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En aquesta memòria trobarem un projecte de simulació on es pretén replicar el comportament i les característiques d'un sistema del món real, concretament d'un sector portuari. Mitjançant models matemàtics i programari informàtic, hem aconseguit fer l'estudi i l'anàlisi del sistema en un entorn controlat, sense necessitat d'experimentació física. El projecte pot implicar la creació de models del sistema mitjançant diverses tècniques, com ara equacions matemàtiques, anàlisi estadística o algorismes d'aprenentatge automàtic. Els resultats de la simulació es poden utilitzar per fer prediccions, identificar problemes potencials i informar la presa de decisions per al sistema del món real. Veurem quins han sigut els passos que he seguit i quines són les decisions que he pres per aconseguir el model de simulació final, amb l'objectiu d'arribar a ser un producte potencialment útil i realitzable. In this report we will find a simulation project that aims to replicate the behavior and characteristics of a real world system, specifically a port sector. Through mathematical models and computer software, we have managed to study and analyze the system in a controlled environment, without the need for physical experimentation. The project may involve creating models of the system using various techniques, such as mathematical equations, statistical analysis, or machine learning algorithms. Simulation results can be used to make predictions, identify potential problems, and inform decision making for the real-world system. We will see the steps I followed and the decisions I made to achieve the final simulation model, with the aim of becoming a potentially useful and realizable product.

This thesis addresses the development of resources for accurate scaling and uncertainty estimation of image-based 3D models for scientific purposes based on data acquired with monocular or unsynchronized camera systems in difficult-to-access GPS-denied (underwater) environments. The developed 3D reconstruction framework allows the creation of textured 3D models based on optical and navigation data and is independent of a specific platform, camera or mission. The dissertation presents two new methods for automatically scaling of SfM-based 3D models using laser scalers. Both were used to perform an in-depth scale error analysis of large-scale models of deep-sea underwater environments to determine the advantages and limitations of image-based 3D reconstruction strategies. In addition, a novel SfM-based system is proposed to demonstrate the feasibility of producing a globally consistent reconstruction with its uncertainty while the robot is still in the water or shortly after Aquesta tesi aborda el desenvolupament de mètodes per a l'estimació precisa de l’escala i la incertesa de models 3D basats en imatges adquirides amb sistemes de càmeres monoculars o no sincronitzades en entorns submarins, de difícil accés i sense GPS. El sistema desenvolupat permet la creació de models 3D amb textura fent servir dades òptiques i de navegació, i és independent d’una plataforma, càmera o missió específica. La tesi presenta dos nous mètodes per a l’escalat automàtic de models 3D basats en SfM mitjançant mesuradors làser. Tots dos es van utilitzar per realitzar una anàlisi exhaustiva d'errors d’escalat de models en aigües submarines profundes per determinar avantatges i limitacions de les estratègies de reconstrucció 3D. A més, es proposa un nou sistema basat en SfM per demostrar la viabilitat de la reconstrucció 3D, globalment consistent, i amb informació d'incertesa mentre el robot encara està a l’aigua o poc després Esta tesis aborda el desarrollo de recursos para el escalado preciso y la estimación de la incertidumbre de modelos 3D basados en imágenes, y con fines científicos. El marco de reconstrucción 3D desarrollado permite la creación de modelos 3D texturizados basados en datos ópticos y de navegación, adquiridos con sistemas monoculares o no sincronizados de cámaras en entornos (submarinos) de difícil acceso sin disponibilidad de GPS. Además, presenta dos nuevos métodos para el escalado automático de modelos 3D basados en SfM mediante medidores laser. Ambos se utilizaron para analizar los errores en escala, de modelos de ambientes submarinos en aguas profundas, con el fin de determinar las ventajas y las limitaciones de las estrategias de reconstrucción 3D. Además, se propone un nuevo sistema para demostrar la viabilidad de una reconstrucción global consistente junto con su incertidumbre mientras el robot aún está en el agua o poco después Programa de Doctorat en Tecnologia

Este trabajo tiene como fin la creación de un sitio web adaptivo basado en la plataforma e-commerce para la distribución de objetos tridimensionales creados con la aplicación Blender®. El sitio ha sido desarrollado con la tecnología html5 y el apoyo de la plataforma Wordpress, para finalmente ser alojado en un hosting compartido. Este desarrollo pone en ejecución los conocimientos tanto prácticos como teóricos adquiridos a lo largo de toda la titulación, desde la concepción de la idea hasta la consecución de la misma con un proyecto prototipo completamente funcional. Se ha aplicado una metodología que permitió estudiar el mercado y la posibilidad de implementación del proyecto, las herramientas y las tecnologías más adecuadas para su construcción. The purpose of this project is to create an adaptive website based on the e-commerce platform for the distribution of three-dimensional objects created with the Blender® application. The site has been developed with the html5 technology and the backing of the Wordpress platform, to finally be hosted in a shared hosting service.This project's development aims to put into practice the knowledge acquired throughout the master's degree both practical and theoretical, from the conception of the idea to its achievement with a fully functional prototype. The methodology applied allowed to study the market and the possibility of implementation of the project, as well as the tools to be used and the most suitable technologies to achieve it. Aquest treball té com a fi la creació d'un lloc web adaptivo basat en la plataforma e-commerce per a la distribució d'objectes tridimensionals creats amb l'aplicació Blender®. El lloc ha estat desenvolupat amb la tecnologia html5 i el suport de la plataforma Wordpress, per a finalment ser allotjat en un hosting compartit. Aquest desenvolupament posa en execució els coneixements tant pràctics com teòrics adquirits al llarg de tota la titulació, des de la concepció de la idea fins a la consecució de la mateixa amb un projecte prototip completament funcional. S'ha aplicat una metodologia que va permetre estudiar el mercat i la possibilitat d'implementació del projecte, les eines i les tecnologies més adequades per a la seva construcció.

