Hidrodinamica de planeadores submarinos y su impacto en la funcionalidad de sensores CTD

Los recientes desarrollos tecnológicos permiten la transición de la oceanografía observacional desde un concepto basado en buques a uno basado en sistemas autónomos en red. Este último, propone que la forma más eficiente y efectiva de observar el océano es con una red de plataformas autónomas distribuidas espacialmente y complementadas con sistemas de medición remota. Debido a su maniobrabilidad y autonomía, los planeadores submarinos están jugando un papel relevante en este concepto de observaciones en red. Los planeadores submarinos fueron específicamente diseñados para muestrear vastas zonas del océano. Estos son robots con forma de torpedo que hacen uso de su forma hidrodinámica, alas y cambios de flotabilidad para generar movimientos horizontales y verticales en la columna de agua. Un sensor que mide conductividad, temperatura y profundidad (CTD) constituye un equipamiento estándar en la plataforma. Esto se debe a que ciertas variables dinámicas del Océano se pueden derivar de la temperatura, profundidad y salinidad. Esta última se puede estimar a partir de las medidas de temperatura y conductividad. La integración de sensores CTD en planeadores submarinos no esta exenta de desafíos. Uno de ellos está relacionado con la precisión de los valores de salinidad derivados de las muestras de temperatura y conductividad. Específicamente, las estimaciones de salinidad están significativamente degradadas por el retardo térmico existente, entre la temperatura medida y la temperatura real dentro de la celda de conductividad del sensor. Esta deficiencia depende de las particularidades del flujo de entrada al sensor, su geometría y, también se ha postulado, del calor acumulado en las capas de aislamiento externo del sensor. Los efectos del retardo térmico se suelen mitigar mediante el control del flujo de entrada al sensor. Esto se obtiene generalmente mediante el bombeo de agua a través del sensor o manteniendo constante y conocida su velocidad. Aunque recientemente se han incorporado sistemas de bombeo en los CTDs a bordo de los planeadores submarinos, todavía existen plataformas equipadas con CTDs sin dichos sistemas. En estos casos, la estimación de la salinidad supone condiciones de flujo de entrada al sensor, razonablemente controladas e imperturbadas. Esta Tesis investiga el impacto, si existe, que la hidrodinámica de los planeadores submarinos pudiera tener en la eficiencia de los sensores CTD. Específicamente, se investiga primero la localización del sensor CTD (externo al fuselaje) relativa a la capa límite desarrollada a lo largo del cuerpo del planeador. Esto se lleva a cabo mediante la utilización de un modelo acoplado de fluido no viscoso con un modelo de capa límite implementado por el autor, así como mediante un programa comercial de dinámica de fluidos computacional (CFD). Los resultados indican, en ambos casos, que el sensor CTD se encuentra fuera de la capa límite, siendo las condiciones del flujo de entrada las mismas que las del flujo sin perturbar. Todavía, la velocidad del flujo de entrada al sensor CTD es la velocidad de la plataforma, la cual depende de su hidrodinámica. Por tal motivo, la investigación se ha extendido para averiguar el efecto que la velocidad de la plataforma tiene en la eficiencia del sensor CTD. Con este propósito, se ha desarrollado un modelo en elementos finitos del comportamiento hidrodinámico y térmico del flujo dentro del CTD. Los resultados numéricos indican que el retardo térmico, atribuidos originalmente a la acumulación de calor en la estructura del sensor, se debe fundamentalmente a la interacción del flujo que atraviesa la celda de conductividad con la geometría interna de la misma. Esta interacción es distinta a distintas velocidades del planeador submarino. Específicamente, a velocidades bajas del planeador (0.2 m/s), la mezcla del flujo entrante con las masas de agua remanentes en el interior de la celda, se ralentiza debido a la generación de remolinos. Se obtienen entonces desviaciones significantes entre la salinidad real y aquella estimada. En cambio, a velocidades más altas del planeador (0.4 m/s) los procesos de mezcla se incrementan debido a la turbulencia e inestabilidades. En consecuencia, la respuesta del sensor CTD es mas rápida y las estimaciones de la salinidad mas precisas que en el caso anterior. Para completar el trabajo, los resultados numéricos se han validado con pruebas experimentales. Específicamente, se ha construido un modelo a escala del sensor CTD para obtener la confirmación experimental de los modelos numéricos. Haciendo uso del principio de similaridad de la dinámica que gobierna los fluidos incompresibles, los experimentos se han realizado con flujos de aire. Esto simplifica significativamente la puesta experimental y facilita su realización en condiciones con medios limitados. Las pruebas experimentales han confirmado cualitativamente los resultados numéricos. Más aun, se sugiere en esta Tesis que la respuesta del sensor CTD mejoraría significativamente añadiendo un generador de turbulencia en localizaciones adecuadas al interno de la celda de conductividad. ABSTRACT Recent technological developments allow the transition of observational oceanography from a ship-based to a networking concept. The latter suggests that the most efficient and effective way to observe the Ocean is through a fleet of spatially distributed autonomous platforms complemented by remote sensing. Due to their maneuverability, autonomy and endurance at sea, underwater gliders are already playing a significant role in this networking observational approach. Underwater gliders were specifically designed to sample vast areas of the Ocean. These are robots with a torpedo shape that make use of their hydrodynamic shape, wings and buoyancy changes to induce horizontal and vertical motions through the water column. A sensor to measure the conductivity, temperature and depth (CTD) is a standard payload of this platform. This is because certain ocean dynamic variables can be derived from temperature, depth and salinity. The latter can be inferred from measurements of temperature and conductivity. Integrating CTD sensors in glider platforms is not exempted of challenges. One of them, concerns to the accuracy of the salinity values derived from the sampled conductivity and temperature. Specifically, salinity estimates are significantly degraded by the thermal lag response existing between the measured temperature and the real temperature inside the conductivity cell of the sensor. This deficiency depends on the particularities of the inflow to the sensor, its geometry and, it has also been hypothesized, on the heat accumulated by the sensor coating layers. The effects of thermal lag are usually mitigated by controlling the inflow conditions through the sensor. Controlling inflow conditions is usually achieved by pumping the water through the sensor or by keeping constant and known its diving speed. Although pumping systems have been recently implemented in CTD sensors on board gliders, there are still platforms with unpumped CTDs. In the latter case, salinity estimates rely on assuming reasonable controlled and unperturbed flow conditions at the CTD sensor. This Thesis investigates the impact, if any, that glider hydrodynamics may have on the performance of onboard CTDs. Specifically, the location of the CTD sensor (external to the hull) relative to the boundary layer developed along the glider fuselage, is first investigated. This is done, initially, by applying a coupled inviscid-boundary layer model developed by the author, and later by using a commercial software for computational fluid dynamics (CFD). Results indicate, in both cases, that the CTD sensor is out of the boundary layer, being its inflow conditions those of the free stream. Still, the inflow speed to the CTD sensor is the speed of the platform, which largely depends on its hydrodynamic setup. For this reason, the research has been further extended to investigate the effect of the platform speed on the performance of the CTD sensor. A finite element model of the hydrodynamic and thermal behavior of the flow inside the CTD sensor, is developed for this purpose. Numerical results suggest that the thermal lag effect is mostly due to the interaction of the flow through the conductivity cell and its geometry. This interaction is different at different speeds of the glider. Specifically, at low glider speeds (0.2 m/s), the mixing of recent and old waters inside the conductivity cell is slowed down by the generation of coherent eddy structures. Significant departures between real and estimated values of the salinity are found. Instead, mixing is enhanced by turbulence and instabilities for high glider speeds (0.4 m/s). As a result, the thermal response of the CTD sensor is faster and the salinity estimates more accurate than for the low speed case. For completeness, numerical results have been validated against model tests. Specifically, a scaled model of the CTD sensor was built to obtain experimental confirmation of the numerical results. Making use of the similarity principle of the dynamics governing incompressible fluids, experiments are carried out with air flows. This significantly simplifies the experimental setup and facilitates its realization in a limited resource condition. Model tests qualitatively confirm the numerical findings. Moreover, it is suggested in this Thesis that the response of the CTD sensor would be significantly improved by adding small turbulators at adequate locations inside the conductivity cell.

