Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 21/07/2026

• CASTILLO DE LEON DE ROMERO, ROSNERY NAYARITH: Desarrollo de un módulo de celosía para envolvente en clima húmedo tropical (Panamá), mediante hormigón con árido de reciclado de Residuo mixto de la Construcción y Demolición (RCD) y Neumáticos Fuera de Uso (NFU).
  
  Autor/a: CASTILLO DE LEON DE ROMERO, ROSNERY NAYARITH
  Programa: TECNOLOGÍA DE LA ARQUITECTURA, DE LA EDIFICACIÓN Y DEL URBANISMO
  Departamento: Departamento de Tecnología de la Arquitectura (TA)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 22/06/2026
  Fecha de lectura: 21/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: ETSAB (Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Barcelona) - Planta Baja - Sala de GradosAv. Diagonal, 649-651 - 08028 - Barcelona
  Director/a de tesis: BOSCH GONZÁLEZ, MONTSERRAT | PARIS VIVIANA, ORIOL
  Resumen de tesis: La presente tesis doctoral investiga el desarrollo de un módulo de celosía para envolventes en clima húmedo tropical, elaborado con microhormigón que incorpora áridos reciclados procedentes de residuos mixtos de construcción y demolición (CDW) y neumáticos fuera de uso (ELT), en forma de caucho granulado (CR). El estudio aborda dos líneas de investigación complementarias: 1) el desarrollo y la caracterización de un microhormigón con incorporación de árido reciclado procedente de CDW y ELT, con potencial de aplicación en módulos de celosía de pequeño formato para fachada; y 2) el análisis y desarrollo del módulo y del sistema de celosía como estrategia pasiva de envolvente.La metodología integra una revisión bibliométrica y sistemática de la utilización del ELT en el desarrollo de hormigones; dos campañas experimentales de caracterización física, mecánica, térmica y de reacción al fuego del material; el desarrollo de una taxonomía para parametrizar celosías en herramientas de modelado energético de edificios (BEM); un estudio del comportamiento térmico de celosías en Panamá mediante monitorización in situ y simulación dinámica; y, finalmente, la evaluación de una celosía de pequeño formato fabricada con el microhormigón desarrollado, comprobando su comportamiento térmico. Los resultados obtenidos en este estudio indican que las dosificaciones con áridos reciclados pueden ser utilizadas en para la envolvente a través de sistemas autoportantes. En el caso de la celosía, se seleccionó la dosificación que presentó las prestaciones más favorables dentro del conjunto de resultados obtenidos. También, se constata que el comportamiento térmico de la celosía está condicionado no solo por las características intrínsecas de los materiales empleados, sino también por su geometría, el porcentaje de apertura, la configuración de la envolvente y la ventilación natural del espacio entre las dos pieles.La tesis concluye que es posible avanzar hacia soluciones de fachada más sostenibles desde la condición de la economía circular integrando altos porcentajes de residuos con el diseño de componentes pasivos adaptados al clima.
  

• CHÁVEZ PEREDA, ERICK DAVID: Study and identification of mechanical parameters while cutting tissues with vibrating hypodermic needles
  
