Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 24/04/2024

• FERNÁNDEZ BOSMAN, DAVID: PyMCGPU-IR: a new tool for patient dose monitoring in interventional radiology procedures
  
  Autor/a: FERNÁNDEZ BOSMAN, DAVID
  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: Instituto de Técnicas Energéticas (INTE)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 27/02/2024
  Fecha de lectura: 24/04/2024
  Hora de lectura: 11:30
  Lugar de lectura: Aula Capella, Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB), Av. Diagonal, 647. 08028 Barcelona
  Director/a de tesis: GINJAUME EGIDO, MERCE | DUCH GUILLEN, MARIA AMOR
  Tribunal:
       PRESIDENT: SANS MERCE, MARTA
       SECRETARI: SEMPAU ROMA, JOSEP
       VOCAL: SÁNCHEZ CASANUEVA, ROBERTO MARIANO
  Resumen de tesis: Los procedimientos de radiología intervencionista están asociados con dosis de radiación potencialmente altas para la piel. La Directiva 2013/59/EURATOM establece que el equipo utilizado para la radiología intervencionista debe tener un dispositivo o algún elemento que informe al operador de los parámetros relevantes para evaluar la dosis del paciente al final del procedimiento. Los códigos de transporte de radiación de Monte Carlo se consideran una de las herramientas más eficaces para evaluar las dosis. Sin embargo, suelen ser demasiado lentos para su uso en la práctica clínica. Esta tesis se ha desarrollado en el Instituto de Tecnologías Energéticas de la Universitat Politècnica de Catalunya en el marco del proyecto europeo "Implications of Medical Low Dose Radiation Exposure" (MEDIRAD). El objetivo principal de este trabajo es desarrollar una herramienta de software basada en el programa Monte Carlo MC-GPU para evaluar la dosis en la piel de pacientes sometidos a procedimientos de radiología intervencionista (IR). El logro de este objetivo se puede dividir en dos bloques principales: la validación de MC-GPU y el desarrollo y validación de PyMCGPU-IR, una herramienta de cálculo de dosis en la piel para procedimientos de IR basada en MC-GPU. Para la validación de MC-GPU, se realizaron simulaciones y se compararon con el código PENELOPE/penEasy y luego se compararon con mediciones con detectores de termoluminiscencia realizadas en maniquíes, tanto en un laboratorio de calibración como en un hospital. MC-GPU demostró una excelente concordancia en la distribución de la dosis en los órganos, con diferencias inferiores al 1%, a pesar de reducir el tiempo de cálculo en un factor de 2500. Las comparaciones con las mediciones con detectores de termoluminiscencia indicaron acuerdos dentro del 10%, validando la capacidad de MC-GPU para proporcionar estimaciones precisas de dosis en configuraciones clínicas reales en tiempos muy cortos. En este trabajo también hemos desarrollado PyMCGPU-IR, una nueva herramienta de software basada en el programa Monte Carlo MC-GPU para evaluar la dosis en la piel y los órganos de pacientes sometidos a un procedimiento de radiología intervencionista (IR). PyMCGPU-IR se ha validado mediante mediciones de dosis en la piel y los órganos en un maniquí antropomórfico y mostró diferencias inferiores al 6% en las mediciones de dosis en la piel y en la mayor parte de los casos inferiores al 20% en procedimientos clínicos. PyMCGPU-IR ofrece tanto un alto rendimiento como precisión en la evaluación de dosis en comparación con las mediciones de dosis en la piel y los órganos. También permite el cálculo de valores de dosis en posiciones y órganos específicos, la distribución de la dosis y la ubicación de las dosis máximas por órgano. Además, PyMCGPU-IR supera las limitaciones de tiempo de los códigos MC basados en CPU. En esta tesis, hemos demostrado que PyMCGPU-IR es una herramienta innovadora de cálculo de dosis en la piel que ofrece un mayor rendimiento y precisión en comparación con la mayoría de las herramientas disponibles. Actualmente, PyMCGPU-IR proporciona valores de dosis solo después de que el procedimiento ha finalizado. En el futuro, PyMCGPU-IR podría adaptarse para proporcionar un cálculo de dosis en tiempo real si la información necesaria estuviera disponible en tiempo real.
  

