Estudio comparativo en el dimensionamiento de cimentaciones

El presente documento es el resultado de la participación de forma activa del autor en el equipo de la oficina de proyectos IDEAM S.A. encargada de realizar en U.T.E. con F.H.E.C.O.R. un manual de aplicación del Eurocódigo 7 a petición de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento. El trabajo se ha centrado en la comparación entre las diversas formulaciones existentes para obtener la carga de hundimiento en cimentaciones superficiales, comparando los resultados de los distintos factores que participan en la formulación de los diferentes autores. De este modo el estudio ha servido para detectar algunas incongruencias entre las formulaciones clásicas de Brinch-Hansen y la formulación propuesta en el anexo D del Eurocódigo 7 (UNE-EN 1997-1) A sí mismo la investigación también se centra en las implicaciones que supone realizar el diseño de las cimentaciones superficiales utilizando para ello el método de los coeficientes parciales de seguridad y combinaciones de acciones mayoradas tal y como plantea el Eurocódigo 7 en lugar de realizar dicho diseño mediante el método de los coeficientes globales de seguridad y combinaciones características de acciones en la forma en que la tradición geotécnica española ha venido haciendo hasta la fecha. This document is the result of the active participation of the author in IDEAM SA, responsible for compiling a guide for the Eurocode 7 as a request by General Director of Hihways of the Fomento Ministry The work primarily focuses on the comparison between the different theories used to obtain the bearing capacity of shallow foundations and comparing the results of the multpile factors involved in the formulas designed by different authors Thereby, the present study has helped identify inconsistencies between the classical formulations of Brinch-Hansen and the proposed formulation in the Annex D of the Eurocode 7 (UNE- EN 1997-1) The investigation additionally focuses on the implications of shallow foundations desing by using the method of partial safety factors and the ULS combinations of actions instead of employing the design by the global safety factor method and SLS combinations of the actions.

Una metodología para analizar la accesibilidad al transporte y el riesgo de exclusión social

El artículo trata de los impactos de la implementación de un peaje cordón en el Área Metropolitana de Madrid (AMM). La accesibilidad es uno de los factores clave para evaluar los impactos. El análisis se centra en la comprensión de los diferentes factores que regulan el acceso a una red de carreteras metropolitanas. Siguiendo la literatura sobre el tema “Premium Network Spaces”, el peaje de acceso a una red de carreteras representa un coste de viaje añadido para el usuario que puede ver disminuir su accesibilidad a las redes de transporte. Los resultados muestran que la aplicación de un peaje cordón a las orbitales de Madrid (M40, por ejemplo) disminuye el acceso de las áreas metropolitanas más periféricas a las actividades sociales diarias, si no hay una alternativa de transporte público eficiente. En particular, el resultado principal revela que la zona nord del AMM sufre una disminución importante de accesibilidad por carretera debido a la falta de rutas alternativas. Sin embargo, la carga económica de una tarificación metropolitana afecta más a las personas menos calificadas y con menores ingresos localizadas en el sur del AMM, aunque esta parte de la Región Metropolitana ofrece recorridos alternativos por carreteras y una discreta oferta de transporte público. Las personas menos calificadas y con menores ingresos arriesgan una disminución de su movilidad y de su participación a actividades sociales (trabajo, compra, ocio). El resultado es clave para entender la relación entre el transporte y el riesgo de exclusión social en un contexto metropolitano.

Simulación de un peaje urbano en la ciudad de Madrid

El peaje urbano ha demostrado ser una de las medidas más efectivas a la hora de promover un cambio en el reparto modal, como ha quedado demostrado en diversas ciudades como Londres o Estocolmo. Los efectos, no obstante, son muy diferentes según el esquema de peaje implantado, pudiendo incluso provocar efectos adversos en algunas zonas. En el contexto de las políticas de tarificación de carreteras, el peaje urbano debe ser tratado de forma diferente debido a sus características específicas. Las áreas urbanas y metropolitanas son las más afectadas por la congestión, y a su vez son dónde se realizan la mayor parte de los desplazamientos diarios, muy sensibles a la implantación de un peaje debido a su frecuencia. En este caso, se ha definido una metodología para analizar la implantación de un peaje urbano tipo cordón en la ciudad de Madrid. Para ello, se ha utilizado un modelo de transporte que comprende toda la región de Madrid, tanto la red viaria como la red de transporte público, lo cual permite analizar los efectos no sólo en el área de estudio sino en el conjunto de la región. Los resultados se han analizado en términos del cambio modal, tiempo de viaje y coste para los usuarios.