  Autor/a: CHÁVEZ PEREDA, ERICK DAVID
  Programa: INGENIERÍA MECÁNICA, FLUIDOS Y AERONÁUTICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Mecánica (EM)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 10/06/2026
  Fecha de lectura: 21/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Biblioteca del Museu Víctor Balaguer de Vilanova i la Geltrú.
  Director/a de tesis: SÁNCHEZ EGEA, ANTONIO JOSÉ
  Resumen de tesis: La inserción de agujas asistida por robot se encuentra actualmente en desarrollo para su aplicación en procedimientos percutáneos mínimamente invasivos, debido a su potencial para ofrecer alta precisión y repetibilidad. Sin embargo, a pesar de estas ventajas, la interacción entre la aguja y el tejido blando produce, de forma inherente, daño tisular, lo que puede comprometer la precisión del posicionamiento y el rendimiento global del procedimiento. La fricción en la interfaz aguja–tejido es el principal factor que influye en el grado de daño. Por lo tanto, esta tesis investiga y modela el papel de la fricción en la interacción aguja–tejido con el objetivo de identificar las condiciones de inserción que minimizan el daño tisular.Los factores que influyen en la fricción y el daño tisular considerados en este estudio fueron la velocidad de inserción y el movimiento vibratorio relativo de la aguja. Para evaluar sus efectos en pechuga de pavo ex vivo, seleccionada como tejido modelo, se utilizaron dos criterios de daño tisular: el tamaño del orificio permanente en el tejido después de la extracción y la fuerza de fricción medida durante la retirada de la aguja. Se desarrolló un modelo dinámico de fricción de la interacción aguja–tejido, basado en el modelo de Dahl, utilizando estos dos criterios. En primer lugar, se investigó la influencia de la velocidad de inserción sobre el daño tisular mediante experimentos controlados a velocidades constantes. Los parámetros del modelo se identificaron a partir de los datos experimentales mediante el método de mínimos cuadrados. Posteriormente, se llevó a cabo una optimización basada en el modelo para determinar la velocidad de inserción que minimiza el daño tisular, obteniéndose un valor óptimo de 4,4 mm/s. En segundo lugar, se analizó el efecto de la inserción con vibración asistida sobre el daño tisular utilizando los mismos criterios de daño. Se desarrolló un actuador vibratorio diseñado a medida para generar oscilaciones axiales durante la inserción de la aguja. El modelo dinámico de fricción se extendió para tener en cuenta el movimiento vibratorio relativo, y los parámetros correspondientes se identificaron mediante el método de mínimos cuadrados. Posteriormente, se llevó a cabo una optimización basada en el modelo extendido para determinar la frecuencia de vibración óptima, dando un rango óptimo de 800–1100 Hz. Esta optimización se realizó manteniendo fija la velocidad de inserción óptima. En conjunto, la combinación de una velocidad de inserción de 4,4 mm/s y una frecuencia de vibración de 800–1100 Hz se identificó como la condición óptima para minimizar el daño tisular en pechuga de pavo ex vivo.Esta tesis propone una metodología para optimizar los parámetros de inserción de aguja en tejidos blandos, basada en los principios fundamentales de la interacción aguja–tejido. El modelo dinámico de fricción desarrollado puede extenderse a otros tejidos blandos mediante la aplicación del mismo procedimiento experimental para identificar los parámetros de interacción correspondientes. Esto permite utilizar un marco de optimización basado en el modelo desarrollado para determinar las condiciones óptimas de inserción en distintos casos de estudio.
  

• HAUBENSAK, LUKAS: Optimization and control of multiple fuel cell systems
  
  Autor/a: HAUBENSAK, LUKAS
  Programa: AUTOMÁTICA, ROBÓTICA Y VISIÓN
  Departamento: Departamento de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial (ESAII)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 28/05/2026
  Fecha de lectura: 21/07/2026
  Hora de lectura: 12:00
  Lugar de lectura: Aula Capella, Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB),Planta Baixa, Av. Diagonal, 647 08028 Barcelona
  Director/a de tesis: COSTA CASTELLO, RAMON | STRAHL, STEPHAN
  Resumen de tesis: La descarbonización del transporte pesado es un desafío apremiante en la mitigación del cambio climático. Los vehículos eléctricos de pila de combustible ofrecen una prometedora solución de cero emisiones que combina la autonomía extendida de los combustibles químicos con las capacidades de reabastecimiento rápido que requiere la industria del transporte de mercancías. Los camiones comerciales adoptan cada vez más sistemas de pilas de combustible de múltiples stacks para satisfacer las demandas de potencia y redundancia. Sin embargo, la viabilidad comercial de estos vehículos depende de la minimización del coste total de propiedad. Esta métrica económica refleja directamente el consumo de hidrógeno y la degradación de todos los stacks de pilas de combustible y de la batería de tracción.Minimizar este coste total de propiedad requiere estrategias de control óptimas que equilibren la economía de combustible con la longevidad de los componentes. Este problema de control es complejo debido a las dinámicas de sistema rígidas (stiff) con escalas de tiempo ampliamente distribuidas. Las estrategias de control convencionales basadas en reglas reaccionan a las condiciones presentes y no logran anticipar las cargas futuras. En consecuencia, planifican deficientemente las transiciones de arranque-parada, tienen dificultades para prevenir la reducción de potencia por temperatura (thermal derating) y no pueden adaptarse a un estado de salud (state-of-health) en declive.Para superar estas limitaciones, esta tesis doctoral desarrolla un marco de control predictivo basado en modelo jerárquico, computacionalmente tratable y adaptable a la vida útil. Una Capa de Planificación resuelve un problema de múltiples horizontes con enteros mixtos para optimizar el reparto de potencia entre los stacks, la planificación de arranques y paradas, y la gestión térmica a lo largo de la ruta de conducción restante. Simultáneamente, una Capa Operacional de muestreo rápido gestiona las dinámicas restringidas del sistema de aire para satisfacer las demandas de potencia, a la vez que equilibra la eficiencia del combustible con la pérdida de área superficial electroquímica. Un esquema de estimación en lazo cerrado monitoriza la degradación de los stacks y reajusta automáticamente los modelos de predicción internos para mantener la precisión del controlador.Las simulaciones en ciclos de conducción estandarizados demuestran que este controlador jerárquico se aproxima al óptimo global. Consume solo un 1.3% más de hidrógeno que un punto de referencia retrospectivo (in-hindsight), manteniendo al mismo tiempo la viabilidad en tiempo real. La gestión térmica y energética integrada preacondiciona el circuito de refrigeración para prevenir la reducción de potencia por temperatura y permite un dimensionamiento menos conservador de los componentes. Además, el controlador adaptativo propuesto modifica su estrategia de operación a lo largo de la vida útil del stack de pilas de combustible. Al principio de su vida útil (Begin-of-Life), el controlador minimiza la degradación de la pila de combustible y reduce la pérdida de área superficial electroquímica hasta en un 96.8%. A medida que el stack envejece y las sensibilidades de voltaje disminuyen, la estrategia transita hacia la minimización del consumo de hidrógeno.Este marco de trabajo traduce los mecanismos de degradación física directamente en un objetivo de control económico, integrando el estado de salud electroquímico en la gestión del tren motriz a nivel de sistema. Demuestra que el control predictivo e integrado de las dinámicas térmicas, de fluidos y de potencia es un prerrequisito para explotar todo el potencial del hardware de los trenes motrices híbridos de múltiples stacks. Resolver estos conflictos entre la economía de combustible, la longevidad de los componentes y los límites computacionales reduce las barreras económicas para la adopción generalizada de los vehículos eléctricos de pila de combustible.
  

