Escola de Doctorat

Data de lectura: 02/07/2024

• 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
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA ELECTRÒNICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 21/03/2024
  Data de lectura: 02/07/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Defensa: Aula de postgrau, edifici C5, Campus Nord, ETSETB
  Director/a de tesi: ALARCON COT, EDUARDO JOSE | MOLL ECHETO, FRANCESC DE BORJA | VILAJOSANA GUILLEN, XAVIER
  Tribunal:
       PRESIDENT: CHOWDHURY, KAUSHIK ROY
       SECRETARI: ABADAL CAVALLÉ, SERGI
       VOCAL: DINI, PAOLO
  Resum de tesi: En el panorama actual, les dades esdevenen cada cop un recurs més valuós per millorar la presa de decisions, generar coneixements predictius, augmentar l'eficiència operativa, entre moltes altres aplicacions. En el context actual, els sensors sense fils juguen un paper facilitador, permetent la recopilació de dades d'una manera senzill, flexible i econòmica.Un dels reptes pendents de les tecnologies dels nodes sensors sense fils és la seva disponibilitat energètica limitada, especialment la seva vida útil de la bateria. Per allargar la vida de la bateria, els nodes sensors han d'utilitzar la seva energia de la manera més frugal possible. El comportament òptim d'un node sensor depèn en gran mesura de les condicions de funcionament variables. Per tant, per funcionar de manera òptima, els nodes sensors necessiten incorporar mecanismes adaptatius per ajustar dinàmicament el seu comportament en temps d'execució. Aquests mecanismes adaptatius s'anomenen habitualment Gestió Dinàmica d'Energia (DEM).Malgrat els progressos realitzats en DEM, els nodes sensors comercials continuen funcionant principalment amb comportaments estàtics, malgastant energia. La principal limitació que impedeix l'adopció generalitzada de DEM és que fa que el comportament del node depengui de les condicions de funcionament, fent que el comportament del node sigui imprevisible. En els últims anys, la consciència de si mateix s'ha plantejat com una solució prometedora a aquest repte. Els sistemes autoconscients ajusten autònomament el seu comportament en temps d'execució en funció de les seves condicions operatives internes i externes per assolir els seus objectius operacionals de la manera més eficient possible. En conseqüència, encara que el comportament d'un sistema autoconscient pugui no ser conegut en un moment donat, aquests sistemes proporcionen cert nivell de predictibilitat complint els seus objectius operacionals.Aquesta tesi s'endinsa en l'ús de la consciència de si mateix a nivell del node sensor per guiar el comportament adaptatiu del node. L'objectiu principal d'aquesta tesi és proporcionar una base sòlida per donar suport al progrés futur dels nodes sensors autoconscients. En persecució d'aquest objectiu, presenta una arquitectura de referència d'un node sensor autoconscient resolent la manca actual d'estandardització en el seu disseny. A més, proposa dos mètodes de monitorització autoconscient que permeten al node complir amb el seu objectiu de vida útil de la bateria optimitzant alhora la seva assignació d'energia per maximitzar la seva precisió de monitorització. Un altre aspecte clau que limita l'adopció de la consciència de si mateix a nivell del node sensor és la falta d'informació i capacitats de computació del node per modelar entorns complexos, com sol passar en les aplicacions de monitorització de la salut estructural (SHM). Aquesta tesi aborda aquest problema proposant un mètode de monitorització conscient d'anomalies adaptat per a aplicacions SHM, que modela els patrons de vibració local mesurats pel node per determinar els requisits de monitorització actuals del node. Finalment, la tesi acaba explorant com es pot ampliar el concepte de consciència de si mateix a través de la xarxa, permetent la interacció entre nodes sensors autoconscients i una aplicació de monitorització autogestionada que s'executa al núvol.
  

• NASR ESFAHANI, KOUROSH: Mathematical modeling of advanced oxidation processes for the efficient wastewater treatment: Integrated Management of advanced oxidation processes and conventional Bio-Processes for the removal of recalcitrant components
  
