Tesis (Física Aplicada I)
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Tesis Doctoral Estrategias e impacto de la radiación solar espectral para aplicaciones fotovoltaicas(2025-02-20) Barragán Sánchez-Lanuza, Miguel; Lillo Bravo, Isidoro; Delgado Sánchez, José María; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada IEl trabajo presentado se ha centrado en analizar el impacto que tiene el tratamiento de la radiación desde un punto de vista absoluto o espectral. Además, a partir de este conocimiento se han realizado estudios relativos a la introducción de elementos fotónicos en dispositivos fotovoltaicos convencionales a fin de modificar el espectro de la radiación solar con interés de mejorar la eficiencia de la aplicación objeto de estudio. Así, se han realizado estudios teóricos y experimentales considerando cristales fotónicos unidimensionales, recubrimientos luminiscentes y espejos metálicos para modificar, o bien la intensidad o bien el espectro, de la radiación solar que absorbe la célula solar. En general, se observa que el tratamiento espectral aporta una mejor resolución en las predicciones energéticas de los sistemas fotovoltaicos, al mismo tiempo que permite comprender cuáles son las fuentes de pérdida de energía y, por tanto, proponer acciones de mejora en sus diseños. Este aspecto es de interés actual en el desarrollo que están experimentando los sistemas agrovoltaicos, donde el tipo de suelo es un parámetro esencial para estimar la generación eléctrica en la cara trasera de los módulos fotovoltaicos bifaciales. Los recubrimientos luminiscentes aportan su capacidad para absorber cierto espectro de la radiación solar y reemitir dicha energía en longitudes de onda diferentes. Esto permite conseguir un mejor ajuste entre la energía del espectro solar incidente y la energía que una célula solar es capaz de absorber, la cual viene limitada principalmente por el bandgap de los semiconductores empleados. Además, este análisis energético enfocado en los recubrimientos luminiscentes puede ser de interés en otro tipo de aplicaciones como, por ejemplo, en las cubiertas de los invernaderos buscando optimizar los procesos fotosintéticos de las plantas. Por otro lado, los cristales fotónicos unidimensionales actúan como un espejo selectivo para ciertas longitudes de onda. Es decir, dependiendo de su diseño, permite actuar como reflector en una zona del espectro al mismo tiempo que es transparente para otra. Así, su integración en dispositivos fotovoltaicos propone mejoras en cuanto a eliminar radiación solar en longitudes de onda no aprovechables para el efecto fotoeléctrico pero que penalizan el rendimiento del dispositivo fotovoltaico por generar calor en su interior. Otra aplicación estudiada ha consistido en su uso como electrodo intermedio en dispositivos fotovoltaicos con estructura tándem, al ofrecer la funcionalidad doble de conductor eléctrico y separador de haces de luz. En todas estas aplicaciones, el conocimiento de la distribución espectral de las diferentes componentes que forman el espectro solar (radiación global, directa y difusa) es esencial. En la bibliografía existen diferentes modelos, pero no ocurre lo mismo con datos experimentales, y es que el uso de espectrorradiómetros para aplicaciones fotovoltaicas no está muy extendido. Las infraestructuras del grupo de investigación Termodinámica y Energías Renovables (GTER, TEP-122) de la Universidad de Sevilla dispone de la capacidad de medir estas componentes de la radiación, tanto en su forma absoluta como espectral, lo que ha sido un aspecto clave para la realización de este estudio de investigación.Tesis Doctoral Formas recíprocas del principio de Hamilton(1982-09) Velázquez Álvarez, Concepción; Hervás Burgos, Pablo; Rodríguez Danta, Marcelo; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada IEl objeto de esta memoria ha sido: 1. Encontrar sistemas tanto discretos como continuos cuyas fuerzas generalizadas no derivan de un potencial conservatorio y sin embargo sus leyes de evolución pueden formularse bajo la forma recíproca del principio de Hamilton. 2. Generalizar el concepto de sistema conservativo. 3. Establecer la base teórica necesaria para el tratamiento de los sistemas y medios disipativos en el marco de la energía complementaria. 4. Introducir el concepto de variable cíclica en la formulación complementaria y establecer una serie de proposiciones ligadas a la existencia de tales variables cíclicas. 5. Obtener las correspondientes leyes de conservación en el espacio de los impulsos para unos y otros medios.Tesis Doctoral Transmisión del calor en el problema de Bernard Rayleigh(1982) Moreno Sánchez, Jesús; Zamora Carranza, Manuel; Córdoba Zurita, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada ISe presenta un nuevo dispositivo experimental para la medida del flujo de calor en el problema de Benard-Rayleigh. Se obtiene el valor critico del numero de Rayleigh en geometría cilíndrica y geometría rectangular utilizando líquidos de distintos números de Prandtl. Se mide asimismo la longitud de onda de la estructura convectiva que se forma encontrándose una dependencia entre esta y el flujo de calor.Tesis Doctoral Estudio del modelo estocástico de Malthus-Verhulst(1985-11-09) Aizpuru Domínguez, Concepción; Brey Abalo, José Javier; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I
