Solución numérica de problemas de elasticidad bidimensional, basados en la formulación directa de navier o en funciones potenciales mediante el método de redes: el programa EPSNET_10

[SPA] La complejidad de resolución de los problemas elastostáticos, enunciados en forma general por la Ecuación de Navier, normalmente requiere el uso de técnicas numéricas tales como Elementos Finitos. El principal objetivo de las formulaciones alternativas en términos de funciones potenciales ha sido la obtención de soluciones analíticas. Sólo algunos casos, en los que son aplicables funciones sencillas tales como Airy y Prandtl, se han resuelto numéricamente en términos de potenciales. En esta tesis se presenta la aplicación del método de simulación por redes a la solución numérica de problemas de elasticidad 2D planteados con la formulación de Navier o con funciones potenciales; centrándose en los potenciales de Papkovich-Neuber y formulaciones derivadas, por eliminación de alguna de las funciones potenciales, para los que no se han encontrado soluciones numéricas hasta la fecha. Tras presentar los fundamentos teóricos de esta memoria (Capítulo 2) y discutir las condiciones de completitud y unicidad de la representación de Papkovich-Neuber, se profundiza en las condiciones adicionales para la unicidad numérica (Capítulo 3), cuestión aún sin resolver en toda su extensión. En este sentido, se proponen nuevas condiciones de unicidad numérica para algunas de las formulaciones en potenciales aplicables a casos bidimensionales. En particular, para los potenciales de Boussinesq, se aportan condiciones más sencillas y alternativas a las propuestas hasta la fecha, únicas según Tran-Cong. El diseño de modelos en red y la implementación de las condiciones físicas de contorno, tanto para la formulación de Navier como para la formulación en potenciales, se explica en el capítulo 4. Se ha elaborado un programa en Matlab con interfaz gráfica, EPSNET_10, para la generación de modelos en red, simulación en PSpice y representación gráfica de resultados. Su funcionamiento y las opciones de usuario que contiene se explican en el capítulo 5. En los capítulos 6 y 7 se presentan las aplicaciones a problemas enunciados bajo los dos tipos de formulaciones, Navier y en potenciales, respectivamente. Para verificar la fiabilidad de los modelos propuestos se comparan sus resultados con las soluciones analíticas, cuando existen, o con las de otros métodos numéricos de uso común en elasticidad. [ENG] The complexity of solving elastostatic problems, defined by the Navier equation, usually requires numerical tools such as Finite Element. The main aim of the alternative formulations in terms of potential functions has been to get analytical solutions. Only certain cases, where straightforward functions as Airy and Prandtl can be applied, have been solved numerically in terms of potential. The network simulation method is applied in this PhD Thesis on the numerical solution of 2D elastostatic problems based either in Navier formulation or in potential formulation, focusing on the Papkovich-Neuber potentials and derived solutions, by deleting some of the potential functions, for which no numerical solutions have been investigated up to day. After exposing the theoretical bases of this memory (Chapter 2) and discussing the completeness and uniqueness conditions of the Papkovich-Neuber solution, the additional conditions required for the numerical solution are studied (Chapter 3). This question is still a matter of active interest in the research literature. In this sense, new additional conditions are proposed for some potential solutions applicable to 2D problems. In the case of the Boussinesq solution, the conditions proposed up to day, unique according to Tran-Cong, can be specified in alternative forms, even more simple. The design of the network models as well as the implementation of the physical boundary conditions, for both Navier and potential formulations, is explained in Chapter 4. Software has been developed in Matlab programming language, with graphical interface, EPSNET_10. This contains the routines for the network design, simulation in PSpice and data treatment for the graphical result representation. Its performance and multiple user options are explained in Chapter 5. Applications to problems defined by Navier and potential formulations are presented in Chapters 5 and 6, respectively. The reliability of the proposed models are verified by comparison between its results and analytical solutions, if they exist, or otherwise with standard numerical methods solutions, currently used in elasticity.