Escola de Doctorat

Data de lectura: 05/11/2026

• ALI, SALMAN: ANALYSIS OF THE INTEGRATION OF RENEWABLE ENERGY AND ENERGY STORAGE SYSTEMS IN SERIES-CASCADED MICROGRIDS
  
  Autor/a: ALI, SALMAN
  Programa: ENGINYERIA ELÈCTRICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Elèctrica (DEE)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 29/09/2026
  Data de lectura: 05/11/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: ESEIAAT – TR5 – Expo Sala
  Director/a de tesi: BOGARRA RODRIGUEZ, SANTIAGO | CORCOLES LOPEZ, FELIPE
  Resum de tesi: La creixent integració de fonts d’energia renovable ha transformat les xarxes de distribució elèctrica en sistemes energètics descentralitzats. Les fonts de generació distribuïda (DG), com la solar fotovoltaica (PV), l’eòlica, les piles de combustible, l’energia hidroelèctrica i altres recursos renovables, permeten la generació local d’energia i redueixen la dependència d’infraestructures centralitzades. Les microxarxes (MGs) han esdevingut una solució per integrar unitats DG. Les estructures de microxarxa són àmpliament utilitzades per les seves característiques de control i protecció. Tanmateix, la baixa tensió de sortida de les fonts DG requereix etapes de conversió elevadora, augmentant la complexitat i les pèrdues del sistema. En conseqüència, les microxarxes en cascada sèrie (SCMGs) han despertat interès.Malgrat els seus avantatges, les SCMGs presenten reptes relacionats amb el repartiment de potència, la regulació de tensió i la integració de fonts DG no gestionables (ND-DG). Els controls existents d’encaminament de potència assumeixen habitualment fonts de corrent continu ideals, limitant-ne l’aplicabilitat sota la intermitència renovable. Els enfocaments convencionals, com la reconstrucció de tensió fonamental i la injecció de tensió de tercer harmònic, presenten una capacitat limitada de repartiment de potència, marges reduïts de tensió a l’enllaç de corrent continu, riscos de sobremodulació i un rendiment dinàmic degradat. Per abordar aquestes limitacions, aquesta tesi investiga una topologia SCMG que integra unitats ND-DG i sistemes d’emmagatzematge amb bateries. Es desenvolupa una estratègia de control basada en múltiples portadores de potència que incorpora corrent de tercer harmònic juntament amb la component fonamental per permetre l’encaminament de potència entre mòduls sota generació ND-DG reduïda o nul·la. L’enfocament proposat manté la tensió multinivell desitjada mentre satisfà les restriccions de tensió i modulació. A més, la utilització proporcional de potència al costat de corrent continu coordina la càrrega i descàrrega de les bateries, afavorint l’estabilitat de tensió i el repartiment de potència. Tot i que la metodologia proposada amplia el rang d’encaminament de potència, el corrent de tercer harmònic injectat apareix en el corrent de xarxa, afectant la compatibilitat amb la xarxa elèctrica.Per superar aquesta limitació, l’arquitectura SCMG s’estén a una configuració connectada en delta. En aquesta topologia, el corrent de tercer harmònic circula dins dels clústers en cascada, permetent l’encaminament de potència entre mòduls sense propagar harmònics a la xarxa. La injecció de corrent de seqüència zero s’utilitza per a l’encaminament de potència entre clústers i el manteniment de corrents trifàsics simètrics. El marc proposat determina els valors òptims de corrent de tercer harmònic, tensió de tercer harmònic i injecció de seqüència zero, juntament amb un control proporcional de la utilització de potència en corrent continu. En condicions adverses, la component fonamental governa l’intercanvi de potència compatible amb la xarxa, la component de tercer harmònic millora la redistribució de potència entre mòduls i la component de seqüència zero garanteix l’equilibri entre clústers.La metodologia proposada es valida mitjançant simulacions en MATLAB/Simulink, experiments hardware-in-the-loop i un prototip a escala de laboratori. Els resultats confirmen una generació estable de tensió multinivell, una estabilització eficaç de l’enllaç de corrent continu i un encaminament robust de potència entre mòduls i clústers. En conjunt, aquesta tesi amplia l’estat de l’art de les SCMGs mitjançant un marc de control escalable que permet una operació fiable en condicions reals de microxarxa i afavoreix la integració d’energies renovables i emmagatzematge energètic en futures xarxes elèctriques intel·ligents.
  

