Escuela de Doctorado

Fecha 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 Y APLICADA
  Departamento: Departamento de Física (FIS)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 25/06/2026
  Fecha de lectura: 22/07/2026
  Hora de lectura: 09:00
  Lugar de lectura: Sala de Juntes de la FIB, Edifici B6, planta 1, Campus Nord UPC
  Director/a de tesis: MARTÍ RABASSA, JORDI | BATET MIRACLE, LLUIS
  Resumen de tesis: En esta tesis se estudia la mezcla de helio con metales líquidos desde un punto de vista atomístico y computacional mediante el método de dinámica molecular clásica. El objetivo principal es comprender los mecanismos microscópicos que gobiernan la nucleación del helio en diversos metales líquidos, con énfasis en el eutéctico plomo--litio.Los resultados obtenidos contribuyen a una mejor comprensión de los procesos en sistemas metal--gas, con aplicaciones en ciencia de materiales e ingeniería nuclear. Estas mezclas son relativamente exóticas y escasamente estudiadas debido a la dificultad de tratarlas experimentalmente. El trabajo compilado en la tesis ha sido motivado por la necesidad de caracterizar los mantos reproductores de tritio en futuros reactores nucleares de fusión, basados en la colisión de neutrones libres con átomos de litio presentes en la aleación eutéctica plomo--litio. De esta forma, no solo se producirá tritio, sino que también se liberará helio de forma residual. La conocida baja solubilidad del helio en diversos metales líquidos puede desencadenar la formación de nanoburbujas dentro de los módulos y, por tanto, la comprensión de los procesos microscópicos subyacentes es importante para mejorar la eficiencia, sostenibilidad y seguridad del proceso de conversión de energía de fusión.Mediante simulaciones numéricas se analizaron las interacciones entre los átomos de helio y de metal, así como los mecanismos físicos responsables de la segregación del gas noble. A lo largo de esta tesis se investigaron los efectos de la temperatura y de la composición del disolvente. Aunque el foco principal se situó en el sistema eutéctico plomo--litio, el estudio no se limitó a dicha composición. Se analizó la solubilidad del helio en diversos metales alcalinos líquidos y en mezclas con diferentes proporciones de plomo y litio.Como primera parte de la tesis, se propusieron modelos de interacción para los metales líquidos y sus mezclas con helio. En esta etapa, el tritio fue despreciado en el proceso de nucleación como primera aproximación. Los campos de fuerza que describen las interacciones dentro de las mezclas se adaptaron a partir de potenciales interatómicos disponibles en la literatura. Los modelos de metal líquido incorporaron la contribución efectiva de las nubes electrónicas, y su rendimiento se evaluó mediante propiedades termodinámicas, estructurales y volumétricas.Como segunda aproximación, el helio se trató sin contribuciones electrónicas explícitas. Varias propiedades termofísicas fueron reproducidas satisfactoriamente, proporcionando así una validación parcial del modelo propuesto. En consecuencia, los campos de fuerza resultantes se basaron en la hipótesis de transferibilidad de los potenciales interatómicos a las condiciones termodinámicas investigadas en este trabajo.En la segunda parte de la tesis se presentaron los estudios más innovadores, correspondientes al estudio de la solubilidad del helio (constantes de Henry) en metales alcalinos y aleaciones de plomo--litio, así como de la tensión interfacial y las inhomogeneidades de presión en sus superficies divisorias, a temperaturas superiores a sus respectivos puntos de fusión. Bajo la suposición de que estos procesos están gobernados por la teoría clásica de la nucleación, estas dos series de estudios permiten determinar los términos volumétrico y de interfaz involucrados en el trabajo de formación de las burbujas. El primero viene determinado por el grado de sobresaturación de una mezcla en la que el helio está inicialmente disuelto y está intrínsecamente ligado a la solubilidad. El segundo es proporcional al área de la superficie divisoria, con la tensión interfacial como factor multiplicativo.Finalmente, por completitud y para obtener una mejor representación de las mezclas, se ha considerado incluir el tritio con el fin de predecir los efectos del isótopo del hidrógeno sobre los resultados anteriores.
