Escola de Doctorat

Data de lectura: 16/12/2025

• AL AWAD, ABDULRAHMAN: Multiscale Multiphysics Investigation of Helium Bubble Formation and Dynamics in Liquid Lead-Lithium Eutectic
  
  Autor/a: AL AWAD, ABDULRAHMAN
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA NUCLEAR I DE LES RADIACIONS IONITZANTS
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 03/11/2025
  Data de lectura: 16/12/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Aula C4 (porta 31.07) Secció d'Enginyeria Nuclear, pavelló C, ETSEIB (Campus Sud)
  Director/a de tesi: BATET MIRACLE, LLUIS | SEDANO MIGUEL, LUIS ANGEL
  Resum de tesi: Els metalls líquids (LMs) i els seus aliatges es caracteritzen per les seves excel·lents propietats termofísiques i dinàmiques per al transport de calor, cosa que els converteix en bons candidats per a tecnologies avançades de generació d'energia, com ara l'energia de fusió nuclear. L'aliatge eutèctic líquid de plom-liti (LLE) continua sent un material clau de diversos conceptes d'embolcall regenerador (BB) del disseny DEMO de la UE. Als BBs de LLE, es produeix heli en una proporció mol-a-mol amb el triti per reaccions nuclears, i des de la dècada de 1990 s'han plantejat preocupacions tècniques sobre l'estat de l’heli a l'aliatge LLE líquid. La nucleació de bombolles de gas en solucions febles líquid-gas ha estat un tema desafiant, especialment atesa la baixa solubilitat esperada de l’heli en LM i l'escassetat de dades experimentals. Tot i els continus esforços, la nucleació d’heli encara manca de resultats concloents i estimacions sòlides de paràmetres rellevants, i l'objectiu principal d'aquesta tesi és explotar les simulacions ab initio (AIMD) i de dinàmica molecular clàssica (CMD) per tal de fer llum sobre la física i la teoria subjacents, i estimar les condicions termodinàmiques i cinètiques necessàries perquè les bombolles d’heli nucleïn i creixin, d'una manera que faciliti la integració dels resultats en models macroscòpics destinats a disseny d'enginyeria i seguretat nuclear. A la primera part d'aquesta tesi, s'utilitzen els valuosos mètodes AIMD mitjançant SIESTA per donar suport i justificar la selecció i construcció de potencials interatòmics clàssics, investigant sistemàticament els aliatges líquids de Li, Pb i LLE. A la segona part, es parametritza un potencial clàssic del tipus del mètode de l'àtom embegut per a Li líquid utilitzant propietats mecàniques i no mecàniques. S'introdueix un esquema de mescla per reproduir les propietats de l'aliatge LLE líquid. Per minimitzar l'arbitrarietat de les formes funcionals, els esquemes de parametrització tenen present el problema d’unicitat. Es realitzen simulacions CMD amb LAMMPS per investigar i estimar exhaustivament les propietats estàtiques i dinàmiques dels sistemes LM purs i He/LM. A la tercera part, en analogia amb els avenços recents en els estudis de cristal·lització i formació de gotes, es revisen i implementen l'estabilització del blindatge difusiu, els mecanismes d'irreversibilitat termodinàmica de les nanobombolles en volum (bNBs) i la teoria del temps mitjà de primer pas per caracteritzar l’estabilitat de les bNBs en LLE líquid, inspirats en les teories i els experiments d'estabilitat de bombolles en sistemes tancats i de volum finit. Concretament, s'estableixen un enfocament de pertorbació analítica amb una equació d'estat apropiada per a bNBs d’heli i un enfocament estocàstic i cinètic a través de simulacions CMD directes, i es demostra i discuteix a fons la consistència i l'equivalència dels dos enfocaments. El marc general proposat resol les ambigüitats sobre la influència del domini de simulació i el temps en les bNBs observades a les simulacions CMD. Essencialment, es proporciona una explicació nova i plausible per a l'existència i la persistència de bNBs d’heli mitjançant l'avaluació i l'estimació acurades de les condicions d'equilibri termodinàmic; en conseqüència, es demostra que la seva estabilitat i longevitat no violen les lleis fonamentals de solubilitat i difusivitat, almenys a les simulacions de CMD i donats els nivells de supersaturació relativament alts. Finalment, s'infereixen les condicions termodinàmiques i cinètiques necessàries perquè els fenòmens de nucleació d'heli tinguin lloc a les condicions d'operació de BBs de LLE, sobre la base de les diverses teories investigades i càlculs realitzats i, de manera coherent, es proporcionen suggeriments i recomanacions de modelatge macroscòpic.
  

