Tribunal:
     PRESIDENT: CHENG, PO WEN
     SECRETARI: ROCA FABREGAT, PEDRO
     VOCAL: NOEVER CASTELOS, PABLO
Resumen de tesis: En la actualidad existe un número creciente, aunque reducido, de modelos capaces de realizar simulaciones aerohidro‐servo‐elásticas totalmente acopladas en el dominio del tiempo para el análisis de aerogeneradores marinosflotantes (FOWTs). Históricamente, en sus inicios, estos modelos adoptaron ampliamente formulaciones de sistemasmulticuerpo rígidos (RMS) para describir la respuesta dinámica global del sistema en su conjunto. Sin embargo, suincapacidad para determinar el estado interno de tensión‐deformación de los componentes hiperestáticos, junto conla irrupción de conceptos de plataforma con una mayor complejidad estructural, promovió el desarrollo de unasegunda generación de modelos que adoptaron formulaciones de sistemas multicuerpo flexibles (FMS). Cuyaestrategia principal, por ser fundamentalmente una evolución de los primeros, se basó en describir la respuestadinámica de los componentes flexibles mediante la superposición de un análisis deformacional de primer orden sobresu configuración espacial de sólido rígido. Sin embargo, debido a que la industria ha tendido rápidamente en lasúltimas décadas hacia aerogeneradores más grandes y más potentes, algunos componentes del sistema hanaumentado en esbeltez y flexibilidad. Como por ejemplo las palas del rotor o la torre, que están empezando a requerirla adopción de análisis no lineales para evaluar adecuadamente su respuesta dinámica y su estado tensional interno.En este contexto, hoy en día existe un número incipiente pero reducido de modelos capaces de realizar análisisdinámicos estructurales no lineales totalmente acoplados de FOWTs. Sin embargo, en su mayoría están estrictamenterestringidos a elementos unidimensionales del tipo viga, lo que obliga a la adopción de procedimientos de mapeo decargas locales aproximadas durante la fase de diseño de detalle. Por esa razón, en la presente Tesis se propone unnuevo modelo avanzado completamente acoplado basado en el Método de los Elementos Finitos (FEM). Cuyasprincipales ventajas radican en la capacidad de realizar análisis dinámicos no lineales en el dominio del tiempo demodelos estructurales complejos compuestos por múltiples elementos finitos de diferente naturaleza. Estacaracterística permite una definición más precisa del comportamiento estructural real y, por tanto, conduce a unadescripción más detallada del estado interno tenso‐deformacional sin la necesidad de adoptar técnicas adicionales.Las ecuaciones de equilibrio subyacentes del modelo se basan en el método Co‐Rotacional Independiente delElemento (EICR), cuyos fundamentos se establecieron en el trabajo desarrollado por C. C. Rankin y F. A. Brogan en ladécada de 1980 y posteriormente fue readaptado y mejorado por C. A. Felippa y B. Haugen en la década del 2000.Sin embargo, debido a que el método inicialmente se centró en análisis estructurales cuasi‐estáticos no lineales, enel marco de la presente tesis se ha desarrollado una extensión detallada y consistente del mismo para el análisisdinámico no lineal mediante la teoría de la mecánica de medios continuos.Para evaluar el rendimiento del modelo estructural propuesto, éste se ha verificado en base a un conjunto deejemplos de referencia disponibles en la literatura del análisis dinámico no lineal de cuerpos flexibles mediante lamecánica computacional. Mientras que el modelo aero‐hidro‐servo‐elástico totalmente acoplado para el análisis deFOWTs ha sido validado en base a los datos experimentales proporcionados en el marco del proyecto internacionalOffshore Code Comparison, Collaboration, Continued, with Correlation and unCertainty (OC6) promovido por laAgencia Internacional de Energía (IEA).

Tribunal:
     PRESIDENT: CUETO PRENDES, ELIAS
     SECRETARI: BONET CARBONELL, JAVIER
     VOCAL: STABILE, GIOVANNI
Resumen de tesis: Esta tesis desarrolla los modelos de orden reducido intrusivos basados en proyección (PROM) como base escalable y con consistencia física para habilitar gemelos digitales industriales con operación en tiempo real. Al integrar métodos numéricos de alta fidelidad con técnicas sólidas de reducción de modelos, aborda los cuellos de botella computacionales que dificultan el despliegue de simulaciones a gran escala para diseño, optimización y monitorización de la operación.Estructurada como un compendio de artículos revisados por pares, la tesis presenta tres contribuciones metodológicas principales. En primer lugar, se propone un marco de hiperreducción para PROM de Petrov-Galerkin que elimina la necesidad de mallas complementarias y permite un muestreo a nivel de elemento plenamente compatible con los flujos de trabajo estándar de elementos finitos (por ejemplo, Kratos Multiphysics). En segundo lugar, se plantea un flujo de trabajo escalable habilitado para computación de alto rendimiento (HPC) para el entrenamiento y el despliegue de PROM, que aprovecha la generación paralela de instantáneas (snapshots), la descomposición en valores singulares (SVD) distribuida y una versión paralela del método de cubatura empírica (ECM), demostrada en un gemelo digital térmico industrial de un motor eléctrico. En tercer lugar, se extienden las metodologías PROM a regímenes no lineales mediante estrategias de cierre en espacio latente, incluidas PROM-ANN (redes neuronales artificiales) y modelos sustitutos interpretables basados en kernel, como PROM-GPR (regresión por procesos gaussianos) y PROM-RBF (funciones de base radial), con el fin de superar la barrera de la anchura n de Kolmogórov en flujos dominados por la convección. Esta extensión incorpora una estrategia de entrenamiento informada por la física discreta que alinea las variedades aprendidas con redes neuronales con el comportamiento del residuo del esquema numérico subyacente y garantiza la consistencia física.Los métodos desarrollados se validan de forma sistemática en problemas canónicos, como la ecuación de Burgers unidimensional inviscida, y se trasladan a configuraciones industriales como la estela del cuerpo de Ahmed mediante el entorno AERO-F. Asimismo, se revisan técnicas clásicas, como las variedades lineales a trozos y las cuadráticas, para contextualizar las limitaciones de los subespacios lineales globales y motivar las estrategias no lineales propuestas.Todas las contribuciones se han implementado en los marcos de código abierto Kratos Multiphysics y AERO-F, lo que subraya su aplicabilidad práctica en flujos de trabajo de ingeniería a gran escala. Aunque esta tesis no implementa un gemelo digital de bucle cerrado, proporciona una base sólida para futuros gemelos digitales de componente y de activo, y tiende un puente entre la modelización de alta fidelidad y las capacidades predictivas en tiempo real.Por último, la tesis impulsa la transferencia tecnológica mediante la iniciativa SimTwins, que ofrece sombras digitales y gemelos digitales escalables y de código abierto, adaptados a las demandas emergentes de la Industria 4.0 y 5.0. En conjunto, estas contribuciones sitúan a los PROM intrusivos basados en proyección como herramientas robustas, interpretables y de alto rendimiento, esenciales para los ecosistemas de gemelos digitales de próxima generación.

