Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 01/10/2026

• VILELLA I CROSAS, TÀNIA: Biocompatible superelastic TiNb-based alloys produced by additive manufacturing
  
  Autor/a: VILELLA I CROSAS, TÀNIA
  Programa: CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES
  Departamento: Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales (CEM)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 02/09/2026
  Fecha de lectura: 01/10/2026
  Hora de lectura: 12:00
  Lugar de lectura: ESCOLA D'ENGINYERIA BARCELONA ESTC/Eduard Maristany, 16 (08019 Barcelona)EDIFICI A planta 0, SALA D'ACTEShttps://meet.google.com/hzr-ymub-uum
  Director/a de tesis: FARGAS RIBAS, GEMMA | RODRÍGUEZ RIUS, DANIEL
  Resumen de tesis: El éxito clínico de los implantes ortopédicos de carga está limitado por el apantallamiento de tensiones (stress-shielding) —debido a la disparidad del módulo elástico entre las aleaciones de titanio estándar (Ti-6Al-4V) y el hueso cortical— y por el riesgo de toxicidad o hipersensibilidad del NiTi. Los sistemas de TiNb tipo β, libres de Ni, son una alternativa biocompatible ideal por su baja rigidez y superelasticidad. Sin embargo, el procesado convencional (fundición y forja) provoca segregación de fases, y la fabricación aditiva (FA) convencional está limitada por el alto coste de los polvos esféricos prealeados. Para solucionarlo, esta Tesis desarrolla vías de FA rentables para fabricar arquitecturas complejas que imitan al hueso directamente a partir de mezclas de polvos elementales irregulares mediante dos enfoques: Escritura Directa de Tinta (DIW) con sinterización en vacío, y Fusión de Lecho de Polvo por Haz de Electrones (PBF-EB).La primera parte optimiza la vía DIW para configuraciones binarias de TiNb. El cribado reológico identificó una carga óptima de polvo sólido del 75% en peso, maximizando la densidad en verde y manteniendo el comportamiento pseudoplástico y el límite elástico necesarios para retener la forma tras la impresión. Una carga del 80% en peso desencadena una transición de atascamiento (jamming) microrreológica por la fricción interna entre partículas irregulares. Los ciclos de sinterización en vacío permitieron controlar la densificación y porosidad; las redes de poros tubulares abiertos se consolidaron en porosidad interna aislada, preservando la macroestructura. El Nb actúa como estabilizador β y suprime la fase α, logrando una matriz β cúbica centrada en el cuerpo (bcc) de baja rigidez. Mediante micro y nanoindentación instrumentada, se demostró que la rigidez macroaparente de los andamios (scaffolds) porosos iguala con éxito la del hueso cortical humano.En la segunda parte, la formulación de la tinta se amplió a sistemas ternarios (TiNbZr, TiNbTa) y cuaternarios (TiNbTaZr), logrando una aleación in-situ exitosa. La tercera parte investiga la consolidación en estado líquido en una sola etapa mediante PBF-EB de alta energía. Se desarrolló una ventana de proceso estrecha donde la intensa mezcla hidrodinámica supera la gran diferencia de temperatura de fusión entre el Ti y el Nb refractario. El alto vacío y el recocido térmico in-situ eliminaron la macrosegregación, resultando en fases β únicas homogéneas o fases α’’ metaestables. La fase β de baja rigidez se integró con diseños avanzados de Superficie Mínima Triplemente Periódica (giroide TPMS) para mitigar el apantallamiento de tensiones.Finalmente, la validación biológica in vitro con células similares a osteoblastos SaOs-2 demostró una excelente citocompatibilidad en todos los casos. En conclusión, esta Tesis demuestra estrategias de fabricación flexibles y rentables que conectan materias primas de bajo coste con materiales funcionales de alto rendimiento. Al integrar complejidad arquitectónica y control microestructural, se establece una vía sólida para desarrollar implantes superelásticos de nueva generación que imitan al hueso, mejorando la seguridad del paciente y la fiabilidad clínica a largo plazo.
  

