Thèses sur le sujet « Effetto termico »

I collegamenti filettati sono largamente utilizzati ovunque sia necessario un accoppiamento non permanente e relativamente veloce da realizzare. Data l’importanza dell’argomento, lo studio dei fenomeni coinvolti è tuttora fervente e necessita di un’attenta analisi per assicurare un fissaggio affidabile e duraturo. L’elaborato affronta il tema della resistenza igrotermica di un frenafiletti, nome comunemente utilizzato per indicare un adesivo anaerobico interposto fra i filetti per prevenirne lo slittamento reciproco e quindi l’allentamento spontaneo del collegamento. A tale scopo, sono condotte prove estensimetriche per la caratterizzazione dei materiali e dei coefficienti d’attrito specifici dei provini utilizzati, per un accurato calcolo della coppia di serraggio, quindi del precarico assiale, cui questi sono sottoposti. A seguito di un’approfondita ricerca bibliografica sono stabiliti i cicli igrotermici per l’invecchiamento accelerato dell’adesivo, della durata di una settimana, i cui risultati sono elaborati matematicamente attraverso analisi della varianza (ANOVA). Le stesse analisi si occupano di stabilire quali parametri ambientali (temperatura e umidità relativa) influenzano maggiormente la resistenza del frenafiletti.

Nella prima parte dell'elaborato verrano studiati ed analizzati le tecniche di produzione di oggetti in Additive Manufacturing, i campi di applicazione di tale tecnologia, i materiali di maggior utilizzo e le procedure di ottimizzazione delle caratteristiche dei componenti in AM. L'Additive Manufacturing, come verrà successivamente illustrato nel dettaglio, offre molteplici vantaggi rispetto all'approccio classico di tipo sottrattivo; visto il suo grande potenziale è adottabile in un vasto range di applicazione, dall'ambito medico/dentale a quello automotive e aerospace. Nella seconda parte della tesi verranno effettuati test sperimentali su provini realizzati in Cromo Cobalto Molibdeno con la tecnica Selective Laser Melting. In particolare verranno confrontati provini "as-built" con provini sottoposti ad un trattamento termico. Si effettueranno test a fatica su tali provini, a diverse percentuali del carico di rottura, in modo da poter analizzare dettagliatamente il loro comportamento. Si metteranno a confronto i diagrammi di Wöhler dei due tipi di provini, la loro microstruttura e la superficie di frattura. La trattazione è il seguito del lavoro svolto precedentemente su provini realizzati con la stessa tecnica, dei quali si è studiato il comportamento a tensione. A completamento dello studio, verranno successivamente confrontati i risultati dei test con altri effettuati su provini sottoposti ad un processo di Laser Shock Peening, realizzato in collaborazione con l'Università di Witwatersrand a Johannesburg, Sudafrica.

Lo studio della dissipazione viscosa nello strato limite generato attorno ad una lamina piana ha origine già dai primi studi di Pohlhausen. Per diversi aspetti pratici, si tende in genere a trascurare gli effetti della dissipazione viscosa, ma vi sono altrettanti casi in cui la forte viscosità del fluido in esame e/o l’elevata velocità di quest’ultimo rendono necessario lo studio dello strato limite termico includendo anche gli effetti dissipativi. In particolare, essi si manifestano nella struttura del campo di temperatura e influiscono significativamente sul calcolo di importanti grandezze di interesse applicativo. La trattazione del problema termico è sempre stata difficoltosa a causa della complessità delle equazioni differenziali che governano il problema stesso. In questo lavoro di tesi si andrà ad esporre il metodo con cui sono state ricavate le equazioni associate allo strato limite, sia dinamico che termico, con una discussione su un possibile approccio risolutivo per lo strato limite dinamico e su diversi processi risolutivi per lo strato limite termico. In particolare, per quest’ultimo, si andrà a trattare l’associato problema differenziale dal punto di vista numerico, sfruttando il software Mathematica (© Wolfram Research Inc.), analizzando gli effetti sia qualitativi che quantitativi della variazione dei numeri di Prandtl e di Eckert sull’andamento della temperatura adimensionale e sulla sua derivata prima in corrispondenza della lamina piana. Quest’ultimo parametro è di particolare importanza per il calcolo dello scambio termico tra parete solida e fluido. Si andrà inoltre a ricavare le equazioni dello strato limite termico nei casi asintotici in cui il numero di Prandtl tenda a zero o ad infinito e nel caso in cui il numero di Eckert tenda a zero o ad infinito, e per tali casi si procederà alla relativa trattazione numerica.

L’uso dei campi elettrici pulsati (PEF) è una tecnologia non termica in grado di esercitare una inattivazione microbica. Tuttavia, molti studi indicano che il PEF non può essere usato come metodo di sterilizzazione/pastorizzazione da solo, ma deve essere combinato con altri trattamenti, tra cui il calore e/o l’aggiunta di composti d’aroma, che svolgono un’azione inibente o microbicida. In questo elaborato è stato utilizzato un prototipo in grado di lavorare a due diverse intensità di campo elettrico (25 e 50 kV/cm). Per meglio comprendere il meccanismo di azione di questo prototipo, sono state prima effettuate delle prove preliminari in sistema modello (terreno di coltura). In seguito si è passati al trattamento di matrici vegetali quali bevanda a base di riso, nettare di pera e miscela dei due. Il microrganismo target utilizzato è stato un ceppo di Saccharomyces cerevisiae noto per la sua spiccata resistenza ai trattamenti termici. E’ stato valutato anche l’eventuale effetto di due composti d’aroma, citral e trans-2-esenale, utilizzati a concentrazioni pari al 50% della minima concentrazione inibente, da soli o in combinazione con un preriscaldamento (40°C e 50°C). La temperatura iniziale di trattamento ha dimostrato di potere influenzare in maniera decisiva le curve di morte, soprattutto alle temperature di trattamento più elevate (50°C), dove sono stati osservati abbattimenti maggiori di tre cicli logaritmici. Questo è dovuto al fatto che la temperatura più alta ha amplificato l’effetto di citral e trans-2-esenale, poiché, alterando la fluidità delle membrane cellulari, aumenta la solubilizzazione di queste sostanze, incrementandone l’attività antimicrobica. Sulla base di questi risultati preliminari, ulteriori studi prenderanno in considerazione l’effetto del carico microbico iniziale sulle cinetiche di disattivazione, nonché lo studio più approfondito del meccanismo d’azione antimicrobica di questa tecnologia.

L'elaborato di tesi è rivolto all'indagine del comportamento di una tecnica di produzione innovativa dell'Industria 4.0 definita Additive Manufacturing. Tra le differenti leghe metalliche sottoposte a questa tipologia di fabbricazione, è stata condotta una particolare osservazione della lega AlSi10Mg attraverso provini caratterizzati da una comune orientazione di accrescimento, ma da differenti parametri in termini di trattamento termico e lavorazione superficiale. Ai fini della caratterizzazione meccanica, i differenti campioni sono stati testati mediante prove di fatica a flessione rotante di Moore; i dati ottenuti sono stati poi elaborati ottenendo le Curve S - N (o curve di Wöhler) nel tratto a vita finita.

La citofluorimetria è una tecnica applicata per misurare le caratteristiche fisiche, morfologiche e fisiologiche di cellule microbiche ed ha il pregio di generare un dato per ogni singola particella (cellula) analizzata. Poiché è noto che l’assenza di sviluppo in piastra non implica necessariamente l’assenza di forme microbiche vitali, questa tecnica ha un grande potenziale nello studio dei trattamenti termici che mirano alla stabilizzazione ed alla sicurezza igienico-sanitaria dei prodotti alimentari. Infatti, nel contesto industriale la tendenza è quella di ridurre l’entità di questi trattamenti (tempi/temperature). Ciò può avvenire anche grazie all’utilizzo di composti d’aroma, la cui attività antimicrobica è ben documentata, poiché il trattamento termico, incrementando la tensione di vapore di queste sostanze, ne potenzia l’attività antimicrobica. Questa tesi è incentrata su due aspetti: da una parte, l’effetto dell’esposizione di L. monocytogenes a diverse concentrazioni di timolo e carvacrolo (terpenoidi prevalenti in oli essenziali di Labiatae tra cui timo e origano), dall’altra la valutazione degli effetti di trattamenti termici subletali (45, 50, 55°C), anche in presenza di composti d’aroma, sulla disattivazione e sul successivo recupero di L. monocytogenes. I risultati hanno confermato la forte sinergia tra trattamento termico e presenza di sostanze terpeniche. È stato inoltre dimostrato che la presenza di tali composti incide drasticamente sulle potenzialità di recupero degli eventuali sopravvissuti dopo il trattamento termico. I risultati a volte discordanti tra l’analisi citofluorimetrica (focalizzata sull’integrità della membrana) e i conteggi in piastra hanno evidenziato come i due approcci debbano essere utilizzanti in modo complementare. L’utilizzo di altri coloranti legati ad altre funzioni biologiche e metaboliche permetterà l’ottenimento di informazioni aggiuntive circa la risposta fisiologica di questo microrganismo.

L’attività di tesi ha riguardato lo studio del comportamento tribologico di tre ghise sferoidali con diversa matrice, prima e dopo degrado a 500 °C per 240 h; sono state prese in esame una ghisa perlitica (GSP), una perferritica (IDI) e una ausferritica (ADI). Le prove sono state eseguite sia a temperatura ambiente che a 500°C, secondo ASTM-G99, utilizzando un pin on disk in assenza di lubrificazione, sfere di 100Cr6 per le prove a temperatura ambiente e di allumina per le prove a 500 °C. Sono stati poi determinati il valore medio del coefficiente d’attrito (CA) e del volume di usura (VU). Le piste di usura sono state infine analizzate con microscopio ottico ed elettronico a scansione. I risultati hanno mostrato che a temperatura ambiente la ADI non degradata non subisce usura, e il CA è inferiore a 0,6. Il degrado ha indotto delle modifiche microstrutturali che hanno peggiorato il comportamento tribologico, e il VU della degradata risulta essere il più alto fra quelli delle ghise studiate, mentre il CA è confrontabile con quello delle altre ghise. Le IDI e le GSP presentano una diminuzione di CA e VU dopo il degrado, accentuata per la ghisa IDI, dovuta alla diversa morfologia della perlite degradata che ha favorito un’usura tribossidativa, moderata. Nelle prove a 500°C, invece, il comportamento delle varie ghise (degradate e non) è molto simile. I valori ottenuti del CA e dei VU per le GSP e ADI sono del tutto confrontabili; le IDI, mostrano invece valori leggermente maggiori del CA, ma un minore VU. Per quanto riguarda il minor CA delle ghise GSP e ADI rispetto alle IDI questo è imputabile alla formazione di uno strato di trasferimento sulla sfera in allumina, che riduce la resistenza allo strisciamento, mentre per quanto riguarda il VU il diverso comportamento delle ghise è legato ai diversi meccanismi che si instaurano; tribossidativo nelle IDI, tribossidativo e adesivo con fenomeni di stick slip, per le ADI e GSP.

Le nuove tecnologie di additive manufacturing consentono l'accrescimento di provini di geometria complessa mediante la fusione di polveri di leghe metalliche. La seguente trattazione intende focalizzarsi sull'incidenza dei fattori "lavorazione" e "trattamento termico" sulla vita a fatica di componenti in acciaio maraging, ottenuti mediante tecnica DMLS. In particolare, una volta classificate le serie, sono state costruite le curve S-N mediante prove di flessione rotante. I risultati sono poi stati elaborati per trovare il limite di fatica, le bande di confidenza e sono state valutate, mediante metodo ANOVA, le incidenze dei fattori sulla vita a fatica. Grazie alle analisi al microscopio, infine, è stato possibile individuare la propagazione del danno lungo le superfici di frattura dei provini.

Il lavoro presentato nell’elaborato di tesi ha avuto come obiettivo lo studio di catalizzatori a base di Aquivion® nella reazione di valorizzazione del furfuril alcol a GVL. Il polimero, appartenente alla famiglia delle resine perfluorosolfoniche, mostra dalle caratteristiche superacide ed è stato utilizzato per la creazione di materiali compositi, polimero/ossido inorganico, tramite la tecnica di spray-freeze-drying. Il lavoro si è articolato in diverse fasi, tra cui la sintesi, la caratterizzazione e lo studio dell’attività catalitica dei sistemi preparati in laboratorio. Fra i vari temi analizzati durante l’attività di ricerca, lo studio sulla stabilità termica è stato di centrale importanza. Grazie alla combinazione di diverse tecniche analitiche, è stato possibile determinare con successo l’intervallo di stabilità termica di ogni composito. Numerosi studi sull’effetto della temperatura e del tempo di reazione hanno altresì permesso di chiarire il meccanismo del processo, mettendo in luce alcune importanti relazioni fra gli intermedi coinvolti.

La necessità di ridurre l’impatto ambientale ha determinato un incremento nell'impiego delle leghe di Alluminio nel settore automotive, anche per applicazioni in componenti motore. Questo sta richiedendo la messa a punto di leghe con elevata resistenza al degrado termico (overaging). Una possibilità per incrementare le performance del materiale in temperatura è rappresentata dall’aggiunta alle leghe, attualmente utilizzate, di nanoparticelle di rinforzo. Per questo motivo, l’attività svolta ha riguardato lo studio della lega AA 4032 (normalmente utilizzata per la produzione di pistoni) rinforzata con nano-particelle, inserite nel materiale per mezzo della Friction Stir Processing. In particolare, sono state svolte analisi su di un pistone il cui cielo era stato sottoposto a FSP con aggiunta di nanorinforzo. Per valutare l’efficacia del FSP sono state svolte analisi metallografiche e prove di durezza. In seguito, è stato ottimizzato il trattamento termico per incrementare la resistenza sia nella zona sottoposta a FSP sia in quella non processata. Una volta definiti i parametri di trattamento è stata effettuata una caratterizzazione tribologica e una valutazione del comportamento del materiale sottoposto a prolungato mantenimento a 245°C. I risultati ottenuti mostrano come il processo FSP con l’aggiunta di nanoparticelle necessiti ancora di una fase di messa a punto, essendo presenti nello strato di materiale processato numerosi difetti. Inoltre, questo richiede, allo stato attuale, l’utilizzo di un trattamento termico diverso da quello industrialmente applicato alla lega base. A causa della ridotta efficacia della FSP nel disperdere le particelle di rinforzo, le curve di degrado non hanno evidenziato sostanziale differenza nel comportamento ad overaging, così come le prove tribologiche non hanno mostrato differenze significative fra il coefficiente d’attrito e il volume di usura della lega rinforzata con nanoparticelle e non rinforzata.

