The rotation state of 67P/Churyumov-Gerasimenko from approach observations with the OSIRIS cameras on Rosetta

Aims. Approach observations with the Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System (OSIRIS) experiment onboard Rosetta are used to determine the rotation period, the direction of the spin axis, and the state of rotation of comet 67P’s nucleus. Methods. Photometric time series of 67P have been acquired by OSIRIS since the post wake-up commissioning of the payload in March 2014. Fourier analysis and convex shape inversion methods have been applied to the Rosetta data as well to the available ground-based observations. Results. Evidence is found that the rotation rate of 67P has significantly changed near the time of its 2009 perihelion passage, probably due to sublimation-induced torque. We find that the sidereal rotation periods P1 = 12.76129 ± 0.00005 h and P2 = 12.4043 ± 0.0007 h for the apparitions before and after the 2009 perihelion, respectively, provide the best fit to the observations. No signs of multiple periodicity are found in the light curves down to the noise level, which implies that the comet is presently in a simple rotation state around its axis of largest moment of inertia. We derive a prograde rotation model with spin vector J2000 ecliptic coordinates λ = 65° ± 15°, β = + 59° ± 15°, corresponding to equatorial coordinates RA = 22°, Dec = + 76°. However, we find that the mirror solution, also prograde, at λ = 275° ± 15°, β = + 50° ± 15° (or RA = 274°, Dec = + 27°), is also possible at the same confidence level, due to the intrinsic ambiguity of the photometric problem for observations performed close to the ecliptic plane.

Extending private-collective innovation: a case study

The private-collective innovation model proposes incentives for individuals and firms to privately invest resources to create public goods innovations. Such innovations are characterized by non-rivalry and non-exclusivity in consumption. Examples include open source software, user-generated media products, drug formulas, and sport equipment designs. There is still limited empirical research on private-collective innovation. We present a case study to (1) provide empirical evidence of a case of private-collective innovation, showing specific benefits, and (2) to extend the private-collective innovation model by analyzing the hidden costs for the company involved. We examine the development of the Nokia Internet Tablet, which builds on both proprietary and open source software development, and that involves both Nokia developers and volunteers who are not employed by the company. Seven benefits for Nokia are identified, as are five hidden costs: difficulty to differentiate, guarding business secrets, reducing community entry barriers, giving up control, and organizational inertia. We examine the actions taken by the management to mitigate these costs throughout the development period.

Bone conduction responses of middle ear structures in Thiel embalmed heads

Thiel-embalmed human whole-head specimens offer a promising alternative model for bone conduction (BC) studies of middle ear structures. In this work we present the Thiel model’s linearity and stability over time as well as its possible use in the study of a fixed ossicle chain. Using laser Doppler vibrometry (LDV), the motion of the retroauricular skull, the promontory, the stapes footplate and the round window (RW) were measured. A bone-anchored hearing aid stimulated the ears with step sinus tones logarithmically spread between 0.1 and 10 kHz. Linearity of the model was verified using input levels in steps of 10 dBV. The stability of the Thiel model over time was examined with measurements repeated after hours and weeks. The influence of a cement-fixed stapes was assessed. The middle ear elements measured responded linearly in amplitude for the applied input levels (100, 32.6, and 10 mV). The variability of measurements for both short- (2 h) and long-term (4-16 weeks) repetitions in the same ear was lower than the interindividual difference. The fixation of the stapes induced a lowered RW displacement for frequencies near 750 Hz (-4 dB) and an increased displacement for frequencies above 1 kHz (max. +3.7 dB at 4 kHz). LDV assessment of BC-induced middle ear motion in Thiel heads can be performed with stable results. The vibratory RW response is affected by the fixation of the stapes, indicating a measurable effect of ossicle chain inertia on BC response in Thiel embalmed heads.

Insolation, erosion, and morphology of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko

Context. The complex shape of comet 67P and its oblique rotation axis cause pronounced seasonal effects. Irradiation and hence activity vary strongly. Aims. We investigate the insolation of the cometary surface in order to predict the sublimation of water ice. The strongly varying erosion levels are correlated with the topography and morphology of the present cometary surface and its evolution. Methods. The insolation as a function of heliocentric distance and diurnal (spin dependent) variation is calculated using >10(5) facets of a detailed digital terrain model. Shading, but also illumination and thermal radiation by facets in the field of view of a specific facet are iteratively taken into account. We use a two-layer model of a thin porous dust cover above an icy surface to calculate the water sublimation, presuming steady state and a uniform surface. Our second model, which includes the history of warming and cooling due to thermal inertia, is restricted to a much simpler shape model but allows us to test various distributions of active areas. Results. Sublimation from a dirty ice surface yields maximum erosion. A thin dust cover of 50 pm yields similar rates at perihelion. Only about 6% of the surface needs to be active to match the observed water production rates at perihelion. A dust layer of 1 mm thickness suppresses the activity by a factor of 4 to 5. Erosion on the south side can reach more than 10 m per orbit at active spots. The energy input to the concave neck area (Hapi) during northern summer is enhanced by about 50% owing to self-illumination. Here surface temperatures reach maximum values along the foot of the Hathor wall. Integrated over the whole orbit this area receives the least energy input. Based on the detailed shape model, the simulations identify "hot spots" in depressions and larger pits in good correlation with observed dust activity. Three-quarters of the total sublimation is produced while the sub-solar latitude is south, resulting in a distinct dichotomy in activity and morphology. Conclusions. The northern areas display a much rougher morphology than what is seen on Imhotep, an area at the equator that will be fully illuminated when 67P is closer to the Sun. Self-illumination in concave regions enhance the energy input and hence erosion. This explains the early activity observed at Hapi. Cliffs are more prone to erosion than horizontal, often dust covered, areas, which leads to surface planation. Local activity can only persist if the forming cliff walls are eroding. Comet 67P has two lobes and also two distinct sides. Transport of material from the south to the north is probable. The morphology of the Imhotep plain should be typical for the terrains of the yet unseen southern hemisphere.

