Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 14/05/2024

• AGUILAR MORENO, MIGUEL: Liquid-Liquid membrane contactors for sustainable ammonia recovery and valorization: experimental insights, novel approaches and applications
  
  Autor/a: AGUILAR MORENO, MIGUEL
  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: 16/04/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: CORTINA PALLAS, JOSE LUIS | VALDERRAMA ANGEL, CESAR ALBERTO
  Tribunal:
       PRESIDENT: DOSTA PARRAS, JOAN
       SECRETARI: GIBERT AGULLO, ORIOL
       VOCAL: REZAKAZEMI, MASHALLAH
  Resumen de tesis: Esta investigación exhaustiva representa un paso significativo en la exploración de estrategias innovadoras destinadas a mejorar la recuperación de amoníaco en diversos flujos de aguas residuales. El estudio está estructurado en fases distintas, cada una abordando aspectos cruciales del proceso de recuperación de amoníaco. En la fase inicial, la investigación se centra en aumentar el rendimiento del contacto de membrana, empleando la coagulación-floculación (C/F) y la aireación como tratamientos preliminares. Los resultados de esta fase demuestran aumentos sustanciales tanto en el coeficiente de transferencia de masa como en la eficiencia global de la recuperación de amoníaco, especialmente notable cuando se trata el centrado de sidestream real. Un hallazgo clave subraya la eficacia de la dosificación de sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) a 30 mg Al+/L en el proceso C/F, produciendo eficiencias notables en la eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO), la turbidez y los sólidos suspendidos totales (SST). En la segunda fase, el estudio se adentra en la aplicación sostenible de contactores de membrana líquido-líquido (LLMC) para la recuperación de amoníaco. Se realizan exploraciones meticulosas de una amplia gama de condiciones experimentales, con resultados que ilustran el impacto considerable de reemplazar el líquido de lavado ácido entre los pasos en el rendimiento global del LLMC. Además, el estudio destaca la relación sutil entre la concentración inicial de amoníaco y la recuperación posterior, proporcionando valiosos conocimientos. Esta fase muestra de manera efectiva la versatilidad y eficiencia potenciales de los LLMCs en la valorización del amoníaco dentro de los flujos de aguas residuales. La tercera y última fase presenta un contactor demembrana líquido-líquido de fibra asimétrica (HF-LLMC) con una selectividad distintiva para el amoníaco sobre el agua. La investigación incluye un examen exhaustivo de varios parámetros operativos, incluyendo los caudales de alimentación y ácido, los coeficientes de transferencia de masa y el consumo de ácido. Se destaca, especialmente, la alta selectividad del HF-LLMC para el amoníaco, junto con una transferencia de agua mínima. Esto establece el HF-LLMC como una tecnología prometedora para la recuperación y concentración de amoníaco en corrientes urbanas e industriales diluidas. La amalgama de estos hallazgos, abordada con una perspectiva global, contribuye de manera significativa no solo al avance de las tecnologías de recuperación de nutrientes sostenibles, sino que también destaca su viabilidad pragmática para la implementación dentro de los marcos de la economía circular y la gestión eficiente de recursos.
  

• BISCARO, CATERINA: 3D FEM meso-level analysis of sulphate attack in concrete: new results and developments using parallel HP computing
  