En aquest projecte s’ha dissenyat un túnel de vent de mides reduïdes enfocat a la docència. Aquest túnel permet realitzar experiments aerodinàmics de mesura de forces amb models a escala impresos amb impressores 3D. Per poder realitzar aquests experiments de forma correcta, s’ha tractat de trobar un flux de qualitat, seguint els paràmetres límit que estableixen els experts en la matèria. El túnel de vent dissenyat, disposarà d’una cambra de proves que permetrà l’experimentació amb models de 5,3 cm de diàmetre, amb una velocitat de flux de fins 25,5 m/s. Per la realització d’aquest projecte s’han fixat uns certs objectius: estudiar els diferents tipus de túnels de vent amb aplicacions docents existents, definir el túnel de vent que millor s’adapti als requeriments plantejats, dissenyar el túnel de vent i selecció de la seva instrumentació electrònica, amb la seva posterior simulació en CFD, mitjançant Siemens NX 10 per al modelat i Solidworks 2016 per a la simulació. També s’ha realitzat un exemple de pràctica de laboratori que es podria realitzar, s’han establert les instruccions de muntatge, funcionament i manteniment i s’ha realitzat el pressupost de l’equip i una comparativa amb les alternatives comercials. Com a limitació cal destacar, que no s’ha realitzat un estudi exhaustiu de la part electrònica, essent un punt a millorar del túnel proposat.

La necrosi irreversible del múscul cardíac es coneix com infart de miocardi (MI) i es dóna quan la isquèmia supera el llindar crític y depassa els mecanismes cel·lulars de reparació. Després d’un MI, el teixit cardíac no té la capacitat suficient d’autoregeneració i com a conseqüència, la isquèmia pot causar la mort, moderada o severa, del teixit. L’enginyeria de teixits és un camp emergent interdisciplinari enfocat a l’obtenció de cultius tridimensionals (3D) emprats per a dos propòsits diferents: aportar eines biomèdiques amb potencial aplicació en la substitució, reparació i regeneració del teixit; o permetre l’estudi in vitro de la fisiologia i la fisiopatologia de manera més precisa. En aquesta tesi s’ha desenvolupat i analitzat un model 3D in vitro basat en el pèptid autoensamblant RAD16-I, i un implant bioactiu per a la reparació del teixit cardíac dins del marc del projecte europeu RECATABI. Els models 3D poden ajudar-nos a estudiar els paràmetres biofísics, biomecànics i bioquímics que regulen la diferenciació cel•lular. En la present tesis, s’ha desenvolupat un model 3D per analitzar el comportament de cèl·lules progenitores derivades de teixit adipós subcutani (subATDPCs) en termes de viabilitat, creixement i expressió gènica, sota la influència de diferents estímuls. Per una altra banda, s’ha desenvolupat un mètode simple i innovador per a l’estudi de l’efecte de l’estímul elèctric en cèl•lules cultivades en el model 3D proposat. L’objectiu final d’aquest model in vitro és entendre millor el comportament que poden tenir aquestes cèl•lules in vivo després de ser implantades. D’aquesta manera s’espera poder millorar la seva actuació en la regeneració o reparació del teixit infartat. S’ha proposat amb anterioritat que l’empelt de cèl·lules progenitores en l’àrea afectada pot contribuir en la generació d’un nou teixit de miocardi. La nostra hipòtesi es basa en que aquest mecanisme es pot millorar amb l’aplicació d’un implant bioactiu que pugui mantenir les cèl·lules en la localització d’implantació, suportar el comportament mecànic del cor i a la vegada proporcionar un micoambient adequat per a les cèl·lules implantades. Amb aquest objectius, es va preparar un material combinant consistent en la inclusió del RAD16-I dins dels microporus de membranes elastomèriques. L’objectiu d’aquest estudi és avaluar la capacitat de sembra d’aquesta plataforma i la supervivència, creixement i expressió gènica de les subATDPCs en el material combinat. Es descriu el desenvolupament i caracterització de bioimplants basats en dues membranes elastomèriques: polietilacrilat (PEA) i policaprolactona 2-metacrilociloxi etil ester (PCLMA). Ambdues són bons materials de suport i també són suficientment elàstiques per a suportar els esforços resultants del batec del cor. A més, ambdós materials compostos faciliten la propagació dels impulsos elèctrics i permeten el manteniment d’expressió gènica de les subATDPCs. Es proposa doncs que els implants bioactius (membranes elastomèriques amb pèptid autoensamblant i subATDPCs) poden millorar l’eficàcia de futures teràpies cel·lulars augmentant la immobilització i supervivència de les cèl·lules en l’àrea afectada., La necrosis irreversible del músculo cardíaco se conoce como infarto de miocardio (MI) y se da cuando la isquemia supera el umbral crítico y rebasa los mecanismos celulares de