Fecha de lectura: 02/10/2026

• GARCÍA CARRASCO, VÍCTOR: El nexe aigua-energia de Catalunya davant la transició energètica: simulació horària, dessalinització oportunista i optimització multi-objectiu
  
  Autor/a: GARCÍA CARRASCO, VÍCTOR
  Programa: ESTADÍSTICA E INVESTIGACIÓN OPERATIVA
  Departamento: Departamento de Estadística e Investigación Operativa (EIO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 02/09/2026
  Fecha de lectura: 02/10/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: FIB Sala d'actes Manuel Martí Recober B6-planta 0
  Director/a de tesis: FONSECA CASAS, PAU
  Resumen de tesis: Cataluña afronta simultáneamente dos crisis estructurales: la transición hacia un sistema eléctrico descarbonizado y el agravamiento del estrés hídrico en un contexto de cambio climático. La sequía de 2021-2024, que llevó los embalses del sistema Ter-Llobregat a niveles de emergencia, y la aceleración del despliegue renovable previsto por el PROENCAT evidencian la necesidad de herramientas de planificación que integren ambos subsistemas. Esta tesis aporta las herramientas para desarrollar el primer gemelo digital del sistema acoplado agua-energía de Cataluña con resolución horaria, especificado formalmente mediante el lenguaje SDL (Specification and Description Language) según el paradigma DT = DM + DS.El modelo integra la generación eléctrica (nuclear, eólica, fotovoltaica, hidráulica, almacenamiento y ciclos combinados), la gestión hídrica (embalses, desalinización, regeneración) y las políticas de sequía (restricciones progresivas por fases) en un único marco de simulación. Se ha validado retrospectivamente contra el mix eléctrico de 2024 (errores < 2%), prospectivamente contra las proyecciones del PROENCAT para los horizontes 2030 y 2040, y bajo estrés mediante 5 escenarios de perturbación hidrológica. El espacio de soluciones, con hasta 14 variables de decisión, se ha explorado con Random Grid Search y NSGA-II, permitiendo una comparación metodológica de ambos enfoques de optimización multiobjetivo.Los resultados demuestran que la capacidad de desalinización planificada de 160 hm³/año es necesaria pero insuficiente bajo escenarios de cambio climático severo, y que 240 hm³/año sí proporcionan un margen de seguridad robusto. Se propone y evalúa una estrategia de desalinización oportunista que vincula la operación de las plantas a la disponibilidad de excedentes renovables, consiguiendo que entre el 49% y el 75% del agua se produzca en horas con excedentes, con una reducción del consumo de gas del 20-34%. El modelo confirma la viabilidad de los objetivos del PROENCAT para 2040 e identifica 14,8 TWh de excedentes renovables como sinergia fundamental entre la transición energética y la seguridad hídrica.Esta tesis aporta contribuciones en tres ámbitos: la integración formal del nexo agua-energía a escala de cuenca regional, la formulación de una estrategia de desalinización oportunista sin precedentes en la literatura, y una metodología de optimización multiobjetivo comparada transferible a otras cuencas mediterráneas.
  

• HURTÁN DÍAZ, ENRIQUE: Experimental Characterization of Microconfined High-Pressure Transcritical Fluid Turbulence
  
