Estudio paramétrico del conjunto tractor-trailer mediante aplicación de mecánica de fluidos computacional

La mejora del comportamiento aerodinámico de vehículos pesados en la carretera ha adquirido una mayor importancia estos últimos años debido a la crisis y su consecuente aumento del precio de los combustibles. Dado que una reducción en la resistencia aerodinámica del vehículo conlleva un menor empleo de combustible, el objetivo de este proyecto es realizar un estudio paramétrico del conjunto tractor-tráiler mediante la mecánica de fluidos computacional (CFD) para así obtener la geometría que proporciona un menor gasto de combustible cuando ésta es expuesta a viento frontal. La influencia de 3 parámetros, que son la separación existente entre cabina y remolque, la altura del remolque y el radio de curvatura de las aristas frontales de la cabina, es analizada en este estudio dividido en varias etapas que implican el uso de programas específicos como son: la parametrización y creación de las geometrías en 3D que es llevada a cabo mediante CATIA, el mallado del dominio (realizado con Gambit) y resolución de las ecuaciones mediante FLUENT. Finalmente se obtendrá una relación entre la resistencia aerodinámica (representada mediante el coeficiente de arrastre) y la combinación de los 3 parámetros, que nos permitirá decidir que geometría es la óptima. Abstract The improvement of the heavy vehicle’s aerodynamic behavior on the road has gained a great importance for these last years because of the economic crisis and the consequent increase of the price of the fuels. Due to the fact that a reduction in the aerodynamic resistance of the vehicle involves using a smaller amount of fuel, the objective of this project is to carry out a parametric study about the ensemble tractor-trailer by computational fluid dynamics methods (CFD) in order to obtain the geometry which expense of fuel is the lowest when it’s exposed to frontal wind. The influence of the three parameters, which are the space between cab and trailer, the height of the trailer and the curvature of the frontal cab edges, is analysed in this study which is divided into different parts involving specific programs: choosing the parameters and building the geometries, which is done by using CATIA, the mesh is built by Gambit, and the program equations-solver is FLUENT. Finally a ratio between aerodynamic resistance and a combination of the three parameters will be obtained and it will allow us to choose the best geometry.

Influencias de la temperatura y madurez sobre las propiedades mecánicas de algunas variedades de pera y manzana.

Se han realizado ensayos de compresión hasta rotura y de ligera compresión casi instantánea y relajación de la tensión sobre probetas cilíndricas de pulpa de pera y de manzana. El objetivo es determinar algunas propiedades mecánicas fundamentales: tensión y deformación de rotura, módulo de elasticidad, energía absorbida hasta rotura y pendiente de la curva de relajación. Se ensayaron dos variedades de peras y dos de manzanas con diferentes condiciones de temperatura y madurez. Los resultados muestran que no hay influencia significativa de los tratamientos sobre los parámetros estudiados, salvo para la variedad Blanquilla. En esta variedad, y en una segunda fase de ensayos, se observa que las diferencias de madurez influyen en la variación de algunos de los parámetros con mayor intensidad que en los valores de la penetración Magness-Taylor convencional.

Simulación en tiempo real de vehículos industriales con modelos multicuerpo de gran complejidad