Dynamics of high-speed railway bridges: review of design issues and new research for lateral dynamics

Revisión y puesta al día de la publicaciones relacionadas con el diseño de puentes de ferrocarril de alta velocidad y nuevas investigaciones sobre dinámica lateral.

Comparación de métodos de evaluación de la calidad escénica del paisaje alrededor de las autopistas españolas

Con el objetivo de profundizar en el conocimiento de los métodos de evaluación del paisaje y su aplicabilidad al paisaje propio de las autopistas, en este trabajo se han aplicado, al caso concreto de los paisajes que se ven desde autopistas españolas, dos métodos diferentes diseñados para evaluar la calidad del paisaje. El primero es un método cartográfico que considera solo las características físicas del territorio, mientras que el segundo se basa en la valoración de atributos físicos, estéticos y psicológicos (método de valoración mediante fotografías). El estudio de los diferentes atributos por separado ha permitido analizar las diferencias obtenidas en la valoración del paisaje con ambos métodos. La conclusión fue que las diferencias se debían fundamentalmente a la presencia de los atributos que solo pueden ser identificados en el método de valoración mediante fotografías. Los métodos por tanto son complementarios, el método cartográfico es adecuado para estudios ambientales de grandes territorios, mientras que la valoración mediante fotografías es más apropiada para escalas de más detalle.

La arquitectura de Curro Inza : una aproximación crítica y proyectual

El arquitecto Curro Inza (1929-1976) pertenece al grupo que se ha denominado como organicismo madrileño y Escuela de Madrid, cuyas máximas realizaciones se produjeron durante los años sesenta del pasado siglo. Hasta ahora su obra y persona han generado opiniones bien extremas, pero apenas han sido investigadas, cuando en realidad su arquitectura trata asuntos que hoy se muestran de actual interés. El estudio que aquí se presenta tiene un doble objetivo. El primero es agrupar la información arquitectónica del autor y catalogar las obras de su archivo personal (inédito hasta ahora). Se ordena, clasifica y cataloga toda la documentación arquitectónica del archivo Inza, dejándose depositada en la Biblioteca de la ETSAM, quedando disponible y facilitando posteriores investigaciones sobre este arquitecto. Se procede asimismo a la digitalizaran de los proyectos principales garantizando su optima conservación para el futuro Una vez logrado el primer objetivo, el segundo consiste en realizar un análisis proyectual y critico de su obra, un punto de vista hasta ahora apenas abordado. Me propongo profundizar en una obra definida como compleja pero poco explicada, realizando una revisión crítica de sus escritos y de sus proyectos, y relacionando esta con otras arquitecturas (nacionales e internacionales) que sitúen al autor dentro del discurso contemporáneo. Para desentrañar las claves de su arquitectura se aborda el trabajo de Inza desde cinco miradas distintas y simultaneas. Desde cada una de estas miradas o categorías) se hace una aproximación crítica recorriendo los proyectos. Unas categorías que, a la postre, conforman el índice de este trabajo. Aunque la compilación y revisión del archivo posee algo de búsqueda arqueológica, el estudio no pretende tener un interés únicamente o intrínsecamente histórico. El trabajo tiene en realidad como fin estudiar la forma de proyectar de un arquitecto hasta ahora poco referencial y que entiendo, puede hoy establecer puentes con el presente y el futuro a través de su arquitectura. Intentar entender los mecanismos que arman esta arquitectura, sus orígenes, su evolución y la construcción de su lenguaje. En resumen, explicar y analizar la obra desde un punto de vista proyectual haciendo una lectura critica que desentrañe estrategias de las que hoy pudiéramos aprender y nos resultasen operativas.ABSTRACT: The architect Curro Inza (1929-1976) belongs to the group known as Madrilian organicism and the School of Madrid, whose most important works were built during the 1960 and 1970 decades. Curro Inza's work has received up until now very different, even extreme opinions, but his work has not been studied in depth, which is surprising if we consider that his architecture treats issues which are of great interest today. The present study has aimed at two objectives. The first has been to gather the information concerned with the author and his work, and to catalog all of the works of this personal archive (unpublished up until now). The work we have done here has consisted in compiling, digitalizing, classifying and cataloguing all of the documentation found in Curro Inza's personal archive; this archive has been deposited in the Biblioteca de la Escuela Superior de Artquitectura de Madrid (ETSAM) . We have also digitalized the main projects in order to assure the best storage conditions for the future. The second objective has consisted in analyzing Curro Inza's work from a project and critical point of view, an approach which has not yet been explored. Within this second objective, I have studied Inza's work, which is well defined and personal as well as complex, but which has received little attention and has not been explained. I have done a critical revision of both his projects and his writings, and have related these with other, both national and international, architectures, in order to place Inza's work within the contemporary architectural discourse. In order to decipher the essence of Inza's architecture, I have approached his work from five, simultaneous perspectives. I have described the projects critically from each of the five perspectives or categories; these five categories give shape to the organization of the dissertation. Even if the compilation and revision of Inza's archive is somehow an archaeological search, this study aims at having a larger scope than its strict, exclusive historical interest. In this study I have studied Inza's projects from a critical point of view and in relation to contemporary architecture and architectural thought, attempting to draw connections between Inza's work and modern, present architecture. We have also attempted to understand and describe Inza's language and conception of architectural discourse, as well as his origins, evolution and expression of his thought. In summary, I have analyzed and explained Curro Inza's work from a projectual point of view, drawing a critical reading of the strategies used by the author, and from which we could learn and work today.