  Autor/a: HURTÁN DÍAZ, ENRIQUE
  Programa: INGENIERÍA MECÁNICA, FLUIDOS Y AERONÁUTICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Mecánica (EM)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 04/09/2026
  Fecha de lectura: 02/10/2026
  Hora de lectura: 09:00
  Lugar de lectura: Sala de conferències/polivalent de l'edifici I del Campus Diagonal-Besòs, EEBE.
  Director/a de tesis: JOFRE CRUANYES, LLUÍS | CASALS TERRE, JASMINA
  Resumen de tesis: Los sistemas microfluídicos han emergido como una tecnología clave para el desarrollo de dispositivos compactos y altamente integrados en aplicaciones biomédicas y químicas. Sin embargo, su rendimiento en aplicaciones energéticas continúa limitado por el predominio de flujos laminares en pequeños canales, donde los procesos de transporte están gobernados principalmente por difusión molecular. En esta tesis se investiga la aparición de flujos turbulentos en fluidos transcríticos microconfinados a alta presión como una nueva vía para superar dichas limitaciones. En particular, el trabajo se centra en el estudio de los fuertes gradientes de propiedades termofísicas que se generan cerca del punto crítico y durante el cruce de la línea de pseudo-ebullición —que separa los estados de comportamiento similares a líquido y gaseoso— en la desestabilización de flujos microscópicos y en la mejora del transporte de masa y calor.La investigación comienza estableciendo el marco experimental y metodológico necesario para estudiar fluidos transcríticos microconfinados en condiciones termodinámicas extremas. Para ello, se desarrolla una plataforma microfluídica capaz de operar a alta presión, integrando sistemas avanzados de control térmico y diagnóstico óptico de alta resolución basados en medidas de μPIV. Se presta especial atención a la identificación de las principales escalas espacio-temporales que gobiernan estos flujos y a la evaluación de las limitaciones experimentales para resolver las escalas turbulentas más pequeñas. El análisis revela que las escalas termofísicas asociadas a los gradientes de densidad se vuelven comparables a las escalas hidrodinámicas más pequeñas del flujo, dando lugar a un acoplamiento termodinámico–hidrodinámico que altera la interpretación fundamental del transporte a microescala.A partir de este marco, la tesis demuestra experimentalmente la existencia de regímenes turbulentos inducidos por inestabilidades bajo condiciones transcríticas en flujos microconfinados. Los resultados muestran que los fuertes gradientes de densidad generan un torque baroclínico que ayuda a desencadenar perturbaciones del flujo desarrollando turbulencia incluso a números de Reynolds inferiores a los de flujos incomprensibles clásicos. Las visualizaciones revelan fluctuaciones representadas mediante distorsiones ópticas y migración turboforética de partículas, proporcionando evidencia experimental de dinámicas turbulentas previamente predichas mediante simulaciones numéricas directas (DNS).El impacto de estos regímenes sobre los procesos de transporte se investiga posteriormente mediante el desarrollo de una plataforma de microcanales enfocada al intercambio térmico. Para ello, se desarrolla una nueva plataforma híbrida de fabricación propia basada en canales de Ostemer–cobre, capaz de operar a alta presión manteniendo simultáneamente accesibilidad óptica y control térmico. Las mediciones de transferencia de calor demuestran una mejora convectiva en condiciones transcríticas, directamente relacionada con la aparición de mecanismos de turbulencia inducidos por las inestabilidades generadas. Estos resultados establecen una conexión directa entre la física subyacente del flujo y el comportamiento termofluídico macroscópico observado.En conjunto, los resultados de esta tesis demuestran que el transporte de tipo turbulento en sistemas microfluídicos puede alcanzarse explotando el comportamiento termodinámico de los fluidos cerca del punto crítico. Este trabajo establece un nuevo paradigma para la mejora del transporte a microescala y abre nuevas oportunidades para el desarrollo de tecnologías microfluídicas de alto rendimiento para aplicaciones de gestión térmica, conversión de energía e intensificación de procesos.
  

• KALLINGER, MAGNUS DANIEL: Layout Optimization in Floating Offshore Wind with Focus on Subsea Components
  