  Autor/a: NASR ESFAHANI, KOUROSH
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DE PROCESSOS QUÍMICS
  Departament: Departament d'Enginyeria Química (EQ)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 28/03/2024
  Data de lectura: 02/07/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala Polivalent de l'Edifici I, Planta baixa, Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesi: PEREZ MOYA, MONTSERRAT | GRAELLS SOBRE, MOISES
  Tribunal:
       PRESIDENT: PAIS VILAR, VÍTOR JORGE
       SECRETARI: SOLER TURU, LLUIS
       VOCAL: GARCIA MONTAÑO, JULIA
  Resum de tesi: L'objectiu d'aquesta tesi és contribuir al desenvolupament de la modelització matemàtica dels processos d'oxidació avançada (AOPs) emprats per tractar eficientment els compostos orgànics recalcitrants a les aigües residuals. En particular, la tesi de doctorat se centra primer en el desenvolupament de models matemàtics dels AOPs, la implementació d'aquests models en eines informàtiques i l'obtenció d'una comprensió més profunda de la naturalesa complexa d'aquests processos mitjançant la simulació detallada per a escenaris diversos i inexplorats de l'evolució d'espècies químiques al llarg del temps de reacció. Aquests instruments s'utilitzen després per ajustar els models a les dades experimentals, tant les obtingudes al laboratori durant el desenvolupament la tesi com les documentades a la literatura. Els models ajustats s'analitzen i depuren mitjançant tècniques d'anàlisi de sensibilitat i, finalment, es validen i se n'avalua la seva precisió. Els models s'utilitzen principalment per abordar qüestions operatives, però també s'hi consideren aspectes de disseny pel que fa a la simulació de processos integrats que combinen AOPs i processos de tractament biològic convencionals.La tesi aborda específicament el desenvolupament d'un model per als AOPs, sobretot els processos de foto-Fenton, incloent un subministrament flexible de H2O2 donat com a funció del temps. El model aporta una eina pràctica destinada a proporcionar una simulació basada en models per resoldre el problema de la gestió del perfil de dosificació de H2O2 del procés de foto-Fenton.La tesi també aborda el problema de la dependència del pH del procés foto-Fenton mitjançant la modelització de la possibilitat de dur a terme el procés de foto-Fenton a un pH proper a la neutralitat. Això s'estudia considerant l'ús d'agents complexants de ferro com l'àcid etilendiamin disuccínic (EDDS). En una etapa posterior, com a avanç en la millora dels processos defoto-Fenton, es revisa i s'amplia un model cinètic del procés foto-Fenton mitjançant Fe(3+)-EDDS ja reportat a la literatura per incloure les reaccions que ocorren en absència de H2O2, quan el radical EDDS(•3- ) generat per la lisi del complexFe(3+)-EDDS causa la degradació de la matèria orgànica. Això s'aconsegueix adoptant una nova aproximació semiempírica basada en l'agrupació d'espècies radicalàries.També s'estudia la ozonització de les aigües residuals com un cas diferent dels AOPs, i s'aborda la modelització de la descomposició de l'ozó durant el tractament dels efluents secundaris que contenen matèria orgànica. Això es fa proposant un nou model, basat novament en l'ús de concentracions agregades. Es demostra que el model d'ozonització desenvolupat és capaç de descriure el complex perfil de la concentració d'ozó a diferents concentracions inicials i es demostra també la seva bona capacitat per descriure les dades experimentals obtingudes al laboratori, així com les dades obtigudes de la literatura. L'aproximació de modelització adoptada en aquesta tesi també s'ha utilitzat per explorar processos integrats que combinen AOPs amb altres processos, concretament processos de tractament biològic convencionals que tenen com a principal limitació reconeguda la incapacitat per eliminar compostos recalcitrants de les aigües residuals. L'estudi combina els models AOP desenvolupats amb models estàndard com l'ASM1 per determinar la correspondència entre les variables emprades en cada model i produir simulacions de diferents escenaris que combinen aquestes dues tecnologies.Finalment, la tesi també ha abordat el disseny i el desenvolupament de reactors químics, especialment prototips per als processos de foto-Fenton utilitzant la impressió 3D. Aquest darrer estudi aborda la selecció de materials d'acord amb diferents criteris per a la prototipació del reactor i la posterior prova de la idoneïtat química del reactor per dur a terme AOPs.
  

• PERARNAU OLLÉ, ENRIC: Design of service-purpose-vehicles through the sense of smell
  