L’attualità del settore tecnologico e le potenzialità dei generatori termoelettrici sono stati il punto di partenza per condurre un approfondimento mirato alla caratterizzazione sperimentale dei 6 moduli a base di bismuto di tellurio e di modello TEG2-126LDT. È stata effettuata un’analisi preliminare dei moduli in modo da comprendere al meglio condizioni operative, potenzialità, proprietà termoelettriche, parametri caratteristici e approfondire il principio di funzionamento della generazione termoelettrica. Per la raccolta dei dati sperimentali è stato allestito un banco prova che si compone di una struttura di supporto, quattro elementi riscaldanti collegati in parallelo per simulare la sorgente di calore, due ventole per il raffreddamento ad aria e Arduino Mega 2560 come sistema di acquisizione delle misure di temperatura e tensione. Le misure di interesse sono state effettuate attraverso il modulo DC0-25V per la tensione generata da ogni modulo in regime di carico disaccoppiato e le termocoppie di tipo “K” per la misura delle temperature sul lato riscaldato e raffreddato del TEG. Il modello di TEG analizzato è impiegato nella conversione di calore alle basse temperature, cioè fino a 200°C a cui corrisponde una tensione a vuoto generata pari a 8.6 V. Sulla base delle curve caratteristiche ottenute è stato calcolato il coefficiente di Seebeck. L’analisi sperimentale è stata approfondita a sua volta ricercando i parametri prestazionali, ossia il valore della figura di merito ZT e dell’efficienza di conversione del calore in potenza elettrica. I risultati ottenuti attestano le scarse efficienze raggiunte dai generatori termoelettrici che attualmente non presentano caratteristiche competitive nella sostituzione dei principali sistemi di produzione dell’energia. Si è ipotizzato infine il funzionamento dei moduli nella condizione più favorevoli, cioè di massima generazione di tensione quando è applicata una differenza di temperatura pari a 170°C.

L’obiettivo della sperimentazione è stato valutare l’effetto combinato di un trattamento termico e l’aggiunta di composti naturali quali Satureja montana o Cotinus coggygria sulla vitalità di microorganismi degradativi. L’estrazione dei composti naturali è avvenuta mediante due tecniche diverse, il primo tramite idrodistillazione, mentre il secondo tramite etanolo. Conoscendo le proprietà antimicrobiche dei due estratti e l’effetto dei trattamenti termici anche blandi (60°C) sulla vitalità cellulare, si è voluto valutare l’effetto combinato di questi due trattamenti sulla shelf-life di un succo di carota aggiunto di un’aliquota di un succo di arancia per ottenere un pH di circa 5.5. L’analisi è stata effettuata anche su campioni non trattati termicamente, per avere un riferimento sull’effetto singolo delle due sostanze. I microorganismi sul quale si è voluto effettuare la ricerca sono stati la microflora naturalmente presente (batteri mesofili totali, psicrofili totali, lieviti, batteri lattici e coliformi) e un mix di Saccharomyces cerevisiae e Lactobacillus plantarum deliberatamente inoculati nei campioni di succo.

Nelle Alpi è stata documentata un incremento delle velocità di scorrimento dei rock glacier e dei fenomeni di destabilizzazione in relazione all’aumento delle temperature, al riscaldamento del suolo e alla perdita di ghiaccio. Il cambiamento delle condizioni climatiche e l'aumento della temperatura dell'aria influenzano lo stato termico del permafrost. Gli studi hanno dimostrato che la temperatura della superficie del suolo, insieme alle caratteristiche esterne e interne del rock glacier, controlla la deformazione del permafrost e le velocità di flusso dei rock glaciers. Le serie temporali mostrano una correlazione tra le velocità di flusso dei rock glaciers e le temperature dell'aria su scale temporali stagionali, interannuali e decennali, mentre le variazioni di velocità a breve termine sono influenzate dall'idrologia. La tesi esamina l'influenza di alcune forzature meteorologiche e i processi che controllano l'evoluzione della dinamica dei rock glaciers a più scale spazio-temporali attraverso la modellazione basata sui processi, la raccolta e l'analisi dei dati e le tecniche di rilevamento remoto. A questo scopo, sono stati ottenuti dati RGB ad alta risoluzione spaziale raccolti con droni e misure dirette in situ, relative allo stato termico del permafrost e all'idrologia. Il primo studio è legato all'indagine delle dinamiche di un rock glacier su scale temporali interannuali e pluriennali accoppiate all'aumento delle temperature. Prima, l'attenzione è stata posta sulla valutazione della precisione dei modelli digitali di superficie (DSM) e sulla valutazione degli errori sistematici che possono influenzare i dati. Successivamente le nuvole di punti densi, le ortoimmagini e i DSM sono stati elaborati per derivare campi di velocità superficiale 2D e 3D, utilizzando un algoritmo di feature-tracking e l'algoritmo M3C2. Sono state studiate le relazioni tra le velocità superficiali, l'estensione e lo stato termico del permafrost. I risultati hanno mostrato che la cinematica annuale è legata al regime termico del suolo, il permafrost sotto la superficie è vicino alle condizioni di fusione e il permafrost studiato sembra essere in squilibrio con le condizioni climatiche attuali. Il secondo studio indaga la risposta dinamica di un rock glacier utilizzando un algoritmo di correlazione su ortoimmagini. I tassi di scorrimento sono stati poi valutati in funzione della geometria del rock glacier e delle proprietà del materiale utilizzando il Bulk Creep Factor (BCF). I risultati hanno mostrato che la variabilità delle velocità della superficie orizzontale può essere spiegata dalle proprietà reologiche, ma non è possibile trovare una relazione univoca con l'angolo di pendenza della superficie, che a sua volta non è direttamente correlato al BCF. Le velocità aumentano con i BCFs, raggiungendo grandi valori (BCF < 20) e aspetto (valori discontinui) tipici dei rock glaciers che sperimentano un comportamento di destabilizzazione. Data la fase di rapido movimento, l'avanzamento della linea frontale, la formazione di fessure e la distribuzione spaziale contrastante nei BCFs, il rock glacier è un rock glacier destabilizzato. Il terzo quantifica il contributo del rock glacier sul deflusso del bacino e indaga la circolazione delle acque sotterranee del rock glacier. Sono state eseguite iniezioni di sale sulla corrente principale dell'area studiata e immissioni di coloranti artificiali sulla superficie del rock glacier. Questi dati sono stati integrati con misure di conducibilità elettrica (EC) e temperatura dell'acqua. Le analisi evidenziano l’importante capacità di stoccaggio dell'acqua del rock glacier. Il contributo EC del rock glacier è più basso all'inizio dell'estate e aumenta successivamente verso l'inizio dell'autunno. La bassa temperatura dell’acqua del rock glacier suggerisce che il flusso dell'acqua è in contatto con il permafrost e può abbassare la temperatura dell'acqua del torrente.
Since the 1990s, a significant acceleration of rock glacier flow rates and of destabilizing phenomena have been documented in the European Alps in relation to constantly rising temperatures, soil warming and ice loss. Changing climatic conditions and the increase in air temperature strongly influence the thermal state of permafrost. Studies showed that ground surface temperature, together with the rock glacier external and internal characteristics, controls the deformation of frozen ground and the rock glacier flow velocities. Kinematic time series showed a correlation between rock glacier flow rates and air temperatures at seasonal, inter-annual and decennial time scales, while short-term velocity variations seem to be influenced by the hydrology of the rock glaciers. The thesis, composed of three main studies, examines the influence of some meteorological forcing and the processes controlling the evolution of rock glacier dynamics at multi spatio-temporal scales by means process-based modelling, data collection and analysis, and remote sensing techniques. For this purpose, high spatial resolution RGB data collected with drone platforms and direct in-situ measurements, related to thermal state of permafrost and hydrology, were conducted. The first study is related to the investigation of the rock glacier dynamics on interannual and multiannual time scales coupled with rising warming temperatures. First, the focus was set on assessing the accuracy of the Digital Surface Models (DSMs) and on evaluating systematic errors that may affect the drone-SfM derived data. Once the recipe to derive accurate datasets was found, the dense point clouds, the orthoimages and the DSMs were processed to derive 2D and 3D surface velocity fields, using a feature-tracking algorithm and the Multiscale Model to Model Cloud Comparison algorithm. Successively, the relationship between horizontal surface velocities, extension of frozen ground at depth and thermal state of permafrost were investigated. The results showed that annual kinematics are related to the ground thermal regime, the subsurface ice is close to melting conditions and the investigated permafrost appears to be in imbalance with the current climatic conditions. The second study investigates the dynamics response of rock glacier dynamics using an image correlation algorithm on orthoimages. Then the creep rates were evaluated as a function of the rock glacier geometry and material properties using the Bulk Creep Factor (BCF). The results showed that the variability in the horizontal surface velocities can be explained by the rheological properties but a unique relation with the surface slope angle, which in turn is not directly related to BCFs, cannot be found. The creeping process increases with the BCFs, reaching large values (BCF < 20) and aspect (discontinuous values) typical of rock glaciers experiencing destabilization behaviour. Given the fast-moving phase, the advancement of the front line and the front toe of the rock glacier, the formation fissures, and the contrasting spatial distribution in the BCFs, the rock glacier could be considered a destabilised rock glacier. The third study quantifies the rock glacier contribution on the catchment runoff and investigates the rock glacier groundwater circulation. Salt injections on the mainstream of the investigated area, artificial dye tracers inputs on the rock glacier surface were performed. This information was then integrated with electrical conductivity (EC) measurements and water temperature. The analysis highlights the hydrological relevance of the rock glacier as a complex geomorphological feature with important water storage capabilities. The EC contribution of the rock glacier is lowest in early summer and successively increases towards early autumn. Low temperature of the water discharge of the rock glacier suggests that the water flow is in contact with permafrost and can lower the stream water temperature.

Data l’importanza dei CFRP nell’industria aerospaziale, in questo lavoro di tesi vengono esposte alcune tra le ultime ricerche e metodologie impiegate per la comprensione degli effetti dell’invecchiamento termico e dell’invecchiamento igro-termico sulle proprietà meccaniche statiche (ad esempio ILSS e TTS), sulle prestazioni del materiale rispetto agli impatti a bassa velocità (attorno a 20 m/s) e alta velocità (normalmente tra 80-500 m/s) e sulla resistenza a fatica di questi materiali.

Valutazione degli effetti ambientali sulle caratteristiche meccaniche di materiali compositi avanzati. Laminati in fibra di carbonio e resina epossidica, sottoposti a cicli termici, sono stati analizzati per determinare le resistenze strutturali degli stessi. I valori ottenuti sono stati comparati con materiale non invecchiato.

Negli ultimi anni, la popolazione è stata esposta a vari tipi di campi elettromagnetici generati da strumentazioni elettroniche e dispositivi di telecomunicazione. In questa tesi, si valutano SAR ed effetti termici prodotti da tre antenne patch a radiofrequenza sia su Cheratinociti (cellule dell'epidermide) in vitro che sull'epidermide umana in vivo caratterizzata in un modello multistrato contenente tessuti biologici. Le antenne progettate hanno frequenze di risonanza di 1.8 e 2.4 GHz, tipiche delle bande utilizzate rispettivamente da LTE (Long Term Evolution, la più recente evoluzione degli standard di telefonia mobile cellulare) e dalle moderne tecnologie Wi-Fi, e di 60 GHz, propria delle cosiddette onde millimetriche. Vengono valutati quindi il SAR (Specific Absorption Rate, grandezza che fornisce una misura dell'assorbimento delle onde da parte dei tessuti biologici) e le variazioni di temperatura prodotte dall'applicazione del campo elettromagnetico: ciò viene realizzato attraverso l'equazione del calore stazionaria e, nel caso dell'epidermide in vivo, con la Bioheat Equation, che contempla anche la circolazione sanguigna ed il calore generato nei processi metabolici che avvengono nell'organismo.

In questa tesi vengono analizzati alcuni schemi circuitali di convertitori di micro potenze da generatori termoelettrici sottoposti a gradienti di temperatura limitati. I circuiti, basati su oscillatori step-up in grado di innescarsi con tensioni di alimentazione estremamente basse, sono stati analizzati dal punto di vista teorico e mediante successive simulazioni circuitali. Le potenze ottenibili con gradienti di temperatura inferiori a 10K risultano tipicamente comprese tra qualche uW e qualche decina di uW, con efficienze fino a circa il 40%.

Considero campi quantistici liberi, scalari, su spazio-tempi curvi per ottenere informazioni sull'interazione tra fenomeni quantistici e gravitazionali. Uso l'approccio del rivelatore Unruh-DeWitt per sondare gli effetti termici e quantistici su spaziotempi statici e non globalmente iperbolici. In questo contesto, tutte le osservabili fisiche dipendono dalla scelta di una condizione al contorno che non può essere individuata, in generale, senza ricorrere a un esperimento. Nonostante ciò, il framework applicato ammette una grande famiglia di condizioni al contorno (Robin) e ci garantisce dinamiche fisicamente sensibili e funzioni a due punti della forma Hadamard locale. Scopro che gli effetti anti-Unruh/Hawking non sono evidenti per gli stati termici sul buco nero BTZ, né per i buchi neri topologici senza massa di quattro dimensioni. Sebbene il significato fisico di questi effetti statistici rimanga sconcertante, il mio lavoro corrobora la loro relazione non banale con la condizione KMS e rivela l'influenza fondamentale della dimensione spaziotemporale nella loro manifestazione. Sui monopoli globali, trovo che per campi accoppiati minimamente privi di massa la velocità di transizione, le fluttuazioni termiche e la densità di energia rimangono finite alla singolarità solo per la condizione al contorno di Dirichlet. Per i campi accoppiati in modo conforme, sebbene la densità di energia diverga per tutte le condizioni al contorno, la velocità di transizione e le fluttuazioni termiche svaniscono al monopolio; indicando che anche se c'è energia infinita, non si verifica alcuna emissione spontanea se il campo quantistico non è fluttuante. Inoltre, costruisco esplicitamente funzioni a due punti per gli stati del suolo e termici sui buchi neri topologici di Lifshitz, ponendo le basi per future esplorazioni in questo contesto di rottura di Lorentz. Mi aspetto che il mio lavoro porti consapevolezza sull'intricato ruolo svolto dalla scelta di diverse condizioni al contorno, stimoli il dibattito sugli effetti termici sui buchi neri e sulle singolarità nude e promuova la potenza e l'utilità delle analisi semi-classiche.
In the lack of a full-fledged theory of quantum gravity, I consider free, scalar, quantum fields on curved spacetimes to gain insight into the interaction between quantum and gravitational phenomena. I employ the Unruh-DeWitt detector approach to probe thermal, quantum effects on static, non-globally hyperbolic spacetimes. In this context, all physical observables depend on the choice of a boundary condition that cannot be singled-out, in general, without resorting to an experiment. Notwithstanding, the framework applied admits a large family of (Robin) boundary conditions and grants us physically-sensible dynamics and two-point functions of local Hadamard form. I discover that the anti-Unruh/Hawking effects are not manifest for thermal states on the BTZ black hole, nor on massless topological black holes of four dimensions. Whilst the physical significance of these statistical effects remains puzzling, my work corroborates their non-trivial relation with the KMS condition and reveals the pivotal influence of the spacetime dimension in their manifestation. On global monopoles, I find that for massless minimally coupled fields the transition rate, the thermal fluctuations and the energy density remain finite at the singularity only for Dirichlet boundary condition. For conformally coupled fields, although the energy density diverges for all boundary conditions, the transition rate and the thermal fluctuations vanish at the monopole; indicating that even if there is infinite energy, no spontaneous emission occur if the quantum field is not fluctuating. Moreover, I explicitly construct two-point functions for ground and thermal states on Lifshitz topological black holes, setting the ground for future explorations in this Lorentz breaking context. I expect my work to bring awareness on the intricate role played by choosing different boundary conditions, to stimulate the debate on thermal effects on black holes and naked singularities, and to promote the power and usefulness of semi-classical analyses.