• MIRZAY SHAHIM, MAAHIN: Catalytic Properties of Amorphous Alloys
  
  Autor/a: MIRZAY SHAHIM, MAAHIN
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 17/11/2025
  Data de lectura: 16/12/2025
  Hora de lectura: 15:00
  Lloc de lectura: Sala Polivalent, Edifici I planta 0, espai I.0.1, EEBE Campus Besós
  Director/a de tesi: PINEDA SOLER, ELOY | SOLER TURU, LLUIS
  Resum de tesi: Aquesta tesi explora el potencial catalític dels vidres metàl·lics (Metallic Glasses, MG, en anglès) i la seva combinació amb òxid de ceri (CeO2) per a l’oxidació de monòxid de carboni (CO) a baixa temperatura i per a la reacció d’oxidació preferencial de CO (COPrOx). Els vidres metàl·lics, gràcies a la seva estructura no cristal·lina i una composició fàcilment modificable, poden esdevenir una opció prometedora per al disseny de nous materials per a aplicacions de catàlisi. L’estudi es centra en tres sistemes principals de MGs: Ce65Al35, Pd77Si16.5Cu6.5 i Cu48Zr48Al4, examinant-ne les característiques estructurals i el comportament catalític. Els resultats d’aquest treball han mostrat que el vidre metàl·lic Ce65Al35 té una activitat catalítica limitada, fins i tot després de diversos tractaments d’activació com la molta mecànica, la calcinació o la combinació amb CeO2. No obstant això, dopar el sistema binari Ce-Al amb Pd, obtenint l’aliatge Ce61Al35Pd4, va millorar notablement el rendiment, aconseguint una conversió del 100 % de CO a 300 °C després de la molta. Curiosament, barrejar aquest MG ternari amb CeO₂ no va aportar cap millora addicional, indicant que el paper del Pd és dominant i no sinèrgic amb els cristalls de cèria. El vidre metàl·lic Pd77Si16.5Cu6.5 va resultar ser el catalitzador més eficaç per si sol, assolint una conversió completa de CO a només 240 °C, cosa que podria atribuir-se a la presència de Pd i la seva distribució optimitzada dins la matriu amorfa. Experiments de control amb aliatges binaris (Pd77Si23 i Cu6Si94) van destacar la importància tant de la composició com del processament, especialment la necessitat de tècniques de solidificació ràpida, com el melt spinning, i la molta mecànica per generar estructures actives de partícules fines.Una altra contribució rellevant d’aquest treball és el desenvolupament i la caracterització detallada dels materials compostos combinant MGs amb contingut de Cu i CeO2, en particular usant l’aliatge Cu48Zr48Al4. Aquests sistemes van mostrar una elevada activitat catalítica i estabilitat en les reaccions de CO i COPrOx, amb un rendiment millorat mitjançant la molta mecànica. Les anàlisis estructurals in operando (XPS, EXAFS, NEXAFS i XRD) van confirmar una reorganització superficial dels catalitzadors durant la reacció, estabilitzant àtoms de Cu(I) catalíticament actius. La observació d’un fenomen d’envelliment espontani i d’un canvi similar generat per un pretractament de reducció amb hidrogen, suggereixen una evolució dinàmica dels llocs actius en condicions reals d’operació. Aquest estudi demostra que la síntesi mecano-química i el disseny estructural acurat dels compostos MG/CeO2 permeten desenvolupar catalitzadors d’oxidació eficients, estables i de baix cost. Aquests resultats ofereixen noves estratègies per crear materials altament actius per al control de la contaminació i tecnologies de purificació d’hidrogen, obrint el camí a l’ús de metalls amorfs per aplicacions de catàlisi heterogènia.
  