El objetivo de esta Tesis ha sido la consecución de simulaciones en tiempo real de vehículos industriales modelizados como sistemas multicuerpo complejos formados por sólidos rígidos. Para el desarrollo de un programa de simulación deben considerarse cuatro aspectos fundamentales: la modelización del sistema multicuerpo (tipos de coordenadas, pares ideales o impuestos mediante fuerzas), la formulación a utilizar para plantear las ecuaciones diferenciales del movimiento (coordenadas dependientes o independientes, métodos globales o topológicos, forma de imponer las ecuaciones de restricción), el método de integración numérica para resolver estas ecuaciones en el tiempo (integradores explícitos o implícitos) y finalmente los detalles de la implementación realizada (lenguaje de programación, librerías matemáticas, técnicas de paralelización). Estas cuatro etapas están interrelacionadas entre sí y todas han formado parte de este trabajo. Desde la generación de modelos de una furgoneta y de camión con semirremolque, el uso de tres formulaciones dinámicas diferentes, la integración de las ecuaciones diferenciales del movimiento mediante métodos explícitos e implícitos, hasta el uso de funciones BLAS, de técnicas de matrices sparse y la introducción de paralelización para utilizar los distintos núcleos del procesador. El trabajo presentado en esta Tesis ha sido organizado en 8 capítulos, dedicándose el primero de ellos a la Introducción. En el Capítulo 2 se presentan dos formulaciones semirrecursivas diferentes, de las cuales la primera está basada en una doble transformación de velocidades, obteniéndose las ecuaciones diferenciales del movimiento en función de las aceleraciones relativas independientes. La integración numérica de estas ecuaciones se ha realizado con el método de Runge-Kutta explícito de cuarto orden. La segunda formulación está basada en coordenadas relativas dependientes, imponiendo las restricciones por medio de penalizadores en posición y corrigiendo las velocidades y aceleraciones mediante métodos de proyección. En este segundo caso la integración de las ecuaciones del movimiento se ha llevado a cabo mediante el integrador implícito HHT (Hilber, Hughes and Taylor), perteneciente a la familia de integradores estructurales de Newmark. En el Capítulo 3 se introduce la tercera formulación utilizada en esta Tesis. En este caso las uniones entre los sólidos del sistema se ha realizado mediante uniones flexibles, lo que obliga a imponer los pares por medio de fuerzas. Este tipo de uniones impide trabajar con coordenadas relativas, por lo que la posición del sistema y el planteamiento de las ecuaciones del movimiento se ha realizado utilizando coordenadas Cartesianas y parámetros de Euler. En esta formulación global se introducen las restricciones mediante fuerzas (con un planteamiento similar al de los penalizadores) y la estabilización del proceso de integración numérica se realiza también mediante proyecciones de velocidades y aceleraciones. En el Capítulo 4 se presenta una revisión de las principales herramientas y estrategias utilizadas para aumentar la eficiencia de las implementaciones de los distintos algoritmos. En primer lugar se incluye una serie de consideraciones básicas para aumentar la eficiencia numérica de las implementaciones. A continuación se mencionan las principales características de los analizadores de códigos utilizados y también las librerías matemáticas utilizadas para resolver los problemas de álgebra lineal tanto con matrices densas como sparse. Por último se desarrolla con un cierto detalle el tema de la paralelización en los actuales procesadores de varios núcleos, describiendo para ello el patrón empleado y las características más importantes de las dos herramientas propuestas, OpenMP y las TBB de Intel. Hay que señalar que las características de los sistemas multicuerpo problemas de pequeño tamaño, frecuente uso de la recursividad, y repetición intensiva en el tiempo de los cálculos con fuerte dependencia de los resultados anteriores dificultan extraordinariamente el uso de técnicas de paralelización frente a otras áreas de la mecánica computacional, tales como por ejemplo el cálculo por elementos finitos. Basándose en los conceptos mencionados en el Capítulo 4, el Capítulo 5 está dividido en tres secciones, una para cada formulación propuesta en esta Tesis. En cada una de estas secciones se describen los detalles de cómo se han realizado las distintas implementaciones propuestas para cada algoritmo y qué herramientas se han utilizado para ello. En la primera sección se muestra el uso de librerías numéricas para matrices densas y sparse en la formulación topológica semirrecursiva basada en la doble transformación de velocidades. En la segunda se describe la utilización de paralelización mediante OpenMP y TBB en la formulación semirrecursiva con penalizadores y proyecciones. Por último, se describe el uso de técnicas de matrices sparse y paralelización en la formulación global con uniones flexibles y parámetros de Euler. El Capítulo 6 describe los resultados alcanzados mediante las formulaciones e implementaciones descritas previamente. Este capítulo comienza con una descripción de la modelización y topología de los dos vehículos estudiados. El primer modelo es un vehículo de dos ejes del tipo chasis-cabina o furgoneta, perteneciente a la gama de vehículos de carga medianos. El segundo es un vehículo de cinco ejes que responde al modelo de un camión o cabina con semirremolque, perteneciente a la categoría de vehículos industriales pesados. En este capítulo además se realiza un estudio comparativo entre las simulaciones de estos vehículos con cada una de las formulaciones utilizadas y se presentan de modo cuantitativo los efectos de las mejoras alcanzadas con las distintas estrategias propuestas en esta Tesis. Con objeto de extraer conclusiones más fácilmente y para evaluar de un modo más objetivo las mejoras introducidas en la Tesis, todos los resultados de este capítulo se han obtenido con el mismo computador, que era el top de la gama Intel Xeon en 2007, pero que hoy día está ya algo obsoleto. Por último los Capítulos 7 y 8 están dedicados a las conclusiones finales y las futuras