[ENG] The complexity of solving elastostatic problems, defined by the Navier equation, usually requires numerical tools such as Finite Element. The main aim of the alternative formulations in terms of potential functions has been to get analytical solutions. Only certain cases, where straightforward functions as Airy and Prandtl can be applied, have been solved numerically in terms of potential. The network simulation method is applied in this PhD Thesis on the numerical solution of 2D elastostatic problems based either in Navier formulation or in potential formulation, focusing on the Papkovich-Neuber potentials and derived solutions, by deleting some of the potential functions, for which no numerical solutions have been investigated up to day. After exposing the theoretical bases of this memory (Chapter 2) and discussing the completeness and uniqueness conditions of the Papkovich-Neuber solution, the additional conditions required for the numerical solution are studied (Chapter 3). This question is still a matter of active interest in the research literature. In this sense, new additional conditions are proposed for some potential solutions applicable to 2D problems. In the case of the Boussinesq solution, the conditions proposed up to day, unique according to Tran-Cong, can be specified in alternative forms, even more simple. The design of the network models as well as the implementation of the physical boundary conditions, for both Navier and potential formulations, is explained in Chapter 4. Software has been developed in Matlab programming language, with graphical interface, EPSNET_10. This contains the routines for the network design, simulation in PSpice and data treatment for the graphical result representation. Its performance and multiple user options are explained in Chapter 5. Applications to problems defined by Navier and potential formulations are presented in Chapters 5 and 6, respectively. The reliability of the proposed models are verified by comparison between its results and analytical solutions, if they exist, or otherwise with standard numerical methods solutions, currently used in elasticity.Universidad Politécnica de CartagenaPrograma de doctorado en Tecnologías Industriale

Solución numérica de problemas de oxidación mediante el método de simulación por redes

[SPA] En esta tesis se aplica el método de simulación por redes a la solución numérica de problemas de oxidación química estudiando todas las vertientes del fenómeno, en particular los procesos de reacción química que tienen lugar en la interfase. La fuerte no linealidad de las ecuaciones de gobierno impide la obtención de soluciones analíticas requiriendo, en consecuencia, técnicas numéricas para alcanzar soluciones aproximadas; en este sentido, el método de redes ha demostrado ser una herramienta precisa y eficaz proporcionando soluciones muy cercanas a las obtenidas experimentalmente con tiempos de computación aceptables y sin necesidad de introducir hipótesis que simplifican las ecuaciones de gobierno. Los problemas estudiados cubren casi todo el espectro de los procesos de corrosión: i) corrosión por dióxido de carbono, ii) corrosión por picadura, iii) corrosión a alta temperatura de compuestos de matriz metálica, iv) oxidación catalítica de gases y, v) degradación de lubricantes. Para cada tipo de oxidación anterior, del que se describe el estado del arte, se diseña el modelo en red de la celda elemental correspondiente, a partir del modelo matemático (ecuaciones de gobierno), completándose éste con las condiciones de contorno e iniciales. La simulación numérica del mismo se lleva a cabo mediante el software Pspice. Para verificar la fiabilidad de los modelos propuestos se comparan las soluciones numéricas con resultados experimentales o soluciones semianalíticas en todos los casos. Con objeto de facilitar la aplicación de los modelos propuestos se ha elaborado un programa en Matlab el cual, mediante una interfaz de comunicación gráfica y amena con el usuario, permite seleccionar el problema e introducir los parámetros que lo definen, así como generar el modelo en red, simularlo y acceder a la presentación gráfica de resultados.[ENG] In this Ph.D. the network simulation method is applied for the numerical solution of chemical oxidation problems, studying all the aspects of the phenomenon, particularly those chemical reactions processes related to the interface. The strong non-linearity of the governing equations prevents of reaching analytical solutions and requires, as a consequence, numerical techniques to provide approximate results. In this sense, network simulation method has demonstrated to be an efficiency and accurate tool that leads to numerical solution close to the experimental results with suitable computational times and without the need of assuming simplified hypotheses in the governing equations. The problems studied in this memory cover the whole spectrum of the corrosion processes: i) corrosion cause by carbon dioxide, ii) pitting corrosion, iii) high temperature corrosion of metal matrix composite, iv) catalytic oxidation of gasses and, v) lubricant degradation. For those types of oxidation, for which the state of art is introduced, the