Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 10/05/2024

• BENINCA, LETIANE: Multi-objective optimization for social multifamily housing: Minimizing heating and cooling demand
  
  Autor/a: BENINCA, LETIANE
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: TECNOLOGÍA DE LA ARQUITECTURA, DE LA EDIFICACIÓN Y DEL URBANISMO
  Departamento: Departamento de Tecnología de la Arquitectura (TA)
  Modalidad: Convenio Cotutela
  Fecha de depósito: 11/04/2024
  Fecha de lectura: 10/05/2024
  Hora de lectura: 13:00
  Lugar de lectura: Presencial Sala de Graus ETSAB. Planta Baixa + videoconferència:meet.google.com/cpp-awed-vth
  Director/a de tesis: CRESPO SÁNCHEZ, EVA | PASSUELLO, ANA CAROLINA
  Tribunal:
       PRESIDENT: DE MOURA FERREIRA DANILEVICZ, ANGELA
       SECRETARI: KAMPOUROPOULOS, KONSTANTINOS
       VOCAL: CÓSTOLA, DANIEL
  Resumen de tesis: El campo de la arquitectura y la ingeniería está experimentando actualmente cambios importantes debido a los avances de la tecnología y al creciente papel de la Inteligencia Artificial. Este cambio está impulsado en gran medida por la creciente urgencia de promover edificios más eficientes, especialmente considerando su impacto sustancial en las emisiones globales de gases de efecto invernadero y el uso de energía. En consecuencia, se está volviendo importante centrarse en opciones de diseño prácticas y utilizar estrategias efectivas para mejorar la eficiencia energética y el rendimiento general del edificio. Esta tesis presenta un enfoque integral para optimizar la forma, orientación solar y configuración envolvente de edificios residenciales sociales en un clima subtropical húmedo (clasificación de Koppen: Cfa) en la región sur de Brasil. El objetivo principal es minimizar simultáneamente las demandas de calefacción y refrigeración, y presentar un diseño de rendimiento óptimo y rangos de parámetros para mejorar la eficiencia energética en edificios multifamiliares. Para lograr esto, el estudio utiliza técnicas de optimización multiobjetivo con el apoyo de un algoritmo genético de clasificación no dominado (NSGA-II). Las simulaciones se realizan utilizando EnergyPlus mientras que el proceso de optimización se implementa mediante programación Python. Este extenso esfuerzo computacional implica un total de 480.000 simulaciones. Los resultados del proceso de optimización demuestran que seleccionando cuidadosamente la orientación solar óptima se pueden lograr reducciones significativas en la demanda de energía. Por ejemplo, optimizar la orientación solar por sí sola puede conducir a reducciones de la demanda de energía de hasta un 5% para edificios lineales y un 11% para edificios H, cuando se vincula con el entorno. Además, cuando la envolvente se aborda adecuadamente, la demanda de energía entre formas alcanza casi el mismo valor. Además, la optimización de la configuración de la envolvente del edificio mejora aún más la eficiencia energética, lo que da como resultado reducciones notables en la demanda total de energía. En particular, los edificios lineales pueden lograr hasta un 60% de reducción en la demanda de energía, mientras que los edificios H alcanzan hasta un 63% de reducción. Estos hallazgos resaltan los beneficios potenciales de considerar la orientación solar, las sombras circundantes y el diseño envolvente simultáneamente durante las primeras etapas de diseño de un proyecto. El marco de optimización en tres fases propuesto evalúa diferentes alternativas de parámetros y presenta directrizes prácticas para tomar decisiones informadas sobre las configuraciones más eficientes energéticamente.
  