  

• URBANIAK, DOMINIK: Autonomous and Collaborative Robotic Systems in 5G Smart Factories
  
  Autor/a: URBANIAK, DOMINIK
  Programa: AUTOMÁTICA, ROBÓTICA Y VISIÓN
  Departamento: Instituto de Organización y Control de Sistemas Industriales (IOC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 23/06/2026
  Fecha de lectura: 22/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar 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 tesis: ROSELL GRATACOS, JOAN | SUAREZ FEIJOO, RAUL | ROSELL GRATACOS, JOAN | SUAREZ FEIJOO, RAUL | SUPPA, MICHAEL
  Resumen de tesis: Se prevé que los manipuladores móviles autónomos y colaborativos desempeñen un papel fundamental en las futuras fábricas inteligentes, al permitir una producción flexible y centrada en las personas. Para hacer realidad esta visión se necesitan sistemas robóticos capaces de reaccionar de forma segura ante el comportamiento dinámico de las personas, al tiempo que ejecutan con eficiencia tareas de manipulación complejas. Estos requisitos imponen elevadas exigencias computacionales en materia de percepción, planificación y control, que pueden superar las capacidades de las plataformas robóticas móviles. Las arquitecturas de control distribuido que aprovechan la computación periférica y la comunicación inalámbrica ofrecen una solución prometedora al permitir la descarga computacional. Sin embargo, su eficacia depende de factores estrechamente relacionados e interdisciplinarios que abarcan la comunicación, la visión artificial y el control. Más allá de la descarga computacional, los sistemas de control distribuido también permiten la percepción distribuida mediante la integración de sensores visuales externos, ampliando el campo perceptivo del robot más allá de las limitaciones de los sensores integrados.Esta tesis investiga cómo se pueden diseñar arquitecturas de control distribuido para manipuladores móviles autónomos y colaborativos con el fin de aprovechar de forma segura y eficiente la comunicación inalámbrica y la computación periférica en entornos industriales. Se desarrollan y evalúan dos arquitecturas complementarias, que difieren fundamentalmente en la ubicación de la percepción, la estrategia de control y el papel de la latencia de la comunicación.La primera arquitectura, un sistema habilitado para el borde (Edge-Enabled), está orientada a escenarios colaborativos críticos para la seguridad que utilizan sensores RGB-D a bordo con descarga opcional al borde. Se implementa un bucle completo de percepción y control distribuido a través de redes 5G privadas, que integra comunicación inalámbrica, procesamiento de imágenes en el borde y control de velocidad cartesiano en bucle cerrado. Unos extensos experimentos simulados y reales analizan cómo la frecuencia de detección, la resolución y compresión de la imagen, la latencia de cálculo, la tecnología de comunicación y los ajustes de calidad de servicio afectan conjuntamente al tiempo de reacción de extremo a extremo. Los resultados muestran que la computación en el borde reduce la latencia solo en condiciones específicas y que un comportamiento de seguridad robusto requiere mecanismos explícitos para gestionar la fluctuación y los fallos de percepción.La segunda arquitectura, un sistema dependiente del borde (Edge-Dependent), aborda la manipulación deliberativa bajo restricciones distribuidas fijas, donde la percepción y la planificación se realizan externamente. Se introduce un marco de planificación de movimiento basado en el aprendizaje que genera trayectorias 3D fluidas, casi óptimas y sin colisiones con un tiempo de computación en línea reducido utilizando datos visuales externos. Los experimentos de simulación y con robots reales demuestran la generalización a través de configuraciones de obstáculos y un rendimiento competitivo en comparación con las líneas de base de planificación establecidas.En conjunto, estas aportaciones aclaran en qué casos la computación periférica inalámbrica mejora el rendimiento de los robots y en cuáles introduce limitaciones fundamentales, aportando diseños de sistemas prácticos y conocimientos conceptuales para el control robótico distribuido en entornos industriales de próxima generación.