Tribunal:
     PRESIDENT: SALBREUX, GUILLAUME
     SECRETARI: ORIOLA SANTANDREU, DAVID
     VOCAL: KRAJNC, MATEJ
Resumen de tesis: Esta tesis desarrolla marcos teóricos y computacionales para modelar dos funciones mecánicas fundamentales de los tejidos multicelulares: la adhesión célula-célula y el cambio de forma epitelial. Estos procesos están regulados por dinámicas subcelulares, pero se manifiestan a escalas mesoscópicas, lo que supone un reto para los modelos existentes. El trabajo se estructura en dos partes, cada una de las cuales aborda un aspecto distinto de la mecánica tisular, pero compartiendo un enfoque común basado en la termodinámica irreversible y la teoría de geles activos.La Parte I se centra en modelar la formación dinámica y la organización de las adhesiones célula-célula, particularmente entre pares de células. Se desarrolla un modelo teórico a escala mesoscópica que acopla la mecánica de la superficie celular, la cinética química de las moléculas de adhesión, su difusión lateral en la membrana y la retroalimentación con el córtex de actomiosina. El marco teórico se basa en el formalismo variacional de Onsager para garantizar la consistencia termodinámica, y se implementa computacionalmente mediante formulaciones en elementos finitos tanto axisimétricas como en 3D. Las simulaciones revelan cómo los acoplamientos mecano-químicos (incluyendo la reducción de la contractilidad cortical en las adhesiones, la activación de enlaces inducida por fuerza y la inmovilización de enlaces activados) impulsan la autoorganización de parches de adhesión maduros. Este trabajo no solo reproduce observaciones experimentales del comportamiento adhesivo, sino que también sienta las bases para futuros modelos de renovación de adhesiones, dinámica de descohesión y contactos celulares asimétricos.La Parte II se centra en los cambios de forma epiteliales, un factor clave de la morfogénesis. Se propone una teoría de láminas continuas para monocapas epiteliales, derivada de descripciones subcelulares del córtex de actina como un gel activo. Se introducen dos formulaciones: una teoría de láminas de Kirchhoff con uniones laterales perpendiculares, y una teoría más general de Cosserat que permite inclinación en las uniones. Estos modelos se implementan numéricamente mediante métodos de elementos finitos y se validan frente a simulaciones con modelos de vértices en 3D. Las aplicaciones incluyen el estudio de asimetrías apico-basales, pandeo y formación de arrugas en tejidos epiteliales, particularmente bajo desinflado rápido, estudiando experimentos recientes. El modelo continuo demuestra cómo la viscoelasticidad cortical, la fricción viscosa del medio circundante y la anisotropía de la curvatura determinan la morfología y el patrón de arrugas en láminas epiteliales. Las direcciones futuras incluyen el acoplamiento con redes de uniones en evolución y con sistemas de señalización bioquímica.En conjunto, estas contribuciones ofrecen un marco mesoscópico que conecta las dinámicas subcelulares con el comportamiento mecánico a escala tisular, proporcionando una comprensión mecanística de procesos centrales en el desarrollo, la integridad y la morfogénesis de los tejidos

Tribunal:
     PRESIDENT: ORTIGOSA MARTÍNEZ, ROGELIO
     SECRETARI: FERRER FERRE, ALEX
     VOCAL: PICHI, FEDERICO
Resumen de tesis: Los Modelos de Orden Reducido (ROMs, por sus siglas en inglés) son herramientas poderosas para acelerar simulaciones numéricas al identificar y explotar estructuras sub- yacentes en sistemas complejos. Al aproximar problemas de alta dimensionalidad medi- ante representaciones de baja dimensionalidad, los ROMs permiten predicciones rápidas y precisas mientras reducen significativamente los costos computacionales. Esta tesis se centra en los ROMs basados en proyección, los cuales son particularmente atractivos por su capacidad para ofrecer soluciones basadas en la física que mantienen consitencia con las ecuaciones de gobierno de los solvers originales de alta dimensionalidad. Sin embargo, su adopción generalizada se ve obstaculizada por una serie de desafíos. Este trabajo identifica y aborda estos desafíos mediante el desarrollo de una plataforma para ROMs que cierra la brecha entre los avances teóricos y la implementación práctica. El enfoque propuesto minimiza las modificaciones necesarias para integrar los ROMs en solvers multifísicos existentes, haciendo que la tecnología sea más accesible para desar- rolladores y usuarios. Esto se complementa con una interfaz fácil de usar que automatiza la construcción de ROMs y permite a los profesionales de simulaciones aprovechar estas herramientas para sus aplicaciones específicas.Este trabajo avanza en la tecnología de hiperreducción mediante la introducción de formulaciones continuas y métodos adaptados a múltiples subespacios. Se presentan nuevos algoritmos de hiperreducción que mejoran significativamente la eficiencia y pre- cisión de los ROMs. Estas innovaciones amplían la aplicabilidad de los ROMs a prob- lemas complejos, no lineales y multifísicos, al tiempo que sientan las bases para futuras investigaciones.Para abordar los desafíos computacionales en la construcción de ROMs, este trabajo incorpora capacidades de computación de alto rendimiento (HPC, por sus siglas en inglés), aprovechando técnicas de computación paralela, estrategias eficientes de gestión de datos y flujos de trabajo optimizados. Esto garantiza la viabilidad de construir ROMs para problemas a gran escala.La aplicabilidad práctica del esquema se demuestra a través de su implementación en dos proyectos de investigación europeos: EdgeTwinsHPC e eFlows4HPC. Estos proyec- tos muestran el desarrollo de ROMs para aplicaciones prácticas, con demostradores desplegados en dispositivos de a bordo para validar la viabilidad de gemelos digitales basados en ROMs en escenarios del mundo real. De este modo, esta tesis avanza en el campo de la modelización de orden reducido al introducir un marco robusto, escalable y accesible que facilita la adopción de ROMs en aplicaciones industriales e ingenieriles, al tiempo que sienta una base sólida para futuras investigaciones.

Tribunal:
     PRESIDENT: GIL RUIZ, ANTONIO JAVIER
     SECRETARI: MUÑOZ ROMERO, JOSE JAVIER
     VOCAL: ORTIGOSA MARTÍNEZ, ROGELIO
Resumen de tesis: El auge de la nanotecnología y la consecuente miniaturización de los dispositivos ha provocado un creciente interés en el efecto flexoeléctrico del bulk por parte de investigadores de todo el mundo. No obstante, no existe un consenso sobre la cuantificación de este efecto. A pequeña escala, el ratio entre superficie y volumen es muy grande, de forma de los efectos de superficie podrían resultar ser suficientemente relevantes como para afectar a la respuesta electromecánica del material. Esta tesis doctoral presenta un modelo continuo para materiales elásticos dieléctricos con propiedades flexoeléctricas en el cual se integran los efectos de superficie. Se derivan las ecuaciones de gobierno y las condiciones de contorno, y se presenta el marco computacional basado en B-Splines mediante el cual se resuelve numéricamente el problema de condiciones de contorno de alto orden resultante, sin restricciones en la geometría o en las condiciones de contorno. Después, se estudia la influencia de los efectos de superficie en la respuesta electromecánica de diferentes dispositivos mediante aproximaciones analíticas y simulaciones numéricas. Los resultados muestran que la piezoelectricidad de superficie se comporta de manera similar a la flexoelectricidad del bulk y que puede llegar a ser igual de relevante en estructuras con ratio altos entre superficie y volumen a escalas suficientemente pequeñas. Esta tesis incluye también los primeros pasos hacia la generalización del marco matemático y computacional presentado, donde el problema de condiciones de contorno se reformula en unas coordenadas diferentes. Esto permite la simulación numérica eficiente de diferentes dispositivos con simetrías intrínsecas diferentes, incluyendo simetrías helicoidales o simetrías cilíndricas.

