Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 05/02/2025

• SALAS I BARENYS, BERNAT: Precision Agriculture in Fruit Orchards: Development and Evaluation of a Smart Sprayer for Variable Rate Pesticide Application in 3D crops
  
  Autor/a: SALAS I BARENYS, BERNAT
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: TECNOLOGÍA AGROALIMENTARIA Y BIOTECNOLOGÍA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Agroalimentaria y Biotecnología (DEAB)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 09/01/2025
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: GIL MOYA, EMILIO | SALCEDO CIDONCHA, RAMON
  Tribunal:
       PRESIDENT: BAPTISTA, FÁTIMA DE JESUS FOLGÔA
       SECRETARI: CAMPOS TOBAJAS, JAVIER
       VOCAL: GIOELLI, FABRIZIO STEFANO
  Resumen de tesis: En los últimos años se han realizado importantes esfuerzos de investigación en Europa, centrados en la puesta en marcha de nuevas tecnologías y métodos de aplicación de fitosanitarios más sostenibles. Un ejemplo fue el proyecto OPTIMA (Optimised PesT Integrated MAnagement) financiado por la UE en el marco del programa H2020 (http://optima-h2020.eu/es ), marco en el que se ha desarrollado esta tesis doctoral. En el caso del grupo de investigación UMA-UPC, la meta fue diseñar e integrar un sistema novedoso de aplicación de productos fitosanitarios en un atomizador hidroneumático convencional de caudal constante para tratamientos en frutales. Este sistema fue concebido para tener la capacidad de ajustar la cantidad de líquido pulverizado en función de la anchura y densidad de las copas de los árboles, evitando así el exceso o la insuficiencia de presencia de pesticidas sobre la vegetación objetivo del tratamiento. Con estas premisas, la presente tesis engloba, en una primera parte, la caracterización del atomizador, el diseño y la implementación del sistema inteligente de pulverización y una validación del prototipo mediante ensayos de campo en aplicaciones con manzanos, comparándolo con otros dos pulverizadores convencionales. En estos experimentos se evaluó el recubrimiento y la deposición de producto en hoja, tanto en términos de cantidad como de uniformidad de distribución, y las pérdidas directas de producto fitosanitario al suelo.Los resultados de caracterización del atomizador mostraron que la asimetría de velocidades de aire del ventilador se acentuaba al aumentar el caudal de aire de este. Adicionalmente, se observó que la homogeneidad del recubrimiento sobre la copa de los árboles aumentaba al trabajar con tamaños de gota grande junto con las configuraciones de mayor caudal de aire en el ventilador, Estos resultados sirvieron para fijar la configuración establecida del prototipo durante los posteriores ensayos de campo (parámetros del ventilador y boquillas). En cuanto a los resultados de la segunda parte, se comprobó la capacidad del prototipo de modificar en continuo el caudal de las boquillas de acuerdo con las características del cultivo, en términos de rapidez y nivel de precisión. Se evaluó exitosamente la eficiencia y robustez del prototipo y sus componentes, incluyendo un análisis en profundidad de las configuraciones de los sensores de ultrasonidos. Todo esto permitió seleccionar la configuración adecuada tanto de los sensores y actuadores como de los parámetros introducidos al algoritmo para poder realizar la última parte de la tesis. Los resultados obtenidos en esta tesis demuestran el éxito del sistema VRA en la consecución de sus objetivos fundamentales: la reducción del volumen de fitosanitarios aplicados y la minimización del impacto ambiental. El sistema inteligente de pulverización permitió una disminución significativa del 45% en el uso de líquido respecto a pulverizadores convencionales, manteniendo niveles óptimos de deposición foliar. Esta optimización no solo mejora la eficiencia de los tratamientos fitosanitarios, sino que también reduce las pérdidas directas de producto al suelo, disminuyendo el riesgo de contaminación ambiental. De este modo, la implementación de esta tecnología contribuye a una agricultura más sostenible, alineándose con los principios de la Directiva de Uso Sostenible de Plaguicidas de la Unión Europea y otros marcos regulatorios que promueven la reducción de la dependencia de productos químicos en la protección de cultivos. 
  