• RAKHSH MAHPOUR, ALI: Suitability of new lime nonwoven layered flax fiber composite as a reinforcement masonry historical structures system: Microstructural, mechanical, durability and sustainability assessment
  
  Autor/a: RAKHSH MAHPOUR, ALI
  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: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 27/03/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: CLARAMUNT BLANES, JOSE | ROSELL AMIGÓ, JUAN RAMON
  Tribunal:
       PRESIDENT: DE ANDRADE SILVA, FLAVIO
       SECRETARI: CORNADÓ BARDÓN, CÒSSIMA
       VOCAL: SANZ ARAUZ, DAVID
  Resumen de tesis: Esta tesis investiga la viabilidad y las posibles aplicaciones de morteros de cal reforzados con fibra de lino en la construcción de mampostería, centrándose especialmente en la consolidación sísmica de edificaciones de mampostería sin refuerzo (URM). El material compuesto, que presenta una estructura no tejida de capas de fibra de lino dentro de la matriz de mortero de cal, se somete a un examen exhaustivo con un énfasis particular en las propiedades mecánicas, durabilidad y consistencia.Estructurada como una colección de artículos, la tesis abarca diversas dimensiones para proporcionar una comprensión holística de las capacidades y aplicaciones del material. El primer artículo se sumerge en la caracterización mecánica de los morteros de cal reforzados con fibra de lino. Esto implica una evaluación rigurosa de propiedades como resistencia a la tracción, resistencia a la compresión, resistencia a la flexión y tenacidad. Estos atributos mecánicos son cruciales para determinar la integridad estructural del material y su potencial eficacia en aplicaciones de consolidación. Además de las propiedades mecánicas, la tesis explora la durabilidad de los morteros de cal reforzados con fibra de lino. Las pruebas de durabilidad están diseñadas para simular la exposición a largo plazo a condiciones ambientales, incluyendo humedad, cambios de temperatura y otros posibles factores de estrés. Evaluar la resistencia del material a estos factores es esencial para garantizar su rendimiento y longevidad en aplicaciones del mundo real.Una parte integral de la investigación implica investigar la configuración óptima de las capas de fibra de lino dentro del mortero de cal. Este aspecto busca optimizar la flexibilidad, resistencia a grietas y compatibilidad química del compuesto. La composición en capas es una consideración crítica para lograr mejoras estructurales deseadas al tiempo que se mantiene la compatibilidad del material con estructuras históricas. Además, la tesis contribuye a la comprensión de la adhesión entre los morteros de cal reforzados con fibra de lino y los materiales de mampostería. Las características de adhesión desempeñan un papel fundamental en la determinación de la eficacia del material como solución de consolidación para edificaciones de URM. El estudio busca proporcionar ideas valiosas sobre las propiedades mecánicas, durabilidad y adhesión para garantizar una comprensión integral de la idoneidad del material para estructuras históricas de mampostería.En conclusión, esta investigación, presentada en una serie de artículos, ofrece una exploración exhaustiva de los morteros de cal reforzados con fibra de lino para la construcción de mampostería. El énfasis en propiedades mecánicas, durabilidad y adhesión posiciona al material como una posible solución innovadora para la consolidación de edificaciones URM. Esto no solo se alinea con los objetivos de sostenibilidad, sino que también garantiza la preservación del patrimonio cultural. Mirando hacia el futuro, la tesis proporciona una base para investigaciones adicionales, sugiriendo enfoques como la modelización numérica y la fabricación aditiva para una comprensión más precisa y aplicaciones prácticas de los materiales desarrollados en la industria de la construcción.
  