Design of a new neutron delivery system for high flux source

La construcción en la actualidad de nuevas fuentes para el uso de haces de neutrones así como los programas de renovación en curso en algunas de las instalaciones experimentales existentes han evidenciado la necesidad urgente de desarrollar la tecnología empleada para la construcción de guías de neutrones con objeto de hacerlas mas eficientes y duraderas. Esto viene motivado por el hecho de que varias instalaciones de experimentación con haces de neutrones han reportado un número de incidentes mecánicos con tales guías, lo que hace urgente el progresar en nuestro conocimiento de los susbtratos vítreos sobre los cuales se depositan los espejos que permiten la reflexión total de los neutrones y como aquellos se degradan con la radiación. La presente tesis se inscribe en un acuerdo de colaboración establecido entre el Institut Max von Laue - Paul Langevin (ILL) de Grenoble y el Consorcio ESS-Bilbao con objeto de mejorar el rendimiento y sostenibilidad de los sistemas futuros de guiado de neutrones. El caso de la Fuente Europea de Espalación en construcción en Lund sirve como ejemplo ya que se contempla la instalación de guías de neutrones de más de 100 metros en algunos de los instrumentos. Por otro lado, instalaciones como el ILL prevén también dentro del programa Endurance de rejuvenecimiento la reconstrucción de varias líneas de transporte de haz. Para el presente estudio se seleccionaron cuatro tipos de vidrios borosilicatados que fueron el Borofloat, N-ZK7, N-BK7 y SBSL7. Los tres primeros son bien conocidos por los especialistas en instrumentación neutrónica ya que se han empleado en la construcción de varias instalaciones mientras que el último es un candidato potencial en la fabricación de substratos para espejos neutrónicos en un futuro. Los cuatro vidrios tiene un contenido en óxido de Boro muy similar, approximadamente un 10 mol.%. Tal hecho que obedece a las regulaciones para la fabricación de estos dispositivos hace que tales substratos operen como protección radiológica absorbiendo los neutrones transmitidos a través del espejo de neutrones. Como contrapartida a tal beneficio, la reacción de captura 10B(n,_)7Li puede degradar el substrato vítreo debido a los 2.5 MeV de energía cinética depositados por la partícula _ y los núcleos en retroceso y de hecho la fragilidad de tales vidrios bajo radiación ha sido atribuida desde hace ya tiempo a los efectos de esta reacción. La metodología empleada en esta tesis se ha centrado en el estudio de la estructura de estos vidrios borosilicatados y como esta se comporta bajo condiciones de radiación. Los materiales en cuestión presentan estructuras que dependen de su composición química y en particular del ratio entre formadores y modificadores de la red iono-covalente. Para ello se han empleado un conjunto de técnicas de caracterización tanto macro- como microscópicas tales como estudios de dureza, TEM, Raman, SANS etc. que se han empleado también para determinar el comportamiento de estos materiales bajo radiación. En particular, algunas propiedades macroscópicas relacionadas con la resistencia de estos vidrios como elementos estructurales de las guías de neutrones han sido estudiadas así como también los cambios en la estructura vítrea consecuencia de la radiación. Para este propósito se ha diseñado y fabricado por el ILL un aparato para irradiación de muestras con neutrones térmicos en el reactor del ILL que permite controlar la temperatura alcanzada por la muestra a menos de 100 °C. Tal equipo en comparación con otros ya existences permite en cuestión de dias acumular las dosis recibidas por una guía en operación a lo largo de varios años. El uso conjunto de varias técnicas de caracterización ha llevado a revelar que los vidrios aqui estudiados son significativamente diferentes en cuanto a su estructura y que tales diferencias afectan a sus propiedades macroscópicas asi como a su comportamiento bajo radiación. Tal resultado ha sido sorprendente ya que, como se ha mencionado antes, algunos de estos vidrios eran bien conocidos por los fabricantes de guías de neutrones y hasta el momento eran considerados prácticamente similares debido a su contenido comparable en óxido de Boro. Sin embargo, los materiales N-BK7 and S-BSL7 muetran gran homogeneidad a todas las escalas de longitud, y más específicamente, a escalas nanométricas las subredes de Sílice y óxido de Boro se mezclan dando logar a estructuras locales que recuerdan a la del cristal de Reedmergnerita. Por el contrario, N-ZK7 y Borofloat muestran dominios separados ricos en Sílice o Boro. Como era de esperar, las importantes diferencias arriba mencionadas se traducen en comportamientos dispares de estos materiales bajo un haz de neutrones térmicos. Los resultados muestran que el N-BK7 y el S-BSL7 son los más estables bajo radiación, lo que macroscópicamente hace que estos materiales muestren un comportamiento similar expandiéndose lentamente en función de la dosis recibida. Por el contario, los otros dos materiales muestran un comportamiento mucho más reactivo, que hace que inicialmente se compacten con la dosis recibida lo que hace que las redes de Silicio y