• GORDON POZUELO, SANDRA: Mechanical integrity of coated PcBN systems: Mechanics and mechanisms involved under service-like conditions
  
  Autor/a: GORDON POZUELO, SANDRA
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES
  Departamento: (CEM)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 19/02/2024
  Fecha de lectura: 10/05/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: EEBE (Escola d'Enginyeria Barcelona Est), Aula A2.14, planta 2, Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesis: LLANES PITARCH, LUIS MIGUEL | ROA ROVIRA, JOAN JOSEP
  Tribunal:
       PRESIDENT: MARI, DANIELE
       SECRETARI: FARGAS RIBAS, GEMMA
       VOCAL: BOTERO VEGA, CARLOS ALBERTO
  Resumen de tesis: El nitruro de boro cúbico policristalino (PcBN) es un material compuesto competitivo para herramientas de corte que destaca por su alto rendimiento en el mecanizado de materiales difíciles de cortar (ej. aceros endurecidos, superaleaciones, etc.). En la práctica, el PcBN se recubre con una película cerámica para evitar y prolongar la aparición de la tribooxidación y el desgaste abrasivo. Aunque no hay una opinión consolidada sobre los beneficios de los recubrimientos en PcBN, la bibliografía mayormente coincide en su uso en operaciones de torneado en duro. La mayoría de las investigaciones evalúan el rendimiento funcional de la herramienta y los mecanismos de desgaste, mientras que la información relativa a la ciencia de los materiales del PcBN y del PcBN recubierto, comprendiendo la correlación microestructura - propiedades mecánicas, es bastante limitada. En este sentido, esta tesis se centra en estudiar la dureza, tenacidad a la fractura y resistencia al desgaste; propiedades mecánicas clave que controlan la integridad mecánica y la fiabilidad de la herramienta y que están relacionadas con la respuesta de contacto, la resistencia a la fractura y la vida útil efectiva de la herramienta, respectivamente. En primer lugar, se estudian y caracterizan cuatro sustratos distintos de los sistemas de PcBN recubiertos, incluyendo el desarrollo de protocolos de caracterización y ensayo. Para ello, la tomografía de haz de iones focalizados y la reconstrucción de imágenes en 3D se usó para estudiar las características microestructurales de una calidad de PcBN con alto contenido en cBN y ligante metálico. Éste es un método potente y útil para conocer y comprender en profundidad las características microestructurales de los materiales compuestos de PcBN. Después, se evaluó las propiedades micromecánicas, ya que son clave para optimizar el rendimiento mediante el diseño microestructural. Se implementa con éxito la nanoindentación de alta velocidad para caracterizar y correlacionar la microestructura con las propiedades mecánicas locales de dichos materiales, duros y rígidos, utilizando dos metodologías diferentes, 1D y 2D Gaussiana, para la deconvolución estadística de los datos. Se observa que la dureza está relacionada con el contenido de cBN. Se empleó un método a mayor escala para evaluar la respuesta a cargas de contacto. Los grados con mayor contenido de cBN y ligante metálico, presentan una mayor resistencia a la nucleación de grietas y una transición más gradual a través de los diferentes escenarios de daño debido a su mayor dureza y tenacidad a la fractura. En cuanto a los mecanismos de tenacidad de fractura, la trayectoria de la grieta cambia de propagar a través del ligante cerámico a la fractura transgranular de las partículas de cBN, en aumentar el contenido de cBN. Muy interesante, la tenacidad a la fractura aumenta por la interacción de la grieta con límites de subgrano o maclas intrínsecas a las partículas individuales de cBN, así como por la desviación de la grieta a través de las nanopartículas de cBN dispersas en el ligante. Posteriormente, se caracterizaron diferentes sistemas de PcBN recubierto (con diferente naturaleza química y voltaje de polarización), en términos de resistencia a la adhesión del recubrimiento e integridad mecánica de los sistemas recubiertos en función del ensamblaje microestructural del sustrato de PcBN. La respuesta mecánica del sistema recubierto, evaluada mediante indentación Rockwell C y ensayos de rayado, depende en gran medida del ensamblaje microestructural del sustrato subyacente y, por tanto, de su correlación intrínseca entre dureza y tenacidad. Por último, se utilizaron plaquitas de PcBN recubiertas para fresar un acero para herramientas de trabajo en frío. Se propuso como un estudio exploratorio del rendimiento de fresado de los sistemas de PcBN recubierto para evaluar el inicio del fallo del recubrimiento sin impli
  

