Escola de Doctorat

Data de lectura: 21/02/2025

• CEBOLLA ALEMANY, JOAQUIM: Nanoparticle modeling in industrial settings
  
  Autor/a: CEBOLLA ALEMANY, JOAQUIM
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA AMBIENTAL
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 24/01/2025
  Data de lectura: 21/02/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: ETSECCPB UPC, Campus Nord Building C1. Classroom: 002 C/Jordi Girona, 1-3 08034 Barcelona
  Director/a de tesi: MACARULLA MARTÍ, MARCEL | VIANA RODRIGUEZ, MARIA DEL MAR
  Resum de tesi: Les nanopartícules (NPs) es generen de manera incidental a la indústria a través de múltiples processos de transformació de materials, especialment en activitats altament energètiques. Aquest tipus d'aerosol, per les seues xicotetes dimensions, representa una amenaça significativa per a la salut humana, especialment per als treballadors exposats a elevades concentracions en entorns industrials. Per això, la preocupació per la predicció, estimació i control de les NPs ambientals ha augmentat en els últims anys. No obstant això, la simulació de concentracions de NPs i l'estimació d'emissions en aplicacions de qualitat d'aire interior continuen presentant problemes com la quantificació de la incertesa, l'efecte d'activitats no modelades que actuen com a pertorbacions i la necessitat de simulacions computacionalment eficients per a gestió i optimització industrials.Aquesta tesi doctoral aborda aquests problemes a través de cinc objectius principals: (I) avaluar i optimitzar els intervals de grandària de partícula en models seccionals; (II) simular concentracions industrials mitjançant modelització estocàstica; (III) dissenyar un mètode per a quantificar els factors d'emissió industrial de NPs incidentals; (IV) incorporar simulacions deterministes de concentracions en problemes multidomini per a facilitar la gestió del risc a usuaris no experts; (V) proposar un marc teòric per a gestionar de manera coordinada la qualitat de l'aire interior i la planificació de la producció industrial per a l'optimització energètica dels sistemes de ventilació mecànica.Amb aquest propòsit, la investigació es divideix en quatre parts. Primer, es va processar dades de concentració per grandària amb un algoritme de clustering k-means aplicat a NPs de combustió en experiments de laboratori. Els resultats van mostrar que el clúster modal contenia més del 80% de la concentració de partícules en tres experiments diferents, suggerint una precisió de models de concentració total superior a la tolerància dels instruments.Com a conseqüència, es van avaluar models d'ordre reduït de concentració total amb tècniques estocàstiques i deterministes en escenaris industrials amb activitats polsants i contínues. El mètode estocàstic va permetre parametritzar, calibrar i validar el model, possibilitant la seua traducció a models deterministes amb coeficients de correlació de Pearson superiors a 0.9 i precisió mitjana superior al 80%.Posteriorment, basant-se en la modelització estocàstica validada, es va dissenyar un mètode sistemàtic per determinar factors d'emissió industrial a partir de models físics a la bibliografia. Aquest mètode es va aplicar a 7 conjunts de dades amb un total de 16 sèries temporals en quatre escenaris diferents, analitzant 79 models per a dos processos de projecció tèrmica i un de cocció de rajoles ceràmiques. Les estimacions van ser consistents amb estudis previs i entre sèries de dades, encara que per a fonts no confinades es va observar una lleugera disminució de la correlació del 0.9 al 0.8 en alguns punts. A més, aquesta investigació va destacar la importància dels processos d’emissió i transport mecànic, mentre que la deposició i l’agregació no van resultar estadísticament significatives en els escenaris monitoritzats.Finalment, es va conceptualitzar un nou marc basat en algoritmes d'intel·ligència artificial i simulacions multidomini per millorar la gestió energètica d'edificis en contextos de producció industrial mitjançant models d'ordre reduït. La seua aplicació es va exemplificar i avaluar en casos pràctics de projecció tèrmica, demostrant flexibilitat per adaptar-se a múltiples escenaris considerant l'autoconsum d'energia fotovoltaica, la flexibilitat energètica i la minimització de costos. Els resultats obtinguts subratllen el potencial d’eines computacionals avançades per gestionar riscos i optimitzar recursos en entorns industrials, proporcionant eines pràctiques i adaptables per a l’aplicació real.
  

