Escola de Doctorat

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.
  

• NAVARRO PONS, MARC: Smart materials and resonant microelectromechanical systems for bioelectronic microdevices and electroceuticals
  
  Autor/a: NAVARRO PONS, MARC
  Programa: ENGINYERIA BIOMÈDICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 17/09/2026
  Data de lectura: 06/11/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala d'Actes Pepe Millán de l'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC), C. dels Til·lers, 08193, Bellaterra (Campus UAB)
  Director/a de tesi: MURILLO RODRÍGUEZ, GONZALO
  Resum de tesi: Aquesta tesi presenta el disseny, fabricació, caracterització i avaluació biològica de dues plataformes piezoelèctriques complementàries per a estimulació elèctrica cel·lular sense fils per ultrasons: resonadors MEMS basats en nitrur d'alumini (AlN) (Part I) i bastides de nanofibres i micropartícules de fibroïna de seda electrofilada (Part II). La pregunta central és si els microdispositius piezoelèctrics actuats per ultrasons poden generar camps elèctrics extracel·lulars de magnitud i confinament espacial suficients per provocar respostes cel·lulars mesurables a intensitats dins dels rangs acceptats d’ultrasons diagnòstics.La plataforma d'AlN empra resonadors de membrana circular encastada (~90 µm de diàmetre) fabricats sobre substrats SOI amb elèctrodes de Pt. Un total de 24 resonadors s’integren en una matriu de 3x8 en un xip d'1x1 cm, cadascun enrutat al seu parell d'elèctrodes d'estimulació. Els dispositius ressonen a ~3,27 MHz en aire (Q = 199) i a ~1.62 MHz sota immersió en aigua per una cara (Q = 13). La capa d'AlN presenta d33,f = 1.4 pm/V, e31,f = -0.34 C/m2 i εr = 10.64, mesurats per DBLI amb correcció de subjecció al substrat. L'espectroscòpia d'impedància va revelar baix acoblament (k2eff ≈ 0.5%) i una capacitància paràsita dominant de les pistes d'enrutament (Cpar ≈ 8.5 pF), requirint sostracció polinòmica per a l'extracció de paràmetres BVD. La sensibilitat acústica a 1 MHz va ser d'11.2 mV/MPa, lineal en el rang de 0.1 a 2.0 W/cm2. Un model COMSOL calibrat va predir camps elèctrics per sobre del camp reportat per a respostes de Ca2+ per activació de VGCC en cèl·lules de tipus osteoblàstic a 0.3 W/cm2.La validació biològica amb ·lules Saos-2 va establir una finestra operativa controlable: la viabilitat va superar el 95% a 0.1 i 0.5 W/cm2, caient a ~10% a 1.0 W/cm2. Aquesta transició abrupta és consistent amb una activació electromecànica mediada pel dispositiu més que amb la intensitat acústica sola. La imatge de calci a 0.3 W/cm2 va mostrar que 20 de 34 cèl·lules (59%) sobre elèctrodes van exhibir transitoris de calci, enfront de ~12% fora. Fins on sabem, és el primer microdispositiu ressonant d'AlN a escala cel·lular per a estimulació elèctrica cel·lular sense fils directa sense circuiteria externa de rectificació o amplificació.La fibroïna de seda intercanvia la precisió espacial i el control remot per una biodegradabilitat completa i excitació piezoelèctrica distribuïda. L’'electrofilat des de solucions aquoses de fibroïna de seda (21% en pes) va produir malles de nanofibres aleatòries i alineades. La immersió en metanol es va seleccionar entre tres mètodes de cristal·lització pel seu alt contingut en làmines β (~37-38% per FTIR, enfront de ~27% en les fibres sense tractar), morfologia de fibra preservada i reproductibilitat La cristal·lització va augmentar rigidesa i resistència (E = 179 MPa, UTS = 6.1 MPa per a malles aleatòries; E = 206 MPa, UTS = 11.1 MPa per a malles alineades). i el coeficient piezoelèctric 3.3 vegades, de d33 = 2.2 a d33 = 7.3 pC/N, , confirmant els dominis β com a origen de la resposta piezoelèctrica. Les pel·lícules cristal·litzades es van convertir en micropartícules de 130x130 µm mitjançant microtall en silici a DTU Health Tech, preservant l'arquitectura de nanofibres.La validació biològica va demostrar citocompatibilitat amb HaCaT, NHDF i Saos-2 (viabilitat >90%), proliferació comparables a controls de vidre, diferenciació CK10 (~80%, comparable al vidre) i adhesió i viabilitat en el format de micropartícula.Les plataformes són complementàries: els resonadors d'AlN ofereixen estimulació controlada i individualment adreçable amb freqüència, intensitat, precisió espacial i compatibilitat CMOS definides; la fibroïna de seda ofereix una bastida biodegradable amb excitació piezoelèctrica distribuïda i format micropartícula per a integració tissular, on biodegradabilitat i funció de bastida prevalen sobre la precisió elèctrica.
  

