Escuela de Doctorado

Fecha 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
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA DE PROCESOS QUÍMICOS
  Departamento: Departamento de Ingeniería Química (EQ)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 08/05/2024
  Fecha de lectura: 03/07/2024
  Hora de lectura: 12:30
  Lugar de lectura: Defensa pública: EEBE (Escola d'Enginyeria Barcelona Est), Sala Polivalent de l'Edifici A, planta baixa, Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesis: JOFRE CRUANYES, LLUÍS | CORTINA PALLAS, JOSE LUIS
  Tribunal:
       PRESIDENT: PAWLOWSKI, SYLWIN
       SECRETARI: GIBERT AGULLO, ORIOL
       VOCAL NO PRESENCIAL: LICON BERNAL, EDXON EDUARDO
  Resumen de tesis: Las salmueras deben tratarse como residuos y eliminarse en consecuencia. No obstante, las salmueras suelen verterse de nuevo en las masas de agua, lo que afecta al medio marino, a la calidad del suelo y a las aguas subterraneas. Sin embargo, merece la pena seguir investigando los posibles beneficios y aplicaciones de estas salmueras. Ademas de la elevada concentracion de sal (NaCl), pueden encontrarse algunos elementos importantes, como Materias Primas Fundamentales (por ejemplo, Li, Sr, Ga, Ge). Esto ha aumentado el interes por utilizar las salmueras como fuente alternativa para recuperar elementos estrategicos, el gran contenido de electrolitos fuertes (por ejemplo, NaCl y Na2S04) ha abierto la posibilidad de utilizar las salmueras como fuente para producir materias primas qufmicas (por ejemplo, acidos y bases fuertes). En concreto, debido a la naturaleza altamente salina de las salmueras, son muy adecuadas para su uso en procesos de electro-membrana como la electrodialisis con membranas bipolares (EOBM). La EOBM permite generar sustancias qu fmicas a partir de sus sales correspondientes; los protones y los iones hidroxido generados en las membranas bipolares generan, junto con los cationes y los aniones eliminados de las sales, soluciones acidas y alcalinas , respectivamente. Sin embargo, la tecnologfa EOBM aun debe mejorarse para reducir los elevados gastos energeticos y aumentar la concentracion de los productos. La EOBM sigue siendo una tecnologfa no escalable que requiere mas investigacion y estudio para poder competir con tecnologfas bien establecidas para producir soluciones acidas/alcalinas a partir de salmueras, incluida la tecnologfa cloro-alcalina. Por lo tanto, es necesario investigar los procesos de transferencia de masa en sistemas complejos como los que implican EOBM con soluciones de alta composicion salina. Ademas, existe un numero limitado de membranas bipolares y poca informacion sobre el comportamiento de las membranas en soluciones concentradas. En este contexto, la presente tesis pretende llevar a cabo una evaluacion extensa de la produccion de soluciones acidas y alcalinas empleando salmueras por medio de EOBM. Esto implico desde el planteamiento de modelos teoricos basados en CFO hasta llevar a cabo una exhaustiva camparia experimental empleando soluciones sinteticas de salmueras, en la cual numeros parametros operacionales fueron examinados. Se introdujeron dos modelos CFO con geometrfa bidimensional: uno depend fa del tiempo y el otro. Ambos modelos buscaron estudiar el transporte de masa, distribucion de potencial y el fenomeno de particion de agua.Los resultados, tanto de los estudios teoricos como de los experimentos, ofrecieron valiosas perspectivas sobre como mejorar el rendimiento de EOBM y aumentar su competitividad frente a las tecnologfas populares actuales, lo que finalmente condujo al crecimiento y expansion de esta tecnología .
  

• LOPEZ BLANCO, SAMUEL: Current-controlled flash sintering for ultra-fine control of the microstructure of lead-free ferroelectric perovskites.
  
