Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 31/07/2026

• HARBA, MOHANAD: Musculoskeletal simulations Integrating a smooth knee contact pressure model
  
  Autor/a: HARBA, MOHANAD
  Programa: INGENIERÍA MECÁNICA, FLUIDOS Y AERONÁUTICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Mecánica (EM)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 07/07/2026
  Fecha de lectura: 31/07/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lugar de lectura: Sala Polivalent de l'EEBE
  Director/a de tesis: SERRANCOLÍ MASFERRER, GIL
  Resumen de tesis: La osteoartritis de rodilla es una de las condiciones musculoesqueléticas más frecuentes en el mundo, que afecta a cientos de millones de personas y provoca dolor crónico, pérdida de movilidad y discapacidad. Comprender cómo se distribuyen las fuerzas mecánicas en la articulación de la rodilla durante actividades como caminar es clave para mejorar el diagnóstico, la planificación del tratamiento y el diseño de implantes. Sin embargo, medir directamente estas fuerzas en un entorno clínico no es posible, y los modelos computacionales existentes a menudo no pueden estimar la distribución espacial completa de la presión de contacto sobre la superficie articular, sino únicamente el torsor de contacto resultante en la articulación.Esta tesis aborda estas limitaciones a través de tres estudios. El primer estudio presenta un método para reducir la complejidad de las parametrizaciones de la longitud músculo-tendón y de los brazos de palanca de los músculos en simulaciones musculoesqueléticas. Mediante la aplicación de un criterio basado en un determinado umbral de error para eliminar coeficientes polinómicos redundantes, el método reduce el número de parámetros necesarios en aproximadamente un 50 % para los músculos que afectan a la rodilla y al tobillo, preservando al mismo tiempo la precisión en la cinemática articular y el seguimiento de las fuerzas de contacto en la rodilla. Esto supuso una reducción del 15,6 % en el tiempo medio de cálculo.En el segundo estudio, se desarrolló y validó un modelo de presión de contacto de rodilla suavizado basado en mallas, integrado en una simulación de movimiento de cuerpo completo. El modelo calcula la presión de contacto en cada cara triangular de la superficie tibial, utilizando una detección de penetración suavizada y una relación penetración-presión elástica lineal. Se llevó a cabo un análisis de sensibilidad para evaluar la influencia de los parámetros clave del modelo sobre el tiempo de cálculo, la convergencia y la precisión del seguimiento. El modelo fue validado en ocho movimientos de marcha del conjunto de datos del Grand Challenge to predict in vivo knee loads, y también se utilizó en una simulación predictiva, demostrando su capacidad para generar nuevos patrones de movimiento teniendo en cuenta la mecánica del contacto articular.En el tercer estudio, se investigó la relación espacial entre la presión de contacto tibiofemoral y la composición del cartílago tibial, evaluada mediante el tiempo de relajación T₂ obtenido por resonancia magnética cuantitativa, en un grupo de 23 sujetos que incluía 5 individuos sanos y 18 pacientes con osteoartritis temprana. En los sujetos sanos no se encontró ninguna relación coherente entre la presión de contacto y los valores T₂. En el grupo de osteoartritis temprana, en cambio, las regiones del cartílago con mayor carga tendían a mostrar valores T₂ por encima de la media, lo que sugiere que los cambios de composición tempranos del cartílago están espacialmente vinculados a la carga mecánica. Esta observación fue consistente en todos los umbrales de presión evaluados.En conjunto, este trabajo demuestra que es posible estimar cómo se distribuye la presión de contacto en la rodilla durante la marcha dentro de un marco de simulaciones musculoesqueléticas computacionalmente eficiente. El modelo de contacto suavizado desarrollado en estos estudios elimina una barrera clave que durante mucho tiempo ha impedido integrar la estimación de la presión en simulaciones de movimiento de cuerpo completo. Estos hallazgos nos acercan un paso más a reducir la brecha entre la biomecánica computacional y la práctica clínica, donde comprender la relación entre la carga articular y la salud del cartílago podría, en última instancia, orientar estrategias más específicas para la prevención y el tratamiento de la osteoartritis.
  