Boro se mezclen resultando en un incremento en densidad hasta alcanzar un valor límite, seguido por un proceso de expansión lenta que resulta comparable al observado para N-BK7 y SBSL7. Estos resultados nos han permitido explicar el origen de las notorias diferencias observadas en cuanto a las dosis límite a partir de las cuales estos materiales desarrollan procesos de fragmentación en superficie. ABSTRACT The building of new experimental neutron beam facilities as well as the renewal programmes under development at some of the already existing installations have pinpointed the urgent need to develop the neutron guide technology in order to make such neutron transport devices more efficient and durable. In fact, a number of mechanical failures of neutron guides have been reported by several research centres. It is therefore important to understand the behaviour of the glass substrates on top of which the neutron optics mirrors are deposited and how these materials degrade under radiation conditions. The case of the European Spallation Source (ESS) at present under construction at Lund is a good example. It previews the deployment of neutron guides having more than 100 metres of length for most of the instruments. Also, the future renovation programme of the ILL, called Endurance, foresees the refurbishment of several beam lines. This Ph.D. thesis was the result of a collaboration agreement between the ILL and ESS-Bilbao aiming to improve the performance and sustainability of future neutron delivery systems. Four different industrially produced alkali-borosilicate glasses were selected for this study: Borofloat, N-ZK7, N-BK7 and SBSL7. The first three are well known within the neutron instrumentation community as they have already been used in several installations whereas the last one is at present considered as a candidate for making future mirror substrates. All four glasses have a comparable content of boron oxide of about 10 mol.%. The presence of such a strong neutron absorption element is in fact a mandatory component for the manufacturing of neutron guides because it provides a radiological shielding for the environment. This benefit is however somewhat counterbalanced since the resulting 10B(n,_)7Li reactions degrade the glass due to the deposited energy of 2.5 MeV by the _ particle and the recoil nuclei. In fact, the brittleness of some of these materials has been ascribed to this reaction. The methodology employed by this study consisted in understanding the general structure of borosilicates and how they behave under irradiation. Such materials have a microscopic structure strongly dependent upon their chemical content and particularly on the ratios between network formers and modifiers. The materials have been characterized by a suite of macroscopic and structural techniques such as hardness, TEM, Raman, SANS, etc. and their behaviour under irradiation was analysed. Some macroscopic properties related to their resistance when used as guide structural elements were monitored. Also, changes in the vitreous structure due to radiation were observed by means of several experimental tools. For such a purpose, an irradiation apparatus has been designed and manufactured to enable irradiation with thermal neutrons within the ILL reactor while keeping the samples below 100 °C. The main advantage of this equipment if compared to others previously available was that it allowed to reach in just some days an equivalent neutron dose to that accumulated by guides after several years of use. The concurrent use of complementary characterization techniques lead to the discovery that the studied glasses were deeply different in terms of their glass network. This had a strong impact on their macroscopic properties and their behaviour under irradiation. This result was a surprise since, as stated above, some of these materials were well known by the neutron guide manufacturers, and were considered to be almost equivalent because of their similar boron oxide content. The N-BK7 and S-BSL7 materials appear to be fairly homogeneous glasses at different length scales. More specifically, at nanometre scales, silicon and boron oxide units seem to mix and generate larger structures somewhat resembling crystalline Reedmergnerite. In contrast, N-ZK7 and Borofloat are characterized by either silicon or boron rich domains. As one could expect, these drastic differences lead to their behaviour under thermal neutron flux. The results show that N-BK7 and S-BSL7 are structurally the most stable under radiation. Macroscopically, such stability results in the fact that these two materials show very slow swelling as a function or radiation dose. In contrast, the two other glasses are much more reactive. The whole glass structure compacts upon radiation. Specifically, the silica network, and the boron units tend to blend leading to an increase in density up to some saturation, followed by a very slow expansion which comes to be of the same order than that shown by N-BK7 and S-BSL7. Such findings allowed us to explain the drastic differences in the radiation limits for macroscopic surface splintering for these materials when they are used in neutron guides.

