Escola de Doctorat

Data de lectura: 24/04/2024

• FERNÁNDEZ BOSMAN, DAVID: PyMCGPU-IR: a new tool for patient dose monitoring in interventional radiology procedures
  
  Autor/a: FERNÁNDEZ BOSMAN, DAVID
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA BIOMÈDICA
  Departament: Institut de Tècniques Energètiques (INTE)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 27/02/2024
  Data de lectura: 24/04/2024
  Hora de lectura: 11:30
  Lloc de lectura: Aula Capella, Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB), Av. Diagonal, 647. 08028 Barcelona
  Director/a de tesi: GINJAUME EGIDO, MERCE | DUCH GUILLEN, MARIA AMOR
  Tribunal:
       PRESIDENT: SANS MERCE, MARTA
       SECRETARI: SEMPAU ROMA, JOSEP
       VOCAL: SÁNCHEZ CASANUEVA, ROBERTO MARIANO
  Resum de tesi: Els procediments de radiologia intervencionista estan associats amb dosis potencialment altes de radiació per a la pell. La Directiva 2013/59/EURATOM estableix que l'equip utilitzat per a la radiologia intervencionista ha de tenir un dispositiu o algun element que informi el professional dels paràmetres rellevants per avaluar la dosi del pacient al final del procediment. Els codis de transport de radiació de Monte Carlo se solen considerar unes de les eines més eficaces per avaluar les dosis. No obstant això, sovint són massa lents per a l'ús en la pràctica clínica. Aquesta tesi s'ha desenvolupat a l'Institut de Tecnologies Energètiques de la Universitat Politècnica de Catalunya en el marc del projecte europeu " Implications of Medical Low Dose Radiation Exposure " (MEDIRAD). L'objectiu principal d'aquest treball és desenvolupar una eina de software basada en el programa Monte Carlo MC-GPU per avaluar la dosi a la pell dels pacients sotmesos a procediments de radiologia intervencionista (IR). L'assoliment d'aquest objectiu es pot dividir en dos blocs principals: la validació de MC-GPU i el desenvolupament i validació de PyMCGPU-IR, una eina de càlcul de dosis a la pell per a procediments de IR basada en MC-GPU. Per a la validació de MC-GPU, es van realitzar simulacions i es van comparar amb el codi PENELOPE/penEasy i després es van comparar amb mesures amb detectors de termoluminescència realitzats en maniquins, tant en un laboratori de calibratge com en un hospital. MC-GPU va demostrar una excel·lent concordança en la distribució de la dosi als òrgans, amb diferències per sota del 1%, malgrat reduir el temps de càlcul en un factor 2500. Les comparacions amb les mesures amb detectors de termoluminescència indicaven acords dins del 10%, validant la capacitat de MC-GPU per proporcionar estimacions precises de dosis en configuracions clíniques reals en temps molt curts. En aquest treball també hem desenvolupat PyMCGPU-IR, una nova eina de programari basada en el programa Monte Carlo MC-GPU per avaluar la dosi a la pell i als òrgans dels pacients sotmesos a un procediment de radiologia intervencionista (IR). PyMCGPU-IR s'ha validat mitjançant mesures de dosis a la pell i als òrgans en un maniquí antropomòrfic i va mostrar diferències per sota del 6% en les mesures de dosis a la pell i majoritàriament per sota del 20% en procediments clínics. PyMCGPU-IR ofereix tant un alt rendiment com precisió en l'avaluació de dosis en comparació amb les mesures de dosis a la pell i als òrgans. També permet el càlcul de valors de dosis en posicions i òrgans específics, la distribució de la dosi i la ubicació de les dosis màximes per òrgan. A més, PyMCGPU-IR supera les limitacions de temps dels codis MC basats en CPU. En aquesta tesi hem demostrat que PyMCGPU-IR és una eina innovadora de càlcul de dosis a la pell que ofereix un rendiment i precisió superiors en comparació amb la majoria de les eines disponibles. Actualment, PyMCGPU-IR proporciona valors de dosis només després que el procediment hagi acabat. En el futur, PyMCGPU-IR podria adaptar-se per proporcionar un càlcul de dosis en temps real si estés disponible la informació en temps real.
  