Fecha de lectura: 03/09/2026

• GARCÍA LIMÓN, JOSÉ ALBERTO: Diseño e implementación de un sistema de medida no invasiva de parámetros cardiovasculares en calzado
  
  Autor/a: GARCÍA LIMÓN, JOSÉ ALBERTO
  Programa: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Electrónica (EEL)
  Modalidad: Convenio Cotutela
  Fecha de depósito: 29/06/2026
  Fecha de lectura: 03/09/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Auditorio del departamento de Ingeniería Eléctrica del CINVESTAV, México
  Director/a de tesis: CASANELLA ALONSO, RAMON | ALVARADO SERRANO, CARLOS
  Resumen de tesis: Las enfermedades cardiovasculares constituyen la principal causa de mortalidad a nivel mundial, impulsando el desarrollo de tecnologías de monitorización continua. Entre los biomarcadores más relevantes destacan la frecuencia cardíaca (FC), su variabilidad (VFC) y el tiempo de tránsito de pulso (PTT), estrechamente relacionado con la rigidez y la presión arterial. Sin embargo, estimar con precisión el PTT en dispositivos wearable es aún un desafío debido a la dificultad de obtener referencias proximales no afectadas por el periodo de preeyección cardíaca (PEP).Esta tesis propone una nueva aproximación basada en la adquisición plantar de señales fisiológicas mediante sensores integrados en una plantilla de calzado. Se desarrolló un sistema con un sensor piezoeléctrico en el talón capaz de registrar el balistocardiograma (BCG), una señal mecánica asociada a la eyección sanguínea. Los modelos fisiológicos relacionan su morfología con los gradientes de presión en la aorta, permitiendo extraer información proximal y distal del segmento aórtico. El sistema se validó frente al BCG estándar de báscula y se empleó para estimar diferentes parámetros cardiovasculares.Asimismo, se validó un algoritmo basado en la transformada wavelet continua (TWC) para la detección robusta del pico J del BCG. Evaluado en múltiples bases de datos con diferentes sensores, posiciones e interfaces mecánicas, obtuvo valores de sensibilidad (Se) y predictividad positiva (P+) en silla (99.87% y 98.48%), cama (99.64% y 97.60%) y báscula (99% y 88%) sobre 9266 latidos, demostrando un rendimiento robusto para estimar la FC. Este comportamiento se observó en el BCG plantar propuesto, obteniendo en bipedestación y sedestación valores de P+ y Se de (97.07% y 84.85%) y (98.20% y 93.42%), con factores de cobertura superiores al 95%. Se logró una estimación robusta de la VFC en posición sedente y se observó una relación significativa (r = 0.8, p < 0.001) entre el intervalo I–J plantar y el PTT carotídeo-femoral, sugiriendo su potencial como marcador indirecto de rigidez arterial.Como complemento, se exploró el uso de la pletismografía por impedancia (IPG) para obtener el tiempo de llegada de pulso (PAT) distal en el pie. Los resultados muestran que, aunque la fotopletismografía aporta mayor calidad de señal, es más sensible a la presión de contacto y a la vasoconstricción. En contraste, la IPG permite una detección robusta en condiciones reales, incluso con materiales textiles, siendo idónea para sistemas integrados en calzado.Finalmente, la combinación de BCG e IPG permitió estimar el tiempo de tránsito del pulso de cuerpo completo (wb -PTT), mostrando una relación significativa (r = 0.72, p = 0.001) con el sistema de referencia (tonometría carotídea y fotopletismografía). Esta aproximación supera las limitaciones de los wearables convencionales basados en trayectorias cortas y posibilita una monitorización continua, no invasiva y compatible con las actividades cotidianas. En conjunto, los resultados demuestran la viabilidad de una nueva generación de plantillas inteligentes. La integración de BCG e IPG en una única plataforma permite una caracterización completa del estado cardiovascular y abre oportunidades en salud digital, medicina preventiva y seguimiento clínico remoto.
  

• MULERO JIMÉNEZ, LORENA: Bosc i Sostenibilitat: proposta educativa a l’entorn dels serveis ecosistèmics del bosc i els ODS amb pedagogia de ciència oberta a secundària
  
  Autor/a: MULERO JIMÉNEZ, LORENA
  Programa: RECURSOS NATURALES Y MEDIO AMBIENTE
  Departamento: Departamento de Ingeniería Minera, Industrial y TIC (EMIT)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 18/06/2026
  Fecha de lectura: 03/09/2026
  Hora de lectura: 12:00
  Lugar de lectura: Sala de Juntes de l'EPSEM
  Director/a de tesis:
  Resumen de tesis: Vivimos en una sociedad que normaliza las crisis. Las crisis afectan a los pilares de la civilización y la educación es el motor que mueve el mundo. ¿Y qué sería de la sociedad y la educación de las nuevas generaciones sin cuidar el medio ambiente, la naturaleza?En esta tesis se han desarrollado una serie de acciones relacionadas con el bosque y su contribución a la sostenibilidad mediante su vinculación con los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Este es un proceso de concienciación de los estudiantes de secundaria sobre su papel esencial en el camino hacia una sociedad sostenible y respetuosa. Asimismo, se analiza el impacto de la implementación del Proyecto Bosque y Sostenibilidad, aplicando la innovadora metodología de enseñanza llamada Open Science Schooling en la toma de conciencia de los estudiantes de secundaria y de su papel como elemento clave para cambiar la sociedad y dirigirla hacia la sostenibilidad.Se realiza un estudio de caso con material docente creado y desarrollado en la propia tesis. Las actividades se implementan en institutos de secundaria de toda Catalunya. También se llevan a cabo actividades dentro del programa del Exploratori dels Recursos de la Natura que tiene por objetivo incentivar la ciencia y la técnica en los jóvenes y que lleva a cabo actividades dirigidas al profesorado de secundaria y a los propios jóvenes.
  

