperatura, en redes independientemente del fabricante de las mismas. Se ha aplicado las FBG a la medición de manera no intrusiva de la presión interna en una tubería y a la medición del caudal de un fluido en una tubería, por la medida de diferencia de presión entre dos puntos de la misma. Además se ha realizado un estudio de detección de vibraciones en tuberías con fluidos. Finalmente, se ha implementado un sistema de detección distribuida de vibraciones aplicable a la detección de intrusos en las proximidades de los ductos, mediante un φ-OTDR. En este sistema se ha estudiado el efecto negativo de la inestabilidad de modulación que limita la detección de vibraciones distribuidas, su sensibilidad y su alcance. ABSTRACT This thesis describes the research work focused for the study and development of on optical fiber sensors for detecting pressure, flow and vibration in subsea pipes used in the extraction and transportation of hydrocarbons, in order to apply them in deepwater fields in the Gulf of Mexico belonging to the Mexican oil industry. The work has focused on the study and development of optical sensors distributed and quasi distributed. Especially was done on the use and application of fiber Bragg grating (FBG) and optical reflectometers time domain phase sensitive (φ-OTDR). The optical fiber sensors especially are interesting for these applications for their advantageous characteristics such as immunity to electromagnetic interference, multiplexing capability, reliability to work in harsh environments, high temperatures, high pressures, corrosive saline environments, etc. Furthermore, the optical fiber is not only a sensor means it can be used as transmission medium. We have performed a study of the state of the art and the advantages offered by optical sensors point, quasi-distributed and distributed over conventional sensors. Have studied and described interrogators Bragg grating and has developed a calibration method for interrogators useful for the existing interrogators in the market, resulting uncertainty in the measurement of the wavelength of less than ± 0.17 nm and uncertainties (the more interesting in the field of sensors) less than ± 3 pm. Focusing on the application of the Bragg gratings in the oil industry, has been studied in detail the behavior of the FBGs in a wide range of temperatures from -40 °C to 500 oC. As a result of this study we have evaluated the difference in temperature coefficients over various sections of the same, as well as different protective coatings. In particular evaluated and found the differences coatings in the range of temperatures between -40 º C and 60 º C. For the high temperature range between 20 ° C and 500 ° C, has been measured and verified the uniform change of the temperature coefficient at 1pm / ° C for each 100 ° C increase in temperature, in networks regardless of manufacturer thereof. FBG is applied to the non-intrusive measurement of internal pressure in a pipeline and measuring flow of a fluid in a pipe, by measuring the pressure difference between two points thereof. Therefore, has also made a study of detecting vibrations in pipes with fluids. Finally, we have implemented a distributed sensing system vibration applied to intrusion detection in the vicinity of the pipelines, by φ-OTDR. In this system we have studied the negative effect of modulation instability limits the distributed vibration detection, sensitivity and scope.