network model of the corresponding elementary volume is designed from the mathematical model (governing equations), completing this with the suitable boundary and initial conditions. Numerical simulation is carried out by means of the code Pspice. To verify the reliability of the proposed models, numerical solutions are successfully compared with those obtained experimental or semi-analytically in all the cases. In order to facilitate the application of the proposed models, suitable software has been presented as an added subject of this memory. Using a graphical and friendly communication interface, the user can select the problem and introduce the list of parameter values; this generates the complete network model, runs it in Pspice and shows graphically the simulation results.Universidad Politécnica de CartagenaPrograma de doctorado en Tecnologías Industriale

Análisis de impacto y solidificación de una gota de material cerámico en un proceso de proyección térmica por plasma mediante el método de redes

[SPA] En esta tesis se implementan métodos de análisis experimental y modelos de simulación numérica dentro del ámbito de los procesos de térmicos de proyección por plasma atmosférico, en concreto para los problemas de impacto y solidificación de las salpicaduras. La aplicación del método de volúmenes finitos, más eficiente en problemas que implican mecánica de fluidos, al análisis del impacto junto con el empleo del método de simulación por redes en la solidificación han aportado modelos precisos y eficientes, permitiendo la representación de soluciones de simulaciones numéricas y resultados experimentales. Así, sin aplicar hipótesis que simplifiquen las ecuaciones de gobierno, se obtienen tiempos de computación reducidos. El método de volúmenes finitos se aplica más eficazmente al análisis de impacto al afectar a problemas de mecánica de fluidos, y la aplicación de métodos de simulación de redes en la solidificación proporciona un modelo eficaz y preciso que puede replicar la simulación numérica y la solución. Los resultados experimentales tienen suficiente tiempo de cálculo sin necesidad de simplificar los supuestos en la ecuación del gobierno. Para el problema de impacto, se formulan las ecuaciones de balance en el software de elementos de volúmenes finitos utilizado, Fluent, mediante ecuaciones más generales, completándose con las condiciones de contorno e iniciales, no pudiéndose aplicar el método de simulación por redes debido a obstáculos insalvables tales como cambios de geometría y forma característica de la salpicadura. En el caso del problema de solidificación, a partir del modelo matemático y las condiciones de contorno e iniciales, se diseña el modelo en red de la celda elemental. La simulación numérica de este último se lleva a cabo mediante el software Ngspice, programa informático de software abierto. Respecto al análisis experimental, se ha diseñado un método para la consecución de gotas aisladas en condiciones normales de operación. Se trata de un procedimiento rápido, económico e integrable en procesos automatizados de optimización de revestimientos. También se ha automatizado el análisis de la morfología de la salpicadura utilizando las técnicas más modernas de procesamiento de imagen, proporcionando una clasificación eficiente de las morfologías para su posterior asignación de correspondencias entre estas y los parámetros de fabricación asociados al revestimiento.[ENG] In this Ph.D. experimental analysis methods and numerical simulation models are implemented within the scope of atmospheric plasma projection thermal processes, specifically for the impact and solidification problems of splashes. The application of the finite volume method, more efficient in problems involving fluid mechanics, to impact analysis together with the use of the network simulation method in solidification have provided accurate and efficient models, allowing the representation of solutions reproducing numerical simulation solutions and experimental results. Thus, even without applying hypotheses that simplify the government equations, they present reduced computation times. The finite volume method is most effectively applied to impact analysis by affecting fluid mechanics problems, and the application of network simulation methods in solidification provides an efficient and accurate model that can replicate the numerical simulation and solution. The experimental results have sufficient computation time without the need to simplify the assumptions in the government equation. For the impact problem, the balance equations are formulated in the finite volume element software used, Fluent, by means of more general equations, completing with the boundary and initial conditions, and the network simulation method cannot be applied due to obstacles insurmountable such as changes in geometry and characteristic shape of the splash. In the case of the solidification