  Autor/a: BISCARO, CATERINA
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA DEL TERRENO
  Departamento: (DECA)
  Modalidad: Convenio Cotutela
  Fecha de depósito: 16/04/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: CAROL VILARASAU, IGNACIO | XOTTA, GIOVANNA
  Tribunal:
       PRESIDENT: SALOMONI, VALENTINA
       SECRETARI: PRAT CATALAN, PERE
       VOCAL: LIAUDAT, JOAQUÍN
       VOCAL: CIANCIO, DANIELA
       VOCAL: MAROTTI DE SCIARRA, FRANCESCO
  Resumen de tesis: Un alto índice de humedad y un entorno rico en iones sulfato, constituyen el marco ideal para desencadenar el proceso de degradación del hormigón conocido como ataque sulfático externo (ESA). El sulfato que penetra en el hormigón activa una serie de reacciones químicas que conducen a la formación de etringita secundaria, considerada responsable de las dilataciones volumétricas diferenciales de la pasta de cemento, que a su vez pueden generar fisuracion y en última instancia llevar a la desintegración de la muestra.Dado que la fisuración puede a su vez facilitar la penetración de los iones sulfato, el ESA constituye un problema químico-mecánico acoplado. En este estudio, el análisis numérico del ESA se lleva a cabo utilizando el Método de los Elementos Finitos, considerando la probeta a nivel meso compuesta por áridos embebidos en una matriz de mortero. Los áridos y la matriz se discretizan utilizando elementos de continuo estándar. Con el fin de representar la posibilidad de formación de fisuras, se insertan elementos junta o interfase de espesor cero a lo largo de todos los contactos entre elementos de árido y mortero, así como de algunos contactos seleccionados entre los elementos del propio mortero. Los procesos de difusión-reacción de los iones sulfato, se formulan de acuerdo con Tixier y Mobasher (2003) y Idiart et al. (2011b). En cuanto al problema mecánico, los elementos del continuo se consideran elástico lineales mientras que los elementos de interfase utilizan una ley elasto-plástica con conceptos de mecánica de fractura inicialmente desarrollada por Carol et al. (1997) y posteriormente extendida para análisis 3D por Caballero et al. (2006).La primera parte de esta tesis consiste en la verificación y uso para el análisis del ESA, de DRAC5, una versión completamente paralelizada del código desarrollado en el propio grupo de mecánica de materiales (MECMAT) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), que incorpora las librerías MPI y PETSC así como archivos HDF5 para la entrada/salida. Esta nueva versión del código, que se utiliza para resolver tanto el problema mecánico como el químico a través de un esquema ¿staggered¿, ha permitido el análisis de nuevos casos 3D de dimensiones muy superiores, produciendo resultados realistas que reflejan el tipo de fisuración en 'piel de cebolla', similar a lo observado en el laboratorio , así como en casos previamente estudiados numéricamente en 2D (Idiart, 2009). La segunda parte de la tesis, describe el desarrollo e implementación de nuevas técnicas numéricas aplicables a este tipo de mallas. En particular, una técnica de solución basada en la subestructuración y el complemento de Schur, se aplica al análisis de probetas formadas por elementos de continuo elásticos y lineales, y elementos de junta caracterizados por un comportamiento elasto-plástico no lineal. Esta nueva técnica, que reduce substancialmente el número de grados de libertad que participan en el proceso iterativo, ha sido implementada preliminarmente en DRAC4, una versión secuencial del mismo código. Las pruebas realizadas muestran grandes ventajas en términos de tiempo de resolución para una serie de ejemplos de aplicación 2D. También se ha iniciado el desarrollo de una nueva formulación utilizando interfaces rígido-plásticas. Esta formulación utiliza grados de libertad relativos en cada par de nudos de las juntas, y su solución da lugar a un ¿linear complimentarity problema¿ o LCP. Este desarrollo permite reducir aún más los grados de libertad del problema al considerar únicamente los nodos de los elementos de la interfaz implicados en el proceso de fractura.
  

• GÓMEZ DUEÑAS, SANTIAGO: Unraveling Hydrological Dynamics: Climate and Human Implications in the Magdalena River Streamflow and its Interaction with Ciénaga Grande de Santa Marta Wetland
  
  Autor/a: GÓMEZ DUEÑAS, SANTIAGO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA CIVIL
  Departamento: (DECA)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 16/04/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: BATEMAN PINZON, ALLEN
  Tribunal:
       PRESIDENT: SOLÉ, AURELIA
       SECRETARI: DE MEDINA IGLESIAS, VICENTE CÉSAR
       VOCAL: LA ROCCA, MICHELE
  Resumen de tesis: Este estudio investiga los procesos hidrológicos de la cuenca del río Magdalena en Colombia, examinando la interacción entre los impulsores climáticos y los inducidos por el ser humano. El estudio examina tres factores principales: la influencia de las operaciones de los embalses, las consecuencias del cambio climático y la interacción con los hábitats de humedales aguas abajo.Inicialmente, el estudio examina los efectos de muchos factores en el flujo de agua aguas abajo del río Magdalena. Determina que los eventos de El Niño Oscilación del Sur (ENOS) son una fuerza natural que influye en el clima, mientras que la evaporación de la red de embalses es un factor causado por el ser humano. Los hallazgos sugieren un declive en el caudal medio, el volumen y el caudal máximo, junto con un aumento en la evaporación y el caudal mínimo, especialmente durante episodios de ENOS positivos.La investigación examina el vínculo hidrológico entre el río Magdalena y la Ciénaga Grande de Santa Marta (CGSM) tratando toda la ciénaga como una única entidad. Este análisis identifica rangos de umbrales específicos donde el flujo desde el río Magdalena hacia el CGSM se vuelve incierto. Se enfatiza la sensibilidad de los hábitats aguas abajo, especialmente los humedales, a los cambios en los aportes de flujo.El estudio utiliza modelos de redes neuronales LSTM para estimar los patrones de flujo del río en la estación de medición de Calamar. Los modelos muestran un alto nivel de precisión en la predicción del flujo del río. Sin embargo, surgen discrepancias entre los modelos que se basan únicamente en datos de estaciones de medición y aquellos que integran datos de evaporación de embalses. Además, el estudio evalúa la influencia del aumento de las temperaturas en las predicciones del flujo del río, descubriendo una clara correlación entre el aumento de temperatura y las tasas de evaporación, lo que tiene consecuencias significativas para las predicciones hidrológicas.En última instancia, esta investigación proporciona una visión del complejo entrelazamiento entre las actividades humanas y las influencias relacionadas con el clima en la hidrología de la cuenca del río Magdalena. El estudio examina las dificultades y consecuencias de incorporar aspectos relacionados con el clima en la modelización hidrológica. Su objetivo es contribuir al avance de estrategias de gestión de recursos hídricos adaptativos, específicamente en la reducción de los efectos negativos en los ecosistemas de humedales aguas abajo.
  