Thermal and mechanical properties of the near-surface layers of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko

Thermal and mechanical material properties determine comet evolution and even solar system formation because comets are considered remnant volatile-rich planetesimals. Using data from the Multipurpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science (MUPUS) instrument package gathered at the Philae landing site Abydos on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, we found the diurnal temperature to vary between 90 and 130 K. The surface emissivity was 0.97, and the local thermal inertia was 85 +/- 35 J m(-2) K(-1)s(-1/2). The MUPUS thermal probe did not fully penetrate the near-surface layers, suggesting a local resistance of the ground to penetration of >4 megapascals, equivalent to >2 megapascal uniaxial compressive strength. A sintered near-surface microporous dust-ice layer with a porosity of 30 to 65% is consistent with the data.

Reestructuración productiva y configuración territorial : Pequeña industria metalmecánica en la Ciudad de Córdoba 2002-2012

El desarrollo de esta investigación se conforma como la búsqueda de vinculaciones territoriales a escala urbana en la Ciudad de Córdoba frente a un proceso de carácter global, como es el de la reestructuración productiva. Este concreto real se aborda desde un caso, el de la pequeña industria metalmecánica, que por presencia histórica y peso en el producto bruto geográfico de la ciudad se constituye en uno de los sostenes de la economía urbana. El abordaje del proceso de reestructuración productiva se realiza desde el análisis de las prácticas de los agentes. Por un lado, las del gobierno como agente que regula las relaciones productivas a través de políticas públicas industriales en el marco de un régimen de acumulación capitalista, y por otro lado, las prácticas de las pequeñas industrias metalmecánicas como agentes que se desenvuelven en el procesos de producción en una dialéctica entre las tendencias de producción de reestructuración de escala global y un entorno inmediato de relaciones productivas con otros agentes, procesos de producción, marco regulatorio y políticas públicas. Esta dialéctica se materializa en el territorio y da lugar a una configuración territorial industrial a escala urbana, que no solo se explica por las prácticas de los agentes industriales sino además por el juego de otros agentes que producen territorio. En el período postconvertibilidad a partir del 2002, el crecimiento de las actividades productivas en su conjunto, imprimen una dinámica compleja de expansión urbana y de relaciones entre agentes de distintos sectores, con distintos intereses y poder de actuar en el campo. Aquí se avanza en comprender las dimensiones de la expansión urbana que inciden en la configuración territorial industrial. La configuración territorial como vínculo indisociable entre las prácticas de agentes (sistema de acciones) y la estructura productiva territorial (sistema de objetos) muta permanentemente en el contexto postconvertibilidad debido al intenso dinamismo que adquiere la actividad industrial, entre habitus construidos históricamente y nuevas prácticas, que se encuentran en tensión permanente. Este concreto real va conformando un campo socio económico que discurre entre viejas y nuevas prácticas y configura un territorio fragmentado y disociado. El trabajo parte de la consideración de las políticas públicas industriales y las prácticas específicas de los agentes de las pequeñas industrias para luego analizar a escala urbana la configuración territorial, en donde las dimensiones de la expansión urbana interactúan con la especificidad de las prácticas de los agentes analizados. El cambio paulatino en las políticas destinadas al sector industrial postconvertibilidad manifiesta una presencia cada vez más relevante de PyMEs. No obstante la inercia heredada del periodo anterior revela, en la gestión de las políticas industriales y las prácticas empresarias, un camino caracterizado por la desconfianza e incertidumbre de las pequeñas empresas

Reestructuración productiva y configuración territorial : Pequeña industria metalmecánica en la Ciudad de Córdoba 2002-2012

El desarrollo de esta investigación se conforma como la búsqueda de vinculaciones territoriales a escala urbana en la Ciudad de Córdoba frente a un proceso de carácter global, como es el de la reestructuración productiva. Este concreto real se aborda desde un caso, el de la pequeña industria metalmecánica, que por presencia histórica y peso en el producto bruto geográfico de la ciudad se constituye en uno de los sostenes de la economía urbana. El abordaje del proceso de reestructuración productiva se realiza desde el análisis de las prácticas de los agentes. Por un lado, las del gobierno como agente que regula las relaciones productivas a través de políticas públicas industriales en el marco de un régimen de acumulación capitalista, y por otro lado, las prácticas de las pequeñas industrias metalmecánicas como agentes que se desenvuelven en el procesos de producción en una dialéctica entre las tendencias de producción de reestructuración de escala global y un entorno inmediato de relaciones productivas con otros agentes, procesos de producción, marco regulatorio y políticas públicas. Esta dialéctica se materializa en el territorio y da lugar a una configuración territorial industrial a escala urbana, que no solo se explica por las prácticas de los agentes industriales sino además por el juego de otros agentes que producen territorio. En el período postconvertibilidad a partir del 2002, el crecimiento de las actividades productivas en su conjunto, imprimen una dinámica compleja de expansión urbana y de relaciones entre agentes de distintos sectores, con distintos intereses y poder de actuar en el campo. Aquí se avanza en comprender las dimensiones de la expansión urbana que inciden en la configuración territorial industrial. La configuración territorial como vínculo indisociable entre las prácticas de agentes (sistema de acciones) y la estructura productiva territorial (sistema de objetos) muta permanentemente en el contexto postconvertibilidad debido al intenso dinamismo que adquiere la actividad industrial, entre habitus construidos históricamente y nuevas prácticas, que se encuentran en tensión permanente. Este concreto real va conformando un campo socio económico que discurre entre viejas y nuevas prácticas y configura un territorio fragmentado y disociado. El trabajo parte de la consideración de las políticas públicas industriales y las prácticas específicas de los agentes de las pequeñas industrias para luego analizar a escala urbana la configuración territorial, en donde las dimensiones de la expansión urbana interactúan con la especificidad de las prácticas de los agentes analizados. El cambio paulatino en las políticas destinadas al sector industrial postconvertibilidad manifiesta una presencia cada vez más relevante de PyMEs. No obstante la inercia heredada del periodo anterior revela, en la gestión de las políticas industriales y las prácticas empresarias, un camino caracterizado por la desconfianza e incertidumbre de las pequeñas empresas