  Autor/a: LOPEZ BLANCO, SAMUEL
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL Y APLICADA
  Departamento: Departamento de Física (FIS)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 09/05/2024
  Fecha de lectura: 03/07/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Defensa pública a l'Aula 002, Edifici C4, Jordi Girona 1- 3, Campus Nord, Barcelona
  Director/a de tesis: GARCIA GARCIA, JOSE EDUARDO | OCHOA GUERRERO, DIEGO ALEJANDRO
  Tribunal:
       PRESIDENT: PEREZ MAQUEDA, LUIS ALLAN
       SECRETARI: JIMENEZ PIQUÉ, EMILIO
       VOCAL: BELTRAN MIR, HECTOR
  Resumen de tesis: La crisis ambiental global impone la necesidad de realizar cambios en los sistemas de fabricación industriales modernos. En el contexto de las cerámicas ferroeléctricas, es necesario avanzar hacia métodos de sinterización energéticamente eficientes y materiales ecológicos. La sinterización flash surge como una alternativa potencial debido a su rápida densificación y reducido consumo de energía. Esta técnica ha sido investigada en profundidad desde su descubrimiento en 2010, pero aún no se comprende completamente. En esta tesis se emplea la sinterización flash para obtener cerámicas ferroeléctricas densas con composiciones respetuosas con el medio ambiente. Se utiliza un control adecuado de los parámetros de sinterización para lograr microestructuras altamente controladas y propiedades funcionales mejoradas para aplicaciones específicas. La técnica flash se lleva un paso más allá al explorar el modo de control de corriente, lo que demuestra que es posible conseguir un mayor dominio sobre la microestructura. En este trabajo se realiza un estudio exhaustivo de los parámetros de sinterización en múltiples materiales ferroeléctricos, desde composiciones conocidas hasta sistemas complejos con estructura perovskita, a fin de lograr un ajuste fino de la microestructura. El objetivo final fue demostrar que la sinterización flash es un método eficiente para obtener policristales ferroeléctricos con propiedades de alta calidad que puedan rivalizar con sus homólogos convencionales salvando los problemas medioambientales antes mencionados.
  

• ROIG MAYORAL, ORIOL: Paràmetres definitoris de la façana ventilada i la seva influència sobre el funcionament energètic del sistema
  
  Autor/a: ROIG MAYORAL, ORIOL
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  Programa: ARQUITECTURA, ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE
  Departamento: Departamento de Tecnología de la Arquitectura (TA)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 05/06/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: PARDAL MARCH, CRISTINA | ISALGUE BUXEDA, ANTONIO
  Tribunal:
       PRESIDENT: BASTERRA OTERO, LUIS ALFONSO
       SECRETARI: COLL LOPEZ, JAIME
       VOCAL: LUNA NAVARRO, ALESSANDRA
  Resumen de tesis: Las repercusiones negativas del cambio climático y el calentamiento global son cada vez más evidentes. Es necesario buscar estrategias para reducir nuestro impacto ambiental y al mismo tiempo adaptarnos a estas nuevas condiciones. La fachada ventilada es un sistema constructivo que puede resultar útil para evitar el sobrecalentamiento de los edificios y mejorar el confort de los usuarios.Los sistemas de cálculo energético que establecen las normativas y que se utilizan habitualmente no tienen en cuenta muchos de los parámetros de la fachada ventilada, lo que puede condicionar la ventilación de la cámara y el comportamiento energético del cerramiento. Por esta razón, puede que estos sistemas no sean suficientes para argumentar la toma de decisiones en relación con los aspectos implicados en el funcionamiento energético del conjunto de la fachada.En esta tesis se plantea la hipótesis de que los sistemas de cálculo simplificado no tienen en cuenta parámetros de la fachada ventilada que pueden tener mucha influencia en el funcionamiento energético del conjunto. Para demostrarlo, se desarrolla un algoritmo que relaciona los parámetros definitorios de la fachada ventilada y las variables relacionadas.Se trata de un algoritmo que tiene en cuenta las características de la fachada, del conjunto del edificio y del entorno cercano, junto con las condiciones meteorológicas. A partir de esta información, relaciona los flujos de energía según las ecuaciones de transferencia correspondientes. La conducción transitoria se considera siguiendo el método explícito, con elementos finitos superficiales. El flujo de aire a través de las aberturas y en la cámara depende de la presión del viento y del efecto chimenea, y las pérdidas dinámicas y friccionales están condicionadas a la geometría y las características del canal.Este modelo se incorpora en una herramienta de cálculo programada con Python, y se valida comparando sus resultados con temperaturas medidas en cinco edificios. Se han escogido casos que den respuesta a situaciones diferentes, sobre todo en los ámbitos en los que hay más dudas, como la circulación del aire y cómo ésta se ve condicionada por la geometría de la cámara y las interrupciones y discontinuidades.La herramienta se valida a dos niveles: gráfico y numérico. El primero permite obtener una imagen del funcionamiento de la herramienta y analizar en qué situaciones se aproxima mejor a la realidad; el segundo permite obtener unos valores estadísticos objetivos. La herramienta se valida con un coeficiente de determinación (R²) mínimo de 0,87 para cada uno de los períodos, cifra que comporta una muy buena correlación.Una vez validada, la herramienta se utiliza para analizar la influencia de varios parámetros sobre el funcionamiento energético de la envolvente: el color de la superficie exterior, las dimensiones del canal de ventilación y el material de la hoja exterior, los que suponen una variación de la temperatura media superficial exterior de la hoja interior de entre 0,64 °C y 7,97 °C, cifras que demuestran la hipótesis.En un futuro se plantea estudiar en profundidad la influencia de varios parámetros en distintos climas y situaciones, de modo que esta información se pueda extrapolar y utilizar como guía de diseño. De esta forma, los arquitectos podrán estimar razonadamente cómo influyen sus propuestas técnicas y proyectuales sobre el funcionamiento energético del cerramiento. Adecuando la fachada a las condiciones de entorno, climáticas, de edificio o de sistema, se puede conseguir una menor demanda energética de climatización. Además, este conocimiento se puede utilizar para implementar propuestas innovadoras que puedan mejorar la eficacia y eficiencia de la fachada. Por último, también se puede incidir sobre la normativa y los sistemas de cálculo simplificado, con el objetivo de que reflejen con más rigor el funcionamiento energético real de la fachada ventilada.
  

