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Network agrifood. Estación agro-meteorológica para la agricultura periurbana de precisión y sostenible

UPCommons - Jue, 08/31/2017 - 12:29
Network agrifood. Estación agro-meteorológica para la agricultura periurbana de precisión y sostenible Jarrin Jasan, Kathya Organizations dedicated to the environment care, health and food, such as FAO and the EU, recommend the need for technological adaptation for agriculture in the vicinity. Decision-making based on ancestral customs or practices must adapt to the changes that occur in the environment and in society. These changes, due in large part to climate change, can be measured and controlled for better production in agriculture using technology. In this paper, agro-meteorological stations are shown as a need and a viable solution to a better control of changes and to make decisions based on scientific evidence. Meteorological records, which are part of precision agriculture, are also important for peri-urban agriculture as they allow farmers and consumers to benefit more. These benefits derive mainly from increased crop productivity and reduced resource use, which reduces the price of production and sales, as well as reducing the environmental impact. The meteorological information obtained in-situ is fundamental for a better control and analysis of the crop and its development. This is evident in the literature and has been corroborated with the implementation of the ESAB-UPC agro-meteorological station, which has verified that the main variables around each station as, temperature, relative humidity and wind, are different. Furthermore, by analyzing temperature differences of two paths near weather stations fields, it is shown that the crop performance may vary because this temperature difference may be up to 8 ° C. Likewise, when comparing the meteorological records of each zone, the importance of the wind is also evident because it is different for each microclimate and influences the presence of clouds, changes in temperature and humidity. While it is true that commercial meteorological stations have a high cost that makes them inaccessible to many farmers, this paper demonstrates that there are cheaper alternatives capable of providing the same information. For example, the introduction of a pressure sensor made in the laboratory to replace an anemometer about 5 times more expensive proved its functionality and validity in the measurement of wind direction and speed. According to the literature consulted, commercial precipitation accumulation and solar radiation sensors can also be replaced by alternative measurement methods that are much more economical. Finally, an economical solution is presented for the ESAB-UPC station, where the computer that controls it can be replaced with a new compact PC with WIFI connection, with which the data can be obtained directly on the user's mobile phone. The cost of this electronic device is up to 5 times lower than a commercial computer, as well as being a more compact solution than a laptop.; Organismos dedicados al cuidado del medio ambiente, de la salud y de la alimentación como son la FAO y la UE, recomiendan la necesidad de una adaptación tecnológica para la agricultura de proximidad. La toma de decisiones basada en costumbres o prácticas ancestrales debe adaptarse a los cambios que se producen en el medio ambiente y en la sociedad. Estos cambios, debidos en buena parte al cambio climático, se pueden medir y controlar para una mejor producción en la agricultura usando tecnología. En este trabajo, las estaciones agro-meteorológicas se muestran como una necesidad y una solución viable para controlar mejor los cambios y poder tomar decisiones basadas en evidencia científica. Los registros meteorológicos, que son parte de la agricultura de precisión, son importantes también para la agricultura periurbana ya que permiten tener más beneficios a los agricultores y al consumidor. Estos beneficios derivan principalmente de una mayor productividad de los cultivos y del menor uso de recursos, lo que reduce el precio de producción y de venta, además de reducir el impacto medio ambiental. La información meteorológica obtenida in-situ es fundamental para un mejor control y análisis del cultivo y de su desarrollo. Esto es evidente en la bibliografía y ha sido corroborado con la puesta en marcha de la estación agro-meteorológica ESAB-UPC, que ha permitido verificar que las principales variables alrededor de cada estación, temperatura, humedad relativa y viento, son diferentes. Además, mediante el análisis comparativo del rendimiento de cultivos de cereales según las temperaturas óptimas, máximas y mínimas que constan en la bibliografía, se demuestra que el rendimiento de dos campos cercanos a sendas estaciones meteorológicas, varía hasta en un 20%. Así mismo, al comparar los registros meteorológicos de cada zona también se evidencia la importancia que tiene el viento pues es diferente para cada microclima e influye en la presencia de nubes, cambios de temperatura y humedad. Si bien es cierto que las estaciones meteorológicas comerciales tienen un costo elevado que las hace inaccesible para muchos agricultores, en este trabajo se demuestra que hay alternativas más económicas capaces de ofrecer la misma información. Así, por ejemplo, la puesta en marcha de un sensor de presión realizado en el laboratorio, para sustituir un anemómetro unas 5 veces más caro, demostró su funcionalidad y validez en la medición de la dirección y velocidad del viento. Según la bibliografía consultada, los sensores comerciales de acumulación de precipitación y de radiación solar también pueden ser sustituidos por métodos de medida alternativos que son mucho más económicos. Finalmente, se presenta una solución económica para la estación ESAB-UPC, donde se puede sustituir el ordenador que la controla por un nuevo PC compacto con conexión WIFI, con el que los datos se podrán obtener directamente en el móvil del usuario. El costo de este aparato electrónico es hasta 5 veces menor que un ordenador comercial, además de ser una solución más compacta que un ordenador portátil.
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Determination of heavy metal in hemp flowers coming from different fertilization programs

