Tesis en depósito público

ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

• FERRIOL GALMÉS, MIQUEL: Network modeling using graph neural networks
  
  Autor/a: FERRIOL GALMÉS, MIQUEL
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
  Departamento: (DAC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 10/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 23/04/2024
  Director/a de tesis: CABELLOS APARICIO, ALBERTO | BARLET ROS, PERE
  Tribunal:
       PRESIDENT: PESCAPÈ, ANTONIO
       SECRETARI: ARIAS VICENTE, MARTA
       VOCAL: RÉTVÁRI, GÁBOR
  Resumen de tesis: El modelado de redes es fundamental para el campo de las redes informáticas. Los modelos son útiles para investigar nuevos protocolos y mecanismos, lo que permite a los administradores estimar su rendimiento antes de su implementación real en las redes de producción. Los modelos de red también ayudan a encontrar configuraciones de red óptimas, sin necesidad de probarlas en redes de producción.Podría decirse que la forma más frecuente de construir estos modelos de red es mediante el uso de metodologías de simulación de eventos discretos (DES) que proporcionan una precisión excelente. Los simuladores de redes de última generación incluyen una amplia gama de protocolos de red, transporte y enrutamiento y son capaces de simular escenarios realistas. Sin embargo, esto tiene un costo computacional muy alto que depende linealmente de la cantidad de paquetes que se simulan. Como resultado, no resultan prácticos en escenarios con volúmenes de tráfico realistas o topologías grandes. Además, y debido a que son computacionalmente costosos, no funcionan bien en escenarios de tiempo real.Otra alternativa de modelado de redes es la teoría de colas (QT), donde las redes se representan como colas interconectadas que se evalúan analíticamente. Si bien QT resuelve la principal limitación de DES, impone fuertes suposiciones sobre el proceso de llegada de paquetes, que normalmente no se cumplen en las redes reales.En este contexto, el aprendizaje automático (ML) ha surgido recientemente como una solución práctica para lograr modelos basados en datos que pueden aprender modelos de tráfico complejos y al mismo tiempo ser extremadamente precisos y rápidos. Más específicamente, las redes neuronales gráficas (GNN) se han convertido en una excelente herramienta para modelar datos estructurados en gráficos que muestran una precisión excepcional cuando se aplican a redes informáticas.Esta disertación pretende ser un paso adelante en la aplicación de Graph Neural Networks para el modelado de redes. Sin embargo, aún persisten algunos desafíos:1. Colas y políticas de programación: modelar colas, políticas de programación y asignaciones de calidad de servicio (QoS) dentro de las arquitecturas GNN plantea otro desafío, ya que estos elementos son fundamentales para el comportamiento de la red.2. Modelos de tráfico: modelar con precisión patrones de tráfico realistas, que exhiben una fuerte autocorrelación y colas pesadas, sigue siendo un desafío para las soluciones basadas en GNN.3. Capacitación y generalización: los modelos de ML, incluidos los GNN, requieren datos de capacitación representativos que cubran diversos escenarios operativos de red. Crear tales conjuntos de datos a partir de redes de producción reales es inviable y requiere bancos de pruebas controlados. El desafío radica en diseñar GNN capaces de realizar estimaciones precisas en redes invisibles, que abarquen diferentes topologías, tráfico y configuraciones.4. Generalización a redes más grandes: las redes del mundo real suelen ser significativamente más grandes que los bancos de pruebas. Escalar las GNN para manejar redes con cientos o miles de nodos es un desafío apremiante, que requiere aprovechar el conocimiento de la red específico del dominio y enfoques arquitectónicos novedosos.Esta tesis representa un paso adelante en el aprovechamiento de Graph Neural Networks para el modelado de redes, con un enfoque en abordar estos desafíos críticos.
  
• GÓMEZ SÁNCHEZ, GONZALO: Exploring genomic datasets through machine learning methods leveraging high-performance computing
  