Lo permanente en lo efímero: Pabellones de Exposiciones Universales, hitos de la arquitectura de la segunda posguerra

Los Pabellones de las Exposiciones Universales suelen considerarse dentro de las arquitecturas efímeras, pero habría que puntualizar que toda construcción tiene su tiempo y su periodo de extinción pudiendo ser éstos indefinidos, lo permanente en lo efímero. Muchas de las obras míticas del siglo XX existieron sólo durante unos meses, en escenarios efímeros, modificando el curso de la arquitectura con unas pocas imágenes, lo que llevaría a cuestionar si las circunstancias por las que no han sobrevivido o lo han hecho en circunstancias poco comunes, no se deben tanto a una condición efímera sino a su carácter experimental. Determinadas Exposiciones Universales fueron plataforma para que los pabellones, hitos con los que se ha construido una parte significativa de la Historia de la Arquitectura contemporánea, pasaran a convertirse en mitos, por su distancia en el tiempo, porque ya no existen y porque a veces de ellos sólo nos queda una anticuada y limitada imaginería. Las diversas Historias de la Arquitectura ponen de manifiesto la importancia de algunos pabellones y el papel que ejercieron, ejercen y ejercerán algunos de los construidos para determinadas Exposiciones Universales, pues son el testimonio de que se mantienen vivos, permaneciendo en el tiempo, desempeñando cada uno una función, bien de base para nuevos avances tecnológicos o constructivos, bien para experimentar nuevas formas de habitar, bien para educar, bien para encumbrar a sus autores hasta entonces apenas conocidos. Tanto los que se han mantenido en pie, como los que han sido trasladados y reconstruidos en un nuevo emplazamiento, o incluso los que siguieron su destino fatal y se convirtieron en arquitecturas ausentes, pero que por lo que supusieron de innovación y experimentación, todos han permanecido vivos en la arquitectura de hoy en día. Esta tesis estudia el conjunto de factores que contribuyeron a conferirles esa condición de hito, qué tipo de publicaciones hablan de ellos, en qué términos se tratan y en qué medida los relacionan con la producción de la época y/o de su autor, qué aspectos destacan, cuáles son los valores icónicos que se han ido estableciendo con el paso del tiempo…Qué es lo que permanece. Por otra parte, también aborda en qué medida su condición de construcción efímera, y gracias a su inherente necesidad de desaparecer físicamente, favoreciendo su ausencia en el recuerdo, lo que los ha dotado de representatividad. Esto podría resultar hoy en día algo contradictorio, dado el gran valor concedido a la imagen en la sociedad actual hasta el punto de convertirse en un componente esencial de la representatividad: la imagen sustituye al recuerdo pareciendo que lo que carezca de manifestación física en realidad no existiera, hasta llegar a hacerle perder toda capacidad de representación. Sin embargo, y considerando la imagen como elemento esencial de lo icónico, la reconstrucción de los pabellones una vez concluidas las exposiciones, en muchos casos no ha hecho más que potenciar su valor como arquitecturas efímeras, ya que desposeídos de su carácter temporal, los pabellones de las exposiciones pierden su razón de ser. El Pabellón de España de Corrales y Molezún para la EXPO Bruselas’58 es un claro ejemplo de ello, como se mostrará en el desarrollo de la tesis. En la tesis se exponen los distintos casos de los pabellones elegidos, rastreando, fundamentalmente en las publicaciones periódicas, el papel que en cada uno de ellos ejerció su destino final que, a pesar de no ser el objetivo o fin de la presente tesis, sí podría haber contribuido en algunos casos a dotarle de esa categoría de hito en la historia de la arquitectura. Se trata en definitiva de rastrear las vicisitudes que los han conducido a su condición de referentes arquitectónicos, de hitos de la Historia de la Arquitectura. El estudio se centra en Pabellones de las Exposiciones Universales de Bruselas’58, Montreal’67 y Osaka’70 por dos motivos fundamentales: el primero, su catalogación por el Bureau International des Expositions (BIE) como Exposiciones Universales de 1ª categoría; y el segundo, el período en el que se celebraron, período comprendido entre los años 1945 a 1970, años de profundos y determinantes cambios en la arquitectura y en los que tiene lugar el desarrollo y posterior revisión de la modernidad tras la 2ª Guerra Mundial. Se analiza la trayectoria bibliográfica de los pabellones más nombrados de estas tres Exposiciones Universales que son: de Bruselas ’58, el Pabellón de la República Federal de Alemania, de Egon Eiermann y Sep Ruf; el Pabellón Philips de Le Corbusier, y el Pabellón de España, de José Antonio Corrales y Ramón Molezún; de Montreal ’67, el Pabellón de la República Federal de Alemania, de Frei Otto, y el Pabellón de Estados Unidos, de Richard Buckminster Fuller; y de Osaka ’70, el Theme Pavilion, de Kenzo Tange, el Takara Beautilion, de Kisho Kurokawa, y el Pabellón del Grupo Fuji, de Yutaka Murata. Mediante el análisis se detecta que, ya en las revistas coetáneas a las exposiciones, estos pabellones se señalaban como edificios importantes para la