Reestructuración productiva y configuración territorial : Pequeña industria metalmecánica en la Ciudad de Córdoba 2002-2012

El desarrollo de esta investigación se conforma como la búsqueda de vinculaciones territoriales a escala urbana en la Ciudad de Córdoba frente a un proceso de carácter global, como es el de la reestructuración productiva. Este concreto real se aborda desde un caso, el de la pequeña industria metalmecánica, que por presencia histórica y peso en el producto bruto geográfico de la ciudad se constituye en uno de los sostenes de la economía urbana. El abordaje del proceso de reestructuración productiva se realiza desde el análisis de las prácticas de los agentes. Por un lado, las del gobierno como agente que regula las relaciones productivas a través de políticas públicas industriales en el marco de un régimen de acumulación capitalista, y por otro lado, las prácticas de las pequeñas industrias metalmecánicas como agentes que se desenvuelven en el procesos de producción en una dialéctica entre las tendencias de producción de reestructuración de escala global y un entorno inmediato de relaciones productivas con otros agentes, procesos de producción, marco regulatorio y políticas públicas. Esta dialéctica se materializa en el territorio y da lugar a una configuración territorial industrial a escala urbana, que no solo se explica por las prácticas de los agentes industriales sino además por el juego de otros agentes que producen territorio. En el período postconvertibilidad a partir del 2002, el crecimiento de las actividades productivas en su conjunto, imprimen una dinámica compleja de expansión urbana y de relaciones entre agentes de distintos sectores, con distintos intereses y poder de actuar en el campo. Aquí se avanza en comprender las dimensiones de la expansión urbana que inciden en la configuración territorial industrial. La configuración territorial como vínculo indisociable entre las prácticas de agentes (sistema de acciones) y la estructura productiva territorial (sistema de objetos) muta permanentemente en el contexto postconvertibilidad debido al intenso dinamismo que adquiere la actividad industrial, entre habitus construidos históricamente y nuevas prácticas, que se encuentran en tensión permanente. Este concreto real va conformando un campo socio económico que discurre entre viejas y nuevas prácticas y configura un territorio fragmentado y disociado. El trabajo parte de la consideración de las políticas públicas industriales y las prácticas específicas de los agentes de las pequeñas industrias para luego analizar a escala urbana la configuración territorial, en donde las dimensiones de la expansión urbana interactúan con la especificidad de las prácticas de los agentes analizados. El cambio paulatino en las políticas destinadas al sector industrial postconvertibilidad manifiesta una presencia cada vez más relevante de PyMEs. No obstante la inercia heredada del periodo anterior revela, en la gestión de las políticas industriales y las prácticas empresarias, un camino caracterizado por la desconfianza e incertidumbre de las pequeñas empresas

Reestructuración productiva y configuración territorial : Pequeña industria metalmecánica en la Ciudad de Córdoba 2002-2012

El desarrollo de esta investigación se conforma como la búsqueda de vinculaciones territoriales a escala urbana en la Ciudad de Córdoba frente a un proceso de carácter global, como es el de la reestructuración productiva. Este concreto real se aborda desde un caso, el de la pequeña industria metalmecánica, que por presencia histórica y peso en el producto bruto geográfico de la ciudad se constituye en uno de los sostenes de la economía urbana. El abordaje del proceso de reestructuración productiva se realiza desde el análisis de las prácticas de los agentes. Por un lado, las del gobierno como agente que regula las relaciones productivas a través de políticas públicas industriales en el marco de un régimen de acumulación capitalista, y por otro lado, las prácticas de las pequeñas industrias metalmecánicas como agentes que se desenvuelven en el procesos de producción en una dialéctica entre las tendencias de producción de reestructuración de escala global y un entorno inmediato de relaciones productivas con otros agentes, procesos de producción, marco regulatorio y políticas públicas. Esta dialéctica se materializa en el territorio y da lugar a una configuración territorial industrial a escala urbana, que no solo se explica por las prácticas de los agentes industriales sino además por el juego de otros agentes que producen territorio. En el período postconvertibilidad a partir del 2002, el crecimiento de las actividades productivas en su conjunto, imprimen una dinámica compleja de expansión urbana y de relaciones entre agentes de distintos sectores, con distintos intereses y poder de actuar en el campo. Aquí se avanza en comprender las dimensiones de la expansión urbana que inciden en la configuración territorial industrial. La configuración territorial como vínculo indisociable entre las prácticas de agentes (sistema de acciones) y la estructura productiva territorial (sistema de objetos) muta permanentemente en el contexto postconvertibilidad debido al intenso dinamismo que adquiere la actividad industrial, entre habitus construidos históricamente y nuevas prácticas, que se encuentran en tensión permanente. Este concreto real va conformando un campo socio económico que discurre entre viejas y nuevas prácticas y configura un territorio fragmentado y disociado. El trabajo parte de la consideración de las políticas públicas industriales y las prácticas específicas de los agentes de las pequeñas industrias para luego analizar a escala urbana la configuración territorial, en donde las dimensiones de la expansión urbana interactúan con la especificidad de las prácticas de los agentes analizados. El cambio paulatino en las políticas destinadas al sector industrial postconvertibilidad manifiesta una presencia cada vez más relevante de PyMEs. No obstante la inercia heredada del periodo anterior revela, en la gestión de las políticas industriales y las prácticas empresarias, un camino caracterizado por la desconfianza e incertidumbre de las pequeñas empresas