  Autor/a: PERARNAU OLLÉ, ENRIC
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA MECÀNICA, FLUIDS I AERONÀUTICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Mecànica (EM)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 05/06/2024
  Data de lectura: 02/07/2024
  Hora de lectura: 13:00
  Lloc de lectura: Defensa pública a la Sala de conferencies de l'Edifici TR1. (Terrassa)
  Director/a de tesi: CASALS TERRE, JASMINA | FARRÉ LLADÓS, JOSEP
  Tribunal:
       PRESIDENT: KAUSHIK, AJEET
       SECRETARI: CUSOLA AUMEDES, ORIOL
       VOCAL: WESTERBERG, LARS-GÖRAN
  Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral va sorgir de la necessitat de dissenyar nous dispositius que permetin un millor control de la qualitat d'aire interior en els vehicles. En els últims anys, i especialment després de la COVID-19, la qualitat d'aire a l'interior dels vehicles s'ha convertit en una necessitat essencial per a la majoria de clients i operadors de flotes. Encara que la qualitat d'aire s'ha estudiat abastament en sectors com el de la construcció, aquest tema no ha estat tractat amb profunditat per la majoria de fabricants d'automòbils a Europa. Tradicionalment, els sistemes de ventilació a la demanda han utilitzat la concentració de diòxid de carboni (CO2) per regular la qualitat d'aire en espais interiors. De totes maneres, a l'interior dels vehicles, la concentració dels anomenats compostos orgànics volàtils (COVs) també pot suposar un risc real per a la salut i el confort de les persones. Per tant, sembla essencial haver de complementar els detectors de CO2 amb sensors de COVs efectius, que assegurin unes condicions òptimes de qualitat d'aire en tot moment. En la nova era de la connectivitat, els vehicles incorporen desenes de sensors en la seva arquitectura. Per aquest motiu, reduir els costos associats a la fabricació i operació de nous dispositius de control ha esdevingut en un requisit fonamental per tal de poder justificar la seva implementació. En aquest context, els avenços recents en tècniques de micro-fabricació i la ciència de nous materials, han permès crear sensors de COVs cada vegada més sensibles, compactes i rentables. Tot i així, el rendiment d'alguns d'aquests dispositius segueix lligat a alts nivells de consum energètic durant el seu funcionament. En paral·lel, segueix essent necessari millorar les prestacions dels sensors actuals perquè aquests no només tinguin una alta sensibilitat, sinó també un cert grau de selectivitat en entorns amb múltiples COVs.Aquesta tesi se centra en el disseny, la fabricació i la implementació d'un nou dispositiu per al control de COVs a l'interior dels vehicles. Els resultats demostren la idoneïtat d'integrar un sensor de gasos i un canal microfluídic, que exploten les propietats úniques dels polímers per a la detecció sensible i selectiva de COVs a temperatura ambient. En primer lloc, aquest treball avalua la resposta d'un sensor de gasos recobert amb capes fines de polímer simples i híbrides. La addició de nanopartícules de carboni dins del polímer no només contribueix a augmentar la sensibilitat y els temps de resposta del sensor, sinó també a millorar la selectivitat de les capes polimèriques. En segon lloc, aquest treball avalua la resposta d'un canal microfluídic per a la separació i classificació de diferents COVs en una mescla. Els resultats obtinguts indiquen que l'espessor del polímer és una propietat crítica per a la sensibilitat i selectivitat dels diferents dispositius fabricats respectivament. En general, les capes més gruixudes contribueixen a optimitzar la resposta del sensor i el canal microfluídic. La compatibilitat química entre els COVs i el polímer és també molt important en el rendiment d'ambdós dispositius. Per això, aquesta tesi proposa una metodologia, basada en els paràmetres de solubilitat de Hansen, que pot ajudar a avaluar i preveure la resposta de les capes polimèriques en el futur. Finalment, aquesta tesi descriu la implementació d'un sistema de control de la qualitat d'aire, que mesura de forma efectiva els nivells de CO2 i COVs a l'interior de diferents vehicles. Una sèrie de proves pilot validen que el control de COVs és rellevant per l'experiència del client i el control adequat de la qualitat d'aire. Les activitats realitzades també ajuden a definir com ha de ser la integració d'aquest sistema amb el vehicle i el seu entorn. És la primera vegada que s'investiguen els dispositius presentats en aquesta tesi per a la seva implementació en vehicles, el que denota l'originalitat i el potencial que té aquest treball.
  

Data de lectura: 03/07/2024

• LEÓN OVIEDO, TAMARA ELIZABETH: Application of bipolar electrodialysis to the generation of alkaline and acidic solutions from concentrated seawater brines from saltworks
  