UPCommons - Jue, 08/31/2017 - 12:21
Determination of heavy metal in hemp flowers coming from different fertilization programs Valenzuela Moreno, Ruben The presence of heavy metals in hemp flowers has special interest on human health since Cannabis sativa L. has been used as a new consumed product in the nutrition and medicinal industry. The goal of the study is to develop a proper digestion process for Cannabis sativa L. flowers in order to be able to make an atomic absorption spectroscopy(AAS) at ESAB UPC lab to determine the concentration of Cu, Br, Cd and Pb. Furthermore, compare the levels of the identified metals in hemp flowers from different control crops, ecological crop and hydroponic crop. As a result, an optimum working procedure for digestion of Cannabis sativa L . flowers was developed according to the limitations of ESAB UPC Lab. As a conclusion, hydroponic crops and ecological crops could not be differentiated according to the limitations of the methodology developed, furthermore different varieties of Cannabis sativa L. with the same growing conditions could accumulate different levels of Cu.; La presència de metalls pesants a les flors de cànem té un interès especial en la salut humana, ja que la Cànnabis sativa L. s'utilitza com un nou producte que es consumeix en la indústria de la nutrició i la medicina. L'objectiu de l'estudi és desenvolupar un procés de digestió apropiat per les flors de Cànnabis sativa L. per tal de ser capaç de realitzar una espectroscòpia d'absorció atòmica (AAS) en el laboratori de ESAB de la UPC per determinar la concentració de Cu, Br, Cd i Pb. A més, comparar els nivells dels metalls en les flors de cànem de diferents cultius de control, cultiu ecològic i cultiu hidropònic. Com a resultat, un procediment òptim per a realitzar la digestió de flors de Cànnabis sativa L. va ser desenvolupat d'acord amb les limitacions de ESAB UPC Lab. Com a conclusió, els cultius hidropònics i cultius ecològics podrien no ser diferenciades pels nivells de metalls pesants segons les limitacions °la metodologia desenvolupada , a més, diferents varietats de Cànnabis sativa L. amb les mateixes condicions de cultiu podrien acumular diferents nivells de Cu.; La presencia de metales pesados en las flores de cáñamo tiene especial interés en la salud humana debido a que la Cannabis sativa L. se está utilizado como un nuevo producto consumido en la industria de la nutrición y la medicina. El objetivo del estudio es desarrollar un proceso de digestión adecuado para las flores de Cannabis sativa L. con el fin de poder realizar una espectrometría de absorción atómica (AAS) en el laboratorio ESAB UPC para determinar la concentración de Cu, Br, Cd y Pb. Además, comparar los niveles de los metales en las flores de cáñamo de diferentes cultivos de control, cultivo ecológico y cultivo hidropónico. Como resultado, se ha desarrollado una metodología óptima para conseguir la digestión de las flores de Cannabis sativa L. de acuerdo con las limitaciones del laboratorio de ESAB UPC. Como conclusión, los cultivos hidropónicos y ecológicos podrían no ser diferenciados por los niveles de metales pesados según las limitaciones de la metodología desarrollada, además diferentes variedades de Cannabis sativa L. con las mismas condiciones de cultivo pueden acumular diferentes niveles de Cu.
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Docking-based modeling of protein-protein interfaces for extensive structural and functional characterization of missense mutations

UPCommons - Jue, 08/31/2017 - 12:21
Docking-based modeling of protein-protein interfaces for extensive structural and functional characterization of missense mutations Barradas-Bautista, Didier; Fernández-Recio, Juan Next-generation sequencing (NGS) technologies are providing genomic information for an increasing number of healthy individuals and patient populations. In the context of the large amount of generated genomic data that is being generated, understanding the effect of disease-related mutations at molecular level can contribute to close the gap between genotype and phenotype and thus improve prevention, diagnosis or treatment of a pathological condition. In order to fully characterize the effect of a pathological mutation and have useful information for prediction purposes, it is important first to identify whether the mutation is located at a protein-binding interface, and second to understand the effect on the binding affinity of the affected interaction/s. Computational methods, such as protein docking are currently used to complement experimental efforts and could help to build the human structural interactome. Here we have extended the original pyDockNIP method to predict the location of disease-associated nsSNPs at protein-protein interfaces, when there is no available structure for the protein-protein complex. We have applied this approach to the pathological interaction networks of six diseases with low structural data on PPIs. This approach can almost double the number of nsSNPs that can be characterized and identify edgetic effects in many nsSNPs that were previously unknown. This can help to annotate and interpret genomic data from large-scale population studies, and to achieve a better understanding of disease at molecular level.
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Evaluación del programa de mejora genética de los Espigalls del Garraf