Estudio teórico y simulación de un OTDR para sistemas de comunicaciones por fibra óptica

El reflectómetro óptico en el dominio del tiempo, conocido por sus siglas en inglés como OTDR, es un dispositivo muy utilizado en sistemas de comunicaciones por fibra óptica para conocer de una manera rápida y sencilla como varía la potencia óptica a lo largo de la fibra óptica, siendo otro de sus usos frecuentes la localización de fallos y roturas en un enlace. Este proyecto fin de carrera, consiste en la realización mediante Matlab de una interfaz gráfica que permite simular un OTDR para distintos tipos de fibras, conectores y empalmes visualizándose por pantalla la variación de la potencia óptica en función de la distancia, pudiendo ampliar cualquier tramo del enlace que se desee visualizar con mayor detalle. Los objetivos del proyecto podemos establecerlos en dos partes. Primero, realizar una interfaz que nos permita diseñar un enlace de fibra óptica de forma sencilla, permitiendo además medir desde la atenuación de la fibra a la de un empalme. En segundo lugar, emplear la interfaz desarrollada para comprobar conceptos teóricos, haciendo hincapié en los principales errores de un enlace de fibra óptica real. Para una mejor visualización y concepción de lo implementado, es necesario revisar los principios básicos de funcionamiento de la fibra óptica y las principales características de un enlace, así como, los distintos dispositivos que lo componen, para después explicar el funcionamiento del OTDR y sus usos; por ello, en los capítulos segundo y tercero, se explican estas nociones básicas, necesarias para un mejor entendimiento del proyecto. Para poder utilizar la interfaz gráfica de usuario, el capítulo cuarto muestra la descripción de las funciones con parámetros, así como el manual de usuario de la interfaz gráfica. En el capítulo quinto se hace una recopilación y estudios de resultados para distintas simulaciones comprobando desde casos sencillos a casos extremos en los que se debe prestar una especial atención a los elementos que componen el enlace, siendo finalmente, en el sexto capítulo donde se presentan distintas conclusiones así como posibles trabajos futuros, a partir de lo realizado. ABSTRACT. The optical time domain reflectometer, known as OTDR, is a widely used device in systems for fiber optic communications used to know quick and simply how the optical power its varying along the fiber, with particular emphasis to another of its frequent uses in troubleshooting on a link. This final project consists in carrying through a graphical interface in Matlab to simulate an OTDR for different types of fibers, connectors and splices, visualizing the variation of optical power as a function of the distance. It is possible to zoom in specific sections to view them with greater detail. The project objectives can be set in two parts: - Make an interface that allows us to design a fiber optic link easily and measuring from the fiber attenuation to a splice one. - Use the interface developed to test theoretical concepts, emphasizing the most important mistakes of a real optical fiber link. For better visualization and understanding of what it’s been implemented, it is necessary to review the basic operating principles of fiber optics and the main characteristics of a fiber link, and also the different types of devices that comprise it, and then explaining also how the OTDR works and its uses, therefore, in second and third chapters, explains these basics needed for a better understanding of the project. To use the GUI, the fourth chapter shows the description of the functions with parameters and the user manual of the GUI. The fifth chapter is a compilation and study of some simulation results for simple cases to check from simply to extreme cases putting special attention to the elements that make up the link. To sum up, in the sixth chapter will appear different conclusions and possible future works for improving the graphical interface or making a new one.

Advanced Fresnel Köhler concentrators for photovoltaic applications