problem, based on the mathematical model and the boundary and initial conditions, the network model of the elementary cell is designed. The numerical simulation of the latter is carried out using the Ngspice, open software computer program. Regarding the experimental analysis, a method has been designed to obtain isolated drops under normal operating conditions. It is a fast, economical and integrable procedure in automated coating optimization processes. The analysis of the morphology of the splat has also been automated using the most modern image processing techniques, providing an efficient classification of the morphologies for their subsequent mapping between these and the manufacturing parameters associated with the coating.Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de CartagenaUniversidad Politécnica de CartagenaPrograma de Doctorado en Tecnologías Industriales por la Universidad Politécnica de Cartagen

Sobre la adimensionalización discriminada de ecuaciones y sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias, no lineales y solución numérica mediante el método de redes: aplicación a problemas mecánicos

Mención Europeo / Mención Internacional: Concedido[SPA] La búsqueda de grupos adimensionales de cualquier problema de ciencias o ingeniería constituye un objetivo esencial para el investigador ya que simplifica enormemente su trabajo al reducir el número de parámetros independientes de los que depende su solución a los llamados grupos o números (también monomios) adimensionales. Estos monomios están constituidos por agrupaciones de una parte del conjunto total de parámetros, magnitudes físicas y variables que intervienen en el problema. Esta reducción está basada formalmente en el hecho de que la solución de cualquier sistema de ecuaciones de gobierno que se constituye en el modelo matemático de un determinado fenómeno sujeto a leyes físicas, puede ser descrita mediante una relación entre monomios adimensionales. El primer paso para realizar la adimensionalización es elegir las magnitudes de referencia que permiten definir las variables adimensionales (una o más variables dependientes, según se trate de problemas acoplados o desacoplados, y una sola variable independiente). Las referencias, obviamente, son magnitudes con la misma dimensión que las correspondientes variables que convierten en adimensionales. En la adimensionalización clásica, éste es el único requisito que se impone, y dado que en general pueden existir diferentes opciones para elegir estas referencias, según se elija una u otra, los grupos adimensionales resultantes se expresan de diferente modo y poco se puede afirmar sobre su significado físico ni sobre su potencial valor u orden de magnitud. En primer lugar, parece conveniente elegir referencias de modo que el rango de variación del valor numérico de las variables adimensionales (dependientes e independientes) que definen sea el mismo o muy similar. Si este rango cubre el intervalo numérico [0-1] hablaremos de variables adimensionales normalizadas. La normalización permite asumir que una vez establecida la ecuación o ecuaciones adimensionales, por sustitución de las variables dimensionales por sus correspondientes adimensionales, los factores de sus sumandos (términos de las ecuaciones) formados por las variables adimensionales y sus cambios (o derivadas) son de orden de magnitud unidad en primera aproximación. Simplificadas las ecuaciones por eliminación de estos factores, lo que queda es una suma de términos o coeficientes formados por parámetros físicos y geométricos del problema, suma en la que todos los términos deben ser del mismo orden en tanto que se balancean entre sí en la nueva ecuación. Los cocientes entre estos coeficientes son los grupos adimensionales (discriminados) del problema, grupos con dos propiedades importantes: tienen un orden de magnitud unidad y pueden interpretarse físicamente como cociente de magnitudes que se balancean en la ecuación o ecuaciones de gobierno del problema. Merced a que los grupos adimensionales, tanto los que contienen incógnitas como los que no, son del orden de magnitud unidad, cuando se ha realizado la adimensionalización en forma normalizada, es obvio que la función arbitraria que los relaciona en la expresión de la solución del problema también ha de ser del orden de magnitud unidad. Este es un aspecto sobre el que se hace hincapié en las aplicaciones. Así, la modulación del orden de magnitud de un monomio dependiente por la función arbitraria de los grupos independientes es relativa, y el valor del proceso de adimensionalización normalizada se revela importante, pues un orden de magnitud unidad para los grupos dependientes es ya una información valiosa con independencia de la existencia o no de grupos independientes en el problema. Finalmente, el orden de magnitud de las incógnitas se obtiene de la solución de los monomios con incógnitas.