Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 09/05/2024

• MESA GÓMEZ, ADRIANA MARÍA: Analysis and modelling of natech accidents originated by strong winds
  
  Autor/a: MESA GÓMEZ, ADRIANA MARÍA
  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: Convenio Cotutela
  Fecha de depósito: 11/04/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: CASAL FABREGA, JOAQUIM | MUÑOZ GIRALDO, FELIPE | SANCHEZ SILVA, EDGAR MAURICIO
  Tribunal:
       PRESIDENT: PLANAS CUCHI, EULALIA
       SECRETARI: PALACIOS ROSAS, ADRIANA
       VOCAL: DEMICHELA, MICAELA
  Resumen de tesis: En las últimas décadas, ha habido un aumento en la frecuencia de eventos naturales, coincidiendo con el desarrollo simultáneo de actividades industriales en muchos países. En consecuencia, también ha aumentado la frecuencia de accidentes Natech, que son desastres tecnológicos desencadenados por riesgos naturales. Esta tendencia ha llevado a los investigadores a explorar nuevos métodos de análisis de riesgos para prevenir y mitigar posibles daños a las poblaciones, el medio ambiente y las instalaciones industriales. Existe una creciente conciencia en la literatura sobre el impacto de los eventos naturales, especialmente cuando ocurren de manera concurrente, en cascada o se acumulan con el tiempo.Esta tesis propone una iniciativa de investigación para llevar a cabo una evaluación de riesgos que incluya el riesgo Natech asociado con vientos fuertes. El objetivo principal es desarrollar una metodología para analizar el riesgo Natech en unidades de almacenamiento en zonas costeras que son particularmente vulnerables a eventos climáticos extremos.En primer lugar, la tesis introduce la integración de eventos naturales, específicamente vientos fuertes, en una metodología cuantitativa de análisis de riesgos Natech. Esta integración representa un avance significativo en la evaluación de los impactos potenciales de los accidentes tecnológicos desencadenados por eventos naturales. Al incorporar los vientos fuertes como un peligro, la metodología ofrece un enfoque más completo para evaluar la vulnerabilidad de las instalaciones industriales, especialmente los tanques de almacenamiento, a eventos naturales-tecnológicos. Esta integración permite a las partes interesadas comprender mejor y cuantificar los riesgos planteados por eventos Natech que involucran vientos fuertes, facilitando la implementación de medidas de mitigación dirigidas y mejorando la preparación. En última instancia, contribuye a mejorar la resiliencia de las instalaciones industriales y las comunidades circundantes frente a los riesgos planteados por eventos naturales.En segundo lugar, la tesis describe el desarrollo de dos modelos para la evaluación de riesgos ambientales y socioeconómicos, respectivamente. Estos modelos proporcionan un marco integral para evaluar los impactos ambientales y socioeconómicos potenciales de los eventos Natech, mejorando así la comprensión del panorama general de riesgos. Al incorporar elementos vulnerables previamente pasados por alto, como sitios de patrimonio cultural, áreas ambientales sensibles, sitios de captación de agua, entre otros, los modelos ofrecen una perspectiva más holística sobre los riesgos Natech, asegurando que las estrategias de mitigación puedan proteger no solo la seguridad humana e infraestructura, sino también los activos socioeconómicos y ambientales.En tercer lugar, la tesis describe el desarrollo de una herramienta computacional diseñada para facilitar la implementación de estos modelos. Esta herramienta agiliza el proceso de evaluación de riesgos, permitiendo a las partes interesadas analizar y gestionar los riesgos Natech de manera eficiente.En general, la generación de estos modelos y la herramienta computacional que los acompaña representa un avance significativo en la gestión de riesgos Natech. Al integrar consideraciones ambientales y socioeconómicas en el proceso de evaluación de riesgos, estos modelos proporcionan una base más sólida para la toma de decisiones y la preparación para emergencias, contribuyendo en última instancia a la resiliencia de las comunidades y los ecosistemas frente a los eventos Natech. Finalmente, la metodología se aplica en un estudio de caso para verificar su aplicabilidad.
  