UPCommons - Jue, 08/31/2017 - 12:10
Evaluación del programa de mejora genética de los Espigalls del Garraf Martin Cruz, Daniel Col brotonera is a traditional variety of cabbage that has organoleptic characteristics highly appreciated among consumers and is typical of the Garraf region. This cabbage produces two different edible structures which develop in the leaves armpits at different moments of their vegetative cycle: the first one consists of tender stems with leaves that has given rise to the name of col brotonera. Later, shortly before flowering, the espigalls appear, which are immature inflorescences. In the last twentieth century decade it suffered a major recess among its consumers. On the verge of disappearing, a group of farmers and local entities try to avoid the loss of col brotonera, struggling in order to re-popularize this native variety. It is in this context that the Fundació Miquel Agustí (FMA), which is specialized in the conservation and improvement of the traditional varieties, started a project of recovery and economic dynamization of this variety crop, along with the Diputación de Barcelona. The aim of the foundation is to achieve a morphological idiotype of the variety, mainly set by farmers, trying to maintain its organoleptic properties intact in order to satisfy consumers as well. With this purpose, the FMA began collecting seeds of col brotonera. After three years of gradual improvement due to the low prevailing variability and the selection pressure, results are beginning to be obtained, bringing them closer to the desired idiotype. The goal of this work is to evaluate the improvement process that has been carried out on the col brotonera. By means of an agromorphological characterization, the following objectives are sought: (1) To determine the agronomic's profile of the espigalls populations obtained during the second improvement cicle, (2) to determine the suitable plants to be part of the parental population of the next generation of the improvement program. A modeling process is intended to meet the following objectives: (3) getting the characters that enable to extend the characterization carried out and (4) to establish the most appropriate methodology. In order to carry out the agromorphological characterization, the distinctive characters that have been used with all the individuals have been the following: puffed and cropped shape leaves, growth speed and productivity. Furthermore, from each genotype two subjects have been chosen, obtaining their broton's weight, length, major diameter and smaller diameter. For the modeling, several parameters have been obtained that enable to characterize its growth kinetics. The characterization of the populations revealed that the size and weight of the brotons had increased compared to other years, whereas in the case of the espigalls had decreased. The evaluation of the F2 enabled to conclude that, although there was still a high interpopulation and intrapopulation variability, a genotype had stood out significantly. The Baranyi and Roberts model obtained more accurate results than the bilinear model. Out of 743 plants, 13 were selected, and moved to an isolated field to produce the F3 enabling to continue with the improvement process.; La col brotonera és una varietat de col que posseeix unes característiques organolèptiques molt apreciades entre els consumidors i és característica de la comarca del Garraf. Aquesta col produeix dues estructures comestibles diferents que es desenvolupen a les axil·les de les fulles en moments diferents del seu cicle vegetatiu: la primera consisteix en uns talls tendres amb fulles que l'hi ha propiciat el nom de col de brotó i més tard, poc abans de la floració, apareixen els espigalls que són inflorescències immadures. A l'última dècada del segle XX va sofrir un recés important entre els seus consumidors. Ja a punt de desaparèixer, un grup d'agricultors i d'entitats locals pretén evitar la pèrdua de la col brotonera tot intentant tornar a popularitzar aquesta varietat autòctona. És en aquest context en el que fa la seva aparició la Fundació Miguel Agustí (FMA) especialitzada en la conservació i millora de les varietats tradicionals, duent a terme un projecte de recuperació i dinamització econòmica del cultiu d'aquesta varietat juntament amb la Diputación de Barcelona. L'objectiu de la fundació és obtenir un idiotip morfològic de la varietat, fixat pels agricultors principalment, intentant, però, mantenir les propietats organolèptiques intactes per satisfer als consumidors també. Amb aquest propòsit, la FMA va començar a col·lectar llavors de col brotonera. Després de tres anys de gradual millora degut a la Baixa variabilitat imperant i a la pressió de selecció, comencen a obtenir-se resultats que els apropen a l'idiotip desitjat. L'objectiu d'aquest treball és avaluar el procés de millora que s'ha dut a terme sobre la col brotonera. Mitjançant una caracterització agromorfològica es pretén complir amb els següents objectius: (1) Determinar el perfil agromorfològic de les poblacions d'espigalls obtingudes durant el segon cicle de selección del programa de millora, (2) determinar les plantes idònies per a formar part de la població parental de la següent generació del programa de millora. Mitjançant un procés de modelització es pretén complir amb els següents objectius: (3) obtenir caràcters que permetin ampliar la caracterització duta a terme y (4) establir la metodologia més adient per fer-ho. Per dur a terme la caracterització agromorfològica, els caràcters distintius que s'han fet servir amb tots els individus, han estat: abullonat i retallat de les fulles, velocitat de creixement i productivitat. A més, de cada genotip s'han escollit dos subjectes dels quals s'ha obtingut el pes, longitud, diàmetre major i diàmetre menor dels seus brotons. Per la modelització s'han obtingut diversos paràmetres que permeten caracteritzar la seva cinètica de creixement. La caracterització de les poblacions va posar de manifest que grandària i pes dels brotons ha augmentat respecte als altres anys, alhora que la dels espigalls ha disminuït. La avaluació de la F2 va permetre concloure que, tot i que encara existeix una alta variabilitat interpoblacional i intrapoblacional, un genotip s'ha desmarcat significativament. El model de Baranyi y Roberts va obtenir resultats més precisos que el model bilineal. De les 743 plantes s'han seleccionat 13 individus, que van ser traslladats a un camp aïllat per produir la F3 que permetrà prosseguir amb el procés de millora.; La col brotonera es una variedad tradicional de col que posee unas características organolépticas muy apreciadas entre los consumidores y es típica de la comarca del Garraf. Esta col produce dos estructuras comestibles diferentes que se desarrollan en las axilas de las hojas en momentos distintos de su ciclo vegetativo: la primera consiste en unos tallos tiernos con hojas que le ha propiciado el nombre de col de brotó y más tarde, poco antes de la floración, aparecen los espigalls que son inflorescencias inmaduras. En la última década del siglo XX, esta variedad sufrió un receso importante entre sus consumidores. Ya a punto de desaparecer, un grupo de agricultores y de entidades locales pretende evitar la pérdida de la col brotonera y pugna por volver a popularizar esta variedad autóctona. Es en este contexto en el que hace su aparición la Fundació Miquel Agustí (FMA) especializada en la conservación y mejora de las variedades tradicionales, llevando a cabo un proyecto de recuperación y dinamización económica del cultivo de esta variedad junto con la Diputación de Barcelona. El objetivo de la fundación es alcanzar un idiotipo morfológico de la variedad, fijado por agricultores principalmente, aunque intentando mantener las propiedades organolépticas intactas para satisfacer a los consumidores también. Con este propósito, la FMA empezó a colectar semillas de col brotonera. Tras tres años de paulatina mejora debido a la baja variabilidad imperante y a la presión de selección, empiezan a obtenerse resultados que los acercan al idiotipo deseado. El objetivo de este trabajo es evaluar el proceso de mejora que se ha efectuado sobre la col brotonera. Mediante una caracterización agromorfológica se pretende cumplir con los siguientes objetivos: (1) determinar el perfil agromorfológico de las poblaciones de espigalls obtenidas durante el segundo ciclo de selección del programa de mejora, (2) determinar las plantas idóneas para formar parte de la población parental de la siguiente generación del programa de mejora. Mediante un proceso de modelización se pretende cumplir con los siguientes objetivos: (3) obtener carácteres que permitan ampliar la caracterización llevada a cabo y (4) establecer la metodología más adecuada para ello. Para llevar a cabo la caracterización agromorfológica, los caracteres distintivos que se han utilizado con todos los individuos, han sido: abullonado y recortado de las hojas, velocidad de crecimiento y productividad. Además, de cada genotipo se han elegido dos sujetos de los que se ha obtenido su peso, longitud, diámetro mayor y diámetro menor de sus brotons. Para la modelización se han obtenido diversos parámetros que permiten caracterizar su cinética de crecimiento. La caracterización de las poblaciones puso de manifiesto que el tamaño y peso de los brotons ha aumentado respecto a otros años, mientras que el de los espigalls ha disminuido. La evaluación de la F2 permitió concluir que, aunque aún existe una alta variabilidad interpoblacional e intrapoblacional, un genotipo ha destacado significativamente. El modelo de Baranyi y Roberts obtuvo resultados más precisos que el modelo bilineal. De las 743 plantas se han seleccionado 13 individuos, que fueron trasladados a un campo aislado para producir la F3 que permitirá seguir con el proceso de mejora.
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Calibración de un espectrofotómetro NIR para la determinación de grasa y humedad en productos de bollería frita