• HUSSAIN, TAUSEEF: Metamaterial-inspired Flexible Microwave Resonant Structures for RFID Sensing and Shielding
  
  Autor/a: HUSSAIN, TAUSEEF
  Programa: ENGINYERIA ELECTRÒNICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 20/07/2026
  Data de lectura: 05/11/2026
  Hora de lectura: 15:30
  Lloc de lectura: Sala de Conferències TR1 – ESEIAAT, UPChttps://meet.google.com/fkh-mqus-zbt
  Director/a de tesi: GIL GALI, IGNACIO | FERNANDEZ GARCIA, RAUL
  Resum de tesi: Els metamaterials són estructures electromagnètiques dissenyades artificialment que permeten interaccions ona–matèria més enllà de les assolibles amb materials naturals. Quan s’implementen en formes flexibles i compatibles amb tèxtils, les estructures ressonants inspirades en metamaterials ofereixen avantatges únics per a tecnologies vestibles, com ara conformabilitat mecànica, baix pes i respostes electromagnètiques altament sintonitzables. Aquestes característiques les fan especialment atractives per a plataformes de sensat vestible basades en identificació per radiofreqüència (RFID), on la sensibilitat, la robustesa i la seguretat de l’usuari s’han d’abordar de manera simultània. Aquesta tesi investiga el disseny i la integració d’estructures ressonants flexibles inspirades en metamaterials amb sistemes RFID per habilitar sensors amb prestacions millorades i una major seguretat electromagnètica.Els sensors RFID convencionals solen basar-se exclusivament en la deformació de l’antena o en pertorbacions del substrat per transduir estímuls físics o bioquímics. Tot i que són eficaços en entorns controlats, aquests enfocaments presenten una sensibilitat limitada i una forta dependència de les condicions de càrrega ambiental en escenaris vestibles. En bandes d’ultra alta freqüència (UHF), la proximitat al cos humà provoca desadaptació d’impedància i una reducció de la fiabilitat de l’abast de lectura, mentre que en freqüències de microones, la major absorció electromagnètica en els teixits biològics genera preocupacions relacionades amb la taxa d’absorció específica (SAR). Aquestes limitacions motiven l’ús d’estructures ressonants dissenyades que proporcionen un major confinament de camp i un millor control de la interacció antena–entorn.En primer lloc, aquesta tesi investiga el sensat passiu RFID en banda UHF assistit per ressonadors per a la monitorització biomecànica i bioquímica. S’explota l’acoblament electromagnètic entre antenes RFID UHF impreses i elements ressonants compactes per millorar la sensibilitat més enllà dels enfocaments convencionals basats únicament en l’antena. Així mateix, s’integren ressonadors de línia meandrada amb etiquetes RFID per habilitar el sensat de desplaçament, demostrant una monitorització fiable de la respiració i de la flexió del genoll. Aquest enfocament s’estén posteriorment al sensat bioquímic mitjançant la integració d’un ressonador d’anell partit complementari (CSRR) acoblat capacitativament a una antena RFID de tipus H-slot, permetent la monitorització sense fils passiva de la concentració de glucosa mitjançant la modulació de l’abast de lectura.Posteriorment, la tesi aborda l’estabilitat electromagnètica i la seguretat de l’usuari en sistemes RFID que operen en freqüències de microones, on les longituds d’ona més curtes permeten la realització de matrius compactes de ressonadors en forma de metasuperfícies. Es desenvolupa un conductor magnètic artificial de tipus reixeta (GG-AMC) transpirable per mitigar la desadaptació induïda pel cos, suprimir la radiació cap enrere i reduir significativament la SAR, preservant alhora la comoditat de l’usuari. A més, s’introdueixen absorbedors metamaterials acoblats en camp proper com a estructures de doble funcionalitat, capaces de proporcionar simultàniament apantallament electromagnètic i modulació ressonant sensible a la deformació, permetent la monitorització de la respiració en banda de microones.Les contribucions científiques fonamentals d’aquesta recerca es documenten en cinc articles publicats en revistes indexades al JCR i en dues publicacions en congressos IEEE revisats per parells, i la tesi es presenta en forma de compendi d’articles.Paraules clau – Sensat RFID, sensors vestibles, ressonadors de microones, metasuperfícies, monitorització biomecànica, sensat bioquímic, conductor magnètic artificial, absorbedor metamaterial, blindatge electromagnètic.
  