Data de lectura: 27/02/2025

• GIL VIYUELA, OSCAR: Robot Navigation Issues and Human-Robot Collaborative Search using Deep Learning Methods
  
  Autor/a: GIL VIYUELA, OSCAR
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: AUTOMÀTICA, ROBÒTICA I VISIÓ
  Departament: Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (IRI)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 13/01/2025
  Data de lectura: 27/02/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala de Juntes de la Facultat de Matemàtiques i Estadística (FME),Campus Diagonal Sud, Carrer de Pau Gargallo, 14, 08028 Barcelona
  Director/a de tesi: SANFELIU CORTES, ALBERTO
  Tribunal:
       PRESIDENT: MONTANO GELLA, LUIS ENRIQUE
       SECRETARI: ANDRADE CETTO, JUAN
       VOCAL: MERINO CABAÑAS, LUIS
  Resum de tesi: Actualment, la Robòtica Social i la Intel·ligència Artificial (IA)són dues àrees que estancomençant a explorar-se juntes gràcies al gran desenvolupament que hanexperimentat en l'última dècada. En concret, els models d'Aprenentatge Profund (DL), basatsen Xarxes Neuronals Artificials (RNA), han avançat enormement en els últims anys. Un avanç queha permès l'ús d'aquesta mena de models en un gran nombre d'aplicacions per a les persones,com a filtres despam, detecció i diagnòstic en medicina, traductors automàtics, mètodes deconversió de text a veu o models de generació d'imatges.En els últims anys, s'han desenvolupat diferents aplicacions de DL en la interacció humà-robot (HRI) ila col·laboració humà-robot (HRC) en diferents camps com la robòtica assistencial, la robòtica deservei, la robòtica industrial, la cerca i rescat (SAR), la robòtica educativa, la robòtica domèstica i altrescamps. La majoria d'aquestes aplicacions requereixen una navegació de robots robusta que tingui encompte als humans. Per aquesta raó, aquesta tesi explora diferents maneres d'aplicar mètodes de DLi Deep Reinforcement Learning (DRL) per a millorar aspectes de la navegació de robots en entorns ambhumans.Els principals aspectes que aquesta tesi explora són la predicció de trajectòria quefaran els humans i com un robot ha d'anticipar-se per a no haver-hi col·lisió. A més,s'estudia la cerca col·laborativa entre un humà i un robot tenint en compte lespreferències de les persones amb un model generatiu de DL. Les simulacions i elsexperiments duts a terme han servit per a testar els mètodes proposats, validar leshipòtesis i comprovar les seves limitacions.En resum, aquesta tesi doctoral proporciona diferents maneres d'aplicar mètodes de DL per a lanavegació de robots en entorns amb humans i la cerca col·laborativa humà-robot incloent-hiuna descripció de l'estat de l'art i explicacions dels mètodes proposats, les eines d'estudi quehan estat usades i les simulacions i experiments realitzats. Finalment, s'exposen les conclusionsde la tesi.
  

• ZARRAOA SARDÓN, LAURA: Photon counting with a single neutral atom: quantum efficiency, dark counts, and background rejection
  