• GÓMEZ SÁNCHEZ, GONZALO: Exploring genomic datasets through machine learning methods leveraging high-performance computing
  
  Autor/a: GÓMEZ SÁNCHEZ, GONZALO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
  Departamento: (DAC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 16/04/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: BERRAL GARCÍA, JOSEP LLUÍS | CARRERA PÉREZ, DAVID
  Tribunal:
       PRESIDENT: GARCÍA LÓPEZ, PEDRO
       SECRETARI: RUIZ RAMÍREZ, MARC
       VOCAL: CIRILLO, DAVIDE
  Resumen de tesis: En los últimos años, el aumento exponencial de los datos que están siendo generados ha supuesto la necesidad de implementar nuevas metodologías para procesar los enormes conjuntos de datos que se están creando. La Computación de Alto Rendimiento o High-Performance Computing (HPC) reúne un conjunto de tecnologías basadas principalmente en computación paralela, que ayudan a reducir el tiempo dedicado a analizar estos conjuntos de datos. Un campo de investigación donde se necesitan estas tecnologías es la Genómica Computacional. Además, la complejidad de los conjuntos de datos genómicos limita el uso de métodos convencionales básicos para el descubrimiento de relaciones significativas complejas, lo que introduce la necesidad de algoritmos de aprendizaje automático o Machine Learning (ML) y métodos estadísticos sólidos.En la primera parte de la tesis, nuestro objetivo es identificar patrones complejos de reordenamientos genómicos somáticos en muestras de cáncer. La dificultad de la clasificación reside en la ocurrencia de miles de reordenamientos a la vez, a menudo compuestos por múltiples roturas de ADN. Aquí presentamos un nuevo enfoque estadístico para analizar variantes estructurales (SV) de 2392 muestras de tumores del Consorcio de Análisis Pan-Cáncer de Genomas Completos (PCAWG) e identificar una recurrencia significativa. La metodología propuesta no solo es capaz de identificar patrones complejos de SV en diferentes tipos de cáncer, sino también de demostrar que no son sucesos aleatorios, identificando una nueva clase de patrón compuesto por tres SV que no se describió anteriormente.En la segunda parte de la tesis abordamos otro reto de la genética humana, que es el estudio de la relación entre variantes de un solo nucleótido (SNV) y enfermedades complejas, como la diabetes tipo 2, el asma o el Alzheimer. El estudio de estas asociaciones enfermedad-variante se suele realizar de forma única e independiente. Sin embargo, aquí hemos creado un algoritmo que utiliza la reducción de dimensionalidad multifactorial (MDR) para detectar combinaciones de variantes asociadas con la diabetes tipo 2 (T2D). Esta metodología se ha probado en la cohorte del proyecto NUgene de la Universidad Northwestern utilizando 1.883.192 pares de variantes con algún grado de asociación con la diabetes tipo 2 e identificando un subconjunto de 104 pares significativos, dos de los cuales exhiben una posible relación funcional con la diabetes tipo 2. El algoritmo se publicó en un repositorio de código abierto, pudiéndose utilizar para buscar interacciones por pares significativas en otros conjuntos de datos.En ambos marcos desarrollados dentro de la tesis, el uso de arquitecturas de supercomputación a gran escala ha sido un requisito necesario. Para garantizar un acceso abiertoa las tecnologías HPC, los gobiernos y el mundo académico están impulsando la introducción de arquitecturas informáticas novedosas en entornos científicos a gran escala. Este es el caso de RISC-V, una arquitectura de conjunto de instrucciones estándar abierta. Para evaluar dichas tecnologías, en las dos últimas partes de la tesis, proponemos el uso de nuestro caso de uso VIA como punto de referencia, proporcionando la primera aplicación genómica para RISC-V. Con este caso de uso, proporcionamos un caso representativo para el procesamiento pesado de datos ETL (Extracción, Transformación, Carga). Desarrollamos una versión de la carga de trabajo VIA para RISC-V y adaptamos nuestra implementación en supercomputadoras basadas en x86 (por ejemplo, Marenostrum IV en el Barcelona Supercomputing Center (BSC)) para hacer una comparación justa con RISC-V, ya que algunas tecnologías no están disponibles. allá. Con este benchmark, hemos podido indicar los desafíos y oportunidades para los próximos desarrollos y diseños de RISC-V, a partir de una primera comparación entre las arquitecturas x86 y RISC-V en ejecuciones de car
  