  Autor/a: GÓMEZ SÁNCHEZ, GONZALO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
  Departamento: (DAC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 16/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 29/04/2024
  Director/a de tesis: BERRAL GARCÍA, JOSEP LLUÍS | CARRERA PÉREZ, DAVID
  Tribunal:
       PRESIDENT: GARCÍA LÓPEZ, PEDRO
       SECRETARI: RUIZ RAMÍREZ, MARC
       VOCAL: CIRILLO, DAVIDE
  Resumen de tesis: En los últimos años, el aumento exponencial de los datos que están siendo generados ha supuesto la necesidad de implementar nuevas metodologías para procesar los enormes conjuntos de datos que se están creando. La Computación de Alto Rendimiento o High-Performance Computing (HPC) reúne un conjunto de tecnologías basadas principalmente en computación paralela, que ayudan a reducir el tiempo dedicado a analizar estos conjuntos de datos. Un campo de investigación donde se necesitan estas tecnologías es la Genómica Computacional. Además, la complejidad de los conjuntos de datos genómicos limita el uso de métodos convencionales básicos para el descubrimiento de relaciones significativas complejas, lo que introduce la necesidad de algoritmos de aprendizaje automático o Machine Learning (ML) y métodos estadísticos sólidos.En la primera parte de la tesis, nuestro objetivo es identificar patrones complejos de reordenamientos genómicos somáticos en muestras de cáncer. La dificultad de la clasificación reside en la ocurrencia de miles de reordenamientos a la vez, a menudo compuestos por múltiples roturas de ADN. Aquí presentamos un nuevo enfoque estadístico para analizar variantes estructurales (SV) de 2392 muestras de tumores del Consorcio de Análisis Pan-Cáncer de Genomas Completos (PCAWG) e identificar una recurrencia significativa. La metodología propuesta no solo es capaz de identificar patrones complejos de SV en diferentes tipos de cáncer, sino también de demostrar que no son sucesos aleatorios, identificando una nueva clase de patrón compuesto por tres SV que no se describió anteriormente.En la segunda parte de la tesis abordamos otro reto de la genética humana, que es el estudio de la relación entre variantes de un solo nucleótido (SNV) y enfermedades complejas, como la diabetes tipo 2, el asma o el Alzheimer. El estudio de estas asociaciones enfermedad-variante se suele realizar de forma única e independiente. Sin embargo, aquí hemos creado un algoritmo que utiliza la reducción de dimensionalidad multifactorial (MDR) para detectar combinaciones de variantes asociadas con la diabetes tipo 2 (T2D). Esta metodología se ha probado en la cohorte del proyecto NUgene de la Universidad Northwestern utilizando 1.883.192 pares de variantes con algún grado de asociación con la diabetes tipo 2 e identificando un subconjunto de 104 pares significativos, dos de los cuales exhiben una posible relación funcional con la diabetes tipo 2. El algoritmo se publicó en un repositorio de código abierto, pudiéndose utilizar para buscar interacciones por pares significativas en otros conjuntos de datos.En ambos marcos desarrollados dentro de la tesis, el uso de arquitecturas de supercomputación a gran escala ha sido un requisito necesario. Para garantizar un acceso abiertoa las tecnologías HPC, los gobiernos y el mundo académico están impulsando la introducción de arquitecturas informáticas novedosas en entornos científicos a gran escala. Este es el caso de RISC-V, una arquitectura de conjunto de instrucciones estándar abierta. Para evaluar dichas tecnologías, en las dos últimas partes de la tesis, proponemos el uso de nuestro caso de uso VIA como punto de referencia, proporcionando la primera aplicación genómica para RISC-V. Con este caso de uso, proporcionamos un caso representativo para el procesamiento pesado de datos ETL (Extracción, Transformación, Carga). Desarrollamos una versión de la carga de trabajo VIA para RISC-V y adaptamos nuestra implementación en supercomputadoras basadas en x86 (por ejemplo, Marenostrum IV en el Barcelona Supercomputing Center (BSC)) para hacer una comparación justa con RISC-V, ya que algunas tecnologías no están disponibles. allá. Con este benchmark, hemos podido indicar los desafíos y oportunidades para los próximos desarrollos y diseños de RISC-V, a partir de una primera comparación entre las arquitecturas x86 y RISC-V en ejecuciones de car
  

CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES

• MARTIN SAINT-LAURENCE, PABLO: Constitutive modeling of ultrafine-grained refractory high-entropy alloys obtained by powder metallurgy
  