La concentración fotovoltaica (CPV) es una de las formas más prometedoras de reducir el coste de la energía proveniente del sol. Esto es posible gracias a células solares de alta eficiencia y a una significativa reducción del tamaño de la misma, que está fabricada con costosos materiales semiconductores. Ambos aspectos están íntimamente ligados ya que las altas eficiencias solamente son posibles con materiales y tecnologías de célula caros, lo que forzosamente conlleva una reducción del tamaño de la célula si se quiere lograr un sistema rentable. La reducción en el tamaño de las células requiere que la luz proveniente del sol ha de ser redirigida (es decir, concentrada) hacia la posición de la célula. Esto se logra colocando un concentrador óptico encima de la célula. Estos concentradores para CPV están formados por diferentes elementos ópticos fabricados en materiales baratos, con el fin de reducir los costes de producción. El marco óptimo para el diseño de concentradores es la óptica anidólica u óptica nonimaging. La óptica nonimaging fue desarrollada por primera vez en la década de los años sesenta y ha ido evolucionando significativamente desde entonces. El objetivo de los diseños nonimaging es la transferencia eficiente de energía entre la fuente y el receptor (sol y célula respectivamente, en el caso de la CPV), sin tener en cuenta la formación de imagen. Los sistemas nonimaging suelen ser simples, están compuestos de un menor número de superficies que los sistemas formadores de imagen y son más tolerantes a errores de fabricación. Esto hace de los sistemas nonimaging una herramienta fundamental, no sólo en el diseño de concentradores fotovoltaicos, sino también en el diseño de otras aplicaciones como iluminación, proyección y comunicaciones inalámbricas ópticas. Los concentradores ópticos nonimaging son adecuados para aplicaciones CPV porque el objetivo no es la reproducción de una imagen exacta del sol (como sería el caso de las ópticas formadoras de imagen), sino simplemente la colección de su energía sobre la célula solar. Los concentradores para CPV pueden presentar muy diferentes arquitecturas y elementos ópticos, dando lugar a una gran variedad de posibles diseños. El primer elemento óptico que es atravesado por la luz del sol se llama Elemento Óptico Primario (POE en su nomenclatura anglosajona) y es el elemento más determinante a la hora de definir la forma y las propiedades del concentrador. El POE puede ser refractivo (lente) o reflexivo (espejo). Esta tesis se centra en los sistemas CPV que presentan lentes de Fresnel como POE, que son lentes refractivas delgadas y de bajo coste de producción que son capaces de concentrar la luz solar. El capítulo 1 expone una breve introducción a la óptica geométrica y no formadora de imagen (nonimaging), explicando sus fundamentos y conceptos básicos. Tras ello, la integración Köhler es presentada en detalle, explicando sus principios, válidos tanto para aplicaciones CPV como para iluminación. Una introducción a los conceptos fundamentales de CPV también ha sido incluida en este capítulo, donde se analizan las propiedades de las células solares multiunión y de los concentradores ópticos empleados en los sistemas CPV. El capítulo se cierra con una descripción de las tecnologías existentes empleadas para la fabricación de elementos ópticos que componen los concentradores. El capítulo 2 se centra principalmente en el diseño y desarrollo de los tres concentradores ópticos avanzados Fresnel Köhler que se presentan en esta tesis: Fresnel-Köhler (FK), Fresnel-Köhler curvo (DFK) y Fresnel-Köhler con cavidad (CFK). Todos ellos llevan a cabo integración Köhler y presentan una lente de Fresnel como su elemento óptico primario. Cada uno de estos concentradores CPV presenta sus propias propiedades y su propio procedimiento de diseño. Además, presentan todas las características que todo concentrador ha de tener: elevado factor de concentración, alta tolerancia de fabricación, alta eficiencia óptica, irradiancia uniforme sobre la superficie de la célula y bajo coste de producción. Los concentradores FK y DFK presentan una configuración de cuatro sectores para lograr la integración Köhler. Esto quiere decir que POE y SOE se dividen en cuatro sectores simétricos cada uno, y cada sector del POE trabaja conjuntamente con su correspondiente sector de SOE. La principal diferencia entre los dos concentradores es que el POE del FK es una lente de Fresnel plana, mientras que una lente curva de Fresnel es empleada como POE del DFK. El concentrador CFK incluye una cavidad de confinamiento externo integrada, que es un elemento óptico capaz de recuperar los rayos reflejados por la superficie de la célula con el fin de ser reabsorbidos por la misma. Por tanto, se aumenta la absorción de la luz, lo que implica un aumento en la eficiencia del módulo. Además, este capítulo también explica un método de diseño alternativo para los elementos faceteados, especialmente adecuado para las lentes curvas como el POE del DFK. El capítulo 3 se centra en la caracterización y medidas experimentales de los concentradores ópticos presentados en el capítulo 2, y describe sus procedimientos. Estos procedimientos son en general aplicables a cualquier concentrador basado en una lente de Fresnel, e incluyen tres tipos principales de medidas experimentales: eficiencia eléctrica, ángulo de aceptancia y uniformidad de la irradiancia en el plano de la célula. Los resultados que se muestran a lo largo de este capítulo validarán a través