[ENG] A large variety of mechanical engineering problems with two or more freedom degrees are formulated by coupled, ordinary differential equations and system of them with time as the independent variable. Translational components of machines are formed by springs and dampers, mobile masses jointed by a spring, sets of masses and pulleys and automotive suspension elements, as well as rotational components, such as aircraft engine and propeller, and shaft and gear systems, are typical examples of this kind of problems. These problems also emerge in other fields of engineering such as electrochemical processes and convection heat transfer. The behaviour of ecosystems with several interaction predator-prey species governed by population dynamic models of Lotka-Volterra type are also problems formulated by coupled ordinary differential equations in which we are interested to be modelled. Most of these problems are non-lineal or even chaotic, since they contain addends with time harmonic dependencies or with potential functions of the dependent variables, and have, usually, to be solved by numerical analysis. However, there is a procedure which contributes information about the solutions of this kind of problems within a good approximation. The nondimensionalization of the governing equations of a physical problem is a known method, currently used in engineering for extracting the dimensionless groups that influence the solution of a large variety of complex problems, since any equation or system of equations that contain mathematical formulation of laws determining a physical phenomenon can be represented as a relation between dimensionless quantities. This is applied to all kind of mathematical models, partial derivative or ordinary differential equations. In most of books of heat transfer and fluid dynamics, this procedure is explained as one of the applications of dimensional analysis by which the researcher can reach qualitative information with little mathematical effort. In the scientific literature, the procedure is also applied in complex phenomena ruled by coupled partial differential equations. However, both textbooks and scientific literature, usually give short shrift the technique of nondimensionalization when deals with the study of coupled or not, ordinary differential equations. To nondimensionalize an equation or boundary condition, we must firstly select characteristic or reference quantities, which may appear or not explicitly in the statement of the problem or be implicit in the evolution of the physical phenomenon involved, that best describe it in order to define the dimensionless dependent and independent variables. The choice of these references, a critical step in the nondimensionalization method, requires a thorough study up to a deep understanding of the physical meaning of the terms involved both in governing equation and boundary conditions. As regards the dependent variables, this choice must not be arbitrary, but they must have an inherent physical meaning related to their respective dimensional variable or equation. As for independent variables, against the current use, the references may be different for each one of the coupled equations. This is a kind of discrimination, a concept very productive in the search of dimensionless groups. Generally, the references are not explicit in the statement of the problem–particularly, those related to the independent variables–and are just the unknowns looked for in the nondimensionalization process. Another point of interest in this process, not always possible, refers to an interesting requirement that can be demanded to the references. This is that the range of values of the dimensionless variables they define must expand the interval [0-1]. This, in turn, forces the changes in the variables and their derivatives to be, in first approximation, of an order of magnitude unity–unless the nonlinearities of the problem were very sharp. As we will see, this requirement provides an order of magnitude unity to the dimensionless groups. Once the dimensionless variables are defined, they are introduced in the governing equations allowing the dimensionless groups be derived following a simple mathematical protocol. The terms of the dimensionless governing equations are formed by two factors: one is a grouping of parameters, constants and physical characteristics of the problem and the other, a function of the dimensionless variables and their changes. Since the last factor is of an order of magnitude unity in all the terms of the equation, the rest of the factors are also of the same order of magnitude–not necessarily unity–, and the ratios between them, just the dimensionless groups in which we are interested, of an order of magnitude unity.Universidad Politécnica de CartagenaPrograma de Doctorado en Tecnologías Industriales por la Universidad Politécnica de Cartagen