Reconstruction of sea-surface conditions at middle to high latitudes of the Northern Hemisphere

A new calibration database of census counts of organic-walled dinoflagellate cyst (dinocyst) assemblages has been developed from the analyses of surface sediment samples collected at middle to high latitudes of the Northern Hemisphere after standardisation of taxonomy and laboratory procedures. The database comprises 940 reference data points from the North Atlantic, Arctic and North Pacific oceans and their adjacent seas, including the Mediterranean Sea, as well as epicontinental environments such as the Estuary and Gulf of St. Lawrence, the Bering Sea and the Hudson Bay. The relative abundance of taxa was analysed to describe the distribution of assemblages. The best analogue technique was used for the reconstruction of Last Glacial Maximum (LGM) sea-surface temperature and salinity during summer and winter, in addition to sea-ice cover extent, at sites from the North Atlantic (n=63), Mediterranean Sea (n=1) and eastern North Pacific (n=1). Three of the North Atlantic cores, from the continental margin of eastern Canada, revealed a barren LGM interval, probably because of quasi-permanent sea ice. Six other cores from the Greenland and Norwegian seas were excluded from the compilation because of too sparse assemblages and poor analogue situation. At the remaining sites (n= 54), relatively close modern analogues were found for most LGM samples, which allowed reconstructions. The new LGM results are consistent with previous reconstructions based on dinocyst data, which show much cooler conditions than at present along the continental margins of Canada and Europe, but sharp gradients of increasing temperature offshore. The results also suggest low salinity and larger than present contrasts in seasonal temperatures with colder winters and more extensive sea-ice cover, whereas relatively warm conditions may have prevailed offshore in summer. From these data, we hypothesise low thermal inertia in a shallow and low-density surface water layer.

List of phytoplankton, zooplankton and zoobenthos species abundances

We studied the effects of changed quality of inflow water of aquaculture ponds on three aquatic communities, phytoplankton, zooplankton and zoobenthos, during two seasons of rearing common carp (Cyprinus carpio). The new water source coming from a deep tube well was markedly different in water chemistry from the surface water sources previously used to maintain the investigated fish ponds. Ponds supplied by the tube well water were characterized by lower oxygen and water hardness, and higher total ammonia and conductivity reaching subsaline conditions. Multivariate analysis (co-inertia) revealed that all investigated groups, except Mollusca (zoobenthos), decreased in species richness, abundance and biomass due to changed water chemistry, but differed in the level of susceptibility to stressors. Assemblages of Rotifera and Cladocera were the most affected showing a sharp decline in density and number of species since 29 out of 44 species disappeared from the ponds. The abundance of Copepoda (Cyclopoida) was relatively high although significantly lower in new environmental conditions (P<0.05), with adults being more tolerant to changed inflow water than larvae. Phytoplankton, except Bacillariophyta, had a highest potential to replace previous species with newcomers more adapted to changed inflow water, providing 36 immigrant species while 49 became extinct. Although mainly influenced by fish predation, Chironomidae (zoobenthos) were undoubtedly affected by changed water chemistry, decreasing from 11 to only 3 species. These results suggest that this pattern was a result of the shift from freshwater to subsaline conditions.

Ice-rafted debris in ODP Holes 177-1090D and 188-1165B

Constraining the nature of Antarctic Ice Sheet (AIS) response to major past climate changes may provide a window onto future ice response and rates of sea level rise. One approach to tracking AIS dynamics, and differentiating whole system versus potentially heterogeneous ice sheet sector changes, is to integrate multiple climate proxies for a specific time slice across widely distributed locations. This study presents new iceberg-rafted debris (IRD) data across the interval that includes Marine Isotope Stage 31 (MIS 31: 1.081-1.062 Ma, a span of ~19 kyr; Lisiecki and Raymo, 2005), which lies on the cusp of the mid-Brunhes climate transition (as glacial cycles shifted from ~41,000 yr to ~100,000 yr duration). Two sites are studied - distal Ocean Drilling Program (ODP) Leg 177 Site 1090 (Site 1090) in the eastern subantarctic sector of the South Atlantic Ocean, and proximal ODP Leg 188 Site 1165 (Site 1165), near Prydz Bay, in the Indian Ocean sector of the Antarctic margin. At each of these sites, MIS 31 is marked by the presence of the Jaramillo Subchron (0.988-1.072 Ma; Lourens et al., 2004) which provides a time-marker to correlate these two sites with relative precision. At both sites, records of multiple climate proxies are available to aid in interpretation. The presence of IRD in sediments from our study areas, which include garnets indicating a likely East Antarctic Ice Sheet (EAIS) origin, supports the conclusion that although the EAIS apparently withdrew significantly over MIS 31 in the Prydz Bay region and other sectors, some sectors of the EAIS must still have maintained marine margins capable of launching icebergs even through the warmest intervals. Thus, the EAIS did not respond in complete synchrony even to major climate changes such as MIS 31. Further, the record at Site 1090 (supported by records from other subantarctic locations) indicates that the glacial MIS 32 should be reduced to no more than a stadial, and the warm interval of Antarctic ice retreat that includes MIS 31 should be expanded to MIS 33-31. This revised warm interval lasted about 52 kyr, in line with several other interglacials in the benthic d18O records stack of Lisiecki and Raymo (2005), including the super-interglacials MIS 11 (duration of 50 kyr) and MIS 5 (duration of 59 kyr). The record from Antarctica-proximal Site 1165, when interpreted in accord with the record from ANDRILL-1B, indicates that in these southern high latitude sectors, ice sheet retreat and the effects of warming lasted longer than at Site 1090, perhaps until MIS 27. In the current interpretations of the age models of the proximal sites, ice sheet retreat began relatively slowly, and was not really evident until the start of MIS 31. In another somewhat more speculative interpretation, ice sheet retreat began noticeably with MIS 33, and accelerated during MIS 31. Ice sheet inertia (the lag-times in the large-scale responses of major ice sheets to a forcing) likely plays an important part in the timing and scale of these events in vulnerable sectors of the AIS.