Fecha de lectura: 04/09/2026

• BANDARRINHA MONTEIRO, CARLOS ALEXANDRE: Pseudo-Boiling Wall-Bounded Turbulence in Supercritical Flows: Direct Numerical Simulation & Flow Physics
  
  Autor/a: BANDARRINHA MONTEIRO, CARLOS ALEXANDRE
  Programa: INGENIERÍA MECÁNICA, FLUIDOS Y AERONÁUTICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Mecánica (EM)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 14/07/2026
  Fecha de lectura: 04/09/2026
  Hora de lectura: 11:30
  Lugar de lectura: Sala Polivalent, Edifici A, Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesis: JOFRE CRUANYES, LLUÍS
  Resumen de tesis: Esta tesis presenta el desarrollo y la aplicación de un marco computacional de alta fidelidad para la simulación numérica directa (DNS) de flujos turbulentos transcríticos a alta presión. Estos flujos, caracterizados por fuertes variaciones de las propiedades termofísicas en las proximidades de la región de pseudo-ebullición, exhiben interacciones complejas entre la turbulencia, la termodinámica y los procesos de transporte que no pueden capturarse con precisión mediante enfoques clásicos de modelización. El objetivo principal de este trabajo es avanzar tanto en la herramienta de simulación numérica como en la comprensión física necesarias para simular y analizar de forma fiable dichos regímenes. Con este propósito, el solver multifísico de dinámica de fluidos RHEA (Reproducible Hybrid-architecture flow solver Engineered for Academia) es rediseñado en una versión residente en GPU denominada RHEA-X. El solver combina discretizaciones espaciales de baja disipación con integración temporal Runge–Kutta con preservación fuerte de estabilidad y modelos avanzados de termodinámica y transporte, incluyendo ecuaciones de estado para fluidos reales. Su diseño modular y orientado a objetos permite el tratamiento, dentro de un marco unificado, de flujos compresibles, transcríticos a alta presión, con partículas lagrangianas y con métodos de frontera inmersa. La implementación emplea MPI y OpenACC para lograr residencia persistente de datos en GPU y comunicación directa entre dispositivos, permitiendo una ejecución eficiente en sistemas modernos heterogéneos de computación de alto rendimiento. Los análisis de rendimiento demuestran escalabilidad fuerte y débil cercana al comportamiento ideal, así como reducciones sustanciales en el tiempo de simulación respecto a implementaciones basadas en CPU, incluso para un elevado número de GPU.Utilizando este marco computacional, la tesis investiga en primer lugar los requisitos de resolución espacial para DNS de turbulencia transcrítica a alta presión en flujos de pared. Se demuestra que los criterios clásicos de resolución, desarrollados para flujos incompresibles, resultan insuficientes en presencia de fuertes gradientes termofísicos. En particular, la región de pseudo-ebullición induce una amplificación localizada de la intensidad turbulenta y de la disipación de energía, requiriendo un refinamiento adicional de la malla para capturar con precisión estadísticas turbulentas de hasta segundo orden. Se proponen nuevas guías de resolución basadas en argumentos de escalado hidrodinámico y termodinámico. Posteriormente, se examina el comportamiento físico de flujos transcríticos en configuraciones de conductos cuadrados microconfinados que abarcan regímenes subcríticos y supercríticos. Los resultados revelan que, bajo condiciones transcríticas, los flujos pueden transicionar desde estados laminares hacia estados similares a turbulentos sin cambios en la geometría ni en las escalas de velocidad globales, impulsados por fuertes gradientes de densidad asociados a la región de pseudo-ebullición. Esto conduce a una amplificación significativa de las fluctuaciones de velocidad, una intensificación de los movimientos secundarios y un aumento sustancial de la transferencia de calor.Finalmente, se analiza el papel de la flotabilidad en flujos turbulentos transcríticos dentro de conductos cuadrados. Se demuestra que la flotabilidad influye principalmente en el flujo mediante la modulación de los movimientos secundarios, los cuales actúan como el mecanismo dominante de redistribución de momento y reestructuración de la turbulencia. La interacción dependiente del caso entre la flotabilidad, los gradientes termofísicos y los flujos secundarios conduce a una fuerte heterogeneidad espacial, comportamiento turbulento fuera del equilibrio y, en consecuencia, pronunciadas variaciones en el esfuerzo cortante en pared y en los procesos de transporte.
  