Fecha de lectura: 26/04/2024

• COLL VALENTÍ, ARNAU: Advanced c-Si solar cell structures: application of laser processes and optical nanostructures
  
  Autor/a: COLL VALENTÍ, ARNAU
  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: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 08/03/2024
  Fecha de lectura: 26/04/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Defensa: Aula de Postgrau, edifici C5-116, ETSETB
  Director/a de tesis: BERMEJO BROTO, ALEXANDRA | MARTIN GARCIA, ISIDRO
  Tribunal:
       PRESIDENT: VOZ SANCHEZ, CRISTOBAL
       SECRETARI: GARIN ESCRIVA, MOISES
       VOCAL: HERNÁNDEZ GARCÍA, DAVID
  Resumen de tesis: El foco de la tesis es la creación de métodos eficientes y rentables para mejorar el rendimiento de las células solares de silicio delgadas. Centrándose en dos objetivos principales, el desarrollo de técnicas novedosas para mejorar la producción de cristales coloidales y la posibilidad de aplicar estos mismos para mejorar la eficiencia de atrapamiento de luz, así como la creación de estructuras únicas para células solares dopadas con láser. Ambos avances se centran en mejorar la producción de células solares utilizando procesos de baja temperatura y láminas delgadas, evitando así las dependencias de los procesos de alta temperatura, al tiempo que refuerzan las capacidades de atrapamiento de luz. Este enfoque está motivado por la tendencia de reiniciar la reducción del grosor de la oblea de silicio, por lo tanto, este trabajo se impulsa por la necesidad de superar las restricciones técnicas y físicas actuales.La parte inicial de la tesis se centra en la implementación de un sistema de electrospray para la creación de cristales coloidales. Estos cristales están destinados a ser aplicados como estructuras de atrapamiento de luz en células solares. Posteriormente, estas estructuras se prueban dentro de un proceso de disparo láser para verificar la viabilidad de ser utilizadas con la técnica de disparo láser comúnmente utilizada en la fabricación de células solares.Los principales logros dentro de la técnica de depósito por electrospray son el desarrollo de cristales coloidales de poliestireno y SiO2 con áreas en el rango de 1-2 cm2 y hasta 17 capas de partículas ordenadas manteniendo una buena calidad óptica. Estas capas se crean a temperatura ambiente y con un proceso que podría hacerse en cadena y paralelizado para aumentar el área. La técnica también se ha adaptado para ser utilizada en superficies no uniformes como pirámides de C-Si o silicio negro. Al mismo tiempo, estas estructuras se han utilizado para crear cristales coloidales inversos de Al2O3 y Al2O3/TiO2 eliminando las nanopartículas de poliestireno. La estructura final de Al2O3/TiO2 obtiene valores de reflectividad altos de hasta 98.2%. Finalmente, estos opalos inversos se crean encima de obleas de C-Si pasivadas con Al2O3. Estas estructuras son capaces de soportar un proceso de disparo láser manteniendo la pasivación, demostrando la posibildad de ser utilizadas en el proceso de fabricación de células solares.La segunda parte de la tesis se centra en la creación de un proceso para lograr células solares de baja temperatura mediante regiones altamente dopadas que están definidas puntualmente a través de películas dieléctricas procesadas con láser. Esta técnica llamada "DopLaCell" significa célula solar dopada por láser. En las etapas iniciales del proceso y como prueba de concepto, se crearon células solares de 1x1 cm2 en sustratos tanto p como n, con eficiencias del 11.6% y 12.8%, respectivamente. En un segundo paso, se crearon células solares de Si tipo n de 1x1 cm2 utilizando los emisores p+ "fríos" como los utilizados en la estructura "DopLaCell". Este segundo lote de células solares utiliza una Heterounión con Capa Fina Intrínseca (HIT) en la cara frontal. Este enfoque evita el uso de óxido conductor transparente (TCO) en el lado posterior de la célula, mejorando así la reflectividad especialmente para fotones de IR y alcanzando eficiencias de hasta el 18.1%. Finalmente, el proceso se está mejorando hacia una "DopLaCell" texturizada pura. En este último paso, se fabricaron células solares totalmente "frías" de 2x2 cm2 con una eficiencia de hasta el 17.0%.Este trabajo representa un gran avance hacia un futuro de fabricación de células solares de silicio delgado, abordando las limitaciones tecnológicas actuales y permitiendo la posibilidad de superar los problemas principales. Esta investigación sienta las bases para células solares delgadas, asequibles y eficientes, mejorando el camino hacia un
  