Tesis Doctoral Low-Energy Accelerator Mass Spectrometry of actinides (236U, 237Np, 239, 240Pu) at the Centro Nacional de Aceleradores and its applications in oceanography(2019-12-18) López Lora, Mercedes; Chamizo Calvo, Elena; García León, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada ITesis Doctoral 41CA measurement with low energy accelerator mass spectrometry (leams) at the Centro Nacional de Aceleradores.(2018-09-28) Vivo Vilches, Carlos; López Gutiérrez, José María; Vockenhuber, Christof; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada IThe accelerator mass spectrometry (AMS) technique, developed 40 years ago for 14C dating, was soon used to measure other long-lived radionuclides. One of the radionuclides measured by AMS since these early years is 41Ca and for a variety of applications. Some of these applications are: the calculation of the terrestrial age of meteorites, the study of nuclear reactions of astrophysical interest, the understanding of the calcium metabolism, and the characterization of low-level nuclear waste. The main challenge in 41Ca AMS is dealing with the interference caused by its stable isobar, 41K. This interference is reduced by using calcium 2uoride (CaF2) samples and the extraction of the (CaF3)- ion. At large AMS facilities, besides, 41K ions can be discriminated from 41Ca ions using different detection techniques based on the energy loss dependence on the atomic number. The 41Ca measurement with low energy AMS systems, like the 1 MV system at the Centro Nacional de Aceleradores (CNA), is quite challenging, since this discrimination is not possible. Nevertheless, the 41K contribution can be estimated and, therefore, corrected, thanks to the sequential detection of the other stable isotope of potassium, 39K (K-correction). Although the sensitivity achieved in 41Ca AMS at low energies is 3-4 orders of magnitude lower than those achieved at larger facilities, it allows the competitive measurements for biomedical applications, and the characterization of concrete samples from nuclear reactor bioshields. Since 41Ca AMS at low energies is limited to the estimation of 41K interference, it is advisable to study the different ways toward the production of this interference. Some factors related to it have been studied in different experiments performed with the 1 MV AMS system at CNA (SARA) and the 600 kV AMS system at the ETH Laboratory of Ion Beam Physics in Zurich (TANDY). For instance, we could demonstrate that 41K can be injected also as the (41K57Fe)- molecular ion. As a consequence, 41K interference is dependent on the materials used during the sample pressing. We also proved that, even when both 41K/40Ca and 39K/40Ca ratios change over time, the relation between both, 41K/39K remains constant. Therefore, the Kcorrection is a robust method to estimate the 41K interference. The information provided from these experiments has contributed to the setting up and optimization of the 41Ca measurements with the SARA system at CNA, which was the main goal of this thesis. The results are not only useful for measurements at our system, but also for other very similar HVE 1 MV AMS systems. Several tests have been performed during these years to study and optimize all the performance parameters of 41Ca measurements with this system: ionization eWciency, transmission and destruction of the molecular background in the stripper, ion optical transport, detection eWciency, and 1nal sensitivity. Mixing the CaF2 samples with silver powder, our ion source produces stable (40CaF3)- currents between 50 and 150 nA. In comparison with the TANDY system at ETH, the slightly lower transmission for the 2+ state through the helium stripper (40% at SARA, 50% at TANDY) is compensated by the better optical transmission in the high energy sector (90-100% at SARA, 80-85% at TANDY). This is due to the quadrupole triplet which refocus the beam at the exit of our accelerator. The capabilities of both systems for 41Ca AMS are equivalent. 41Ca/40Ca backgrounds found in the system, in the 10-12 range, allow, among other applications, the characterization of the 41Ca content in the bioshield from nuclear reactors. Within the colaboration between the Spanish radioactive waste management agency (ENRESA) and the AMS Research group at CNA, a detailed study of the 41Ca spatial distribution in the bioshield of the Jos´e Cabrera nuclear power plant has been performed. A radiochemical method for concrete samples have been developed in order to deal with the relatively large number of samples involved in this study. The measured 41Ca/40Ca ratios in the areas of maximum neutron 2uence were on the 10-6 range, while they get down to the 10-10 range in regions far from the reactor cavity. While the 41Ca/40Ca attenuation pro1le follows an ideal behavior in some areas, it does not in other parts where the in2uence of diffused thermal neutrons is higher.Tesis Doctoral Optimization of 10Be and 26Ai detection with low-energy accelerator mass spectrometry.