  Autor/a: ZARRAOA SARDÓN, LAURA
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 05/12/2024
  Data de lectura: 27/02/2025
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: ICFO, Mediterranean Technology Park, Avinguda Carl Friedrich Gauss, 3, 08860 Castelldefels, Barcelona
  Director/a de tesi: MITCHELL, MORGAN | VEYRON, ROMAIN
  Resum de tesi: Aquesta tesi estudia l’ús d’un sol àtom neutre de Rubidio 87 atrapat com a comptador de fotons. La detecció de salts quàntics (QJs), canvis abruptes entre estats atòmics observables per canvis de fluorescència, es fa servir per inferir l'arribada de fotons únics. A aquesta tècnica l‘anomenem fotodetecció per salts quàntics (QJPD).Aquesta tesi primer situa la QJPD en el context de la fotodetecció. Comparada amb detectors tradicionals, la tècnica QJPD té una menor velocitat i menor eficiència quàntica (QE), però resulta excepcional per ser intrínsecament de banda estreta i per tenir un fort rebuig de fotons fora de banda i molt baixos comptes foscos (DCs). Aquestes característiques fan que sigui interessant per a aplicacions que detecten senyals òptics febles en presència de llum de fons de banda ampla.Els mètodes experimentals consisteixen en carregar un àtom de Rb87 des d'un parany magneto-òptic (MOT) a un parany fora de ressonància (FORT) localitzada al centre de quatre lents ortogonals, co-focals i d'alta obertura numèrica. Aquestes lents creen la FORT, acoblen la llum de prova a l'àtom i recullen la fluorescència atòmica, que és usada per identificar l'estat atòmic. La seqüència de QJPD consisteix a atrapar i refredar un àtom a la FORT, bombar-lo a l'estat fosc, il·luminar-lo amb llum de prova, il·luminar-lo amb llum de lectura i recollir la fluorescència, i comprovar que l'àtom no ha abandonat la FORT. S'introdueixen mètodes estadístics per mesurar la QE i les DC que comparen la distribució de comptes de fluorescència observada amb les distribucions de fluorescència de l'estat hiperfí. Es demostra una QE de (2.4±0.1)×e−3, un rècord per a l'absorció d'un sol fotó per un sol àtom en espai lliure.S’hi mesuren les contribucions dels DC. Per produir DC baixos, la QJPD s'implementa en dos temps: un temps d'exposició per absorció del fotó únic seguit d'un curt temps de fluorescència per llegir l'estat atòmic. Això implica contribucions a les DC diferenciades de adquisició i lectura, com passa als detectors CCD i CMOS. La taxa de salts foscos (anàloga al corrent fosc dels CCD/CMOS) és de (5 ± 10) × e−3 salts/s, compatible amb zero i limitada per les estadístiques de la mesura. La contribució de lectura és de (4.0 ± 0.4) × e−3 salts per ms de fluorescència. Per a una freqüència de lectura de 1 Hz, amb polsos de lectura de 1 ms, es demostra una taxa neta de DC de (15 ± 10) × e−3 comptes\ adquisición, que ja és competitiva amb qualsevol detector no criogènic.Les capacitats de rebuig de llum de Fons (LF) es comproven mesurant la taxa de QJs quan l'àtom és il·luminat amb llum solar directa i amb llum dispersada per l'atmosfera (llum celestial). Es desenvolupa un model d'equacions cinètiques que descriure les probabilitats de QJs en presència de LF de banda ampla, alhora que amb llum de prova feble en ressonància. Aquest model interpreta els experiments en què un feix de senyal feble competeix contra forta LF de banda ampla i es valida utilitzant llum solar directa. Experimentalment, no s'observen QJs induïts per la llum celestial. S’hi mesuren també la brillantor de la llum celestial i les seves fluctuacions, que resulten grans fins i tot en dies majoritàriament clars, factor que augmenta encara més la necessitat de rebutjar la LF.S’hi discuteixen diverses aplicacions extremes de fotodetecció contemporànies com a possibles aplicacions per a la QJPD, incloent comunicacions quàntiques en espai lliure durant el dia, comunicacions clàssiques a l'espai i experiments de física fonamental. Es presenta un escenari en què l'exercic de la QJPD sobrepassen el de detectors comercials.Finalment, s’hi discuteixen millores potencials. Es demostra que tecnologies atòmiques i òptiques existents poden ser aplicades per assolir diferents rangs de longitud d'ona, amples de banda més estrets, eficiència quàntica més alta i comptes foscos més baixos.
  

Data de lectura: 28/02/2025

• AGUDELO VALDERRAMA, VANESSA: Integración de la relación salud humana y cambio climático en el marco de la resiliencia urbana. Propuesta metodológica de evaluación y operacionalización en un contexto Latinoamericano
  