Fecha de lectura: 30/04/2024

• MARTÍ SAUMELL, JOSEP: Agile aerial manipulation: an approach based on full-body dynamics and model predictive control
  
  Autor/a: MARTÍ SAUMELL, JOSEP
  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 Robótica e Informática Industrial (IRI)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 26/03/2024
  Fecha de lectura: 30/04/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Sala de Juntes de la Facultat Matemàtiques i Estadística (FME) de la UPC, C/Pau Gargallo, 14, 08028 Barcelona
  Director/a de tesis: SANTAMARIA NAVARRO, ANGEL | SOLÀ ORTEGA, JOAN
  Tribunal:
       PRESIDENT: MANSARD, NICOLAS
       SECRETARI: MORCEGO SEIX, BERNARDO
       VOCAL: LIPPIELLO, VINCENZO
  Resumen de tesis: Els manipuladors aeris, els quals normalment prenen la forma de multirotors amb extremitats robòtiques afegides, utilizen aquestes extremitats per tasques purament de manipulació i, en canvi, no les fan servir durant la locomoció aèria. A més, solen tenir un moviment lent. Aquesta tesi té per objectiu millorar l¿agilitat dels manipuladors aeris aprofitant la seva extremitat per afavorir el moviment del robot. Aquest objectiu implica investigar varis modes d¿utilitzar l¿extremitat: com una cua per locomoció aèria, com un braç per manipulació aèria, o com una cama per fer una locomoció híbrida aèria i per contactes. La present tesi contribueix en dos aspectes concrets: 1. Generació i control de trajectòries àgils per manipuladors aeris, 2. Disseny i construcció d¿un manipulador aeri especialitzat en executar moviment àgils.La generació de moviments àgils requereix la predicció del moviment del robot considerant la seva dinàmica, de tal manera que poguem utilitzar aquesta dinàmica per afavorir el seu moviment. Així, podem aconseguir maniobres complexes amb una relativa facilitat. El control òptim és una tècnica de generació de trajectòries que compleix amb aquests requirements i que és central en aquesta tesi. Codifiquem les tasques del robot mitjançant les funcions de cost del problema de control òptim i fem servir la dinàmica de cost complet com a restriccions dinàmiques. Pel que fa al control, fem servir tècniques de control predictiu basades en models (MPC). Per obtenir la comanda de control, un controlador MPC soluciona el problema de control òptim en el qual hem codificat la trajectòria àgil. Després, aplica la primera comanda de la trajectòria de control solució del problema. Un controlador MPC requereix solucionar el problema de control òptim a la freqüència de control, és a dir, en pocs milisegons. Aquest fet ens obliga a utilitzar solucionadors especialitzats i ràpids basats en el principi de la programació dinàmcia, com els solucionadors de programació dinàmica diferencials (DDP). En la seva forma original, aquests solucionadors no poden considerar els límits del control. Aquests límits son importants per poder crear trajectòries compatibles amb un robot real. Per afrontar aquest problema, proposem dos mètodes basats en DDP per tal de considerar els límits del control: un és basat en una sigmoide, i l¿altre es base en un mètode de projecció. Tot i usant aquests solucionadors especialitzats, encara tenim dificultats per aconseguir la freqüencia de solució desitjada i ens veiem obligats a reduir l¿horitzó de l¿MPC. Aquesta reducció afecta la capacitat de predicció del controlador i compromet l¿acompliment de les tasques, especialment aquelles que requereixen l¿elaboració d¿una maniobra complexa. Per superar aquest obstacle, en aquesta tesi, proposem d¿actualitzar la funció de cost terminal de l¿MPC amb una funció que codifica la part de la trajectòria que es manté fora de l¿horitzó del controlador. Referent al disseny del robot, executar moviments àgils esdevé complicat amb els manipuladors aeris existents, els quals són formats generalment per multirotors de grans dimensions, i amb extremitats rígides i amb elevades relacions de transimissió. En aquesta tesi, presentem el Borinot, una plataforma aèria d¿accés obert dissenyada per fer recerca en locomoció àgil i híbrida fent servir el vol i els contactes. Aquesta plataforma consta d¿un hexarotor àgil i potent que pot acomodar extremitats controlades per parell de diversa morfologia, permetent el control dinàmic de cos complet. A més, presentem experiments amb aquest robot demostrant diferents trajectòries àgils.A més de les contribucions esmentades, aquesta tesi contribueix en altres àrees que són necessàries per l¿operació del robot. Aquestes àrees inclouen la identificaió dels paràmetres dinàmics del model basada en l¿estimació per factor
  