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Tese (Doutoramento)
IPEN/T
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

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Dissertacao (Mestrado)
IPEN/D
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Parto prematuro e canto materno: effetti sull’attaccamento post-natale, sul benessere neonatale e sull’allattamento. Studio randomizzato controllato. TIN-Lullabies 2013 Abstract Background: Mother- infant bonding has a well-established importance for the development, cognitive and behavioral well-being of the baby. Consider a premature birth: mother and infant are in a situation of greater vulnerability. That's why it is even more necessary that midwives must provide for the protection of their health. In this context, the use of maternal singing to the baby could be a tool to suggest mothers to be able to get into the complexity of the situation through a simple but significant and direct channel. Therefore, singing could be a connection that helps the mother and the baby to keep together in a situation in which contact is limited. Mother’s singing could increase the development of the attachment bond, that is crucial for the future health of the child. Objectives: To assess the effect of lullaby maternal singing on postnatal attachment after a premature birth; to evaluate the effect of lullaby maternal singing on wellbeing and behavior of the newborn and on type of feeding up to 3.5 months after randomization. Methods:: It is a single-center randomized controlled trial. Mother and infant whose birth took place between 32 and 34 gestational weeks will be enrolled at Maternal and Neonatal Department at San Gerardo Hospital in Monza. A total of at least 128 new mothers must be included in the study. The recruitment will be done within 48 hours of birth. The data collection will begin after the recruitment and it will end at 3.5 months from randomization. The demographic, social, obstetric data of mother and newborn will be detected and recorded in an appropriate form. The Postnatal Attachment (mother-infant) will be evaluated through Mother-to-Infant Bonding Scale. Data about infant’s vital signs will be taken from the computerized clinical documentation. The data about breastfeeding will be taken during the intermediate evaluations during the hospitalization of babies in NICU and will continue after returning home. Results: The research aims to analyze the effect of maternal singing of lullaby on post-natal attachment, well-being and behavior of the newborn, as well as the type of breastfeeding from birth to 3.5 months after enrollment in a sample of mothers and premature infants whose birth took place between 32 and 34 gestational weeks. Conclusions: Maternal singing of lullaby could be another instrument that midwives can use during the assistance with mothers who live the experience of a premature birth. It could be a stimulus to increase mother-infant attachment and improve neonatal growth.

This thesis was focused on monitoring the viability of eukaryotic and prokaryotic cells after exposure of termites-isolated chemicals. Recently, evidence of antibacterial and antifungal properties of these defense substances has grown, and they can find a wide range of uses not only in the pharmaceutical industry. In this work, three defensive substances from termites were studied: nerolidol, nitropentadecene and methylanthranilate. Their antibacterial effects, minimal inhibitory concentrations and minimal bactericidal concentrations against Escherichia coli STBL3 strain were monitored. Further, their cytotoxic effects on eukaryotic non-tumor (HEK293FT) and tumor cells (MCF7) as well as their effect on plasmid DNA were studied. Antibiotic ampicillin and cytostatic cisplatin were used as control substances for antibacterial and cytotoxic effects, respectively. In the case of the action of nerolidol, nitropentadecene and methylanthranilate on the STBL3 strain, antibacterial activity was not demonstrated. Cytotoxic effects were observed nerolidol and nitropentadecene. None of the examined substances modified the plasmid DNA.

I sistemi idrotermali in ambiente vulcanico rappresentano la manifestazione in superficie di processi magmatici che avvengono in profondità. Un esempio di area idrotermale ad alto rischio vulcanico è quella di Campi Flegrei, caratterizzata da frequenti fenomeni di unrest e fenomeni di vulcanismo secondario. Gli studi riguardanti gli eventi che hanno interessato la zona negli ultimi cinquanta anni, associano questi fenomeni alla presenza ed al movimento di fluidi caldi e pressurizzati nel sottosuolo in prossimità della caldera. Il modello a sorgente termo-poro-elastica si presta a descrivere questa fenomenologia, spiegando anche la presenza della sismicità che spesso accompagna gli episodi di unrest. Una sorgente TPE presente in letteratura consiste in un'inclusione posta all'interno della crosta, a forma di disco sottile. Tale inclusione è sottoposta a variazioni di temperatura e pressione di poro, mentre il mezzo circostante si trova in condizioni drenate e isoterme. Recenti studi di tomografia suggeriscono per la caldera di Campi Flegrei la presenza di uno strato dove si concentra la sismicità dell'episodio 82-84, che è compatibile con la presenza di una sorgente TPE di dimensioni equivalenti. In questa tesi proponiamo un metodo per estendere il modello di sorgente TPE a forma di disco, al caso di un'inclusione di forma cilindrica avente uno spessore arbitrario. La sorgente di forma cilindrica può infatti essere rappresentata come una sovrapposizione di più inclusioni a forma di disco, posto che questi siano abbastanza sottili. Mostreremo quindi come stimare il numero e lo spessore dei singoli elementi che permettono di ottenere una corretta rappresentazione di una inclusione TPE cilindrica. Si proverà che lo spostamento non è significativamente influenzato dalla discretizzazione ed è ben rappresentato dal modello a disco qualunque sia lo spessore della sorgente. Per la rappresentazione degli sforzi invece, la discretizzazione risulta in generale necessaria.

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Dissertacao (Mestrado Profissionalizante em Lasers em Odontologia)
IPEN/D-MPLO
Intituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares, IPEN/CNEN-SP; Faculdade de Odontologia, Universidade de Sao Paulo

I pesticidi neonicotinoidi sono tra gli insetticidi attualmente più diffusi e utilizzati. Le informazioni riguardanti la loro tossicità sono tutt’ora scarne e focalizzate prevalentemente negli ambienti marini. Lo scopo di questo lavoro quindi è stato quello di verificare, tramite un test di tossicità cronica, gli effetti derivanti da un’esposizione a lungo termine a tre prodotti appartenenti a questa classe di contaminanti, acetamiprid (ACE), thiacloprid (THI) e thiamethoxam (TMX). Il biondicatore utilizzato per questo test è Acartia tonsa, un copepode calanoide. Gli endopint tenuti in considerazione per stimare la tossicità sono: produzione giornaliera delle uova, schiusa di esse, mortalità larvale e variazioni nello sviluppo larvale. Per ciascun neonicotinoide sono state saggiate due differenti concentrazioni sub-letali, precisamente 10 e 100 ngL-1, scelte sulla base di risultati precedentemente ottenuti con test di sviluppo larvale. TMX, alle concentrazioni utilizzate in questo lavoro, risulta non essere impattante per gli organismi. THI e ACE, invece, influiscono sulla quantità e sulla qualità delle uova, alterandone il corretto tasso di schiusa e il conseguente sviluppo larvale, incidendo anche sulla mortalità degli stadi giovanili.

This thesis evaluated the attractancy and mortality of Metarhizium anisopliae on two species of subterranean termites, Reticulitermes flavipes (Kollar) and Coptotermes formosanus Shiraki. There were four specific objectives developed for this research. The first objective was to determine if R. flavipes or C. formosanus were attracted to the mycelium mat matrix of M. anisopliae cultured on rice or corn. The second objective was to determine the tunneling distances of R. flavipes and C. formosanus when exposed to aged strains of M. anisopliae. The third objective was to determine if the fungus caused mortality to populations of R. flavipes or C. formosanus in glass tube bioassays. The fourth objective was to determine if R. flavipes termites are attracted to an ethanol extract of mycelium of M. anisopliae (X-5) or a commercial preferred feeding product (Summon??), and to estimate the percent consumption of the cellulose matrix. The extract and the Summon?? disks were tested in the laboratory using glass plate bioassays, and in the field using commercial termite monitors containing each of the treatments individually. The results with attractancy and mortality varied with age and generation of M. anisopliae mycelia, but all treatments were more attractive and caused more mortality than the controls. When presented with choices, both R. flavipes and C. formosanus did show preference to both the mycelium and the extract forms of M. anisopliae. The 1:1000 dilution of M. anisopliae extract (X-5) was strongly preferred over the other treatments, and all of the dilutions were preferred over the Summon?? and ethanol (40%) treated disks in the laboratory. An analysis of the consumption of test cellulose matrix showed that Summon?? did not attract termites, but it was a phagostimulant. When the undiluted ethanol extract of M. anisopliae was tested in the field, there were more termite visits to the ethanol extract of M. anisopliae (X-5) treated monitors stations, and the fewest termite visits were observed in the monitors containing the untreated fiber pulp disks.

2012 - 2013
Il compost è un fertilizzante ottenuto dalla decomposizione biologica di rifiuti organici in condizioni controllate. Il processo di decomposizione biologica porta ad una parziale mineralizzazione dei composti organici più degradabili e favorisce l'umificazione di quelli più recalcitranti. L'utilizzo del compost in agricoltura è una strategia ampiamente utilizzata per incrementare la fertilità del suolo (aggiungendo, ad esempio, nutrienti come K, Ca, Mg, Na) e, nel contempo, evita che i rifiuti organici possano essere conferiti in discarica. L'applicazione a lungo termine del compost, tuttavia, potrebbe incrementare il rischio di accumulo di metalli pesanti nel suolo e nelle colture, e di conseguenza, per la salute umana. In un esperimento a lungo termine, un suolo agricolo mediterraneo è stato annualmente sottoposto ai seguenti trattamenti: fertilizzazione minerale NPK (MIN), ammendamento con compost (CMP) e ammendamento con compost a cui è stato aggiunto ogni anno azoto in quantità pari a metà dose utilizzata nella fertilizzazione minerale; un suolo non fertilizzato è stato utilizzato come controllo. Il totale di compost aggiunto dopo sette anni di sperimentazione è stato di 150 t/ha in CMP e 105 t/h in CMP+N/2. Sono stati valutati alcuni indicatori microbici della qualità del suolo come la biomassa microbica, la respirazione, l'attività idrolasica totale, il carbonio organico del suolo e la sua ripartizione in pool di diversa stabilità chimica; alcuni macro e micro-nutrienti ed elementi potenzialmente tossici sono stati misurati nel suolo (totale e frazione disponibile) e nelle colture. I risultati mostrano che il ripetuto ammendamento con il compost incrementa il carbonio organico del suolo; in relazione a questo cambiamento si ottiene un positivo effetto sulla fertilità biologica del suolo e sull'attività microbica rispetto ai suoli con fertilizzazione minerale. L'incremento della frazione stabile del carbonio organico del suolo sottolinea l'importanza dell'ammendamento con il compost come strategia per promuovere il sequestro del carbonio nel suolo. I risultati delle concentrazioni dei nutrienti e degli elementi potenzialmente tossici nel suolo e nelle colture dopo il 5° ed il 6 anno di sperimentazione mostrano come la ripetuta applicazione di compost non rappresenti un rischio di accumulo per le colture anzi, può fornire nutrienti alle colture come nel caso del potassio. Un approccio preliminare all'analisi molecolare della struttura della comunità microbica del suolo mostra delle differenze tra i trattamenti.- [a cura dell'autore]
XII n.s.

Negli ultimi anni, è aumentato notevolmente l'interesse per piante e prodotti vegetali, e composti da essi derivati od estratti, in alternativa ai conservanti chimici per prevenire o ritardare lo sviluppo microbico negli alimenti. Questo deriva dalla percezione negativa, ormai diffusa a livello pubblico, nei confronti di sostanze di sintesi che sono ampiamente utilizzate come conservanti nell’industria alimentare. Sono stati effettuati diversi studi sull’attività antimicrobica di questi composti negli alimenti, anche se il loro utilizzo a livello industriale è limitato. Ciò dipende dalla difficile standardizzazione di queste sostanze, dovuta alla variabilità della matrice alimentare che ne può alterarne l’attività antimicrobica. In questa sperimentazione si sono utilizzati l’olio essenziale di Sateureja montana e l’estratto di Cotinus coggygria e sono state fatte delle prove preliminari, determinandone le componenti volatili tramite gas-cromatografia abbinata a microestrazione in fase solida. Sono stati selezionati un ceppo di Listeria monocytogenes (Scott A) e uno di Saccharomyces cerevisiae (SPA), e sono stati utilizzati per realizzare curve di morte termica in sistema modello e in sistema reale. Dai risultati ottenuti si può affermare che Satureja montana e Cotinus coggygria possono essere presi in considerazione come antimicrobici naturali da impiegare per la stabilizzazione di alimenti, nonché per ridurre l’entità dei trattamenti termici atti a salvaguardare le proprietà nutrizionali ed organolettiche di alimenti, come ad esempio succhi di frutta, garantendone la sicurezza e qualità microbiologica.

La methode du guide circulaire ouvert, termine par un iris circulaire epais, permet la caracterisation microonde non destructive de materiaux dielectriques ou magnetiques, homogenes et isotropes, a faces planes paralleles de faible dimension. On etablit, par developpement modal des champs electromagnetiques dans la structure et par transformation de hankel dans les milieux dielectriques, les amplitudes complexes de chaque mode. Ceci permet le calcul du coefficient de reflexion des modes d'excitation te#1#1 et te#0#1 en fonction des permittivites complexes des materiaux. L'etude d'une cavite cylindrique aux parois de conductivite finie, ouverte par des iris epais, permet de caracteriser des materiaux dielectriques aux dimensions plus reduites. Des guides en materiau composite, des iris et une cavite en graphite ont ete realises pour la mesure en temperature. Ces dispositifs ont ete valides par la bonne correspondance des permittivites obtenues avec celles determinees pour les guides et la cavite metalliques a temperature ambiante. Enfin, des permittivites complexes de materiaux elabores a la societe europeenne de propulsion a bordeaux, sont presentees pour des temperatures de l'ordre de 1500c avec un four a image d'arc a une frequence de 10 ghz

Dando continuità all’attività di ricerca intrapresa durante il mio precedente tirocinio presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale DIN di Bologna, lo scopo della mia tesi è stato quello di chiarire i meccanismi di stabilità di fase della lega ad alta entropia CoCrFeMnNi ed esplorare la sua natura metastabile alle medio-alte temperature (tra i 450-1150°C). Nell’ottica di possibili future applicazioni industriali, è stato inoltre valutato l’effetto che la produzione via Additive Manufacturing può avere su proprietà e comportamenti delle leghe ad alta entropia. Sperimentalmente sono state fatte importanti osservazioni, a volte in contrasto con la letteratura precedente, che aprono la strada ad ulteriori e più specifiche indagini verso la comprensione dei complessi meccanismi che recentemente hanno reso queste leghe così interessanti per la ricerca a livello mondiale.