• XIE, JIACHONG: Study on the long-term mechanical behaviour of segmental tunnel-ground system under localised leakage
  
  Autor/a: XIE, JIACHONG
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Conveni Cotutela + Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 24/11/2025
  Data de lectura: 16/12/2025
  Hora de lectura: 08:00
  Lloc de lectura: Tongji University, China
  Director/a de tesi: MOLINS BORRELL, CLIMENT
  Resum de tesi: Els defectes de filtració constitueixen un dels principals problemes en els túnels de dovelles prefabricades, que es produeixen principalment a les juntes entre dovelles. A llarg termini i malgrat les juntes d’estanqitat, la filtració pot provocar moviments del terreny, assentaments i deformacions del revestiment, amenaçant la seguretat operativa del túnel. A més, el fenomen de filtració bidireccional, observat sovint en túnels pressuritzats, complica encara més els mecanismes d’interacció terreny-túnel induïts per la filtració.Aquesta tesi se centra en el problema de la filtració en túnels de dovelles prefabricades i en les seves conseqüències geotècniques-estructurals associades, i ofereix eines útils per predir el rendiment a llarg termini de les juntes d’estanquitat, identificar el comportament localitzat de la filtració i avaluar l’impacte de la filtració en el sistema túnel-terreny. El treball principal desenvolupat en aquesta tesi es resumeix de la manera següent:L’estudi comença amb el desenvolupament d’un model teòric per avaluar la capacitat d’impermeabilització de les juntes afectades per la seva deformació , aplicant teories de contacte i de percolació a múltiples escales per capturar l’efecte advers de la rugositat de la superfície de la junta d’estanquitat. Aquest model s’amplia posteriorment per predir el rendiment a llarg termini de la junta d’estanquitat durant el període operatiu, incorporant els comportaments dependents del temps del cautxú de la junta.Tot seguit, per caracteritzar el comportament localitzat de la filtració a les juntes d’estanquitat, es proposa un nou enfocament basat en un algorisme de cerca de camins, que tracta la interfície de la junta com a espai de cerca, obtenint simultàniament la trajectòria òptima de filtració i la capacitat d’impermeabilització sota diferents deformacions de la junta. Mitjançant aquest enfocament, s’identifiquen els mecanismes d’estanquitat diferenciats de les juntes contínues i en T.Per abordar el problema de la interacció túnel-terreny induïda per la filtració, es duu a terme una investigació inicial en un escenari desfavorable, suposant absència de la capacitat d’impermeabilització a les juntes. Es desenvolupa un model teòric per calcular les pressions hidràuliques i de terres en condicions de filtració bidireccional, combinant el mètode de les imatges i la fórmula de Terzaghi per obtenir els esforços del terreny dins la zona relaxada. Paral·lelament, s’introdueix un enfocament basat en el model de zona cohesiva (CZM) per avaluar els impactes a llarg termini de la infiltració i l’exfiltració.Finalment, a partir del treball previ d’aquesta tesi, s’estableix un marc computacional per avaluar els impactes a llarg termini de la filtració en les respostes mecàniques del sistema túnel-terreny segmentat en escenaris 2D i 3D. En incorporar el comportament acoblat hidro-mecànic de les juntes amb juntes d’estanquitat, el marc il·lustra l’evolució progressiva de la filtració al llarg del temps, influïda per les deformacions de la junta, les configuracions de la junta d’estanquitat i les condicions internes de l’aigua, abordant de manera integral les conseqüències resultants de les interaccions terreny-estructura i de les respostes estructurals.
  