  Autor/a: LEÓN OVIEDO, TAMARA ELIZABETH
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DE PROCESSOS QUÍMICS
  Departament: Departament d'Enginyeria Química (EQ)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 08/05/2024
  Data de lectura: 03/07/2024
  Hora de lectura: 12:30
  Lloc de lectura: Defensa pública: EEBE (Escola d'Enginyeria Barcelona Est), Sala Polivalent de l'Edifici A, planta baixa, Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesi: JOFRE CRUANYES, LLUÍS | CORTINA PALLAS, JOSE LUIS
  Tribunal:
       PRESIDENT: GIBERT AGULLO, ORIOL
       SECRETARI: LICON BERNAL, EDXON EDUARDO
       VOCAL: PAWLOWSKI, SYLWIN
  Resum de tesi: Les salmorres s'han de tractar com a residus i eliminar-se en consequencia. No obstant aixo, les salmorres solen abocar-se de nou a les masses d'aigua, cosa que afecta el medi marf, la qualitat del sol i les aigues subterranies. Tanmateix, val la pena continuar investigant els possibles beneficis i aplicacions d'aquestes salmorres. A mes de l'elevada concentració de sal (NaCl), es poden trobar alguns elements importants, com les Materies Primes Fonamentals (per exemple, Li, Sr, Ga, Ge). Aixo ha augmentat l'interes per utilitzar les salmorres com a font alternativa per recuperar elements estrategics, el gran contingut d'electrolits forts (per exemple, NaCl i Na2S04) ha obert la possibilitat d'utilitzar les salmorres com a font per produir materies primeres qufmiques (per exemple, acids i bases fortes). En concret, a causa de la naturalesa altament salina de les salmorres, són molt adequades per al seu us en processos d'electromembrana com l'electrodialisi amb membranes bipolars (EOBM) .L'EOBM permet generar substancies qufmiques a partir de les sals corresponents; els protons i els ions hidroxid generats a les membranes bipolars generen, juntament amb els cations i els anions eliminats de les sals, solucions acides i alcalines, respectivament. No obstant aixo, la tecnologia EOBM encara s'ha de millorar per reduir les elevades despeses energetiques i augmentar la concentraci6 dels productes. L'EOBM continua sent una tecnologia no escalable que requerei x mes investigació i estudi per poder competir amb tecnologies ben establertes per produir solucions acides/alcalines a partir de salmorres, inclosa la tecnologia cloro-alcalina. Per tant, cal investigar els processos de transferencia de massa en sistemes complexos com els que impliquen EOBM amb solucions d'alta composici6 salina. A mes, hi ha un nombre limitat de membranes bipolars i poca informaci6 sobre el comportament de les membranes en solucions concentrades.En aquest context, aquesta tesi preten dur a terme una avaluació extensa de la producció de solucions acides i alcalines emprant salmorres per mitja d'EOBM. Aixo va implicar des del plantejament de models teòrics basats en CFO fins a dur a terme una exhaustiva campanya experimental emprant solucions sintetiques de salmorres, en la qual nombres parametres operacionals van ser examinats. Es van introduir dos models CFO amb geometria bidimensional: un depenia del temps i l'altre. Tots dos models van buscar estudiar el transport de massa, la distribució de potencial i el fenomen de partició d'aigua.Els resultats, tant dels estudis teorics com dels experiments, van oferir valuoses perspectives sobre com millorar el rendiment d'EOBM i augmentar la seva competitivitat davant les tecnologies populars actuals, cosa que finalment va conduir al creixement i l'expansi6 d'aquesta tecnologia
  

• LOPEZ BLANCO, SAMUEL: Current-controlled flash sintering for ultra-fine control of the microstructure of lead-free ferroelectric perovskites.
  
  Autor/a: LOPEZ BLANCO, SAMUEL
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 09/05/2024
  Data de lectura: 03/07/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Defensa pública a l'Aula 002, Edifici C4, Jordi Girona 1- 3, Campus Nord, Barcelona
  Director/a de tesi: GARCIA GARCIA, JOSE EDUARDO | OCHOA GUERRERO, DIEGO ALEJANDRO
  Tribunal:
       PRESIDENT: PEREZ MAQUEDA, LUIS ALLAN
       SECRETARI: JIMENEZ PIQUÉ, EMILIO
       VOCAL: BELTRAN MIR, HECTOR
  Resum de tesi: La crisi ambiental global imposa la necessitat de realitzar canvis en els sistemes de fabricació industrials moderns. En el context de les ceràmiques ferroelèctriques, és necessari avançar cap a mètodes de sinterització energèticament eficients i materials ecològics. La sinterització flash sorgeix com una alternativa potencial a causa de la seva densificació ràpida i al consum reduït d'energia. Aquesta tècnica s’ha investigat en profunditat des del seu descobriment el 2010, tot i que encara no es comprèn completament. En aquesta tesis s’usa la sinterització flash per obtenir ceràmiques feorrelèctriques denses amb composicions respectuoses amb el medi ambient. S'empra un control adequat dels paràmetres de sinterització per aconseguir microestructures altament controlades i propietats funcionals millorades per a aplicacions específiques. La tècnica flash es porta un pas més enllà amb l’exploració del mode de control de corrent, la qual cosa demostra que es possible aconseguir un major control de la microestructura. En aquest treball es realitza un estudi exhaustiu dels paràmetres de sinterització en múltiples materials ferroelèctrics, desde composicions conegudes fins a sistemes dopats complexos amb estructura perovskita, amb la finalitat d’aconseguir un ajust acurat de la microestructura. L’objectiu final va ser demostrar que la sinterització flash és un mètode eficient per obtenir policristalls ferroelèctrics amb propietats d’alta qualitat que puguin rivalitzar amb els seus homòlegs convencionals salvant les preocupacions mediambientals mencionades anteriorment.