• RAKHSH MAHPOUR, ALI: Suitability of new lime nonwoven layered flax fiber composite as a reinforcement masonry historical structures system: Microstructural, mechanical, durability and sustainability assessment
  
  Autor/a: RAKHSH MAHPOUR, ALI
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: TECNOLOGIA DE L'ARQUITECTURA, DE L'EDIFICACIÓ I DE L'URBANISME
  Departament: Departament de Tecnologia de l'Arquitectura (TA)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 27/03/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: CLARAMUNT BLANES, JOSE | ROSELL AMIGÓ, JUAN RAMON
  Tribunal:
       PRESIDENT: DE ANDRADE SILVA, FLAVIO
       SECRETARI: CORNADÓ BARDÓN, CÒSSIMA
       VOCAL: SANZ ARAUZ, DAVID
  Resum de tesi: Aquesta tesi investiga la viabilitat i les possibles aplicacions de morters de calç reforçats amb fibra de lli en la construcció de maçoneria, centrant-se especialment en la consolidació sísmica d'edificacions de maçoneria sense reforç (URM). El material compost, que presenta una estructura no teixida de capes de fibra de lli dins de la matriu de morter de calç, se sotmet a un examen exhaustiu amb un èmfasi particular a les propietats mecàniques, durabilitat i consistència.Estructurada com a col·lecció d'articles, la tesi abasta diverses dimensions per proporcionar una comprensió holística de les capacitats i aplicacions del material. El primer article se submergeix en la caracterització mecànica dels morters de calç reforçats amb fibra de lli. Això implica una avaluació rigorosa de propietats com a resistència a la tracció, resistència a la compressió, resistència a la flexió i tenacitat. Aquests atributs mecànics són crucials per determinar la integritat estructural del material i la seva potencial eficàcia en aplicacions de consolidació. A més de les propietats mecàniques, la tesi explora la durabilitat dels morters de calç reforçats amb fibra de lli. Les proves de durabilitat estan dissenyades per simular l'exposició a llarg termini a condicions ambientals, incloent-hi humitat, canvis de temperatura i altres factors d'estrès possibles. Avaluar la resistència del material a aquests factors és essencial per garantir-ne el rendiment i la longevitat en aplicacions del món real.Una part integral de la investigació implica investigar la configuració òptima de les capes de fibra de lli dins del morter de calç. Aquest aspecte busca optimitzar la flexibilitat, resistència a esquerdes i compatibilitat química del compost. La composició en capes és una consideració crítica per assolir millores estructurals desitjades alhora que es manté la compatibilitat del material amb estructures històriques. A més, la tesi contribueix a la comprensió de l'adhesió entre els morters de calç reforçats amb fibra de lli i els materials de maçoneria. Les característiques d'adhesió tenen un paper fonamental en la determinació de l'eficàcia del material com a solució de consolidació per a edificacions d'URM. L'estudi cerca proporcionar idees valuoses sobre les propietats mecàniques, durabilitat i adhesió per garantir una comprensió integral de la idoneïtat del material per a estructures històriques de maçoneria.En conclusió, aquesta investigació, presentada en una sèrie d'articles, ofereix una exploració exhaustiva dels morters de calç reforçats amb fibra de lli per a la construcció de maçoneria. L'èmfasi en propietats mecàniques, durabilitat i adhesió posiciona el material com a possible solució innovadora per a la consolidació d'edificacions URM. Això no sols s'alinea amb els objectius de sostenibilitat, sinó que també garanteix la preservació del patrimoni cultural. Mirant cap al futur, la tesi proporciona una base per a investigacions addicionals, suggerint enfocaments com la modelització numèrica i la fabricació additiva per a una comprensió més precisa i aplicacions pràctiques dels materials desenvolupats a la indústria de la construcció.
  