• VERA I FERNÁNDEZ, JORDI: Development of Algorithms for Enhancing Numerical Simulations in CFD & HT: Conjugate Heat Transfer, Moving Bodies, Indoor Air Quality, and Thermal Energy Storage
  
  Autor/a: VERA I FERNÁNDEZ, JORDI
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA TÉRMICA
  Departamento: Departamento de Máquinas y Motores Térmicos (MMT)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 09/01/2025
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: OLIVA LLENA, ASENSIO | PEREZ SEGARRA, CARLOS DAVID
  Tribunal:
       PRESIDENT: CORTÉS GRACIA, CRISTÓBAL
       SECRETARI: TRIAS MIQUEL, FRANCESC XAVIER
       VOCAL: FERNÁNDEZ SEARA, JOSÉ
  Resumen de tesis: Esta tesis consiste en la mejora de simulaciones numéricas en CFD y HT (Dinámica de Fluidos Computacional y Transferencia de Calor). Los contenidos se dividen en tres bloques: métodos numéricos para CFD, calidad del aire interior y almacenamiento de energía térmica (TES).El primer bloque se centra en los métodos de simulación para cuerpos en movimiento. Se presenta un nuevo enfoque para mejorar las simulaciones de Transferencia de Calor Conjugada (CHT) utilizando el Immersed Boundary Method (IBM). Este algoritmo emplea un sistema de dos mallas para eliminar errores numéricos en la ecuación de energía del sólido causados por esquemas convectivos que transportan el campo de temperatura del sólido cuando se usa una sola malla. Para cuerpos rotativos, se aplica el Método de Sliding Mesh (SMM) y se propone una mejora en el algoritmo de intersección de caras. Además, se realiza una comparación entre el IBM y el SMM utilizando tanto un caso de referencia como un nuevo caso de prueba propuesto.El segundo bloque estudia la probabilidad de infección y la calidad del aire en espacios interiores utilizando herramientas de CFD. Se propone una nueva metodología basada en el modelo de Wells-Riley para evaluar el riesgo de infección. Este nuevo enfoque evalúa diversos escenarios realizando una permutación de todas las posibles ubicaciones tanto de individuos infecciosos como susceptibles, generando una matriz de probabilidad de infección que ayuda a identificar patrones de flujo de aire con impactos positivos o negativos en las tasas de infección. Finalmente, esta nueva metodología, junto con otros estudios de calidad del aire, se aplica a un caso práctico en un autobús urbano.El tercer bloque presenta una simulación numérica avanzada de un sistema de almacenamiento térmico estructurado con termoclina integrado en plantas de energía solar concentrada (CSP). Este sistema de almacenamiento emplea una configuración de tanque único con un lecho estructurado de materiales cerámicos de relleno, con canales para la circulación del fluido de transferencia térmica (HTF), una sal fundida, para reducir costos y mejorar el rendimiento térmico. Se desarrolla un modelo matemático detallado para resolver la ecuación de calor 3D no estacionaria dentro del dominio sólido, acoplado con modelos 1D para el flujo HTC. Este modelo numérico se utiliza para un estudio paramétrico que evalúa los impactos de las configuraciones geométricas, las condiciones operativas y la duración de los ciclos en el rendimiento del sistema.Además de las secciones mencionadas, se incluyen dos apéndices. El primer apéndice está estrechamente relacionado con el tercer bloque, centrándose en el diseño de una unidad experimental para validar los modelos numéricos presentados en esa sección. Proporciona una descripción detallada de los componentes necesarios, incluidas sus condiciones operativas y funcionales. Se realizan pruebas experimentales preliminares para evaluar la compatibilidad de los materiales de relleno y las propiedades de las sales fundidas. Ciertos componentes, como el intercambiador de calor, se analizan con más detalle utilizando la metodología descrita en el segundo apéndice. Este segundo apéndice compara los resultados de diferentes metodologías CHT, incluyendo un modelo 1D acoplado y un enfoque CFD multidimensional, para evaluar el comportamiento de los intercambiadores de calor en condiciones estacionarias y transitorias. Se propone y analiza un nuevo diseño de intercambiador de calor utilizando esta metodología. Finalmente, se ha desarrollado y preparado un montaje experimental para probar el diseño propuesto.
  