Tribunal:
     PRESIDENT: NEGREDO MORENO, ANA MA.
     SECRETARI: RODRIGUEZ FERRAN, ANTONIO
     VOCAL: JIMÉNEZ MUNT, IVONE
Resumen de tesis: La estructura térmica del interior de la Tierra contiene información clave para la comprensión de los procesos geodinámicos, incluyendo la tectónica de placas, la convección del manto y la evolución térmica general de la Tierra. En particular, es relevante describir la geometría de la interfaz litosfera-astenosfera (LAB por sus siglas en inglés), que separa la Litósfera rígida de la Astenosfera dúctil. Caracterizar con precisión esta interfaz es clave para la comprensión de la estructura térmica y mecánica de la Tierra.La mayoría de los modelos utilizados en la práctica implican una formulación que no es físicamente rigurosa, al menos, en alguna parte del dominio. Estos modelos implican la modificación de resultados en ciertas de regiones o estimaciones empíricas que no cumplen las ecuaciones de equilibrio energético. Estas estimaciones son útiles en la práctica, pero sería preferible una formulación que respete los principios físicos.Esta tesis se centra en el desarrollo de solucionadores directos que permitan el cálculo de campos de temperatura siguiendo leyes físicas dentro de un problema de inversión. La estructura del problema directo se altera imponiendo la ubicación del LAB en el interior del dominio. El enunciado matemático de este problema se presenta en dos versiones y se desarrollan y prueban métodos numéricos para obtener soluciones. El primer solucionador aplica la condición de isoterma dividiendo el dominio en Litósfera y Astenosfera, de modo que la LAB sea un límite para ambas, y agrega explícitamente ecuaciones para imponer la condición. El segundo solucionador encuentra un campo de velocidad del manto que aplica la condición de isoterma indirectamente. Mientras que el primer solucionador necesita restaurar la continuidad del flujo agregando condiciones, el segundo necesita un campo de velocidad que cumpla con la condición de isoterma, ambos brindan información valiosa para mejorar la comprensión geofísica.Las metodologías se prueban en diferentes escenarios y geometrías de LAB, utilizando temperaturas sintéticas y no sintéticas para evaluar su desempeño en inversiones geofísicas. Los resultados demuestran que el solucionador de división de dominio recupera de manera confiable y eficiente la geometría de LAB, lo que lo hace adecuado para aplicaciones a gran escala. El segundo solucionador, aunque computacionalmente costoso y sensible a las opciones de parámetros, también constituye un solucionador robusto.Esta tesis contribuye al avance en el campo de la geofísica al proporcionar herramientas robustas para el modelado térmico. Las herramientas tienen el potencial de mejorar nuestra comprensión al resolver ecuaciones diferenciales parciales que brindan información sobre las propiedades térmicas y mecánicas de la Tierra.

Tribunal:
     PRESIDENT: GASSER, THOMAS CHRISTIAN
     SECRETARI: MUÑOZ ROMERO, JOSE JAVIER
     VOCAL: PEÑA BAQUEDANO, ESTEFANIA
Resumen de tesis: Esta tesis avanza en las herramientas basadas en elementos finitos para mejorar el análisis de la aterosclerosis abordando las limitaciones computacionales actuales. La aterosclerosis, principal causa de infartos isquémicos, impone una importante carga social y económica (estimada en alrededor de 1 billón de dólares en todo el mundo para 2030). En esta enfermedad, los pacientes desarrollan placas por acumulación de lípidos en las arterias y estas placas pueden ser propensas a la rotura o estables. Diferenciar entre estos tipos es esencial para una gestión clínica eficaz del riesgo.Unos métodos computacionales rápidos, precisos y robustos pueden agilizar el proceso clínico y, en última instancia, ayudar a evaluar el análisis aterosclerótico. Utilizamos el método de los elementos finitos (FEM) para simular la tensión en secciones ateroscleróticas, ya que la tensión máxima desempeña un papel clave en la evaluación del riesgo de rotura. Nuestros métodos se basan en el FEM no ajustado, que simplifica la generación de mallas y ahorra tiempo computacional y de preprocesado. Además, estos métodos pueden trabajar directamente con datos voxelizados, como las imágenes médicas. Los enfoques no ajustados propuestos alcanzan una precisión inferior en un 5% a la lograda por los enfoques ajustados clásicos y el software comercial, tanto para casos lineales como no lineales. Además, estos métodos incorporan unas condiciones de contorno flexibles y realistas que tienen en cuenta la influencia de los tejidos circundantes. También desarrollamos una técnica de reducción adaptativa de modelos (AMR) basada en una hipótesis lineal, que sirve como paso preliminar hacia la creación de modelos sustitutos rápidos para simulaciones en tiempo casi real.Los experimentos de validación demuestran que la AMR disminuye el uso de recursos computacionales en más de un 70 %, al tiempo que mantiene una precisión dentro de un margen de error del 9 % en comparación con los modelos de alta fidelidad. Por último, los resultados preliminares indican que el uso del análisis topológico de datos (TDA) para construir modelos interpretables de aprendizaje automático (ML) puede evaluar eficazmente el riesgo de rotura de la placa. Los primeros experimentos arrojan una precisión de clasificación de aproximadamente el 75 %, un rendimiento comparable al de los enfoques radiómicos establecidos.En general, este trabajo de doctorado demuestra que la combinación de FEM avanzados con ML interpretables puede proporcionar conocimientos matizados sobre la evaluación de la placa aterosclerótica. La investigación futura debe abordar las posibles limitaciones, como la variabilidad de los datos y la escalabilidad, para permitir una aplicación más amplia de estas técnicas computacionales en la práctica clínica.

Tribunal:
     PRESIDENT: ALMENDROS IBAÑEZ, JOSE ANTONIO
     SECRETARI: ARROYO ALVAREZ DE TOLEDO, MARCOS
     VOCAL: ELLERO, MARCO
Resumen de tesis: Este monográfico está centrado en el desarrollo de un algoritmo para el modelado de flujos con alta densidad de partículas. Analizamos los componentes principales de un algoritmo de flujos con partículas, que son la estabilización en elementos finitos de la formulación para el fluido, el modelado de la fase dispersa mediante el método punto partícula, y el acoplamiento no resuelto entre ambas fases basado en la teoría física.La primera parte de la tesis cubre el desarrollo de un método de elementos finitos para las ecuaciones de Navier-Stokes aplicable a flujos inerciales en medios porosos. Utilizamos la estructura de las multiescalas variacionales para obtener una formulación estabilizada que permita el uso de espacios de elementos finitos con igual orden de interpolación para las incógnitas, y que permita eliminar las inestabilidades en flujos convectivos o con reacción dominante.En la segunda parte, extendemos la formulación estabilizada para la versión transitoria de las ecuaciones promediadas de Navier-Stokes porosas. Dos formulaciones diferentes son comparadas en simulaciones numéricas para evaluar su estabilidad, en el tiempo y el espacio, en presencia de un campo de porosidad transitorio.La última parte está centrada en el desarrollo de un acoplamiento efectivo entre las fases dispersa y continua. Describimos un método basado en un kernel para filtrar las variables discretas sin que haya dependencia entre la forma del kernel y de la malla, y mostramos mediante ensayos numéricos las propiedades conservativas de nuestro método. Además, utilizamos dos ejemplos de la literatura que muestran que nuestro algoritmo Euleriano-Lagrangiano puede abordar problemas que involucren tanto sistemas gas-sólido, como líquido-sólido.