historia de la arquitectura futura. Hecho que se constata con la aparición de los mismos en las historias, incluso en las más recientes, lo que demuestra su condición de hitos en la Historia de la Arquitectura ya consolidada. ABSTRACT Pavilions of the Universal Exhibitions are often considered as ephemeral architecture. However it is worth mentioning that every construction has its time and its extinction period and both of them could be indefinite/infinite, the permanent in the ephemeral. Many of the iconic works of the twentieth century lasted only for a few months, in ephemeral scenarios, changing the course of architecture but not with many images. This leads to question whether their survival under special circumstances or their extinction is mainly due to their experimental nature, and not so much to their ephemeral condition. Pavilions are at the basis of a significant part of the history of contemporary architecture. Specific Universal Exhibitions served as platforms for these landmarks to become myths, be it because of their endurance, or because they no longer exist, or even because in some cases we only have a limited and outdated imagery of them. The different Histories of Architecture highlight the importance of some pavilions and the influence they have had, have and will have some of those that were built for particular Universal Exhibitions. They are a live testimony, lasting over time, playing a specific role as basis for new technological or constructive breakthroughs; to experience new ways of living; or to educate or to raise the profile of their authors hitherto little known. Thanks to their experimental or innovative approach, some pavilions enduring overtime or that have been moved and rebuilt in a new location, or even those that followed their fate and became absent architectures, are still alive in today’s architecture. This thesis analyses the set of elements that contributed to confer the status of landmark to pavilions: what kind of publications speak of them; how they are referred to and the extent to which they are linked to their contemporary production time and / or to their author; what are elements that make them stand out; what are the iconic values that have been established as time goes by and what are those that are still valid…What is it that remains. It also assesses to what extend the condition of pavilion constructions is ephemeral. And finally, what confers them representativeness, giving their inherent need to physically disappear, favoring their absence in the memory. Today this may result somewhat contradictory as the high value of images in contemporary society has made them an essential component of representativeness. They replace remembrances to the point that it seems that what lacks physical manifestation doesn’t exist anymore, and therefore loses representation capacity. However, and considering images as an essential element of what is iconic, in most cases the reconstruction of pavilions upon completion of the exhibitions has leveraged their value as ephemeral architectures; although once deprived of their temporary character, they would lose their reason to exist. The Pavilion of Spain Corrales and Molezún for the Brusels'58 EXPO is a clear example of this, as described in the development of this document. This thesis explores the case of specific pavilions and assesses the role each one had in their final destination, by mainly tracking them in regular publications. Even though the latter is not the objective or the purpose of this thesis, the final destination of these pavilions may have contributed in some cases to grant them their landmark status in the history of architecture. Actually, this thesis is about tracking the events that have led to grant these pavilions their condition as architectural references, as landmark in the history of architecture. The study focuses on pavilions of the Universal Exhibition Brussels'58, Montreal'67 and Osaka'70 for two main reasons: first, their classification by the Bureau International des Expositions (BIE) and Universal Exhibitions 1st category; and second, the period in which they were held, from 1945 to 1970, a time of profound and decisive changes in the architecture and in the development and subsequent revision of modernity after the II World. It analyzes the bibliographic path of the most cited pavilions in the three Universal Exhibitions: in Brussels '58, the pavilion of the RFA by Egon Eiermann and Sep Rup, the pavilion of Philips by Le Corbusier and the Spain pavilion from José Antonio Corrales and Ramón Molezún; in Montreal '67 the pavilion of RFA by Frei Otto and the United States pavilion by Richard Buckminster Fuller; and in Osaka '70, the Theme Pavilion by Kenzo Tange, the Takara Beautilion by Kisho Kurokawa and the Fuji Group pavilion by Yutaka Murata. Through the analysis it is noticeable that in the contemporary publications to the exhibitions, these pavilions were already signaled out as relevant buildings to the future architecture history. The fact that they became part of the history themselves, even in the most recent times, is a prove of their condition as milestones of the consolidated History of Architecture.