Data de lectura: 26/04/2024

• COLL VALENTÍ, ARNAU: Advanced c-Si solar cell structures: application of laser processes and optical nanostructures
  
  Autor/a: COLL VALENTÍ, ARNAU
  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: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 08/03/2024
  Data de lectura: 26/04/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Defensa: Aula de Postgrau, edifici C5-116, ETSETB
  Director/a de tesi: BERMEJO BROTO, ALEXANDRA | MARTIN GARCIA, ISIDRO
  Tribunal:
       PRESIDENT: VOZ SANCHEZ, CRISTOBAL
       SECRETARI: GARIN ESCRIVA, MOISES
       VOCAL: HERNÁNDEZ GARCÍA, DAVID
  Resum de tesi: El focus de la tesi es la creació de mètodes eficients i rendibles per millorar l¿eficiència de les cèl·lules solars de silici prim. Centrant-se en dos objectius principals, la tesi desenvolupa tècniques noves per millorar la producció de cristalls col·loïdals i la possibilitat d'aplicar-los per millorar l'eficiència capturant llum, així com la creació d'estructures úniques per a cèl·lules solars dopades amb làser. Ambdós avanços es centren a millorar la producció de cèl·lules solars utilitzant processos de baixa temperatura i làmines primes, evitant així les dependències dels processos d'alta temperatura, mentre reforcen les capacitats de captura de llum. Aquest enfocament està motivat per la tendència de reiniciar la reducció del gruix de la oblea de silici, per tant, aquest treball es impulsat per la necessitat de superar les restriccions tècniques i físiques actuals.La part inicial de la tesi es centra en la implementació d'un sistema d'electrospray per a la creació de cristalls col·loïdals. Aquests cristalls estan destinats a ser aplicats com a estructures de captura de llum en cèl·lules solars. Posteriorment, aquestes estructures es proven dins d'un procés de làser per tal de verificar la viabilitat de ser adaptades a la tècnica de dispar làser utilitzada en la fabricació de cèl·lules solars.Els principals assoliments dins de la tècnica de dipòsit per electrospray són el desenvolupament de cristalls col·loïdals de poliestirè i SiO2 amb àrees en el rang de 1-2 cm2 i fins a 17 capes de partícules ordenades mantenint una bona qualitat òptica. Aquestes capes es creen a temperatura ambient i amb un procés que podria fer-se en cadena i paral·lelitzat per augmentar l'àrea. La tècnica també s'ha adaptat per ser utilitzada en superfícies no uniformes com piràmides de C-Si o silici negre. Al mateix temps, aquestes estructures s'han utilitzat per crear cristalls col·loïdals inversos d'Al2O3 i Al2O3/TiO2 eliminant les nanopartícules de poliestirè. L'estructura final d'Al2O3/TiO2 obté valors de reflectivitat alts de fins a 98,2%. Finalment, aquests òpals inversos es creen sobre oblies de C-Si passivades amb Al2O3. Aquestes estructures són capaces de suportar un procés de dispar làser mantenint la passivació, demostrant la possibilitat de ser utilitzades en el processos de fabricació de cèl·lules solars.La segona part de la tesi es centra en la creació d'un procés per aconseguir cèl·lules solars de baixa temperatura mitjançant regions altament dopades que estan definides puntualment a través de pel·lícules dielèctriques processades amb làser. Aquesta tècnica anomenada "DopLaCell" significa cèl·lula solar dopada per làser. En les etapes inicials del procés i com a prova de concepte, es van crear cèl·lules solars de 1x1 cm2 en substrats tant p com n, amb eficiències del 11,6% i 12,8%, respectivament. En un segon pas, es van crear cèl·lules solars de Si tipus n de 1x1 cm2 utilitzant els emissors p+ "freds" com els utilitzats en l'estructura "DopLaCell". Aquest segon lot de cèl·lules solars utilitza una Heterojunció amb Capa Fina Intrínseca (HIT) a la cara frontal. Aquest enfocament evita l'ús d'òxid conductor transparent (TCO) al costat posterior de la cèl·lula, millorant així la reflectivitat especialment per als fotons infrarojos i aconseguint eficiències de fins al 18,1%. Finalment, el procés es va millorant cap a una "DopLaCell" texturitzada pura. En aquest últim pas, es van fabricar cèl·lules solars totalment "fredes" de 2x2 cm2 amb una eficiència de fins al 17,0%.Aquest treball representa un gran avanç cap a un futur de fabricació de cèl·lules solars de silici prim, abordant les limitacions tecnològiques actuals i permetent la possibilitat de superar els problemes principals. Aquesta investigació estableix les bases per la creació de cèl·lules solars primes, assequibles i eficients, millorant el camí cap a un fu
  