Fecha de lectura: 22/07/2026

• ALVAREZ GALERA, EDGAR: HELIUM NUCLEATION IN LIQUID ALKALI METALS AND LEAD–LITHIUM ALLOYS
  
  Autor/a: ALVAREZ GALERA, EDGAR
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL Y APLICADA
  Departamento: Departamento de Física (FIS)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 25/06/2026
  Fecha de lectura: 22/07/2026
  Hora de lectura: 09:00
  Lugar de lectura: Sala de Juntes de la FIB, Edifici B6, planta 1, Campus Nord UPC
  Director/a de tesis: MARTÍ RABASSA, JORDI | BATET MIRACLE, LLUIS
  Resumen de tesis: En esta tesis se estudia la mezcla de helio con metales líquidos desde un punto de vista atomístico y computacional mediante el método de dinámica molecular clásica. El objetivo principal es comprender los mecanismos microscópicos que gobiernan la nucleación del helio en diversos metales líquidos, con énfasis en el eutéctico plomo--litio.Los resultados obtenidos contribuyen a una mejor comprensión de los procesos en sistemas metal--gas, con aplicaciones en ciencia de materiales e ingeniería nuclear. Estas mezclas son relativamente exóticas y escasamente estudiadas debido a la dificultad de tratarlas experimentalmente. El trabajo compilado en la tesis ha sido motivado por la necesidad de caracterizar los mantos reproductores de tritio en futuros reactores nucleares de fusión, basados en la colisión de neutrones libres con átomos de litio presentes en la aleación eutéctica plomo--litio. De esta forma, no solo se producirá tritio, sino que también se liberará helio de forma residual. La conocida baja solubilidad del helio en diversos metales líquidos puede desencadenar la formación de nanoburbujas dentro de los módulos y, por tanto, la comprensión de los procesos microscópicos subyacentes es importante para mejorar la eficiencia, sostenibilidad y seguridad del proceso de conversión de energía de fusión.Mediante simulaciones numéricas se analizaron las interacciones entre los átomos de helio y de metal, así como los mecanismos físicos responsables de la segregación del gas noble. A lo largo de esta tesis se investigaron los efectos de la temperatura y de la composición del disolvente. Aunque el foco principal se situó en el sistema eutéctico plomo--litio, el estudio no se limitó a dicha composición. Se analizó la solubilidad del helio en diversos metales alcalinos líquidos y en mezclas con diferentes proporciones de plomo y litio.Como primera parte de la tesis, se propusieron modelos de interacción para los metales líquidos y sus mezclas con helio. En esta etapa, el tritio fue despreciado en el proceso de nucleación como primera aproximación. Los campos de fuerza que describen las interacciones dentro de las mezclas se adaptaron a partir de potenciales interatómicos disponibles en la literatura. Los modelos de metal líquido incorporaron la contribución efectiva de las nubes electrónicas, y su rendimiento se evaluó mediante propiedades termodinámicas, estructurales y volumétricas.Como segunda aproximación, el helio se trató sin contribuciones electrónicas explícitas. Varias propiedades termofísicas fueron reproducidas satisfactoriamente, proporcionando así una validación parcial del modelo propuesto. En consecuencia, los campos de fuerza resultantes se basaron en la hipótesis de transferibilidad de los potenciales interatómicos a las condiciones termodinámicas investigadas en este trabajo.En la segunda parte de la tesis se presentaron los estudios más innovadores, correspondientes al estudio de la solubilidad del helio (constantes de Henry) en metales alcalinos y aleaciones de plomo--litio, así como de la tensión interfacial y las inhomogeneidades de presión en sus superficies divisorias, a temperaturas superiores a sus respectivos puntos de fusión. Bajo la suposición de que estos procesos están gobernados por la teoría clásica de la nucleación, estas dos series de estudios permiten determinar los términos volumétrico y de interfaz involucrados en el trabajo de formación de las burbujas. El primero viene determinado por el grado de sobresaturación de una mezcla en la que el helio está inicialmente disuelto y está intrínsecamente ligado a la solubilidad. El segundo es proporcional al área de la superficie divisoria, con la tensión interfacial como factor multiplicativo.Finalmente, por completitud y para obtener una mejor representación de las mezclas, se ha considerado incluir el tritio con el fin de predecir los efectos del isótopo del hidrógeno sobre los resultados anteriores.
  

