Escola de Doctorat

Data de lectura: 22/07/2026

• ALVAREZ GALERA, EDGAR: HELIUM NUCLEATION IN LIQUID ALKALI METALS AND LEAD–LITHIUM ALLOYS
  
  Autor/a: ALVAREZ GALERA, EDGAR
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 25/06/2026
  Data de lectura: 22/07/2026
  Hora de lectura: 09:00
  Lloc de lectura: Sala de Juntes de la FIB, Edifici B6, planta 1, Campus Nord UPC
  Director/a de tesi: MARTÍ RABASSA, JORDI | BATET MIRACLE, LLUIS
  Resum de tesi: En aquesta tesi s’estudia la barreja d’heli amb metalls líquids mitjançant el mètode de dinàmica molecular clàssica. L’objectiu principal és comprendre els mecanismes microscòpics que governen la nucleació de l’heli en diversos metalls líquids, amb èmfasi en l’eutèctic de plom--liti.Els resultats obtinguts contribueixen a una millor comprensió dels processos en sistemes metall--gas, amb aplicacions en ciència de materials i enginyeria nuclear. Aquestes mescles són relativament exòtiques i escassament estudiades, a causa de la dificultat de tractar-les experimentalment. El treball compilat en aquesta tesi respon a la necessitat de caracteritzar les mantes reproductores de triti dels futurs reactors de fusió, basades en la col·lisió de neutrons lliures amb àtoms de liti presents en l’aliatge eutèctic de plom--liti. Aquest procés produeix triti i allibera heli com a subproducte. La coneguda baixa solubilitat de l’heli en diversos metalls líquids suggereix una forta tendència a la formació de nanobombolles dins dels mòduls reproductors. Per tant, comprendre aquests mecanismes és essencial per millorar l’eficiència i la seguretat dels sistemes de fusió.Mitjançant simulacions numèriques, es van analitzar les interaccions entre els àtoms d’heli i de metall, així com els mecanismes físics responsables de la segregació del gas noble. Al llarg d’aquesta tesi, es van investigar els efectes de les condicions termodinàmiques, és a dir, de la temperatura i de la composició del dissolvent. Tot i que el focus principal es va situar en el sistema eutèctic plom--liti, l’estudi no es va limitar a aquesta composició. Es van estudiar diverses proporcions de plom i liti, així com altres metalls alcalins líquids purs.En la primera part de la tesi, es van proposar models d’interacció per als metalls líquids i les seves mescles amb heli. En aquesta etapa, com a primera aproximació, es van negligir els efectes del triti durant el procés de nucleació. Els camps de forces que descriuen totes les interaccions dins de les mescles es van adaptar a partir de potencials interatòmics disponibles en la literatura. Els models de metall líquid incorporaven la contribució efectiva dels núvols electrònics, i el seu rendiment es va avaluar mitjançant l’estudi de propietats termodinàmiques, estructurals i volumètriques.Com a segona aproximació, l’heli es va tractar sense contribucions electròniques explícites. Diverses propietats termofísiques es van reproduir satisfactòriament, proporcionant així una validació parcial del model proposat. En conseqüència, els camps de forces resultants es basaven en la hipòtesi de transferibilitat dels potencials interatòmics a les condicions termodinàmiques investigades en aquest treball.En la segona part de la tesi, es van presentar els estudis més innovadors. Aquests corresponen a l’estudi de la solubilitat de l’heli (constants de Henry) en metalls alcalins i aliatges de plom--liti, així com de la tensió interfacial i les inhomogeneïtats de pressió entre fases. Sota la hipòtesi que aquests processos estan governats per la teoria clàssica de la nucleació, aquests estudis permeten determinar les contribucions volumètrica i interfacial a la formació de bombolles. La primera està determinada pel grau de sobresaturació d’una mescla en què l’heli es troba inicialment dissolt i està intrínsecament lligada a la solubilitat. La segona és proporcional a l’àrea de la superfície divisòria, amb la tensió interfacial actuant com a factor multiplicatiu.Finalment, per obtenir una representació més acurada de les mescles, es va incloure el triti mitjançant models de potencial desenvolupats en aquest treball, amb l’objectiu de predir els efectes de l’isòtop de l’hidrogen sobre els resultats anteriors.
  

