Escola de Doctorat

Data de lectura: 14/11/2025

• ALARCÓN FERNÁNDEZ, DANIEL: A model for the aero‐hydro‐servo‐elastic analysis of floating offshore wind turbines based on a co‐rotational formulation
  
  Autor/a: ALARCÓN FERNÁNDEZ, DANIEL
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA CIVIL
  Departament: Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 12/09/2025
  Data de lectura: 14/11/2025
  Hora de lectura: 12:00
  Lloc de lectura: UPC Campus Nord, ETSECCPB, C/ Jordi Girona 1-3, edifici C2, Sala Conferències 212, Barcelona
  Director/a de tesi: MOLINS BORRELL, CLIMENT
  Resum de tesi: Actualment hi ha un nombre creixent, tot i que reduït, de models capaços de realitzar simulacions aero‐hidro‐servoelàstiquestotalment acoblades en el domini del temps per a l'anàlisi d'aerogeneradors marins flotants (FOWT).Històricament, en els seus inicis, aquests models van adoptar àmpliament formulacions de sistemes multi‐cossosrígids (RMS) per descriure la resposta dinàmica global del sistema complet. No obstant això, la seva incapacitat perdeterminar l'estat de tensió‐deformació intern dels components hiperestàtics, juntament amb la irrupció deconceptes de plataforma amb una complexitat estructural més alta, van promoure el desenvolupament d'una segonageneració de models que adopten formulacions de sistemes multi‐cossos flexibles (FMS). L'estratègia principal delsquals, donat que eren fonamentalment una evolució dels primers, es basava en descriure la resposta dinàmica delscomponents flexibles superposant una anàlisi deformacional de primer ordre sobre la seva configuració espacial decos rígid. No obstant això, a la vegada que la indústria està ràpidament mostrant una tendència en les últimes dècadescap a aerogeneradors més grans i potents, alguns components del sistema han augmentat en esveltesa i flexibilitat.Com per exemple les pales del rotor o la torre, que comencen a requerir l'adopció d'anàlisis no lineals per avaluaradequadament la seva resposta dinàmica i el seu estat tensional intern.En aquest context, avui dia hi ha un nombre incipient però reduït de models capaços de realitzar anàlisis estructuralsdinàmics no lineals totalment acoblades de FOWTs. No obstant això, la majoria estan estrictament restringits aelements unidimensionals del tipus biga, forçant l'adopció de procediments de mapeig de càrregues locals aproximatsdurant la fase de disseny de detall. Per aquest motiu, en aquesta Tesi es proposa un nou model avançat totalmentacoblat basat en el mètode dels elements finits (FEM). Els principals avantatges del qual resideixen en la capacitat derealitzar anàlisis dinàmiques no lineals en el domini del temps de models estructurals complexos composats permúltiples elements finits de diferent naturalesa. Aquesta característica permet una definició més precisa delcomportament estructural real i, per tant, condueix a una descripció més detallada de l’estat intern tensodeformacionalsense la necessitat d'adoptar tècniques addicionals.Les equacions de balanç subjacents del model s'han derivat a partir del mètode Co‐Rotacional Independent del’Element (EICR), els fonaments del qual es van establir en el treball desenvolupat per C. C. Rankin i F. A. Brogan alsanys 80 i posteriorment readaptat i millorat per C.A. Felippa i B. Haugen als anys 2000. Tanmateix, com que inicialmentel mètode es va centrar principalment en anàlisis estructurals quasi‐estàtics no lineals, en el marc de la present tesis'ha desenvolupat una extensió detallada i consistent a la dinàmica no lineal basada en la teoria de la mecànica demedis continus.Per avaluar el rendiment del model estructural proposat, aquest s'ha verificat a partir d'un conjunt d’exemples dereferència disponibles a la literatura de l’anàlisi dinàmic no lineal de cossos flexibles mitjançant la mecànicacomputacional. Mentre que el model aero‐hidro‐servo‐elàstic totalment acoblat per a l'anàlisi de FOWTs s'ha validata partir de les dades experimentals proporcionades en el marc del projecte internacional Offshore Code Comparison,Collaboration, Continued, with Correlation and unCertainty (OC6) promogut per l'Agència Internacional de l'Energia(IEA).
  