de medidas a sol real las características avanzadas que presentan los concentradores Köhler, y que se demuestran en el capítulo 2 mediante simulaciones de rayos. Cada concentrador (FK, DFK y CFK) está diseñado y optimizado teniendo en cuenta condiciones de operación realistas. Su rendimiento se modela de forma exhaustiva mediante el trazado de rayos en combinación con modelos distribuidos para la célula. La tolerancia es un asunto crítico de cara al proceso de fabricación, y ha de ser máxima para obtener sistemas de producción en masa rentables. Concentradores con tolerancias limitadas generan bajadas significativas de eficiencia a nivel de array, causadas por el desajuste de corrientes entre los diferentes módulos (principalmente debido a errores de alineación en la fabricación). En este sentido, la sección 3.5 presenta dos métodos matemáticos que estiman estas pérdidas por desajuste a nivel de array mediante un análisis de sus curvas I-V, y por tanto siendo innecesarias las medidas a nivel de mono-módulo. El capítulo 3 también describe la caracterización indoor de los elementos ópticos que componen los concentradores, es decir, de las lentes de Fresnel que actúan como POE y de los secundarios free-form. El objetivo de esta caracterización es el de evaluar los adecuados perfiles de las superficies y las transmisiones ópticas de los diferentes elementos analizados, y así hacer que el rendimiento del módulo sea el esperado. Esta tesis la cierra el capítulo 4, en el que la integración Köhler se presenta como una buena alternativa para obtener distribuciones uniformes en aplicaciones de iluminación de estado sólido (iluminación con LED), siendo particularmente eficaz cuando se requiere adicionalmente una buena mezcla de colores. En este capítulo esto se muestra a través del ejemplo particular de un concentrador DFK, el cual se ha utilizado para aplicaciones CPV en los capítulos anteriores. Otra alternativa para lograr mezclas cromáticas apropiadas está basada en un método ya conocido (deflexiones anómalas), y también se ha utilizado aquí para diseñar una lente TIR aplanética delgada. Esta lente cumple la conservación de étendue, asegurando así que no hay bloqueo ni dilución de luz simultáneamente. Ambos enfoques presentan claras ventajas sobre las técnicas clásicas empleadas en iluminación para obtener distribuciones de iluminación uniforme: difusores y mezcla caleidoscópica mediante guías de luz. ABSTRACT Concentrating Photovoltaics (CPV) is one of the most promising ways of reducing the cost of energy collected from the sun. This is possible thanks to both, very high-efficiency solar cells and a large decrease in the size of cells, which are made of costly semiconductor materials. Both issues are closely linked since high efficiency values are only possible with expensive cell materials and technologies, implying a compulsory area reduction if cost-effectiveness is desired. The reduction in the cell size requires that light coming from the sun must be redirected (i.e. concentrated) towards the cell position. This is achieved by placing an optical concentrator system on top of the cell. These CPV concentrators consist of different optical elements manufactured on cheap materials in order to maintain low production costs. The optimal framework for the design of concentrators is nonimaging optics. Nonimaging optics was first developed in the 60s decade and has been largely developed ever since. The aim of nonimaging devices is the efficient transfer of light power between the source and the receiver (sun and cell respectively in the case of CPV), disregarding image formation. Nonimaging systems are usually simple, comprised of fewer surfaces than imaging systems and are more tolerant to manufacturing errors. This renders nonimaging optics a fundamental tool, not only in the design of photovoltaic concentrators, but also in the design of other applications as illumination, projection and wireless optical communications. Nonimaging optical concentrators are well suited for CPV applications because the goal is not the reproduction of an exact image of the sun (as imaging optics would provide), but simply the collection of its energy on the solar cell. Concentrators for CPV may present very different architectures and optical elements, resulting in a vast variety of possible designs. The first optical element that sunlight goes through is called the Primary Optical Element (POE) and is the most determinant element in order to define the shape and properties of the whole concentrator. The POE can be either refractive (lens) or reflective (mirror). This thesis focuses on CPV systems based on Fresnel lenses as POE, which are thin and inexpensive refractive lenses able to concentrate sunlight. Chapter 1 exposes a short introduction to