Fecha de lectura: 04/07/2024

• NÚÑEZ CORBACHO, MARC: Aerodynamic shape optimization under uncertainties using embedded methods and adjoint techniques
  
  Autor/a: NÚÑEZ CORBACHO, MARC
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA CIVIL
  Departamento: Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 09/04/2024
  Fecha de lectura: 04/07/2024
  Hora de lectura: 12:00
  Lugar de lectura: ETSECCPB, C/Jordi Girona 1-3, edifici C1, sala 002, Campus Nord, Barcelona.
  Director/a de tesis: ROSSI BERNECOLI, RICCARDO | BAIGES AZNAR, JOAN
  Tribunal:
       PRESIDENT: LEHMKUHL BARBA, ORIOL
       SECRETARI: MARTINEZ FRUTOS, JESUS
       VOCAL NO PRESENCIAL: RICCHIUTO, MARIO
  Resumen de tesis: Esta tesis se centra en el desarrollo de métodos numéricos para la solución de problemas de optimización de forma bajo incertidumbres, para cuerpos bajo la acción de fuerzas aerodinámicas. La solución del flujo se realiza con métodos de elementos finitos utilizando las hipótesis de flujo potencial con geometrías embebidas, donde la geometría se define de manera implícita. El problema de optimización se resuelve combinando distintas herramientas de paquetes de software para obtener la solución del flujo, avanzar en el bucle de optimización y cuantificar las incertidumbres. La primera contribución de la tesis es el desarrollo de un enfoque totalmente embebido para la solución del flujo potencial. Dado que el flujo potencial asume la hipótesis de que el flujo no es viscoso, la solución de este tipo de problemas requiere la definición de una discontinuidad en el dominio para poder modelar la sustentación que genera le geometría, que se corresponde con la estela generada por el cuerpo. En base a trabajos previos donde la discontinuidad se define en el dominio de manera implícita, este trabajo también considera la geometría como un cuerpo embebido. Para asegurar una buena representación de la geometría, la malla se refina con métodos adaptativos. La condición de Kutta se fuerza con términos numéricos. El método se ha validado para dos y tres dimensiones para flujos tanto subsónicos como transónicos utilizando distintos resultados de referencia. Otra de las contribuciones de la tesis es el desarrollo del problema adjunto para el flujo subsónico potencial con geometrías embebidas en dos dimensiones, con tal de obtener las sensitividades de una función objetivo que depende de la solución del flujo potencial. Cada coordenada que define el cuerpo de estudio se considera un parámetro de diseño en el problema adjunto. Las sensitividades respecto a los parámetros de diseño se validan con las sensitividades obtenidas por diferencias finitas. Con estas sensitividades, se resuelve un problema de optimización de forma, donde el coeficiente de sustentación se maximiza con una serie de restricciones geométricas. El problema de optimización con geometrías embebidas se extiende para la consideración de incertidumbres en las condiciones de entrada del problema. El problema se reformula tras elegir una medida de riesgo que se desea minimizar. Las sensitividades del problema adjunto se adaptan para el problema estocástico, donde se considera la contribución de la medida de riesgo seleccionada, el Conditional Value-at-risk. La estimación de la medida de riesgo se realiza gracias a una librería externa para la cuantificación de incertidumbres, utilizando un novedosos método de Monte Carlo para estimar el Conditional Value-at-risk. El caso estocástico se resuelve en un superordenador, donde para cada paso del problema de optimización se despliega toda una jerarquía de muestras de Monte Carlo para estimar la función objetivo y sus gradientes.
  