• RALLIS, KONSTANTINOS: Novel Nanoelectronic Circuits and Systems
  
  Autor/a: RALLIS, KONSTANTINOS
  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: 13/03/2024
  Fecha de lectura: 09/05/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: ETSETB - Multimedia room Building B3 at Campus Nord UPC
  Director/a de tesis: RUBIO SOLA, JOSE ANTONIO | SIRAKOULIS, GEORGIOS
  Tribunal:
       PRESIDENT: JIMÉNEZ JIMÉNEZ, DAVID
       SECRETARI: ABADAL CAVALLÉ, SERGI
       VOCAL: CUCU LAURENCIO, NICOLETA
  Resumen de tesis: Últimamente, en el auge de la era de los materiales bidimensionales, el grafeno es uno de los materiales que ha sido ampliamente investigado por su posible integración en dispositivos de cómputo y en circuitos informáticos. Esto se debe principalmente a su muy amplio conjunto de propiedades atractivas. La combinación de sus propiedades electrónicas con otras, como las mecánicas, ópticas o químicas, puede extender el rango de uso de los dispositivos de cómputo y llevar a aplicaciones interdisciplinarias revolucionarias. Sin embargo, esta integración del grafeno en elementos de conmutación y cómputo no es fácil. En esta disertación, el método de la Función de Green Fuera del Equilibrio (NEGF), junto con los Hamiltonianos de Unión Apretada, se ajustan a datos experimentales de dispositivos de grafeno fabricados. Aunque NEGF es apropiado para la simulación de dispositivos a pequeña escala en el régimen de nanómetros, su capacidad para ser expandido eficientemente para la descripción de dispositivos más grandes se presenta. Las propiedades electrónicas mencionadas del material están altamente relacionadas con su forma y estructura. Por consiguiente, requiere un método de fabricación muy preciso que pueda garantizar la mínima presencia de defectos en la rejilla de grafeno. Por esa razón, el efecto de los defectos se investiga profundamente. El método NEGF se mejora aún más para poder incorporar defectos en la red. Se incluyen la vacante simple y doble. De esta manera, se ha creado un marco, para que el usuario pueda seleccionar áreas de interés en la rejilla, en las cuales se concentrarán los defectos. Esas concentraciones pueden ser variables. Además, se lleva a cabo un estudio extenso en rejillas defectuosas con diferentes concentraciones de vacantes simples y dobles. Las rejillas investigadas son no rectangulares y tienen regiones con diferentes anchuras. Se investiga el efecto de esas vacantes en las propiedades electrónicas del grafeno, y más específicamente su efecto en la conductancia y la brecha de energía del dispositivo, así como el efecto en características centradas en el circuito como la corriente de fuga y la relación de corriente ON/OFF. Teniendo un modelo robusto y versátil, el enfoque de esta tesis se extiende al nivel de circuitos. El modelo se importa a SPICE a través de Verilog-A. En esta parte, la tesis enfatiza en la investigación de las capacidades de conmutación de las Nanocintas de Grafeno (GNRs) en forma de L. Estas estructuras han demostrado ser capaces de operar como interruptores, sin el uso de una puerta trasera, y aquí, las propiedades que dependen de sus dimensiones se exploran y optimizan. Las estructuras optimizadas se utilizan para la realización de un conjunto de topologías de cómputo. Inicialmente, se introduce una topología en forma de peine de 2-ramas optimizada en área para la realización de un conjunto de cómputo universal que consiste en una puerta AND, OR, NOT y un Buffer. Todas estas operaciones lógicas se pueden mapear en la misma topología a través de un sesgo apropiado. Luego, se propone una extensión de esta, la topología en forma de peine de 3-ramas, que es capaz de operar como una puerta 2-XOR, 3-XOR y 3-MAJ. También se presenta el circuito de un sumador completo de 1-bit. Para la evaluación del rendimiento de las topologías, se emplean varias métricas como el área, el retraso, la disipación de potencia y el producto potencia-retraso. El funcionamiento de estas topologías se basa en los principios de la Lógica de Transistor de Paso (PTL) y la computación reconfigurable. Finalmente, en un intento de ir más allá de la lógica Booleana convencional, se investiga la conformidad del grafeno con circuitos y aplicaciones de Lógica de Múltiples Valores (MVL). Se presenta la capacidad de un dispositivo de Contacto Cuántico Puntual de Grafeno para codificar los dígitos del sistema numérico de base-4 y como prueba de c
  