• URBANIAK, DOMINIK: Autonomous and Collaborative Robotic Systems in 5G Smart Factories
  
  Autor/a: URBANIAK, DOMINIK
  Programa: AUTOMÁTICA, ROBÓTICA Y VISIÓN
  Departamento: Instituto de Organización y Control de Sistemas Industriales (IOC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 23/06/2026
  Fecha de lectura: 22/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Aula 28.8 de l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB)Campus Diagonal Sud, Av. Diagonal, 647, 08028 Barcelona
  Director/a de tesis: ROSELL GRATACOS, JOAN | SUAREZ FEIJOO, RAUL | ROSELL GRATACOS, JOAN | SUAREZ FEIJOO, RAUL | SUPPA, MICHAEL
  Resumen de tesis: Se prevé que los manipuladores móviles autónomos y colaborativos desempeñen un papel fundamental en las futuras fábricas inteligentes, al permitir una producción flexible y centrada en las personas. Para hacer realidad esta visión se necesitan sistemas robóticos capaces de reaccionar de forma segura ante el comportamiento dinámico de las personas, al tiempo que ejecutan con eficiencia tareas de manipulación complejas. Estos requisitos imponen elevadas exigencias computacionales en materia de percepción, planificación y control, que pueden superar las capacidades de las plataformas robóticas móviles. Las arquitecturas de control distribuido que aprovechan la computación periférica y la comunicación inalámbrica ofrecen una solución prometedora al permitir la descarga computacional. Sin embargo, su eficacia depende de factores estrechamente relacionados e interdisciplinarios que abarcan la comunicación, la visión artificial y el control. Más allá de la descarga computacional, los sistemas de control distribuido también permiten la percepción distribuida mediante la integración de sensores visuales externos, ampliando el campo perceptivo del robot más allá de las limitaciones de los sensores integrados.Esta tesis investiga cómo se pueden diseñar arquitecturas de control distribuido para manipuladores móviles autónomos y colaborativos con el fin de aprovechar de forma segura y eficiente la comunicación inalámbrica y la computación periférica en entornos industriales. Se desarrollan y evalúan dos arquitecturas complementarias, que difieren fundamentalmente en la ubicación de la percepción, la estrategia de control y el papel de la latencia de la comunicación.La primera arquitectura, un sistema habilitado para el borde (Edge-Enabled), está orientada a escenarios colaborativos críticos para la seguridad que utilizan sensores RGB-D a bordo con descarga opcional al borde. Se implementa un bucle completo de percepción y control distribuido a través de redes 5G privadas, que integra comunicación inalámbrica, procesamiento de imágenes en el borde y control de velocidad cartesiano en bucle cerrado. Unos extensos experimentos simulados y reales analizan cómo la frecuencia de detección, la resolución y compresión de la imagen, la latencia de cálculo, la tecnología de comunicación y los ajustes de calidad de servicio afectan conjuntamente al tiempo de reacción de extremo a extremo. Los resultados muestran que la computación en el borde reduce la latencia solo en condiciones específicas y que un comportamiento de seguridad robusto requiere mecanismos explícitos para gestionar la fluctuación y los fallos de percepción.La segunda arquitectura, un sistema dependiente del borde (Edge-Dependent), aborda la manipulación deliberativa bajo restricciones distribuidas fijas, donde la percepción y la planificación se realizan externamente. Se introduce un marco de planificación de movimiento basado en el aprendizaje que genera trayectorias 3D fluidas, casi óptimas y sin colisiones con un tiempo de computación en línea reducido utilizando datos visuales externos. Los experimentos de simulación y con robots reales demuestran la generalización a través de configuraciones de obstáculos y un rendimiento competitivo en comparación con las líneas de base de planificación establecidas.En conjunto, estas aportaciones aclaran en qué casos la computación periférica inalámbrica mejora el rendimiento de los robots y en cuáles introduce limitaciones fundamentales, aportando diseños de sistemas prácticos y conocimientos conceptuales para el control robótico distribuido en entornos industriales de próxima generación.