  Autor/a: MARTIN SAINT-LAURENCE, PABLO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES
  Departamento: (CEM)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 17/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 30/04/2024
  Director/a de tesis: CABRERA MARRERO, JOSE MARIA
  Tribunal:
       PRESIDENT: TORRALBA CASTELLÓ, JOSE MANUEL
       SECRETARI: LLORCA ISERN, NURIA
       VOCAL: CARREÑO GOROSTIAGA, FERNANDO
  Resumen de tesis: Las aleaciones de alta entropía refractarias (RHEAs) preparadas mediante aleado mecánico seguidas de sinterización por plasma de chispa usualmente superan el comportamiento mecánico a alta temperatura de sus contrapartes fundidas. A pesar de esto, escasos estudios han sido realizados para entender los mecanismos de deformaci ón asociadas a estas aleaciones y sus particulares microestructuras (grano ultrafino y una considerable presencia de segundas fases). El presente trabajo reporta la síntesis, la caracterización microestructural y el modelo constitutivo de la RHEA AlCrxFeMoNbTiV2 (x = 0.15, 0.4, 0.8) preparada por metalurgia de polvos, apuntando a contribuir a la compresión de los mecanismos de deformación detrás del comportamiento mecánico a alta temperatura de RHEAs obtenidas mediante esta ruta de fabricación, así como a la relación composición-microestructura-propiedades de RHEAs.Para lograr esto, el estudio fue dividido en tres partes. En la primera, se investigó el efecto de la composición y el tiempo de molienda sobre la evolución del tamaño de partícula y microestructura de los polvos. En la segunda parte, se estudió el efecto del Cr y de un tratamiento térmico sobre la microestructura, en términos de formación de fases, su distribución, y tamaño de grano. En la tercera parte, las muestras fueron sometidas a ensayos de compresión entre 950°C y 1100°C y entre 0.0005 s-1 y 0.01 s-1, para así obtener un modelo constitutivo del esfuerzo de pico. Adicionalmente, se caracterizó la microestructura de algunas de las muestras deformadas en la búsqueda de indicios microestructurales de los posibles mecanismos de deformación y ablandamiento operando en el rango de estudio.Durante el estudio de molienda se observó que la mayoría de los cambios ocurrieron durante las primeras 50 h, conduciendo a un tamaño de partícula promedio de 7 µm y una microestructura nanoestructurada bcc+hcp. Salvo el Mo, ninguno de los elementos constituyentes afectó considerablemente la microestructura o el tamaño de partícula del polvo molido. Las muestras sinterizadas, fabricadas a partir de polvos molidos por 50 h, efectivamente presentaron una microestructura multifásica de grano ultrafino, conteniendo una matriz bcc rica en V y Mo, fases de Laves ricas en Fe y Nb, partículas de Al2O3, y carburos ricos en Ti y Nb. Como referencia, una dureza de 1124 HV03 fue obtenida en las muestras sinterizadas. El tamaño de grano promedio de la matriz disminuyó de 0.40 µm a 0.21 µm con el incremento del contenido de Cr; sin embargo, las propiedades mecánicas a alta temperatura no fueron afectadas. Por otra parte, después del tratamiento térmico, el tamaño de grano promedio se elevó hasta 1.5 µm más sin afectar el equilibrio de las fases presentes. De manera contraria al contenido de Cr, el tratamiento térmico aumentó la resistencia de la aleación de manera considerable: un esfuerzo de fluencia específico de 98 MPa·g-1·cm3 a 1000 °C fue obtenido en estas muestras, tres veces el correspondiente a las muestras en estado sinterizado.Respecto al modelo constitutivo, la ley potencial se ajustó de excelente manera a los datos experimentales, resultando en un exponente igual a 2.45, lo que indica que el mecanismo de deslizamiento de borde de granos control ó la deformación de la RHEA de estudio, tal como suele ocurrir en las aleaciones tradicionales de grano ultrafino. Adicionalmente, se obtuvo una elevada energía de activación que alcanzó los 527 kJ·mol-1, asociada tanto a una alta resistencia al ablandamiento o bien a la considerable presencia de segundas fases. En el caso de las muestras tratadas térmicamente, el escalado y deslizamiento de dislocaciones parece haber controlado la deformación (al menos a 1000 °C) explicando la mayor resistencia mecánica, lo cual fue atribuido a la mayor dificultad para el deslizamiento de bordes de grano debido al grano más grueso que estas muestras presentaro
  