Aplicación del método de redes a la solución de problemas de fricción seca: superficies suaves a escala atómica y superficies a escala macroscópica

[ESP] El estudio del fenómeno cotidiano que supone la fricción sigue manteniendo un gran nivel de dificultad a pesar de su larga historia. Las causas de esta dificultad radican en las diferentes escalas de las características del fenómeno, macroscópicas y microscópicas, y en su distinto comportamiento en condiciones estáticas y dinámicas. A lo mencionado anteriormente se añade que los sistemas sujetos a fricción son muy sensibles al valor de los parámetros que los definen, pudiendo dar lugar a comportamientos caóticos. Así, han ido apareciendo modelos muy diferentes, válidos en un ámbito reducido, y que utilizan simplificaciones importantes que impiden su generalización. En esta tesis se presenta la aplicación del método de simulación por redes a la solución numérica al estudio de la fricción a escalas muy distintas. Por un lado, a escala microscópica se han estudiado los modelos de Frenkel-Kontorova-Tomlinson y de diferentes microscopios de fuerza atómica, relacionados con el análisis de superficies suaves a escala atómica. Por otro lado, a escala macroscópica se han estudiado los modelos relacionados con el análisis de superficies industriales, como el de un mecanismo de freno. Tras presentar en esta memoria una revisión de las distintas formulaciones de la fuerza de fricción, de la naturaleza de las superficies que participan en el fenómeno, así como de la definición de los problemas a analizar (Capítulo 2); se revisan las herramientas relacionadas con el análisis de la estabilidad de los sistemas dinámicos (Capítulo 3). En este sentido, cabe resaltar la utilidad de los diagramas de fase y los exponentes de Lyapunov, incluyendo los algoritmos más recientes para su estimación. El diseño de los modelos en red y la implementación de las condiciones iniciales se explica en el Capítulo 4. Se ha elaborado un programa en Matlab para la generación de modelos en red, simulación en Pspice y representación gráfica de resultados. En el Capítulo 5 se presenta el resultado de la aplicación de los modelos en red a los problemas planteados en el Capítulo 2. Con el fin de verificar la fiabilidad de los modelos propuestos se comparan sus resultados con las soluciones obtenidas por otros métodos numéricos o resultados experimentales, uno de ellos a partir de un dispositivo desarrollado durante la elaboración de esta memoria. [ENG] The study of everyday phenomena involving friction continues to maintain a high level of difficulty despite its long history. The causes of this problem lie in the different scale of the characteristics of the phenomenon, macroscopic and microscopic, and their different behaviour in static and dynamic conditions. To the above is added to the systems subject to friction are very sensitive to the value of the parameters that define them, may lead to chaotic behaviour. Thus, very different models, valid in a narrow scope and using simplifications that prevent generalization, have been appearing. This thesis presents the application of network simulation method to the numerical solution to the study of friction at very different scales. On the one hand, on a microscopic scale Frenkel-Kontorova-Tomlinson and different atomic force microscopes models have been studied, related to the analysis of soft surfaces at the atomic scale. Furthermore, on a macroscopic scale models related to the analysis of industrial areas, such as a brake mechanism have been studied. After presenting herein is a review of the different formulations of the friction force, the nature of the surfaces involved in the phenomenon, as well as the definition of the problems to be analyzed (Chapter 2); reviews the tools related to stability analysis of dynamic systems (Chapter 3). In this regard, we highlight the usefulness of the phase diagrams and Lyapunov exponents, including recent algorithms for their estimation. The design of network models and the implementation of the initial conditions is explained in Chapter 4. It has developed a program in Matlab to generate network models, Pspice simulation and graphical representation of results. Chapter 5 presents the result of the application of network models to problems in Chapter 2. In order to verify the reliability of the proposed models, their results are compared with the solutions obtained by other numerical methods or experimental results, one from a device developed during the preparation of this report.Universidad Politécnica de Cartagen

Modelización y simulación del transporte de cloruros en estructuras de hormigón armado para ambientes marinos