(2017-07-07) Scognamiglio, Grazia; Chamizo Calvo, Elena; López Gutiérrez, José María; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada ITesis Doctoral Circuit modeling of periodic structures(2017-02-06) Molero Jiménez, Carlos; Mesa Ledesma, Francisco Luis; Rodríguez Berral, Raúl; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada IIn the present dissertation the main goal consists in the derivation of analytical circuit models for di_erent types of 1-D periodic structures by a method based on the integral equation. Thus, in Chapter 1 the techique to derive equivalent circuits is described in detail. It is applied for 1-D periodic structures, although for 2-D periodic structures it can be applied in a similar manner. Single-slit gratings and compound gratings are analyzed by using a slit-array formulation. For the derivation of the model we assume the grating to be sandwiched by two semi- in_nite dielectric susbtrates. Extensions to more complex environments are left for the following chapters. We will also present in the same chapter the strip-array formulation, which is adequate for slit gratings with large slit apertures. The obtaining of the circuits will be explained in detail, step by step, in order to see clearly the implicit physical insights. In Chapter 2 the investigation is focused on the study of the scattering response of a periodic single slit- and strip-grating under TE and TM nor- mal and oblique incidence. Their corresponding circuit models, derived in Chapter 1 assuming that the array is sandwiched by two semi-in_nite dielec- tric slabs, are now extended to account for multilayer systems. Additionally, we will also consider a pair of coupled gratings, which, under certain sym- metry conditions, can be studied from the perspective of a single grating by using an analysis based on even and odd excitations. It will be checked the excellent agreement shown by the circuit model in comparison with results provided by HFSS. In particular, the appearance of some kind of resonances such as Wood's anomaly or anomalous extraordinary transmission are well catched by the model. Finally, a discussion about the range of validity of the models is provided. In Chapter 3, the scattering response of the well-known mushroom struc- ture under TM normal and oblique incidence is analyzed in depth. The mushroom periodic structure is actually a periodic corrugated surface. Its corresponding equivalent circuit will be used not only to check the excellent performance and the reliability to reproduce complex resonant behaviors but also as an e_cient design tool. In order to corroborate this, an absorber is easily designed by _lling the corrugations with a lossy silicon dielectric. The model also incorporate modi_cations in order to account for possible ohmic losses in the metallic surfaces. At the end of the chapter a brief discussion about the performance of the model is carried out. Chapter 4 is devoted to the study of the scattering response of com- pound gratings under TM incidence. Periodic compound gratings contain more than one slit per period. The existence of two, three, or a more num- ber of slit apertures per each period and its mutual coupling introduces a new type of resonant: the so-called phase resonance. The appearance of pha- se resonance is accompanied with several phenomena whose study is quite interesting. The circuit model will provide an alternative explanation of pha- se resonance, and will allow us to undertand the associated complexity in a simple manner. The inclusion of ohmic and dielectric losses are incoporated in the model. Furthermore, it will also be checked that the model is capable to work accurately for frequencies close to the optic regime, by taking into account the properties of metals at these frequencies by the Drude model. This fact reveals that the Microwave Network Theory can be sucessfully extended to other frequency ranges under certain circumstances. Finally, Chapter 5 shows an exhaustive study about the scattering pro- perties of coupled slit gratings under TE and TM incidence. Departing from the model of a single slit grating, a _ topology is mathematically deduced to account for a pair of coupled gratings. These gratings can be geometrically di_erent and be misaligned each other, but their period must coincide. Sys- tems containing several gratings stacked will also be considered. From the circuit point of view, a stack of gratings is readily modelled by cascading their corresponding _ circuits. A brief discussion about the limits of validity of the model is also provided.Tesis Doctoral Non-destructive