Tribunal:
     PRESIDENT: SANCHEZ VILA, FRANCISCO JAVIER
     SECRETARI: TRINCHERO, PAOLO
     VOCAL: LUQUOT, LINDA
Resumen de tesis: Comprender la dinámica del transporte de solutos en sistemas porosos altamente heterogéneos representa un reto inherente para evaluar actividades subterráneas como la captura de carbono y la remediación de aguas subterráneas. Esta dificultad se debe a la imposibilidad de observar directamente los procesos que ocurren en el subsuelo. Para mejorar la comprensión del impacto de la heterogeneidad en el transporte de solutos, es esencial visualizar y evaluar estos procesos en entornos experimentales bien controlados. El objetivo de esta tesis es profundizar en el conocimiento sobre el impacto de la heterogeneidad en la dinámica del transporte de solutos mediante experimentos de laboratorio y modelización numérica. El trabajo aporta nuevos datos experimentales sobre el transporte, la mezcla y las reacciones químicas en medios porosos altamente heterogéneos, con énfasis en el papel de la precipitación mineral y de las interfaces marcadas del suelo en la dinámica del transporte, con el fin de mejorar tanto la comprensión conceptual como la representación numérica de estos procesos complejos. La primera parte analiza el impacto de la precipitación de calcita inducida por mezcla (MDP) en el transporte de solutos. Se llevaron a cabo experimentos en una celda Hele-Shaw a escala intermedia, simulando un medio poroso de arena gruesa, para observar la evolución espacio-temporal de la precipitación de calcita. Se observaron heterogeneidades autoorganizadas en la estructura del precipitado, con patrones simétricos alineados con el flujo principal, en contraste con la asimetría predicha por un modelo semianalítico. Las pruebas con trazadores, antes y después de la precipitación, mostraron impactos significativos en el transporte, como llegadas anticipadas, un doble pico y una cola muy marcada. La tesis continúa con un capítulo que examina cómo caracterizar un medio poroso heterogéneo autoorganizado para reproducir el comportamiento de transporte no Fickiano. Se analizó la variabilidad espacial de la conductividad hidráulica mediante diferentes escenarios de permeabilidad en un modelo de seguimiento de partículas. Los resultados destacan la importancia de capturar dos características clave: delimitar el área total precipitada para representar la desviación del flujo causada por la reducción de la permeabilidad (lo cual explica la aparición del doble pico), y representar la estructura interna de las zonas con alta precipitación, que definen canales preferentes de flujo, para reproducir completamente tanto la transición del doble pico como la cola. La tesis concluye con un estudio experimental sobre el impacto de interfaces abruptas en el transporte de solutos reactivos y conservativos. Se realizaron experimentos en un tanque horizontal a escala intermedia para visualizar la evolución espacio-temporal de las plumas de soluto. Los resultados muestran que el producto de reacción encuentra una resistencia anómala al cruzar la interfaz entre materiales gruesos y finos, efecto menos pronunciado en la transición de fino a grueso (FC). Se observó un aumento inesperado de la dispersión transversal del producto de reacción en la transición de grueso a fino (CF), acompañado de una liberación más lenta dentro del material fino. También se detectó una disminución brusca en la concentración longitudinal del soluto al atravesar la heterogeneidad. Las métricas de mezcla muestran que, al aumentar la dispersividad transversal aparente cerca de la interfaz durante la transición CF, también aumentan la tasa de disipación escalar y la masa total reaccionada, lo que indica una mayor reactividad del soluto en comparación con la configuración FC.

Tribunal:
     PRESIDENT: MONZÓN DE CACERES, ANDRÉS
     SECRETARI: BADIA RODRÍGUEZ, HUGO
     VOCAL: YE, ANKE
Resumen de tesis: Las ciudades de todo el mundo continúan enfrentando crecientes problemas de congestión. Las demandas emergentes del comercio electrónico y otras actividades comerciales agravan esta situación. Las políticas de tarifas por congestión cuentan con poca aceptación pública debido a problemas de inequidad. En este trabajo presentamos un esquema alternativo de créditos de movilidad negociables, que incorpora explícitamente a los usuarios logísticos. Los créditos deberían asignarse a individuos con demanda demostrada de desplazamiento, como conductores licenciados, considerando también los comportamientos específicos y las externalidades generadas por los vehículos urbanos de reparto.Se desarrolla un novedoso esquema y modelo de créditos de movilidad negociables que integra tanto a usuarios individuales como logísticos. Se presta especial atención a las externalidades derivadas de actividades de reparto en la vía pública que no cumplen con la normativa, incluyendo la ocupación del espacio público y la interferencia en el tráfico. El esquema propuesto se evalúa mediante simulación. Los resultados indican que el marco propuesto permite que los usuarios logísticos internalicen externalidades relacionadas con la distribución, reduce la congestión general y fomenta cambios modales entre usuarios individuales. Un análisis comparativo de estrategias de asignación demuestra que la asignación basada en la demanda ofrece mayor eficiencia general y beneficios sociales netos, con impactos económicos manejables sobre el sector logístico. Entrevistas a ciudadanos, expertos y representantes del sector evalúan además la viabilidad política, técnica y social del esquema.Nuestros hallazgos sugieren un alto grado de preparación técnica y una aceptación social generalmente positiva si el esquema se percibe como justo y beneficioso. No obstante, persisten desafíos políticos, particularmente en lo referente a una posible resistencia del sector logístico.Esta investigación cubre vacíos críticos en la literatura al integrar usuarios logísticos dentro del esquema de créditos de movilidad negociables, aportando evidencias empíricas sobre el diseño y la viabilidad de políticas dirigidas a usuarios mixtos. El estudio concluye con recomendaciones para futuras investigaciones, incluyendo análisis cuantitativos sobre la selección de usuarios y la modelización del comportamiento adaptativo en logística.