Mejora de la capacidad entre los términos municipales de Collado Villalba y Becerril de la Sierra (Madrid).

El objeto del presente proyecto es definir y valorar los posibles trazados que den solución al problema de tráfico y siniestralidad que sufre la M-601, y carreteras cercanas, que conectan los municipios de Collado Villalba y Becerril de la Sierra. Se desea mejorar la conexión entre los municipios de Collado Villalba y Becerril de la Sierra, y a su vez mejorar la accesibilidad a los municipios de la zona. Se busca dar solución al actual problema de tráfico que sufre la zona. Recientes estudios de tráfico revelan que en las carreteras, sobre todo en el nudo de la M-601 con las carreteras M-619 y M-608, se tienen periodos de IMDs muy elevadas, El proyecto evaluará las diferentes alternativas llegando a una solución óptima de tal manera que se cumplan los objetivos marcados con anterioridad.

Acondicionamiento y mejora de la M-507 entre Aldea del Fresno y Navalcarnero. Tramo: Variante de Villamanta. Villamanta (Madrid)

Este proyecto constituye un estudio informativo ordenado por la Dirección General de Carreteras e Infraestructuras de la Comunidad de Madrid debido a la siniestralidad detectada en la M-507 entre Aldea del Fresno y Navalcarnero, en su paso por Villamanta (travesía de Villamanta), a los problemas de trazado de la misma que comprometían seriamente la seguridad de los usuarios, y atendiendo al Plan de disminución de la siniestralidad y mejora de la capacidad de la Comunidad de Madrid. Además, la existencia de travesías siempre hace más incómoda la circulación a aquellos usuarios de la carretera cuyo destino no sea esa población, pues ralentiza su marcha y compromete su seguridad. Con este proyecto, se pretende hacer frente a esa problemática, desviando el tráfico, mejorando el trazado y la circulación. Su fín último es mejorar la unión de las poblaciones periféricas del Suroeste de la Comunidad de Madrid con el Centro de la misma.