• NIU, YUYAO: Hardware-Aware Algorithms for Efficient Graph Traversal on High-End Parallel Architectures
  
  Autor/a: NIU, YUYAO
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORS
  Departament: Departament d'Arquitectura de Computadors (DAC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 09/09/2026
  Data de lectura: 06/11/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala d'Actes B6
  Director/a de tesi: CASAS GUIX, MARC
  Resum de tesi: El recorregut de grafs és un component fonamental en la computació científica, l’anàlisi de dades i la intel·ligència artificial. Entre els mètodes de recorregut, Breadth First Search (BFS) i Depth First Search (DFS) són dues primitives essencials per a algorismes de grafs de nivell superior. A mesura que les dades estructurades com a grafs continuen creixent, l’eficiència del recorregut depèn cada vegada més de la capacitat d’explotar arquitectures paral·leles d’altes prestacions. Tanmateix, les arquitectures modernes es basen en motors d’execució estructurats i orientats al rendiment, com ara processadors de vectors llargs, acceleradors de matrius denses i GPUs massivament paral·leles, mentre que el recorregut de grafs presenta accessos irregulars a memòria, flux de control dependent de les dades i càrregues de treball dinàmiques.Aquesta tesi sosté que la bretxa de rendiment entre el recorregut de grafs i el maquinari modern sorgeix de tres desajustos principals: un desajust estructural entre unitats d’execució regulars i l’estructura irregular dels grafs, un desajust computacional entre l’acceleració orientada a operacions aritmètiques i el recorregut basat en relacions, i un desajust arquitectònic entre el paral·lelisme orientat al rendiment i el comportament dependent del recorregut. Per abordar aquests reptes, la tesi desenvolupa un paradigma de disseny conscient del maquinari, en què els algorismes de recorregut de grafs es reformulen d’acord amb les característiques i restriccions de l’arquitectura objectiu.La primera contribució és ALBBA, un algorisme algebraic de BFS per a arquitectures de vectors llargs. ALBBA reformula el BFS optimitzat per direcció mitjançant una representació dispersa favorable a la vectorització, cerca vectoritzada i un mecanisme de bypass de dos nivells. Aquestes tècniques permeten que les operacions algebraiques clau de BFS, sparse matrix-vector multiplication (SpMV) i sparse matrix-sparse vector multiplication (SpMSpV), explotin millor l’execució amb vectors llargs, tot reduint accessos innecessaris a la matriu i còmput redundant. Això mostra que la irregularitat estructural es pot mitigar mitjançant un disseny de dades i execució conscient del maquinari.La segona contribució és BerryBees, un marc de BFS per a GPUs basades en Tensor Cores. BerryBees introdueix el format Binarized Row Slice, que utilitza representacions a nivell de bits per donar suport tant a SpMV com a SpMSpV dins d’un disseny de dades unificat, reduint alhora el cost de memòria. A més, empra un algorisme a nivell de warp que aprofita instruccions Tensor Core de matrix-multiply-accumulate per accelerar el recorregut. Això mostra que la computació de grafs basada en relacions es pot reorganitzar per explotar maquinari dissenyat originalment per a operacions amb matrius denses.La tercera contribució és DiggerBees, un algorisme paral·lel de DFS per a GPUs massivament paral·leles. DiggerBees introdueix una estructura de pila de dos nivells alineada amb la jerarquia de memòria de la GPU, execució DFS a nivell de warp dins dels blocs de fils i robatori jeràrquic de treball entre warps i blocs. Aquestes tècniques exposen paral·lelisme escalable per a recorreguts dependents i milloren el balanç de càrrega a la GPU. Això mostra que DFS, malgrat les seves dependències inherents, es pot adaptar eficaçment al maquinari paral·lel orientat al rendiment.En conjunt, aquestes contribucions demostren que BFS i DFS es poden accelerar eficaçment quan les seves representacions de dades, formulacions computacionals i estructures d’execució es dissenyen considerant les restriccions arquitectòniques com a elements centrals. De manera més àmplia, aquesta tesi estableix la reformulació conscient del maquinari com una metodologia general per repensar algorismes irregulars de grafs en maquinari paral·lel cada vegada més especialitzat.
  

