Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 02/07/2024

• ARNAIZ MARTÍNEZ, DAVID MARIANO: Bringing Self-Awareness to the Extreme Edge - A Distributed Approach for Adaptive Energy Management in WSNs Applied to Structural Health Monitoring
  
  Autor/a: ARNAIZ MARTÍNEZ, DAVID MARIANO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Electrónica (EEL)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 21/03/2024
  Fecha de lectura: 02/07/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Defensa: Aula de postgrau, edifici C5, Campus Nord, ETSETB
  Director/a de tesis: ALARCON COT, EDUARDO JOSE | MOLL ECHETO, FRANCESC DE BORJA | VILAJOSANA GUILLEN, XAVIER
  Tribunal:
       PRESIDENT: CHOWDHURY, KAUSHIK ROY
       SECRETARI: ABADAL CAVALLÉ, SERGI
       VOCAL: DINI, PAOLO
  Resumen de tesis: En el panorama actual, los datos se están convirtiendo cada vez más en un recurso imprescindible para mejorar la toma de decisiones, habilitar el desarrollo de análisis predictivos, mejorar la eficiencia de los procesos productivos, entre otras numerosas aplicaciones. En este contexto, los sensores inalámbricos juegan el rol esencial facilitando la recogida de datos de una forma flexible, barata y de fácil instalación.Uno de los problemas existentes para la tecnología de sensores inalámbricos es su limitación energética, particularmente la duración de su batería. Con el fin de extender su batería, los sensores deben utilizar su energía de la forma más frugal posible. El comportamiento óptimo para un sensor inalámbrico es altamente dependiente de las condiciones variables en las que opera. Por lo tanto, para operar de forma óptima, los sensores inalámbricos deben incorporar mecanismos para ajustar su comportamiento en base a dichas condiciones. Estos mecanismos adaptativos son comúnmente conocidos como Gestión Dinámica de Energía (DEM).A pesar de los avances en DEM, los sensores inalámbricos comerciales mayormente operan con comportamientos estáticos, desperdiciando energía. La mayor limitación que impide la incorporación generalizada de DEM en nodos comerciales es que vuelve el comportamiento del nodo impredecible, ya que cause que este dependa de las condiciones ambientales. Recientemente, la autoconsciencia (self-awareness) se ha propuesto como una solución prometedora a este problema. Los sistemas autoconscientes gestionan autónomamente su comportamiento durante en ejecución para complir sus objetivos de operación de la forma más eficiente posible. En consecuencia, aunque el comportamiento del nodo no sea conocido en un momento determinado, mantiene cierta predictibilidad en cuanto que es capaz de cumplir con sus objetivos.Está tesis profundiza sobre el uso del concepto de autoconsciencia a nivel del nodo de sensor inalámbrico para guiar su comportamiento adaptativo. El objetivo principal de la tesis es proporcionar una base sólida para sostener el progreso futuro en nodos de sensores autoconscientes. Para perseguir este objetivo, está tesis presenta una arquitectura de un nodo de sensor inalámbrico de referencia, solucionando la falta de estandarización existente entorno a su diseño. Adicionalmente, propone dos métodos de monitorización autoconscientes que permiten al nodo cumplir con su objetivo de vida de la batería, al mismo tiempo que optimiza el reparto de energía en el nodo para maximizar la exactitud de la monitorización. Una capacidad clave que limita en el progreso del desarrollo de nodos autoconscientes es su falta de acceso a información y poca capacidad de cómputo. Esta tesis aborda esta cuestión proponiendo un método de monitorización consciente de anomalías, el cual modela los patrones de vibraciones locales medidos por el nodo para determinar los requerimientos de monitorización para el nodo en ese instante. Finalmente, esta tesis termina explorando como el concepto de autoconsciencia a través de la red, permitiendo la interacción de nodos autoconscientes con aplicaciones de monitorización automanejadas ejecutadas en la nube.
  