Effect of age on in vivo rates of mitochondrial protein synthesis in human skeletal muscle

A progressive decline in muscle performance in the rapidly expanding aging population is causing a dramatic increase in disability and health care costs. A decrease in muscle endurance capacity due to mitochondrial decay likely contributes to this decline in muscle performance. We developed a novel stable isotope technique to measure in vivo rates of mitochondrial protein synthesis in human skeletal muscle using needle biopsy samples and applied this technique to elucidate a potential mechanism for the age-related decline in the mitochondrial content and function of skeletal muscle. The fractional rate of muscle mitochondrial protein synthesis in young humans (24 ± 1 year) was 0.081 ± 0.004%·h−1, and this rate declined to 0.047 ± 0.005%·h−1 by middle age (54 ± 1 year; P < 0.01). No further decline in the rate of mitochondrial protein synthesis (0.051 ± 0.004%·h−1) occurred with advancing age (73 ± 2 years). The mitochondrial synthesis rate was about 95% higher than that of mixed protein in the young, whereas it was approximately 35% higher in the middle-aged and elderly subjects. In addition, decreasing activities of mitochondrial enzymes were observed in muscle homogenates (cytochrome c oxidase and citrate synthase) and in isolated mitochondria (citrate synthase) with increasing age, indicating declines in muscle oxidative capacity and mitochondrial function, respectively. The decrease in the rates of mitochondrial protein synthesis is likely to be responsible for this decline in muscle oxidative capacity and mitochondrial function. These changes in muscle mitochondrial protein metabolism may contribute to the age-related decline in aerobic capacity and muscle performance.

Maximal oxygen consumption in national elite triathletes that train in high altitude

Triathlon is considered an endurance sport composed by the individual disciplines of swimming, cycling and running which are generally completed in this sequential order. It has been suggested that triathlon performance can be predicted by maximal oxygen uptake (VO2max). However, it has also been suggested that some variables such age, gender, fitness, training and ventilator muscles may affect VO2max. It is the aim of this research to measure and analyze the VO2max of 6 national elite triathletes and one national juvenile triathlete, with long experience, training in a high altitude city (1650m). We compare VO2max for female and male groups. We found differences at the VO2max values for these groups. Additionally, we also found high values of VO2max for these young elite triathletes despite their relative short age, but long sport age.

Time-motion analysis in women’s team handball: importance of aerobic performance

Women’s handball is a sport, which has seen an accelerated development over the last decade. Data on movement patterns in combination with physiological demands are nearly nonexistent in the literature. The aim of this study was twofold: first, to analyze the horizontal movement pattern, including the sprint acceleration profiles, of individual female elite handball players and the corresponding heart rates (HRs) during a match and secondly to determine underlying correlations with individual aerobic performance. Players from one German First League team (n = 11) and the Norwegian National Team (n = 14) were studied during one match using the Sagit system for movement analysis and Polar HR monitoring for analysis of physiological demands. Mean HR during the match was 86 % of maximum HR (HRmax). With the exception of the goalkeepers (GKs, 78 % of HRmax), no position-specific differences could be detected. Total distance covered during the match was 4614 m (2066 m in GKs and 5251 m in field players (FPs)). Total distance consisted of 9.2 % sprinting, 26.7 % fast running, 28.8 % slow running, and 35.5 % walking. Mean velocity varied between 1.9 km/h (0.52 m/s) (GKs) and 4.2 km/h (1.17 m/s) (FPs, no position effect). Field players with a higher level of maximum oxygen uptake (V̇O2max) executed run activities with a higher velocity but comparable percentage of HRmax as compared to players with lower aerobic performance, independent of FP position. Acceleration profile depended on aerobic performance and the field player’s position. In conclusion, a high V̇O2max appears to be important in top-level international women’s handball. Sprint and endurance training should be conducted according to the specific demands of the player’s position.

Participation and performance trends in 6-hour ultra-marathoners – a retrospective data analysis of worldwide participation from 1991-2010

Participation trends in 6-hour ultra-marathons held word-wide were investigated to gain basic demographic data on 6-hour ultra-marathoners and where these races took place. Participation trends and the association between nationality and race performance were investigated in all 6-hour races held worldwide between 1991 and 2010. Participation increased linearly in both women and men across years. The annual number of finishes was significantly higher in men than in women (P=0.013). The male-to-female ratio remained stable at ~4 since 1991. Runners in age group 45-49 years showed the largest increase in participation for both men (800 participants in 18 years) and women (208 participants in 16 years). Europe attracted most of the runners from other continents (166 runners), more than all other continents combined (55 runners). European runners also showed the best top ten performances (73±3 km for women and 77±11 km for men), while African (with 65±9 km for men) and South American (54±4 km for women and 65±2 km for men) runners showed the weakest. To summarize, participation in 6-hour ultra-marathons increased across years. Most of the development took place in Europe and in athletes in the age group 45-49 years. Europe also attracted the most diverse field of athletes with runners from all other continents. European runners accounted for the most runners and achieved the best top ten performances.

Sobre la cronología final de la TSHTM: el ejemplo del Tolmo de Minateda (Hellín, Albacete)

En el presente trabajo realizamos una serie de valoraciones sobre el conjunto de fragmentos de hispánica tardía meridional (TSHTM) recuperados en el Tolmo de Minateda, cuyo análisis se relaciona con los datos preliminares que se desprenden del estudio pormenorizado de miles de fragmentos de cerámica para el servicio de mesa recuperados a lo largo de más de dos décadas de investigaciones en el yacimiento manchego.

