Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 28/10/2026

• GARATACHEA SOLÉ, ROGER: Domestic and Transboundary Air Pollution across European countries: health impacts and policy implications
  
  Autor/a: GARATACHEA SOLÉ, ROGER
  Programa: INGENIERÍA AMBIENTAL
  Departamento: Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (DECA)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 07/09/2026
  Fecha de lectura: 28/10/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: UPC, Campus NordBuilding C1. Classroom: 002C/Jordi Girona, 1-308034 Barcelona
  Director/a de tesis: PEREZ GARCIA-PANDO, CARLOS | JORBA CASELLAS, ORIOL
  Resumen de tesis: La contaminación atmosférica sigue siendo uno de los principales problemas ambientales y de salud pública en Europa, a pesar de décadas de regulación y mejoras en la calidad del aire. Las partículas finas (PM2.5) y el ozono troposférico (O3) continúan siendo dos de los contaminantes más nocivos. Su formación, transporte e impactos responden a interacciones complejas entre las emisiones locales, la contaminación transfronteriza, las fuentes naturales, la química atmosférica y la meteorología. Esta complejidad dificulta determinar qué fuentes son responsables de los niveles de contaminación observados.Esta tesis estudia los orígenes geográficos del O3, así como los orígenes geográficos y sectoriales del PM2.5 en Europa, y evalúa sus implicaciones para la salud y para las políticas de calidad del aire. Mediante el sistema regional de modelización CALIOPE, se aplica un método de etiquetado para cuantificar las contribuciones nacionales, transfronterizas, marítimas y hemisféricas a las concentraciones de O3 y a la mortalidad asociada a corto plazo. En cuanto al PM2.5, se combina un método basado en perturbaciones con un ajuste a partir de observaciones para cuantificar las contribuciones y sus impactos en la mortalidad; además, estas se desagregan por sectores económicos y fuentes naturales. La tesis también evalúa la viabilidad de alcanzar los valores límite de PM2.5 en 2030 bajo dos escenarios de emisiones: la legislación vigente (CLE) y la máxima reducción factible (MFR).Los resultados muestran que la contaminación atmosférica en Europa está fuertemente condicionada por fuentes situadas más allá de la jurisdicción donde se produce la exposición. En el caso del O3, las contribuciones hemisféricas y transfronterizas son las fuentes principales, lo que pone de manifiesto la importancia del transporte a larga distancia. Los impactos sobre la salud también están dominados por la contaminación importada, que representa el 88% de las muertes atribuibles al O3 en Europa. Ahora bien, durante episodios de altas concentraciones de O3, las contribuciones locales ganan peso, y reducciones en las emisiones nacionales pueden ser especialmente relevantes. En cuanto al PM2.5, los impactos sobre la mortalidad a corto plazo también están fuertemente influidos por el transporte transfronterizo y por la composición sectorial de las emisiones. Las emisiones antropogénicas explican el 55% de las muertes atribuibles al PM2.5, de las cuales el 35% corresponde al transporte transfronterizo dentro de Europa. El sector residencial es la principal fuente antropogénica, aunque la agricultura, el transporte por carretera, la industria y la generación de energía también pueden hacer contribuciones importantes según la región y la estación del año.El análisis del cumplimiento normativo del PM2.5 muestra que las reducciones de emisiones previstas deberían mejorar sustancialmente la calidad del aire en 2030. El CLE permitiría que muchas zonas de calidad del aire europeas cumplieran los valores límite de PM2.5, con mejoras bajo el MFR. Sin embargo, buena parte de las zonas que lo alcanzan bajo el CLE siguen dependiendo de la cooperación internacional. Si se excluyen las contribuciones de fuentes naturales, el cumplimiento aumenta más, lo que subraya el peso de fuentes que no pueden controlarse mediante políticas nacionales. Así, el incumplimiento no refleja únicamente los límites de las políticas estatales, sino también la importancia de las contribuciones transfronterizas y naturales.En conjunto, esta tesis demuestra que la modelización con desagregación por fuentes es clave para entender la contaminación atmosférica, estimar sus impactos en la salud y diseñar estrategias de mitigación. Alcanzar los estándares europeos de calidad del aire exigirá no solo reducciones ambiciosas de las emisiones, sino también una acción internacional coordinada y marcos reguladores que tengan en cuenta el carácter transfronterizo de la contaminación atmosférica.
  