• URBANIAK, DOMINIK: Autonomous and Collaborative Robotic Systems in 5G Smart Factories
  
  Autor/a: URBANIAK, DOMINIK
  Programa: AUTOMÀTICA, ROBÒTICA I VISIÓ
  Departament: Institut d'Organització i Control de Sistemes Industrials (IOC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 23/06/2026
  Data de lectura: 22/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Aula 28.8 de l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB)Campus Diagonal Sud, Av. Diagonal, 647, 08028 Barcelona
  Director/a de tesi: ROSELL GRATACOS, JOAN | SUAREZ FEIJOO, RAUL | ROSELL GRATACOS, JOAN | SUAREZ FEIJOO, RAUL | SUPPA, MICHAEL
  Resum de tesi: S'espera que els manipuladors mòbils autònoms i col·laboratius tinguin un paper central en les fàbriques intel·ligents del futur, en permetre una producció flexible i centrada en l'ésser humà. Per assolir aquesta visió calen sistemes robòtics que puguin reaccionar de manera segura al comportament humà dinàmic, alhora que executen de forma eficient tasques de manipulació complexes. Aquests requisits imposen altes demandes computacionals a la percepció, la planificació i el control, les quals poden superar les capacitats de les plataformes robòtiques mòbils. Les arquitectures de control distribuït que aprofiten el processament en el límit de la xarxa i la comunicació sense fils ofereixen una solució prometedora en permetre la delegació de càrrega computacional. No obstant això, la seva eficàcia depèn de factors estretament vinculats i interdisciplinaris que abasten la comunicació, la visió per computador i el control. Més enllà de la delegació de càlcul, els sistemes de control distribuït també permeten la percepció distribuïda mitjançant la integració de sensors visuals externs, ampliant el camp perceptiu del robot més enllà de les limitacions dels sensors a bord.Aquesta tesi investiga com es poden dissenyar arquitectures de control distribuït per a manipuladors mòbils autònoms i col·laboratius per aprofitar de manera segura i eficient la comunicació sense fils i el processament en el límit (edge computing) en entorns industrials. Es desenvolupen i avaluen dues arquitectures complementàries que difereixen fonamentalment en la ubicació de la percepció, l'estratègia de control i el paper de la latència de la comunicació.La primera arquitectura, un sistema habilitat per a la vora (Edge-Enabled), està orientada a escenaris col·laboratius de seguretat crítica que utilitzen sensors RGB-D a bord amb una càrrega lateral opcional a la vora. S'implementa un bucle complet de percepció i control distribuït sobre xarxes 5G privades, que integra comunicació sense fils, processament d'imatges basat en la vora i control de velocitat cartesiana en bucle tancat. Amplis experiments simulats i reals analitzen com la velocitat de captació, la resolució i la compressió d'imatges, la latència de càlcul, la tecnologia de comunicació i la configuració de la qualitat de servei afecten conjuntament el temps de reacció de principi a fi. Els resultats mostren que la computació en el límit només redueix la latència en condicions específiques i que un comportament de seguretat robust requereix mecanismes explícits per gestionar la variància i els errors de percepció.La segona arquitectura, un sistema dependent de l'edge (Edge-Dependent), aborda la manipulació deliberativa sota restriccions distribuïdes fixes, on la percepció i la planificació es duen a terme externament. Es presenta un marc de planificació de moviments basat en l'aprenentatge que genera trajectòries 3D suaus, gairebé òptimes i lliures de col·lisions amb un temps de computació en línia baix, utilitzant dades visuals externes. Les simulacions i els experiments amb robots reals demostren la generalització a través de configuracions d'obstacles i un rendiment competitiu en comparació amb línies de base de planificació establertes.En conjunt, aquestes contribucions aclareixen quan la computació edge sense fils millora el rendiment robòtic i quan introdueix limitacions fonamentals, proporcionant dissenys de sistema pràctics i perspectives conceptuals per al control robòtic distribuït en entorns industrials de nova generació.
  