Data de lectura: 17/12/2025

• ESPEJO DELGADO, VICENÇ: Analysis and modelling of explosions in gas-fired combustion chambers
  
  Autor/a: ESPEJO DELGADO, VICENÇ
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DE PROCESSOS QUÍMICS
  Departament: Departament d'Enginyeria Química (EQ)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 28/10/2025
  Data de lectura: 17/12/2025
  Hora de lectura: 11:30
  Lloc de lectura: Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE) Edifici A - Aula A0.02 Campus Diagonal-Besòs (CDB) https://eebe.upc.edu/ca/lescola/com-arribar
  Director/a de tesi: CASAL FABREGA, JOAQUIM | PLANAS CUCHI, EULALIA
  Resum de tesi: Les cambres de combustió són àmpliament utilitzades en moltes indústries per a l’obtenció de calor a partir de combustibles (per exemple en calderes, forns i altres equips de combustió). Tot i que el perill d’explosió relacionat amb aquest tipus d’equipament és conegut, els accidents es continuen reportant periòdicament a la indústria. Les conseqüències d’aquests esdeveniments poden arribar a ser catastròfiques, provocant danys greus als propis equips, estructures o elements situats a l’entorn, així com danys personals severs que poden arribar a causar fatalitats.Aquesta tesi es centra en l’estudi dels escenaris d’explosió en cambres de combustió de gas, en cas d’acumulació de combustible sense cremar, i posterior ignició. Com a primer pas, s’ha realitzat una anàlisi històrica d’accidents per tal d’identificar les seqüències típiques que poden donar lloc als escenaris perillosos d’interès, i la consideració de la importància de les diferents causes i factors que contribueixen a l’evolució dels esdeveniments perillosos. El principal objectiu de la tesi es correspon amb l’estudi d’aquests esdeveniments perillosos per a un millor coneixement dels mateixos.En la recerca bibliogràfica prèvia realitzada s’han trobat estudis experimentals per explosions en equips amb geometries similars, però de menors dimensions, fins a 64 m3. Tanmateix, les cambres de combustió en aplicacions industrials poden assolir volums de milers de metres cúbics. La realització d’experiments a escala real en aquest tipus d’equips resultaria costosa i requeriria una gran infraestructura per tal de contenir, aïllar i monitoritzar correctament les sobrepressions generades. Com a alternativa, en aquesta recerca s’han utilitzat simulacions amb FLACS, un programari de Dinàmica de Fluids Computacional (CFD), àmpliament validat per a escenaris d’explosió.L’estudi avalua els efectes i evolució de les explosions i la seva relació amb diferents factors com la geometria de l’equip, panells de venteig o elements interns, així com el fuel utilitzat, en el desenvolupament de l’explosió i les pressions màximes assolides. Per a l’avaluació dels efectes de l’explosió sobre l’entorn, s’ha proposat una adaptació del model TNT equivalent per al càlcul d’explosions en forns, a partir de l’ajustament del factor de rendiment del model.Finalment, s’han simulat diferents escenaris de dispersió del combustible dins de la cambra a través dels cremadors, relacionats amb les seqüències d’explosió identificades a l’anàlisi històrica d’accidents. A partir de la dispersió i les concentracions assolides, s’ha considerat la ignició en diferents temps corresponents amb explosions amb diferents quantitats i concentracions de fuel, relacionats amb diferents etapes de l’evolució de l’escenari perillós.Els resultats d’aquesta tesi demostren l’efecte de factors característics de les cambres de combustió. L’evolució dels escenaris van identificar un període crític de “canvi de tendència”, corresponent amb el temps previ a l’assoliment de concentracions perilloses. S’han considerat sensibilitats amb diferents combustibles, premescla amb aire, cremadors o la potència màxima de l’equip per tal d’establir tendències generals aplicables a altres dissenys. En conjunt, les conclusions ofereixen una visió valuosa dels escenaris d’explosió en aquests equips i aporten criteris per al disseny de sistemes més segurs, així com una valoració de l’eficàcia de sistemes de protecció per a la seva consideració en estudis de risc.
  