Fecha de lectura: 05/07/2024

• AGUILAR MORENO, MIGUEL: Liquid-Liquid membrane contactors for sustainable ammonia recovery and valorization: experimental insights, novel approaches and applications
  
  Autor/a: AGUILAR MORENO, MIGUEL
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA DE PROCESOS QUÍMICOS
  Departamento: Departamento de Ingeniería Química (EQ)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 16/04/2024
  Fecha de lectura: 05/07/2024
  Hora de lectura: 10:00
  Lugar de lectura: EEBE (Escola d'Enginyeria Barcelona Est), Sala Polivalent de l'Edifici A, planta baixa, Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesis: CORTINA PALLAS, JOSE LUIS | VALDERRAMA ANGEL, CESAR ALBERTO
  Tribunal:
       PRESIDENT: DOSTA PARRAS, JOAN
       SECRETARI: GIBERT AGULLO, ORIOL
       VOCAL NO PRESENCIAL: REZAKAZEMI, MASHALLAH
  Resumen de tesis: Esta investigación exhaustiva representa un paso significativo en la exploración de estrategias innovadoras destinadas a mejorar la recuperación de amoníaco en diversos flujos de aguas residuales. El estudio está estructurado en fases distintas, cada una abordando aspectos cruciales del proceso de recuperación de amoníaco. En la fase inicial, la investigación se centra en aumentar el rendimiento del contacto de membrana, empleando la coagulación-floculación (C/F) y la aireación como tratamientos preliminares. Los resultados de esta fase demuestran aumentos sustanciales tanto en el coeficiente de transferencia de masa como en la eficiencia global de la recuperación de amoníaco, especialmente notable cuando se trata el centrado de sidestream real. Un hallazgo clave subraya la eficacia de la dosificación de sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) a 30 mg Al+/L en el proceso C/F, produciendo eficiencias notables en la eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO), la turbidez y los sólidos suspendidos totales (SST). En la segunda fase, el estudio se adentra en la aplicación sostenible de contactores de membrana líquido-líquido (LLMC) para la recuperación de amoníaco. Se realizan exploraciones meticulosas de una amplia gama de condiciones experimentales, con resultados que ilustran el impacto considerable de reemplazar el líquido de lavado ácido entre los pasos en el rendimiento global del LLMC. Además, el estudio destaca la relación sutil entre la concentración inicial de amoníaco y la recuperación posterior, proporcionando valiosos conocimientos. Esta fase muestra de manera efectiva la versatilidad y eficiencia potenciales de los LLMCs en la valorización del amoníaco dentro de los flujos de aguas residuales. La tercera y última fase presenta un contactor demembrana líquido-líquido de fibra asimétrica (HF-LLMC) con una selectividad distintiva para el amoníaco sobre el agua. La investigación incluye un examen exhaustivo de varios parámetros operativos, incluyendo los caudales de alimentación y ácido, los coeficientes de transferencia de masa y el consumo de ácido. Se destaca, especialmente, la alta selectividad del HF-LLMC para el amoníaco, junto con una transferencia de agua mínima. Esto establece el HF-LLMC como una tecnología prometedora para la recuperación y concentración de amoníaco en corrientes urbanas e industriales diluidas. La amalgama de estos hallazgos, abordada con una perspectiva global, contribuye de manera significativa no solo al avance de las tecnologías de recuperación de nutrientes sostenibles, sino que también destaca su viabilidad pragmática para la implementación dentro de los marcos de la economía circular y la gestión eficiente de recursos.