• SOLÉ LLOVERAS, JORDI: Methods for Assessing Radiated Electromagnetic Emissions In Situ. Application to Photovoltaic Systems
  
  Autor/a: SOLÉ LLOVERAS, JORDI
  Programa: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Electrónica (EEL)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 17/09/2026
  Fecha de lectura: 28/10/2026
  Hora de lectura: 10:30
  Lugar de lectura: Aula de Graus C4-002, campus nord UPC
  Director/a de tesis: AZPÚRUA AUYANET, MARCO AURELIO | SILVA MARTINEZ, FERNANDO
  Resumen de tesis: El gran número de grandes sistemas eléctricos, sistemas de energía renovable e instalaciones basadas en electrónica de potencia que se están desplegando actualmente está generando nuevos retos en la evaluación de la compatibilidad electromagnética (EMC). Muchos de estos sistemas no pueden ensayarse en laboratorios EMC convencionales, ya que sus dimensiones, potencia necesaria o su dependencia de las condiciones finales de instalación hacen inviable una evaluación en laboratorio. Por este motivo, las emisiones electromagnéticas radiadas deben evaluarse a menudo in situ, bajo condiciones reales de funcionamiento y en entornos electromagnéticos no controlados. En estos escenarios, el problema de medida deja de consistir únicamente en comparar una medida con un límite.Esta tesis desarrolla y valida métodos para evaluar emisiones electromagnéticas radiadas in situ, con los sistemas fotovoltaicos como principal caso de aplicación. El trabajo propone una metodología de medida estructurada que cubre todo el proceso de evaluación, desde la planificación y la caracterización del entorno electromagnético hasta la selección de ejes y puntos de medida, la evaluación de las emisiones y la interpretación de los resultados. El ruido ambiente se aborda como uno de los problemas más frecuentes y complejos en las evaluaciones reales de emisiones radiadas in situ. Dado que la medida puede contener contribuciones tanto del equipo bajo ensayo como de fuentes externas, la interpretación de los resultados debe permitir distinguir las emisiones de la instalación de aquellas asociadas al entorno electromagnético. Para apoyar esta interpretación, se validan experimentalmente diversas estrategias complementarias, incluyendo medidas a distancias más cortas, medidas de corriente, análisis con una RBW reducida, análisis de la distribución de probabilidad de amplitud, entre otras.La tesis también aborda una de las cuestiones abiertas más críticas en las evaluaciones prácticas in situ: la aplicación de los límites de emisión radiada cuando la distancia de medida es diferente de la distancia de referencia definida por la norma. Se justifica por qué la conversión debe aplicarse al límite de emisión y no al nivel de campo medido, evitando así una relajación no intencionada del nivel permitido por el límite. Se derivan factores específicos de conversión de distancia para el campo magnético por debajo de 30 MHz a partir de ecuaciones analíticas, simulaciones numéricas y validación experimental. Estos factores se simplifican posteriormente en fórmulas y tablas adecuadas para su integración en procedimientos de medida y normas. Para las emisiones de campo eléctrico por encima de 30 MHz, se justifica la relación inversa clásica en función de la distancia y se cuantifican sus limitaciones.Los resultados de la tesis se validan en tres instalaciones fotovoltaicas reales con características diferentes. Estas campañas demuestran la aplicabilidad de la metodología propuesta bajo condiciones reales de funcionamiento y muestran las dificultades prácticas asociadas a la evaluación de emisiones radiadas in situ. Los resultados muestran que, para obtener conclusiones robustas, es necesario utilizar técnicas complementarias que permitan determinar si una instalación es o no susceptible de generar interferencias.Además de la validación experimental, los resultados de la tesis se han ido transfiriendo y presentando a través de publicaciones científicas, actividades industriales y trabajos de normalización. La metodología propuesta, la interpretación del ruido ambiente y los factores de conversión de distancia para el campo magnético han sido presentados y discutidos en comités técnicos implicados en el desarrollo de futuras normas de EMC. Por tanto, esta tesis no es solo una contribución académica y científica, sino también una referencia técnica para ingenieros, laboratorios y comités técnicos implicados en la aplicación y el futuro desarrollo de nuevas normas.
  