Tribunal:
     PRESIDENT: VASSALLO MAGRO, JOSE MANUEL
     SECRETARI: ESTRADA ROMEU, MIGUEL ANGEL
     VOCAL: DELL\'OLIO, LUIGI
Resumen de tesis: La planificación del transporte y la elaboración de políticas se enfrentan cada vez más a problemas complejos. La era de la planificación en condiciones greenfield ha terminado, y las nuevas políticas deben implementarse dentro de una sociedad compleja y dinámica, navegando entre retos que van desde el cambio climático hasta rápidos cambios tecnológicos, a menudo con demandas contradictorias del sector. Pese a la extensa literatura sobre temas individuales de política, al campo le falta un marco integrado para el proceso de diseño de políticas, lo que conduce a intervenciones vulnerables al fracaso o a riesgos pasados por alto.Esta tesis doctoral aborda el reto de diseñar políticas de transporte más robustas desde múltiples perspectivas. La investigación realizada tiene como objetivo proporcionar el fundamento para un enfoque más sistémico. Un marco así aborda la elaboración de políticas desde un nivel más estratégico, con el propósito de orientar hacia políticas más robustas abordando sistemáticamente mecanismos de fallo comunes y transfiriendo conocimiento de políticas entre diferentes intervenciones y escenarios, siendo a la vez sensible a contextos específicos.Para ello, se propone un análisis de políticas de abajo arriba, construyendo una taxonomía de clústeres de políticas de transporte a partir de la combinación de dominios de elaboración de políticas de transporte (características del sistema de transporte) e instrumentos. A continuación, se deriva a partir de múltiples fuentes de información un Marco de Mecanismos de Fallo de la Política de Transporte, que sirve como herramienta de diagnóstico para identificar las causas raíz de la vulnerabilidad de las políticas.Después de esto, siguiendo un enfoque inductivo, la aplicación del marco a cuatro estudios sintetiza los hallazgos frente a los mecanismos de fallo y conduce a la contribución principal de este trabajo: un conjunto de principios para el diseño de políticas en dos niveles. Estos comprenden un conjunto de principios fundamentales provenientes de los estudios de caso y, a partir de ahí, la tesis realiza una síntesis posterior para derivar principios de orden superior y generales. Estos revelan patrones recurrentes más generales y ocultos a través de múltiples y variados escenarios, que pueden ayudar a poner a prueba el diseño de políticas para mejorar su robustez.Los estudios de caso realizados giran en torno a un impuesto sobre el comercio electrónico al consumidor, la innovación tecnológica para la automatización de terminales de contenedores, las supermanzanas y la descarbonización del transporte de mercancías por carretera.Finalmente, la tesis propone un nuevo enfoque para desplazar el debate desde la resolución ad hoc de problemas hacia una disciplina sistémica de la ciencia del diseño de políticas, donde tanto un enfoque sistemático del diseño como la generalización de principios para garantizar la robustez puedan incorporarse en una nueva manera de elaborar políticas.

Tribunal:
     PRESIDENT: MARINO, ENZO
     SECRETARI: CORNEJO VELÁZQUEZ, ALEJANDRO
     VOCAL: LEIDINGER, LUKAS
Resumen de tesis: En el panorama contemporáneo de la ingeniería automotriz, las crecientes demandas de eficiencia, seguridad y sostenibilidad han intensificado la presión sobre los procesos de desarrollo. La reducción de la duración total del desarrollo de un nuevo vehículo es un enfoque clave para los fabricantes. A pesar de los avances significativos tanto en tecnologías de Diseño Asistido por Computadora (CAD) como en Ingeniería Asistida por Computadora (CAE), estos dominios permanecen desconectados, lo que resulta en pérdida de información, ineficiencias en el flujo de trabajo y ciclos de desarrollo extendidos. Si bien el Análisis Isogeométrico (IGA) ha surgido como un enfoque prometedor para cerrar esta brecha manteniendo la exactitud geométrica a lo largo de la cadena de análisis, su implementación práctica en contextos industriales sigue siendo baja, principalmente relegada a la investigación sobre su uso pero no a su aplicación en proyectos de producción reales.Esta tesis analiza los procesos automotrices de CAD y CAE para identificar las barreras actuales para la implementación de IGA, abordando todo el espectro de desafíos de implementación, desde limitaciones técnicas hasta la integración en el flujo de trabajo y barreras de adopción cultural. El enfoque está en aplicaciones de resistencia al choque, pero también se exploran aplicaciones de Ruido, Vibración y Aspereza (NVH). La metodología adoptada en este trabajo sigue un enfoque multifacético. Primero, un análisis histórico de la evolución de CAD y CAE en aplicaciones automotrices revela los orígenes fundamentales de su desconexión. Segundo, se exploran las pruebas y modelado industrial de materiales para simulaciones de impacto, se desarrolla un marco novedoso de caracterización de materiales, introduciendo la metodología de Evaluación de Plasticidad No Isocórica (NPA) para identificar cuándo los materiales se desvían de las suposiciones tradicionales de plasticidad, y el uso de modelos de plasticidad dependientes de la presión. Tercero, las investigaciones numéricas identifican y analizan el "efecto Cross-Talk" en "trimmed" IGA, culminando en el desarrollo de un algoritmo de detección. Finalmente, los casos de estudio demuestran la aplicación de IGA en componentes automotrices reales, estableciendo pautas de flujo de trabajo para la implementación industrial.Esta investigación tiene como objetivo reducir la brecha entre la investigación académica de IGA y la aplicación industrial de IGA proporcionando ideas para ambas comunidades. Para los investigadores académicos, destaca las barreras técnicas, operativas y culturales que actualmente impiden una implementación generalizada. Para los profesionales de la industria, ofrece una hoja de ruta para la adopción incremental de IGA que respeta los flujos de trabajo existentes mientras aprovecha las ventajas de la tecnología. Al abordar tanto las capacidades teóricas como las limitaciones prácticas, este trabajo establece una base para procesos de desarrollo automotriz más integrados que pueden responder a la creciente complejidad de los requisitos de diseño y rendimiento de vehículos.

Tribunal:
     PRESIDENT: CUETO PRENDES, ELIAS
     SECRETARI: DIEZ MEJIA, PEDRO
     VOCAL: CAVALIERE, FABIOLA
Resumen de tesis: Consideramos el problema del pelotón de vehículos des de un punto de vista aerodinámico. Es decir, el problema multiparamétrico de predecir las fuerzas aerodinámicas que actúan en un vehículo que, a su turno, sigue otro. Desarrollamos una metodología RANS para simular de forma precisa la física que gobierna el problema y concebimos una metodología multiparamétrica para aproximar el problema usando tan pocos recursos computacionales como sea posible. En la primera parte de la tesis desarollamos y analizamos la metodología del modelo substituto en el contexto del método de aproximación de Smolyak. Extendemos el método de colocación estocástica multi-índice (MISC) para resolver el problema de una manera más eficiente. Esto incluye la posibilidad de construir un solo modelo substituto para una función vectorial, así como el uso de un dominio paramétrico con variables categóricas que representan un número finito de posibles vehículos delanteros.Para esto, formulamos el método de aproximación de Smolyak en una forma más abstracta y la implementamos en C++ con un enfoque modular utilizando algoritmos eficientes y numéricamente estables. Tambien proporcionamos algunas desigualdades de convergencia originales del método que son validadas con ejemplos numéricos. Afrontamos el problema de la inestabilidad manifestada en forma de oscilaciones en algunos problemas en que MISC ha sido aplicado. Identificamos irregularidades en los datos de baja fidelidad como el motivo de estas oscilaciones y demostramos un teorema en el contexto general de multifidelidad que demuestra que estas irregularidades tienen que ser evitadas para asegurar la convergencia del modelo substituto.En la segunda parte de la tesis estudiamos varias medologías de dinámica de fluidos computacional (CFD) para simular de manera precisa el flujo alrededor de un vehículo en condiciones realistas encontradas en carretera. Esto incluye la presencia de viento transversal, así como perturbaciones en el flujo provocadas por la presencia de otros vehículos en maniobras típicas de adelantamiento y pelotón. Finalmente, aplicamos la metodología MISC extendida a un problema de pelotón de vehículos para construir un modelo substituto de los tres componentes de la fuerza aerodinámica que actúa en un vehículo en condiciones realistas de pelotón.