geometrical and nonimaging optics, explaining their fundamentals and basic concepts. Then, the Köhler integration is presented in detail, explaining its principles, valid for both applications: CPV and illumination. An introduction to CPV fundamental concepts is also included in this chapter, analyzing the properties of multijunction solar cells and optical concentrators employed in CPV systems. The chapter is closed with a description of the existing technologies employed for the manufacture of optical elements composing the concentrator. Chapter 2 is mainly devoted to the design and development of the three advanced Fresnel Köhler optical concentrators presented in this thesis work: Fresnel-Köhler (FK), Dome-shaped Fresnel-Köhler (DFK) and Cavity Fresnel-Köhler (CFK). They all perform Köhler integration and comprise a Fresnel lens as their Primary Optical Element. Each one of these CPV concentrators presents its own characteristics, properties and its own design procedure. Their performances include all the key issues in a concentrator: high concentration factor, large tolerances, high optical efficiency, uniform irradiance on the cell surface and low production cost. The FK and DFK concentrators present a 4-fold configuration in order to perform the Köhler integration. This means that POE and SOE are divided into four symmetric sectors each one, working each POE sector with its corresponding SOE sector by pairs. The main difference between both concentrators is that the POE of the FK is a flat Fresnel lens, while a dome-shaped (curved) Fresnel lens performs as the DFK’s POE. The CFK concentrator includes an integrated external confinement cavity, which is an optical element able to recover rays reflected by the cell surface in order to be re-absorbed by the cell. It increases the light absorption, entailing an increase in the efficiency of the module. Additionally, an alternative design method for faceted elements will also be explained, especially suitable for dome-shaped lenses as the POE of the DFK. Chapter 3 focuses on the characterization and experimental measurements of the optical concentrators presented in Chapter 2, describing their procedures. These procedures are in general applicable to any Fresnel-based concentrator as well and include three main types of experimental measurements: electrical efficiency, acceptance angle and irradiance uniformity at the solar cell plane. The results shown along this chapter will validate through outdoor measurements under real sun operation the advanced characteristics presented by the Köhler concentrators, which are demonstrated in Chapter 2 through raytrace simulation: high optical efficiency, large acceptance angle, insensitivity to manufacturing tolerances and very good irradiance uniformity on the cell surface. Each concentrator (FK, DFK and CFK) is designed and optimized looking at realistic performance characteristics. Their performances are modeled exhaustively using ray tracing combined with cell modeling, taking into account the major relevant factors. The tolerance is a critical issue when coming to the manufacturing process in order to obtain cost-effective mass-production systems. Concentrators with tight tolerances result in significant efficiency drops at array level caused by current mismatch among different modules (mainly due to manufacturing alignment errors). In this sense, Section 3.5 presents two mathematical methods that estimate these mismatch losses for a given array just by analyzing its full-array I-V curve, hence being unnecessary any single mono-module measurement. Chapter 3 also describes the indoor characterization of the optical elements composing the concentrators, i.e. the Fresnel lenses acting as POEs and the free-form SOEs. The aim of this characterization is to assess the proper surface profiles and optical transmissions of the different elements analyzed, so they will allow for the expected module performance. This thesis is closed by Chapter 4, in which Köhler integration is presented as a good approach to obtain uniform distributions in Solid State Lighting applications (i.e. illumination with LEDs), being particularly effective when dealing with color mixing requirements. This chapter shows it through the particular example of a DFK concentrator, which has been used for CPV applications in the previous chapters. An alternative known method for color mixing purposes (anomalous deflections) has also been used to design a thin aplanatic TIR lens. This lens fulfills conservation of étendue, thus ensuring no light blocking and no light dilution at the same time. Both approaches present clear advantages over the classical techniques employed in lighting to obtain uniform illumination distributions: diffusers and kaleidoscopic lightpipe mixing.