Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 16/04/2024

• ELIZALDE HUITRÓN, SERGIO ALBERTO: Study on the forming limit on shear spinning process
  
  Autor/a: ELIZALDE HUITRÓN, SERGIO ALBERTO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES
  Departamento: (CEM)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 27/02/2024
  Fecha de lectura: 16/04/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: EEBE (Escola d'Enginyeria Barcelona Est), Sala Polivalent de l'Edifici A, planta baixa, Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesis: CABRERA MARRERO, JOSE MARIA
  Tribunal:
       PRESIDENT: GARCÍA CANO, IRENE
       SECRETARI: CALVO MUÑOZ, JESICA
       VOCAL: SORGENTE, DONATO
  Resumen de tesis: La laminación cónica es un proceso de deformación incremental en el cual una chapa o preforma metálica se convierte en una pieza axisimétrica hueca. Varios metales dúctiles y aleaciones pueden ser deformados por laminación cónica, ya sea en condiciones frías o calientes, y los más comunes incluyen al acero, aluminio, cobre y aleaciones de níquel. La forma de las piezas procesadas por laminación cónica puede ser no solo cónica, sino también cóncava, convexa, o una combinación, con aplicaciones variadas en industrias como la aeroespacial, automotriz, y más.El principal enfoque de esta investigación fue el estudio del límite de conformado a temperatura ambiente del proceso de laminación cónica a través de ensayos experimentales y simulaciones por elementos finitos. Tradicionalmente, obtener una pieza exitosa depende en gran medida de la experiencia del operador, donde las condiciones adecuadas se encuentran después de varios intentos.Por otro lado, el límite de conformado de cualquier proceso de deformación de metales es un dato esencial que ayuda a predecir la aparición de defectos con anticipación, garantizando la calidad del producto final. Por lo tanto, en el presente trabajo se determinaron los mapas de proceso para un acero DC04, un acero inoxidable AISI 420, las aleaciones de aluminio AA2024 y AA7075 que endurecen por precipitación, en las cuales los límites del proceso se encontraron en función de la reducción de espesor, ángulo de ataque de la rulina, velocidad de giro y velocidad de avance. Los hallazgos experimentales revelaron una relación convincente entre la máxima reducción de espesor permitida y la relación entre la velocidad de avance con el radio de la nariz de la rulina. A medida que aumentaba la relación de velocidad de avance, la máxima reducción de espesor permitida mostraba una disminución exponencial, descrita por una ecuación paramétrica. También, se encontró que la máxima reducción de espesor permitida fue del 84% para el DC04 y del 80% para el resto de los materiales.Además, se ha demostrado que las simulaciones numéricas son una herramienta eficiente para predecir con precisión la respuesta mecánica y la aparición de defectos en las operaciones de conformado de metales. Las capacidades de predicción de la simulación numérica se basan en la evolución de las variables del modelo a través del proceso, es decir, desplazamientos, deformación, velocidad de deformación, tensiones y perdida de la rigidez. En este trabajo, se construyeron diferentes modelos del proceso de laminación cónica con el software comercial ABAQUS. Primero, se comparó la eficiencia de las diferentes estrategias y métodos de solución utilizados para modelar el proceso. Después, se propuso un modelo segmentado más eficiente que reduce el tiempo de cálculo hasta 300 veces en comparación con los modelos convencionales. Además, se implementaron diferentes modelos desacoplados de fractura dúctil a través de una subrutina (VUMAT). Se encontró que los modelos de fractura dúctil pueden predecir con las condiciones de fallo utilizando una formulación de evolución de daño no lineal. Finalmente, esta investigación mejora la comprensión de la deformación del material en el proceso de laminación cónica y proporciona un marco para mejorar la eficiencia en los procesos de deformación incremental.
  