Sistemas de control de ventilación en túneles

La entrada en vigor del R.D. 635 del año 2006, sobre los requisitos mínimos de seguridad en túneles de carreteras establece la necesidad de profundizar en las características y prestaciones a exigir para los sistemas informáticos de control de ventilación en túneles tanto para las situaciones de servicio como de incendio. En general, este tipo de sistemas tienen como objetivo fundamental lograr la reducción de los tiempos de respuesta por parte de los sistemas y del personal de explotación, a la vez que aportar la mayor flexibilidad posible en las pautas de actuación manuales y automáticas. Sin embargo, las aplicaciones informáticas a implementar precisan tener en cuenta las diferencias en las tipologías de los sistemas de ventilación y las condiciones distintas que se pueden dar en la explotación del túnel, como por ejemplo, el tráfico denso o fluido en el interior del túnel en caso de incidente. Esto requiere estrategias de ventilación complejas que en algunos casos pueden ser predefinidas en el sistema de control. Con el objetivo de optimizar el funcionamiento de la ventilación es posible desarrollar algoritmos de control que establecen actuaciones sobre los distintos equipos en función de las condiciones previas al inicio del incidente pero también la evolución de las mismas durante el mismo. En consecuencia, el presente artículo intenta reflejar las tendencias y alternativas que puedan contemplarse para el control de los humos en caso de túneles planteados desde un punto de vista tanto teórico, en función de las recomendaciones internacionales, como práctico al incorporar resultados de medida in situ obtenidas en la verificación de sistemas de este tipo implementados sistemas de control de túneles en explotación.

Sistemas electrónicos de cobro de peaje: la experiencia europea

La evolución tecnológica surgida especialmente a partir de finales del siglo XX ha posibilitado la introducción de nuevos modelos de tarificación y sistemas de cobro de peaje en las redes de carreteras de distintos países. Algunos de los más representativos países de Europa (Alemania, Eslovaquia, República Checa, Portugal, Austria y Suiza entre otros), a diferencia de otros países en los continentes americano y asiático, han optado por introducir una tarificación global en sus redes de carreteras, bien mediante sistemas electrónicos de cobro de peajes free flow, o mediante la aplicación de viñetas, con el fin de financiar la inversión necesaria, tanto para la construcción de nuevas infraestructuras como para el mantenimiento de las ya existentes. Por otro lado, algunos países europeos no sólo han introducido la tarificación por razones económicas sino también lo han hecho con el fin de introducir políticas de road pricing, y por motivos ambientales, motivando con ello una mayor aceptabilidad social de la misma. Esta ponencia argumenta por qué la introducción de un nuevo modelo de tarificación en la red de carreteras de un país no tiene por qué suscitar un rechazo social, siempre que se haga de una manera ordenada, correcta, se expliquen sus ventajas y se introduzca dentro de un marco de interoperabilidad de estándares tecnológicos a nivel global.

Variante de la carretera CL-605 en Barroman(Avila)

La carretera CL-605 de Segovia a Zamora se engloba en la Red Básica de Carreteras de la Junta de Castilla y León, con una longitud de unos 170 kms que se desarrollan en las provincias de Segovia, Ávila, Salamanca y Zamora. Su paso por la provincia de Ávila se sitúa entre sus P.P.K.K. aproximados 54+350 y 97+130, atravesando los términos municipales de Arévalo, Aldeaseca, Villanueva del Aceral, Barromán y Madrigal de las Altas Torres. En los cinco casos, las correspondientes localidades se sitúan en las inmediaciones de la carretera, aunque esta atraviesa la zona urbana definiendo una travesía de población sólo en los casos de Arévalo, Aldeaseca y Barromán. Este proyecto tiene por objeto definir y valorar las obras necesarias para la construcción de la variante de la última de las poblaciones indicadas, Barromán, desarrollando la alternativa elegida de las planteadas en el “Estudio de Alternativas” redactado en el mes de enero de 2012. En dicho estudio se procedió a definir cuatro posibles trazados, estimando la valoración de las obras a realizar para su construcción y definiendo y evaluando los criterios que permitieron realizar una comparación del carácter más objetivo posible entre las cuatro alternativas.