líneas de investigación que pueden derivar del trabajo realizado en esta Tesis. Los objetivos de realizar simulaciones en tiempo real de vehículos industriales de gran complejidad han sido alcanzados con varias de las formulaciones e implementaciones desarrolladas. ABSTRACT The objective of this Dissertation has been the achievement of real time simulations of industrial vehicles modeled as complex multibody systems made up by rigid bodies. For the development of a simulation program, four main aspects must be considered: the modeling of the multibody system (types of coordinates, ideal joints or imposed by means of forces), the formulation to be used to set the differential equations of motion (dependent or independent coordinates, global or topological methods, ways to impose constraints equations), the method of numerical integration to solve these equations in time (explicit or implicit integrators) and the details of the implementation carried out (programming language, mathematical libraries, parallelization techniques). These four stages are interrelated and all of them are part of this work. They involve the generation of models for a van and a semitrailer truck, the use of three different dynamic formulations, the integration of differential equations of motion through explicit and implicit methods, the use of BLAS functions and sparse matrix techniques, and the introduction of parallelization to use the different processor cores. The work presented in this Dissertation has been structured in eight chapters, the first of them being the Introduction. In Chapter 2, two different semi-recursive formulations are shown, of which the first one is based on a double velocity transformation, thus getting the differential equations of motion as a function of the independent relative accelerations. The numerical integration of these equations has been made with the Runge-Kutta explicit method of fourth order. The second formulation is based on dependent relative coordinates, imposing the constraints by means of position penalty coefficients and correcting the velocities and accelerations by projection methods. In this second case, the integration of the motion equations has been carried out by means of the HHT implicit integrator (Hilber, Hughes and Taylor), which belongs to the Newmark structural integrators family. In Chapter 3, the third formulation used in this Dissertation is presented. In this case, the joints between the bodies of the system have been considered as flexible joints, with forces used to impose the joint conditions. This kind of union hinders to work with relative coordinates, so the position of the system bodies and the setting of the equations of motion have been carried out using Cartesian coordinates and Euler parameters. In this global formulation, constraints are introduced through forces (with a similar approach to the penalty coefficients) are presented. The stabilization of the numerical integration is carried out also by velocity and accelerations projections. In Chapter 4, a revision of the main computer tools and strategies used to increase the efficiency of the implementations of the algorithms is presented. First of all, some basic considerations to increase the numerical efficiency of the implementations are included. Then the main characteristics of the code’ analyzers used and also the mathematical libraries used to solve linear algebra problems (both with dense and sparse matrices) are mentioned. Finally, the topic of parallelization in current multicore processors is developed thoroughly. For that, the pattern used and the most important characteristics of the tools proposed, OpenMP and Intel TBB, are described. It needs to be highlighted that the characteristics of multibody systems small size problems, frequent recursion use and intensive repetition along the time of the calculation with high dependencies of the previous results complicate extraordinarily the use of parallelization techniques against other computational mechanics areas, as the finite elements computation. Based on the concepts mentioned in Chapter 4, Chapter 5 is divided into three sections, one for each formulation proposed in this Dissertation. In each one of these sections, the details of how these different proposed implementations have been made for each algorithm and which tools have been used are described. In the first section, it is shown the use of numerical libraries for dense and sparse matrices in the semirecursive topological formulation based in the double velocity transformation. In the second one, the use of parallelization by means OpenMP and TBB is depicted in the semi-recursive formulation with penalization and projections. Lastly, the use of sparse matrices and parallelization techniques is described in the global formulation with flexible joints and Euler parameters. Chapter 6 depicts the achieved results through the formulations and implementations previously described. This chapter starts with a description of the modeling and topology of the two vehicles studied. The first model is a two-axle chassis-cabin or van like vehicle, which belongs to the range of medium charge vehicles. The second one is a five-axle vehicle belonging to the truck or cabin semi-trailer model, belonging to the heavy industrial vehicles category. In this chapter, a comparative study is done between the simulations of these vehicles with each one of the formulations used and the improvements achieved are presented in a quantitative way with the different strategies proposed in this Dissertation. With the aim of deducing the conclusions more easily and to evaluate in a more objective way the improvements introduced in the Dissertation, all the results of this chapter have been obtained with the same computer, which was the top one among the Intel Xeon range in 2007, but which is rather obsolete today. Finally, Chapters 7 and 8 are dedicated to the final conclusions and the future research projects that can be derived from the work presented in this Dissertation. The objectives of doing real time simulations in high complex industrial vehicles have been achieved with the formulations and implementations developed.