I materiali compositi occupano un posto di particolare rilievo in virtù non solo delle forti caratteristiche innovative da loro possedute, ma anche dalla possibilità di progettare il materiale in base alle specifiche funzionali e strutturali del sistema da realizzare. In questo lavoro di tesi sono stati valutati gli effetti di grafene e ossido di grafene sulle proprietà termo-meccaniche di formulazioni polimeriche commerciali sia di tipo termoplastico che termoindurente. In particolare sono stati valutati i metodi di dispersione delle nanocariche, ottimizzandoli per ciascuna matrice polimerica e successivamente sono stati preparati i provini necessari per la caratterizzazione dei materiali (nano)compositi ottenuti, al fine di valutare l’effetto della presenza delle nanocariche grafeniche.

The production of electrical energy in Veneto is currently characterized by a high dependence on conventional resources such as coal and natural gas. Recent European regulations have set new national targets for the production of electricity from renewable sources by 2020. In addition, the EU has placed a declining cap on CO2 emissions for large plants. What level of renewable energy production is realistic for the Veneto region to achieve? What different technologies will be utilized in realizing this level? What degree of subsidy will be necessary to achieve goals set by the European Union? To answer these questions, we built VES (Veneto Electricity Simulator), a system dynamics model that can be used to analyse the complex systems in the electricity sector, which are characterized by many interacting variables such as production, energy mix, and the external effects of such activities. In this paper, we discuss the use of VES to examine the expenditures and the externalities associated with 1) the proposed changes in one of the EU renewable energy production subsidies and 2) possible changes in the market price of CO2 emissions.
La produzione di energia elettrica in Veneto è caratterizzata da un’alta dipendenza dalle fonti fossili quali il carbone ed il gas. Le recenti normative europee hanno fissato un target di consumo di energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili da raggiungere entro il 2020 e contemporaneamente è stato posto un tetto alle emissioni di CO2 per gli impianti di grandi dimensioni che gradualmente si ridurrà nel tempo. Che target di produzione da energie rinnovabili riuscirà a raggiungere il Veneto? Che peso avranno le diverse tecnologie? Quanti sussidi saranno necessari per raggiungere gli obbiettivi stabiliti dall’Unione Europea? Per rispondere a queste domande è stato costruito il modello di simulazione VES (Veneto Electricity Simulator). Il modello costituisce un’implementazione della metodologia “System Dynamic Analysis” orientata all’analisi di un sistema complesso come quello elettrico nel quale interagiscono variabili legate all’attività di produzione, alle scelte di politica energetica ed agli effetti di tali attività. Nel presente articolo mediante l’uso del modello VES vengono analizzati i costi e le esternalità derivanti 1) dalla variazione del livello di sostegno del prezzo di vendita dell’energia elettrica prodotta dalle fonti rinnovabili e 2) gli effetti sul settore elettrico delle variazioni dei prezzi delle emissioni della CO2.

In Ground Source Heat Pump systems (GSHP) a continuous circulation of a fluid inside the exchangers installed in the ground transfers heat between the ground and the building’s conditioning system. The heat exchange connected to a GSHP has been shown to alter the natural thermal status of the surrounding subsoil (Banks, 2012). Often the carrier fluids are brines consisting of a mixture of water and anti-freezing solutions, which lower their working temperature in order to improve the heat extraction from the ground during the cold season. The international community has already pointed out the importance of assessing a minimum temperature threshold for the brines inside the probes, in order to constrain the thermal anomalies induced in the soil (Haehnlein et al., 2010; Haehnlein et al., 2013). This research analyzes how the cyclic thermal stress induced by a borehole heat exchanger (BHE) in the subsoil could change the sediments'€™ properties, if the BHE works in extreme running conditions which induce freeze-thaw cycles (FTCs) and heating processes in the ground. The study case of Venice (Italy) is considered, where GSHP systems could be a very interesting solution for the issues related to the particular configuration of the city center, to the density of historical buildings and to the local regulations. Venice represents an example of a densely urbanized area with the subsoil characterized by a continuous alternation between cohesive and sandy layers, as in most lowland plains. A large laboratory program is undertaken in order to measure how the thermal anomaly affects the mechanical, hydraulic and thermal properties of deposits surrounding a BHE, if FTCs occur. In addition, a first evaluation of the thermal impact on the subground is carried out using finite element modelling (Feflow FEMCode), considering a typical building and the geological context of the study case. The freezing point of sediments is some degrees below 0°C, and varies depending on the kind of sediment, water content, salt content and imposed load (Bing e Ma, 2011; Marion, 1995). While coarse materials display very few effects to temperature changes, FTCs induce a thermal consolidation process affecting irreversibly the cohesive sediments texture, due to the important role that water molecules play in their structure (Konrad e Morgenstern, 1980; Qi et al., 2008)). After 5-7 FTCs, the cohesive samples achieve a new state of equilibrium, characterized by a lower void ratio and a higher state of compaction (Konrad, 1989c). Experimental results show that a significant settlement is induced in normal-consolidated cohesive layers, while, in the case of overconsolidated layers, a negligible expansion occurs. The effects are intensified in more active clayey sediments characterized by a higher plasticity index and with the presence of smectite minerals, which are more sensitive to temperature changes. The induced thermal settlement is measured considering several conditions of thermal and mechanical loads, degree of overconsolidation and interstitial water salinity, by means of a special device consisting in a thermostatically controlled oedometer. The irreversible compaction effect induced on cohesive sediments increases with higher salinity concentration, despite the fact that the increasing salt content lowers the sediment freezing point, thereby protecting the soil from freezing processes. The thermal induced consolidation is achieved in clayey layers with different intensity along the probe, decreasing with increasing applied mechanical stress corresponding to increasing depth. These layers will display hereafter a higher stiffness to higher loads and a sort of insensitivity to further thermal stress. The obtained results also demonstrated that the BHE’s thermal stress can significantly increase the vertical hydraulic conductivity in cohesive layers, if FTCs are established. The effect is higher in shallow deposits and in overconsolidated layers. Therefore, it is important to estimate the propagation of the frost front induced by a GSHP system in terms of time and position, in order to evaluate the volume involved in the critical thermal processes. The propagation of the thermal plume induced in the ground is gained from several modelling simulations performed considering different conditions. A first model represents a 100m length BHE inserted into the ground, characterized consistently with the urban features and the geological context of the study case considered. A real case scenario is analyzed where the thermal requests are unbalanced towards heating. The results show that the volume of ground involved in the freezing processes is very constrained next to the probe; hence a correct representation of the studied phenomenon needs a new and more defined modelling mesh. For this purpose, another fully discretized model of a double-U BHE was performed, in order to increase the accuracy of the representation of the heat transfer process in frozen ground conditions, providing a more reliable evaluation of the induced thermal anomaly. The sediments phase change is considered by means of a recently developed plug-in(Anbergen et al., 2014 ),, which takes into account the release of latent heat and incorporates the sediments’ thermal properties in frozen state, which affect the extension of the induced thermal anomaly. Hence, specific experimental measures of thermal properties of cohesive sediments sampled in the Venetian area are performed in both frozen and unfrozen conditions. Four different 50cm deep slices of the probe-ground system are analyzed by using the fully discretized model, characterized with the boundary conditions provided by the total-length model and by the experimental measures. Results show that the freezing front is very constrained around the probe (with a radius <20cm from the filling grout) in the studied conditions, decreasing with increasing depth along the probe. Despite the fact that only a limited volume close to the probe will experience FT cycles, the consequences of the thermal alteration on cohesive layers cannot be neglected. A significant settlement could occur next to the probe, derived from the compaction gained in the clayey layers present in the local stratigraphic sequence. Furthermore, the increased vertical permeability of the BHE surrounding cohesive layers could constitute a possible hydraulic connection of different aquifers previously separated. These occurrences have to be taken into account in the boreholes field design and during the running phase, because their relevance increases with the abundance of clayey layers and with the number of BHE in the array. The issues studied are particularly hazardous in dense urbanized areas, characterized by abundance of cohesive layers in the stratigraphic sequence, where the lack of external spaces implies that the BHEs have to be bored under or close to the buildings’ foundations. In order to regulate the installation of new BHE fields and their exploitation avoiding the highlighted issues, it is important to identify the areas more suitable for this application. Finally this work presents the map of geological sensibility to the thermal stress induced by a BHE of Venice’s historical center, which is based on the distribution of sensitive cohesive sediments in the subsoil, obtained by a high density stratigraphic data-base. In conclusion, low enthalpy geothermal systems should be designed taking into account the thermal sensitivity of the subsoil. The obtained results could contribute to the definition of the environmental hazards connected to the use of GSHP systems.
Gli impianti geotermici di bassa entalpia per la climatizzazione degli edifici sono una tecnologia emergente che permette di avere una più elevata sostenibilità e un minor impatto ambientale, grazie all'€™uso di energie alternative ai combustibili fossili e all'€™abbattimento delle emissioni nocive in atmosfera (Huttrer, 1997; Lund et al., 2005). Negli impianti a circuito aperto detti GWHP (Ground Water Heat Pump) l'€™energia termica è scambiata direttamente con l'€™acqua sotterranea che viene prelevata e reimmessa nel sottosuolo. Negli impianti a circuito chiuso invece, detti GSHP (Ground Sorurce Heat Pump), lo scambio termico tra l'™edificio e il terreno è affidato ad un fluido termovettore che scorre all'™interno di sonde inserite nel sottosuolo. Il terreno funziona come sorgente di energia termica che viene fornita all'edificio durante l'€™inverno, e come serbatoio a cui cedere calore durante l'estate. La tipologia di scambiatori di calore a terreno più diffusa è la sonda verticale, inserita nel sottosuolo per una profondità  di circa 100m. Una pompa di calore controlla il sistema spendendo energia elettrica, fornendo un incremento di energia termica quando necessario. La sostenibilità energetica ed ambientale del sistema nasce dal fatto che il sottosuolo già  a qualche metro di profondità  mantiene pressoché costante la temperatura nel corso dell'€™anno, pari all'€™incirca alla temperatura media annua dell'aria (Banks, 2012). Di conseguenza ai processi di scambio di calore tra il fluido termovettore ed il terreno, l'equilibrio termico della porzione di sottosuolo che circonda la sonda viene modificato rispetto alla condizione indisturbata. Spesso, i fluidi termovettori sono acqua miscelata con soluzioni antigelo, che permettono di abbassarne la temperatura di lavoro in modo da aumentare l'estrazione di calore dal terreno durante la stagione invernale. La necessità  di prestare attenzione alle possibili conseguenze indotte nel sottosuolo dall'€™anomalia termica generata durante l'€™esercizio di impianti a circuito chiuso è stata sottolineata recentemente dalla comunità scientifica internazionale, che ha invitato a minimizzarne l'™intensità per le possibili conseguenze ambientali provocate, anche considerando l'interazione che può crearsi tra impianti vicini (Haehnlein et al., 2010; Haehnlein et al., 2013). In generale infatti, è noto che le proprietà  dei materiali vengono alterate dalle variazioni di temperatura, ma l'entità  di tali alterazioni e la sensibilità alle variazioni termiche delle diverse tipologie dei sedimenti presenti nel sottosuolo non sono ancora ben note. L'obiettivo della ricerca presentata è consistito nell'€™indagare l'€™anomalia termica indotta nel sottosuolo dal funzionamento di una sonda geotermica verticale ed i possibili effetti da questa provocati sulle proprietà dei sedimenti al suo intorno, considerandone sia le proprietà  meccaniche ed idrauliche sia le proprietà termiche, le quali possono a loro volta influenzare nel lungo periodo l'€™integrità e la funzionalità  del sistema sonda-terreno. In particolare sono state considerate condizioni critiche di funzionamento dell'€™impianto che, utilizzando additivi anticongelanti all'interno delle sonde, possono indurre fenomeni di congelamento e scongelamento nel terreno circostante, oltre a riscaldamento. E'™ stato considerato il caso studio del centro storico di Venezia, dove, a causa della particolare conformazione della città e della tipologia degli edifici presenti, spesso gli impianti si trovano a funzionare in condizioni di esercizio estreme. Il caso studio considerato, pur dedicato ad un particolare contesto geologico ed ambientale, può essere considerato esemplare ed estensibile anche ad altri ambienti geologici caratterizzati dalle condizioni litostratigrafiche tipiche delle basse pianure alluvionali. Le condizioni ambientali considerate, infatti, descrivono una situazione molto frequente a livello nazionale ed internazionale che, inoltre, per la favorevole condizione morfologica e idrogeologica, risultano spesso sede di importanti insediamenti urbani ad elevata densità edificatoria, quindi con problematiche simili a quelle studiate. E' stato svolto un ampio programma sperimentale, al fine di determinare le deformazioni e le conseguenti variazioni di deformabilità, resistenza e permeabilità  idraulica generate nel sottosuolo dalle variazioni termiche. Le prove sperimentali sono state svolte su materiali diversi e considerando differenti condizioni al contorno (di carico, di stato iniziale, di temperatura, ecc..). Sui medesimi materiali sono state effettuate inoltre misure di conducibilità e diffusività termica a diverse temperature. Infine, con lo scopo di identificare l'estensione della porzione di sottosuolo effettivamente interessata dalle eventuali modifiche delle proprietà misurate, è stato sviluppato un modello matematico agli elementi finiti di un sistema sonda-terreno con il quale è stato possibile studiare l'€™evoluzione nel tempo e nello spazio dell'€™anomalia termica indotta, valutando diverse condizioni di esercizio. Il punto di congelamento dei sedimenti è qualche grado al di sotto di 0° C, e varia a seconda del tipo di sedimento, del contenuto d'€™acqua, del contenuto di sale e del carico imposto(Bing e Ma, 2011; Marion, 1995). Mentre i materiali più grossolani (sabbiosi) mostrano effetti molto limitati se sottoposti a cambiamenti di temperatura, i cicli di gelo/disgelo inducono un processo di consolidamento termico che modifica in modo irreversibile la tessitura dei sedimenti coesivi, a causa del ruolo fondamentale che le molecole d'acqua svolgono nella loro struttura (Konrad e Morgenstern, 1980; Qi et al., 2008). Dopo 5-7 cicli di gelo/disgelo, i materiali coesivi raggiungono un nuovo stato di equilibrio caratterizzato da un indice dei vuoti inferiore e da una maggiore compattazione (Konrad, 1989c). I risultati sperimentali dimostrano che nei livelli coesivi normal-consolidati viene indotto un cedimento significativo, mentre, in caso il materiale sia sovraconsolidato, si verifica una espansione trascurabile. Gli effetti sono intensificati nei sedimenti argillosi più attivi, caratterizzati da un alto indice di plasticità e con la presenza di minerali di smectite, più sensibili alle variazioni di temperatura. Gli esperimenti svolti per misurare il cedimento termico indotto sono stati eseguiti utilizzando uno speciale edometro termostatato, considerando diverse condizioni di carico applicato e sollecitazione termica, diversi gradi di sovraconsolidazione e salinità dell'acqua interstiziale. L'effetto di compattazione irreversibile indotto sui sedimenti argillosi aumenta all'€™aumentare della concentrazione salina, nonostante l'€™aumento del contenuto di sale abbassi la temperatura critica di congelamento, proteggendone così il suolo. Inoltre, l'effetto di consolidamento indotto termicamente nei depositi coesivi si verifica con diversa intensità lungo la sonda geotermica, diminuendo all'aumentare del carico applicato, corrispondente alla sollecitazione che si riscontra a profondità crescenti. Questi livelli, una volta subito il processo di consolidamento dovuto ai cicli di gelo disgelo, sono dotati anche di una maggiore rigidezza se sottoposti ad ulteriori carichi e non subiscono ulteriori cedimenti se sottoposti ad aggiuntive variazioni di temperatura. I risultati ottenuti hanno dimostrato, inoltre, che l'™anomalia termica indotta nel terreno da una BHE, se genera cicli di gelo/disgelo, può aumentare in modo significativo la conducibilità idraulica verticale dei livelli argillosi. L'effetto è maggiore nei depositi superficiali e nei livelli sovraconsolidati. Pertanto, è importante valutare l'evoluzione temporale e spaziale della propagazione attorno ad una sonda geotermica delle condizioni che portano il sedimento al congelamento, al fine di valutare il volume di terreno effettivamente coinvolto nei processi individuati come critici. La propagazione del plume termico indotto nel terreno è stata stimata grazie a simulazioni modellistiche, svolte considerando diverse condizioni al contorno. Un primo modello rappresenta una BHE di 100m di lunghezza inserita nel terreno, caratterizzando il modello coerentemente con le caratteristiche urbane e il contesto geologico del caso studio considerato e simulando un caso reale con richieste termiche dell'€™edificio sbilanciato verso il riscaldamento. I risultati mostrano che il volume di terreno coinvolto nei processi di congelamento è molto limitato attorno alla sonda, evidenziando la necessità di aumentare la scala di rappresentazione del fenomeno, utilizzando un modello con una mesh di calcolo più raffinata. A questo scopo è stato realizzato un altro modello di una sonda a doppia U, completamente discretizzato al fine di aumentare la precisione della rappresentazione del processo di trasferimento di calore in condizioni di congelamento del terreno, fornendo così una stima più affidabile dell'anomalia termica indotta. Il processo di cambiamento di fase del sedimento viene rappresentato con l'applicazione di un plug-in recentemente sviluppato (Anbergen et al., 2014 ), che tiene conto del rilascio di calore latente ed inoltre assegna specifiche proprietà termiche ai sedimenti in condizioni di congelamento, che influenzano la propagazione dell'anomalia termica indotta. E'€™ stata quindi eseguita appositamente una serie di misure sperimentali delle proprietà termiche dei sedimenti coesivi dell'area veneziana, sia in condizioni congelate che a temperature al di sopra dello zero. Utilizzando il modello completamente discretizzato, sono state simulate quattro diverse fasce orizzontali del sistema sonda-terra profonde 50cm, caratterizzandole con condizioni al contorno fornite dal modello di sonda completa e dalle misure sperimentali. I risultati mostrano che il fronte di congelamento è molto ristretto nei pressi della sonda (19cm) nelle condizioni studiate, e diminuisce all'aumentare della profondità della fascia di terreno considerata. Nonostante il fatto che solo un volume limitato in prossimità della sonda è effettivamente soggetto a cicli di gelo/disgelo, gli effetti termici indotti sui livelli coesivi non possono essere trascurati. Un cedimento significativo può verificarsi vicino alla sonda, derivato dalla compattazione acquisita nei livelli argillosi presenti lungo la sequenza stratigrafica. Inoltre, l'aumento localizzato della permeabilità verticale dei livelli argillosi potrebbe costituire un possibile collegamento idraulico tra acquiferi differenziati, precedentemente separati. Questi rischi devono essere presi in considerazione nella progettazione del campo sonde e durante la fase di esercizio di un impianto, perché la loro importanza può aumentare con l'abbondanza degli strati argillosi presenti e con il numero di sonde che compongono l'€™impianto stesso. I rischi emersi sono particolarmente pericolosi in aree densamente urbanizzate e caratterizzate da abbondanza di strati coesivi nella sequenza stratigrafica, dove la mancanza di spazi esterni implica che le sonde debbano essere realizzate sotto o nelle vicinanze delle fondazioni degli edifici. Al fine di regolare l'installazione di nuovi campi di sonde geotermiche e il loro utilizzo evitando i problemi evidenziati, è importante identificare le aree del territorio più adatte per questo tipo di utilizzo. Avendo individuato e analizzato tipologie litologiche caratterizzate da una diversa sensibilità all'€™alterazione termica indotta, è stato infine possibile proporre una mappa tematica di sensibilità geologica del territorio di Venezia all'€™alterazione termica, basata sulla distribuzione nel sottosuolo dei sedimenti coesivi "sensibili", nota grazie ad un database stratigrafico ad alta densità informativa. Questa tipologia di mappa può essere proposta come possibile strumento di analisi del territorio, a supporto del processo decisionale svolto dalle amministrazioni locali per la gestione e la regolamentazione dei processi autorizzativi relativi agli impianti di geo-scambio a circuito chiuso. In conclusione, gli impianti geotermici a bassa entalpia dovrebbero essere progettati tenendo conto della sensibilità termica del sottosuolo, soprattutto se utilizzano temperature di esercizio che possono indurre cicli di congelamento e scongelamento nei sedimenti circostanti. I risultati ottenuti da questa ricerca possono contribuire a definire i rischi ambientali connessi con l'uso di sistemi GSHP.