• BENAVIDES ALCIVAR, JULIO DARIO: Thermo-mechanical performance of steel slag asphalt mixtures and their potential for urban heat mitigation
  
  Autor/a: BENAVIDES ALCIVAR, JULIO DARIO
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 19/09/2025
  Data de lectura: 14/11/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala Zienkiewich (CIMNE) Edifici C1, UPC - Campus Nord, Gran Capitán S/N 08034 Barcelona
  Director/a de tesi: APONTE HERNÁNDEZ, DIEGO FERNANDO | LÓPEZ MONTERO, TERESA
  Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral estudia l’àrid siderúrgic procedent del forn d’arc elèctric com a substitut tècnic i ambientalment viable de l’àrid natural en mescles asfàltiques. Tot i que l’objectiu principal fou avaluar-ne el comportament termo-mecànic i la capacitat per mitigar l’efecte d’illa de calor urbana (UHI), també s’abordaren aspectes clau com la resistència a la humitat, la fatiga, la fissuració i el temps de compactació, per tal de validar-ne l’aplicació real en paviments urbans sostenibles.Mitjançant investigacions experimentals organitzades en capítols complementaris, s’analitzà la influència de l’àrid siderúrgic sobre les propietats fisicoquímiques, mecàniques i tèrmiques de les mescles, així com la seva integració en sistemes de captació solar embeguts (ASC).En primer lloc, es caracteritzaren les propietats físiques, morfològiques i químiques de l’àrid siderúrgic, observant-se que la seva elevada rugositat i composició rica en òxids metàl·lics milloraven la resistència a la humitat (ITSR), fins i tot amb substitucions totals. En una segona fase, s’estudià l’ús parcial en les fraccions fines, mantenint la densitat dins dels rangs acceptables i superant limitacions relacionades amb el pes total de la mescla.També s’analitzaren les propietats mecàniques mitjançant assaigs de tracció indirecta, rigidesa i fatiga, considerant variacions en el contingut de l’escòria i en el gruix de la pel·lícula de betum (TF). S’evidencià un increment de la rigidesa i una reducció en la resistència a la fatiga, atribuïble a la major duresa de l’àrid i a un TF més prim. No obstant això, una mescla optimitzada (HMA_SL*) assolí un rendiment similar al de la mescla control, fins i tot en condicions tèrmiques crítiques.L’assaig Fénix revelà que les mescles amb escòria requerien més energia per fracturar-se, però mostraven un comportament postfractura més fràgil. Tanmateix, la mescla optimitzada presentà millores en tenacitat (IT) i energia de fractura (GF), confirmant la importància de l’ajust del contingut de lligant.Paral·lelament, s’estudiaren les propietats tèrmiques mitjançant assaigs experimentals i simulacions FEM. L’escòria reduí la conductivitat tèrmica, alentint el refredament i ampliant la finestra de compactació. Malgrat que això pot retardar l’obertura al trànsit, les simulacions permeteren predir amb precisió l’evolució tèrmica, millorant el control constructiu.Finalment, s’aplicà l’àrid siderúrgic en paviments solars amb col·lectors embeguts, orientats a mitigar l’UHI i recuperar energia tèrmica. Les mescles denses amb escòria (AC16D + AC22D) reduïren la temperatura superficial fins a 16,3 °C i mostraren una eficiència tèrmica superior a les mescles discontínues amb el mateix material, fet que confirma la seva idoneïtat en entorns urbans sostenibles.En conjunt, els resultats validen l’ús de l’àrid siderúrgic com un material tècnic, funcional i ambientalment competitiu per al desenvolupament de mescles asfàltiques estructurals i funcionals, contribuint a una pavimentació urbana més eficient i sostenible.
  