UPCommons - Jue, 08/31/2017 - 12:05
Calibración de un espectrofotómetro NIR para la determinación de grasa y humedad en productos de bollería frita Fajardo Dávila, Carlos The production of bakery products on an industrial scale leads to the need for implementing an exhaustive control of the production processes to maintain the quality and security standards set by the law and company. In recent years, thanks to IT developments, it has been possible to implement new analysis methods in the food industry. One of them has been the introduction of Near Infra-Red Spectroscopy (NIR Spectroscopy). While traditional methods require more people, time and economical resources, NIR Spectroscopy offers a fast, easy, economical and non-invasive way to analyse the composition of samples. The biggest problem NIR Spectroscopy faces, is that it requires calibration of the tool through traditional analysis before its use. The aim of this project was to calibrate a NIR Spectroscope to analyse the moisture and fat composition of fried bakery products from Europastry. The composition of fat and moisture of one hundred and four samples was analysed using traditional methods, as well as the measurement with the NIR. Afterwards, through chemometrics, a Partial Least Squares (PLS) regression model was applied. The results indicate that, due to the number of samples analysed, the model obtained could not explain the large variability, and it would be necessary to obtain a greater number of samples for statistically correct results.; La producció de productes de brioxeria a gran escala implica la necessitat d'establir un control exhaustiu dels processos d'elaboració del producte per mantenir els estàndards de qualitat i seguretat establerts legalment i per l'empresa. En els darrers anys, gràcies als avenços computacionals, s'ha pogut implantar nous mètodes d'anàlisi en el camp del sector alimentari. Un d'aquests ha sigut la introducció de l'espectroscòpia infraroja propera (NIR). Mentre que per mètodes tradicionals es necessita més personal, temps i recursos econòmics, l'espectroscòpia NIR ofereix la possibilitat d'analitzar in situ la composició de la mostra analitzada d'una manera ràpida, senzilla, econòmica i no invasiva. El major problema que presenta l'espectroscòpia NIR és que requereix d'una calibració prèvia al seu ús mitjançant mètodes tradicionals. L'objectiu del treball va ser calibrar un espectrofotòmetre NIR per poder analitzar la composició d'humitat i greix en productes de brioixeria de l'empresa Europastry. Es va analitzar la composició de greix i humitat per mètodes tradicionals de 104 mostres, es va fer la lectura amb el NIR i posteriorment, mitjançant quimiometria, es va aplicar el model estadístic de Regressió Parcial per Mínims Quadrats (PLS). Els resultats mostren que, per aquest conjunt de productes, les variables escollides no han explicat suficient variabilitat i serà necessari un número més gran de mostres per obtenir resultats estadísticament correctes.; La producción de productos de bollería a gran escala implica la necesidad de establecer un control exhaustivo de los procesos de elaboración del producto para mantener los estándares de calidad y seguridad establecidos legalmente y por la propia empresa. En los últimos años, gracias a los avances computacionales, se han podido implantar nuevos métodos de análisis en el campo del sector alimentario. Uno de ellos ha sido la introducción de la espectroscopia infrarroja cercana (NIR). Mientras que por métodos tradicionales se necesita mayor personal, tiempo y recursos económicos, la espectroscopia NIR ofrece la posibilidad de analizar in situ la composición de la muestra de una manera rápida, sencilla, económica y no invasiva. El mayor problema que presenta la espectroscopia NIR es que necesita de una calibración previa por métodos tradicionales. El objetivo de este trabajo fue calibrar un espectrofotómetro NIR para poder analizar la composición de humedad y grasa en productos de bollería de la empresa Europastry. Para ello se analizó la composición de humedad y grasa por métodos tradicionales de 104 muestras, se hizo lectura con el NIR y posteriormente, mediante quimiometría, se aplicó el modelo estadístico de Regresión Parcial por Mínimos Cuadrados (PLS). Los resultados muestran que, para este conjunto de productos, las variables elegidas no han explicado suficiente variabilidad y será necesario utilizar un mayor número de muestras para obtener resultados estadísticamente correctos.
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Nanosecond-laser patterning of 3Y-TZP: damage and microstructural changes