Fuel direct injection represents one of the key turning points in the development of the Diesel engines. The appeal of this solution has been growing thanks to the parallel advancement in the technology of the injection hardware and in the knowledge of the physics involved in the spray formation and combustion. In the present thesis, the effect of partial needle lift and injection rate shaping has been investigated experimentally using a multi-orifice Diesel injector. Injection rate shaping is one of the most attractive alternatives to multiple injection strategies but its implementation has been for long time impeded by technological limitations. A novel direct-acting injector prototype made it possible to carry out the present research: this injector features a mechanical coupling between the nozzle needle and the piezo-stack actuator, allowing a fully flexible control on the nozzle needle movement and enabling partial needle lift as well as the implementation of alternative injection rate shapes typologies. Different optical diagnostics were applied to study the spray development and combustion in a novel continuous flow test chamber that allows an accurate control on a wide range of thermodynamic conditions (up to 1000K and 15MPa). In addition, hydraulic characterization tests were carried out to analyze the fuel flow through the injector nozzle. Partial needle lift has been found to affect the injection event, reducing the mass flow rate (as expected) but also causing a reduction in the effective orifice area and an increase on the spreading angle. Moreover, at this condition, higher hole-to-hole dispersion and flow instabilities were detected. Needle vibrations caused by the needle interactions with fuel flow and by the onset of cavitation in the needle seat are likely the causes of this behavior. Injection rate shaping has a substantial impact on the premixed phase of the combustion and on the location where the ignition takes place. Furthermore, the results proved that the modifications in the internal flow caused by the partial needle lift are reflected on the ignition timing. On the other hand, the analysis of the experimental data through a 1D spray model revealed that an increasing mass flow rate (e.g. ramp or boot injection rate profiles) causes an increase in the fuelair equivalence ratio at the lift-off length and a consequent higher soot formation during the diffusive phase of the combustion. Finally, the wide range of boundary conditions tested in all the experiments served to draw general conclusions about the physics involved in the injection/combustion event and, in some cases, to obtain statistical correlations.
Bardi, M. (2014). PARTIAL NEEDLE LIFT AND INJECTION RATE SHAPE EFFECT ON THE FORMATION AND COMBUSTION OF THE DIESEL SPRAY [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/37374
TESIS

Le caratteristiche chimico-fisiche e compositive dei succhi e di bevande a base di frutta li rendono suscettibili allo sviluppo di molti microrganismi inclusi lieviti come Saccharomyces cerevisiae o Zygosaccharomyces bailii con conseguente perdita di qualità ed alterazioni delle proprietà organolettiche. Negli ultimi anni è cresciuto l’interesse da parte dei consumatori verso prodotti che siano percepiti come naturali; ciò deriva dalla convinzione che i prodotti di sintesi possano avere effetti negativi sulla salute umana. L’obiettivo della sperimentazione è stato quello di utilizzare estratti a partire da piante e prodotti vegetali come antimicrobici per prevenire o ritardare lo sviluppo microbico negli alimenti. In particolare si sono usati l’olio essenziale di Satureja montana e l’estratto di Cotinus coggygria. Tali composti sono stati caratterizzati mediante analisi gascromatografica abbinata a microestrazione in fase solida, e se ne è valutata in vitro l’attività antimicrobica nei confronti di S. cerevisiae. Successivamente si è considerato l’effetto combinato di trattamenti termici blandi e dell’olio essenziale o dell’estratto sulla vitalità del lievito inoculato in un sistema modello a differenti valori di pH, adottando diverse temperature e tempi di trattamento; le curve di morte termica sono state inoltre ottenute in sistemi reali rappresentati da due bevande commerciali: acqua di cocco e succo di kiwi/mela. I risultati del sistema modello hanno evidenziato il forte effetto del pH sull’abbattimento cellulare. Dai risultati ottenuti sia nel sistema modello, sia con le bevande commerciali, si può inoltre affermare che S. montana e C. coggygria possono essere utilizzati come antimicrobici naturali da impiegare per la stabilizzazione di alimenti in combinazione con trattamenti termici superiori a 60°C e tempi di trattamento prolungati. Ciò è confermato anche dallo scarso impatto che hanno sulle caratteristiche organolettiche del prodotto dopo il trattamento.

La evidente generalización durante los últimos años del uso de turbocompresores en motores de combustión interna ha sido debida a un aumento necesario de la concienciación sobre las emisiones contaminantes y sus efectos sobre el medio ambiente y las personas. Las normativas sobre emisiones contaminantes se han endurecido, generalizando el uso de técnicas como la Recirculación de Gases de Escape de Ruta Larga bajo unas condiciones de operación más amplias, con una mayor tasa e incluso bajo condiciones ambiente frías, lo que ha generado potenciales problemas de condensación de agua y daño en el compresor. Además, la tendencia actual de reducir el tamaño del motor para reducir el consumo, llamada " downsizing", ha provocado que el compresor tenga que funcionar muy cerca del límite de bombeo, lo que ha provocado, junto al descrito aumento de recirculación de gases de escape, una mayor exigencia en cuanto a durabilidad y funcionalidad del mismo. Los problemas comentados están claramente condicionados por la configuración geométrica de la entrada del compresor, ya sea por la condensación causada por los gases de escape al ser mezclados con aire fresco o por la influencia sobre el límite de bombeo y el resto de prestaciones. En este trabajo se propone un modelo de predicción de condensación para ser integrado en un código comercial de mecánica de fluidos computacional (STAR-CCM+). Dicho modelo se plantea de forma que aumente en la menor medida posible el coste computacional, asumiendo ciertas limitaciones como la ausencia de caracterización de las gotas de agua. Una vez implementado, se contrastan los resultados frente a datos experimentales de ensayos de durabilidad: se correlacionan las predicciones del modelo frente al impacto de la condensación sobre el rodete del compresor en diferentes configuraciones geométricas y condiciones de operación. Posteriormente se estudia el impacto del propio compresor sobre el proceso de mezcla y la condensación, lo que permite después desacoplar el problema y reducir en dos órdenes de magnitud el tiempo de cálculo al poder obviar la simulación del compresor. En cuanto a la influencia de la geometría en el margen de bombeo y resto de parámetros, se proponen varias geometrías sencillas y se analiza su impacto. Primero, se realizan ensayos experimentales en banco motor, tanto estacionarios para medir rendimiento y ruido como transitorios para definir el bombeo. Después, se ejecutan simulaciones CFD y se estudian los fenómenos locales que aparecen, en los que se evidencia una sensibilidad elevada de la geometría sobre el margen de bombeo y el resto de parámetros. Se puede destacar el desempeño de la geometría de entrada cónica, que produce un aumento considerable del margen de bombeo sin repercusiones en el resto de condiciones de operación; y la tobera convergente-divergente, que aumenta el margen de bombeo pero, además, también aumenta ligeramente el rendimiento en el resto del mapa del compresor, aunque a costa de reducir moderadamente las prestaciones a alto gasto másico.
Popularization of turbochargers in internal combustion engines has been produced in the recent years due to a needful increase of awareness of pollutant emissions and their repercussion on the environment and the population. Pollutant emission regulations have tightened, causing techniques such Long Route Exhaust Gas Recirculation to operate under a wider range of operating conditions, with higher rates and even under very cold ambient conditions, which generates a potential problem of water condensation and compressor damaging. Additionally, the actual trend consisting in reducing the size of the engine to reduce fuel consumption, known as "downsizing", has caused the compressor to have to work close to the surge limit. Together with the aforementioned extension of LR-EGR usage range, these phenomena have induced an increase of the compressor design requirements, concerning durability and functionality. Both problems are governed by the geometrical configuration of the compressor inlet and can be, then, studied accordingly. In this work, a predictive condensation model is proposed for being embedded in a computational fluid dynamics commercial code (STAR-CCM+). To allow a potential optimization of a given geometry, the model should introduce as low additional computational effort as possible, assuming certain limitations, though. For example, the characterization of water droplets is neglected. Once the model is implemented and verified, the results are compared with experimental data obtained from durability tests performed to assess the erosion of the compressor wheel under condensation generated by different LR-EGR T-joint configurations and operating conditions. After, the influence of the compressor on the mixing process and generation of condensates is addressed, proving that the simulation of the compressor can be decoupled from the T-joint numerical domain and reducing by two orders of magnitude the simulation time. Concerning the impact of the inlet geometry on the surge margin and the other important compressor parameters, several simple geometries are proposed, and their influence is assessed. First, experimental tests performed on an engine test bench are carried out: steady measurements for obtaining efficiency and noise emission and transient tests for characterizing the surge limit. Then, 3D-CFD simulations are performed using similar geometries, studying the local phenomena that appear and proving thus the sensitivity of the inlet geometry to the surge margin and the performance of the compressor. It may be highlighted the performance of the tapered duct, that produces a considerable positive shift of the surge margin without worsening the rest of the parameters and the convergent-divergent nozzle, which in addition to considerably improving the surge margin also enhances the isentropic efficiency of the compressor at low and mid mass flow rates. Nevertheless, the throat becomes a drawback at high mass flow rates, decreasing the compression ratio and efficiency under such conditions.
L'evident generalització durant els últims anys de l'ús de turbocompressors en motors de combustió interna ha estat deguda a un augment necessari de la conscienciació sobre les emissions contaminants i els seus efectes sobre el medi ambient i les persones. Les normatives sobre emissions contaminants s'han fet més restrictives, generalitzant l'ús de tècniques com la Recirculació de Gasos d'Escap de Ruta Llarga sota unes condicions d'operació més àmplies, amb una major taxa i fins i tot sota condicions ambient fredes, fet que ha generat potencials problemes de condensació d'aigua i danys al compressor. A més, la tendència actual de reduir la grandària del motor per millorar el consum, anomenada " downsizing", ha provocat que el compressor haja de funcionar molt a prop del límit de bombeig, fet que ha provocat, junt amb el descrit augment de recirculació de gasos d'escap, una major exigència quant a la seua durabilitat i funcionament. Els problemes esmentats estan clarament condicionats per la configuració geomètrica de l'entrada del compressor, ja siga per la condensació causada pels gasos d'escap al ser barrejats amb aire fresc o per la influència sobre el límit de bombeig i la resta de prestacions. En aquest treball es proposa un model de predicció de condensació per a ser integrat en un codi comercial de mecànica de fluids computacional (STAR-CCM+). Dit model es planteja de manera que augmente en la menor mesura possible el cost computacional, assumint certes limitacions com l'absència de caracterització de les gotes d'aigua. Una vegada implementat, es contrasten els resultats enfront de dades experimentals d'assajos de durabilitat: correlacionen les prediccions del model enfront de l'impacte de la condensació sobre el rodet del compressor en diferents configuracions geomètriques i condicions d'operació. Posteriorment, s'estudia l'impacte del mateix compressor sobre el procés de barreja i la condensació, cosa que permet després desacoblar el problema i reduir en dos ordres de magnitud el temps de càlcul, ja que pot obviar-se la simulació del compressor. Quant a la influència de la geometria en el marge de bombeig i la resta de paràmetres, es proposen diverses geometries senzilles i s'analitza el seu impacte. Primerament, es realitzen assajos experimentals en banc motor, tant estacionaris per mesurar rendiment i soroll com transitoris per definir el bombeig. Després, s'executen simulacions CFD i s'estudien els fenòmens locals que apareixen, en els quals s'evidencia una sensibilitat elevada de la geometria sobre el marge de bombeig i la resta de paràmetres. Es pot destacar el rendiment de la geometria d'entrada cònica, que produeix un augment considerable del marge de bombeig sense repercussions en la resta de condicions d'operació; i la tovera convergent-divergent, que augmenta el marge de bombeig però, a més, també augmenta lleugerament el rendiment en la resta del mapa del compressor, encara que a costa de reduir moderadament les prestacions a alt flux màssic.
Tarí De Paco, D. (2018). Effect of inlet configuration on the performance and durability of an automotive turbocharger compressor [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/104410
TESIS