• MAJORAL RAMONEDA, MARC: A Flexible System-on-Chip FPGA Architecture for Prototyping Experimental GNSS Receivers
  
  Autor/a: MAJORAL RAMONEDA, MARC
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: TEORÍA DE LA SEÑAL Y COMUNICACIONES
  Departamento: Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones (TSC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 03/04/2024
  Fecha de lectura: 10/05/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Edifici C4-Aula 021B (Escola d'Enginyeria de Telecomunicació de Castelldefels)
  Director/a de tesis: FERNANDEZ PRADES, CARLOS | ARRIBAS LÁZARO, JAVIER
  Tribunal:
       PRESIDENT: CAPARRA, GIANLUCA
       SECRETARI: BARTZOUDIS, NIKOLAOS
       VOCAL: FONT BACH, JOSEP ORIOL
  Resumen de tesis: La rápida evolución en la tecnología de navegación por satélite (GNSS) requiere herramientas avanzadas de prototipado para explorar nuevas señales y desarrollar sistemas innovadores. El prototipado es esencial en el proceso de diseño y desarrollo, ya que permite a los investigadores probar y refinar sus ideas antes de implementarlas a gran escala.El prototipado utilizando receptores GNSS comerciales plantea varios desafíos. Actualmente, estos receptores se basan principalmente en circuitos integrados de aplicación específica (ASICs), los cuales se caracterizan por su bajo consumo de energía, dimensiones compactas y bajo coste, pero ofrecen flexibilidad limitada. Aunque algunos dispositivos comerciales incorporan técnicas de radio definida por software (SDR), a menudo contienen código propietario que restringe la reconfiguración a través de una interfaz de programación de aplicaciones (API) establecida por el fabricante.Los receptores GNSS basados en software libre y de código abierto se han convertido en recursos muy valiosos en el campo de la investigación y desarrollo, especialmente en la navegación por satélite. Estos receptores son muy valorados por su adaptabilidad y flexibilidad, lo que permite a los investigadores adaptar el software para necesidades experimentales específicas o desarrollar nuevos algoritmos de procesado de señales. Sin embargo, los receptores definidos por software tienden a ser menos eficientes en términos de energía en comparación con los receptores basados en hardware, ya que operan en procesadores de propósito general, los cuales no están optimizados para el bajo consumo de energía.Esta tesis se enfoca en el diseño y desarrollo de una arquitectura de bajo coste para el prototipado de receptores GNSS experimentales, basada en sistemas en un chip con matrices de puertas programables en campo (SoC FPGAs). Esta arquitectura supera las limitaciones de los receptores GNSS comerciales en términos de adaptabilidad, flexibilidad y capacidad de reprogramación, y ofrece una eficiencia energética mejorada en comparación con los receptores basados en software que dependen de procesadores de propósito general. La estrategia consiste en combinar la versatilidad de la radio definida por software con el paralelismo intensivo y el consumo de energía optimizado de los dispositivos lógicos programables, proporcionando lo mejor de ambos mundos. Esta fusión permite el desarrollo de receptores GNSS compactos y portátiles, facilitando así el prototipado de dispositivos embebidos adecuados para pruebas de campo. Además, el núcleo de procesado GNSS se basa en una implementación de software libre y de código abierto, lo que proporciona acceso detallado a la cadena de procesamiento de señales y permite la exploración y modificación sin restricciones de los algoritmos utilizados.Esta tesis también presenta una metodología de diseño para el desarrollo de nuevos prototipos y nuevos algoritmos de procesado de señales GNSS basados en la arquitectura SoC FPGA propuesta. Esta metodología pone especial énfasis en la reutilización de código, un aspecto clave para reducir los costes y tiempos de desarrollo.Las aplicaciones prácticas de esta arquitectura se han demostrado a través de tres prototipos: un receptor GNSS para órbita terrestre baja (LEO), un regenerador de señales GNSS y un receptor GNSS de alta sensibilidad.El enfoque innovador presentado en esta tesis facilita el desarrollo de prototipos experimentales de receptores y generadores de señales GNSS flexibles y portátiles, adecuados tanto para experimentos de laboratorio como para pruebas de campo.
  