  

Fecha 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: INGENIERÍA DE LA CONSTRUCCIÓN
  Departamento: Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (DECA)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 26/06/2026
  Fecha de lectura: 23/07/2026
  Hora de lectura: 11:30
  Lugar de lectura: Sala B1-005 ( UPC Campus Nord - Barcelona)
  Director/a de tesis: DE LA FUENTE ANTEQUERA, ALBERTO | MONSERRAT LOPEZ, ANDREA
  Resumen de tesis: La creciente demanda de transporte urbano eficiente ha convertido las infraestructuras subterráneas en un componente central de la ingeniería civil moderna. La excavación mecanizada mediante tuneladoras (TBM) se ha consolidado como método constructivo predominante, y el revestimiento de dovelas prefabricadas como su solución estructural principal. El diseño de estos revestimientos no está gobernado únicamente por el comportamiento global del anillo: los efectos localizados en las juntas radiales, incluyendo la transferencia de cargas concentradas durante el empuje de la TBM y en servicio, el confinamiento en zonas de entrada de carga parcial, y la redistribución de esfuerzos bajo acciones accidentales como el fuego, determinan con frecuencia el comportamiento estructural.El hormigón reforzado con fibras (HRF) está bien consolidado como material estructural para revestimientos, con una base normativa sólida y una amplia aplicación práctica. Sus ventajas más relevantes son: la ductilidad post-fisuración para el control del hendimiento en las juntas, la limitación de la abertura de fisura bajo esfuerzos circunferenciales en servicio, y la capacidad resistente residual bajo el desconchamiento inducido por fuego. En las juntas radiales, la respuesta bajo carga concentrada está gobernada por dos mecanismos de confinamiento diferenciados: una contribución geométrica asociada al estado biaxial de compresión bajo la placa de carga, y una contribución material impulsada por el puenteo y tenacidad de las fibras que estabiliza la rama post-pico y retrasa la localización de fisuras. La traslación de estos mecanismos a un diseño consistente y optimizado sigue siendo un problema abierto, con potencial significativo de mejora en eficiencia, pero con necesidad de metodologías validadas que vinculen la caracterización material con la respuesta estructural.Esta tesis aborda estos retos mediante un programa experimental y numérico integrado. El componente experimental caracteriza ambas contribuciones de confinamiento bajo condiciones de carga parcial representativas de las juntas radiales, cuantificando su dependencia del contenido de fibras y la excentricidad de carga. Estos resultados proporcionan la base constitutiva para modelos de elementos finitos no lineales calibrados mediante análisis inverso y validados a escala de probeta y estructural. Dicho marco se aplica en un contexto de diseño basado en fiabilidad para evaluar la eficiencia estructural alcanzable cuando el comportamiento post-fisuración y los efectos de confinamiento se modelan de forma explícita. El componente de fuego extiende este marco mediante un análisis termo-mecánico secuencialmente acoplado con modelización explícita de juntas y estudio paramétrico de la profundidad de desconchamiento, proporcionando los esfuerzos en las juntas radiales bajo la combinación accidental y contribuyendo a un procedimiento de verificación para este escenario de diseño.