[ES] Las patologías óseas provocan en gran medida discapacidad física, siendo la regeneración de tejidos vivos uno de los campos más avanzados en Ingeniería de Tejidos. Consecuentemente, grandes esfuerzos se focalizan en el estudio de nuevos materiales bioabsorbibles para tratar remodelaciones de fracturas óseas. Es por ello que este trabajo se centra en estudiar las propiedades mecánicas y la interacción de las células en función de la hidrofobicidad y la química de diferentes polímeros bioabsorbibles comparados con polímeros no-bsorbibles. Por otro lado, cargas como Hidroxiapatita (HA) y Nanotubos de Haloisita (HNTs) se utilizaron para mejorar la afinidad, interacción y proliferación de células. Para ello, inicialmente se monitorizó el efecto de las cargas inorgánicas en las propiedades estructurales del polímero bioabsorbible Policaprolactona (PCL). Por lo tanto, se estudiaron las variaciones de propiedades térmicas y mecánicas de PCL provocadas por la adición de HA y HNTs. Este estudio preliminar permitió entender el efecto sinérgico entre el polímero y los grupos funcionales de las cargas inorgánicas, estableciendo el umbral de carga y optimizando el ratio de aditivación. En términos generales, se observó una mejora de las propiedades mecánicas cuando las dos cargas se utilizan simultáneamente. Asimismo, aprovechando la forma tubular de los HNTs, estos fueron utilizados como portadores de fármacos estudiando su habilidad para ser cargado con curcumina y su habilidad para liberar en un ambiente fisiológico. Conociendo por una parte la habilidad del HA de promover la formación de hueso nuevo compuesto por apatita y colágeno; y, por otra parte, que la HA y los HNTs alteran el comportamiento hidrofóbico de los polímeros; se estudiaron los cambios morfológicos provocados por la adición de HA y HNTs en dos familias de polímeros con químicas similares pero diferente hidrofobicidad. Por consiguiente, el poliéster hidrofóbico PCL se mezcló con ácido poliláctico (PLA) y se combinó con nanopartículas de HA y HNTs. Por otra parte, el altamente hidrofóbico poli(2-hidroxietil metacrilato (PHEMA) se copolimerizó con etil metacrilato (EMA) y se aditivó con HA y HNTs. Por lo tanto, la dispersión de cargas inorgánicas en las matrices poliméricas fue estudiada, además de la formación de hidroxiapatita en la superficie del polímero, y el rátio de degradación del PCL/PLA. Se observó que la introducción de HA en polímeros con carácter hidrofílico induce un alto ratio de nucleación de hidroxiapatita y de degradación de los polímeros bioabsorbibles. Sin embargo, los HNTs tienden a formar grandes agregados cuando el carácter hidrofílico del polímero aumenta, dando lugar a puntos de inicio de grietas y fallo del material. La culminación de este estudio se alcanzó mediante la monitorización de la viabilidad celular, proliferación y morfología de las células como efecto de la superficie química de los polímeros. La hidrofobicidad de la superficie del polímero afecta a la interacción de las células y esta se puede mejorar mediante la modificación del polímero con HA y HNTs. De ese modo, el incremento de la viabilidad celular con la adición de las dos cargas inorgánicas es inducido por la generación de nuevos centros reactivos de Ca2+ y PO4 3¿presentes en la HA, y los grupos silano (Si-OH) situados en la superficie de los HNTs. Por lo tanto, se observó que, en superficies hidrofóbicas, debido a un alto ratio de llegada de proteínas, estas compiten por el espacio dando lugar a interacciones pobres entre células y polímero mostrando una geometría celular redondeada. Sin embargo, en superficies hidrofóbicas al hallarse altamente solvatadas, las proteínas inicialmente encuentran mayor dificultad para llegar a la superficie, y con ello disponen de mayor espacio para organizarse y anclarse a la superficie, dando lugar a una mayor adhesión y proliferación de las cél
[CAT] Les patologies òssies provoquen en gran mesura discapacitat física, sent la regeneració de teixits vius un dels camps més avançats en Enginyeria de Teixits. Per consegüent, grans esforços es focalitzen en l'estudi de nous materials bioabsorbibles per a tractar remodelacions de fractures òssies. És per això que aquest treball es focalitza a estudiar les propietats mecàniques i la interacció de les cèl·lules en funció de la hidrofobicitat i la química de diferents polímers bioabsorbibles comparats amb polímers no-absorbibles. D'altra banda, càrregues com Hidroxiapatita (HI HA) i Nano-tubs d'Hal·loysita (HNTs) es van utilitzar per a millorar l'afinitat, interacció i proliferació de cèl·lules. Per aquest motiu, inicialment es va monitoritzar l'efecte de les càrregues inorgàniques amb les propietats estructurals del polímer bioabsorbible Policaprolactona (PCL). Per tant, es van estudiar les variacions de propietats tèrmiques i mecàniques de PCL provocades per l'addició de HA i HNTs. Aquest estudi preliminar va permetre entendre l'efecte sinèrgic entre el polímer i els grups funcionals de les càrregues inorgàniques, establint el llindar de càrrega i optimitzant la ràtio d'aditivación. En termes generals, es va observar una millora de les propietats mecàniques quan les dues càrregues s'utilitzen simultàniament. Així mateix, aprofitant la forma tubular dels HNTs, aquests van ser utilitzats com a portadors de fàrmacs estudiant la seva habilitat per a ser carregat amb cúrcuma i la seva habilitat per a alliberar en un ambient fisiològic. Coneixent d'una banda l'habilitat de l¿HA de promoure la formació d'os nou compost per apatita i col·lagen; i, d'altra banda, que l¿HA i els HNTs alteren el comportament hidrofòbic dels polímers; es van estudiar els canvis morfològics provocats per l'addició de HA i HNTs en dues famílies de polímers amb químiques semblants però diferent hidrofobicitat. Per consegüent, el polièster hidrofòbic PCL es va mesclar amb àcid poliláctic (PLA) i es va combinar amb nanopartícules de HA i HNTs. D'altra banda, l'altament hidrofòbic poli (2-hidroxietil metacrilat (PHEMA) és va copolimeritzar amb etil metacrilat (EMA) i s'additivà amb HA i HNTs. Per tant, la dispersió de càrregues inorgàniques en les matrius polimèrica va ser estudiada, a més de la formació d¿hidroxiapatita en la superfície del polímer, i la ràtio de degradació del PCL/PLA. Es va observar que la introducció de HA en polímers amb caràcter hidrofílic indueix un alt ràtio de nucleació de hidroxiapatita i de degradació dels polímers bioabsorbibles. No obstant això, els HNTs tendeixen a formar grans agregats quan el caràcter hidrofílic del polímer augmenta, donant lloc a punts d'inici de clavills i fallada del material. La culminació d'aquest estudi es va aconseguir per mitjà del monitoratge de la viabilitat cel·lular, proliferació i morfologia de les cèl·lules com a efecte de la superfície química dels polímers. La hidrofobicitat de la superfície del polímer afecta la interacció de les cèl·lules i aquesta es pot millorar per mitjà de la modificació del polímer amb HA i HNTs. D'aquesta manera, l'increment de la viabilitat cel·lular amb l'addició de les dues càrregues inorgàniques és induït per la generació de nous centres reactius de Ca2+ i PO4 3¿ presentes en l'HA, i els grups silanol (Si-OH) situats en la superfície dels HNTs. Per tant, es va observar que en superfícies hidrofòbiques, a causa d'un alt ràtio d'arribada de proteïnes, aquestes competeixen per l'espai donant lloc a interaccions pobres entre cèl·lules i polímer mostrant una geometria cel·lular arredonida. No obstant això, en superfícies hidrofòbiques al trobar-se altament solvatades, les proteïnes inicialment troben més dificultat per a arribar a la superfície, i amb això disposen de major espai per a organitzar-se i ancorar-se a la superfície, donant lloc a una ma
[EN] Bone pathology entails an important average of physical disability, being bone tissue regeneration one of the most actively researched fields in Tissue Engineering. Accordingly, large efforts are focused on the research of novel bioabsorbable materials as a prosthesis with stiffness values similar to that of the host tissue capable of fulfilling the requirements for bone fracture remodelling. This work is focused on studying mechanical properties and cell interaction as a function of the chemical structure and hydrophobicity of different bioabsorbable polymers compared with non-absorbable polymers. Hydroxyapatite (HA) and Halloysite nanotube (HNTs) were used as fillers in order to grant better cell attachment, proliferation and differentiation along with hydrophobicity behaviour. For this end, it was aimed to firstly monitor the effects of bioactive fillers on the structural properties of bioabsorbable Polycaprolactone (PCL). Thus, mechanical and thermal properties of PCL were studied by modifying the additivation percentage of the bioactive fillers HA and HNTs. This preliminary study allowed to understand the synergic effect among the polymeric matrix and the functional groups present on the additives chemical structure by establishing the additivation threshold and optimizing the additivation rate. In general terms, a noticeable improvement of mechanical properties was achieved with the simultaneous addition of the two fillers. Additionally, taking advantages of the HNTs nano-tubular shape, those were studied as drug carrier structures and their loading and release ability with curcumin was monitored. Knowing in one side that HA promotes the formation of a layer of new bone composed of biological apatite and collagen; and in the other side, that HA and HNTs alter hydrophobicity behaviour; morphological properties supplied by both fillers were studied and compared among different pairs of polymers with similar chemical natures but different hydrophobicity. Accordingly, the hydrophobic polyester PCL was modified by its blending with Polylactic acid (PLA) and combined with HA nanoparticles and HNTs. On the other hand, the hydrophilic poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA) was copolymerized with ethyl methacrylate (EMA) and also combined with HA and HNTs. Thus, the effect of both fillers was studied on Hydroxyapatite nucleation, distribution of the fillers into the polymeric matrices and PCL/PLA degradation rate. Therefore, it was observed that introduction of HA in polymers with moderately hydrophilic character induce a higher rate of hydroxyapatite nucleation and a faster degradation rate. However, HNTs tends to form big aggregates when the hydrophilic character increases, driving to crack initiation sites and failure of the material. The completion of this study was accomplished by means of monitoring cell viability, proliferation, and morphology on the two pairs of polymers varying the polymer's chemical surface by blending hydrophilic and hydrophobic polymers, copolymerizing monomers of opposite natures, and/or loading the polymer matrix with nanoparticles such as HA or HNTs. Polymer surface wettability is known to affect cell attachment and can be enhanced by modifying the polymer with HA and HNT. In this way, improvement in cell viability with the addition of HA and HNTs was observed due to the generation of new reactive sites with Ca2+ and PO4 3¿ groups present in HA, and silanol groups (Si-OH) located at the surfaces of HNTs. Thus, it was concluded that on hydrophobic materials, due to a faster arrival rate of proteins, those compete for surface absorption driving to low interaction sites between cells and polymer surface showing a round shape. However, on hydrophilic materials, the highly solvated surface at initial stage limits protein arrival and allowed protein rearrangement and spreading over the surface promoting cell adhesion and proliferation with better cytoskeleton spreading.
Torres Roca, E. (2019). "Halloysite nanotubes/hydroxyapatite nanocomposites as hard tissue substitutes: effect on the morphology, thermomechanical behavior and biological development of aliphatic polyesters and polymethacrylates" [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/125709
TESIS