• KOKABEE, OMID: High-power ultrafast optical parametric oscillators from the visible to mid-infrared
  
  Autor/a: KOKABEE, OMID
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 09/07/2025
  Data de lectura: 17/12/2025
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: Elements Room
  Director/a de tesi: EBRAHIM-ZADEH, MAJID
  Resum de tesi: La introducció de la il·luminació elèctrica en l’arquitectura va suposar una transformació profunda del seu disseny, en establir la llum artificial com un element fonamental en la configuració de l’espai. A diferència d’altres disciplines artístiques i arquitectòniques, la il·luminació artificial manca d’una Història de l’Art formalitzada. La bibliografia existent se centra majoritàriament en aspectes tècnics i quantitatius, relegant les dimensions qualitatives de la llum en l’espai a un segon pla. En conseqüència, s’observa una notòria absència de vocabulari específic capaç de descriure amb precisió els efectes qualitatius de la il·luminació en arquitectura. Aquesta manca lèxica dificulta la comunicació eficaç dels conceptes espacials vinculats a la llum, perjudicant la pràctica projectual. Davant d’aquesta problemàtica, aquesta investigació proposa l’establiment d’un vocabulari específic per a la il·luminació arquitectònica qualitativa, partint de la hipòtesi que és viable construir un glossari consensuat que permeti expressar amb precisió els atributs formals i espacials dels efectes lumínics en l’àmbit arquitectònic. Per a sustentar aquesta hipòtesi, la investigació planteja dos objectius principals: en primer lloc, identificar els paràmetres que defineixen els aspectes qualitatius de la llum i recopilar els termes associats; en segon lloc, elaborar un diccionari lèxic-visual en què cada terme sigui definit amb claredat i exemplificat visualment, facilitant així la seva comprensió i aplicació en contextos tant acadèmics com professionals, i contribuint a l’estandardització d’un llenguatge específic i operatiu. S’ha adoptat un enfocament metodològic qualitatiu, centrat en l’anàlisi lingüística de textos que descriuen projectes d’il·luminació arquitectònica, publicats en mitjans especialitzats en llengua espanyola. S’ha aplicat una metodologia terminològica rigorosa, sistemàtica i replicable, basada en referents del camp de la Terminologia i en investigacions afins sobre percepció lumínica. El procés inclou mètodes automatitzats d’extracció terminològica, que permeten una gestió eficient de grans volums de dades, i adapta les tècniques lingüístiques a l’anàlisi visual. La investigació identifica com a paràmetres principals que defineixen les qualitats formals de la il·luminació arquitectònica la direcció, el color i la distribució, seguits, en ordre de rellevància, per la quantitat, la luminància, les fonts, la informació, les sensacions i altres. Entre aquests, el paràmetre de distribució és el més citat i, per tant, el més rellevant per configurar i descriure la il·luminació arquitectònica. En conseqüència, el diccionari se centra en els termes més recurrents relacionats amb aquest paràmetre, que ordenats alfabèticament són: il·luminació ambiental, il·luminació composta, il·luminació d’accent, il·luminació difusa, il·luminació directa, il·luminació dirigida, il·luminació dispersa, il·luminació focalitzada, il·luminació general, il·luminació homogènia, il·luminació horitzontal, il·luminació indirecta, il·luminació integrada, il·luminació precisa, il·luminació projectada, il·luminació rasant, il·luminació reflectida, il·luminació uniforme i il·luminació vertical. S’ha demostrat que cadascun d’aquests termes pot ser definit de manera que afavoreixi una comunicació clara, precisa i intel·ligible en el discurs de la il·luminació arquitectònica. Així mateix, és possible identificar representacions visuals corresponents que exemplifiquin cada definició, reforçant-ne l’aplicabilitat tant pedagògica com professional. En conclusió, aquesta investigació confirma la viabilitat de desenvolupar un glossari consensuat de termes que afavoreixi la comunicació dels atributs formals i espacials dels efectes de la llum en la pràctica arquitectònica, la qual cosa constitueix un pas fonamental cap al reconeixement i l’estandardització d’un vocabulari qualitatiu en el seu àmbit disciplinari.