• SAYOLS BAIXERAS, NARCÍS: Cognitive Robot Control Strategies for Complex Surgical Environments
  
  Autor/a: SAYOLS BAIXERAS, NARCÍS
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA BIOMÉDICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial (ESAII)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 11/04/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: CASALS GELPI, ALICIA | HERNANSANZ PRATS, ALBERTO
  Tribunal:
       PRESIDENT: DALL\'ALBA, DIEGO
       SECRETARI: FRIGOLA BOURLON, MANEL
       VOCAL: AVILÉS RIVERO, ANGÉLICA
  Resumen de tesis: Esta tesis pretende contribuir al desarrollo de la autonomía robótica en tareas complejas basándose en el paradigma del control cognitivo. La cognición es un enfoque multidisciplinar orientado a dotar a los sistemas robóticos de un comportamiento inteligente y autónomo que debe aprender y razonar sobre cómo responder ante tareas y entornos complejos.La cognición implica la percepción, la conciencia, la interpretación de las acciones humanas, el aprendizaje, la planificación, la anticipación y la respuesta dinámica a los cambios en las condiciones de trabajo y en la interacción con los humanos. La autonomía pretende sustituir y/o complementar parcialmente las facultades humanas a nivel de percepción, análisis y ejecución. Aumentar la autonomía de los robots permite centrar la carga cognitiva de los humanos en decisiones y acciones de alto nivel, en aspectos en los que el factor humano es esencial: contextualización de la información, experiencia específica, conocimientos médicos y toma de decisiones complejas, etc. Además, los robots mejoran las propiedades de los humanos en ciertos aspectos como la precisión, la repetibilidad, la ausencia de fatiga o la eficiencia de la respuesta en términos de tiempo y precisión.Esta tesis aborda diferentes aspectos clave de la autonomía robótica: la percepción, la planificación y ejecución dinámica de acciones y, por último, las estructuras de control necesarias para un control eficiente y su integración en sistemas robóticos.La tesis combina un enfoque teórico apoyado en aplicaciones prácticas orientadas al campo de la cirugía mínimamente invasiva robótica. Se ha elegido este campo por dos razones principales: el impacto social que supone la mejora de la cirugía y, por la exigencia del mismo a nivel humano y robótico.La experimentación se ha centrado en varias plataformas robóticas. Primero, una plataforma teleoperada con un único robot orientada a la cirugía fetal mínimamente invasiva en la que un sistema cognitivo ofrece cierto nivel de autonomía, generando trayectorias en espacios libres de colisiones, aumentando la seguridad del paciente y disminuyendo la carga cognitiva de los cirujanos en tareas de navegación e interacción dentro de la región intrauterina. Segundo, un sistema multi-robot para ejecutar acciones auxiliares en un sistema cooperativo humano-robot: el cirujano principal realiza las acciones quirúrgicas mientras los robots auxiliares ejecutan, de forma autónoma, tareas auxiliares. La experimentación se ha centrado en lacirugía de prostatectomía radical mínimamente invasiva.Así, la tesis aborda la percepción del entorno anatómico, considerando las limitaciones de la adquisición de datos en calidad y cantidad, así como la ausencia de marcadores anatómicos. El siguiente tema abordado es la planificación dinámica de acciones. Se han estudiado diferentes paradigmas de aplicación, como la interacción directa persona-robot mediante guiado háptico, la planificación de movimientos en entornos pseudoestructurados y, la planificación y control activos en entornos dinámicos, respondiendo a diferentes técnicas quirúrgicas mínimamente invasivas. Por último, se aborda el control cognitivo. El enfoque se basa en la descomposición multinivel de tareas complejas (p.ej., una cirugía) definiendo todos los potenciales estados y transiciones. Ésta usa estructuras de control deterministas y robustas que restringen situaciones incontrolables o inesperadas que ponen en riesgo, en el caso de la aplicación, al paciente, a los cirujanos o al personal auxiliar. Las estructuras de control también tienen en cuenta la interacción persona-robot, la coordinación y cooperación de los robots, la interacción con el entorno de trabajo y las restricciones impuestas por la cirugía y la seguridad del paciente.La integración de todos estos módulos: percepción, planificación y control cognitivo, demuestra los avances logrados e
  

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