Data de lectura: 23/07/2026

• DENIA BERROCOSO, ANGEL: Towards characterization improvement and design optimization of steel fibre reinforced concrete elements for underground structures: experimental study and non-linear analysis
  
  Autor/a: DENIA BERROCOSO, ANGEL
  Programa: ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 26/06/2026
  Data de lectura: 23/07/2026
  Hora de lectura: 11:30
  Lloc de lectura: Sala B1-005 ( UPC Campus Nord - Barcelona)
  Director/a de tesi: DE LA FUENTE ANTEQUERA, ALBERTO | MONSERRAT LOPEZ, ANDREA
  Resum de tesi: La creixent demanda de transport urbà eficient ha convertit les infraestructures subterrànies en un component central de l'enginyeria civil moderna. L'excavació mecanitzada mitjançant tuneladores (TBM) s'ha consolidat com a mètode constructiu predominant, i el revestiment de dovelles prefabricades com a solució estructural principal. El disseny d'aquests revestiments no està governat únicament pel comportament global de l'anell: els efectes localitzats a les juntes radials, incloent la transferència de càrregues concentrades durant l'empenta de la TBM i en servei, el confinament en zones d'entrada de càrrega parcial, i la redistribució d'esforços sota accions accidentals com el foc, determinen amb freqüència el comportament estructural.El formigó reforçat amb fibres (FRF) està ben consolidat com a material estructural per a revestiments, amb una base normativa sòlida i una àmplia aplicació pràctica. Els seus avantatges més rellevants són: la ductilitat post-fissuració per al control del hendiment a les juntes, la limitació de l'obertura de fissura sota esforços circumferencials en servei, i la capacitat resistent residual sota el desconxament induït pel foc. A les juntes radials, la resposta sota càrrega concentrada està governada per dos mecanismes de confinament diferenciats: una contribució geomètrica associada a l'estat biaxial de compressió sota la placa de càrrega, i una contribució material impulsada pel pont i tenacitat de les fibres que estabilitza la branca post-pic i retarda la localització de fissures. La translació d'aquests mecanismes a un disseny consistent i optimitzat continua sent un problema obert, amb potencial significatiu de millora en eficiència, però amb necessitat de metodologies validades que vinculin la caracterització material amb la resposta estructural.Aquesta tesi aborda aquests reptes mitjançant un programa experimental i numèric integrat. El component experimental caracteritza ambdues contribucions de confinament sota condicions de càrrega parcial representatives de les juntes radials, quantificant la seva dependència del contingut de fibres i l'excentricitat de càrrega. Aquests resultats proporcionen la base constitutiva per a models d'elements finits no lineals calibrats mitjançant anàlisi invers i validats a escala de proveta i estructural. Aquest marc s'aplica en un context de disseny basat en fiabilitat per avaluar l'eficiència estructural assolible quan el comportament post-fissuració i els efectes de confinament es modelen de forma explícita. El component de foc estén aquest marc mitjançant una anàlisi termo-mecànica seqüencialment acoblada amb modelització explícita de juntes i estudi paramètric de la profunditat de desconxament, proporcionant els esforços a les juntes radials sota la combinació accidental i contribuint a un procediment de verificació per a aquest escenari de disseny.
  

• GAMEL, MANSUR MOHAMMED ALI: Development of Epitaxial-free c-Ge Thermophotovoltaic Devices: from Double-Side Towards Interdigitated Back Contacted Structures
  