Los documentos de idoneidad técnica como potenciales incentivadotes de la industrialización de la construcción.

Los documentos de idoneidad técnica como potenciales incentivadotes de la industrialización de la construcción.

Desarrollo de un sistema de digitalización y análisis de imágenes de microscopía para el diagnóstico de tuberculosis mediante inteligencia colectiva y gamificación

En este Trabajo de Fin de Grado se diseña, implementa y evalúa un sistema se digitalización de muestras de esputo basado en telefonía móvil e integrable con TuberSpot. Además, se proponen técnicas de procesamiento de imagen para el control de calidad del análisis y se implementa un mecanismo para evaluar la eficiencia de la inteligencia colectiva y la gamificación en este contexto. El sistema de adquisición propuesto utiliza smartphones, adaptadores móvil-microscopio y una aplicación Android. El protocolo de adquisición se ha diseñado conforme a un estudio realizado con personal médico cualificado. El control de calidad se basa en la inserción de bacilos simulados en las imágenes. Para la evaluación de eficiencia de TuberSpot se crea, en colaboración con médicos especialistas, un repositorio de imágenes en las que posición y número de bacilos quedan registrados.

La Institución Libre de Enseñanza y la arquitectura española de la Edad de Plata (1876-1936)

La tesis doctoral «La Institución Libre de Enseñanza y la arquitectura española de la Edad de Plata (1876-1936)» analiza las relaciones propiciadas por la ILE y la corriente cultural del institucionismo ―identificada desde los primeros años 70 del pasado siglo por el historiador Manuel Tuñón de Lara como crucial en la configuración de la cultura española contemporánea―, con la arquitectura de su tiempo en el marco histórico de la Restauración alfonsina y de la Segunda República. Lo hace desde los cuatro temas que configuran los grandes apartados en los que se estructura y articula el trabajo de investigación. El primero, el de la arquitectura de la escuela, a través del análisis de los escritos sobre la materia de los pedagogos Francisco Giner de los Ríos y Manuel Bartolomé Cossío y su papel en la materialización del edificio escolar. El segundo, el de la geografía madrileña de la ILE a través de un recorrido por las arquitecturas que acogieron su proyecto modernizador, confiado a la moral de la ciencia, a través de los centro por ella impulsados desde la Junta para Ampliación de Estudios e Investigaciones Científicas (JAE), como fueron la Residencia de Estudiantes y su grupo femenino de la Residencia de Señoritas, el Instituto Nacional de Física y Química, el Instituto-Escuela, el Centro de Estudios Históricos o el Instituto Cajal. El tercero, la renovación de la cultura arquitectónica española promovida a través de la política de pensiones de la JAE en el extranjero, de las actividades de extensión universitaria desarrolladas por la Residencia de Estudiantes en el ámbito de la arquitectura o por personas identificadas con su ideario. Y el cuarto, a través de la nueva valoración patrimonial de los monumentos arquitectónicos y de los paisajes españoles alentada por la práctica pedagógica del excursionismo y por los escritos de Francisco Giner de los Ríos y Manuel Bartolomé Cossío, que culmina con la promulgación de la Ley del Tesoro Artístico Nacional de 1933. El trabajo plantea una historia coral, donde tienen cabida arquitectos, pedagogos, políticos, historiadores del arte, críticos de arte y arquitectura de cuatro generaciones distintas: desde Ricardo Velázquez Bosco, coetáneo de Francisco Giner de los Ríos, a Arturo Sáenz de la Calzada, colegial de la Residencia de Estudiantes durante los años treinta y activo miembro de la Federación Universitaria Escolar, pasando por Carlos Velasco, Antonio Flórez Urdapilleta, Pablo Gutiérrez Moreno, Bernardo Giner de los Ríos, Leopoldo Torres Balbás, Carlos Arniches Moltó, Martín Domínguez Esteban, Fernando García Mercadal o Matilde Ucelay, en el caso de los arquitectos; Francisco Giner de los Ríos, Manuel Bartolomé Cossío, José Castillejo o Alberto Jiménez Fraud, entre los pedagogos; Segismundo Moret, Álvaro de Figueroa, Fernando de los Ríos o Marcelino Domingo, entre los políticos; Manuel Gómez-Moreno, Ricardo de Orueta o Emilio Camps Cazorla, entre los historiadores del arte; Javier de Winthuysen como jardinero o José Moreno Villa a través de su papel como crítico de arquitectura a favor del arte nuevo. Para ello, se ha partido del análisis y la interpretación de las arquitecturas de matriz institucionista a través de fuentes muy diversas, entre ellas un nutrido corpus de imágenes como complemento iconográfico fundamental en la articulación del discurso narrativo, que