Fecha de lectura: 06/02/2025

• BENADOUDA IVARS, SALIM: Exploring dissipative systems with non-Hermitian modulations
  
  Autor/a: BENADOUDA IVARS, SALIM
  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: Normal
  Fecha de depósito: 10/01/2025
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: HERRERO SIMON, RAMON | STALIUNAS, KESTUTIS
  Tribunal:
       PRESIDENT: V. GUREVICH, SVETLANA
       SECRETARI: ARTIGAS GARCIA, DAVID
       VOCAL: MAS ARABÍ, CARLOS
  Resumen de tesis: El objetivo de esta tesis es explorar el efecto de potenciales no Hermíticos en diferentes sistemas no lineales. Concretamente, los diferentes trabajos de esta se enfocan en la estabilización de varios estados. En la tesis consideramos básicamente dos sistemas debido a su carácter universal: la ecuación de Ginzburg-Landau y la de Lugiato-Lefever. Estos dos modelos corresponden a generalizaciones de la ecuación nolinear de Scrödinguer. El primero corresponde a la extensión disipativa en sistemas con medio activo y ha sido extensamente estudiada en parte por su modelización de la turbulencia, láseres o condensados de Bose-Einstein. El segundo modelo se enfoca en sistemas disipativos con un medio con pérdidas, donde la energía es inyectada. Recientemente, este modelo ha vuelto a tomar centralidad debido a la precisa descripción del campo en micro resonadores y en el adelanto en los procesos de su fabricación. Por medio de un estudio analítico y numérico, investigamos la estabilización de varias estructuras coherentes con la ayuda de la introducción de potenciales no Hermíticos. Para los sistemas de tipos láser que exhiben una fuerte turbulencia esto resulta en una estabilización y control efectivos del sistema mientras que por el caso de microresonadores, esta estabilización de estructuras periódicas saca a la luz un nuevo mecanismo híbrido de formación de solitones.
  

• ZHANG, SHUANG: STATE ESTIMATION, DIAGNOSIS AND CONTROL USING SET-BASED APPROACHES FOR LPV SYSTEMS
  
  Autor/a: ZHANG, SHUANG
  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: Instituto de Organización y Control de Sistemas Industriales (IOC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 10/01/2025
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: PUIG CAYUELA, VICENÇ | IFQIR, SARA
  Tribunal:
       PRESIDENT: MAMMAR, SAID
       SECRETARI: NEJJARI AKHI-ELARAB, FATIHA
       VOCAL: COMBASTEL, CHRISTOPHE
  Resumen de tesis: Teniendo en cuenta que la técnica de Sistemas Lineales con Parámetros Variables (LPV) ha demostrado ser una forma efectiva de representar sistemas no lineales, los resultados relacionados con el diseño de observadores y controladores en el marco LPV han sido ampliamente estudiados. Esta tesis contribuye al estado del arte en el campo de la estimación robusta de estados, el diagnóstico de fallos y el control de sistemas LPV, especialmente en presencia de perturbaciones de procesamiento y ruido de medición.La investigación está motivada por los sistemas de seguridad crítica, como los vehículos autónomos, que requieren esquemas de diagnóstico de fallos confiables para detectar e identificar posibles fallos en actuadores y sensores bajo incertidumbres, así como estrategias de control capaces de manejar tanto las incertidumbres como los fallos para lograr un rendimiento óptimo y confiable.La estimación de estados desempeña un papel crucial tanto en el diagnóstico de fallos como en el diseño de controladores. Para garantizar un rendimiento robusto, se desarrolla un método de estimación de estados por conjuntos para sistemas LPV sujetos a perturbaciones y ruidos de medición. Se asume que estas incertidumbres son desconocidas pero acotadas por zonotopos. Las estimaciones óptimas de los estados se obtienen minimizando el radio del zonotopo que acota los estados, formulado como un problema de optimización en forma de Desigualdades Matriciales Lineales (LMIs). Además, el método propuesto se extiende para manejar la detección y estimación de fallos en escenarios más complejos, incluidos los sistemas LPV conmutados y los sistemas No Lineales con Parámetros Variables (NLPV). Adicionalmente, se caracterizan las Faltas Mínimamente Detectables (MDF) y las Faltas Mínimamente Aislables (MIF) mediante un enfoque de invariancia de conjuntos zonotópicos.En el área de control, esta tesis desarrolla un control Zonotópico Lineal Cuadrático (LQZ) para el problema de retroalimentación de estados en presencia de incertidumbres, en el cual el lazo de retroalimentación se cierra utilizando las estimaciones óptimas proporcionadas por un Filtro de Kalman Zonotópico (ZKF). El control LQZ propuesto es menos conservador, ya que modela las incertidumbres utilizando conjuntos zonotópicos en lugar de distribuciones de probabilidad gaussiana. Esta formulación establece al control LQZ como una contraparte zonotópica del bien conocido control Lineal Cuadrático Gaussiano (LQG). Además, en presencia de un fallo en el actuador, se desarrolla una estrategia de Control de Seguimiento Tolerante a Fallos (FTTC). Esta estrategia comprende un ZKF para la estimación de estados y fallos, un mecanismo de compensación de fallos y un controlador de retroalimentación de estados diseñado para lograr un rendimiento $H_\infty$.Las contribuciones mencionadas anteriormente se han aplicado a la estimación de estados, el diagnóstico de fallos y el control de seguimiento de trayectorias en la dinámica lateral de vehículos. La aplicación a datos reales registrados con un vehículo prototipo equipado demuestra la relevancia y eficiencia de los enfoques propuestos.
  