Estudio de redes WSN y su aplicación a la ingeniería civil

Las redes inalámbricas están experimentando un gran crecimiento en el campo de la instrumentación electrónica. En concreto las redes de sensores inalámbricas (WSN de Wireless Sensor Network) suponen la opción más ventajosa para su empleo en la instrumentación electrónica ya que sus principales características se acoplan perfectamente a las necesidades. Las WSN permiten la utilización de un número relativamente alto de nodos, están orientadas a sistemas de bajo consumo y funcionamiento con baterías y poseen un ancho de banda adecuado para las necesidades de la instrumentación electrónica. En este proyecto fin de carrera se ha realizado un estudio de las tecnologías inalámbricas disponibles, se han comparado y se ha elegido la tecnología ZigBeeTM por considerarse la más adecuada y la que más se ajusta a las necesidades descritas. En el desarrollo de mi vida profesional se han conectado dos campos teóricamente distantes como son la instrumentación electrónica y la ingeniería civil. En este proyecto se hace una descripción de la instrumentación que se utiliza para controlar estructuras como presas, túneles y puentes y se proponen casos prácticos en los que las redes WSN aportan valor añadido a instrumentación actual y a los sistemas de comunicaciones utilizados. Se definen tanto los sistemas de comunicaciones utilizados actualmente como una serie de sensores utilizados para medir los principales parámetros a controlar en una obra civil. Por último se ha desarrollado una aplicación de prueba de una red ZigBeeTM basada en equipos comerciales del fabricante Digi. consiste en una aplicación desarrollada en entorno web que maneja de forma remota, a través de Internet, las entradas y salidas digitales y analógicas de los nodos que forman la red. Se forma una red ZigBeeTM con un coordinador, un router y un dispositivo final. El Coordinador está integrado en un Gateway que permite acceder a la red ZigBeeTM a través de internet y conocer el estado de los nodos que forman la red. Con los comandos adecuados se puede leer el estado de las entradas y salidas analógicas y digitales y cambiar el estado de una salida digital. ABSTRACT. Wireless networks are experiencing tremendous growth in the field of electronic instrumentation. In particular wireless sensor networks represent the most advantageous for use in electronic instrumentation since its main characteristics fit perfectly to the needs. The WSN allow the use of a relatively large number of nodes, are aimed at low-power systems and battery operation and have an adequate bandwidth for the needs of electronic instrumentation. In this project has made a study of available wireless technologies have been compared and chosen ZigBeeTM technology was considered the most appropriate to the needs described. In the course of my professional life have connected two fields are theoretically distant as electronic instrumentation and civil engineering. In this project, there is a description of the instrumentation used to control structures such as dams, tunnels and bridges and proposes practical cases in which WSN networks add value to current instrumentation and communications systems used. There are defined as communications systems now being used as a set of sensors used to measure the main parameters to be controlled in a civil structure. Finally, I have developed a test application based ZigBeeTM networking equipment maker Digi trading. It consists of a Web-based application developed to manage remotely, via the Internet, the digital and analog inputs and outputs nodes forming the network. ZigBeeTM It forms a network with a coordinator, router and end device. The Coordinator is built into a gateway that allows access to the ZigBeeTM network through internet and know the status of the nodes forming the network. With the appropriate command can read the status of the digital inputs and outputs and change the state of a digital output.

Sistema de adquisición de datos compacto para medidas de extensiometría y posición