Efectos de los aminoácidos ramificados en deportes de larga duración: revisión bibliográfica

Introducción: El informe emitido por la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) en 2010 sobre las declaraciones nutricionales y propiedades saludables, muestra que no existen evidencias científicas que apoyen la suplementación con aminoácidos ramificados (BCAAs). El objetivo de este estudio es analizar los efectos del consumo de suplementos de BCAAs en deportes de larga duración (DLD). Métodos: Estudio descriptivo de revisión bibliográfica sobre el estado actual del efecto del consumo de suplementos de BCAAs. Se realizó una búsqueda en la base de datos PubMed y estrategia de bola de nieve. Criterios de inclusión: Estudios realizados en humanos, ensayos clínicos controlados aleatorizados (ECCA) en castellano/inglés relacionados con el consumo de BCAAs, leucina, valina e isoleucina en DLD y sus efectos sobre el daño muscular, rendimiento deportivo, fatiga central, respuesta anabólica y sistema inmunológico publicados en cualquier país hasta mayo 2014. Resultados: De los 330 estudios identificados, 14 cumplieron los criterios de inclusión. La media de sujetos participantes en los estudio es igual a (11,36 ± 7,43). Sólo dos estudios incluyen un grupo de mujeres. Las disciplinas deportivas que se encontraron en los estudios fueron carrera a pie, ciclismo, combinación ciclismo y carrera a pie, triatlón distancia olímpica y un estudio que incluía 2 grupos de deportistas (triatlón distancia olímpica y carrera a pie). Se estudian los efectos de los BCAAs y daño muscular, rendimiento deportivo, fatiga central, respuesta anabólica en periodo de recuperación y respuesta inmunológica en periodos diferentes del entrenamiento: antes, durante y después o una combinación de éstos. Discusión: Se observa que existe un menor grado de dolor y daño muscular, menor percepción del esfuerzo y fatiga mental, mayor respuesta anabólica en periodo de recuperación y mejora de la respuesta inmunológica cuando se suplementa con BCAAs, no obstante su toma antes o durante la actividad física no mejora el rendimiento deportivo. No se ha encontrado consenso en la dosis y cronología de la toma más eficaz, aunque es más efectivo si hay una relación 2-3/1/1g, entre los aminoácidos Leucina/ Isoleucina y Valina.

Composición corporal y somatotipo en triatletas universitarios

Introducción: el triatlón es un deporte de resistencia e individual que está formado por tres disciplinas diferentes: natación, ciclismo y carrera a pie. El objetivo del estudio es describir las características antropométricas en triatletas varones universitarios, además de analizar y describir la composición corporal y el somatotipo de dichos triatletas. Metodología: estudio observacional y descriptivo de las características antropométricas, la composición corporal y el somatotipo de 39 triatletas varones universitarios entre 24 ± 4,5 años, participantes en el campeonato de España universitario de triatlón, modalidad sprint (Alicante 2010), procedentes de diferentes universidades españolas. Según la técnicas de medición antropométrica adoptadas por la International Society for the Advancement of Kinanthropometry (ISAK) y el Grupo Español de Cineantropometría (GREC) por un evaluador acreditado ISAK de nivel II. Resultados: nos encontramos con deportistas de talla baja, en los que destacan valores inferiores a lo normal en los pliegues cutáneos subescapular, supraespinal, tricipital y bicipital, un porcentaje de masa muscular (45,27 ± 3,29%), de masa grasa (10,22 ± 2,92%) y de masa ósea (16,65 ± 1,34%) y un somatotipo en el que predomina la mesomorfia. Discusión: los triatletas y corredores presentan más baja talla que los ciclistas y nadadores. Los triatletas y ciclistas muestran un peso similar, siendo menor que el de los nadadores de fondo y mayor que el de los corredores de 10 km. Los pliegues cutáneos cresta ilíaca, abdominal y muslo frontal de los ciclistas son inferiores al de los triatletas. El porcentaje de masa grasa de triatletas corredores y nadadores son similares; sin embargo, el de la masa muscular de los triatletas suele ser inferior al de los ciclistas pero similar a las demás modalidades. El somatotipo del triatleta se asemeja al del ciclista (mesomorfo). El del corredor es mesomorfo-ectomorfo y el del nadador puede oscilar de mesomorfo a ectomorfo.

Evaluación de la ingesta de líquido, pérdida de peso y tasa de sudoración en jóvenes triatletas

Introducción: El triatlón es un deporte de resistencia que comprende tres disciplinas: natación, ciclismo y carrera a pie. Es necesario establecer pautas de hidratación para prevenir deshidrataciones durante entrenamientos o competiciones y mantener un buen estado de hidratación antes, durante y después del ejercicio. El objetivo de este estudio es evaluar la ingesta de líquido, pérdida de peso y tasa de sudoración en jóvenes triatletas, durante diferentes entrenamientos. Material y Métodos: Estudio descriptivo-observacional en 14 triatletas (7 chicos y 7 chicas) durante una sesión de natación, otra de ciclismo y otra de carrera a pie. Se valoró la ingesta de líquido, pérdida de peso, % agua corporal total, % deshidratación y tasa de sudoración. Los triatletas bebieron agua en sus respectivos bidones de 750 ml y se realizó una medición de orina en containers. Resultados: Los resultados del estudio siguiendo el orden de natación, ciclismo y carrera a pie fueron: ingesta agua 2,66±1,94ml/min, 7,91±7,69ml/min y 7,08±4,13ml/min en chicos y 3,43±1,53ml/min, 6,39±5,36ml/min y 8,33±2,74ml/min en chicas; pérdida de peso 0,83±0,5kg, 0,47±0,3kg y 0,98±0,4kg en chicos y 0,79±0,3kg, 0,47±0,58kg y 0,28±0,21kg en chicas; y tasa sudoración 4,44±4,9ml/min, 11,81±6,46ml/min y 5,29±3,13ml/min en chicos y 3,89±2,4ml/min, 4,69±4,20ml/min y 7,96±5,06ml/min en chicas. Conclusiones: Se comparó el porcentaje de agua corporal y deshidratación, la pérdida de peso y la tasa de sudoración con otros estudios y se observa que nuestros resultados son inferiores a los estudios comparados, además están por debajo de la media de recomendaciones de líquido establecidas por el consenso de hidratación.