Mejora del comportamiento térmico de los morteros de cal aditivados y su empleo en la rehabilitación de inmuebles = Improvement of thermal behaviour of additived lime mortars and their use in rehabilitation of buildings

La envolvente de la edificación es la responsable de equilibrar el intercambio energético entre el interior y el exterior, por lo tanto cualquier actuación encaminada a la reducción del consumo energético ha de establecer, como uno de sus objetivos prioritarios, la mejora del comportamiento de la misma. Las edificaciones anteriores a 1940 constituyen la mayor parte de las existentes en áreas rurales y centros urbanos. En ellas, la repercusión de la fachada sobre las transmitancias globales pone de manifiesto la necesidad de intervención. Sin embargo, su elevada inercia térmica y los importantes saltos térmicos característicos de gran parte de España plantean la importancia de que aquélla se efectúe por el exterior. A tal respecto, la falta de disponibilidad de espesor suficiente para implantar sistemas tipo SATE deriva en que, frecuentemente, la única solución viable sea la de aislar por el interior perdiendo con ello la capacidad de acumulación térmica del muro y con el asociado riesgo de condensaciones. La amplia tradición en el empleo de revestimientos, especialmente en base de cal, permiten que éstos sean utilizados no sólo como elemento estético o de protección de la obra de fábrica antigua sino también para la mejora del comportamiento térmico del soporte, si se aprovecha el mecanismo de transmisión térmica por radiación. Éste es el objetivo de la presente Tesis Doctoral en la que se estudia la modificación de las propiedades radiantes de los morteros de revestimiento para la mejora de la eficiencia energética de las construcciones históricas, principalmente las constituidas por muros monolíticos, aunque podría ser de aplicación a otro tipo de construcciones compuestas por diversas capas. Como punto de partida, se estudió y revisó la documentación disponible sobre las investigaciones de las tres áreas científico-tecnológicas que convergen en la Tesis Doctoral: rehabilitación, material y comportamiento térmico, a partir de lo cual se comprobó la inexistencia de estudios similares al objeto de la presente Tesis Doctoral. Complementariamente, se analizaron los revestimientos en lo concerniente a los materiales que los constituyen, la composición de las mezclas y características de cada una de las capas así como al enfoque que, desde el punto de vista térmico, se estimaba más adecuado para la obtención de los objetivos propuestos. Basándonos en dichos análisis, se preseleccionaron ochenta materiales que fueron ensayados en términos de reflectancia y emisividad para elegir cuatro con los que se continuó la investigación. Éstos, junto con la cal elegida para la investigación y el árido marmóreo característico de la última capa de revestimiento, fueron caracterizados térmicamente, de forma pormenorizada, así como química y físicamente. Los fundamentos teóricos y los estudios preliminares desarrollados con distintos materiales, en estado fresco y endurecido, fueron empleados en la dosificación de componentes de las mezclas, en dos proporciones distintas, para el estudio del efecto del agregado. Éstas se ensayaron en estado fresco, para comprobar su adecuación de puesta en obra y prever su VI adherencia al soporte, así como en estado endurecido a 28 y 90 días de curado, para conocer las propiedades que permitieran prever su compatibilidad con aquél y estimar el alcance de la reducción de transferencias térmicas lograda. Además, se estudiaron las características generales de las mezclas que sirvieron para establecer correlaciones entre distintas propiedades y entender los resultados mecánicos, físicos (comportamiento frente al agua) y energéticos. Del estudio conjunto de las distintas propiedades analizadas se propusieron dos mezclas, una blanca y otra coloreada, cuyas características permiten garantizar la compatibilidad con la obra de fábrica antigua, desde el punto de vista físico y mecánico, y preservar la autenticidad de los revestimientos, en cuanto a la técnica de aplicación tradicional en sistemas multicapa. El comportamiento térmico de las mismas, sobre una obra de fábrica de 40 cm de espesor, se estimó, en estado estacionario y pseudo-transitorio, demostrándose reducciones del flujo térmico entre 16-48%, en condiciones de verano, y entre el 6-11%, en invierno, en función de la coloración y de la rugosidad de la superficie, en comparación con el empleo de la mezcla tradicional. Por lo que, se constata la viabilidad de los materiales compuestos propuestos y su adecuación al objetivo de la investigación. VII ABSTRACT The envelope is responsible for balancing the energy exchange between the inside and outside in buildings. For this reason, any action aimed at reducing energy consumption must establish, as one of its key priorities, its improvement. In rural areas and urban centers, most of the constructions were built before 1940. In them, the impact of the façade on the global transmittance highlights the need for intervention. However, its high thermal inertia and fluctuation of temperatures in the majority of Spain bring up that it should be placed outside the insulation. In this regard, the lack of availability of enough thickness to implement systems such as ETICS results in that often the only viable solution is to isolate the interior, losing thereby the wall’s heat storage capacity with the associated risk of condensation. The tradition in the use of renders, especially lime-based, allows us to use them not only as an aesthetic element or to protect the ancient masonry, but also for improved thermal performance of the support by taking advantage of the heat transfer mechanism by radiation. This is the aim of this Doctoral Thesis in which the modification of the radiative properties of lime mortars for renders to improve the energy efficiency of historic buildings, mainly composed of monolithic walls, is studied, although it could be applied to other structures composed of several layers. As a starting point, the available literature in the three scientific-technological areas that converge at the Doctoral Thesis: rehabilitation, material and thermal behaviour, was reviewed, and confirmed the absence of researches similar to this Doctoral Thesis. Additionally, the renders were studied with regard to the materials that constitute them, the composition of the mixtures and the characteristics of each layer, as well as to the approach which, from a thermal point of view, was deemed the most suitable for achieving the objectives sets. Based on thre aforementioned analysis, eighty materials tested in terms of reflectance and emissivity were pre-selected, to choose four with which the research was continued. Common marble sand, used in the last layer of the renders, together with the appointed materials and hydrated lime were characterized thermally, in detail, as well as chemically and physically. The theoretical bases and preliminary studies with different materials, in fresh and hardened state, were used in the dosage of the composition of the mixtures. In order to study their effect they were used in two different proportions, that is, ten mixtures in total. These were tested in their fresh state to evaluate their setting-up suitability and foresee their adhesion to the support, as well as in their hardened state, at 28 and 90 days of curing, to establish the properties which enabled us to anticipate their compatibility with the old masonry walls and estimate the scope of the reduction of heat transfers achieved. In addition, the general characteristics of the mixtures used to establish correlations and to understand the mechanical, physical and energy results were studied. Two mixtures, one white and one colored, were proposed as the result of the different properties analysed, whose characteristics allow the guarantee of mechanical and physical compatibility VIII with the old masonry and preserve the authenticity of the renders. The thermal behavior of both, applied on a masonry wall 40 cm thick, was estimated at a steady and pseudo-transient state, with heat flow reductions between 16-48% during summertime and 6-11% during wintertime, depending on the color and surface roughness, compared to the use of the traditional mixture. So, the viability of the proposed composite materials and their fitness to the aim of the research are established.