  Autor/a: KALLINGER, MAGNUS DANIEL
  Programa: INGENIERÍA CIVIL
  Departamento: Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 06/07/2026
  Fecha de lectura: 02/10/2026
  Hora de lectura: 12:00
  Lugar de lectura: UPC Campus Nord, ETSECCPB, C/ Jordi Girona 1-3, edificio C1, Sala 002, Barcelona
  Director/a de tesis: DOMÍNGUEZ GARCÍA, JOSÉ LUIS | TRUBAT CASAL, PAU
  Resumen de tesis: La energía eólica marina flotante se considera una tecnología clave para explotar los recursos eólicos en aguas profundas, donde los cimientos fijos al lecho marino dejan de ser económicamente competitivos. Sin embargo, los proyectos de energía eólica flotante a gran escala siguen vi´endose limitados por su elevado coste, su escasa madurez y la fuerte interdependencia multidisciplinar entre los subsistemas que, en conjunto, determinan la viabilidad y el rendimiento de los parques. Los componentes submarinos son fundamentales para esta interrelación: los sistemas de mantenimiento de posición y los cables de alimentación dinámicos/estáticos no solo determinan la respuesta estructural y el rendimiento eléctrico, sino que también imponen restricciones de primer orden al diseño del parque eólico (ubicación de las turbinas, huellas de anclaje, topología de los cables y corredores de tendido). Además, la limitada viabilidad de la instrumentación submarina motiva el desarrollo de estrategias de monitorización que puedan reducir la carga de operación y mantenimiento y facilitar el funcionamiento basado en el estado. En este contexto, la presente tesis aborda la optimización de la disposición de la eólica marina flotante, centrándose en los componentes submarinos. La tesis se estructura en torno a tres líneas de investigación, en consonancia con los capítulos de contribución que siguen a continuación. En primer lugar, desarrolla un marco de optimización en fase inicial para el diseño de sistemas de mantenimiento de posición que combina simulaciones en el dominio de la frecuencia, eficientes desde el punto devista computacional, con una optimización de enjambre de partículas personalizada para analizar amplios espacios de diseño (disposición, materiales y componentes auxiliares). El marco se aplica tanto a plataformas eólicas flotantes convencionales como a un concepto de amarre en un solo punto con orientaci´on variable. En segundo lugar, investiga la detección virtual para aerogeneradores flotantes con el fin de estimar las cargas críticas de amarre y estructurales a partir de mediciones accesibles, motivada por el elevado esfuerzo de instalación y mantenimiento de los sensores submarinos y por la necesidad de una monitorización escalable. En tercer lugar, impulsa el diseño de interconectados de parques eólicos flotantes mediante (i) la optimización de la topología a nivel de parque, que incorpora los efectos de la longitud de los cables específicos de los sistemas flotantes y el rendimiento tecnoeconómico, y (ii) un trazado basado en datos físicos que tiene en cuenta explícitamente los desplazamientos de los flotadores, las restricciones de interacción entre el amarre y los cables, la viabilidad del aterrizaje y la batimetría tridimensional. Los resultados muestran, en primer lugar, que la optimización del mantenimiento de la posición en las primeras fases puede llevarse a cabo de manera eficiente, al tiempo que se obtienen diseños técnicamente válidos y rentables, y ponen de relieve la importancia de lafuncionalidad específica de cada línea, el tipo de subestructura y las decisiones dependientes de la ubicación. En segundo lugar, los estudios de detección virtual demuestran que las cargas críticas pueden estimarse con una precisión ´util y una mayor robustez cuando se integra la estructura física en el proceso de aprendizaje, lo que permite reducir la dependencia de la instrumentación submarina. En tercer lugar, en el ámbito eléctrico, la topología y los métodos de trazado propuestos mejoran la coherencia física y la viabilidad de los trazados de los cables de los parques eólicos flotantes y producen reducciones cuantificables en la longitud de los cables y el coste de inversión, lo que se traduce en un menor coste nivelado de la energía. Las mejoras relativas son modestas, pero el ahorro absoluto resulta significativo a escala de parque.
  

• RIVERA TORRES, PEDRO JUAN: Complex Engineering Systems: Expanding the Bioengineering Toolset with Biomimetic and Complexity Science-Based Solutions to Engineering Problems.
  
  Autor/a: RIVERA TORRES, PEDRO JUAN
  Programa: INGENIERÍA BIOMÉDICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial (ESAII)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 13/07/2026
  Fecha de lectura: 02/10/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Sala Polivalent, Edifici A, Av. d'Eduard Maristany, 16, 08019 Barcelona, Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
  Director/a de tesis: KANAAN IZQUIERDO, SAMIR
  Resumen de tesis: Esta tesis tiene como propósito la expansión del grupo de herramientas disponibles para la solución de problemas en ingeniería a través del uso de las Redes Booleanas Probabilísticas, con el propósito de validar sus beneficios como mecanismos de solucionar problemas en ingeniería; para aprendizaje automático (incluyendo aprendizaje reforzado) y detección de fallos en fabricación industrial. El uso de Redes Booleanas Probabilísticas (PBN, utilizadas en la simulación y modelización de redes de regulación genética) ha sido comprobado como mecanismo de sistemas de potencia eléctrica inteligentes. La modelación de sistemas con PBN permite construir modelos de dispositivos diseñados, como médicos y científicos, conocer sus diferentes modos de fallo, e incrementar la robustez de los mismos usando aprendizaje automático para reaccionar predictivamente fallos y averías. Presentaremos además el uso de Redes Booleanas Probabilísticas como mecanismo constructor de modelos para determinar la confiabilidad diferentes procesos, y el control de su evolución utilizando Aprendizaje por Refuerzo. Los modelos nos permitirán estudiar el cómo evadir estados en donde pudieran encontrarse en modo de fallo o avería, mejorando la confiabilidad de los sistemas y produciendo se presenta un sistema de fabricación y un sistema de red inteligente de potencia eléctrica modelado como Red Booleanas Probabilísticas que a las que se le enseña a evitar fallos y averías similar a como lo haría una red neuronal artificial, pero sin el entrenamiento que estas requieren, permitiendo que el sistema evite fallos y modos de operación -parcial en avería.