• CAMÓS VIDAL, ROBERT: Design and characterization of an unobtrusive ECG monitoring system for wheelchairs
  
  Autor/a: CAMÓS VIDAL, ROBERT
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA ELECTRÒNICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 16/09/2025
  Data de lectura: 14/11/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Aula de Teleensenyament de l'edifici B3 de l'ETSETB, campus nord
  Director/a de tesi: ROSELL FERRER, FRANCISCO JAVIER | SUDRIA ANDREU, ANTONI
  Resum de tesi: Aquest treball es va dur a terme en el marc del programa “Doctorats Industrials”, en col·laboració amb Regner Engineering S.L., una empresa especialitzada en la fabricació de solucions per a cadires de rodes, i la Universitat Politècnica de Catalunya.Atès que les malalties cardiovasculars (MCV) continuen sent la principal causa de mort a nivell mundial, i que les persones amb discapacitat presenten un risc incrementat, la necessitat de monitoratge cardíac continu i no intrusiu esdevé urgent.Es van analitzar tres mercats amb un alt índex de creixement per la monitoratge d’electrocardiografia (ECG) en cadires de rodes. En primer lloc, el mercat global de cadires de rodes creix de manera constant, amb una forta demanda de models elèctrics. En segon lloc, els mercats de dispositius wearables generals i mèdics s’estan expandint ràpidament, impulsats pels avenços en la integració de sensors i les necessitats sanitàries. Finalment, els sectors de salut mòbil (mHealth) i d’Internet de les coses aplicat a la salut (IoHT) estan experimentant un creixement important a causa de les tendències en salut digital i monitoratge remot. En conjunt, aquests mercats posen de manifest un fort potencial comercial pel sistema proposat.Aquesta tesi doctoral presenta el disseny i la validació d’un sistema innovador de monitoratge ECG no intrusiu, completament integrat en una cadira de rodes i adaptat a les necessitats diàries de persones amb mobilitat reduïda.La solució desenvolupada integra sensors ECG d’una única derivació als reposa-braços de la cadira, utilitzant elèctrodes actius alimentats mitjançant una font flotant (bootstrapped, en angles) per garantir una impedància d’entrada molt elevada i una alta relació de rebuig en mode comú (CMRR), fins i tot davant desajustos d’impedància entre elèctrodes. Aquest disseny permet que el sistema funcioni tant amb contacte directe conductiu (similar als elèctrodes secs) com amb acoblament capacitiu indirecte (a través de la roba), sense necessitat de modificacions en el maquinari.A més, el sensor ECG inclou un circuit de protecció contra descàrregues electrostàtiques (ESD), conforme amb la norma IEC 61000-4-2, precisament dissenyat i simulat per no degradar l’elevada impedància d’entrada. El sistema també incorpora connectivitat Bluetooth i un backend modular, amb la mirada posada en l’escalabilitat futura i l’aplicació industrial.La caracterització del sensor es va dur a terme mitjançant un muntatge experimental original, amb un acoblament en AC del sensor dins d’una gàbia de Faraday, que va permetre mesurar valors molt elevats d’impedància d’entrada a baixes freqüències, com ara 191 fF a 50 Hz, i relacions de rebuig en mode comú (CMRR) de fins a 76,1 dB. Les proves d’adquisició d’un ECG realitzades amb un voluntari vestint una samarreta de cotó van confirmar un registre precisa de la senyal ECG, amb una amplitud RMS de 117 µV i una relació senyal-soroll (SNR) de 31 dB.La investigació va assolir amb èxit els seus objectius, dissenyant i validant un sistema fiable d’ECG no intrusiu per a cadires de rodes, complint tant amb els estàndards clínics com amb els industrials. Estableix una base sòlida per a futurs desenvolupaments en el monitoratge de la salut. La solució proposada estableix les bases per a una futura integració en cadires, llits, seients de vehicles i fins i tot en tecnologies wearables. Representa un avenç important cap a un monitoratge ECG fiable i no intrusiu per a persones amb mobilitat reduïda, amb un enfocament tant cap a la comercialització i l’entorn clínic.
  