BaTboT: a biologically inspired flapping and morphing bat robot actuated by SMA-based artificial muscles

Bats are animals that posses high maneuvering capabilities. Their wings contain dozens of articulations that allow the animal to perform aggressive maneuvers by means of controlling the wing shape during flight (morphing-wings). There is no other flying creature in nature with this level of wing dexterity and there is biological evidence that the inertial forces produced by the wings have a key role in the attitude movements of the animal. This can inspire the design of highly articulated morphing-wing micro air vehicles (not necessarily bat-like) with a significant wing-to-body mass ratio. This thesis presents the development of a novel bat-like micro air vehicle (BaTboT) inspired by the morphing-wing mechanism of bats. BaTboT’s morphology is alike in proportion compared to its biological counterpart Cynopterus brachyotis, which provides the biological foundations for developing accurate mathematical models and methods that allow for mimicking bat flight. In nature bats can achieve an amazing level of maneuverability by combining flapping and morphing wingstrokes. Attempting to reproduce the biological wing actuation system that provides that kind of motion using an artificial counterpart requires the analysis of alternative actuation technologies more likely muscle fiber arrays instead of standard servomotor actuators. Thus, NiTinol Shape Memory Alloys (SMAs) acting as artificial biceps and triceps muscles are used for mimicking the morphing wing mechanism of the bat flight apparatus. This antagonistic configuration of SMA-muscles response to an electrical heating power signal to operate. This heating power is regulated by a proper controller that allows for accurate and fast SMA actuation. Morphing-wings will enable to change wings geometry with the unique purpose of enhancing aerodynamics performance. During the downstroke phase of the wingbeat motion both wings are fully extended aimed at increasing the area surface to properly generate lift forces. Contrary during the upstroke phase of the wingbeat motion both wings are retracted to minimize the area and thus reducing drag forces. Morphing-wings do not only improve on aerodynamics but also on the inertial forces that are key to maneuver. Thus, a modeling framework is introduced for analyzing how BaTboT should maneuver by means of changing wing morphology. This allows the definition of requirements for achieving forward and turning flight according to the kinematics of the wing modulation. Motivated by the biological fact about the influence of wing inertia on the production of body accelerations, an attitude controller is proposed. The attitude control law incorporates wing inertia information to produce desired roll (φ) and pitch (θ) acceleration commands. This novel flight control approach is aimed at incrementing net body forces (Fnet) that generate propulsion. Mimicking the way how bats take advantage of inertial and aerodynamical forces produced by the wings in order to both increase lift and maneuver is a promising way to design more efficient flapping/morphing wings MAVs. The novel wing modulation strategy and attitude control methodology proposed in this thesis provide a totally new way of controlling flying robots, that eliminates the need of appendices such as flaps and rudders, and would allow performing more efficient maneuvers, especially useful in confined spaces. As a whole, the BaTboT project consists of five major stages of development: - Study and analysis of biological bat flight data reported in specialized literature aimed at defining design and control criteria. - Formulation of mathematical models for: i) wing kinematics, ii) dynamics, iii) aerodynamics, and iv) SMA muscle-like actuation. It is aimed at modeling the effects of modulating wing inertia into the production of net body forces for maneuvering. - Bio-inspired design and fabrication of: i) skeletal structure of wings and body, ii) SMA muscle-like mechanisms, iii) the wing-membrane, and iv) electronics onboard. It is aimed at developing the bat-like platform (BaTboT) that allows for testing the methods proposed. - The flight controller: i) control of SMA-muscles (morphing-wing modulation) and ii) flight control (attitude regulation). It is aimed at formulating the proper control methods that allow for the proper modulation of BaTboT’s wings. - Experiments: it is aimed at quantifying the effects of properly wing modulation into aerodynamics and inertial production for maneuvering. It is also aimed at demonstrating and validating the hypothesis of improving flight efficiency thanks to the novel control methods presented in this thesis. This thesis introduces the challenges and methods to address these stages. Windtunnel experiments will be oriented to discuss and demonstrate how the wings can considerably affect the dynamics/aerodynamics of flight and how to take advantage of wing inertia modulation that the morphing-wings enable to properly change wings’ geometry during flapping. Resumen: Los murciélagos son mamíferos con una alta capacidad de maniobra. Sus alas están conformadas por docenas de articulaciones que permiten al animal maniobrar gracias al cambio geométrico de las alas durante el vuelo. Esta característica es conocida como (alas mórficas). En la naturaleza, no existe ningún especimen volador con semejante grado de dexteridad de vuelo, y se ha demostrado, que