  Autor/a: AGUDELO VALDERRAMA, VANESSA
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: SOSTENIBILITAT
  Departament: Institut Universitari de Recerca en Ciència i Tecnologies de la Sostenibilitat (IS.UPC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 22/11/2024
  Data de lectura: 28/02/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Aula Assignada: C1002
  Director/a de tesi: MORATO FARRERAS, JORDI
  Resum de tesi: El present estudi aborda la relació entre canvi climàtic i salut humana en el marc de la resiliència urbana sota un context llatinoamericà. El qual va buscar enfortir els components climàtics i de salut mitjançant l'harmonització i integració conceptual, així com la identificació d'indicadors dins dels models de mesurament de resiliència urbana. És així com es presenta la primera proposta d'un model de mesurament de l'índex de resiliència urbana adaptat a ciutats llatinoamericanes, abordant específicament la relació entre canvi climàtic i salut. Aquest model es va validar i operacionalizó mitjançant un estudi de cas en dues comunitats vulnerables en àrees de transició urbà-rural a Santiago de Cali, Colòmbia.L'enfocament va incloure l'estimació de cinc indicadors relacionats amb salut, desastres naturals i variabilitat climàtica, socioeconòmics, governança i satisfacció, on la resiliència presenta una relació negativa respecte a la vulnerabilitat. Donada la limitació en el monitoratge i sistematització d'informació en ciutats llatinoamericanes, es va recopilar gran part de les dades a través d'entrevistes estructurades. Els resultats van revelar patrons característics de comunitats llatines altament vulnerables, com l'alt grau d'autogestió per a resoldre problemes i millorar la qualitat de vida. Aquestes troballes proporcionen elements per a inferir i prioritzar comunitats amb un fort sentit de pertinença, permetent la implementació efectiva de mesures d'adaptació i mitigació al canvi climàtic, donada l'alta probabilitat d'apropiació i continuïtat per part d'aquestes.
  

Data de lectura: 03/03/2025

• COLLANTES VELIZ, RUBEN DARIO: DESARROLLO DE UN SISTEMA DE APOYO A LA TOMA DE DECISIÓN PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE LOS EQUIPOS DE APLICACIÓN DE PRODUCTOS FITOSANITARIOS EN FUNCIÓN DEL RIESGO MEDIOAMBIENTAL
  
  Autor/a: COLLANTES VELIZ, RUBEN DARIO
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: TECNOLOGIA AGROALIMENTÀRIA I BIOTECNOLOGIA
  Departament: Departament d'Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia (DEAB)
  Modalitat: Conveni Cotutela
  Data de dipòsit: 24/01/2025
  Data de lectura: 03/03/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala de Graus de l'Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona, Campus del Baix Llobregat de la UPC, edifici D4, Castelldefels i telemàticament a meet.google.com/uvg-zcst-gib
  Director/a de tesi:
  Resum de tesi: Des de l'aprovació de la Directiva de Màquines 2009/127/CE i laimplementació del Nou Reglament de Màquines (UE) 2023/1230 obligatori a partir del 2027, els fabricants de polvoritzadors agrícoles estan obligats agarantir que els seus equips siguin tecnològicament adequats i aptes per a un ús sostenible. La tecnologia és un recurs fonamental que pot contribuirsignificativament a l'augment de la producció agrícola, i permetre l'ús segur i sostenible dels productes fitosanitaris, protegint la salut humana i el mediambient. Les màquines d'aplicació de productes fitosanitaris exerceixen un paper crucial en el sector agrícoles. No obstant això, malgrat la tecnologiadisponible, molts equips encara no compleixen amb els estàndards de disseny exigits per les normatives. A més, els fabricants sovint troben dificultats pera accedir aquestes normatives, la qual cosa afecta el procés de producció. En altres casos, la realització dels assajos necessaris per a certificar laconformitat als seus equips presenta desafiaments addicionals. En aquest context, l'objectiu del present treball va ser desenvolupar un Sistema deSuport a la Presa de decisió per a la quantificació i classificació dels equips d'aplicació de productes fitosanitaris, basant-se en el risc de contaminació iel grau de compliment de la normativa europea. Aquest sistema considera els criteris tècnics establerts en les normes ISO 16119 i ISO 16122 per a avaluari classificar els equips d'aplicació. A més, es busca promoure aquest suport als països d'Amèrica Llatina, on encara no existeix la plena obligatorietat pera realitzar la inspecció de les màquines d'aplicació. Ni de dissenyar-les o fabricar-les amb un enfocament en la protecció de la salut humana i el mediambient. El sistema va ser validat en polvoritzadors de barra i atomitzadors fabricats a Espanya, el Brasil i el Perú, obtenint resultats que indiquen àreesespecífiques de millora, principalment en els sistemes de neteja i en la informació proporcionada en el manual d'instruccions. Aquest sistema pot seruna eina útil per als fabricants, ajudant-los a optimitzar els seus productes i garantint la protecció dels cultius, així com del medi ambient i la saluthumana.