CIENCIA Y TECNOLOGÍA AEROESPACIALES

• RADHAKRISHNAN, SARATH: NON-EQUILIBRIUM WALL MODELING IN LES OF HIGH-SPEED TRANSITIONAL FLOWS
  
  Autor/a: RADHAKRISHNAN, SARATH
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: CIENCIA Y TECNOLOGÍA AEROESPACIALES
  Departamento: Departamento de Física (FIS)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 05/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 18/04/2024
  Director/a de tesis: LEHMKUHL BARBA, ORIOL | MIRA MARTÍNEZ, DANIEL
  Tribunal:
       PRESIDENT: VINUESA MOLTIVA, RICARDO
       SECRETARI: RODRIGUEZ PEREZ, IVETTE MARIA
       VOCAL: ALCÁNTARA ÁVILA, FRANCISCO
  Resumen de tesis: La simulación de grandes remolinos modelada por paredes (WMLES) es una herramienta práctica para realizar la simulación de grandes remolinos (LES) delimitada por paredes con menos costo computacional al evitar la resolución explícita de la región cercana a la pared. Sin embargo, su uso es limitado en flujos que tienen altos efectos de desequilibrio, como separación y/o transición. En este trabajo se presentan tres estrategias de modelado de muros, dos de ellas basadas en datos de alta fidelidad. Primero, se presenta una técnica para mejorar la robustez del modelo algebraico de tensión cortante de pared de última generación. En segundo lugar, se desarrolla un modelo de tensión cortante de pared basado en datos de equilibrio utilizando el LES de los datos del canal. El propósito clave de esto es establecer la metodología de desarrollo de modelos utilizando datos de alta fidelidad. El modelo se construye utilizando una técnica de aprendizaje automático que utiliza árboles de regresión potenciados por gradiente (GBRT). El objetivo del modelo es conocer la capa límite de un flujo de canal turbulento para que pueda usarse en flujos significativamente diferentes donde los supuestos de equilibrio sean válidos. Se describe la importancia de seleccionar los datos apropiados para el entrenamiento y la importancia de elegir la entrada del modelo. El modelo se valida a priori y a posteriori. Las pruebas a posteriori se realizan implementando el modelo en un solucionador multifísico y usándolo en el flujo de canal turbulento y en el flujo sobre una joroba montada en la pared. El rendimiento del modelo se compara con un modelo algebraico de tensión cortante de pared para comprender las fortalezas y deficiencias de los modelos basados en datos y mejorarlos aún más. En el siguiente paso, el modelo se actualiza a un modelo de pared de no equilibrio utilizando datos de no equilibrio para el entrenamiento. Los datos de alta fidelidad elegidos para el entrenamiento incluyen la simulación numérica directa (DNS) de un doble difusor que tiene fuertes regiones de flujo sin equilibrio y LES de un flujo de canal. El propósito final de este modelo es distinguir entre regiones de equilibrio y no equilibrio y proporcionar el esfuerzo cortante de pared apropiado. El sistema ML utilizado para este estudio también es GBRT. El modelo se prueba a priori y a posteriori. A posteriori se realizan pruebas sobre el difusor, los flujos del canal, el flujo sobre la joroba y los flujos de unión. Estas pruebas demostraron que el modelo es muy efectivo para flujos de esquina y flujos que involucran reminarización, mientras que funciona de manera bastante menos efectiva en regiones de recirculación.
  

FOTÓNICA

• DÍEZ MÉRIDA, JAIME: Probing Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene with Gate Defined homo-Junctions
  