Ingesta energética y de macronutrientes en mujeres atletas

Objetivo: determinar la ingesta de macronutrientes adecuada para mejorar el estado nutricional de las mujeres atletas y su rendimiento deportivo. Métodos: se realizó una búsqueda en cuatro bases de datos: EBSCO, Proquest, Pubmed y OvidSP, empleando las palabras clave “protein intake” AND “athletes” y “endurance athletes” AND “nutrition”. Criterios de selección: artículos originales sobre el consumo de proteínas en atletas femeninas (Entre 2009 y 2014), en revistas científicas indexadas. Resultados: se identificaron 722 artículos, de los cuales solo el 1,4% fueron considerados como incluidos. El 100% eran ensayos clínicos finalizados y publicados en el extranjero, el 50% en EE. UU. El 20% eran estudios exclusivos de mujeres atletas y el 80% incluían hombres y mujeres en la muestra. En el 70% de los estudios las mujeres atletas presentaron déficits energéticos; en la ingesta proteica, el 70% cumplieron con las recomendaciones dietéticas; la ingesta de hidratos de carbono fue inadecuada en el 90% de los ensayos clínicos y, en el 50%, las mujeres presentaban una sobreingesta de grasas. Conclusiones: existe una deficiencia de información acerca de la nutrición en mujeres atletas en Europa y a nivel internacional. Las atletas femeninas consumen energía y macronutrientes en menor proporción que los atletas masculinos. No existe consenso en el rango de proteínas recomendado y se encuentran discrepancias en el consumo en función del tipo de ejercicio físico que se realice. Se recomienda llevar a cabo un acuerdo entre instituciones científicas de prestigio sobre la ingesta energética y de macronutrientes en el deporte, especialmente en la mujer.

The adaptive response of humans to exercise: Impact of exercise intensity, fibre-type specific responses and molecular patterns of response

In an attempt to improve the current understanding of the adaptive response to exercise in humans, this dissertation performed a series of studies designed to examine the impact of training intensity and mode on aerobic capacity and performance, fibre-type specific adaptations to training, and individual patterns of response across molecular, morphological and genetic factors. Project #1 determined that training intensity, session dose, baseline VO2max and total training volume do not influence the magnitude of change in VO2max by performing a meta-regression, and meta-analysis of 28 different studies. The intensity of training had no effect on the magnitude of increase in maximal oxygen uptake in young healthy participants, but similar adaptations were achieved with lower training doses following high intensity training. Project # 2 determined the acute molecular response, and training-induced adaptations in aerobic performance, aerobic capacity and muscle phenotype following high-intensity interval training (HIT) or endurance exercise (END). The acute molecular response (fibre recruitment and signal activation) and training-induced adaptations in aerobic capacity, aerobic performance, and muscle phenotype were similar following HIT and END. Project # 3 examined the impact of baseline muscle morphology and molecular characteristics on the training response, and if muscle adaptations are coordinated. The muscle phenotype of individuals who experience the largest improvements (high responders) were lower before training for some muscle characteristics and molecular adaptations were coordinated within individual participants. Project # 4 examined the impact of 2 different intensities of HIT on the expression of nuclear and mitochondrial encoded genes targeted by PGC-1α. A systematic upregulation of nuclear and mitochondrial encoded genes was not present in the early recovery period following acute HIT, but the expression of mitochondrial genes were coordinated at an individual level. Collectively, results from the current dissertation contribute to our understanding of the molecular mechanisms influencing skeletal muscle and whole-body adaptive responses to acute exercise and training in humans.

Longitudinal relationship between cardiorespiratory fitness and academic achievement

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Evidências de validade da versão brasileira do Exercise Motivation Inventory-2 em contexto de academia e personal training

Este estudo teve como objetivos verificar a validade fatorial e a validade interna da versão brasileira do Exercise Motivation Inventory-2 (EMI-2) e comparar os principais motivos para prática de exercício tendo em conta os contextos de academia e personal training. Um total de 588 praticantes de exercício da cidade de Pelotas/RS/Brasil (405 de academia e 183 de personal training) preencheram o EMI-2, o qual é constituído por 51 itens, agrupados em 14 motivos (fatores) para prática de exercício físico. A validade fatorial do EMI-2 foi testada através da realização de análises fatoriais confirmatórias e a validade interna através do alfa de Cronbach. Para a verificar o efeito do contexto nos motivos foi utilizada a MANOVA e calculado o tamanho do efeito. Os resultados obtidos dão suporte à estrutura original do EMI-2 com 14 fatores, nesta amostra. Verificou-se um efeito multivariado significativo do contexto sobre os motivos de prática [Wilks’ λ = 0.912, F (14, 573.000) = 3.9, p < 0.001, η² = 0.088]. Os motivos de “Prazer”, “Força e resistência”, “Desafio”, “Socialização”, “Competição” e “Reconhecimento Social” foram significativamente superiores no contexto de academia e os motivos de “Agilidade” e “Prevenção de Doenças” foram significativamente superiores no contexto de personal training.