Data de lectura: 30/04/2024

• MARTÍ SAUMELL, JOSEP: Agile aerial manipulation: an approach based on full-body dynamics and model predictive control
  
  Autor/a: MARTÍ SAUMELL, JOSEP
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: AUTOMÀTICA, ROBÒTICA I VISIÓ
  Departament: Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (IRI)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 26/03/2024
  Data de lectura: 30/04/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala de Juntes de la Facultat Matemàtiques i Estadística (FME) de la UPC, C/Pau Gargallo, 14, 08028 Barcelona
  Director/a de tesi: SANTAMARIA NAVARRO, ANGEL | SOLÀ ORTEGA, JOAN
  Tribunal:
       PRESIDENT: MANSARD, NICOLAS
       SECRETARI: MORCEGO SEIX, BERNARDO
       VOCAL: LIPPIELLO, VINCENZO
  Resum de tesi: Els manipuladors aeris, els quals normalment prenen la forma de multirotors amb extremitats robòtiques afegides, utilizen aquestes extremitats per tasques purament de manipulació i, en canvi, no les fan servir durant la locomoció aèria. A més, solen tenir un moviment lent. Aquesta tesi té per objectiu millorar l¿agilitat dels manipuladors aeris aprofitant la seva extremitat per afavorir el moviment del robot. Aquest objectiu implica investigar varis modes d¿utilitzar l¿extremitat: com una cua per locomoció aèria, com un braç per manipulació aèria, o com una cama per fer una locomoció híbrida aèria i per contactes. La present tesi contribueix en dos aspectes concrets: 1. Generació i control de trajectòries àgils per manipuladors aeris, 2. Disseny i construcció d¿un manipulador aeri especialitzat en executar moviment àgils.La generació de moviments àgils requereix la predicció del moviment del robot considerant la seva dinàmica, de tal manera que poguem utilitzar aquesta dinàmica per afavorir el seu moviment. Així, podem aconseguir maniobres complexes amb una relativa facilitat. El control òptim és una tècnica de generació de trajectòries que compleix amb aquests requirements i que és central en aquesta tesi. Codifiquem les tasques del robot mitjançant les funcions de cost del problema de control òptim i fem servir la dinàmica de cost complet com a restriccions dinàmiques. Pel que fa al control, fem servir tècniques de control predictiu basades en models (MPC). Per obtenir la comanda de control, un controlador MPC soluciona el problema de control òptim en el qual hem codificat la trajectòria àgil. Després, aplica la primera comanda de la trajectòria de control solució del problema. Un controlador MPC requereix solucionar el problema de control òptim a la freqüència de control, és a dir, en pocs milisegons. Aquest fet ens obliga a utilitzar solucionadors especialitzats i ràpids basats en el principi de la programació dinàmcia, com els solucionadors de programació dinàmica diferencials (DDP). En la seva forma original, aquests solucionadors no poden considerar els límits del control. Aquests límits son importants per poder crear trajectòries compatibles amb un robot real. Per afrontar aquest problema, proposem dos mètodes basats en DDP per tal de considerar els límits del control: un és basat en una sigmoide, i l¿altre es base en un mètode de projecció. Tot i usant aquests solucionadors especialitzats, encara tenim dificultats per aconseguir la freqüencia de solució desitjada i ens veiem obligats a reduir l¿horitzó de l¿MPC. Aquesta reducció afecta la capacitat de predicció del controlador i compromet l¿acompliment de les tasques, especialment aquelles que requereixen l¿elaboració d¿una maniobra complexa. Per superar aquest obstacle, en aquesta tesi, proposem d¿actualitzar la funció de cost terminal de l¿MPC amb una funció que codifica la part de la trajectòria que es manté fora de l¿horitzó del controlador. Referent al disseny del robot, executar moviments àgils esdevé complicat amb els manipuladors aeris existents, els quals són formats generalment per multirotors de grans dimensions, i amb extremitats rígides i amb elevades relacions de transimissió. En aquesta tesi, presentem el Borinot, una plataforma aèria d¿accés obert dissenyada per fer recerca en locomoció àgil i híbrida fent servir el vol i els contactes. Aquesta plataforma consta d¿un hexarotor àgil i potent que pot acomodar extremitats controlades per parell de diversa morfologia, permetent el control dinàmic de cos complet. A més, presentem experiments amb aquest robot demostrant diferents trajectòries àgils.A més de les contribucions esmentades, aquesta tesi contribueix en altres àrees que són necessàries per l¿operació del robot. Aquestes àrees inclouen la identificaió dels paràmetres dinàmics del model basada en l¿estimació per factor
  