Fecha de lectura: 15/05/2024

• PAZMIÑO FLORES, YADIRA CARMEN: Evaluación de los usos de suelo y valor ecosistémico del páramo de la Subcuenca Chambo (Ecuador)
  
  Autor/a: PAZMIÑO FLORES, YADIRA CARMEN
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: SOSTENIBILIDAD
  Departamento: Instituto Universitario de Investigación en Ciencia y Tecnologías de la Sostenibilidad (IS.UPC)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 17/04/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: FELIPE BLANCH, JOSE JUAN DE | VALLBE MUMBRU, MARC
  Tribunal:
       PRESIDENT: AGUILERA BENAVENTE, FRANCISCO
       SECRETARI: ALCARAZ SENDRA, OLGA
       VOCAL: GUAITA PRADAS, INMACULADA
       VOCAL NO PRESENCIAL: HERNÁNDEZ CLEMENTE, ROCÍO
       VOCAL NO PRESENCIAL: GILABERT NAVARRO, M. DESAMPARADOS
  Resumen de tesis: La escasez de información que permita entender la importancia de los recursos naturales desde un enfoque económico es un limitante para establecer parámetros relacionados con la inversión ambiental en planes de conservación. Esta investigación propone una metodología que permite modelar la variabilidad de los usos del suelo del páramo y la Valoración Ecosistémica (VE) de la subcuenca Chambo-Ecuador a partir de un monitoreo bioeconómico que vincula la renta económica de los usos del suelo del páramo con herramientas de teledetección y sistemas de información geográfica. Los principales resultados de la metodología determinaron que el monitoreo temporal de las coberturas terrestres es esencial para identificar las áreas de mayor vulnerabilidad a la degradación de la VE. Los umbrales, funciones e interrelaciones determinados en los modelos de Cart Decision Tree (CDT), Percepción Multicapa (MLP), Multivariante Adaptative Regression Splines (MARS) y Máquinas de Vectores Soporte (SVM) para el reconocimiento de las coberturas terrestres fueron eficientes; los modelos tuvieron un rendimiento del 88%, 85%, 83% y 81% respectivamente. La hibridación de los modelos, cadenas de Markov y autómas celulares fue apropiada para predecir futuros cambios de cobertura de la tierra en las zonas andinas en relación con su VE, los métodos lograron una precisión aceptable para reconocer los usos de la tierra del páramo. Las variables elegidas para la clasificación de las coberturas terrestres fueron adecuadas para identificar las particularidades de las coberturas terrestres.Los métodos de costo de oportunidad y transferencia de beneficios propuestos, obtuvieron un buen rendimiento en la evaluación de las trayectorias de producción de alimentos vinculadas a los servicios ambientales (SA) de aprovisionamiento y concentración de carbono asociadas a los SA indirectos y de soporte, por lo que se determinó que la información proveniente de la dinámica de los servicios ambientales es un indicador importante para entender el estado real del recurso y consecuentemente permite comprender las estrategias necesarias para emprender acciones sustentables de manejo ecológico.La cartografía generada permitió determinar que el páramo disminuyó un 13% entre 2000-2010 y un 19% entre 2010-2020. Se estimó que la pérdida del ecosistema entre 2000 y 2030 aumentará a 28%. Desde el primer año del estudio hasta el último considerado en el trabajo, el páramo pasará de ocupar el 92% al 64% del área estudiada. Los cambios de la VE revelan que las categorías con actividad antropogénica analizadas mantienen un crecimiento constante que impacta directamente en la VE del páramo. Las zonas más afectadas son las comprendidas hasta los 3500 msnm. La VE de la Subcuenca Chambo del 2000 al 2020 pasará de 2.86×108 USD a 2.59×108 USD y se estima que para el 2030 la VE disminuirá a 2.48×108 USD, lo que nos lleva a reconocer que, si bien la pérdida de la VE del recurso natural no es crítica, su degradación va en aumento.A través de esta metodología será posible obtener, de forma práctica, datos sobre el estado de conservación del recurso a lo largo del tiempo, permitiendo resolver problemas relacionados con la escasez de datos y conduciendo a la comprensión de los cambios en la zona desde un enfoque socioecológico, es decir, abarcando los impactos ambientales de las actividades humanas sobre los sistemas naturales. La base del método desarrollado permite replicar la metodología.La información generada por este estudio será de vital importancia para entender las causas de los cambios en los sistemas andinos en términos monetarios y ambientales, lo que permitirá el desarrollo de planes de manejo y políticas de conservación orientadas a la protección y manejo sostenible desde un enfoque económico.