• NASR ESFAHANI, KOUROSH: Mathematical modeling of advanced oxidation processes for the efficient wastewater treatment: Integrated Management of advanced oxidation processes and conventional Bio-Processes for the removal of recalcitrant components
  
  Autor/a: NASR ESFAHANI, KOUROSH
  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: 28/03/2024
  Fecha de lectura: 02/07/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Sala Polivalent de l'Edifici I, Planta baixa, Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesis: PEREZ MOYA, MONTSERRAT | GRAELLS SOBRE, MOISES
  Tribunal:
       PRESIDENT: PAIS VILAR, VÍTOR JORGE
       SECRETARI: SOLER TURU, LLUIS
       VOCAL: GARCIA MONTAÑO, JULIA
  Resumen de tesis: El objetivo de esta tesis es contribuir al desarrollo de la modelización matemática de los Procesos Avanzados de Oxidación (AOPs) destinados al tratamiento eficiente de compuestos orgánicos recalcitrantes en aguas residuales. En particular, la tesis doctoral se centra, en primer lugar, en el desarrollo de modelos matemáticos de AOPs, la implementación de estos modelos en herramientas de software, y una comprensión más profunda de la compleja naturaleza de estos procesos a través de la simulación detallada para escenarios diversos e inexplorados de la evolución de las especies químicas a lo largo del tiempo de reacción. A continuación, estas herramientas se utilizan para ajustar los modelos a los datos experimentales, ya sean datos obtenidos en el laboratorio durante la tesis o publicados en la literatura. Los modelos ajustados se analizan y perfeccionan mediante técnicas de análisis de sensibilidad y, por último, se validan y se evalúa su capacidad para reproducir los datos experimentales. Los modelos se utilizan principalmente para abordar cuestiones operativas, pero también se consideran aspectos de diseño en relación con la simulación de procesos integrados que utilizan AOPs y procesos de biotratamiento convencionales.La tesis aborda específicamente el desarrollo de un modelo para AOPs, sobre todo procesos foto-Fenton, que incluya el suministro flexible de H2O2 en función del tiempo. El modelo aporta una herramienta práctica destinada a proporcionar una simulación basada en modelos para resolver el problema de la gestión del perfil de dosificación de H2O2 del procesofoto-Fenton.La tesis también aborda el problema de la dependencia del pH del proceso foto-Fenton y desarrolla un modelo que contempla la posibilidad de realizar el proceso foto-Fenton a pH casi neutro. Esto se estudia considerando el uso de agentes complejantes del hierro como el ácido etilendiamino disuccínico (EDDS). En una etapa posterior, se amplía un modelo cinético del procesofoto-Fenton mediado por Fe(3+)-EDDS para incluir las reacciones que ocurren en ausencia de H2O2, cuando el radical EDDS(• 3- )generado a partir de la lisis del complejo Fe(3+)-EDDS causa la degradación de la materia orgánica. Esto se consigue adoptando un novedoso enfoque semi-empírico basado en la agrupación de especies radicales.La tesis también estudia la ozonización de aguas residuales como un caso diferente de AOPs y se centra en la modelización de la descomposición del ozono durante el tratamiento de efluentes secundarios que contienen materia orgánica. Para ello se propone un nuevo modelo, basado de nuevo en el uso de concentraciones agregadas. El modelo de ozonización desarrollado se muestra capaz de describir el complejo perfil de la concentración de ozono para diferentes concentraciones iniciales y ha demostrado ser preciso para describir los datos experimentales obtenidos en el laboratorio, así como los datos reportados en la literatura.El enfoque de modelización adoptado en esta tesis también se ha utilizado para explorar procesos integrados que combinan AOPs con otros procesos, concretamente procesos de biológicos convencionales cuya principal limitación reconocida es la incapacidad para eliminar compuestos recalcitrantes de las aguas residuales. El estudio combinó los modelos AOPs desarrollados en la tesis con modelos estándar como ASM1 para trazar la correspondencia entre las variables empleadas en cada modelo, y producir la simulación de diferentes escenarios combinando estas dos tecnologías.Como comentario final, la tesis también ha abordado el diseño y desarrollo de reactores químicos, en particular prototipos para procesos foto-Fenton mediante impresión 3D. Este último estudio aborda la selección de materiales según diferentes criterios para el prototipado de reactores y la posterior comprobación de la idoneidad química del reactor para llevar a cabo AOPs.
  