• CARRINO, CASIMIRO PIO: Multilingual and Cross-Lingual Machine Reading Comprehension in Few-Resource Settings: Synthetic Data, Cross-Lingual Transfer, and Domain-Specific Evaluation
  
  Autor/a: CARRINO, CASIMIRO PIO
  Programa: TEORÍA DE LA SEÑAL Y COMUNICACIONES
  Departamento: Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones (TSC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 06/07/2026
  Fecha de lectura: 04/09/2026
  Hora de lectura: 12:00
  Lugar de lectura: Aula MERIT D5010, Campus Nord, Barcelona
  Director/a de tesis: RODRIGUEZ FONOLLOSA, JOSE ADRIAN
  Resumen de tesis: La comprensión lectora automática (MRC) es un criterio fundamental para evaluar sistemas de comprensión del lenguaje natural. A pesar de los avances con arquitecturas basadas en transformadores y modelos de lenguaje a gran escala (LLM), persisten retos en escenarios multilingües e interlingüísticos, especialmente bajo restricciones de escasos recursos y de dominio específico. Esta tesis aborda estos retos a través de tres contribuciones principales, que abarcan desde la MRC extractiva hasta la generativa, cubriendo regímenes de datos desde la supervisión a gran escala en el mismo idioma hasta la transferencia interlingüística sin entrenamiento previo en dominios específicos.La primera contribución introduce la metodología Translate-Align-Retrieve (TAR), que conserva la alineación de los intervalos de respuesta durante la traducción de conjuntos de datos de preguntas y respuestas extractivas. TAR integra traducción automática neuronal, alineación de palabras no supervisada y recuperación de respuestas basada en la alineación, permitiendo construir datos de entrenamiento multilingües de alta calidad para lenguas con pocos recursos. Este enfoque dio lugar a SQuAD-es v1.1, el primer conjunto de datos extractivo en español a gran escala (87 599 pares). Los modelos entrenados alcanzan o superan las referencias en benchmarks en español, demostrando la eficacia de la traducción basada en alineación para mitigar la escasez de datos.La segunda contribución desarrolla un marco de destilación de autoconocimiento con muestreo multilingüe para mejorar la transferencia con pocos recursos y datos paralelos limitados. El método aborda la transferencia multilingüe (XLT) y la transferencia multilingüe generalizada (G-XLT), integrando el muestreo multilingüe como aumento de datos e introduciendo un coeficiente de precisión media en k (mAP@k) para modular la pérdida de destilación. Las evaluaciones en MLQA, XQuAD y TyDiQA-GoldP demuestran mejoras consistentes frente al ajuste fino estándar, ofreciendo una alternativa robusta al aumento basado en traducción automática.La tercera contribución presenta una metodología semiautomática para la creación de bancos de pruebas multilingües de preguntas y respuestas que preservan la privacidad en ámbitos sensibles, ilustrada con JobResQA en el dominio de recursos humanos (RR. HH.). La metodología combina desidentificación de datos, síntesis basada en LLM, traducción con intervención humana y anotaciones MQM. JobResQA comprende 105 pares sintéticos de currículum y descripción de puesto y 581 pares de preguntas y respuestas en cinco idiomas y cuatro tipos de preguntas. La evaluación con G-Eval LLM-as-judge en nueve modelos de peso abierto revela retos interlingüísticos persistentes, y solo los modelos más grandes alcanzan alta precisión en todos los idiomas.En conjunto, estas contribuciones demuestran que la escasez de datos, la transferencia entre idiomas y la especificidad de dominio siguen siendo retos fundamentales en todos los paradigmas arquitectónicos. Todos los recursos se publican como código abierto. La metodología TAR ha tenido una amplia aceptación, con más de 100 citas, generando conjuntos de datos para diversos idiomas y alfabetos. Aunque el rendimiento ha mejorado con los LLM, los retos abordados en esta tesis siguen siendo clave para el avance de la comprensión de textos multilingüe e interlingüística.