reparación. Después de un MI, el tejido cardíaco no tiene la capacidad suficiente de autoregeneración y como consecuencia, la isquemia puede causar la muerte, moderada o severa, del tejido. La ingeniería de tejidos es un campo emergente interdisciplinar enfocado a obtener cultivos tridimensionales (3D) con dos propósitos distintos: aportar herramientas biomédicas con potencial aplicación en la substitución, reparación y regeneración del tejido; o permitir el estudio in vitro de la fisiología y la patofisiología de manera más precisa. En la presente tesis se ha desarrollado y analizado un modelo in vitro 3D basado en el péptido autoensamblable RAD16-I y un implante bioactivo para la reparación del tejido cardíaco dentro del marco del proyecto europeo RECATABI. Los modelos 3D pueden ayudarnos a estudiar los parámetros biofísicos, biomecánicos y bioquímicos que regulan la diferenciación celular. En esta tesis, hemos desarrollado un modelo 3D para analizar el comportamiento de células progenitoras derivadas de tejidos adiposo subcutáneo (subATDPCs) en términos de viabilidad, crecimiento y expresión génica, bajo la influencia de diferentes estímulos. Por otro lado, se ha desarrollado un método simple y novedoso para el estudio del efecto de un estímulo eléctrico en células encapsuladas en el modelo 3D. El objetivo final de este modelo in vitro es entender mejor el comportamiento que estas pueden tener células in vivo después de su implantación. De esta manera se espera poder mejorar su actuación en términos de regeneración o reparación del tejido infartado. Se ha propuesto con anterioridad que el injerto de células progenitoras en el área infartada puede contribuir en la generación de un nuevo tejido de miocardio. Nuestra hipótesis se basa en que este mecanismo puede ser mejorado con la aplicación de un implante bioactivo que pueda mantener las células en la localización de implantación, soportar el comportamiento mecánico del corazón y a la vez proporcionar un microambiente adecuado a las células implantadas. Con estos objetivos se preparó un material combinado consistente en la inclusión del RAD16-I dentro de los microporos de membranas elastoméricas. El objetivo de este estudio es evaluar la capacidad de siembra de esta plataforma y la supervivencia, crecimiento y expresión génica de las subATDPCs. Se describe el desarrollo y caracterización de bioimplantes basados en dos membranas elastoméricas: poli etil acrilato (PEA) y policaprolactona 2-metacriloxiloxi etil ester (PCLMA). Ambas son buenos materiales de soporte para la implantación de células y también son suficientemente elásticas para soportar los esfuerzos resultantes del latido del corazón. Se ha observado que los dos materiales compuestos facilitan la propagación de los impulsos eléctricos y permiten el mantenimiento de la expresión génica de las subATDPCs. Se propone que los implantes bioactivos (membranas elastomérica con péptido autoensamblable y subATDPCs) pueden mejorar la eficacia de futuras terapias celulares, aumentando la inmovilización y supervivencia de las células en el área afectada., The irreversible necrosis of heart muscle (myocardial infarction, MI) occurs when ischemia exceeds a critical threshold and overwhelms myocardial cellular repair mechanisms. After MI, myocardial tissue lacks the ability to significantly regenerate itself and as a consequence, ischemia might cause moderate or severe tissue death. Tissue Engineering is an emerging interdisciplinary field focused on the obtaining of three-dimensional (3D) constructs with two different purposes: provide a set of biomedical tools with potential applicability in tissue replacement, repair and regeneration; or enable the in vitro study of cardiac human physiology and physiopathology more accurately. In this work, we have developed and analyzed a 3D in vitro model based on RAD16-I self-assembling peptide and a bioactive implant for cardiac tissue repair in the framework of RECATABI European Project. 3D models can help us to study the biophysical, biomechanical and biochemical parameters that regulate cell differentiation. In this thesis, we have developed a 3D in vitro model to analyze the behavior of subcutaneous adipose derived progenitor cells (subATDPCs) in terms of viability, growth, and gene expression, under different stimuli. Moreover, a novel and simple method to study the effect of electrical stimulus on cells growing in the 3D model has been achieved. The goal of these in vitro models is to better understand the behavior that these cells could have after their in vivo implantation with the hope to improve their performance in terms of regeneration or repair of the infarcted tissue. Stem cells have been previously proposed to be grafted into