  Autor/a: DÍEZ MÉRIDA, JAIME
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: FOTÓNICA
  Departamento: Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 09/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 22/04/2024
  Director/a de tesis: EFETOV, DMITRI | LEWENSTEIN, MACIEJ
  Tribunal:
       PRESIDENT: WEITZ, THOMAS
       SECRETARI: RUBIO VERDÚ, CARMEN
       VOCAL: RIBEIRO PALAU, REBECA LISSETTE
  Resumen de tesis: L'any 2018, seguint una predicció teòrica de 2011, es va descobrir que apilar dues capes de grafè amb un angle relatiu de 1.1° entre elles, condueix a múltiples propietats noves. A aquest anomenat angle màgic, l'estructura de bandes electròniques del material es reconstrueix, creant una estreta banda plana en el nivell de Fermi. La formació d'una banda plana poten\c{c}a les interaccions electròniques, donant lloc a l'emergència d'estats de la matèria no presents a les capes originals de grafè, incloent aïllants correlacionats, superconductivitat, ferromagnetisme i estats topològics no triviales. La comprensió de l'origen d'aquests estats correlacionats podria ajudar a desxifrar la física de sistemes amb bandes planes altament correlacionades, la qual cosa podria proporcionar importants desenvolupaments tecnològics.L'objectiu principal d'aquesta tesi és estudiar el grafè girat a l'angle màgic (MATBG, per les seves sigles en anglès) mitjançant la creació d'unions de Josephson monolítiques definides per portes elèctriques. Aprofitant el ric espai de fase del material, podem crear una unió de Josephson ajustant de manera independent el superconductor i l'estat de la connexió feble. Estudiar l'efecte Josephson és un primer pas cap a la comprensió de propietats fonamentals d'un superconductor, com el seu paràmetre d'ordre.En primer lloc, hem optimitzat la fabricació d'aquestes unions definides per portes elèctriques creades amb materials de van der Waals. Hem creat dispositius de MATBG encapsulats en hBN amb doble porta de grafit, on la porta superior es divideix en dues parts mitjançant tècniques de nanolitografia. D'aquesta manera, es poden controlar de manera independent les tres regions de la unió de Josephson (superconductor, connexió feble i superconductor). Posteriorment, hem estudiat les unions de Josephson definides per portes mitjançant tècniques de transport a baixa temperatura. Després de demostrar l'efecte Josephson en els dispositius fabricats, ens centrem en el comportament detallat d'una d'aquestes unions.Hem observat un comportament no convencional quan la connexió feble de la unió es col·loca a prop de l'aïllant correlacionat a mig omplert de la banda plana de forats. Hem observat un patró de Fraunhofer amb un desplaçament de fase i una pronunciada histèriesi magnètica, característica de les unions de Josephson magnètiques. Per comprendre l'origen dels senyals, hem realitzat una anàlisi de Fourier de la distribució de corrent crítica, així com un càlcul d'enllaç fort d'una unió de Josephson en MATBG. Els nostres càlculs teòrics amb un estat polaritzat en una vall com a connexió feble poden explicar les principals característiques observades a l'experiment. Finalment, la combinació de la magnetització i el seu canvi de magnetització induït per corrent, ens ha permès realitzar un diode superconductor programable a zero camp magnètic.Finalment, hem demostrat la flexibilitat d'aquests dispositius en estudiar una unió p-n de MATBG sota il·luminació. Hem estudiat la dinàmica de relaxació d'electrons calents mitjançant mesures de fotovoltatge en temps i freqüència. Les mesures han revelat un refredament ultra ràpid en MATBG en comparació amb el grafè bicapa de tipus Bernal a baixes temperatures. Aquest ràpid refredament al MATBG es pot explicar per la presència del patró de moiré i la corresponent minizona de Brillouin.En resum, hem demostrat que integrant diversos estats de MATBG dins d'un sol dispositiu, podem obtenir una comprensió més profunda de les propietats del sistema i podem dissenyar estructures híbrides innovadores i complexes, com unions de Josephson magnètiques i diodes superconductors.
  

INGENIERÍA BIOMÉDICA

• SAYOLS BAIXERAS, NARCÍS: Cognitive Robot Control Strategies for Complex Surgical Environments
  