Fecha de lectura: 07/02/2025

• GONZÁLEZ ÁVALOS, RAÚL ALEXIS: High-Fidelity Modelling of Aquaculture Net Cages in Waves and Currents Using Smoothed Particle Hydrodynamics
  
  Autor/a: GONZÁLEZ ÁVALOS, RAÚL ALEXIS
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: CIENCIAS DEL MAR
  Departamento: Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (DECA)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 13/01/2025
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: ALTOMARE, CORRADO | GIRONELLA I COBOS, FRANCESC XAVIER
  Tribunal:
       PRESIDENT: CASTRO RODRÍGUEZ, MARIA TERESA
       SECRETARI: MARZEDDU, ANDREA
       VOCAL: ROMANO, ALESSANDRO
  Resumen de tesis: A mesura que l’aqüicultura s’expandeix cap a zones exposades a condicions climàtiques desfavorables, esdevé imprescindible desenvolupar models numèrics capaços de predir el comportament d’aquests sistemes sota escenaris ambientals severs. La complexitat dels sistemes d’aqüicultura, que inclouen xarxes, estructures flotants i sistemes de fondeig, presenta un repte significatiu per als enfocaments numèrics tradicionals de baixa i mitjana fidelitat. Aquests mètodes sovint es basen en supòsits simplificadors que no són aplicables en aquests contexts. Modelar aquests sistemes en mars energètics requereix resoldre problemes de múltiples cossos subjectes a càrregues no lineals, en què components com les xarxes experimenten deformacions substancials i presenten un comportament no lineal. Per tant, els models numèrics d’alta fidelitat són essencials per capturar amb precisió les interaccions complexes entre el fluid i les estructures.Aquesta tesi investiga l’ús de la Dinàmica de Fluids Computacional (CFD), basada en el mètode d’Hidrodinàmica de Partícules Suavitzades (SPH), com a eina d’alta fidelitat per al modelatge numèric de sistemes d’aqüicultura marina en entorns ambientals complexos. S’ha proposat i desenvolupat una metodologia en què la xarxa es representa com un conjunt d’elements moguts pel fluid i connectats mitjançant fondeigs dinàmics. En aquest esquema, les partícules que formen aquests elements interactuen directament amb les partícules que constitueixen el fluid, establint així la interacció fluid-estructura. Aquest enfocament difereix d’altres avenços recents en el modelatge numèric d’aquests sistemes, ja que integra els elements de la xarxa dins del mateix domini de simulació que el fluid, representant un avanç significatiu en el modelatge numèric d’aquestes estructures.Aquesta tesi es presenta com un compendi d’articles científics organitzats en capítols, incloent-hi conclusions i recomanacions per a futures investigacions. Al Capítol 1, s’introdueixen el context i la rellevància del problema d’investigació. El Capítol 2 presenta el primer article del compendi, que descriu l’aplicació i validació de la metodologia proposada per al modelatge numèric de xarxes d’aqüicultura en corrents. El Capítol 3 inclou el segon article, que amplia l’enfocament aplicant-lo al modelatge d’una gàbia d’aqüicultura amb xarxes d’aliatge de coure a escala 1:15, sotmesa a condicions de corrents representatives de zones d’alta energia, i valida els resultats a través de la comparació amb dades experimentals. El Capítol 4 presenta un manuscrit en revisió, que valida el modelatge de la gàbia de xarxa en condicions d’ones regulars i n’estén l’aplicació a un sistema d’aqüicultura de múltiples components (gàbia i sistema de fondeig) sotmès a l’acció combinada d’ones i corrents. Finalment, el Capítol 5 presenta les discussions i conclusions d’aquesta tesi. Els resultats obtinguts demostren l’efectivitat de l’enfocament proposat com a eina d’alta fidelitat per al modelatge de sistemes d’aqüicultura en entorns marins desafiadors.