Fecha de lectura: 17/04/2024

• LORENTE GARCÍA, ESTER: A Simulation-based intermodal assignment accounting for public transport and ride-pooling services
  
  Autor/a: LORENTE GARCÍA, ESTER
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: ESTADÍSTICA E INVESTIGACIÓN OPERATIVA
  Departamento: Departamento de Estadística e Investigación Operativa (EIO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 13/02/2024
  Fecha de lectura: 17/04/2024
  Hora de lectura: 15:00
  Lugar de lectura: Sala de reunions C5202. Campus NORD, Dep. Estadística i Investigació Operativa. Ed. C5 2 planta
  Director/a de tesis: CODINA SANCHO, ESTEVE | BARCELÓ BUGEDA, JAIME
  Tribunal:
       PRESIDENT: FAULIN FAJARDO, FRANCISCO
       SECRETARI: MONTERO MERCADÉ, LIDIA
       VOCAL NO PRESENCIAL: FRIEDRICH, BERNHARD
  Resumen de tesis: La movilidad compartida, incluyendo la Movilidad como Servicio (MaaS), ha surgido como una solución potencial para la congestión en las ciudades. Sin embargo, estudios recientes han revelado consecuencias no deseadas como el aumento de los tiempos de viaje y la reducción en el uso del transporte público. La Asociación Internacional de Transporte Público (UITP) enfatiza la necesidad de una integración complementaria entre la movilidad compartida y el transporte público para lograr resultados positivos. Esta tesis se centra en la integración intermodal de un servicio de ride-pooling (RP) como alimentador de paradas de transporte público (PT), permitiendo viajes combinados con múltiples tramos (¿legs¿ en inglés). A diferencia de estudios anteriores, explora todos los tipos intermodales, considera una amplia gama de combinaciones intermodales más allá de las restricciones del vehículo y la parada más cercanos, y analiza el rendimiento en una gran área metropolitana con una extensa red de transporte público.En esta tesis, se ha desarrollado una estrategia de asignación que mejora significativamente el rendimiento de un sistema de viajes compartidos en combinación intermodal con el transporte público, implementado dentro del asignador intermodal (¿intermodal dispatcher¿), el componente clave del sistema. Las características más importantes de la estrategia son que utiliza un enfoque de asignación por lotes (¿batch dispatching¿) para optimizar la asignación de solicitudes a vehículos de transporte (RP y/o PT) y presenta una asignación postpuesta (¿delayed dispatching¿), que pospone el proceso de las peticiones hasta que éstas son próximas a su ventana de tiempo. Esta estrategia permite una selección precisa del vehículo, evitando elecciones prematuras cuando la mayoría de los itinerarios de los vehículos están vacíos. En particular, esto afecta los viajes con un último tramo (¿last-leg¿ LL) en ride-pooling, los cuales son divididos en dos partes y tratados en dos iteraciones separadas. La primera parte excluye el tramo final de RP y se asigna inicialmente utilizando una estimación para el LL. La segunda parte del viaje queda momentáneamente pen-diente y se asigna con una determinada anticipación a la ventana de tiempo de la LL. Para garantizar la disponibilidad de vehículos en esta segunda parte, el sistema implementa un mecanismo de reserva de vehículos.Para evaluar el rendimiento de la estrategia de asignación propuesta, se ha desarrollado un sistema basado en simulación que modela con precisión tanto el funcionamiento del sistema de viajes compartidos en el campo (el movimiento de vehículos y la recepción de solicitudes de clientes) como el procesamiento de solicitudes y actualizaciones de ubicación de vehículos por parte del asignador. En comparación con experimentos reales en el campo, la simulación permite experimentos en los que se varían sistemáticamente todos los parámetros de la estrategia de asignación y de la demanda. Este simulador es el segundo resultado significativo de la tesis. Los resultados de la investigación indican que la implementación de una estrategia de asignación postpuesta, junto con la reserva de vehículos, puede conducir a una mayor demanda servida y a una más alta rentabilidad en comparación con una estrategia no postpuesta, especialmente en escenarios de saturación de flota. Esta estrategia optimiza la asignación de los recursos del sistema, específicamente la flota limitada de vehículos, ya que éstos son seleccionados de forma más apropiada. Como resultado, el sistema puede identificar e incluir de manera eficiente alternativas con una alta proporción de compartición y que contengan otros pasajeros ya en servicio, sin imponer restricciones excesivas en las solicitudes futuras.Barcelona10-1-
  