UPCommons - Jue, 08/31/2017 - 11:08
Nanosecond-laser patterning of 3Y-TZP: damage and microstructural changes Roitero, Erica; Lasserre, F.; Roa Rovira, Joan Josep; Anglada Gomila, Marcos Juan; Mücklich, F.; Jiménez Piqué, Emilio The aim of this study is to characterize in detail the microstructural changes and collateral damage induced by direct laser patterning on the surface of dental-grade zirconia (3Y-TZP) employing an interference setup with the 532 and 355. nm harmonics of a Nd:YAG laser (pulse duration of 10. ns).Laser-material interaction mainly results in thermal effects for both wavelengths studied. Upon laser irradiation the material locally melts producing pattern and establishing a steep thermal gradient on the surface. This generates a. ~. 1. µm thick heat affected zone where microcracking, directional recrystallization, phase transformation (from tetragonal to monoclinic, t ¿. m) and texturization (ferroelastic domain switching) take place. In addition, surface coloration results from the activation of F-centers as a consequence of high energy radiation exposure. No chemical segregation or diffusion was detected. All these microstructural changes should be taken into account to ensure integrity and long-term reliability of the zirconia components.
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Models de terraformació. Estudi de la dinàmica de poblacions entre microorganismes sintètics i autòctons per a la degradació de plàstic oceànic

UPCommons - Jue, 08/31/2017 - 10:52
Models de terraformació. Estudi de la dinàmica de poblacions entre microorganismes sintètics i autòctons per a la degradació de plàstic oceànic Maull Miquel, Victor Our planet is experiencing an accelerated process of change associated to a variety of anthropogenic phenomena. The presence of vast amount of plastic in the open ocean has generated great concern to its potential ecological conseqüences. The cutting edge area of biology, synthetic biology, leads to new approaches and promises solutions to some of today's most pressing challenges in environmental protection in order to restore the ecosystem-level homeostasis in affected areas. Under the supervision of the research group of ICREA-Complex Systems Lab (CSL, http://complex.upf.edu/) the present project offers a theoretical aproach which aims to understand the dynamics of different mathematical and computational models about the oceanic plastic debris degradation potential from a synthetic microbial strain based on the wild type present in the affected ecosystem. We have been analyzing the problem assuming that many important problems in complex systems are related in one way or another with the presence of phase transition phenomena. Going through a scaled set of computational and mathematical models based on the "simplest model" philosopy, we have been validating population dymnamics strategies, at first stage level, as "fuction and die" degradation process or the biofilm formation capacity to increase the control over microplastic dispersion, as well as determining the key aspects of the studied system, always from a qualitative point of view. The different models explored have been performed using cellular automata (CA), individual based models (IBM), Mean Field, as stochastic models in 1 and 2 dimensions (1D and 2D) and contrasting them with analytical models. Most of them in MATLAB programming language. As a final addressing, there have been initiated laboratory experiments to explore the assumed biofilm capacity to catch plastic as a primary experimental approach to the proposed population dynamics. Furthermore the results, the present work suppose a huge learning process that has allowed me the possibility to get into the world of complex systems and synthetic biology.; El planeta està experimentant un procés accelerat de canvi associat a una gran varietat de fenòmens antropogènics. La presència de grans quantitats de plàstic a mar obert ha generat una forta preocupació envers les potencials conseqüències ecològiques. L'àrea innovadora en el camp de la biologia -la biologia sintètica- condueix a noves aproximacions i promet solucions a alguns dels reptes actuals mes urgents en l'àmbit de protecció mediambiental, amb l'objectiu de restaurar l'homeostàsis dels ecosistemes en les àrees afectades. Sota la tutela del grup de recerca ICREA-Complex Systems Lab (CSL, http://complex.upf.edu/ ), el projecte ofereix una aproximació teòrica amb l'objectiu d'entendre les dinàmiques de diferents models matemàtics i computacionals sobre el potencial de degradació de plàstic oceànic per part d'una soca sintètica basada en la soca autòctona present en el ecosistema afectat. S'ha realitzat una anàlisi del problema assumint que, d'una manera o altre, molts dels problemes importants en els sistemes complexos estan relacionats amb els fenòmens de transició de fases. A través d'un conjunt escalat de models matemàtics i computacionals, basats en la "filosofia del model més simple", s'han validat estratègies de dinàmica de poblacions com ara: els processos de degradació "funció i mort", la capacitat de creació de biofilm per aconseguir un increment en el control sobre la dispersió de microplàstics, així com la determinació d'aspectes clau del sistema proposat, sempre des d'un punt de vista qualitatiu. Els diferents models suggerits han estat implementats com a autòmats cel·lulars (CA), Models Basats en l'Individu (IBM) i models de camp mig (Mean Field). Aquests models estocàstics en 1 i 2 dimensions (1D i 2D) s'han contrastat amb models analítics. La gran majoria s'han escrit en llenguatge de programació MATLAB. Com a direccionalitat final del projecte, s'han iniciat experiments de laboratori per a l'exploració de la capacitat del biofilm per a atrapar plàstic, sota l'enfocament d'una aproximació experimental inicial a les dinàmiques de poblacions proposades. Més enllà dels resultats, el present treball suposa un gran procés d'aprenentatge que m'ha brindat la possibilitat d'entrar en el món dels sistemes complexos i la biologia sintètica.; El planeta está experimentando un proceso acelerado de cambio asociado a una gran variedad de fenómenos antropogenicos. La presencia de grandes cantidades de plástico a mar abierto ha generado una fuerte preocupación hacia las potenciales consecuencias ecológicas. El área innovadora en el campo de la biología -la biología sintética- conduce a nuevas aproximaciones y promete soluciones a algunos de los retos actuales más urgentes en el ámbito de protección medioambiental, con el objetivo de restaurar la homeostasis de los ecosistemas en las áreas afectadas. Bajo el tutelaje del grupo de investigación ICREA-Complex Systems Lab (CSL, http://complex.upf.edu/), el proyecto ofrece una aproximación teórica con el objetivo de entender las dinámicas de diferentes modelos matemáticos y computacionales sobre el potencial de degradación de plástico por parte de una cepa sintética basada en la cepa autóctona presente en el ecosistema afectado. Se ha realizado un análisis del problema asumiendo que, de una manera o de otra, muchos de los problemas importantes en los sistemas complejos están relacionados con los fenómenos de transiciones de fases. A través de un conjunto escalado de modelos matemáticos y computacionales, basados en la "filosofía del modelo más simple", se han validado estrategias de dinámica de poblaciones como: los procesos de degradación "función y muerte" o la capacidad de creación de biofilm para conseguir un incremento en el control sobre la dispersión de microplasticos, así como la determinación de aspectos clave del sistema propuesto, siempre des de un punto de vista cualitativo. Los diferentes modelos sugeridos han sido implementados como autómatas celulares (CA), Modelos basados en el Individuo (IBM), campo medio (Mean Field), los modelos estocásticos en 1 i 2 dimensiones (1D y 2D) y contrastándolos con modelos analíticos. La gran mayoría se han escrito en lenguaje de programación MATLAB. Como direccionalidad final del proyecto, se han iniciado experimentos de laboratorio para la exploración de la capacidad del biofilm para atrapar plástico, bajo el enfoque de una aproximación experimental inicial a las dinámicas de población propuestas. Más allá de los resultados, el presente trabajo supone un gran proceso de aprendizaje que me ha brindado la posibilidad de entrar en el mundo de los sistemas complejos y la biología sintética.
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Multiscale computational homogenization