[SPA] El hormigón armado es hoy día uno de los materiales más durables y versátiles que se utilizan en construcción, pero, debido a su porosidad, es susceptible de sufrir deterioro provocado por la penetración de agentes agresivos. En el caso de estructuras sometidas a ambiente marino es el cloruro el agente agresivo dominante que puede llegar hasta la armadura de acero provocando daños en la misma. Por tanto, es importante conocer bien cuáles son los mecanismos que influyen en la penetración de cloruros en la estructura de hormigón con objeto de desarrollar un modelo matemático completo que represente este proceso. La presente tesis se centra en el desarrollo de un software que permite determinar la vida útil de las estructuras de hormigón armado en medio marino, y puede aplicarse tanto para determinar el tiempo remanente de uso de las estructuras existentes como para ayudar en el diseño de las formulaciones de los hormigones en el caso de nuevas construcciones. El modelo matemático, planteado en 1D, tiene en cuenta todos los procesos que intervienen en la penetración de cloro en el hormigón: difusión (debida a diferencias de concentración en el soluto), migración (debida al potencial eléctrico que generan las diferentes cargas), advección o arrastre (debido a diferencias de presiones) y succión capilar (que depende de la presión capilar y que se da principalmente cuando la estructura está sometida a procesos de secado-mojado). Por otro lado, el modelo también tiene en cuenta diferentes mecanismos que actúan como sumideros de cloro como son la formación de sales que, o bien quedan adheridas a las paredes de los poros o bien precipitan en el caso de que haya una sobresaturación de iones cloruro. En ambos casos, a diferencia del cloro libre, no consiguen recorrer toda la red de poros y por tanto no llegan hasta la armadura. Una vez concretadas las ecuaciones de gobierno y las condiciones de contorno se aplica el Método de Redes que, mediante la discretización de las principales ecuaciones que controlan el proceso, da lugar a un modelo en red formado por 23 redes básicas y 8 redes auxiliares. Este modelo se ha implementado en MATLAB® y NgSpice y se ha aplicado a diferentes escenarios, todos ellos en ambiente marino. Para la validación del método se han utilizado los datos extraídos tanto de materiales encontrados en la bibliografía como los datos de los materiales que hemos ensayado en el marco de este trabajo. En este sentido, se han realizado ensayos tanto de caracterización de las materias primas y hormigones utilizados, como ensayos de campo sobre probetas de hormigón que se dispusieron en el puerto de Cartagena, sumergidas y en ambiente aéreo. [ENG] Reinforced concrete is nowadays one of the most durable and versatile materials used in construction but, due to its porosity, it can be damaged as a consequence of aggressive agents ingress. In the case of structures subject to marine environment, chloride is the dominant aggressive agent that can reach the steel frame causing damage. Therefore, it is important to know the mechanisms that influence the chloride ingress in the concrete, in order to develop a complete mathematical model that represent this process. The present thesis is focused in the development of a software capable of predicting the reinforced concrete structures service life in marine environment. This software can be implemented for both remaining service life of existing structures and design of concrete prescriptions in the case of new buildings. The 1D mathematical model takes into account all the different processes involved in the concrete chloride ingress: diffusion (due to concentration differences in the solute), migration (due to the electrical potential caused by the different charges), advection (due to pressure differences) and capillary suction (depending on the capillary pressure and mainly in wet-dry processes). Furthermore, the model also considers different mechanisms that act like “chloride-sinks” such as salt formations that get caught in the pore walls or precipitate when there is an oversaturation of chloride. In both cases, unlike free chloride, they do not manage to cover the entire pore network and therefore they do not reach the steel frame. Once the government equations and the boundary conditions have been stablished, the Network Method is applied by means of the dicretization of the main equations that control the process, resulting in a network model formed by 23 basic and 8 auxiliary circuits. This model has been implemented in MATLAB® and NgSpice and has been applied to different scenarios, all of them in marine environments. In order to validate the method, data extracted of materials found in the bibliography as well as data from materials tested within the framework of this work have been used. In this sense, characterization tests on raw materials and concretes have been conducted as well as field tests on specimens submerged and placed under air conditions in Cartagena Port.Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de CartagenaUniversidad Politécnica de CartagenaPrograma de Doctorado en Modelización y Tecnología en Ingeniería Civil, Minera y Ambienta