las fuerzas inerciales producidas por el batir de las alas juega un papel fundamental en los movimientos que orientan al animal en vuelo. Estas características pueden inspirar el diseño de un micro vehículo aéreo compuesto por alas mórficas con redundantes grados de libertad, y cuya proporción entre la masa de sus alas y el cuerpo del robot sea significativa. Esta tesis doctoral presenta el desarrollo de un novedoso robot aéreo inspirado en el mecanismo de ala mórfica de los murciélagos. El robot, llamado BaTboT, ha sido diseñado con parámetros morfológicos muy similares a los descritos por su símil biológico Cynopterus brachyotis. El estudio biológico de este especimen ha permitido la definición de criterios de diseño y modelos matemáticos que representan el comportamiento del robot, con el objetivo de imitar lo mejor posible la biomecánica de vuelo de los murciélagos. La biomecánica de vuelo está definida por dos tipos de movimiento de las alas: aleteo y cambio de forma. Intentar imitar como los murciélagos cambian la forma de sus alas con un prototipo artificial, requiere el análisis de métodos alternativos de actuación que se asemejen a la biomecánica de los músculos que actúan las alas, y evitar el uso de sistemas convencionales de actuación como servomotores ó motores DC. En este sentido, las aleaciones con memoria de forma, ó por sus siglas en inglés (SMA), las cuales son fibras de NiTinol que se contraen y expanden ante estímulos térmicos, han sido usados en este proyecto como músculos artificiales que actúan como bíceps y tríceps de las alas, proporcionando la funcionalidad de ala mórfica previamente descrita. De esta manera, los músculos de SMA son mecánicamente posicionados en una configuración antagonista que permite la rotación de las articulaciones del robot. Los actuadores son accionados mediante una señal de potencia la cual es regulada por un sistema de control encargado que los músculos de SMA respondan con la precisión y velocidad deseada. Este sistema de control mórfico de las alas permitirá al robot cambiar la forma de las mismas con el único propósito de mejorar el desempeño aerodinámico. Durante la fase de bajada del aleteo, las alas deben estar extendidas para incrementar la producción de fuerzas de sustentación. Al contrario, durante el ciclo de subida del aleteo, las alas deben contraerse para minimizar el área y reducir las fuerzas de fricción aerodinámica. El control de alas mórficas no solo mejora el desempeño aerodinámico, también impacta la generación de fuerzas inerciales las cuales son esenciales para maniobrar durante el vuelo. Con el objetivo de analizar como el cambio de geometría de las alas influye en la definición de maniobras y su efecto en la producción de fuerzas netas, simulaciones y experimentos han sido llevados a cabo para medir cómo distintos patrones de modulación de las alas influyen en la producción de aceleraciones lineales y angulares. Gracias a estas mediciones, se propone un control de vuelo, ó control de actitud, el cual incorpora información inercial de las alas para la definición de referencias de aceleración angular. El objetivo de esta novedosa estrategia de control radica en el incremento de fuerzas netas para la adecuada generación de movimiento (Fnet). Imitar como los murciélagos ajustan sus alas con el propósito de incrementar las fuerzas de sustentación y mejorar la maniobra en vuelo es definitivamente un tópico de mucho interés para el diseño de robots aéros mas eficientes. La propuesta de control de vuelo definida en este trabajo de investigación podría dar paso a una nueva forma de control de vuelo de robots aéreos que no necesitan del uso de partes mecánicas tales como alerones, etc. Este control también permitiría el desarrollo de vehículos con mayor capacidad de maniobra. El desarrollo de esta investigación se centra en cinco etapas: - Estudiar y analizar el vuelo de los murciélagos con el propósito de definir criterios de diseño y control. - Formular modelos matemáticos que describan la: i) cinemática de las alas, ii) dinámica, iii) aerodinámica, y iv) actuación usando SMA. Estos modelos permiten estimar la influencia de modular las alas en la producción de fuerzas netas. - Diseño y fabricación de BaTboT: i) estructura de las alas y el cuerpo, ii) mecanismo de actuación mórfico basado en SMA, iii) membrana de las alas, y iv) electrónica abordo. - Contro de vuelo compuesto por: i) control de la SMA (modulación de las alas) y ii) regulación de maniobra (actitud). - Experimentos: están enfocados en poder cuantificar cuales son los efectos que ejercen distintos perfiles de modulación del ala en el comportamiento aerodinámico e inercial. El objetivo es demostrar y validar la hipótesis planteada al inicio de esta investigación: mejorar eficiencia de vuelo gracias al novedoso control de orientación (actitud) propuesto en este trabajo. A lo largo del desarrollo de cada una de las cinco etapas, se irán presentando los retos, problemáticas y soluciones a abordar. Los experimentos son realizados utilizando un túnel de viento con la instrumentación necesaria para llevar a cabo las mediciones de desempeño respectivas. En los resultados se discutirá y demostrará que la inercia producida por las alas juega un papel considerable en el comportamiento dinámico y aerodinámico del sistema y como poder tomar ventaja de dicha característica para regular patrones de modulación de las alas que conduzcan a mejorar la eficiencia del robot en futuros vuelos.