the infarcted area to contribute to the generation of new myocardial tissue. We hypothesize that this mechanism could be enhanced by the application of a bioactive implant that could maintain the cells in the implanted site, afford the mechanical heart behavior and, at the same time, provide to the implanted cells a proper microenvironment. Therefore, we have prepared a composite obtained from the combination of RAD16-I included within microporous of elastomeric membranes. The goal of the present study is to evaluate cell survival and growth, seeding capacity and gene expression of subATDPCs in the new synthetic composite scaffold platform. We have described the development and characterization of bioimplants based on two different elastomeric membranes: poly(ethyl acrylate) (PEA), and poly(caprolactone 2-(methacryloyloxy)ethyl ester, (PCLMA). Both biomaterials are a good support for cell delivery and elastic enough to withstand the stresses arising from the heartbeat. Additionally, the developed composites equally facilitated the propagation of electrical pulses and maintained subATDPCs gene expression. We have proposed that the bioactive implants (elastomeric membranes with self-assembling peptide, and subcutaneous adipose tissue derived progenitor cells) could increase the efficacy of future cardiac cell therapy by improving cell immobilization and survival at the affected site.

Tesis del Departament d'Enginyeria del Terreny Cartogràfica i Geofísica de de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC).-- Fecha de defensa 14.03.2005., [EN] Low permeability fractured media (LFFM) can be viewed as consisting of a virtually impervious matrix transversed by more or less conductive fractures. Experience dictates that a few of these concentrate most of the flow, this controlling the overall behaviour of the medium. Therefore, they need to be characterized for proper understanding of the system. Unfortunately, no widely accepted methodology is available to this end. In this context the objective of this thesis is three fold, 1. Define a methodology to model this type of media. 2. Explain how the explicit modeling of hydraulically dominant fracture helps in explaining scale effects. 3. Apply the methodology to two real case studies: the FEBEX at Grimsel and the Ratones mine., The thesis consists of three independent but complementary papers. They are described below. First, I present a methodology to identify the most significant water conductive fractures. The method is based on the interpretation of cross-hole tests, and is supported by geology, geophysics and hydraulic data. This methodology has been applied to the hydrogeological characterization of a granitic block within FEBEX experiment, Switzerland. Characterising this medium starts by achieving a geometrical identification of the fractures, which demands mainly geological and geophysical data. Single borehole hydraulic tests help in neglecting those transmissive fractures, but the only means to assess the connectivity between points and the fractures extent consists of conducting cross-hole tests. The resulting geometry is later implemented into a 3D finite element mesh, where the fractures are simulated as 2D elements that are embedded into a 3D porous media that includes the effect of minor fractures. Hydraulic parameters have been obtained from the joint interpretation of cross-hole tests with 3D numerical models, using automatic calibration techniques and adjusting all the measurements simultaneously. This methodology has proved capable of reproducing steady state heads, and also of quantifying groundwater flow to the experimental area of the FEBEX tunnel., Different types of hydraulic tests (pulse, recovery, cross-hole and tunnel inflow measurements) have been performed in low permeability fractured granite around the FEBEX tunnel in Grimsel (Switzerland). We have interpreted the tests using conventional methods that treat the medium as a homogeneous one. Results display scale effects. Hydraulic conductivities increase, by orders of magnitude, with the volume of rock tested (from pulse to cross-hole tests). The objective of our work is to show that this scale effect is apparent. It reflects the limitations of the equivalent hydraulic conductivity derived from the homogeneous model interpretation of the tests., For this purpose, we have used the methodology described in the first paper. In summary, the final model is consistent with all the relevant measurements, taken at different support scales. This provides some insight into the issue of scale effects, which has been a topic of debate in the literature. In essence, the majority of small scale tests are performed in matrix intervals. Thus, any averaging