• CONESA ORTEGA, DAVID: Empirical and Structural Mathematical Models for Biological Systems: Case Studies in COVID-19 and Cardiac Dynamics
  
  Autor/a: CONESA ORTEGA, DAVID
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 21/10/2025
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: ALVAREZ LACALLE, ENRIQUE
  Resum de tesi: En un món divers i complex com el que habitem, ens qüestionem com és el funcionament de tot el que ens envolta. Volem entendre què, com, per què, quan, i, en aquest context, es va començar a emprar el llenguatge matemàtic per modelitzar i explicar els successos d'aquest món. La biologia abasta molts temes variats, a multitud d'escales diferents, i els tipus de models emprats per al seu estudi canvien d'un a l'altre.En aquesta tesi s'elaboren models matemàtics empírics i predictius, també mecanístics, per a l'estudi i anàlisi de dues branques de la biologia: epidemiologia, en el context d'una pandèmia com la COVID-19, i dinàmica cardíaca.En primer lloc, s'elaboren models predictius de tipus Gompertz per a la predicció a dues setmanes del creixement del nombre d'infectats per COVID-19 a partir de les dades desglossades per país reportades per l'Organització Mundial de la Salut. En aquest capítol, s'analitza la fiabilitat i precisió d'aquests models a partir de diferents tipus de processament per corregir patrons de les sèries de dades deguts a possibles inconsistències en els informes diaris que es duien a terme durant els moments més tensos de la pandèmia.Continuant amb epidemiologia, en aquesta tesi també es realitza un estudi de correlacions entre el creixement de la incidència de la COVID-19 a la societat espanyola, província a província, i dades de mobilitat de diferents fonts, i dades climatològiques. Particularment, s'analitzen dades de mobilitat obtingudes per part del Ministeri de Transport, Mobilitat i Agenda Urbana i de Facebook Data For Good. Emprant eines com l'Anàlisi de Components Principals, determinem quines dades, ja sigui de mobilitat en dies laborables o caps de setmana, temperatura o humitat, correlacionen més amb la propagació de la malaltia. Els resultats indiquen que la mobilitat és, o directament causal, o correlaciona directament amb altres mesures que afecten la propagació, mentre que els patrons meteorològics per si sols resulten menys rellevants.Canviant de tema, aquesta tesi també s'enfoca en el desenvolupament de models computacionals per a l'estudi de la dinàmica del calci en els cardiomiòcits per al seu posterior anàlisi en relació a malalties cardíaques. Per una banda, es desenvolupa un model d'aurícula de conill a partir de dos models, un model previ del mateix autor d'aquesta tesi centrat en la dinàmica espacial del calci, i un altre model, desenvolupat per en Holmes, l'interès del qual estava en les corrents iòniques de la membrana. En el procés, a partir d'un enfoc basat en una població de models, es determinen certs paràmetres incògnita pels corrents de RyR2, NCX i SERCA que donen lloc a models que es comporten segons dades experimentals habitualment observades. A més a més, en el procés, s'obtenen diversos grups amb comportaments variats entre ells, útils per a l'estudi de cèl·lules en condicions més propenses a certes malalties.Finalment, es desenvolupa un altre model a escala submicromètrica per analitzar com es formen ones de calci i de quin tipus són. En particular, s'estudien casos en què la calseqüestrina es troba o no colocalitzada amb els RyR2, o quant afecta la inactivació dels RyR2 per mitjà de la calmodulina a la propagació de les ones. L'estudi demostra que la colocalització de la calseqüestrina i els RyR és clau i vital en la propagació de l'ona. La inactivació del RyR2 per mitjà de la calmodulina permet que l'ona viatgi més ràpidament i dificulta l'aparició d'un estat d'equilibri consistent en un calci al citosol excessivament elevat a canvi d'una càrrega inferior al reticle sarcoplasmàtic.En conclusió, aquesta tesi contribueix a l'estudi de dos àmbits completament diferents de la biologia a partir de diferents tipus de models matemàtics, sempre per entendre i prevenir causes que comporten malaltia.
  