  Autor/a: GAMEL, MANSUR MOHAMMED ALI
  Programa: ENGINYERIA ELECTRÒNICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 22/06/2026
  Data de lectura: 23/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Aula de Teleensenyament, edifici B3
  Director/a de tesi: MARTIN GARCIA, ISIDRO | GARIN ESCRIVA, MOISES
  Resum de tesi: Satisfer la demanda mundial d’electricitat i mitigar el canvi climàtic requereix tecnologies que superin la intermitència de les energies renovables. La conversió termofotovoltaica (TPV) és una solució prometedora d'estat sòlid per a aplicacions com l'emmagatzematge tèrmic i la recuperació de calor residual. Els dispositius TPV recents superen el 40% d'eficiència, rivalitzant amb els motors Stirling i Brayton, però depenen de semiconductors III-V cars i amb tecnologia epitaxial, cosa que en limita la viabilitat econòmica.Aquesta tesi se centra en el germani cristal·lí (c-Ge) com a absorbidor alternatiu de baix cost i desenvolupa mètodes de fabricació sense epitaxia (PECVD, ALD, processat amb làser) per a dispositius TPV de c-Ge, progressant des de contactes de doble cara fins a estructures de contacte interdigitat a la part posterior (IBC).Primer, es desenvolupen contactes selectius per a substrats de c-Ge tipus p. Per al contacte selectiu de forats, s'utilitza un contacte òhmic nou amb una passivació dielèctrica (a-SiCₓ/Al₂O₃/a-SiC) i processat amb làser UV (355 nm), aconseguint contactes puntuals amb radis de ~6µm, una velocitat de recombinació de 1,7×10³ cm/s, una resistivitat de contacte de 0,057 mΩ·cm² i una reflectivitat sub-gap superior al 90%. Per al contacte selectiu d'electrons, desenvolupem capes nanocristal·lines de silici tipus n (nc-Si(n)) sobre c-Ge(p) amb alta conductivitat (42 Ω⁻¹cm⁻¹), baixa energia d'activació (0,013 eV) i un dopatge de ~1×10²⁰cm-3. Una capa interfacial prima de silici amorf millora la passivació, però dificulta significativament el transport de portadors; per tant, es tria el nc-Si(n) sense aquesta capa per a la integració al dispositiu.Després del desenvolupament i la caracterització dels contactes selectius d'electrons i forats, la segona part d'aquesta tesi se centra en la fabricació de dispositius TPV basats en c-Ge. Es realitza un estudi sistemàtic que compara substrats de c-Ge amb nivells de dopatge alt (2 × 10¹⁶ cm⁻³) i baix (2 × 10¹⁵ cm⁻³), cadascun integrat amb una arquitectura de contacte del darrere completamente metal·litzat (FRC) o de contacte puntual (PERC). Es va caracteritzar el rendiment elèctric i òptic de cada disseny i els resultats demostren que un dopatge alt del substrat és essencial per minimitzar la resistència en sèrie. Tot i això, el reciclatge de fotons habilitat per l'arquitectura PERC sorgeix com el factor dominant per a la millora de l'eficiència, aconseguint el dispositiu PERC amb alt dopatge una una eficiència de conversió màxima estimada màxima del 8,41 % a una temperatura d'emissor de 1500 K.Finalment, es va dissenyar un procés de fabricació i es va finalitzar el primer lot d'estructures IBC amb resultats prometedors. Per millorar els dispositius TPV IBC, proposem incorporar germani negre nanotexturitzat (b-Ge) a la superfície frontal. Per això, vam resoldre el desafiament crític de passivació del b-Ge sobre substrats altament dopats, permetent la seva integració en dispositius TPV IBC. Mentre que la passivació estàndard amb Al₂O₃ es degrada en els nivells de dopatge requerits (>10¹⁵ cm⁻³), una combinació de capes a-SiCₓ(i)/Al₂O₃ proporciona tant passivació química com de camp, aconseguint velocitats de recombinació superficial molt per sota de 100 cm/s. Les simulacions de dispositius que incorporen la superfície frontal de b-Ge passivada indiquen una alta densitat de potència, superant els dispositius TPV de c-Ge de l'estat de l'art.En conjunt, els resultats obtinguts en aquesta tesi demostren el primer dispositiu TPV basat en c-Ge amb heterounió no epitaxial, contribuint significativament cap a una tecnologia TPV rendible.
  