Fecha de lectura: 29/10/2026

• CABRERA REDONDO, ÓSCAR: From Optimisation to Artificial Intelligence Solutions for Modern Power Systems
  
  Autor/a: CABRERA REDONDO, ÓSCAR
  Programa: INGENIERÍA ELÉCTRICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Eléctrica (DEE)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 30/09/2026
  Fecha de lectura: 29/10/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lugar de lectura: ETSEIB - UPC
  Director/a de tesis: ARAGÜÉS PEÑALBA, MÒNICA
  Resumen de tesis: Los sistemas eléctricos modernos están siendo transformados por la descarbonización, la generación renovable, los recursos distribuidos, la electrificación, la digitalización y la participación de nuevos agentes. Estos cambios incrementan la complejidad operativa y requieren herramientas más rápidas, adaptativas y distribuidas. En este contexto, la optimización proporciona la capacidad para imponer restricciones físicas y operativas, mientras que la inteligencia artificial contribuye con capacidades de predicción, aproximación y adaptación.Esta tesis investiga la transición desde formulaciones basadas en la optimización hacia soluciones asistidas por inteligencia artificial para sistemas eléctricos, mediante tres contribuciones a nivel de red, comunidad y usuario. A nivel de red, se propone una red neuronal lagrangiana basada en grafos e informada por la física para aproximar el flujo de potencia óptimo en corriente continua. El enfoque se evalúa en redes eléctricas de referencia de 3 a 118 buses, incluyendo variantes normales y estresadas. En condiciones normales, el residuo medio de las restricciones de igualdad se reduce de 0,0219 p.u. a 0,0137 p.u., lo que corresponde a una mejora del 37,44% respecto a una red neuronal de grafos puramente basada en datos, logrando además soluciones 94 y 15 veces más rápidas de media respecto a un solver de optimización no lineal ampliamente utilizado bajo condiciones normales y extremas, respectivamente.A nivel de comunidad, la tesis analiza la operación inteligente de comunidades energéticas locales bajo restricciones organizativas y operativas. Los resultados muestran que la composición de los usuarios y las reglas de asignación influyen de forma significativa en la distribución de los beneficios. En los casos de estudio evaluados, las configuraciones con un 50% de usuarios con generación fotovoltaica privada alcanzan los mayores ahorros totales medios, 97,42€, mientras que la reasignación de excedentes incrementa los ahorros totales hasta 45,14€.A nivel de usuario, la tesis propone estrategias de aprendizaje federado personalizado para la predicción de la demanda eléctrica doméstica. Los enfoques de agrupamiento basados en el modelo propuestos mejoran la personalización sin centralizar datos privados de contadores inteligentes. En comparación con el aprendizaje federado convencional, FedEC y FedKM reducen el error cuadrático medio en un 0,27% y un 0,67%, respectivamente, con FedKM alcanzando el menor error agregado entre los métodos personalizados considerados.En conjunto, esta tesis muestra que la optimización y la inteligencia artificial son componentes complementarios de los sistemas eléctricos modernos. Su integración responsable requiere métodos precisos, eficientes, conscientes de la regulación y centrados en el usuario.
  