• ORTIZ MEMBRADO, LAIA: Nanoindentation mapping of multiphase materials: statistical analysis and machine learning approaches
  
  Autor/a: ORTIZ MEMBRADO, LAIA
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: CIÈNCIA I ENGINYERIA DE MATERIALS
  Departament: Departament de Ciència i Enginyeria de Materials (CEM)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 21/10/2025
  Data de lectura: 14/11/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: ESCOLA D'ENGINYERIA BARCELONA ESTC/Eduard Maristany, 16 (08019 Barcelona)934137400Planta 0 Aula A A0.02 https://meet.google.com/tbz-idvb-edx
  Director/a de tesi: JIMENEZ PIQUÉ, EMILIO | MATEO GARCIA, ANTONIO MANUEL
  Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral se centra en la caracterització micromecànica de materials multifàsics mitjançant mapatge de nanoindentació d’alta velocitat (HSNM), combinant-lo amb tècniques estadístiques i d’aprenentatge automàtic. L’objectiu és extreure i interpretar propietats mecàniques amb resolució espacial a partir de grans conjunts de dades, millorant la comprensió de les relacions microestructura-propietat en sistemes complexos com compostos ceràmic-metall i acers heterogenis.La tècnica HSNM permet adquirir dades locals amb resolució micromètrica sobre grans àrees, però el seu ús presenta diversos reptes: optimització de l’espaiat entre indentacions, interpretació de dades disperses, limitacions de la distribució Gaussiana per representar propietats micromecàniques, i dificultats en la classificació prop d’interfases. A més, hi ha un interès creixent en automatitzar la interpretació mitjançant aprenentatge automàtic.Els objectius d’aquesta tesi inclouen: (i) avaluar materials industrialment rellevants amb HSNM, (ii) aplicar aprenentatge no supervisat per quantificar transicions micromecàniques, (iii) introduir distribucions esbiaixades com alternativa als ajustos Gaussians, i (iv) desenvolupar models supervisats que classifiquin la resposta de nanoindentació segons la forma de la corba completa.Metodològicament, la tesi implementa el model de mescla Gaussiana (GMM) per agrupar propietats mecàniques i identificar fases en materials com WC-Co i acers superdúplex. Aquesta estratègia permet analitzar superfícies àmplies i detectar transicions mecàniques, com gradients d’enduriment en acers avançats d’alta resistència (AHSS) i canvis de propietats produïts per fusió amb feix d’electrons (PBF-EB) en aliatges 316L/V4E.Per abordar dades asimètriques o disperses, s’introdueix l’ajust de distribucions Skew-normal, que ofereix una representació més fidel de la realitat, especialment en zones influïdes per interfases com en metalls durs. Aquest enfocament millora la classificació de fases respecte als ajustos Gaussians tradicionals.La tesi també desenvolupa un model supervisat basat en xarxes neuronals convolucionals (CNNs), entrenat amb corbes de resposta mecànica transformades en imatges bidimensionals que preserven la seva forma. Aquest model permet classificar les respostes en fases conegudes amb alta precisió i proporciona una puntuació de confiança contínua per a cada classificació. Això suposa un canvi de paradigma cap a una classificació basada en similitud, que facilita la construcció de mapes continus capaços de capturar amb més realisme les transicions micromecàniques i el comportament d’interfases.En conjunt, el treball posa de manifest el potencial del HSNM combinat amb tècniques estadístiques i d’aprenentatge automàtic per caracteritzar materials multifàsics complexos. La tesi obre noves vies per millorar la interpretació del comportament mecànic heterogeni i per integrar-lo amb dades microestructurals, contribuint al desenvolupament de metodologies més robustes i automatitzades en la ciència dels materials.