• VAQUERO GALLARDO, NOELIA: Contribution to Advanced Electrical Sensing and Predictive Control for Enhanced Safety in Cryolipolysis Applications
  
  Autor/a: VAQUERO GALLARDO, NOELIA
  Programa: ENGINYERIA ELECTRÒNICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 01/10/2026
  Data de lectura: 05/11/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Aula A0.02, Edifici
  Director/a de tesi: MARTINEZ GARCIA, HERMINIO | MILLÁN BLASCO, OLIVER
  Resum de tesi: Els dispositius mèdics actius basats en l’aplicació d’energia, com la radiofreqüència, la crioteràpia o l’electrocirurgia, s’utilitzen àmpliament per la seva eficàcia terapèutica en tractaments no invasius. No obstant això, un dels seus principals efectes secundaris és l’aparició de lesions tèrmiques i cremades cutànies, associades a una aplicació inadequada de l’energia o a una monitorització insuficient de l’estat tissular. En la pràctica clínica, molts d’aquests dispositius no integren tècniques avançades de sensat i control, i operen amb paràmetres fixos independentment de les característiques del pacient, fet que genera una variabilitat significativa en els resultats terapèutics. Per aquest motiu, es requereixen mecanismes de monitorització que permetin analitzar l’estat del teixit i ajustar dinàmicament els paràmetres del tractament, garantint-ne l’eficàcia i la seguretat.Aquesta Tesi Doctoral aborda aquest repte mitjançant un enfocament multidisciplinari basat en el modelatge elèctric fraccional i en la detecció precoç de la congelació tissular, així com en el control adaptatiu del procés, a partir de les variacions elèctriques i dielèctriques dels teixits. En primer lloc, s’estableix un marc de modelatge basat en sistemes fraccionaris per descriure el comportament elèctric de recobriments tècnics i teixits biològics. Mitjançant models de la família de Cole ajustats a dades experimentals d’impedància, es demostra que els models fraccionaris reprodueixen amb una alta precisió la resposta elèctrica complexa utilitzant un nombre reduït de paràmetres, fet que simplifica la instrumentació i facilita la miniaturització de sistemes encastats. Sobre aquesta base, s’explora l’ús de la bioimpedància i la capacitància com a eines per a la detecció precoç de la congelació tissular, alternatives als mètodes basats únicament en la temperatura. La bioimpedància permet detectar la congelació mesurant l’augment de la resistència i la disminució de la conductància que es produeixen quan l’aigua del teixit es converteix en gel, mentre que la capacitància reflecteix la caiguda de la constant dielèctrica associada a la formació de cristalls de gel, identificant així canvis primerencs en l’estructura de l’aigua. Finalment, es desenvolupa un model predictiu basat en Random Forest que integra senyals de bioimpedància, capacitància i temperatura per anticipar la congelació.Els resultats d’aquesta Tesi Doctoral mostren que la detecció predictiva es produeix, de mitjana, 16 segons abans de la detecció capacitiva i 63 segons abans de la detecció basada en temperatura–bioimpedància. Aquest model permet implementar una estratègia de control adaptatiu en temps real sobre el sistema de refredament, reforçant-ne la seguretat operativa. En conjunt, aquesta Tesi Doctoral demostra que les propietats elèctriques dels teixits permeten identificar esdeveniments de congelació abans que els indicadors convencionals de temperatura, establint un marc clínicament rellevant per a dispositius de crioteràpia intel·ligent, no invasius, que milloren l’eficàcia, la seguretat i el compliment regulador.
  