• MOLAVI, ALI: Control System Design and Implementation for PEMFC to Maximize the Efficiency and Minimize the Degradation in an Automotive Application
  
  Autor/a: MOLAVI, ALI
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: AUTOMÁTICA, ROBÓTICA Y VISIÓN
  Departamento: Instituto de Robótica e Informática Industrial (IRI)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 27/03/2024
  Fecha de lectura: 17/04/2024
  Hora de lectura: 12:00
  Lugar de lectura: Aula I-28.8 de l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB), Av. Diagonal, 647. 08028 Barcelona.
  Director/a de tesis: SERRA PRAT, MARIA | HUSAR, ATTILA PETER
  Tribunal:
       PRESIDENT: VALIÑO GARCÍA, LUIS
       SECRETARI: COSTA CASTELLO, RAMON
       VOCAL: MORÉ, JERÓNIMO JOSÉ
  Resumen de tesis: Los combustibles fósiles han desempeñado un papel fundamental en impulsar el desarrollo económico global. Sin embargo, su uso descontrolado ha generado graves consecuencias ambientales, especialmente la contaminación del aire y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), lo que representa amenazas sustanciales para la salud humana y el bienestar del planeta. Para abordar estos problemas apremiantes, el desarrollo de tecnologías eficientes y sostenibles como las Celdas de Combustible de Membrana de Intercambio Proton (PEMFC), alimentadas con hidrógeno de fuentes renovables, se ha vuelto primordial. Las PEMFC ofrecen una gran promesa como una solución viable para la descarbonización y la mitigación de la contaminación del aire y las emisiones de GEI asociadas con el transporte y los vehículos. Sin embargo, superar los desafíos relacionados con su eficiencia y longevidad sigue siendo un paso crucial hacia adelante. Específicamente, esta tesis explora la aplicación de las PEMFC en un vehículo eléctrico de celda de combustible automotriz. La longevidad y durabilidad de un sistema de celdas de combustible, junto con su eficiencia, son factores clave en el avance de los vehículos de celdas de combustible, ya que afectan significativamente el costo y la aceptación del consumidor de estos vehículos. En el ámbito de las aplicaciones automotrices, los principales factores de la degradación de las celdas de combustible incluyen condiciones operativas desafiantes (que incluyen temperatura, humedad, presión, velocidad de flujo de masa, densidades de potencia altas y bajas), perfiles de carga dinámicos, manejo inadecuado durante los modos de arranque, parada e inactividad, y la presencia de contaminantes en los gases reactantes. Se presenta en esta tesis un modelo de parámetros distribuidos de la pila, que representa con precisión el comportamiento dinámico interno de la misma. Además, se introducen y implementan en Simulink los modelos de los subsistemas de balance de planta, incluyendo los subsistemas de ánodo, cátodo y térmico. Todos estos modelos se validan experimentalmente. Con base en estos modelos, se diseña una estrategia de control predictivo del modelo para obtener las condiciones operativas óptimas para la pila y generar a partir de estas las referencias de control de los subsistemas de balance de planta. Se diseña un controlador supervisor para un sistema de celdas de combustible. Este controlador supervisor comprende tres componentes clave: un generador de referencias, una máquina de estados y un calculador de límites de potencia. El controlador supervisor se somete a rigurosas pruebas de simulación utilizando un ciclo de conducción automotriz estándar. Estas metodologías y algoritmos de control sofisticados se aplican luego al sistema automotriz desarrollado en el proyecto europeo INN-BALANCE, que sirvió como base para esta tesis doctoral. Por lo tanto, esta tesis presenta resultados experimentales obtenidos de la implementación del controlador propuesto en un vehículo prototipo en las instalaciones de PCS y CEVT, abarcando el arranque, apagado, seguimiento dinámico de carga y rendimiento del controlador local de los subsistemas. Finalmente, esta tesis proporciona una visión integral de las contribuciones realizadas por la investigación y sus resultados. La conclusión también propone posibles vías para futuras investigaciones, marcando el final del viaje investigativo emprendido en esta tesis.
  