  

• 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: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Electrónica (EEL)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 22/06/2026
  Fecha de lectura: 23/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Aula de Teleensenyament, edifici B3
  Director/a de tesis: MARTIN GARCIA, ISIDRO | GARIN ESCRIVA, MOISES
  Resumen de tesis: Satisfacer la demanda mundial de electricidad y mitigar el cambio climático requiere tecnologías que superen la intermitencia de las energías renovables. La conversión termofotovoltaica (TPV) es una solución prometedora de estado sólido para aplicaciones como el almacenamiento térmico y la recuperación de calor residual. Los dispositivos TPV recientes superan el 40 % de eficiencia, rivalizando con los motores Stirling y Brayton, pero dependen de semiconductores III-V caros y con tecnología epitaxial, lo que limita su viabilidad económica.Esta tesis se centra en el germanio cristalino (c-Ge) como absorbedor alternativo de bajo coste y desarrolla métodos de fabricación sin epitaxia (PECVD, ALD, procesado con láser) para dispositivos TPV de c-Ge, progresando desde contactos de doble cara hasta estructuras de contacto interdigitado en la parte trasera (IBC).Primero, se desarrollan contactos selectivos para sustratos de c-Ge tipo p. Para el contacto selectivo de huecos, se utiliza un contacto óhmico novedoso con una pasivación dieléctrica (a-SiCₓ/Al₂O₃/a-SiC) y procesado con láser UV (355 nm), logrando contactos puntuales con radios de ~6 µm, una velocidad de recombinación de 1,7×10³ cm/s, una resistividad de contacto de 0,057 mΩ·cm² y una reflectividad sub-gap superior al 90 %. Para el contacto selectivo de electrones, desarrollamos capas nanocristalinas de silicio tipo n (nc-Si(n)) sobre c-Ge(p) con alta conductividad (42 Ω⁻¹ cm⁻¹), baja energía de activación (0,013 eV) y un dopaje de ~1×10²⁰ cm⁻³. Una capa interfacial delgada de silicio amorfo mejora la pasivación, pero dificulta significativamente el transporte de portadores; por lo tanto, se elige el nc-Si(n) sin esta capa para la integración en el dispositivo.Tras el desarrollo y caracterización de los contactos selectivos de electrones y huecos, la segunda parte de esta tesis se centra en la fabricación de dispositivos TPV basados en c-Ge. Se realiza estudio sistemático que compara sustratos de c-Ge con niveles de dopaje alto (2 × 10¹⁶ cm⁻³) y bajo (2 × 10¹⁵ cm⁻³), cada uno integrado con una arquitectura de contacto trasero completamente metalizado (FRC) o de contacto puntual (PERC). Se caracterizó el rendimiento eléctrico y óptico de cada diseño y los resultados demuestran que un dopaje alto del sustrato es esencial para minimizar la resistencia en serie. Sin embargo, el reciclaje de fotones habilitado por la arquitectura PERC surge como el factor dominante para la mejora de la eficiencia, logrando el dispositivo PERC con alto dopaje una eficiencia de conversión máxima estimada del 8,41 % a una temperatura de emisor de 1500 K.Finalmente, se diseñó un proceso de fabricación y se finalizó el primer lote de estructuras IBC con resultados prometedores. Para mejorar los dispositivos TPV IBC, proponemos incorporar germanio negro nanotexturizado (b-Ge) en la superficie frontal. Para ello, resolvimos el desafío crítico de pasivación del b-Ge sobre sustratos altamente dopados, permitiendo su integración en dispositivos TPV IBC. Mientras que la pasivación estándar con Al₂O₃ se degrada en los niveles de dopaje requeridos (>10¹⁵ cm⁻³), una combinación de capas a-SiCₓ(i)/Al₂O₃ proporciona tanto pasivación química como de campo, logrando velocidades de recombinación superficial muy por debajo de 100 cm/s para el b-Ge. Las simulaciones de dispositivos que incorporan la superficie frontal de b-Ge pasivada indican una alta densidad de potencia, superando a los dispositivos TPV de c-Ge del estado del arte.En conjunto, los resultados obtenidos en esta tesis demuestran el primer dispositivo TPV basado en c-Ge con heterounión no epitaxial, contribuyendo significativamente hacia una tecnología TPV rentable.