Data de lectura: 06/11/2026

• CRUZ RANGEL, DAVID ANTONIO: Electrical-Current-based Physical Feature Extraction and Online Condition Assessment for Rotodynamic Systems Monitoring
  
  Autor/a: CRUZ RANGEL, DAVID ANTONIO
  Programa: AUTOMÀTICA, ROBÒTICA I VISIÓ
  Departament: Departament d'Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial (ESAII)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 17/09/2026
  Data de lectura: 06/11/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Aula 28.8, Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB) Campus Diagonal Sud, Av. Diagonal, 647 08028 Barcelona
  Director/a de tesi: OCAMPO MARTINEZ, CARLOS AUGUSTO | DÍAZ ROZO, JAVIER
  Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral investiga l’ús de mesures de corrent elèctric com a eina d’observació no intrusiva per a sistemes industrials. El treball està motivat per la necessitat de solucions de monitoratge en línia, escalables i rendibles, capaces d’extreure informació significativa d’actius industrials sense instrumentació dedicada extensa. La tesi se centra en sistemes rotodinàmics i processos electromecànics no lineals, on fenòmens mecànics, hidràulics, elèctrics i de procés queden incorporats indirectament en els senyals de corrent.El monitoratge convencional de condició sol dependre de sensors dedicats, com acceleròmetres, transductors de pressió, cabalímetres, sensors acústics o sondes de temperatura. Tot i que proporcionen informació valuosa, el seu desplegament pot augmentar el cost, la complexitat, el manteniment i la intrusivitat, especialment quan cal monitorar nombrosos actius. En canvi, el corrent elèctric es pot adquirir de manera no intrusiva mitjançant sensors de pinça i està àmpliament disponible en sistemes accionats elèctricament.La hipòtesi central d’aquesta tesi és que els senyals de corrent contenen informació que va més enllà del consum energètic. Mitjançant l’acoblament electromecànic, variacions en càrrega mecànica, pertorbacions hidràuliques, règims d’operació, degradació i dinàmica de procés poden modificar la resposta elèctrica del sistema. Per tant, amb mètodes adequats de processament de senyal, extracció de característiques i avaluació de condició, les mesures de corrent es poden transformar en una modalitat pràctica d’observació en línia.La tesi s’organitza en quatre parts. La Part I introdueix la motivació, les preguntes de recerca i l’estat de l’art en Monitoratge No Intrusiu de Càrregues en línia (NILM) i monitoratge industrial basat en corrent, destacant limitacions relacionades amb interpretabilitat física, operació no estacionària, cost computacional, escalabilitat i desplegament en edge. La Part II desenvolupa metodologies per extreure, caracteritzar i identificar informació física a partir de mesures de corrent. Primer, es proposa un mètode d’anàlisi de signatura de corrent basat en PSD per a sistemes rotodinàmics de velocitat variable, que permet extreure indicadors de degradació sota condicions no estacionàries. Després, el marc s’estén a fenòmens hidràulics en bombes centrífugues mitjançant la combinació de magnitud de seqüència positiva i PSD normalitzada respecte a la freqüència rotacional per detectar cavitació. Finalment, es desenvolupa un marc no intrusiu per a sistemes electromecànics acoblats sota mesures elèctriques agregades, que permet identificar càrregues, activacions i estat de salut.La Part III integra les metodologies proposades en marcs de monitoratge en línia per al desplegament industrial. Es desenvolupa un enfocament d’avaluació de condició basat en signatura de corrent per a bombes d’aigua HVAC, demostrant la viabilitat de monitorar cavitació sota condicions reals. El marc final es desplega en una turbina hidroelèctrica industrial, on fenòmens elèctrics, mecànics i hidràulics es monitoren utilitzant només corrent trifàsic. Aquest desplegament demostra l’aplicabilitat pràctica dins d’una arquitectura de computació edge i sota restriccions realistes.En conjunt, aquesta tesi avança cap a un marc unificat, escalable i físicament interpretable de monitoratge industrial basat en corrent. Les metodologies desenvolupades mostren que el corrent elèctric pot anar més enllà del monitoratge energètic o la identificació de càrregues, actuant com a font d’informació sobre degradació mecànica, anomalies hidràuliques, dinàmica de processos i avaluació de condició. Aquests resultats donen suport a l’ús de senyals de corrent com a eina diagnòstica no intrusiva, especialment on els sensors tradicionals són costosos o difícils de mantenir.
  