ha permitido situar a los temas analizados y sus protagonistas en su contexto histórico y disciplinar. Todo ello ha puesto de manifiesto el papel asumido por la Institución Libre de Enseñanza como un laboratorio de ideas y proyectos clave en la configuración de la cultura arquitectónica española del primer tercio del siglo XX. ABSTRACT The doctoral thesis «La Institución Libre de Enseñanza y la arquitectura española de la Edad de Plata (1876-1936)» analyzes the relationships fostered by the ILE and the cultural current «institucionismo» ―identified from the early '70s by the historian Manuel Tuñón de Lara as cardinal in shaping the contemporánea Spanish culture―, with the architecture of his time in the historical context of the Restoration and the Second Republic periods. This is done from the four themes that make up the major sections in which the research is structured and articulated. The first, the architecture of the school building, through the analysis of the writings on the subject of pedagogues Francisco Giner and Manuel Bartolomé Cossío and its role in the materialization of the school building. The second, the geography of the ILE in Madrid through a tour of the architectures that supported its modernizing project, entrusted to the moral of science, through the centers promoted by the Junta para Ampliación de Estudios e Investigaciones Científicas (JAE), as the Residencia de Estudiantes and its girls group Residencia de Señoritas, Instituto Nacional de Física y Química, Instituto-Escuela, Centro de Estudios Históricos or Instituto Cajal. The third, the renewal of the Spanish architectural culture promoted through JAE pension abroad, the university extension activities developed by the Residencia de Estudiantes in the field of architecture or people identified with its ideology. And the fourth, through new equity valuation of architectural monuments and the Spanish landscapes encouraged by the pedagogical practice of excursionism and by the writings of Francisco Giner de los Ríos and Manuel Bartolomé Cossío, culminating in the enactment of the Ley del Tesoro Artístico Nacional in 1933. The work raises a choral history, where have place architects, educators, politicians, art historians, art and architecture critics of four distinct generations: from Ricardo Velázquez Bosco, a contemporary of Francisco Giner, Arturo Sáenz de la Calzada, schoolboy student residence during the thirties and active member of the Federación Universitaria Escolar, through Carlos Velasco, Antonio Flórez Urdapilleta, Pablo Gutiérrez Moreno, Bernardo Giner, Leopoldo Torres Balbás, Carlos Arniches Moltó, Martín Domínguez Esteban, Fernando García Mercadal or Matilde Ucelay, in the case of architects; Francisco Giner, Manuel Bartolomé Cossío, José Castillejo and Alberto Jiménez Fraud, among teachers; Segismundo Moret, Álvaro de Figueroa, Fernando de los Ríos and Marcelino Domingo, among politicians; Manuel Gómez-Moreno, Ricardo de Orueta or Emilio Camps Cazorla, including art historians; Javier de Winthuysen as gardener and José Moreno Villa through his role as architecture critic for the new art. To do this, the origin point has been the analysis and interpretation of the «institucionista» architectures through a variety of sources, including a large corpus of iconographic images as a fundamental complement to the articulation of the narrative, which has allowed place the issues discussed and its protagonists in their historical context and discipline. This has highlighted the role played by the Institución Libre de Enseñanza as a laboratory of ideas and projects and key in shaping the Spanish architectural culture of the early twentieth century.

Análisis de rendimiento de la Liga de Fútbol Juvenil Nacional de las Islas Baleares en la Temporada 2013/2014

Este estudio trata de realizar un análisis de rendimiento, lo más detalladamente posible, de la temporada 2013/2014 de la Liga Nacional Juvenil de Fútbol de las Islas Baleares. Para ello, se han recogido los datos de las actas publicadas en la página web de la Federación de Futbol de las Islas Baleares contemplando distintas variables categorizadas en: “relacionadas con el resultado final”, donde comprobamos la importancia de marcar primero, jugar en casa, recibir más tarjetas que el rival, recibir penalti a favor y encajar gol en periodo crítico, “relacionadas con el tiempo”, donde analizamos cuando se producen los goles, las sustituciones y las tarjetas rojas, y por último, “relación entre niveles de los equipos”, donde examinamos las variables anteriores con los 3 primeros y 3 últimos clasificados de la primera vuelta. Finalmente, se dan unas posibles reflexiones sobre por qué suceden dichas variables.