Fecha de lectura: 02/05/2024

• GASPARINO FERREIRA DA SILVA, LUCAS: High-performance low-dissipation algorithms for simulation of turbulent compressible flows
  
  Autor/a: GASPARINO FERREIRA DA SILVA, LUCAS
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: CIENCIA Y TECNOLOGÍA AEROESPACIALES
  Departamento: Departamento de Física (FIS)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 03/04/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: LEHMKUHL BARBA, ORIOL | MIRA MARTÍNEZ, DANIEL
  Tribunal:
       PRESIDENT: RUBIO CALZADO, GONZALO
       SECRETARI: JOFRE CRUANYES, LLUÍS
       VOCAL: COLOMBO, ALESSANDRO
  Resumen de tesis: Motivado por los recientes avances en tecnología computacional con miras a capacidades de exaescala, lo que implica una necesidad de aplicaciones capaces de aprovechar estas nuevas arquitecturas de supercomputación, este trabajo presentará dos algoritmos destinados a implementar un algoritmo eficiente y de baja disipación centrado en LES y DNS de flujos compresibles turbulentos.La base de los algoritmos es el método Galerkin Continuo aplicado a elementos cuyos nodos y puntos de cuadratura se forman a partir de las raíces de Gauss-Lobatto-Legendre, lo que resulta en un Método de Elementos Espectrales. A lo largo de este trabajo, se evidenciará que esta formulación conduce a "kernels" altamente eficientes para discretizar los términos convectivos y difusivos de las ecuaciones de Navier-Stokes compresibles, con el beneficio adicional de que el orden del esquema está acoplado con el orden de los polinomios de función de forma empleados por los propios elementos, simplificando significativamente el proceso de aumentar el orden del esquema.Para lograr un algoritmo estable de Disminución Total de la Variación, se emparejará el esquema SEM con un modelo de estabilización basado en Viscosidad de Entropía y se empleará una división adecuada de los términos convectivos no lineales para eliminar problemas de "aliasing" que ocurren en la formulación SEM.Esta discretización espacial se acoplará entonces tanto con un esquema explícito como con uno semi-implícito para tener en cuenta la naturaleza temporal de las ecuaciones del flujo. Se espera que la versión explícita del algoritmo sea simple y eficiente por paso de tiempo, pero debido a su limitación de condición CFL, también se propone la versión semi-implícita para permitir un mejor rendimiento general en casos donde el paso de tiempo se vuelve excesivamente limitado, como en flujos con paredes.Considerando el enfoque en producir una aplicación de CFD hacia el futuro de la exaescala, un aspecto importante de este trabajo es que ambos algoritmos se proponen con una implementación completa en GPU en mente: se espera que el uso de aceleradores sea un aspecto clave de las futuras arquitecturas de supercomputación, y por lo tanto es importante diseñar estos algoritmos con esto en mente. Se presentarán ejemplos que detallan el rendimiento de ambos algoritmos tanto en el caso de un solo dispositivo como cuando se emplean arquitecturas distribuidas utilizando múltiples dispositivos.