Tribunal:
     PRESIDENT: FRANCA, MARIO
     SECRETARI: BATEMAN PINZON, ALLEN
     VOCAL: DE COSTA RICARDO, ANA MARGARIDA
     VOCAL: MARTÍN MORETA, PEDRO JOSÉ
     VOCAL: VALLÉS MORÁN, FRANCISCO JOSÉ
Resumen de tesis: La presencia masiva de caña común (Arundo Donax) en los cauces de cursos fluviales provoca un incremento del riesgo de inundación. En las zonas ribereñas de clima mediterráneo, esta planta invasora de gran altura i densidad espacial supone un aumento importante de la resistencia al flujo ya que coloniza espacios previamente ocupados por vegetación autóctona o material aluvial. La resistencia al flujo de la caña no estaba cuantificada y conocerla es necesario para calcular la capacidad hidráulica de los cauces donde está presente y así mejorar la gestión del riesgo de inundación.Las características principales de la planta necesarias para su estudio se han obtenido de un trabajo de campo realizado en el curso bajo del río Llobregat. Las cañas tienen una altura media de 6 m y su densidad espacial es muy variable, con una media de 23 plantas/m2 pero con un máximo de 78 y un mínimo de 4. Hasta una altura de 3 m respecto a la base no crecen hojas, y el área frontal de oposición por unidad de volumen (a) media es de 0.575 m-1 y la fracción solida de 0.011.Debido a las grandes dimensiones de la planta se ha realizado un estudio experimental en un canal de laboratorio mediante un modelo físico a escala con semblanza de Froude. El estudio es en condiciones de vegetación emergente, es decir cuando el nivel del agua es inferior a la altura de las plantas, y así no es necesario representar su flexión. La escala geométrica del modelo es igual a 8 y las cañas se representan mediante cilindros rígidos de acero de 3.4 mm de diámetro.El objetivo principal es determinar el coeficiente de arrastre (CD) de los extensos cañaverales de Arundo Donax en condiciones de vegetación emergente. Utilizando este coeficiente se puede calcular la fuerza de arrastre y la resistencia al flujo de los cañaverales por cualquier nivel de agua inferior a 3 m, que es el umbral máximo aplicable con las hipótesis realizadas.En el canal de laboratorio se ha representado la distribución espacial de cañas mesurada en el cauce (modelo heterogéneo). Para analizar el efecto que tiene en el flujo una distribución espacial de los obstáculos muy variable, se ha instalado un segundo modelo que sirve de comparación, el cual tiene las mismas características y número de cilindros, pero con la diferencia que se colocan homogéneamente siguiendo una distribución al tresbolillo (modelo homogéneo). El análisis de las medidas de velocidad obtenidas con el aparato ADV se ha realizado aplicando su media temporal y espacial (Double-Averaging Method). El balance de cantidad de movimiento, necesario para el cálculo de CD, se ha realizado con las ecuaciones de Double-Averaged Navier-Stokes.La media del resultado de CD del modelo heterogéneo es 1.06 y no se observa una relación clara entre CD y la velocidad del flujo por el rango ensayado (0.26-0.81 m/s, escala del prototipo). El resultado del modelo homogéneo es más elevado (1.34) y supone que la distribución espacial heterogénea que tienen las cañas provoca que su fuerza de arrastre y resistencia al flujo sea menor respecto a si tuvieran un patrón homogéneo. Los perfiles verticales de la velocidad longitudinal no tienen una forma logarítmica, sino que son bastante constantes.Se propone la utilización de los resultados para cursos fluviales con presencia masiva de Arundo Donax mediante una ecuación de resistencia al flujo válida en condiciones de vegetación emergente que utiliza la cifra del producto de las variables CDa igual a 0.61 m-1, obtenida en este trabajo. La resistencia al flujo de los cañaverales es monótona creciente con el calado y tiene valores muy superiores respecto a la del fondo aluvial o de otras especies de ribera, demostrando así su gran impacto en el riesgo de inundación. La aplicación de los resultados del modelo se ha llevado a cabo en dos casos reales. Por un arroyo lleno de cañas que cruza una zona urbana se ha estimado que éstas suponen una reducción del 60% de la capacidad hidráulica.

Tribunal:
     PRESIDENT: GARCÍA BERMEJO, JUAN TOMÁS
     SECRETARI: BLADE CASTELLET, ERNEST
     VOCAL: LÓPEZ GÓMEZ, DAVID
Resumen de tesis: Este trabajo explora la influencia de la altitud sobre la forma de los aliviaderos de perfil estricto, sus coeficientes de descarga, campo de presiones y riesgo por cavitación. Se ha llevado a cabo una campaña experimental junto a la presa de Condoroma, en Perú, a una altitud de 4075 m s.n.m. y los datos registrados se han comparado con las referencias existentes clásicas. Inicialmente, se analizó la influencia de la altitud en el perfil del vertedero. Para ello se ha experimentado el vertido sobre un vertedero rectangular de labio fino completamente aireado, considerando 5 alturas de vertido de 0,05, 0,10, 0,20, 0,30 y 0,35 m y caudales hasta un máximo de 285 l/s. Los ajustes clásicos de Creager (1917), Scimemi (1930), Creager et al. (1945), Hager (1987) y WES (1977) muestran algunas diferencias con respecto al perfil resultante de los experimentos de Condoroma para todas las relaciones P⁄Hd .La ecuación propuesta con los datos de Condoroma permite definir el perfil estándar de un aliviadero en zonas de altitud alrededor de los 4000 m s.n.m. Cerca de la cresta 0<x⁄Hd <0.5, para los perfiles adimensionalizados, existe la tendencia a que los valores de Condoroma se solapen con los perfiles clásicos. Para valores x⁄Hd >1, el perfil obtenido en Condoroma tiende a separarse de los perfiles clásicos, dando un perfil algo menos ancho. Para evaluar los coeficientes de desagüe, se han analizado hasta cinco alturas de aliviadero diferentes (P) de 0,05, 0,10, 0,20, 0,30 y 0,35 m caracterizadas por el valor adimensional (P⁄(Hd)) de 0.25, 0.50, 1, 1.5 y 2. Los resultados indican que los coeficientes de desagüe presentan diferencias sustanciales, con valores sistemáticamente inferiores a los obtenidos hasta la fecha en trabajos previos realizados a altitudes inferiores. Con respecto al campo de presiones y al riesgo de cavitación en aliviaderos de perfil estándar diseñados con los criterios de la USBR para las 5 alturas diferentes, los resultados se presentan en gráficos normalizados y se comparan con estudios previos, apreciándose que los rangos de presiones obtenidas son similares. Además, se comparan las recomendaciones estructurales para el diseño de estos aliviaderos y se comprueba que en la mayoría de los casos son más restrictivas que en zonas de menor altitud.En relación con el riesgo de cavitación, se presentan nuevos gráficos con respecto a P⁄Hd de donde se desprende que hay un valor crítico de H⁄Hd y siendo este más limitante que la carga de presión, para todos los P⁄Hd estudiados.