• ORTI NAVARRO, JOAN: The Surface Defect Identification Problem in The Industry: A Novel Approach with Semantic Segmentation and Generative Adversarial Networks
  
  Autor/a: ORTI NAVARRO, JOAN
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: AUTOMÁTICA, ROBÓTICA Y VISIÓN
  Departamento: Departamento de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial (ESAII)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 18/03/2024
  Fecha de lectura: 10/05/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Sala Actes de la Facultat de Matemàtiques i Estadística (FME), Campus Diagonal Sud, Carrer de Pau Gargallo, 14, 08028 Barcelona
  Director/a de tesis: MORENO NOGUER, FRANCESC D'ASSIS | PUIG CAYUELA, VICENÇ
  Tribunal:
       PRESIDENT: SERRATOSA CASANELLES, FRANCESC ASSIS
       SECRETARI: GRAU SALDES, ANTONI
       VOCAL: VENTURA ROYO, CARLES
  Resumen de tesis: La inspección superficial de las superficies pintadas en la industria automotriz, tradicionalmente ha sido un proceso manual a cargo de operadores con ojo agudo, responsables de inspeccionar todo el cuerpo del coche. Sin embargo, como se puede deducir, las inspecciones manuales a menudo carecen de repetitividad y fiabilidad, aspectos muy deseados en un sector tan exigente. La visión por computador ha abordado este problema con los primeros sistemas automatizados de detección de defectos, señalando los defectos en la carrocería y su tamaño. Sin embargo, dado que estos sistemas están limitados solo a la detección, el operador aún es responsable de identificar adecuadamente los defectos para su posterior reparación. Además, hay una falta de trazabilidad entre el proceso y los propios defectos, lo que retrasa la identificación de las causas raíz de las instalaciones defectuosas del taller de pintura.En esta tesis, abordamos el problema multidisciplinario de la identificación de defectos en superficies especulares, con dos líneas de investigación principales. En la primera, hemos desarrollado un nuevo enfoque de iluminación basado en la luz difusa indirecta, en contraste con la reflexión especular convencional. Junto con una cámara de alta resolución, hemos demostrado una mejora significativa en la identificación de defectos, en comparación con los sistemas existentes. Estos resultados han sido evaluados con auditores especializados de la fábrica de SEAT Martorell.La segunda línea de investigación, orientada a la visión por computadora, explora las posibilidades de implementar una solución de aprendizaje profundo para la identificación de defectos industriales. Hemos desarrollado un modelo rápido y fiable de agregación de contexto, que presenta convoluciones dilatadas y conexiones residuales entre capas opuestas. Este modelo se entrena siguiendo una combinación de funciones de coste entre clasificación y segmentación, para un entrenamiento más progresivo. Además, para hacer frente a las frecuentes desigualdades de clases en los conjuntos de datos industriales, hemos desarrollado una estrategia de aumento de imágenes con recorte guiado, basada en recortar defectos reales al azar en imágenes no defectuosas para generar nuevas muestras sintéticas. Los resultados indican que la combinación de este modelo con esta estrategia de aumentación supera a modelos de segmentación consolidados.Finalmente, en situaciones de escasez de datos, hemos recurrido a métodos de síntesis de imágenes para generar nuevas muestras artificiales. Modelos como Pix2pix han demostrado ser capaces de generar imágenes casi reales, ayudando al modelo de segmentación a converger más rápidamente que con la técnica anterior de aumento de imágenes con recorte guiado. Más adelante, este método generativo será superado por uno más sofisticado, que incorpora capas de normalización adaptativas espacialmente y ayuda a sintetizar imágenes incluso sin un codificador. En general, hemos demostrado buenas capacidades en múltiples conjuntos de datos industriales.
  

Fecha de lectura: 14/05/2024

• 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: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: CORTINA PALLAS, JOSE LUIS | VALDERRAMA ANGEL, CESAR ALBERTO
  Tribunal:
       PRESIDENT: DOSTA PARRAS, JOAN
       SECRETARI: GIBERT AGULLO, ORIOL
       VOCAL: 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.