Fecha de lectura: 18/04/2024

• MATSUMURA, KAZUAKI: Advancing the state of the art of directive-based programming for GPUs: runtime and compilation
  
  Autor/a: MATSUMURA, KAZUAKI
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
  Departamento: (DAC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 20/03/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: PEÑA MONFERRER, ANTONIO JOSE
  Tribunal:
       PRESIDENT: CASTELLÓ GIMENO, ADRIÁN
       SECRETARI: AYGUADÉ PARRA, EDUARD
       VOCAL: EL HAJJ, IZZAT
  Resumen de tesis: El rápido desarrollo de la tecnología informática ha allanado el camino para que los modelos de programación basados en directivas desempeñen un papel principal en el mantenimiento de la portabilidad del software de aplicaciones de rendimiento crítico. Los esfuerzos en tales modelos implican un costo de ingeniería mínimo para permitir la aceleración computacional en múltiples arquitecturas, mientras que a los programadores solo se les requiere agregar metainformación al código secuencial. Sin embargo, las optimizaciones para obtener la mejor eficiencia posible suelen ser un desafío. La inserción de directivas por parte del programador puede provocar efectos secundarios que limiten la posible optimización disponible del compilador, lo que podría provocar una degradación del rendimiento. Esto se agrava cuando se apunta a la ejecución asincrónica o a sistemas multi-GPU, ya que los pragmas no se adaptan automáticamente a tales mecanismos y requieren ajustes de código costosos y que requieren mucho tiempo por parte de los programadores. Además, los modelos de programación basados en directivas como OpenACC y OpenMP a menudo impiden que los programadores realicen optimizaciones adicionales para aprovechar las características arquitectónicas avanzadas de las GPU porque el cálculo real generado está oculto para el desarrollador de la aplicación.Esta disertación explora nuevas posibilidades para optimizar el código basado en directivas tanto desde la perspectiva del tiempo de ejecución como de la compilación. Primero, presentamos un marco de ejecución para OpenACC para facilitar el análisis y la compilación dinámicos. Especialmente, nuestro marco realiza una ejecución asincrónica automática y un uso de múltiples GPU según el estado de ejecución del kernel y la disponibilidad de datos, mientras aprovecha un mecanismo sobre la marcha para la compilación y optimización del programa. Agregamos un método versátil de traducción de código para la utilización de múltiples dispositivos mediante el cual las aplicaciones optimizadas manualmente se pueden distribuir automáticamente manteniendo la estructura y el paralelismo del código original. En segundo lugar, implementamos una novedosa técnica de optimización flexible que opera insertando una fase de emulador de código al final del proceso de compilación. Nuestra herramienta emula el código generado mediante análisis simbólico al sustituir información dinámica y así permitir que se apliquen más optimizaciones de código de bajo nivel. Implementamos nuestra herramienta para admitir las directivas CUDA y OpenACC como interfaz del proceso de compilación, lo que permite optimizaciones de GPU de bajo nivel para OpenACC que antes no eran posibles. En tercer lugar, proponemos el uso de una técnica de optimización moderna, la saturación de igualdad, para optimizar el código secuencial utilizado en la programación basada en directivas para GPU. Nuestro enfoque logra menos computación, menos acceso a la memoria y un alto rendimiento de la memoria simultáneamente. Nuestro marco totalmente automatizado construye la forma SSA a partir de entradas que se reescribirán por completo manteniendo las dependencias y extrayendo casos óptimos. En general, cubrimos técnicas de tiempo de ejecución y métodos de optimización basados en información dinámica, operaciones de bajo nivel y oportunidades a nivel de usuario.
  