Tribunal:
     PRESIDENT: CARRATURO, MASSIMO
     SECRETARI: DIALAMISHABANKAREH SOLTANI, NARGES
     VOCAL: LAMIKIZ MENTXAKA, AITZOL
Resumen de tesis: La fabricación aditiva de metales, en particular la fusión de lecho de polvo mediante láser (\textit{PBF-LB, por sus siglas en inglés, Powder Bed Fusion - Laser Beam}), ha revolucionado la manufactura industrial al permitir la fabricación directa de componentes metálicos complejos y optimizados a partir de modelos digitales. Este proceso ofrece varias ventajas clave, como una mayor eficiencia en el uso de material, flexibilidad geométrica y la capacidad de producir piezas con diseños avanzados. No obstante, los rápidos ciclos térmicos inherentes a la fabricación aditiva capa por capa generan altos gradientes térmicos. Esto da lugar a tensiones residuales y distorsiones que comprometen la precisión dimensional y la integridad estructural de las piezas, limitando su adopción a nivel industrial. Las simulaciones termo-mecánicas basadas en el método de elementos finitos (MEF) permiten predecir estos efectos con alta fidelidad, pero su elevado coste computacional restringe su aplicabilidad en entornos industriales. Como alternativa, el método de la deformación inherente (\textit{ISM, por sus siglas en inglés, Inherent Strain Method}) simplifica el problema al condensar los efectos termo-mecánicos en un tensor de deformaciones aplicable en simulaciones elásticas. Sin embargo, la determinación de este tensor sigue siendo un desafío, lo que afecta la fiabilidad de sus predicciones en geometrías industriales complejas. Esta tesis presenta un método mejorado de deformación inherente (\textit{EISM, por sus siglas en inglés, Enhanced Inherent Strain Method}), que mejora la capacidad predictiva del ISM integrando un análisis térmico a escala macro con el ISM original. Así, el tensor de deformación inherente es modificado dinámicamente en función de la evolución térmica global de la pieza. Esta mejora permite incorporar los efectos térmicos específicos de la geometría y las condiciones de contorno. Por otra parte, se desarrollaron dos estrategias complementarias para la determinación del tensor de deformación inherente: (1) una estrategia empírica, basada en la calibración con cupones de doble ménsula donde las distorsiones medidas tras un corte parcial permiten la determinación del tensor mediante ingeniería inversa, y (2) una metodología numérica basada en modelos locales termo-mecánicos detallados que aplican técnicas de homogenización dentro de un marco multiescala. La calibración y validación experimental de las metodologías se realizó mediante componentes de Ti-6Al-4V fabricados mediante \textit{PBF-LB}. Se llevaron a cabo mediciones de temperatura mediante termopares embebidos, así como mediciones de distorsiones y tensioenes residuales utilizando máquinas de medición por coordenadas (MMC), escaneo 3D y perforación incremental (\textit{HD, por sus siglas en inglés, Hole Drilling}), respectivamente. Se analizaron diferentes geometrías, incluyendo vigas de doble ménsula, un puente no simétrico y un componente aeroespacial industrial (\textit{Steady Blowing Actuator}). Los resultados demostraron que el EISM mejora significativamente la predicción de distorsiones respecto al ISM convencional, reduciendo el error a menos de la mitad y con un coste computacional asumible. En conclusión, esta tesis presenta dos métodos para calcular el tensor de deformación inherente (empírico y numérico) e introduce la metodología EISM para la predicción de distorsiones, mejorando la precisión en la predicción de distorsiones en PBF-LB. De este modo, se reduce la dependencia de ensayos experimentales basados en prueba y error, avanzando hacia un diseño optimizado mediante simulación y facilitando la adopción industrial de la fabricación aditiva de metales.

Tribunal:
     PRESIDENT: DUATIS JUAREZ, JORDI
     SECRETARI: BLADE CASTELLET, ERNEST
     VOCAL: MOR MARTINEZ, GERARD JORDI
Resumen de tesis: La modelización computacional nos ayuda a entender cómo las decisiones influyen en los resultados mediante la replicación de procesos complejos con el nivel de detalle necesario. Los avances tecnológicos ahora permiten la creación de modelos cada vez más sofisticados, lo que hace posible abordar problemas complejos que anteriormente estaban fuera de alcance. Una aplicación clave es la modelización de los entornos naturales y construidos, que funcionan como sistemas interconectados de sistemas (SoS) con desafíos de alto impacto. Mediante la replicación de estos problemas a través de la modelización, los usuarios pueden construir flujos de trabajo ad hoc, combinando modelos, recursos computacionales, programación, recursos de datos y servicios según sea necesario. Integrar el análisis basado en modelos en el estudio de estos desafíos cambia el enfoque de la evaluación basada en datos a la evaluación de escenarios basada en modelos. Esto requiere herramientas predictivas capaces de evaluar las consecuencias de diferentes condiciones mediante la facilitación de la interoperabilidad entre los recursos. Sin embargo, la interoperabilidad en la modelización computacional sigue siendo un desafío, ya que requiere acceso a datos estandarizados, armonización de metadatos e integración de servicios, con mucho trabajo por hacer por parte de la comunidad de modelización.Esta investigación tiene como objetivo analizar, proponer e implementar soluciones para la interoperabilidad integrada basada en modelos para apoyar el análisis de problemas complejos. Implica el diseño de un marco teórico de plataforma que permita la interacción estructurada de modelos, datos y recursos computacionales para apoyar tanto la investigación científica como la toma de decisiones. Un aspecto clave de este trabajo es el desarrollo del concepto y el prototipo de un mercado donde los interesados puedan integrar, acceder y comercializar recursos, promoviendo la colaboración y ampliando la funcionalidad de la plataforma. La investigación incluye un análisis detallado de casos de uso para identificar requisitos y restricciones, asegurando que las soluciones propuestas aborden los desafíos prácticos. Más allá del análisis, también implica la integración práctica de un caso de uso para demostrar la aplicabilidad del marco en un contexto real. La integración de estos casos de uso validará los conceptos explorados anteriormente en la tesis mediante la aplicación práctica en una situación e infraestructura real, probando la eficacia del marco en un contexto práctico.El estudio produce tres hallazgos clave. En primer lugar, presenta el diseño teórico de un marco de modelización integrada que apoya la interoperabilidad entre modelos computacionales, conjuntos de datos y servicios de procesamiento. El marco establece una estructura para el descubrimiento de recursos, los flujos de trabajo de ejecución y la interacción con los usuarios, mientras permite la integración de servicios basada en metadatos. En segundo lugar, demuestra la viabilidad de un ''marketplace'' de modelización que apoya el descubrimiento, adquisición y reutilización de recursos. El mercado ofrece acceso a modelos computacionales, conjuntos de datos y servicios de procesamiento dentro de un entorno unificado, permitiendo a los proveedores distribuir recursos de modelización mientras garantizan el control de acceso y los mecanismos de licencias. En tercer lugar, examina la integración de modelos computacionales dentro de la iniciativa DestinE de la Comisión Europea. El enfoque de DestinE sobre la normalización de metadatos y la orquestación de servicios conduce al desarrollo de entornos de modelización integrados. Estos hallazgos indican que un marco teórico para la modelización integrada, que integre modelos computacionales, un mercado y servicios interoperables, es técnicamente viable.