UPCommons - Jue, 08/31/2017 - 10:49
Multiscale computational homogenization Otero Gruer, Fermín Enrique; Oller Martínez, Sergio Horacio; Martínez García, Javier
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Diseño e implementación de un hardware open-source para el control de una impresora 3D

UPCommons - Mar, 08/29/2017 - 13:21
Diseño e implementación de un hardware open-source para el control de una impresora 3D Clober Cosmen, Marc Este proyecto describe el proceso de diseño de todo el sistema electrónico que incorpora una impresora 3D del tipo FFF (Fused Filament Fabrication). El proyecto se ha llevado a cabo de manera profesional en Fundació privada centre CIM, centro adscrito a la Universidad Politécnica de Cataluña, concretamente en el área de BCN3D Technologies. El objetivo principal del proyecto ha sido lanzar un producto al mercado como la impresora 3D BCN3D Sigma de la cual se han fabricado y vendido alrededor de 500 unidades en 6 meses a fecha de redacción de este documento. A pesar de que el mercado de la impresión 3D a nivel doméstico es relativamente joven, la rápida proliferación de pequeñas empresas que ofrecen sus impresoras a precios inverosímiles y dado que las grandes compañías tecnológicas marcan las ventas, el mercado empieza a estar saturado. Por este motivo, cualquier empresa que quiera empezar en este sector debe disponer de un rápido proceso de diseño para introducir su producto en el mercado. A nivel de hardware esto implica importar desde Asia y subcontratar al máximo con soluciones que el resto de la competencia ya incorpora. El objetivo secundario ha sido constatar la viabilidad de diseñar hardware en empresas pequeñas y medianas que realizan producto. No solo a nivel económico, sino también a nivel de conocimiento y personalización del producto. Por lo tanto, en este proyecto se documenta el proceso de dimensionado de los diferentes sistemas electrónicos, diseño propio del hardware, validaciones y proceso de fabricación en serie. Actualmente, en mi opinión, la realización de este proyecto nos ha proporcionado un know-how muy valioso. Se conoce la cadena de procesos, desde el diseño hasta la fabricación en serie y esto permitirá mantenerse y ofrecer productos más competitivos con la innovación como distintivo. El diseño de hardware no se encuentra dentro del plan de estudios de ingeniería industrial, por lo que la búsqueda de información fiable y los métodos empleados se basan muchas veces en experiencia de otros diseñadores y buenas prácticas. La curva de aprendizaje ha sido elevada. Pero como resultado destacaría que ahora me siento capaz de afrontar nuevos retos de diseño de hardware.
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Study and development of a RPAS-based microgravity platform

UPCommons - Mar, 08/29/2017 - 13:18
Study and development of a RPAS-based microgravity platform Forés Díaz, David This work consists of the study and development of a drone platform for microgravity experiments. Some initials goals are presented, the evolution of development and finally the results obtained. In this document we find, first, a theoretical study, proposals for different platforms, theoretical calculations and development planning. Then, several chapters where the configuration and installation of the proposal platform is explained, the development of a data acquisition system and the physical and software modifications of the platform. Finally, a chapter where the most significant results are shown.
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Estudi, diagnosis i millora d'instal·lacions d'enllumenat públic mitjançant tecnologies existents