Fecha de lectura: 19/04/2024

• ARNAIZ MARTÍNEZ, DAVID MARIANO: Bringing Self-Awareness to the Extreme Edge - A Distributed Approach for Adaptive Energy Management in WSNs Applied to Structural Health Monitoring
  
  Autor/a: ARNAIZ MARTÍNEZ, DAVID MARIANO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Electrónica (EEL)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 21/03/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: ALARCON COT, EDUARDO JOSE | MOLL ECHETO, FRANCESC DE BORJA | VILAJOSANA GUILLEN, XAVIER
  Tribunal:
       PRESIDENT: CHOWDHURY, KAUSHIK ROY
       SECRETARI: ABADAL CAVALLÉ, SERGI
       VOCAL: DINI, PAOLO
  Resumen de tesis: En el panorama actual, los datos se están convirtiendo cada vez más en un recurso imprescindible para mejorar la toma de decisiones, habilitar el desarrollo de análisis predictivos, mejorar la eficiencia de los procesos productivos, entre otras numerosas aplicaciones. En este contexto, los sensores inalámbricos juegan el rol esencial facilitando la recogida de datos de una forma flexible, barata y de fácil instalación.Uno de los problemas existentes para la tecnología de sensores inalámbricos es su limitación energética, particularmente la duración de su batería. Con el fin de extender su batería, los sensores deben utilizar su energía de la forma más frugal posible. El comportamiento óptimo para un sensor inalámbrico es altamente dependiente de las condiciones variables en las que opera. Por lo tanto, para operar de forma óptima, los sensores inalámbricos deben incorporar mecanismos para ajustar su comportamiento en base a dichas condiciones. Estos mecanismos adaptativos son comúnmente conocidos como Gestión Dinámica de Energía (DEM).A pesar de los avances en DEM, los sensores inalámbricos comerciales mayormente operan con comportamientos estáticos, desperdiciando energía. La mayor limitación que impide la incorporación generalizada de DEM en nodos comerciales es que vuelve el comportamiento del nodo impredecible, ya que cause que este dependa de las condiciones ambientales. Recientemente, la autoconsciencia (self-awareness) se ha propuesto como una solución prometedora a este problema. Los sistemas autoconscientes gestionan autónomamente su comportamiento durante en ejecución para complir sus objetivos de operación de la forma más eficiente posible. En consecuencia, aunque el comportamiento del nodo no sea conocido en un momento determinado, mantiene cierta predictibilidad en cuanto que es capaz de cumplir con sus objetivos.Está tesis profundiza sobre el uso del concepto de autoconsciencia a nivel del nodo de sensor inalámbrico para guiar su comportamiento adaptativo. El objetivo principal de la tesis es proporcionar una base sólida para sostener el progreso futuro en nodos de sensores autoconscientes. Para perseguir este objetivo, está tesis presenta una arquitectura de un nodo de sensor inalámbrico de referencia, solucionando la falta de estandarización existente entorno a su diseño. Adicionalmente, propone dos métodos de monitorización autoconscientes que permiten al nodo cumplir con su objetivo de vida de la batería, al mismo tiempo que optimiza el reparto de energía en el nodo para maximizar la exactitud de la monitorización. Una capacidad clave que limita en el progreso del desarrollo de nodos autoconscientes es su falta de acceso a información y poca capacidad de cómputo. Esta tesis aborda esta cuestión proponiendo un método de monitorización consciente de anomalías, el cual modela los patrones de vibraciones locales medidos por el nodo para determinar los requerimientos de monitorización para el nodo en ese instante. Finalmente, esta tesis termina explorando como el concepto de autoconsciencia a través de la red, permitiendo la interacción de nodos autoconscientes con aplicaciones de monitorización automanejadas ejecutadas en la nube.