Background and aims – Short-term exposure to particulate matter (PM) has been associated with cardiorespiratory and cerebrovascular diseases. So far, most of the pertaining epidemiological studies have considered densely populated urban areas, but PM might have a different effect outside of them; furthermore, they have usually investigated outcomes such as mortality and hospitalizations and rarely drug prescriptions, that could be surrogates for adverse events that are undetectable through deaths or hospitalizations. Aim of this project was to analyze the short-term relationship between exposure to PM10 and cardiorespiratory or cerebrovascular adverse events, detected through hospitalizations and drug prescriptions, in the whole Lombardy, a highly polluted region of Northern Italy that includes areas with different geographic and meteoclimatic conditions. Materials and methods – Daily mean PM10 concentrations were provided by the environmental protection agency of Lombardy: we requested data from fixed monitoring stations for the period 2000-2008, and concentrations estimated through a Chemical Transport Model (CTM) for the period 2007-2008. Health data were retrieved from the datawarehouse DENALI, that gathers and links health administrative databases of the Lombardy Healthcare System. We extracted hospitalizations for respiratory, cardiovascular and cerebrovascular causes and drug prescriptions of cardiorespiratory treatments occurred in the population of Lombardy between 2000 and 2008. The region was split into 7 areas, which were homogeneous for pollutants emissions and meteoclimatic conditions. In each of these areas we investigated the relationship between PM and each outcome of interest using different exposure assessment and statistical methods: area-specific and municipality-specific PM10 concentrations were estimated using data from fixed monitoring stations or from the CTM; and we applied both time-series and case-crossover designs. In modeling the relationship between exposure and hospitalization we accounted for traditional confounders; while we developed a new method to account for anomalies in the time-series of the frequency of drug prescription. We evaluated the effect modification due to season, distinguishing between warm and cold season; sex; age, categorized into 2 or 3 classes; cardiorespiratory treatments before the hospitalizations, identifying subject who received a prescription during the 30/60 days before the admission; and patient complexity, evaluated through Charlson Comorbidity Index categorized into 3 classes. Area-specific estimates were finally combined through a fixed effect metanalysis. Results – Mean PM10 levels differed by area and concentration estimated through CTM data were lower than those estimated using data from monitoring stations. The study included globally 1430081 hospital admissions and 54675467 drug prescriptions. As far as the analyses of hospitalizations is concerned, the effects of PM estimated through different approaches usually differed and area-specific results were heterogeneous. For example, the metanalytic estimates of the percent variation of the risk of respiratory hospitalization relative to an increment of 10 µg/m3 in PM10 concentration distributed lag 0-1 varied from -0.37 [Confidence Interval (CI) 95%: -1.17; 0.43] to 0.34 (CI 95%: 0.15; 0.53) according to the approach. Nevertheless, in the analyses of both cardiovascular and respiratory admissions, a significant effect modification due to season emerged, regardless for the implemented method: the estimated percent variation of the risk of event was higher during the warm season. No clear pattern of effect modification appeared for the other examined variables. The probability of prescription of diuretics, betablockers, calcium channel blockers, glucocorticoids and adrenergics increased significantly with PM10 concentration. Estimated percent variations in the risk of prescriptions obtained using different models were diverse and they were usually higher in models considering exposure assessed through CTM. For respiratory drugs, we observed an effect modification due to season that was similar to that previously estimated in the analysis of hospitalizations; for some of the examined outcomes there was also evidence of an effect modification due to sex or age. Discussion – This study explored the relationship between exposure to PM10 and cardiorespiratory and cerebrovascular health in Lombardy. It highlighted the fundamental influence of the exposure assessment method on the effect estimates; furthermore it substantially confirmed the hypothesis of drug prescriptions being suitable surrogates to detect moderate adverse events. Our study has some limitations: there was possible exposure and outcome misclassification and confounding by indication, the least one applying only to the analysis of the effect modification due to treatment. However, thanks to DENALI, it was possible to investigate a rarely considered outcome, namely drug prescriptions; to involve a large unselected population and to evaluate rural and mountain areas as well as urban and suburban ones.

[ES] En los últimos años, la evolución de las tecnologías de inyección ha permitido no solo mejorar el proceso de mezcla, sino también controlar con precisión los parámetros de inyección, agregando flexibilidad a los sistemas para nuevas estrategias y un grado adicional de complejidad para los investigadores. Más aún, las estrategias de inyecciones múltiples han demostrado ser capaces de reducir el consumo de combustible, así como también la emisión de partículas, los óxidos de carbono, los óxidos de nitrógeno, el hollín y los hidrocarburos no quemados, convirtiéndose en un estándar en la industria. Esta tesis presenta una metodología experimental para estudiar los efectos de dos estrategias diferentes de inyección múltiple (piloto-principal y principal-post) sobre el desarrollo fundamental y la combustión del chorro. Primero, se caracterizó hidráulicamente el inyector midiendo su tasa de inyección y flujo de cantidad de movimiento. Para una masa inyectada objetivo, se obtuvo la distribución de combustible para los diferentes tiempos de separación y las cantidades de piloto/post. Se implementó un nuevo enfoque para evaluar la distribución de combustible utilizando la señal de flujo de cantidad de movimiento. Se pudo observar que las inyecciones de piloto/post que se realizan en un estado totalmente transitorio presentan mayor desviación entre disparos. El aumento de la cantidad inyectada redujo la dispersión, con un ligero descenso al disminuir también la presión del rail. La repetibilidad de las inyecciones post se vio afectada significativamente por el tiempo de separación entre pulsos. Luego, se aplicaron diagnósticos ópticos de alta velocidad para visualizar el desarrollo del chorro en atmósferas tanto inerte como reactiva. Se utilizaron dos nuevas soluciones de procesado de imágenes: una para desacoplar dos eventos de inyección que coexisten en un solo cuadro, y otra para estimar el tiempo de retraso al autoencendido de múltiples inyecciónes. En cuanto al desarrollo del chorro en condiciones inertes, no se observó ninguna influencia en la longitud líquida estabilizada y el ángulo del chorro, respecto a la cantidad inyectada por la piloto, ni de su separación al pulso principal. Con respecto a la fase vapor, el aumento de la masa inyectada del primer pulso empujó la zona de transición más allá del límite óptico. En general, el segundo pulso penetró a una mayor velocidad, comparado con el caso de una inyección única. El ángulo de dispersión de la fase de vapor aumentó con la inclusión de la inyección piloto, pero no se observó una tendencia clara con respecto a la cantidad de la piloto ni a su tiempo de separación. En cuanto al desarrollo del chorro en condiciones reactivas, el tiempo de retraso al autoencendido del segundo pulso disminuyó en referencia a su inicio de inyección. En promedio, las estrategias piloto-principal vieron reducciones del 30% al 40%, mientras que las principal-post del 40% al 50%. Con respecto a la longitud de despegue estabilizada, no se observó una tendencia definida con respecto a los efectos tanto del tiempo de separación como de la cantidad de la piloto. La imagen promedio tomada por la cámara intensificada no consideró que la longitud de despegue puede cambiar desde el inicio de la combustión hasta el establecimiento de la llama de difusión. En general se observó que las estrategias piloto-principal producen más hollín que cada uno de sus casos de referencia. Se observó una ligera disminución en el grosor óptico de la sección transversal cerca del inicio de la combustión al aumentar la masa de la piloto. No se observó una clara dependencia del hollín con respecto al tiempo de separación entre pulsos. En contraste a la literatura, las estrategias principal-post mostraron una formación de hollín ligeramente más alta (o similar) que una sola inyección. En cámaras de combustión con un volumen tan grande, la post
[CAT] En els últims anys, l'evolució de les tecnologies d'injecció ha permés no només millorar el procés de mescla, sinó també controlar amb precisió els paràmetres d'injecció, afegint flexibilitat als sistemes per a noves estratègies i un grau addicional de complexitat per als investigadors. A més a més, amb les estratègies d'injeccions múltiples s'ha demostrat la possibilitat de reduir el consum de combustible, així com les partícules, els òxids de carboni, els òxids de nitrogen, el sutge i els hidrocarburs no cremats; a més, aquestes estratègies s'han convertit en un estàndard en la indústria. Aquesta tesi estudia els efectes de dues estratègies diferents d'injecció múltiple (pilot-principal i principal-post) sobre el desenvolupament fonamental i la combustió del doll. Primer, es caracteritzar hidràulicament l'injector, mesurant la seua taxa d'injecció i flux de quantitat de moviment. Per a una massa injectada objectiu, es va obtindre la distribució de combustible per als diferents temps de separació i les quantitats de pilot/post. Es va implementar un nou enfocament per tal d'avaluar la distribució de combustible utilitzant el senyal de flux de quantitat de moviment. Es va poder observar que les injeccions de pilot/post injecció que es realitzen en un estat totalment transitori presenten major desviació entre trets. L'augment de la quantitat injectada va reduir la dispersió, observant un lleuger descens en disminuir també la pressió de rail. La repetitivitat de les injeccions post es va veure afectada significativament pel temps de separació entre polsos. Després, es van aplicar diagnòstics òptics d'alta velocitat per a visual-itzar el desenvolupament del doll en atmosferes tant inerts com reactives. Es van utilitzar dues noves solucions de processament d'imatges: una, per a desacoblar dos esdeveniments d'injecció que coexisteixen en un sol quadre, i una altra per a estimar òpticament el retard a l'encesa amb múltiples polsos d'injecció. Pel que fa al desenvolupament del doll en condicions inerts evaporatives, no es va observar cap influència en la longitud líquida estabilitzada i l'angle del doll respecte a la quantitat injectada per la pilot, ni de la seua separació al pols principal. Pel que fa a la fase de vapor, l'augment de la massa injectada del primer pols va empényer la zona de transició més enllà del límit òptic. En general, el segon pols va penetrar a una velocitat més gran comparat amb el cas d'una injecció única. L'angle de dispersió de la fase de vapor va augmentar amb la inclusió de la injecció pilot, però no es va observar una tendència clara pel que fa a la quantitat de la pilot ni al seu temps de separació. En condicions reactives, el retard d'encesa del segon pols va disminuir en referència a l'inici de la injecció. De mitjana, les estratègies pilot-principal van experimentar reduccions del 30% al 40%, mentre que les principal-post, es van veure reduides entre el 40% i el 50%. Pel que fa a la longitud d'enlairament estabilitzada, no es va observar una tendència definida pel que fa als efectes tant del temps de separació com de la quantitat de la injecció pilot. La imatge mitjana presa per la càmera intensificada no va considerar que la longitud d'enlairament puga canviar des de l'inici de la combustió fins a la flama de difusió establerta. Pel que fa als mesuraments de sutge, en general es va observar que les estratègies pilot-principal van produir més sutge que cadascun dels seus casos de referència. Es va observar una lleugera disminució en el gruix òptic de la secció transversal prop de l'inici de la combustió en augmentar la massa de la injecció pilot. No es va observar una clara dependència del sutge amb el temps de separació entre els pols. En contrast amb la literatura, les estratègies principal-post van mostrar una formació de sutge lleugerament més alta (o similar) que una sola injecció. En cambres amb un volum tan
[EN] In recent years, the evolution of the injection technologies has permitted not only to improve the spray mixing process but to control injection parameters accurately, adding flexibility to the systems for new strategies and an extra degree of complexity for researchers. In such sense, multiple injection strategies have proved capable of reducing fuel consumption, as well as emissions of particulate matter, carbon oxides, nitrogen oxides, soot, and unburned hydrocarbons, and has become a standard in the industry. This thesis provides an experimental methodology to study the effects of two different multiple injection strategies (pilot-main and main-post) on spray development and combustion. Experiments were divided into four separate measurement campaigns carried out in three facilities. In the first two campaigns, the injector was hydraulically characterized by rate of injection and spray momentum flux measurements. For a target injected mass, the fuel allocation was obtained for the different dwell times and pilot/post quantities. A new approach to evaluate the fuel distribution using the momentum flux signal was implemented. Higher shot-to-shot deviations were observed for the pilot/post pulses that are injected in an entirely transitory state. The dispersion decreased with increasing injected quantity, and also slightly with decreasing rail pressure. The repeatability of the post injections was significantly affected by the dwell time. Then, high-speed optical diagnostics were applied to visualize the spray development in both inert and reactive atmospheres. Two novel image processing solutions were developed: one to decoupled two injection events that coexist in a single frame, and another to optically estimate the ignition delay of multiple injection pulses. On the spray development in non-reactive conditions, no influence was observed from the injected quantity of the pilot and its dwell time to the main pulse on the stabilized liquid length and spreading angle. Regarding the vapor phase, increasing the injected mass of the first pulse pushed the interaction zone past the optical limit. In general, the second pulse penetrated at a faster rate than the single injection case. Vapor phase spreading angle increased with the inclusion of a pilot injection. No clear trend was observed with either the pilot quantity nor the dwell time. On the spray development in reactive conditions, for all test points that included multiple injections, the ignition delay of the second pulse decreased referenced to its start of injection. On average, pilot-main strategies showed reductions of 30% to 40%, while main-post of 40% to 50%. Different inter-action mechanism found in the literature were used to describe the synergy between injection pulses. Regarding the stabilized lift-off length, no definite trend was observed in terms of the effects of both the dwell time and pilot quantity. The average image taken by the ICCD camera did not consider that the lift-off length can change from the inception of combustion to the established diffusion flame. Regarding soot measurements, it was generally observed that pilot-main strategies produced more soot than each of their reference case. A slight decrease in the cross-sectional optical thickness near the start of combustion was noted increasing the pilot quantity. No clear dependence of soot on the dwell time was observed. In contrast to the literature, main-post strategies depicted slightly higher (or similar) soot formation than a single injection. In combustion chambers with such large volume, the post injection behaved like a main and the actual main like a pilot. Thus, local conditions enhance the formation of soot from the post injection, instead of promoting its oxidation. Therefore, jet-wall interactions are critical for the effectiveness of the post injection on reducing soot emissions.
Viera Sotillo, AA. (2019). Effect of multiple injection strategies on the Diesel spray formation and combustion using optical diagnostics [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/123954
TESIS

This body of research is devoted to the study of that particular type of contract which modifies a previous one stipulated by the same parties. The main aim of this thesis is to try and give a definition of the so called “modificative contract”. Its distinctive trait is the difference between the modification and both the effects of canceling and creating contractual obligations. This point is crucial to address, in order to separate the case we are discussing from different situations. First of all, the main term of comparison is that of the novation of a contractual obligation. After that, we move on to discuss “performance in place of fulfillment” to demonstrate that there is no reason to regard it as a type of modificative contract. To argue so, we propose a new interpretation that can finally explain the three clauses of article 1197 of the Italian Civil Code. The second part of the research is focused on the modification of the inessential elements of a contract. The termination of a contract is useful in understanding the difference between modification and other cases that are more common in everyday life, such as the delay or the postponement of the deadline. Finally, we discuss whether the elimination of a condition is a form of modification or not, comparing the way property is transferred with the conditional contract.
La figura del contratto modificativo pone come primo obiettivo d’indagine quello di individuare una definizione in grado di spiegare il particolare effetto che questo contratto produce. E’ proprio l’effetto modificativo la cifra caratterizzante di questo tipo di contratto, consentendo di segnare la distanza rispetto ad altre fattispecie che presentano dei profili comuni. Il riferimento è in primo luogo alla novazione, che costituisce in un certo senso il termine di paragone obbligato di ogni riflessione sul contratto modificativo. Un secondo elemento di confronto è rappresentato dalla prestazione in luogo dell’adempimento, di cui si dimostrerà l’estraneità rispetto alla sfera del contratto modificativo attraverso la proposizione di un’interpretazione, che riesca a dare coerenza ed unità al dettato dell’art. 1197 c.c. La seconda parte del lavoro si concentra sulla modifica degli elementi accidentali del negozio: la modifica del termine offre l’occasione per stabilire un confronto con la dilazione, figura poco studiata ma che ha grande rilievo nella pratica negoziale. Da ultimo, l’indagine sarà dedicata alla particolare ipotesi dell’eliminazione della condizione, e si cercherà di comprendere la sua appartenenza al contratto modificativo attraverso un percorso argomentativo che integra l’aspetto riguardante la vicenda traslativa con i meccanismi tipici della condizionalità.