Tribunal:
     PRESIDENT: CARRERA RAMIREZ, JESUS
     SECRETARI: SANCHEZ VILA, FRANCISCO JAVIER
     VOCAL: KARIMPOULI, SADEGH
Resumen de tesis: Las aplicaciones geoenergéticas, como la energía geotérmica, la captura y almacenamiento geológico de carbono y el almacenamiento subterráneo de hidrógeno, tienen el potencial de hacer frente al cambio climático antropogénico al contribuir a la descarbonización del sector energético y de las denominadas «industrias difíciles de reducir». Sin embargo, la expansión a gran escala de esta tecnología se ve obstaculizada por el problema de la sismicidad inducida. Esto plantea un reto técnico y social clave, ya que los protocolos de mitigación actuales, como el sistema de semáforos (TLS), han dado lugar a varios fallos graves y a la cancelación de proyectos. Estos contratiempos ponen de relieve la necesidad de enfoques más adaptables y basados en la física en el campo del control de los riesgos sísmicos. Esta tesis aborda este reto mediante el desarrollo de flujos de trabajo de aprendizaje automático que combinan la modelización basada en la física y la predicción de la sismicidad basada en datos. Las siguientes contribuciones clave de la tesis se derivan de este objetivo general. La revisión de la literatura presenta un cambio conceptual que se aleja de los protocolos TLS reactivos hacia la predicción adaptativa basada en modelos y el control operativo. Con este fin, este capítulo analiza los últimos avances en aprendizaje automático con respecto al procesamiento de datos en tiempo real, la caracterización continua de yacimientos mediante modelos sustitutivos basados en la física y la teoría de control. El primer estudio de modelización de la tesis compara el rendimiento de la modelización de redes neuronales basadas en datos frente a redes neuronales informadas por la física para la difusión de la presión de fluidos en un medio poroso heterogéneo. La PINN supera a la ANN en observaciones espaciales dispersas y ruidosas, ofreciendo una solución robusta para contextos hidrogeológicos en los que los datos son limitados. Posteriormente, el segundo estudio presenta WellPINN, un flujo de trabajo basado en redes neuronales informadas por la física que representa con precisión un pozo de bombeo en múltiples escalas espaciales en un dominio de yacimiento 2D. Este modelo combina subredes entrenadas secuencialmente para simular la difusión de la presión desde el pozo hasta el límite del yacimiento, sentando las bases para el futuro modelado inverso de la permeabilidad del yacimiento. El trabajo final de esta tesis presenta un novedoso flujo de trabajo para la predicción en tiempo real de la sismicidad inducida basado en un enfoque de aprendizaje automático basado en datos. Predice las tasas de eventos sísmicos y las magnitudes máximas a partir de los primeros momentos de la inyección, al tiempo que proporciona información sobre el rendimiento mediante el seguimiento de la importancia de las características a lo largo del tiempo. Aplicamos nuestro flujo de trabajo al catálogo sísmico del yacimiento de almacenamiento de carbono de Decatur, en la cuenca de Illinois. En general, esta tesis aborda la sismicidad inducida desde dos ángulos complementarios: los avances en el modelado de yacimientos basado en la física con PINN y el desarrollo de flujos de trabajo de predicción adaptativos y basados en datos. Al presentar un novedoso flujo de trabajo basado en una revisión de la literatura y desarrollar nuevos métodos para combinar el modelado de yacimientos basado en la física y la predicción de sismicidad basada en datos, esta tesis contribuye al avance de la próxima generación de marcos de mitigación para el control del riesgo sísmico inducido.

Tribunal:
     PRESIDENT: GARCÍA BERMEJO, JUAN TOMÁS
     SECRETARI: RUSSO, BENIAMINO
     VOCAL: NANIA ESCOBAR, LEONARDO SANTOS
Resumen de tesis: Los ríos son transportadores fundamentales de recursos hídricos y componentes esenciales de los ecosistemas. En algunas regiones, los ríos han sido artificialmente estrechados, las áreas ribereñas han sido invadidas, los recursos ribereños han sido sobreexplotados y se han impuesto restricciones artificiales en los cauces. Esto ha resultado en la pérdida de la capacidad de los ríos para recibir y almacenar aguas de inundación, provocando el colapso de las orillas y la destrucción de diques, afectando gravemente la estabilidad del río, amenazando la seguridad de puentes, alcantarillas y otras infraestructuras críticas relacionadas con los ríos, y poniendo en peligro el medio ambiente ecológico.La definición de las zonas ribereñas es particularmente importante para la gestión y protección de los ríos. En la implementación de políticas para promover la gestión fluvial en diversos países, se ha puesto énfasis en fortalecer la gestión de las zonas ribereñas, garantizando la seguridad en el control de inundaciones y aprovechando plenamente los beneficios ecológicos integrales de los ríos. En los últimos años, varios países han propuesto leyes y regulaciones principalmente para controlar la sobreexplotación, restaurar el crecimiento de la vegetación natural en las zonas ribereñas, proteger los hábitats y mejorar el control de inundaciones.Con el desarrollo social ligado al agua, se resalta la armonía entre impacto ambiental y beneficios ecológicos. Cambios en la forma de los ríos, lechos artificiales y construcción de orillas afectan la vida acuática y destruyen hábitats terrestres. Además, la regulación de ríos altera el ecosistema. Para reducir estos efectos, agencias gubernamentales aplican protocolos de evaluación y monitoreo, como análisis del hábitat físico, hidromorfología y cambios en el régimen hidrológico.La investigación comienza con un análisis retrospectivo como punto de partida para comprender cómo las leyes y regulaciones existentes sobre desarrollo y restauración carecen de una integración efectiva y presentan una adaptabilidad limitada. Se desarrolla un modelo río-ribera basado en modelado hidráulico bidimensional integrado con modelado numérico, utilizando datos topográficos, hidrológicos, de vegetación y de suelo para analizar el ciclo hidroecológico dentro de la zona ribereña y delinear sus límites. El modelo busca proporcionar un enfoque específico para la delimitación de la zona ribereña. Además, se propone un sistema de parámetros para la evaluación del estado ecológico, enfocado en las principales contradicciones entre la conservación ambiental y los servicios ecosistémicos de las zonas ribereñas. Con el fin de desarrollar y analizar estrategias para lograr un buen estado ecológico de los cuerpos de agua y las zonas ribereñas, la metodología de delimitación de zonas ribereñas ofrecerá herramientas para mejorar la coordinación entre las necesidades del desarrollo de recursos ribereños y la protección y uso de los ecosistemas, mientras que el sistema de evaluación del entorno ecológico evaluará la calidad hidromorfológica y fomentará un desarrollo saludable del medio ambiente ecológico.Los hallazgos de esta investigación proponen un método práctico y efectivo para la delimitación de zonas ribereñas, aplicable universalmente. Se destaca por su utilidad en la gestión de prácticas ribereñas y como referencia para el desarrollo de estrategias políticas. El método de evaluación cuantitativa cubre los aspectos clave de la calidad hidromorfológica, eliminando la subjetividad en la asignación de pesos y clasificación de niveles de evaluación, y evitando cálculos complejos. El método de evaluación de áreas fluviales y ribereñas permite a los tomadores de decisiones analizar fácilmente los problemas a través de los resultados obtenidos y sentar las bases para soluciones futuras.