UPCommons - Mar, 08/29/2017 - 13:07
Estudi, diagnosis i millora d'instal·lacions d'enllumenat públic mitjançant tecnologies existents Capdevila Martínez, Robert Avui en dia, el consum sostenible dels recursos energètics ha esdevingut un element clau per fer front al repte ambiental actual. Degut a això, s’està prenent consciència de la importància de tenir un enllumenat exterior energèticament eficient però, que a la vegada, contribueixi en l’augment de la qualitat de vida dels ciutadans. El correcte ús de l’energia per a aquest fi es centra en vetllar per a la seguretat de les persones, millorar i introduir la cultura de l’eficiència energètica, resoldre la problemàtica de la contaminació lumínica, incrementar la rellevància de factors vitals com el manteniment preventiu i la introducció a la gestió continuada de les instal·lacions. El present projecte té com a objectiu il·luminar vials públics i elements arquitectònics d’un tram de l’avinguda Reforma, ubicada a Mèxic DF. Per a aconseguir aquest objectiu es farà una anàlisi de les tecnologies actuals tot garantint les normatives vigents tant a Espanya com a Mèxic. L’elaboració d’aquest, ha de permetre emprar coneixements d’enginyeria alhora que ha de deixar ser creatiu i aconseguir un resultat final d’ús per a la vida quotidiana. En primer lloc, es realitza un estudi de la situació inicial del tram per tal de conèixer les característiques físiques i lumíniques de la infraestructura, així com els compromisos polítics a complir per part de l’administració. Coneixent els objectius, es realitzen estudis lumínics per definir en cada escenari la solució lumínica òptima. Sabent aquesta, es dissenya la infraestructura elèctrica i elements físics necessaris. Aconseguint una solució hibrida on es substitueix el VM i VSAP existent per LED i CDM amb cablejat d’alumini. Finalment, s’assoleix, pel que fa l’enllumenat públic, una solució que ens proporciona una Em de 27, 30,6 i 26,8 lux segons la zona, de una Uo respectivament de 0,7, 0,58 i 0,5 i òbviament amb FHS igual a zero. L’ estalvi final en el consum elèctric és del 49,6%. Pel que fa a l’enllumenat arquitectònic, s’acaba utilitzant una solució RGB LED de projecció controlada mitjançant protocol DMX que ens permetrà la creació de diferents escenaris amb consum energètics reduïts.
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Proposta d'ampliació de la zona del pàdoc del circuit de Castellolí

UPCommons - Mar, 08/29/2017 - 13:00
Proposta d'ampliació de la zona del pàdoc del circuit de Castellolí Pitarch Casas, Carles Se trata de redefinir los usos y servicios en el espacio actual del paddock del circuito de Castelloli con una propuesta de edificabilidad de donde estaran ubicados los mismos considerando factores como la autosuficiencia energética en la medida que se pueda.
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Life cycle cost, as a tool for decision making on concrete infrastructures

UPCommons - Mar, 08/29/2017 - 12:46
Life cycle cost, as a tool for decision making on concrete infrastructures Matos, Jose C.; Strauss, Alfred; Santos, Carlos; Casas Rius, Joan Ramon The use of Life Cycle Cost (LCC) tools in civil engineering is increasing, due to the need of infrastructure owners and operators to guarantee their assets maximum performance with an optimized budget. By considering these tools it will be possible to manage assets along their lifetime in a more sustainable and efficient way. Due to this reason, it was recently constituted a Task Group on fib to deal with existing LCC tools for concrete infrastructures. This paper gives an introduction to these tools, with a special emphasis to the added-value of LCC, and to the main contents of the fib TG 8.4 state-of-art technical report. This covers a description of existing LCC standards and guidelines, their applicability, the definition of different cost elements, the incorporation of risk in the analysis, etc.
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Adaptive simulations, towards interactive protein-ligand modeling

UPCommons - Mar, 08/29/2017 - 12:44
Adaptive simulations, towards interactive protein-ligand modeling Lecina, Daniel; Gilabert, Joan F.; Guallar, Victor Modeling the dynamic nature of protein-ligand binding with atomistic simulations is one of the main challenges in computational biophysics, with important implications in the drug design process. Although in the past few years hardware and software advances have significantly revamped the use of molecular simulations, we still lack a fast and accurate ab initio description of the binding mechanism in complex systems, available only for up-to-date techniques and requiring several hours or days of heavy computation. Such delay is one of the main limiting factors for a larger penetration of protein dynamics modeling in the pharmaceutical industry. Here we present a game-changing technology, opening up the way for fast reliable simulations of protein dynamics by combining an adaptive reinforcement learning procedure with Monte Carlo sampling in the frame of modern multi-core computational resources. We show remarkable performance in mapping the protein-ligand energy landscape, being able to reproduce the full binding mechanism in less than half an hour, or the active site induced fit in less than 5 minutes. We exemplify our method by studying diverse complex targets, including nuclear hormone receptors and GPCRs, demonstrating the potential of using the new adaptive technique in screening and lead optimization studies.
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Sensorització amb IoT del circuit de velocitat de Castellolí

UPCommons - Mar, 08/29/2017 - 12:35
Sensorització amb IoT del circuit de velocitat de Castellolí Mora Blanc, Pablo Un fenomen que estarà molt present en els propers anys és el concepte de l¿Internet de les Coses. La possibilitat de connectar una àmplia varietat d¿objectes alhora entre sí, està començant a ser un punt d¿inflexió en la relació entre persones i màquines. La tendència actual, preveu que en menys d¿una dècada es tripliqui la quantitat de dispositius connectats. En els primers capítols es presenten les tecnologies disponibles actuals i es selecciona la més adequada per l¿estudi realitzat. Arribat a aquest punt, la metodologia emprada es basa en elaborar una descripció tècnica de diverses propostes pensades i dissenyades pel circuit de velocitat de Castellolí.
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Lateral stability of prestressed precast concrete girders during lifting: study case