of these values would suggest relatively small effective permeability. Yet large scale permeability of the rock is controlled by a few fractures, which provide high connectivity to the system, but are intersected by few testing intervals. As a result, large scale permeability is qualitatively different and quantitatively larger than small scale permeability., Finally, the proposed methodology is applied to the hydraulic characterization of the “Los Ratones” uranium mine. To verify that the site characterization is satisfactory, a blind-prediction has been carried out with the data recorded during a large-scale pumping test from the mine. The results obtained with this simulation show a good response to the mine pumping, so that both the robustness and reliability of the model are confirmed., [ES] Los medios fracturados de baja permeabilidad (MFBP) pueden definirse como una matriz impermeable atravesada por una cantidad mayor o menor de fracturas conductivas. La experiencia indica que la mayor parte del flujo circula solo por unas pocas de estas fracturas, característica que marca el comportamiento del medio. Por esto, es necesario caracterizar estas fracturas para comprender el sistema. Desgraciadamente, no existe una metodología ampliamente aceptada para ello, en este contexto el objetivo de esta tesis es triple, 1. Definir una metodología para modelar este tipo de medios 2. Explicar cómo la modelación explícita de las principales fracturas ayuda a explicar el efecto escala. 3. Aplicar esta metodología a dos casos reales: FEBEX en Grimsel y Mina Ratones en Cáceres., La tesis está formada por tres artículos independientes pero complementarios, que se describen a continuación. En el primero se presenta la metodología para identificar las fracturas hidráulicamente más importantes. El método se basa en la interpretación de los ensayos de interferencia, y se apoya en los datos de geología, geofísica y ensayos hidráulicos. La metodología se ha aplicado en la caracterización hidrogeológica del bloque granítico que rodea al experimento FEBEX, en Suiza. La caracterización de este medio comienza por la identificación geométrica de las fracturas, basada en datos geológicos y geofísicos. Los ensayos hidráulicos de sondeo único ayudan a descartar aquellas fracturas no transmisivas, pero las conectividades entre puntos y la extensión de las fracturas se realiza mediante ensayos de interferencia. La geometría resultante se reproduce con un modelo 3D, donde los planos de fractura se representan con elementos 2D incluidos en la matriz 3D (matriz más fracturación menor). Los parámetros hidráulicos se obtienen de la interpretación conjunta de todos los ensayos de interferencia con modelos numéricos 3D, utilizando técnicas de calibración y ajustando todas las medidas simultáneamente. Siguiendo la misma metodología se ha podido reproducir los niveles en estacionario e incluso cuantificar el flujo de agua hacia la zona experimental de la galería FEBEX., Una característica de los MFBP es que al aumentar el volumen de roca ensayado, la conductividad hidráulica equivalente obtenida aumenta. En el entorno de la galería FEBEX se han llevado a cabo diferentes tipos de ensayos hidráulicos (pulsos, recuperación, interferencia, etc.). Estos ensayos se han interpretado utilizando métodos convencionales, en los que se asume que el medio es homogéneo, y las conductividades hidráulicas obtenidas como resultado muestran un efecto de escala (aumentan en órdenes de magnitud con el volumen de roca ensayado). El objetivo de este trabajo es mostrar que este efecto de escala refleja las limitaciones de la conductividad hidráulica equivalente derivada de la interpretación de los ensayos con modelos homogéneos. Para alcanzar este objetivo se ha utilizado la metodología descrita en el artículo anterior. En resumen, el modelo final es coherente con todas las medidas tomadas a diferentes escalas. La mayor parte de los ensayos a pequeña escala se han realizado en intervalos situados en matriz, esto hace que la conductividad hidráulica equivalente promedio sea pequeña. Al aumentar la escala el ensayo afecta a más fracturas, con lo que aumenta la conectividad del sistema haciendo que la conductividad hidráulica equivalente aumente., Finalmente, la metodología propuesta se aplica a la caracterización hidráulica de la mina de uranio “Los Ratones”. Para verificar que la caracterización hidráulica ha sido satisfactoria, se ha realizado la predicción a ciegas de un bombeo a gran escala desde la mina. Los resultados obtenidos con esta simulación muestran unos buenos ajustes de los puntos de observación al bombeo desde la mina. Esto confirma la robustez y fiabilidad del modelo, y por lo tanto de la metodología utilizada.