• MOGHADAMFAR, TANAZ: Advanced membrane modification strategies to improve the ion selectivity of nanofiltration membranes for developing circular processing of brackish water
  
  Autor/a: MOGHADAMFAR, TANAZ
  Programa: ENGINYERIA DE PROCESSOS QUÍMICS
  Departament: Departament d'Enginyeria Química (EQ)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 22/09/2026
  Data de lectura: 06/11/2026
  Hora de lectura: 10:30
  Lloc de lectura: EEBE - UPCSala d'actes, Edifici A
  Director/a de tesi: REIG I AMAT, MÒNICA | DEL VALLE MENDOZA, LUIS JAVIER
  Resum de tesi: El tractament de l’aigua és un repte global a causa de l’escassetat hídrica i és essencial per impulsar l’economia circular i els objectius del Pacte Verd Europeu. A més de reutilitzar l’aigua, les tecnologies de tractament permeten recuperar recursos valuosos, com ara matèries primeres crítiques presents en corrents d’aigua i aigües residuals. En aquest context, la tecnologia de membranes destaca per la seva eficiència energètica i la seva elevada selectivitat. Entre aquests processos, la nanofiltració (NF) és una tecnologia prometedora per al tractament d’aigües i la separació selectiva d’ions. Tanmateix, les membranes convencionals de NF encara presenten limitacions pel que fa a la selectivitat, l’embrutiment i el control del transport d’ions, especialment en la separació d’ions monovalents i divalents.Aquesta tesi desenvolupa membranes avançades de NF mitjançant modificació superficial i fabricació de membranes nanocompostes amb l’objectiu de millorar la selectivitat, la permeabilitat i l’estabilitat. L’estratègia principal es basa en la tècnica d’assemblatge capa a capa (Layer-by-Layer, LBL) utilitzant els sistemes PDADMAC/PSS i PAH/PSS. Es va estudiar la influència del tipus i la concentració de polielectròlit i del nombre de bicapes (1,5–6,5) sobre membranes de poliamida i de polietersulfona sulfonada. La caracterització es va dur a terme mitjançant microscòpia electrònica d’emissió de camp, microscòpia de força atòmica, espectroscòpia FTIR, imatge Raman, el·lipsometria, mesures d’angle de contacte i anàlisi quimiomètrica, per relacionar l’estructura de la membrana amb el seu rendiment.La modificació mitjançant LBL va millorar significativament la selectivitat i les propietats de transport. Les membranes de poliamida van assolir el millor rendiment amb 5,5 bicapes de PDADMAC/PSS i 6,5 bicapes de PAH/PSS, millorant la selectivitat Na/Ca, Na/Mg, K/Ca i K/Mg i mantenint una elevada permeabilitat. En les membranes de polietersulfona sulfonada, les concentracions baixes de polielectròlit (0,01 % en pes) van generar multicapes més compactes i estables que les concentracions elevades.També es van desenvolupar membranes compostes incorporant nanopartícules MOF (ZIF-8-NH₂ i UiO-66-NH₂) en diferents concentracions i localitzacions dins la membrana. Els resultats van demostrar que el tipus de MOF, la concentració i la seva posició influeixen de manera decisiva en el rendiment. La configuració amb UiO-66-NH₂ a la capa intermèdia i ZIF-8-NH₂ a la capa activa va proporcionar el millor equilibri entre permeabilitat i separació d’ions.En conjunt, aquesta tesi demostra que la modificació mitjançant LBL i la incorporació de MOF són estratègies eficaces per millorar les propietats de les membranes de NF. Els resultats contribueixen al desenvolupament de membranes de nova generació per al tractament sostenible de l’aigua, l’estovament d’aigües dures i la recuperació selectiva d’ions valuosos.