techniques for in situ studies of easel paintings: development and application of a confocal X-ray micro-fluorescence system(2015-03-20) Laclavetine, Kilian; Respaldiza Galisteo, Miguel Ángel; Ager Vázquez, Francisco José; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada IThis PhD thesis entitled “Non-destructive techniques for in situ studies of easel paintings: development and application of a confocal X-ray micro-fluorescence system.” with the supervision of Prof. Miguel Ángel Respaldiza and Dr. Francisco J. Ager was focused on physics applied to Cultural Heritage The main goal of this research was to design and characterize the capabilities of a portable confocal μXRF system that allows the noninvasive in situ analysis of easel paintings in combination with other spectroscopic and multispectral techniques, more specifically, XRF, IRR and UV-induced visible fluorescence. The potential of this device was proved in a particular problem in the fields of Cultural Heritage and Art History: the characterization of the techniques and the palette of the 16th century Spanish painter Alonso Vázquez and the confirmation of the authorship of some unsigned paintings, on the basis of material study. For this purpose, a methodology involving those techniques was proposed. The first part of this PhD thesis was dedicated to the design, development and in situ application of several setups (PIRR, X-Panda and μXRF-CONCHA devices). A big effort was made to design in situ working setups allowing the study of artworks directly in the places of exhibition. It provides access to unique items that cannot leave their storage or exposition room. This work concerned not only the methodological application of the techniques and characterization of the setups but also the mechanical engineering and computing developments. Several routines based on LabVIEW platform were developed in order to control the portable devices. A particular interest was focused on the treatment of the obtained data. A specific methodology was applied in order to achieve the analysis of XRF spectra obtained by CXRF using PyMCA software. Moreover, particular attention was paid to the production of mosaics of up to hundreds of IRR images comparing three software packages (VARIM, Autopano Giga and Microsoft ICE). In fact, obtaining a unique image of the entire artwork showed to be crucial in order to enhance the strategy applied in the analysis by other techniques such as XRF and CXRF. The constructed μXRF-CONCHA device is the first of its kind in Spain and one of a few available around the world. It is also probably the first CXRF setup with the ability to perform in situ analysis. Before to start the analysis of artworks, a series of experimental paint multilayers made like old paintings were studied with IRR and CXRF setups. The second part of the research consisted in developing specific methodologies in order to analyze more complex paintings. On one hand, a comparison study of the performance of three IRR technologies (Si-CCD, InGaAs and Vidicon tube) was done. The Si-CCD camera have to be used together with a UV-visible light cut-filter in order to provide results comparable to those obtained with InGaAs and Vidicon cameras. The results obtained proved that the three IRR technologies allowed the observation of preparatory drawings made in carbon black. This study also achieved the classification of the IR reflectivity of several inorganic pigments. The results showed that it is possible to discriminate different inorganic pigments with the same color observing IRR images. They confirmed the possibility of a first interpretation about the pigments presents based on IRR images. On other hand, the experimental samples were studied with the μXRF-CONCHA device. The results were successfully compared with two other CXRF systems, the LouX3D at the C2RMF in Paris and the CXRF set-up at AGH University of Science and Technology in Krakow. This intercomparison study confronted the composition and sequence information obtained. The results achieved with the three devices are similar in spite of some technical differences. The in-depth measurements showed that the μXRF-CONCHA set-up allows to carry out the compositional analysis with depth resolution in a nondestructive way. In most of the cases, it was possible to characterize the composition and sequence information of the multilayered samples. However, sometimes the data interpretation revealed to be quite complex. Absorption effect is the principal limitation of this technique. The problem when considering 16th century paintings is the use of pigments composed of heavy elements (e.g. Pb or Hg) which masked the signals from the ground layer or the priming layer. As the last part of this PhD, seven paintings attributed to Alonso Vázquez were studied. This artist left paintings on both sides of the Atlantic, although unfortunately, several examples preserved, particularly in Mexico, are decontextualized and remain unsigned. As