• PERARNAU OLLÉ, ENRIC: Design of service-purpose-vehicles through the sense of smell
  
  Autor/a: PERARNAU OLLÉ, ENRIC
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA MECÁNICA, FLUIDOS Y AERONÁUTICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Mecánica (EM)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 05/06/2024
  Fecha de lectura: 02/07/2024
  Hora de lectura: 13:00
  Lugar de lectura: Defensa pública a la Sala de conferencies de l'Edifici TR1. (Terrassa)
  Director/a de tesis: CASALS TERRE, JASMINA | FARRÉ LLADÓS, JOSEP
  Tribunal:
       PRESIDENT: KAUSHIK, AJEET
       SECRETARI: CUSOLA AUMEDES, ORIOL
       VOCAL: WESTERBERG, LARS-GÖRAN
  Resumen de tesis: Esta tesis surgió de la necesidad de diseñar nuevas herramientas que permitan un mejor control de la calidad del aire interior en los vehículos. En los últimos años, especialmente tras el COVID-19, una mejor supervisión de la calidad del aire interior se ha convertido en una necesidad destacada para la mayoría de los usuarios de vehículos privados y operadores de flotas. Aunque la calidad del aire se ha estudiado ampliamente en los edificios, este tema ha sido pasado por alto por la mayoría de los fabricantes de automóviles. Tradicionalmente, los sistemas de ventilación a la demanda han utilizado la concentración de dióxido de carbono (CO2) para regular la calidad del aire en espacios interiores. Sin embargo, dentro del espacio confinado de los vehículos, la concentración de compuestos orgánicos volátiles (COVs) también puede suponer un verdadero riesgo para la salud y el confort de los pasajeros. Por lo tanto, con la finalidad de garantizar unas condiciones óptimas de calidad del aire en todo momento, parece necesario complementar los detectores de CO2 con sensores de COVs que sean efectivos. En la nueva era de la conectividad, los vehículos incorporan decenas de sensores en su arquitectura. Por ello, reducir los costes asociados a nuevos dispositivos de control se ha convertido en un requisito fundamental para justificar su implantación. Los avances recientes en técnicas de micro-fabricación y nuevos materiales han permitido crear sensores de COVs cada vez más sensibles, compactos y rentables. Sin embargo, el rendimiento de algunos de estos dispositivos sigue ligado a altos niveles de consumo energético durante su funcionamiento. Además, es necesario seguir mejorando la eficacia de los sensores actuales, para que estos no sólo tengan una alta sensibilidad, sino también un cierto grado de selectividad frente a múltiples COVs en el ambiente.Esta tesis se centra en el diseño, la fabricación e implementación de un nuevo dispositivo para el control eficaz de COVs dentro de los vehículos. Los resultados demuestran la idoneidad de integrar un sensor de gases y un canal microfluídico, que explotan las propiedades únicas de los polímeros para la detección sensible y selectiva de COVs a temperatura ambiente. En primer lugar, este trabajo evalúa la respuesta de un sensor de gases recubierto con capas finas de polímero simples e híbridas. La adición de nanopartículas de carbono dentro del polímero no sólo contribuye a aumentar la sensibilidad y los tiempos de respuesta del sensor, sino también a mejorar la selectividad de las capas de polímero. En segundo lugar, este trabajo evalúa la respuesta de un canal microfluídico para la separación y clasificación de diferentes COVs en una mezcla. Los resultados obtenidos indican que el espesor del polímero es crítico en la sensibilidad y selectividad de los diferentes dispositivos fabricados. En general, las capas más gruesas contribuyen a optimizar la respuesta tanto del sensor como del canal microfluídico. Además, la compatibilidad química entre los COVs y el polímero resulta también ser muy importante en el rendimiento de ambos dispositivos. Este trabajo propone una metodología, basada en los parámetros de solubilidad de Hansen, que puede ayudar a evaluar y predecir la respuesta de los polímeros en el futuro. Finalmente, esta tesis describe la implementación de un sistema de control de la calidad del aire, que mide de forma efectiva los niveles de CO2 y COV dentro del habitáculo. Una serie de pruebas piloto validan que el control de COVs es relevante para la experiencia del cliente y el control adecuado de la calidad del aire interior. Además, estas actividades contribuyen a definir cómo debe integrarse este sistema con el conjunto del vehículo. Es la primera vez que se investigan los dispositivos presentados en esta tesis para su implementación en vehículos, lo que denota la originalidad i potencial de este trabajo.
  

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: GIBERT AGULLO, ORIOL
       SECRETARI: LICON BERNAL, EDXON EDUARDO
       VOCAL: PAWLOWSKI, SYLWIN
  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.