En este proyecto se trata el diseño y construcción de un sistema de adquisición de datos compacto y de bajo coste para medidas de extensiometría y posición. Dicho sistema irá embarcado en una bicicleta de montaña con el fin de medir determinados parámetros. Estos parámetros son a) Elongación de las suspensiones, b) Deformación en el cuadro. Para la medida de elongación de las suspensiones se diseña y construye un sensor casero de bajo coste basado en una transparencia y un par de diodos fotoemisor y fotorreceptor infrarrojos. Se imprime un gradiente y se emplean dos tubos coaxiales de PVC. La medida de extensiometría se realiza con galgas extensiométricas, puentes de Wheatstone y amplificador de instrumentación. Las muestras se digitalizan con el ADC del microcontrolador C8051F020 de la casa Silabs, que se usa en una placa de desarrollo, y se almacenan en una memoria flash serie. Se desarrolla un software para PC con LabView para poder recibir, procesar y visualizar las muestras obtenidas de los distintos canales con el fin de analizarlas. Se obtienen conclusiones de los resultados de pruebas básicas. ABSTRACT On this project, the design and construction of a compact, low cost, data adquisition system for strain and position measurements is dealt with. Such system will be embedded on a bicycle in order to measure certain parameters. These are a) Suspension elongation, b) Frame deformation. For suspension elongation measurements, a homemade, low cost sensor based on a photoemitter-photoreceiver diode couple and a transparent sheet is designed and built. A gradient is printed in the transparent sheet, and two coaxial PVC pipes are used. Strain measurements are carried out by means of a strain gage, Wheatstone bridges and an instrumentation amplifier. Samples are digitized with Silabs’ C8051F020’s ADC, which is used in a development board, and are stored in a serial flash memory. Software for PC on LabView is developed in order to receive, process and visualize the obtained samples from each channel in order to analyze them. Results are obtained from basic tests.

Cálculo del ruido de tráfico de una carretera empleando lo especificado en el proyecto IMAGINE

El objetivo del trabajo es estudiar el procedimiento descrito en el proyecto IMAGINE(estimación del nivel de ruido del tráfico rodado que se registra en las carreteras europeas, a partir de la obtención del nivel de potencia sonora del ruido de propulsión y del ruido de rodadura). Para validar el modelo, se compararán los resultados teóricos del proyecto con los niveles registrados en las inmediaciones de la M-40, dentro del campus de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de Telecomunicación. Para obtener los valores reales, además de lo descrito en el proyecto IMAGINE se empleará como método de medida el descrito en la ISO 1996- Parte 2 y con el instrumental con el que cuenta la Escuela. SUMMARY. The objective of this work is to analyse the procedure described in the IMAGINE project(estimation of the road traffic noise level that can be observed in the European roads, by means of obtaining the level of audible power from both the propulsion and rolling noise), in order to validate the model. The theoretical results from the project will be compared against the levels measured in the surroundings of the M-40 in Madrid, within the campus of the Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica de Telecomunicación. To obtain the real values, the IMAGINE project and the methodology described in the norm ISO 1996 - Part 2 will be used, with the equipment made available by the Faculty.

Multiple Input-Output Bidirectional Solid State Transformer Based on a Series Resonant Converter