Data de lectura: 02/05/2024

• GASPARINO FERREIRA DA SILVA, LUCAS: High-performance low-dissipation algorithms for simulation of turbulent compressible flows
  
  Autor/a: GASPARINO FERREIRA DA SILVA, LUCAS
  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 TECNOLOGIA AEROESPACIALS
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 03/04/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: LEHMKUHL BARBA, ORIOL | MIRA MARTÍNEZ, DANIEL
  Tribunal:
       PRESIDENT: RUBIO CALZADO, GONZALO
       SECRETARI: JOFRE CRUANYES, LLUÍS
       VOCAL: COLOMBO, ALESSANDRO
  Resum de tesi: Els recents avanços en tecnologia computacional que tenen com objectiu arribar a capacitats d'exaescala impliquen la necessitat de desenvolupar aplicacions capaces d'aprofitar les avantatges que comporten aquestes noves arquitectures de supercomputació. Amb aquesta motivació, aquest treball presenta dos algoritmes que tenen com objectiu desenvolupar codis eficients i de baixa disipació LES i DNS de fluxos compressibles turbulents.La base dels algoritmes és el mètode numèric Galerkin Continu aplicat a elements on els nodes i els punts de quadratura estan basats en les arrels de Gauss-Lobatto-Legendre, resultant en un Mètode d'Elements Espectrals. Al llarg d'aquest treball, es posarà de manifest que aquesta formulació condueix a kernels altament eficients a l'hora de discretitzar els termes convectius i difusius de les equacions de Navier-Stokes compressibles, amb el benefici addicional que l'ordre de l'esquema està acoblat amb l'ordre dels polinomis de funció de forma emprats pels mateixos elements, simplificant significativament el procés d'incrementar l'ordre de l'esquema.Per aconseguir un algoritme estable TVD, l'esquema SEM s'implementarà conjuntament amb un model d'estabilització basat en el mètode Entropy Viscosity, així com una formulació adient dels termes convectius no lineals que permeten eliminar problemes d'aliasing que apareixen en la formulació SEM degut a la distribució dels nodes.Aquesta discretització espacial serà utilitzada en dos esquemes d'integració temporal, un explícit i un semi-implícit, amb l'objectiu de tenir en compte la naturalesa temporal de les equacions del flux. S'espera que la versió explícita de l'algoritme sigui simple i eficient per pas de temps, però a causa de la seva limitació degut a la condició CFL, també es proposa la versió semi-implícita per permetre un millor rendiment general en casos on el pas de temps esdevé excessivament limitat, com en fluxos amb parets.Considerant que l'objectiu es desenvolupar una aplicació de CFD amb el paradigma de la computació en exaescala en ment, els algoritmes desenvolupats en el present treball es proposen amb una implementació per GPU, ja que s'espera que l'ús d'acceleradors sigui un aspecte clau de les futures arquitectures de supercomputació, i per tant, és un aspecte fonamental considerat en el desenvolupament dels algoritmes. Es presentaran exemples que detallen el rendiment de tots dos algoritmes, tant en el cas d'un sol accelerador així com quan s'empren arquitectures de computació distribuïdes amb múltiples dispositius.