Alonso Vázquez was among the first Spanish painters to work in New Spain, the study of his Mexican artworks is important to Art History in order to assess his real influence on the evolution of the art in Mexico. In order to compare the paintings, this study took as reference the artworks with confirmed authenticity defining the techniques and palette of this artist. The IRR study revealed very few preparatory drawings carried out by carbon black. All these drawings were used in geometric elements difficult to produce without drawing them first. The paint application revealed to be sharp, the border of the bodies and clothes were corrected using the same mixture of dark pigments used in the decorated adjacent parts. More pentimenti are observed on decorative items such as dishes, cutlery, pots, etc. The complementary results obtained with UV and IRR were used in order to select the area study of XRF and CXRF. A novel methodology was proposed and validated in the XRF data interpretation in order to normalize the results and be able to compare them. The XRF results allowed a synthesis of the pigments detected on each artwork (lead white, vermilion, tin-lead yellow, massicot, ochres, azurite, green Cu-based pigment, umber). The different tones were obtained by applying the same mixtures with some variations from one painting to another. Comparing the five artworks from Seville, the palette of inorganic pigments used is very similar. This study confirmed the attribution of both the “Inmaculada” and the “Sagrada Cena”. Based on the Sevillan study, the results obtained from the two Mexican paintings showed that the palette detected on the “Martirio de San Hipólito” is consistent with the artworks from Seville while the palette on the “Virgen de las Uvas” differs drastically. In the case of the “Virgen de las Uvas”, the blue and green colors cannot be explained by the use of inorganic Cu-based pigments as observed on the artworks from Seville. The results excluded “Virgen de las Uvas” and confirmed the attribution of the “Martirio de San Hipolito” as the first Mexican painting attributed to Alonso Vazquez by both archaeometric and art historical studies. Moreover the integrity of the composition showed by IRR and XRF suggested that the representation of Hernán Cortés is contemporary to the “Martirio de San Hipolito”. Consequently the portrait of the Spanish conqueror may be the oldest known. In-depth profiles were focused on painting areas free of heavy elements. The presence of ground and priming layers revealed by in-depth CXRF scans were compared to SEM-EDS study. The ground layers were made of Ca. In the case of the priming layer, both techniques revealed the use of red ochre priming with exception of the “Sagrada Cena” which in-depth scans showed the presence of a second Pb-based priming layer. The use of two kinds of priming in a same artwork may be present in other artworks of Alonso Vazquez and could be studied in future. CXRF demonstrated its usefulness when the interpretation of XRF results is not trivial due to the presence of several pigment layers. Finally, CXRF was proven to be a very promising technique for performing depth-resolved chemical analyses. Although some limitations could appear when heavy element based pigments are present. In the study of old paintings, it can provide complementary results to the classical extraction of stratigraphic micro-samples providing an alternative noninvasive analysis. CXRF combined with IRR and XRF gives to the archaeometric study the ability to define the inorganic pigments palette and techniques used by painters.Tesis Doctoral Estudio de líneas de transmisión encapsuladas de configuración planar en dieléctricos anisótropos(1987) Medina Mena, Francisco; Horno Montijano, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada IEn este trabajo se desarrollan sendos métodos de cálculo para el estudio de las características de propagación de sistemas de transmisión de configuración Planar para circuitos integrados de microondas haciendo uso de dos modelos dife ... El método desarrollado permite tratar configuraciones generalizadas compuestas por un numero arbitrario de capas dieléctricas Iso/Anisótropas (incluyendo el caso de dieléctricos anisótropos biaxiales) entre las cuales se encuentran impresas las tiras conductoras u otras metalizaciones. Ambos métodos a través de un tratamiento numérico adecuado conducen a resultados de elevada precisión con reducidos costos computacionales. Haciendo uso de los programas desarrollados se han comparado favorablemente los resultados obtenidos con estos métodos con los aportados por otros autores y se han analizado además nuevas estructuras de transmisión|Tesis Doctoral Estudio de los mecanismos de la deformación plástica a alta temperatura del óxido de níquel(1984) Jiménez Melendo, Manuel; Márquez Delgado, Rafael; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada ITesis Doctoral Microestructura y propiedades mecánicas a alta temperatura