Las fuentes de alimentación de modo conmutado (SMPS en sus siglas en inglés) se utilizan ampliamente en una gran variedad de aplicaciones. La tarea más difícil para los diseñadores de SMPS consiste en lograr simultáneamente la operación del convertidor con alto rendimiento y alta densidad de energía. El tamaño y el peso de un convertidor de potencia está dominado por los componentes pasivos, ya que estos elementos son normalmente más grandes y más pesados que otros elementos en el circuito. Para una potencia de salida dada, la cantidad de energía almacenada en el convertidor que ha de ser entregada a la carga en cada ciclo de conmutación, es inversamente proporcional a la frecuencia de conmutación del convertidor. Por lo tanto, el aumento de la frecuencia de conmutación se considera un medio para lograr soluciones más compactas con los niveles de densidad de potencia más altos. La importancia de investigar en el rango de alta frecuencia de conmutación radica en todos los beneficios que se pueden lograr: además de la reducción en el tamaño de los componentes pasivos, el aumento de la frecuencia de conmutación puede mejorar significativamente prestaciones dinámicas de convertidores de potencia. Almacenamiento de energía pequeña y el período de conmutación corto conducen a una respuesta transitoria del convertidor más rápida en presencia de las variaciones de la tensión de entrada o de la carga. Las limitaciones más importantes del incremento de la frecuencia de conmutación se relacionan con mayores pérdidas del núcleo magnético convencional, así como las pérdidas de los devanados debido a los efectos pelicular y proximidad. También, un problema potencial es el aumento de los efectos de los elementos parásitos de los componentes magnéticos - inductancia de dispersión y la capacidad entre los devanados - que causan pérdidas adicionales debido a las corrientes no deseadas. Otro factor limitante supone el incremento de las pérdidas de conmutación y el aumento de la influencia de los elementos parásitos (pistas de circuitos impresos, interconexiones y empaquetado) en el comportamiento del circuito. El uso de topologías resonantes puede abordar estos problemas mediante el uso de las técnicas de conmutaciones suaves para reducir las pérdidas de conmutación incorporando los parásitos en los elementos del circuito. Sin embargo, las mejoras de rendimiento se reducen significativamente debido a las corrientes circulantes cuando el convertidor opera fuera de las condiciones de funcionamiento nominales. A medida que la tensión de entrada o la carga cambian las corrientes circulantes incrementan en comparación con aquellos en condiciones de funcionamiento nominales. Se pueden obtener muchos beneficios potenciales de la operación de convertidores resonantes a más alta frecuencia si se emplean en aplicaciones con condiciones de tensión de entrada favorables como las que se encuentran en las arquitecturas de potencia distribuidas. La regulación de la carga y en particular la regulación de la tensión de entrada reducen tanto la densidad de potencia del convertidor como el rendimiento. Debido a la relativamente constante tensión de bus que se encuentra en arquitecturas de potencia distribuidas los convertidores resonantes son adecuados para el uso en convertidores de tipo bus (transformadores cc/cc de estado sólido). En el mercado ya están disponibles productos comerciales de transformadores cc/cc de dos puertos que tienen muy alta densidad de potencia y alto rendimiento se basan en convertidor resonante serie que opera justo en la frecuencia de resonancia y en el orden de los megahercios. Sin embargo, las mejoras futuras en el rendimiento de las arquitecturas de potencia se esperan que vengan del uso de dos o más buses de distribución de baja tensión en vez de una sola. Teniendo eso en cuenta, el objetivo principal de esta tesis es aplicar el concepto del convertidor resonante serie que funciona en su punto óptimo en un nuevo transformador cc/cc bidireccional de puertos múltiples para atender las necesidades futuras de las arquitecturas de potencia. El nuevo transformador cc/cc bidireccional de puertos múltiples se basa en la topología de convertidor resonante serie y reduce a sólo uno el número de componentes magnéticos. Conmutaciones suaves de los interruptores hacen que sea posible la operación en las altas frecuencias de conmutación para alcanzar altas densidades de potencia. Los problemas posibles con respecto a inductancias parásitas se eliminan, ya que se absorben en los Resumen elementos del circuito. El convertidor se caracteriza con una muy buena regulación de la carga propia y cruzada debido a sus pequeñas impedancias de salida intrínsecas. El transformador cc/cc de puertos múltiples opera a una frecuencia de conmutación fija y sin regulación de la tensión de entrada. En esta tesis se analiza de forma teórica y en profundidad el funcionamiento y el diseño de la topología y del transformador, modelándolos en detalle para poder optimizar su diseño. Los resultados experimentales obtenidos se corresponden con gran exactitud a aquellos proporcionados por los modelos. El efecto de los elementos parásitos son críticos y afectan a diferentes aspectos del convertidor, regulación de la tensión de salida, pérdidas de conducción, regulación cruzada, etc. También se obtienen los criterios de diseño para seleccionar los valores de los condensadores de resonancia para lograr diferentes objetivos de diseño, tales como pérdidas de conducción mínimas, la eliminación de la regulación cruzada o conmutación en apagado con corriente cero en plena carga de todos los puentes secundarios. Las conmutaciones en encendido con tensión cero en todos los interruptores se consiguen ajustando el entrehierro para obtener una inductancia magnetizante finita en el transformador. Se propone, además, un cambio en los señales de disparo para conseguir que la operación con conmutaciones en apagado con corriente cero de todos los puentes secundarios sea independiente de la variación de la carga y de las tolerancias de los condensadores resonantes. La viabilidad de la topología propuesta