• VERGÉS EIRAS, ROGER: Artificial Intelligence for Circular and Sustainable Product Decision-Support in Construction
  
  Autor/a: VERGÉS EIRAS, ROGER
  Programa: ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 01/10/2026
  Data de lectura: 06/11/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: (ESEIAAT): C/ Colom, 1-11, 08222 Terrassa (Barcelona). Edifici TR5 AULA 2.0b
  Director/a de tesi: FORCADA MATHEU, NURIA | GASPAR FÀBREGAS, KÀTIA
  Resum de tesi: La petjada ambiental de la construcció i els objectius normatius fixats per reduir-la han convertit la transició del sector cap a la sostenibilitat i la circularitat en una prioritat urgent. Les decisions sobre les especificacions de producte, preses quan l'edifici encara està només parcialment definit, són les que més influeixen en la seva trajectòria material i ambiental. Tanmateix, les eines desenvolupades per donar suport a aquestes decisions, entre les quals destaca l'avaluació del cicle de vida, pressuposen un grau de completesa de dades que el disseny inicial és estructuralment incapaç de proporcionar. Aquest buit se sol compensar únicament amb el cost i la disponibilitat; si es té en compte la sostenibilitat, la selecció de productes sol dependre del criteri d'experts aplicat cas per cas, una resposta que escala malament i que deixa poca traçabilitat en el raonament. Aquest desajust entre les condicions de decisió i els supòsits de les eines defineix el problema que aborda aquesta tesi.Aquesta tesi desenvolupa un flux de treball integrat i d'extrem a extrem que persegueix quatre objectius de manera seqüencial, materialitzat en cinc contribucions interconnectades com a articles de revista: un marc de decisió a escala de producte que estableix els indicadors, el model d'informació i la lògica d'avaluació relativa amb què es comparen els productes de construcció sota la incertesa del disseny inicial; una caracterització empírica a gran escala de com es presenta la informació ambiental i de circularitat en declaracions de productes de construcció, amb estratègies per gestionar dades heterogènies, inconsistents i mancants; un agent de cribratge amb supervisió humana que filtra els candidats segons els requisits normatius i específics del projecte; un model d'inferència que estima atributs rellevants del producte quan no hi ha dades declarades; i un model de recomanació adaptatiu al context que completa l'evidència disponible i s'ajusta a les prioritats dels grups d'interès i als requisits d'aplicació de cada context de decisió.El flux de treball estableix diverses troballes que van més enllà de les contribucions individuals. La comparació relativa, aplicada de manera coherent a les dimensions ambiental, de circularitat, econòmica i de rendiment, emergeix com la lògica d'avaluació que el disseny inicial pot sostenir: només depèn que l'evidència recollida per al conjunt d'alternatives sigui consistent, de manera que una cobertura de dades parcial o desigual no invalida la comparació com ho faria un mètode absolut com l'avaluació del cicle de vida. El fet que les dades del producte siguin incompletes es tracta com una característica esperada del disseny inicial, es caracteritza empíricament, es resol parcialment per inferència i es manté com un senyal llegible en la sortida, de manera que la comparació continua sent fiable quan les opcions de producte encara estan obertes. El sistema de recomanació resultant és relacional i s'entrena directament a partir de dades, adaptant-se a cada context de decisió. La validació, amb el formigó com a cas d'estudi, demostra que la qualitat de l'extracció, els resultats de compliment i els atributs inferits es propaguen coherentment fins a la recomanació final, una propietat que cap de les cinc contribucions podria establir aïlladament.Per a dissenyadors i equips d'aprovisionament, la implicació és que les normatives ambientals i de circularitat passen a ser criteris d'especificació des del primer moment, abans que el cost i la disponibilitat, per si sols, n'hagin restringit les opcions, perquè les dades dels productes s'han estructurat en un format estandarditzat i llegible per màquina. Quan aquest canvi es multiplica pel volum de decisions que pren el sector, les decisions individuals sobre productes es tradueixen en un progrés mesurable en ambdós fronts, sense que el cost o la disponibilitat hagin de cedir.