• DIAZ MOTTA, ARMANDO: Large Scale Wind-Powered Offshore Ammonia Production
  
  Autor/a: DIAZ MOTTA, ARMANDO
  Programa: INGENIERÍA ELÉCTRICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Eléctrica (DEE)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 30/07/2026
  Fecha de lectura: 29/10/2026
  Hora de lectura: 12:00
  Lugar de lectura: Aula 28.8 Sala Conferències - ETSEIB-UPC
  Director/a de tesis: DÍAZ GONZÁLEZ, FRANCISCO | VILLA ARRIETA, MANUEL RICARDO
  Resumen de tesis: El hidrógeno y el amoníaco renovable pueden contribuir a la descarbonización de sectores en los que la electrificación directa no es viable, actuando el amoníaco verde como vector de hidrógeno entre zonas de producción renovable y centros de demanda distantes.Entre las rutas de producción a gran escala propuestas en los últimos años, la producción de amoníaco verde basada en electricidad renovable y electrólisis del agua ha despertado un interés creciente. Sin embargo, se ha prestado una atención limitada a la viabilidad a largo plazo de la producción offshore autónoma de amoníaco basada en electrólisis SOEC y alimentada exclusivamente por energía eólica marina. Esta tesis aborda específicamente esta brecha de conocimiento al investigar si la producción offshore, autónoma y a gran escala de amoníaco verde basada en electrólisis de óxido sólido (SOEC), un lazo de síntesis Haber–Bosch (HB) y energía eólica marina puede convertirse en una ruta viable para 2050.Esta investigación tiene como objetivo evaluar la viabilidad técnica y económica a largo plazo de la producción de amoníaco basada en energía eólica marina.Para ello, la tesis combina una evaluación del estado del arte con un modelo termodinámico estacionario de una planta de amoníaco SOEC–Haber–Bosch de 3 000 tpd y un marco integrado pseudodinámico que acopla la planta, la generación eólica offshore, el almacenamiento en baterías y el almacenamiento de hidrógeno. Este marco incorpora un modelo económico y un algoritmo de optimización de capacidad que se usa para minimizar el costo nivelado del amoníaco (LCOA). El modelo pseudodinámico simula la operación flexible de la planta en un rango amplio de carga bajo condiciones de viento específicas de cada emplazamiento. En esta tesis se evalúan tres ubicaciones offshore con recursos eólicos de alta calidad: La Guajira (Colombia), el Mar del Norte (Dinamarca) y el Golfo de Roses (España).Los resultados muestran que, en estado estacionario y a carga nominal, la planta requiere 1 030 MW y alcanza una eficiencia global del 63% sobre base PCI-NH3, mientras que el electrolizador SOEC alcanza una eficiencia de 87% sobre base PCI-H2. El lazo Haber–Bosch suministra el 57% de la potencia térmica requerida para la evaporación del agua de alimentación en el proceso de electrólisis. Bajo operación a carga parcial, la unidad SOEC alcanza cargas mínimas del 61% y 72% para escenarios de conversión de vapor del 70% y 85%, respectivamente, con variaciones de temperatura en la pila dentro de ±30 °C. Bajo condiciones de operación offshore, la eficiencia global alcanza el 60%, y el factor de capacidad de la planta alcanza el 80% en el emplazamiento con mejor desempeño, aproximadamente un 10% por debajo del de una planta convencional de amoníaco conectada a red.En términos de viabilidad económica, los resultados indican que La Guajira y el Mar del Norte podrían alcanzar en 2050 los menores costos nivelados del amoníaco, de 472 y 436 USD t-1, respectivamente, mientras que el Golfo de Roses sigue siendo menos competitivo, con un valor cercano a 720 USD t-1.La comparación entre los emplazamientos seleccionados muestra además que una operación inflexible del lazo Haber–Bosch, es decir, a 100% de carga, produce solo diferencias marginales en los costos de producción con respecto a una operación flexible en el rango de 10–100% de carga, pero incrementa los eventos de hot-standby del lazo Haber–Bosch, lo que evidencia un compromiso entre estabilidad operativa y requerimientos de almacenamiento.La tesis aporta un marco de evaluación tecno económica para la producción offshore de amoníaco verde y brinda apoyo a la planificación de capacidad de los recursos renovables offshore. Asimismo, los resultados indican que el amoníaco offshore podría alcanzar competitividad para 2050, si disminuyen los costos de la energía eólica flotante y la electrólisis, y que concurran factores como condiciones de mercado favorables y de política pública.
  