se verifica a través una extensa tarea de simulación y el trabajo experimental. La optimización del diseño del transformador de alta frecuencia también se aborda en este trabajo, ya que es el componente más voluminoso en el convertidor. El impacto de de la duración del tiempo muerto y el tamaño del entrehierro en el rendimiento del convertidor se analizan en un ejemplo de diseño de transformador cc/cc de tres puertos y cientos de vatios de potencia. En la parte final de esta investigación se considera la implementación y el análisis de las prestaciones de un transformador cc/cc de cuatro puertos para una aplicación de muy baja tensión y de decenas de vatios de potencia, y sin requisitos de aislamiento. Abstract Recently, switch mode power supplies (SMPS) have been used in a great variety of applications. The most challenging issue for designers of SMPS is to achieve simultaneously high efficiency operation at high power density. The size and weight of a power converter is dominated by the passive components since these elements are normally larger and heavier than other elements in the circuit. If the output power is constant, the stored amount of energy in the converter which is to be delivered to the load in each switching cycle is inversely proportional to the converter’s switching frequency. Therefore, increasing the switching frequency is considered a mean to achieve more compact solutions at higher power density levels. The importance of investigation in high switching frequency range comes from all the benefits that can be achieved. Besides the reduction in size of passive components, increasing switching frequency can significantly improve dynamic performances of power converters. Small energy storage and short switching period lead to faster transient response of the converter against the input voltage and load variations. The most important limitations for pushing up the switching frequency are related to increased conventional magnetic core loss as well as the winding loss due to the skin and proximity effect. A potential problem is also increased magnetic parasitics – leakage inductance and capacitance between the windings – that cause additional loss due to unwanted currents. Higher switching loss and the increased influence of printed circuit boards, interconnections and packaging on circuit behavior is another limiting factor. Resonant power conversion can address these problems by using soft switching techniques to reduce switching loss incorporating the parasitics into the circuit elements. However the performance gains are significantly reduced due to the circulating currents when the converter operates out of the nominal operating conditions. As the input voltage or the load change the circulating currents become higher comparing to those ones at nominal operating conditions. Multiple Input-Output Many potential gains from operating resonant converters at higher switching frequency can be obtained if they are employed in applications with favorable input voltage conditions such as those found in distributed power architectures. Load and particularly input voltage regulation reduce a converter’s power density and efficiency. Due to a relatively constant bus voltage in distributed power architectures the resonant converters are suitable for bus voltage conversion (dc/dc or solid state transformation). Unregulated two port dc/dc transformer products achieving very high power density and efficiency figures are based on series resonant converter operating just at the resonant frequency and operating in the megahertz range are already available in the market. However, further efficiency improvements of power architectures are expected to come from using two or more separate low voltage distribution buses instead of a single one. The principal objective of this dissertation is to implement the concept of the series resonant converter operating at its optimum point into a novel bidirectional multiple port dc/dc transformer to address the future needs of power architectures. The new multiple port dc/dc transformer is based on a series resonant converter topology and reduces to only one the number of magnetic components. Soft switching commutations make possible high switching frequencies to be adopted and high power densities to be achieved. Possible problems regarding stray inductances are eliminated since they are absorbed into the circuit elements. The converter features very good inherent load and cross regulation due to the small output impedances. The proposed multiple port dc/dc transformer operates at fixed switching frequency without line regulation. Extensive theoretical analysis of the topology and modeling in details are provided in order to compare with the experimental results. The relationships that show how the output voltage regulation and conduction losses are affected by the circuit parasitics are derived. The methods to select the resonant capacitor values to achieve different design goals such as minimum conduction losses, elimination of cross regulation or ZCS operation at full load of all the secondary side bridges are discussed. ZVS turn-on of all the switches is achieved by relying on the finite magnetizing inductance of the Abstract transformer. A change of the driving pattern is proposed to achieve ZCS operation of all the secondary side bridges independent on load variations or resonant capacitor tolerances. The feasibility of the proposed topology is verified through extensive simulation and experimental work. The optimization of the high frequency transformer design is also addressed in this work since it is the most bulky component in the converter. The impact of dead time interval and the gap size on the overall converter efficiency is analyzed on the design example of the three port dc/dc transformer of several hundreds of watts of the output power for high voltage applications. The final part of this research considers the implementation and performance analysis of the four port dc/dc transformer in a low voltage application of tens of watts of the output power and without isolation requirements.