de materiales cerámicos eutécticos crecidos por solidificación direccional(2007) Pinto Gómez, Alonso Ramón; Ramírez de Arellano López, Antonio; Martínez Fernández, Julián; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia CondensadaEsta memoria consta de tres partes. El primer bloque se centra en una descripción-contextualización de los materiales y las técnicas empleados para nuestros estudios y engloba los capítulos 2 y 3. ... En el capítulo 2, se han introducido de manera general los sistemas eutécticos. Tras esta introducción se ha realizado una descripción detallada de la naturaleza microestructural de los sistemas DSE (del inglés Directionally Solidified Eutectic) analizando las características microestructurales de estos sistemas y su correlación con los distintos parámetros que intervienen en su síntesis: temperatura, velocidad de crecimiento, concentración etc. Además, se han presentado algunos procedimientos de fabricación por solidificación direccional, centrándonos en la descripción del proceso de fabricación empleado en nuestros materiales, calentamiento zonal flotante con láser, LHFZ (del inglés, Laser Heated Float Zone), en los distintos laboratorios que nos han proporcionado el material que hemos estudiado, concluyendo este capítulo con una clasificación y descripción de la nomenclatura empleada para la identificación de nuestros materiales atendiendo a las distintas características y variables que intervienen en su procesado y que como se verá, determinarán las distintas propiedades de los mismos.El capítulo 3 comienza con una descripción de los distintos antecedentes mecánicos de nuestros sistemas existente en la bibliografía como contextualización para la descripción de los procesos mecánicos de deformación plástica a alta temperatura estudiados. Así mismo, este capítulo ha servido para introducir de manera general distintos modelos de deformación plástica empleado para la descripción de numerosos sistemas reales dependiendo de la naturaleza del proceso de deformación y dentro de los cuales trataremos de enmarcar a nuestros materiales en la medida de lo posible.El segundo bloque se centra en la descripción de las distintas técnicas experimentales empleadas para la caracterización de nuestros sistemas y los resultados obtenidos a partir de éstas. En concreto, el capítulo 4 se encuentra dividido en dos partes que engloban las técnicas de caracterización destinadas al análisis de las propiedades mecánicas, por un lado, compuestas por los ensayos de deformación a alta temperatura a carga o velocidad de deformación constante, y microestructurales por otro, centradas en las distintas técnicas de microscopía utilizadas en este estudio. Los resultados se presentan agrupados de acuerdo a su naturaleza mecánica (capítulo 6) o microestructural (capítulos 5 y 7). La división realizada al mostrar los resultados de los estudios microestructurales de nuestros sistemas obedecen a razones cronológicas ya que el capítulo 5 se ha centrado en el estudio de los materiales y la caracterización previa a los procesos de deformación mientras que el capítulo 7 se dedica a los resultados del estudio microestructural de los sistemas tras someterse a los distintos tratamientos termomecánicos.El tercer y último bloque lo componen los dos capítulos que cierran esta tesis. En el capítulo 8, realizamos una discusión empleando una visión crítica de todos los resultados mecánicos y microestructurales de los capítulos precedentes. Así mismo, presentamos dos modelos para los procesos de deformación plástica a alta temperatura que explican el comportamiento de nuestros materiales y que podrían extenderse a sistemas con una naturaleza similar. Finalmente he querido cerrar este trabajo con un último capítulo a modo de conclusión con el fin de englobar y resumir los resultados de forma general y plantear algunas de las líneas abiertas a partir de él.Tesis Doctoral Fenómenos dinámicos en modelos sencillos controlados por barreras entrópicas(1997) Sánchez-Rey, Bernardo; Brey Abalo, José Javier; Prados Montaño, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada I; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y NuclearLa organización de esta Memoria es la siguiente. En el Capítulo 2 presentamos una revisión somera de las principales propiedades que se utilizan para caracterizar un vidrio estructural a nivel macroscópico. Asimismo introducimos una descripción breve del fenómeno de aging en vidrios de espín: Los experimentos más relevantes, algunas de las teorías fenomenológicas más fundamentales y algunos modelos sin desorden desarrollados recientemente. Este Capítulo nos permite, de este modo, introducir una serie de conceptos tales como temperatura ficticia, propiedades residuales, etc…, así como toda una fenomenología a la que posteriormente aludiremos en la Memoria. En el Capítulo 3 estudiamos las propiedades generales de un modelo sencillo con barreras puramente entrópicas, cuya dinámica formulamos en términos de una ecuación