Los recursos medioambientales aplicados a la arquitectura contemporánea en vivienda aislada

Objetivos. Análisis a través del prisma de la sostenibilidad, con un triple objetivo: consumo de energía, aspecto constructivo y recursos arquitectónicos, de algunos ejemplos destacados de vivienda aislada desde 1973, crisis del petróleo, hasta el cambio ideológico del 11 de septiembre de 2001. Emplazadas en microclimas semejantes en distintas latitudes, para extrapolar al clima mediterráneo. Ejemplos. Siete viviendas aisladas de distinto diseño conceptual, situadas en climas subtropicales, en ecosistemas variados pero de concepción medioambiental, constructiva y arquitectónica muy actual. Los ejemplos elegidos, por su intencionalidad, su diseño, y su sentido utilitario, constructivo y semiótico, se analizan desde el hecho acumulativo y el hecho reactivo, mediante el procedimiento de contrastar diversas fuentes de información. Objetivos. El análisis de cada una de las viviendas procedentes de diferentes arquitectos, se hace mediante la simulación de modelos que permitan describir la parte esencial del comportamiento de un sistema de interés, así como diseñar y realizar experimentos con el modelo para extraer conclusiones de sus resultados y apoyar la toma de decisiones proyectual. Procedimiento. En una primera fase, el medio natural queda definido por su localización, interpretación del lugar, el clima concreto (mediante climogramas generales y de isopletas), determinando un diagnóstico medioambiental para el establecimiento de estrategias a partir de los datos experimentales a contrastar con el resultado finalmente obtenido. En una segunda fase se eligen los casos más representativos de LowTech / LowEnergy y HighTech / HighEnergy. Se realiza un análisis del modelo, frente a uno de los elementos predominantes: sol, aire, agua, tierra, luna, vegetación y miscelánea. Resultados. De los casos estudiados se extraen principios aplicables en cada uno de los ámbitos: medioambiental, relacionados con la adaptabilidad energética; constructivo, en relación con la economía; y arquitectónico, vinculado con lo social, con una perspectiva diferente sobre los nuevos espacios vivibles. Conclusiones y relevancia. En los emplazamientos estudiados, los arquitectos herederos del movimiento moderno, han utilizado los recursos medioambientales pasivos y activos más actuales en cada uno de los elementos, así como la orientación, la ventilación, la radiación, la inercia térmica,…las actitudes más contemporáneas como expertos bioclimáticos. Los principios extraídos deben facilitar un proceso proyectual mediante pautas experimentales a desarrollar sin un uso desmesurado de la tecnología. Los principios y las conclusiones obtenidos servirán de aplicación a nuevos modelos conociendo los parámetros más relevantes. La modelización analógica - digital permitirá evaluar el comportamiento más aplicable según las necesidades a satisfacer. Objectives. Architectural analysis through the prism of sustainability with three aims: energy consumption, building technique and architectonical resources. The study is focused on some key examples of low density houses since 1973 (featured by the Oil crisis) until the 11th September 2001´s ideological change. These living spaces are settled in similar microclimates although in different latitudes with strong possibilities for applications in Mediterranean climates. Examples. Seven remote detached dwellings with different conceptual characters, located in subtropical climates, in different ecosystems, however with a sustainable basis and architectonical building concepts very updated. The cultural objects chosen, due to legitimate reasons such as: purpose, a plan, an utilitarian sense, constructive and semiotic, are analyzed under an accumulative perspective along with the reactive fact as the procedure to contrast and compare different sources of information. Goals. The analysis of the examples of different architects, will be done in order to simulate through models which describe and display the essential part of behaviour that corresponds to an interest system, along with the design and to try out or experiment with the model and to draw up results which support the projecting decision process. Procedure. On a first stage, the natural environment is shaped by its location, interpretation of the pace, a particular climate (through general climograms and isophlets), determining an environmental diagnosis which would be able to generate scientific conclusions in order to develop adequate strategies. Hence from experimental data we contrast with the results. On a second stage the more representative cases of LowTech / LowEnergy and HighTech / HighEnergy are choosen. We analyze the model taking into consideration and facing a key element: sun, air, water, soil, moon, vegetation and miscellany. Results. From the study cases we draw up applicable principles in each field: the ecological in relation with energetic adaptability, the constructive potential related with economy, and the social in relation with a different perspective about new architectural living spaces. Conclusions and Relevance. On those settlements studied, the heirs architects from Modern Movement, had used the passive and active, updated environmental resources in each element. For instance, aspects like orientation, ventilation, solar radiation, thermal inertia…, and the most contemporary attitude as bioclimatic expert that they are. These principles speed up through experimental guidelines, the technology is diminished and the design process be provided. The principles and conclusions generated will be useful in order to apply new models because we are able to know the most relevant key parameters. The analogical-digital modelizations allow us to revaluate the applicable behaviour according to the needs to satisfy.