• SHAHBAZI, SAEEDEH: Differential Deformation Maps Using EGMS Data
  
  Autor/a: SHAHBAZI, SAEEDEH
  Programa: CIÈNCIA I TECNOLOGIA AEROESPACIALS
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 22/06/2026
  Data de lectura: 23/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Parc Mediterrani de la Tecnologia, Castelldefels, sala C4-001PG.
  Director/a de tesi: CROSETTO, MICHELE | BARRA, ANNA
  Resum de tesi: La investigació de la deformació dels edificis deguda a assentaments diferencials és una tasca complexa, especialment en àrees extenses; tanmateix, amb l’avanç de les tècniques de teledetecció, aquest tipus d’estudis s’ha tornat actualment viable. L’European Ground Motion Service (EGMS), com a part del Copernicus Land Monitoring Service, representa el major servei d’Interferometria SAR (InSAR) a gran escala desenvolupat fins ara. Gràcies a les seves característiques tècniques i a la disponibilitat oberta i gratuïta dels seus productes, l’EGMS facilita l’accés a mapes de desplaçament. El repte ara rau en desenvolupar metodologies i eines adequades per aprofitar eficaçment aquesta gran quantitat d’informació i generar mapes fàcils d’interpretar, orientats a l’avaluació del dany en edificis i a la mitigació del risc urbà.Aquesta tesi doctoral aborda aquest repte mitjançant la proposta d’una metodologia i una eina de programari innovadora que transformen les dades de desplaçament derivades d’InSAR en mapes geoespacials complets, a través d’una anàlisi de deformació diferencial espacial a escala d’edifici. Això permet la identificació i classificació d’edificis urbans susceptibles de patir danys a causa de moviments diferencials. En particular, es posa el focus en la deformació diferencial espacial (és a dir, el gradient espacial de deformació) a nivell individual d’edifici, ja que la majoria dels danys significatius en estructures i infraestructures estan associats a gradients espacials de deformació. El resultat final de la metodologia proposada és l’anomenat “Mapa de Deformació Diferencial d’Edificis” (BDD). Aquesta metodologia és innovadora perquè, a diferència d’estudis previs centrats principalment en àrees reduïdes, permet la cartografia sobre àrees extenses mantenint una anàlisi detallada a nivell d’edifici. La metodologia requereix únicament dos tipus de dades d’entrada: mapes de desplaçament derivats d’InSAR, independentment de la font de dades, i un mapa vectorial de la petjada dels edificis.Aquest treball il·lustra l’ús dels productes bàsics de l’EGMS per realitzar una anàlisi multiescala, incloent l’àrea metropolitana de Barcelona, la regió de Catalunya i, finalment, el mapa BDD de tota Espanya. Aquest mapa inclou 2.958 edificis vulnerables a patir danys a causa d’assentaments diferencials. Donada la gran extensió espacial d’aquest mapa, s’ha desenvolupat una plataforma web per facilitar-ne la visualització i millorar l’accessibilitat de la informació per a tots els usuaris. Com a pas addicional per millorar l’anàlisi, s’han integrat dades complementàries. El mapa BDD s’ha combinat amb la velocitat de deformació, l’antiguitat dels edificis (considerada com un indicador de vulnerabilitat) i dades de població, amb la finalitat de proporcionar una primera avaluació de l’impacte potencial sobre els residents. Aquesta integració ha donat lloc al desenvolupament d’un “Mapa d’Impacte Potencial”, que permet identificar àrees que requereixen atenció prioritària i recursos per a una mitigació eficaç del risc.La robustesa de la metodologia proposada s’ha avaluat mitjançant un procediment específic de validació. Aquesta avaluació ha analitzat tant la metodologia com els seus resultats sota diferents geometries d’adquisició, demostrant que el gradient espacial de deformació és independent de la geometria, així com sota diferents intervals temporals. Així mateix, la validació s’ha complementat amb campanyes de camp per avaluar els danys en edificis, centrant-se en indicadors de deformació diferencial, com esquerdes i fissures en parets i al voltant de finestres.