maestra. Analizaremos la relajación de la energía tras una perturbación de la temperatura, y su comportamiento al ser sometido el sistema a procesos de enfriamiento y calentamiento. Mostraremos que la congelación del sistema durante el proceso de enfriamiento, así como el fenómeno de histéresis que aparece al calentar desde el estado vítrico, presentan una gran semejanza con lo observado en vidrios estructurales reales. Aunque el estudio de los ciclos térmicos lo hemos realizado mediante simulación de Monte Carlo, es posible, empleando razonamientos sencillos, efectuar algunas estimaciones analíticas que concuerdan bastante bien con los resultados numéricos. Queremos resaltar también que hemos desarrollado un algoritmo nuevo, más eficiente que el algoritmo convencional de Metrópolis, para tratar con este tipo de problemas dinámicos descritos por ecuaciones maestras con probabilidades de transición dependientes del tiempo. Por coherencia en el desarrollo de la exposición, los detalles de este algoritmo se presentan en un Apéndice. En el Capítulo 4 analizamos el fenómeno de aging en dos modelos sencillos sin desorden: El modelo de Ising modimensional con dinámica de Glauber y el modelo con barreras puramente entrópicas estudiado en el Capítulo anterior. Mediante una técnica de paso a una descripción continua en el espacio, obtenemos expresiones analíticas exactas para las funciones de correlación entres dos instantes de tiempo en ambos modelos. Estas expresiones se simplifican en el límite en el que la “edad” del sistema es grande, permitiéndonos identificar el fenómeno de aging. Las principales conclusiones de esta Memoria se resumen en el Capítulo 5. Finalmente, en los Apéndices se recogen algunos cálculos y aspectos de interés no detallados en el texto.Tesis Doctoral Aplicación de Campos Eléctricos a Chorros Capilares(2011) Guerrero Millán, Joséfa; García García, Francisco Javier; González García, Heliodoro; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada III; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Aplicada ILos resultados de este trabajo no se restringen a la mera caracterización de la estimulación EHD, sino que por un lado el formalismo es útil para la descripción de cualquier tipo de estimulación realizada mediante esfuerzos en la superficie del chorro, y por o tro, se han obtenido resultados relativos a la dinámica del chorro que tienen interés por sí mismos. Nos referimos a la descripción de los modos espaciales. Por ello, la organización más natural de la tesis nos parece aquella en la que primero se plantee el problema fluidomecánico de un chorro sometido a esfuerzos superficiales de cualquier origen, y posteriormente se aborde el problema eléctrico propio de la estimulación EHD. Para ello, en el capítulo dos se presentarán las ecuaciones y condiciones de contorno que describirán la dinámica del problema fluido sometido a cualquier tipo de estimulación superficial. Se resolverá el problema fluido sometido a una estimulación puntual con una dependencia temporal armónica (problema de la señal), mediante el formalismo de la función de Green. En esta solución aparecerá una combinación de los modos del sistema. Se mostrará un estudio detallado del análisis espacial del chorro capilar y se comprobará que la función de Green es una herramienta imprescindible para la comprensión de los modos espaciales. Una vez realizado el análisis modal, el objetivo del capítulo tres es realizar un estudio análogo mediante los modelos unidimensionales, lo cual suministra una herramienta de análisis más simple y, como se verá, suficientemente precisa. Se estudiarán los modos que aparecen en cada uno de los modelos y se comprobará su bondad comparando los resultados obtenidos para la función de Green con los del caso 3D. La caracterización de la estimulación EHD se realizará en el capítulo cuatro. Aunque en general están acoplados el problema fluidomecánico y eléctrico, en la práctica estos problemas pueden considerarse desacoplados. Se resolverá el problema eléctrico mediante el método de los elementos finitos usando el software comercial COMSOL Multiphysics y a partir de sus resultados se obtendrán los esfuerzos eléctricos que actúan sobre el chorro. Para comprobar y entender estos resultados numéricos, se propondrá un modelo circuital del problema. A partir del estudio numérico se diseñará un estimulador que actúe de forma eficiente. Por último, para dicho diseño, se estudiará la respuesta del chorro a la estimulación. Para ello se calculará la convolución de la función de Green obtenida en capítulos anteriores con los esfuerzos que se han obtenidos de forma numérica. De estos resultados se podrá obtener mucha información, como por ejemplo, cómo afecta la estimulación a cada uno de los modos espaciales, o a qué tipo de condición de contorno corresponde la deformación y velocidad obtenidas a la salida de la estimulación. También se verá cuál de las dos componentes de la estimulación, normal o tangencial, es más eficiente.