  

• SHAHBAZI, SAEEDEH: Differential Deformation Maps Using EGMS Data
  
  Autor/a: SHAHBAZI, SAEEDEH
  Programa: CIENCIA Y TECNOLOGÍA AEROESPACIALES
  Departamento: Departamento de Física (FIS)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 22/06/2026
  Fecha de lectura: 23/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Parc Mediterrani de la Tecnologia, Castelldefels, sala C4-001PG.
  Director/a de tesis: CROSETTO, MICHELE | BARRA, ANNA
  Resumen de tesis: La investigación de la deformación de edificios debida a asentamientos diferenciales es una tarea compleja, especialmente en áreas extensas; sin embargo, con el avance de las técnicas de teledetección, este tipo de estudios se ha vuelto actualmente viable. El European Ground Motion Service (EGMS), como parte del Copernicus Land Monitoring Service, representa el mayor servicio de Interferometría SAR (InSAR) a gran escala desarrollado hasta la fecha. Gracias a sus características técnicas y a la disponibilidad abierta y gratuita de sus productos, el EGMS facilita el acceso a mapas de desplazamiento. El desafío ahora reside en desarrollar metodologías y herramientas adecuadas para aprovechar eficazmente esta gran cantidad de información y generar mapas fáciles de interpretar, orientados a la evaluación del daño en edificios y a la mitigación del riesgo urbano.Esta tesis doctoral aborda este desafío mediante la propuesta de una metodología y una herramienta de software innovadora que transforman los datos de desplazamiento derivados de InSAR en mapas geoespaciales completos, a través de un análisis de deformación diferencial espacial a escala de edificio. Esto permite la identificación y clasificación de edificios urbanos susceptibles a sufrir daños debido a movimientos diferenciales. En particular, se pone el foco en la deformación diferencial espacial (es decir, el gradiente espacial de deformación) a nivel individual de edificio, ya que la mayoría de los daños significativos en estructuras e infraestructuras están asociados a gradientes espaciales de deformación. El resultado final de la metodología propuesta es el denominado “Mapa de Deformación Diferencial de Edificios” (BDD). Esta metodología es novedosa porque, a diferencia de estudios previos centrados principalmente en áreas reducidas, permite la cartografía sobre áreas estensas manteniendo un análisis detallado a nivel de edificio. La metodología requiere únicamente dos tipos de datos de entrada: mapas de desplazamiento derivados de InSAR, independientemente de la fuente de datos, y un mapa vectorial de la huella de los edificios.Este trabajo ilustra el uso de los productos básicos de EGMS para realizar un análisis multiescala, incluyendo la área metropolitana de Barcelona, la región de Cataluña y, finalmente, el mapa BDD de toda España. Dicho mapa incluye 2.958 edificios vulnerables a sufrir daños debido a asentamientos diferenciales. Dada la gran extensión espacial de este mapa, se ha desarrollado una plataforma web para facilitar su visualización y mejorar la accesibilidad de la información para todos los usuarios. Como paso adicional para mejorar el análisis, se han integrado datos complementarios. El mapa BDD se ha combinado con la velocidad de deformación, la antigüedad de los edificios (considerada como un indicador de vulnerabilidad) y datos de población, con el fin de proporcionar una primera evaluación del impacto potencial sobre los residentes. Esta integración ha dado lugar al desarrollo de un “Mapa de Impacto Potencial”, que permite identificar áreas que requieren atención prioritaria y recursos para una mitigación eficaz del riesgo.La robustez de la metodología propuesta se ha evalúado mediante un procedimiento específico de validación. Esta evaluación ha analizado tanto la metodología como sus resultados bajo diferentes geometrías de adquisición, demostrando que el gradiente espacial de deformación es independiente de la geometría, así como bajo distintos intervalos temporales. Asimismo, la validación se ha complementado con campañas de campo para evaluar los daños en edificios, centrándose en indicadores de deformación diferencial, como grietas y fisuras en paredes y alrededor de ventanas.