• MUKHOPADHYAY, SHRODDHA: Nonlinear optics at the nanoscale: harmonic generation in resonant metasurfaces
  
  Autor/a: MUKHOPADHYAY, SHRODDHA
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL Y APLICADA
  Departamento: Departamento de Física (FIS)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 30/09/2026
  Fecha de lectura: 29/10/2026
  Hora de lectura: 15:30
  Lugar de lectura: Sala de conferencias, planta baja, edificio TR1, Calle Colon 1, Campus Terrassa
  Director/a de tesis: COJOCARU, CRINA MARIA | TRULL SILVESTRE, JOSE FRANCISCO
  Resumen de tesis: Esta tesis tiene como objetivo contribuir a dos importantes áreas de investigación en fotónica: la óptica no lineal y la nanofotónica (en particular las merasuperficies). Estos camposinterconectados, sustentan el desarrollo de dispositivos nanofotónicos no lineales de próxima generación. La dimensionalidad reducida de los nanomateriales da lugar a nuevos regímenes físicos, que requieren nuevas herramientas teóricas y estrategias experimentales para comprender y aprovechar el comportamiento de estas estructuras trabajo integra conceptos de óptica no lineal, física de la materia condensada y nanofotónica. Aunque la óptica no lineal se estudia mayoritariamente en cristales transparentes y bajo condiciones de phase matching, los avances en nanofabricación enfocan hacia plataformas a escala nanométrica, donde las interacciones luz materia están dominadas por un fuerte confinamiento, efectos superficiales y efectos no locales. Bajo excitación láser ultrarrápida e intensa, la descripcion tradicional de la polarización no lineal resultan insuficiente, y se requieren modelos microscópicos. El marco teórico Maxwell hidrodinámico empleado a lo largo de esta tesis responde a esta necesidad de una descripción unificada. Esta base teórica se complementa con simulaciones no lineales realizadas mediante métodos numéricos FDTD y FEM. A nivel experimental, implementamos montajes ópticos que nos permiten medir con precisión de las eficiencias de los procesos no lineales. En este contexto, se alcanza detección en el UV, un límite característico de las mediciones ópticas en campo lejano, y se reportan mejoras de dos y tres órdenes de magnitud en la eficiencia de los armónicos generados, debido a la localización resonante de la luz en las metasuperficies. La tesis examina la generación de armónicos en dos clases representativas de nanomateriales: nanocapas de semiconductores y metales, y sus correspondientes metasuperficies.. Aunque las geometrías y las estrategias de fabricación difieren entre estos sistemas, su respuesta óptica no lineal puede interpretarse y validarse mediante nuestra metodología experimental teórica combinada, que se aplica a los distintos materiales y geometrías investigadas. Esta aproximación coherente entre plataformas diferentes permite una comprensión sistemática de cómo los electrones libres y ligados, las contribuciones superficiales y los efectos no locales configuran conjuntamente la emisión no lineal a escala nanométrica.Una parte importante es el estudio de metasuperficies plasmónicas, dieléctricas e híbridas plasmónico dieléctricas, junto con la comprensión de las propiedades materiales a escala nanométrica y de la fuerte localización del campo electromagnético que compensa el reducido volumen de interacción. La forma en que surgen estas resonancias, cómo se hibridan y cómo moldean la emisión no lineal ha sido central en el desarrollo de esta investigación. La interacción entre la dispersión del material, la geometría y el acoplamiento electromagnético ha revelado un paisaje rico en fenómenos que conectan regímenes clásicos y emergentes de la nanofotónica.Al unificar la óptica no lineal con la física de materiales a escala nanométrica, este trabajo proporciona una base para el diseño y la optimización de metasuperficies no lineales, convertidores de frecuencia compactos y plataformas fotónicas cuánticas emergentes. Los resultados demuestran que las capas ultradelgadas y las metasuperficies no lineales no son simplemente versiones miniaturizadas de materiales volumétricos, sino sistemas fundamentalmente distintos, gobernados por mecanismos físicos adicionales que dominan en la escala nanométrica. Al integrar teoría, simulación y experimento, este trabajo ofrece tanto claridad conceptual como metodologías prácticas para comprender y diseñar procesos no lineales en dispositivos nanofotónicos de próxima generación.