  Autor/a: SAYOLS BAIXERAS, NARCÍS
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA BIOMÉDICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial (ESAII)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 11/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 24/04/2024
  Director/a de tesis: CASALS GELPI, ALICIA | HERNANSANZ PRATS, ALBERTO
  Tribunal:
       PRESIDENT: DALL\'ALBA, DIEGO
       SECRETARI: FRIGOLA BOURLON, MANEL
       VOCAL: AVILÉS RIVERO, ANGÉLICA
  Resumen de tesis: Esta tesis pretende contribuir al desarrollo de la autonomía robótica en tareas complejas basándose en el paradigma del control cognitivo. La cognición es un enfoque multidisciplinar orientado a dotar a los sistemas robóticos de un comportamiento inteligente y autónomo que debe aprender y razonar sobre cómo responder ante tareas y entornos complejos.La cognición implica la percepción, la conciencia, la interpretación de las acciones humanas, el aprendizaje, la planificación, la anticipación y la respuesta dinámica a los cambios en las condiciones de trabajo y en la interacción con los humanos. La autonomía pretende sustituir y/o complementar parcialmente las facultades humanas a nivel de percepción, análisis y ejecución. Aumentar la autonomía de los robots permite centrar la carga cognitiva de los humanos en decisiones y acciones de alto nivel, en aspectos en los que el factor humano es esencial: contextualización de la información, experiencia específica, conocimientos médicos y toma de decisiones complejas, etc. Además, los robots mejoran las propiedades de los humanos en ciertos aspectos como la precisión, la repetibilidad, la ausencia de fatiga o la eficiencia de la respuesta en términos de tiempo y precisión.Esta tesis aborda diferentes aspectos clave de la autonomía robótica: la percepción, la planificación y ejecución dinámica de acciones y, por último, las estructuras de control necesarias para un control eficiente y su integración en sistemas robóticos.La tesis combina un enfoque teórico apoyado en aplicaciones prácticas orientadas al campo de la cirugía mínimamente invasiva robótica. Se ha elegido este campo por dos razones principales: el impacto social que supone la mejora de la cirugía y, por la exigencia del mismo a nivel humano y robótico.La experimentación se ha centrado en varias plataformas robóticas. Primero, una plataforma teleoperada con un único robot orientada a la cirugía fetal mínimamente invasiva en la que un sistema cognitivo ofrece cierto nivel de autonomía, generando trayectorias en espacios libres de colisiones, aumentando la seguridad del paciente y disminuyendo la carga cognitiva de los cirujanos en tareas de navegación e interacción dentro de la región intrauterina. Segundo, un sistema multi-robot para ejecutar acciones auxiliares en un sistema cooperativo humano-robot: el cirujano principal realiza las acciones quirúrgicas mientras los robots auxiliares ejecutan, de forma autónoma, tareas auxiliares. La experimentación se ha centrado en lacirugía de prostatectomía radical mínimamente invasiva.Así, la tesis aborda la percepción del entorno anatómico, considerando las limitaciones de la adquisición de datos en calidad y cantidad, así como la ausencia de marcadores anatómicos. El siguiente tema abordado es la planificación dinámica de acciones. Se han estudiado diferentes paradigmas de aplicación, como la interacción directa persona-robot mediante guiado háptico, la planificación de movimientos en entornos pseudoestructurados y, la planificación y control activos en entornos dinámicos, respondiendo a diferentes técnicas quirúrgicas mínimamente invasivas. Por último, se aborda el control cognitivo. El enfoque se basa en la descomposición multinivel de tareas complejas (p.ej., una cirugía) definiendo todos los potenciales estados y transiciones. Ésta usa estructuras de control deterministas y robustas que restringen situaciones incontrolables o inesperadas que ponen en riesgo, en el caso de la aplicación, al paciente, a los cirujanos o al personal auxiliar. Las estructuras de control también tienen en cuenta la interacción persona-robot, la coordinación y cooperación de los robots, la interacción con el entorno de trabajo y las restricciones impuestas por la cirugía y la seguridad del paciente.La integración de todos estos módulos: percepción, planificación y control cognitivo, demuestra los avances logrados e
  

INGENIERÍA CIVIL

• GÓMEZ DUEÑAS, SANTIAGO: Unraveling Hydrological Dynamics: Climate and Human Implications in the Magdalena River Streamflow and its Interaction with Ciénaga Grande de Santa Marta Wetland
  
  Autor/a: GÓMEZ DUEÑAS, SANTIAGO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA CIVIL
  Departamento: (DECA)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 16/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 29/04/2024
  Director/a de tesis: BATEMAN PINZON, ALLEN
  Tribunal:
       PRESIDENT: SOLÉ, AURELIA
       SECRETARI: DE MEDINA IGLESIAS, VICENTE CÉSAR
       VOCAL: LA ROCCA, MICHELE
  Resumen de tesis: Este estudio investiga los procesos hidrológicos de la cuenca del río Magdalena en Colombia, examinando la interacción entre los impulsores climáticos y los inducidos por el ser humano. El estudio examina tres factores principales: la influencia de las operaciones de los embalses, las consecuencias del cambio climático y la interacción con los hábitats de humedales aguas abajo.Inicialmente, el estudio examina los efectos de muchos factores en el flujo de agua aguas abajo del río Magdalena. Determina que los eventos de El Niño Oscilación del Sur (ENOS) son una fuerza natural que influye en el clima, mientras que la evaporación de la red de embalses es un factor causado por el ser humano. Los hallazgos sugieren un declive en el caudal medio, el volumen y el caudal máximo, junto con un aumento en la evaporación y el caudal mínimo, especialmente durante episodios de ENOS positivos.La investigación examina el vínculo hidrológico entre el río Magdalena y la Ciénaga Grande de Santa Marta (CGSM) tratando toda la ciénaga como una única entidad. Este análisis identifica rangos de umbrales específicos donde el flujo desde el río Magdalena hacia el CGSM se vuelve incierto. Se enfatiza la sensibilidad de los hábitats aguas abajo, especialmente los humedales, a los cambios en los aportes de flujo.El estudio utiliza modelos de redes neuronales LSTM para estimar los patrones de flujo del río en la estación de medición de Calamar. Los modelos muestran un alto nivel de precisión en la predicción del flujo del río. Sin embargo, surgen discrepancias entre los modelos que se basan únicamente en datos de estaciones de medición y aquellos que integran datos de evaporación de embalses. Además, el estudio evalúa la influencia del aumento de las temperaturas en las predicciones del flujo del río, descubriendo una clara correlación entre el aumento de temperatura y las tasas de evaporación, lo que tiene consecuencias significativas para las predicciones hidrológicas.En última instancia, esta investigación proporciona una visión del complejo entrelazamiento entre las actividades humanas y las influencias relacionadas con el clima en la hidrología de la cuenca del río Magdalena. El estudio examina las dificultades y consecuencias de incorporar aspectos relacionados con el clima en la modelización hidrológica. Su objetivo es contribuir al avance de estrategias de gestión de recursos hídricos adaptativos, específicamente en la reducción de los efectos negativos en los ecosistemas de humedales aguas abajo.
  