Il presente monitoraggio sull’anno idrogeologico 2017-2018 per lo studio dell’evoluzione degli impatti generati dalle gallerie Firenzuola e Vaglia su 7 corsi d’acqua, suddivisi in 4 bacini (Bagnone, Bosso, Ensa, Carza) collocati immediatamente a sud dello spartiacque appenninico, nel contesto del bacino del Fiume Sieve. Gli impatti sono stati soprattutto a carico delle torbiditi silico-clastiche della Formazione Marnoso Arenacea. I dati di base, raccolti in 6 campagne di rilevamento della portata tra gennaio e settembre 2018, sono stati impiegati per costruire gli idrogrammi dell’anno idrogeologico 2017-2018 di 7 tra i 73 corsi d’acqua monitorati in fase ante, in corso e post operam rispetto alla realizzazione delle gallerie. Le misurazioni di portata sono state realizzate grazie ad un correntometro doppler (Flowtracker Handheld-ADV, SonTek ©). Durante il mese di luglio 2018 sono state campionate le acque dei corsi d’acqua studiati e le acque sotterranee drenate della Galleria Firenzuola, in 7 punti di prelievo posti in corrispondenza di pozzetti d’ispezione all’interno del tunnel di linea. Per i campioni di acque superficiali e sotterranee sono state svolte analisi geochimiche e per gli isotopi stabili del nuclide 18 dell’ossigeno e del deuterio, mentre per le sole acque di galleria è stata prevista l’analisi delle concentrazioni di trizio. Il monitoraggio ha permesso di concludere che 6 dei 7 corsi d’acqua studiati presentano lo stesso o un superiore grado d’impatto rispetto a quanto rilevato dagli precedenti studi (Canuti et al., 2009). E' stato rilevato uno stato d’impatto per il Torrente Ensa, che non era stato considerato influenzato dall’ultimo monitoraggio e per questo l’impatto sembra espandersi radialmente alla galleria tramite faglie distensive. Le analisi geochimiche ed isotopiche hanno permesso di evidenziare una correlazione tra le acque superficiali del bacino del Santerno e quelle drenate dalla galleria immediatamente a sud dello spartiacque.

La necesidad de polímeros bioestables para fabricación de implantes protésicos queda patente, entre otros indicadores, por la proliferación de dispositivos actualmente comercializados. La caracterización físico-química así como la respuesta biológica de un conjunto de materiales poliméricos bioestables es el objetivo último de esta tesis. En este trabajo se han sintetizado diferentes materiales poliméricos de la familia de los acrilatos y metacrilatos variando sutilmente sus características superficiales, como el grado de hidrofilia o la distribución de cargas eléctricas. El procedimiento consistió en la copolimerización via radical de acrilato de etilo, EA, acrilato de 2-hidroxietilo, HEA, y ácido metacrílico, MAAc. Se ha caracterizado los materiales en estado seco y en presencia de diferentes contenidos de agua mediante calorimetría diferencial de barrido, DSC, análisis dinámico-mecánico, DMA, microscopía de fuerza atómica, AFM, análisis dieléctrico, DRS, contenido de agua en equilibrio, EWC, y energía superficial, SE, persiguiendo el objetivo de dilucidar si el agua es capaz de inducir cambios conformacionales en las cadenas poliméricas que den lugar a una separación de fases. Sobre los materiales en forma de scaffold poroso con poros esféricos interconectados se ha cultivado fibroblastos y endoteliales. La compatibilidad de las células endoteliales se midió en términos de viabilidad celular y la adecuada diferenciación endotelial y su funcionamiento. Se han realizado cultivos de células endoteliales humanas primarias, HUVEC, y se ha determinado si su morfología y función se vio afectada por el material. Se examinó la adhesión y proliferación de las mismas, así como un marcador importante de activación endotelial, la E-selectina. Se evaluó si se mantuvieron los fenotipos endoteliales normales y sus funciones observadas in vivo mediante análisis de los contactos célula-célula y la regulación de la expresión génica del marcador de activación E-selectina cuando se añadió un estímulo (LPS). Además, como posible aplicación de estos materiales en una prótesis de córnea artificial, y dado que los fibroblastos del estroma de la córnea (es decir, los queratocitos) son de relevancia en la cicatrización de la córnea se determinó cómo afectaba la hidrofilicidad del substrato a la adhesión celular de la línea de fibroblastos humanos MRC-5, como modelo celular para estudiar la disposición del citoesqueleto tras la adhesión a los diferentes soportes mediante la detección de F-actina. Asimismo, se ha sembrado células epiteliales evaluando su comportamiento/funcionamiento celular ya que uno de los requisitos esenciales para que un implante de queratoprótesis tenga éxito es que se cree y mantenga una capa de células epiteliales que impidan entrar a las bacterias al interior del ojo y permita la difusión la capa lagrimal de manera estable en el tiempo. Así, se han analizado parámetros celulares como adhesión, proliferación y viabilidad de una línea de células epiteliales de conjuntiva humana, NHC, cultivada sobre substratos poliméricos con diferentes grados de hidrofilia y cargas eléctricas superficiales buscando qué grado de hidrofilicidad permite la epitelización del substrato y podría darle al material flexibilidad y la hidrofilicidad necesaria para un mejor contacto con los párpados y lágrima. Los resultados obtenidos se han correlacionado con la adsorción y conformación de una proteína de la matriz extracelular, la fibronectina.
Campillo Fernández, AJ. (2014). Polímeros bioestables para fabricación de implantes protésicos: caracterización físico-química y respuesta biológica in vitro [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/44232
TESIS
Premiado

Le foreste miste di montagna di abete bianco (Abies alba Miller), faggio (Fagus sylvatica L.) e abete rosso (Picea abies (L.) Karst.) sono molto diffuse in Europa e hanno un alto valore ecologico e socio-economico. Nei prossimi decenni, queste foreste subiranno probabilmente un’alterazione sostanziale a causa dei cambiamenti climatici e dell’alterazione dei regimi di disturbo. In questo contesto, comprendere le risposte delle diverse specie alle variazioni del clima e all’impatto dei diversi disturbi (ad esempio il fuoco e l'impatto umano) può offrire informazioni critiche per dedurre la vulnerabilità di gran parte degli ecosistemi forestali montani europei. Poiché i cambiamenti ambientali si verificano generalmente su scale spaziali multiple e i loro effetti sulle foreste sono visibili su scale temporali lunghe, sono necessari approcci metodologici integrati. Un'elevata naturalità delle foreste è prerequisito essenziale per studiare le interazioni naturali specie-ambiente. Mentre molte foreste europee sono state profondamente trasformate fin dal Neolitico (circa 6500 anni fa), le Alpi Dinariche ospitano ancora alcuni degli ultimi residui di foreste primarie e vetuste. Questo studio ha combinato le valutazioni dell’attuale struttura e composizione delle foreste, le analisi di telerilevamento e dati paleoecologici multi-proxy in due foreste situate nelle Alpi Dinariche centrali (Montenegro) per fornire informazioni sulle dinamiche della vegetazione a lungo termine in questa regione chiave. I dati confermano l'elevata naturalità di alcuni ecosistemi forestali montani situati nelle Alpi Dinariche centrali. Tuttavia, la pressione dell'uso del suolo (agricoltura e pascolo) così come gli incendi (probabilmente indotti dall'uomo) hanno probabilmente giocato un ruolo importante nel ridurre l'area delle foreste vetuste di abete bianco-abete rosso-faggio durante il Medioevo. L’eredità dell’uso del suolo passato sono ancora visibili nella composizione e nella struttura delle foreste attuali. Il fuoco è stato un importante agente di disturbo durante l'Olocene. Anche se sono necessarie ulteriori ricerche nelle foreste miste europee per convalidare le risposte di abete rosso, faggio e abete bianco al fuoco, al clima e all'impatto umano, i nostri risultati suggeriscono che A. alba potrebbe ben adattarsi a estati più calde di quelle attuali e potrebbe essere resistente a incendi di bassa frequenza e bassa severità o anche a rari incendi di alta severità. Tuttavia, è una specie altamente sensibile all'impatto antropico. F. sylvatica può essere sensibile all'aumento delle temperature estive e potrebbe essere favorita da una bassa intensità degli incendi, mentre risulta essere meno sensibile all'impatto antropico. P. abies è risultata insensibile alle variazioni della temperatura estiva, all'impatto antropico e agli incendi e può persistere a tempi di ritorno degli incendi di circa 200-300 anni o anche dopo rari incendi ad alta severità. Questo studio dimostra che la combinazione di approcci metodologici integrati può fornire utili indicazioni per definire le strategie di protezione, ripristino e gestione delle foreste montane europee miste di abete rosso-faggio-abete bianco.
Mixed mountain forests of silver fir (Abies alba Miller), beech (Fagus sylvatica L.), and spruce (Picea abies (L.) Karst.) are widespread in Europe and have a high ecological and socio-economic value. In the upcoming decades, these forests will likely undergo substantial restructuration due to climate change and altered disturbance regimes. In this context, knowledge of species responses to variations in climate and disturbance regimes (e.g. fire and human impact) may offer critical information to infer the vulnerability of a large part of European mountain forest ecosystems. Since environmental changes generally occur on multiple spatial scales and their effects on forests operate on long-time scales, integrative methodological approaches are required. A high naturalness of forests is key prerequisite to study natural species-environmental interactions. While many European forests were deeply transformed since the Neolithic (around 6500 years ago), the Dinaric Alps still host some of the last remnants of primary and old-growth forests. This study combined the assessments of contemporary forests structure and composition, remote sensing analyses and multi-proxy palaeoecological records in two forests located in the central Dinaric Alps (Montenegro) to provide insights on the long-term vegetation dynamics. The results supported the high naturalness of some mountain forest ecosystems located in the central Dinaric Alps. However, land-use pressure (agriculture and grazing) as well as fires (probably mainly human-induced) likely played an important role in reducing the area of fir-spruce-beech old-growth forests during the Middle Ages. Legacies of past land-use activities are still visible both in tree species composition and structure of current forest stands. Fire was confirmed to be an important disturbance agent during the Holocene. Although further research from European mixed forests is necessary to validate the responses of spruce, beech, and fir to fire, climate, and human impacts, our results suggest that A. alba may be well adapted to warmer-than-present summers and could be resistant to low frequency and low severity fires or even rare high-severity fires. However, it is a species highly sensitive to human impact. F. sylvatica may be sensitive to increasing summer temperatures and could be favored by low biomass burning whereas it is insensitive to human impact. P. abies may be insensitive to variations in summer temperature, human impact, and biomass burning and can persist under fire-return intervals of c. 200-300 years or even after rare high-severity fires. Our study shows that combining integrative methodological approaches can generate valuable insights able to support the definition of protection, restoration, and management strategies of European mixed spruce-beech-fir mountain forests.

This thesis presents a modelling approach of laser welding process of aluminium alloy from the thermo-mechanical point of view to evaluate the occurrence of hot cracking based on simulation results and relevant criteria. The model was created stepwise in COMSOL Multiphysics, starting with the thermal model where heat conduction of solid and liquid phase was computed. Then the CFD model was created by involving the driving forces of liquid motion in the weld pool, i.e. natural convection and Marangoni effect. Lastly, the temperature profile calculated by the CFD model was loaded into the mechanical model for computation of thermal stress and strain. The mechanical results were required in  criteria for measuring the  susceptibility of hot cracking. The main findings include that Marangoni effect plays a dominant role in generating the fluid flow and convective heat flux in the weld pool, thus enhancing the heat dissipation and lowering temperature in the workpiece. By contrast, such temperature reduction caused by the air convection, radiation and natural convection is negligible. The welding track further from the clamped side experiences smaller transversal residual stress, but it does not necessarily suggest higher susceptibility to hot cracking according to the applied criteria. It can be concluded judging from current results that these first models of laser welding process work satisfactorily. There is still a work to do to obtain the full maturity of this model due to its limitation and some assumptions made for simplicity.
Denna avhandling presenterar en modelleringsmetod för lasersvetsningsprocessen av aluminiumlegering ur termomekanisk synvinkel för att utvärdera förekomsten av het sprickbildning baserat på simuleringsresultat och relevanta kriterier. Modellen skapades stegvis i COMSOL Multiphysics, med början med den termiska modellen där värmeledning av fast och flytande fas beräknades. Sedan skapades CFD-modellen genom att involvera drivkrafterna för flytande rörelse i svetsbassängen, dvs. naturlig konvektion och Marangoni-effekt. Slutligen laddades temperaturprofilen beräknad av CFD-modellen in i den mekaniska modellen för beräkning av termisk stress och töjning. De mekaniska resultaten krävdes i kriterier för att mäta känsligheten för het sprickbildning. De viktigaste resultaten inkluderar att Marangoni-effekten spelar en dominerande roll när det gäller att generera vätskeflödet och konvektivt värmeflöde i svetsbassängen, vilket förbättrar värmeavledningen och sänker temperaturen i arbetsstycket. Däremot är sådan temperaturreduktion orsakad av luftkonvektion, strålning och naturlig konvektion försumbar. Svetsbanan längre från den fastspända sidan upplever mindre tvärgående restspänning, men det föreslår inte nödvändigtvis högre känslighet för hetsprickning enligt de tillämpade kriterierna. Man kan dra slutsatsen utifrån aktuella resultat att dessa första modeller av lasersvetsningsprocesser fungerar tillfredsställande. Det finns fortfarande ett arbete att göra för att få full mognad för denna modell på grund av dess begränsning och vissa antaganden för enkelhetens skull.