UPCommons - Mar, 08/29/2017 - 12:33
Lateral stability of prestressed precast concrete girders during lifting: study case Fuente Antequera, Albert de la; Bairán García, Jesús Miguel; Pialarissi Cavalaro, Sergio Henrique; Goodier, Chris; Palmeri, Alessandro Improvements in concrete technology, reinforcing systems and manufacturing processes enable the use of increasingly long reinforced precast concrete girders, contributing to the competitiveness of girders in concrete in comparison with other alternatives. The weight of the girders should be limited however, in order to achieve an optimum between span length and lifting and transportations costs. The current tendency in design is to minimize the width of the flanges, thus the girder becoming more flexible laterally and more prone to suffer instability phenomena during transient loading situations. An increasing number of accidents and damages associated with this instability problem are reported in the technical literature (e.g., Hurff 2010; Rose 2013). The main objective of this study is to describe a real case of lateral instability of a long prestressed concrete bridge girder during lifting as well asto perform a parametric study to understand the limits of the problem observed. Special attention is paid to the evaluation of the provisions gathered in the Model Code 2010 (MC - 2010) regarding the lateral stability, since these might not be sufficient to cover limit cases.
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Partial safety factor for the residual flexural strength of FRC precast concrete segments

UPCommons - Mar, 08/29/2017 - 12:27
Partial safety factor for the residual flexural strength of FRC precast concrete segments Fuente Antequera, Albert de la; Cugat Martí, Víctor; Pialarissi Cavalaro, Sergio Henrique; Bairán García, Jesús Miguel The use of fibre reinforced concrete (FRC) to produce segmental linings of TBM-constructed tunnels is an increasing tendency. So far, more than 50 tunnels have been constructed with this structural material, in some of these even using solely fibres as reinforcement. Moreover, several design guidelines (e.g., fib Model Code 2010) already include the FRC as structural material. There also exist specific guidelines for the design of FRC precast segment linings (e.g., ITAtech Report/7-15 and ACI 544.7R-16). These guidelines deal with the design of FRC considering the traditional limit state safety format. Therefore, partial safety factors for both the loads (¿L) and material strengths (¿M) must be considered. In particular, the magnitude of ¿M considered for compressive and tensile FRC strengths are assumed to be the same. Nonetheless, this assumption can be unrealistic, particularly in terms of flexural residual strength (fR) since this property present higher scatter than the compressive strength (fc). This is particularly true for elements with a reduced cracking surface (e.g., beams) due to the higher impact that uncertainties like fibre orientation and distribution have on the variability of fR. Therefore, this assumption can lead to lower reliability indexes (ß) than those established for traditional reinforced concrete structures. However, this variability tends to decrease with the increase of the width of the cracked sections (e.g., slabs). The results of a structural reliability analysis carried out to calibrate partial safety factors for fR is presented. Full-scale bending tests on precast segments with different dimensions, amounts and type of fibers were considered. This partial safety factors could be used in the design of future precast FRC tunnel linings.
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Implementació Tecnologia IoT en un municipi rural

UPCommons - Mar, 08/29/2017 - 12:25
Implementació Tecnologia IoT en un municipi rural Sala León, Júlia Anàlisi de les variables que, mitjançant Internet de les Coses, es podrien donar a conèixer a la població per tal de augmentar el grau de transparència i millorar la gestió per part del ajuntament. També es farà una petita descripció tècnica de cada cas així com una valoració del cost.
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Damages detection in cylindrical metallic specimens by means of statistical baseline models and updated daily temperature profiles

UPCommons - Vie, 08/25/2017 - 14:26
Damages detection in cylindrical metallic specimens by means of statistical baseline models and updated daily temperature profiles Villamizar Mejía, Rodolfo; Mujica Delgado, Luis Eduardo; Ruiz Ordóñez, Magda; Camacho-Navarro, Jhonatan; Moreno Beltran, Gustavo Adolfo In previous works, damage detection of metallic specimens exposed to temperature changes has been achieved by using a statistical baseline model based on Principal Component Analysis (PCA), piezodiagnostics principle and taking into account temperature effect by augmenting the baseline model or by using several baseline models according to the current temperature. In this paper a new approach is presented, where damage detection is based in a new index that combine Q and T2 statistical indices with current temperature measurements. Experimental tests were achieved in a carbon-steel pipe of 1m length and 1.5 inches diameter, instrumented with piezodevices acting as actuators or sensors. A PCA baseline model was obtained to a temperature of 21º and then T2 and Q statistical indices were obtained for a 24h temperature profile. Also, mass adding at different points of pipe between sensor and actuator was used as damage. By using the combined index the temperature contribution can be separated and a better differentiation of damages respect to undamaged cases can be graphically obtained.
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Pd2Sn [010] nanorods as a highly active and stable ethanol oxidation catalyst

UPCommons - Vie, 08/25/2017 - 13:54
Pd2Sn [010] nanorods as a highly active and stable ethanol oxidation catalyst Luo, Zhishan; Lu, jianmin; Flox Donoso, Cristina; Nafria Soler, Raquel; Genç, Aziz; Arbiol, Jordi; Llorca Piqué, Jordi; Ibañez, María; Morante, Joan Ramon; Cabot Codina, Andreu The development of highly active, low cost and stable electrocatalysts for direct alcohol fuel cells remains a critical challenge. While Pd2Sn has been reported as an excellent catalyst for the ethanol oxidation reaction (EOR), here we present DFT analysis results showing the (100) and (001) facets of orthorhombic Pd2Sn to be more favourable for the EOR than (010). Accordingly, using tri-n-octylphosphine, oleylamine (OLA) and methylamine hydrochloride as size and shape directing agents, we produced colloidal Pd2Sn nanorods (NRs) grown in the [010] direction. Such Pd2Sn NRs, supported on graphitic carbon, showed excellent performance and stability as an anode electrocatalyst for the EOR in alkaline media, exhibiting 3 times and 10 times higher EOR current densities than that of Pd2Sn and Pd nanospheres, respectively. We associate this improved performance with the favourable faceting of the NRs.
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