• NÚÑEZ CORBACHO, MARC: Aerodynamic shape optimization under uncertainties using embedded methods and adjoint techniques
  
  Autor/a: NÚÑEZ CORBACHO, MARC
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA CIVIL
  Departamento: Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 09/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 22/04/2024
  Director/a de tesis: ROSSI BERNECOLI, RICCARDO | BAIGES AZNAR, JOAN
  Tribunal:
       PRESIDENT: LEHMKUHL BARBA, ORIOL
       SECRETARI: MARTINEZ FRUTOS, JESUS
       VOCAL: RICCHIUTO, MARIO
  Resumen de tesis: Esta tesis se centra en el desarrollo de métodos numéricos para la solución de problemas de optimización de forma bajo incertidumbres, para cuerpos bajo la acción de fuerzas aerodinámicas. La solución del flujo se realiza con métodos de elementos finitos utilizando las hipótesis de flujo potencial con geometrías embebidas, donde la geometría se define de manera implícita. El problema de optimización se resuelve combinando distintas herramientas de paquetes de software para obtener la solución del flujo, avanzar en el bucle de optimización y cuantificar las incertidumbres. La primera contribución de la tesis es el desarrollo de un enfoque totalmente embebido para la solución del flujo potencial. Dado que el flujo potencial asume la hipótesis de que el flujo no es viscoso, la solución de este tipo de problemas requiere la definición de una discontinuidad en el dominio para poder modelar la sustentación que genera le geometría, que se corresponde con la estela generada por el cuerpo. En base a trabajos previos donde la discontinuidad se define en el dominio de manera implícita, este trabajo también considera la geometría como un cuerpo embebido. Para asegurar una buena representación de la geometría, la malla se refina con métodos adaptativos. La condición de Kutta se fuerza con términos numéricos. El método se ha validado para dos y tres dimensiones para flujos tanto subsónicos como transónicos utilizando distintos resultados de referencia. Otra de las contribuciones de la tesis es el desarrollo del problema adjunto para el flujo subsónico potencial con geometrías embebidas en dos dimensiones, con tal de obtener las sensitividades de una función objetivo que depende de la solución del flujo potencial. Cada coordenada que define el cuerpo de estudio se considera un parámetro de diseño en el problema adjunto. Las sensitividades respecto a los parámetros de diseño se validan con las sensitividades obtenidas por diferencias finitas. Con estas sensitividades, se resuelve un problema de optimización de forma, donde el coeficiente de sustentación se maximiza con una serie de restricciones geométricas. El problema de optimización con geometrías embebidas se extiende para la consideración de incertidumbres en las condiciones de entrada del problema. El problema se reformula tras elegir una medida de riesgo que se desea minimizar. Las sensitividades del problema adjunto se adaptan para el problema estocástico, donde se considera la contribución de la medida de riesgo seleccionada, el Conditional Value-at-risk. La estimación de la medida de riesgo se realiza gracias a una librería externa para la cuantificación de incertidumbres, utilizando un novedosos método de Monte Carlo para estimar el Conditional Value-at-risk. El caso estocástico se resuelve en un superordenador, donde para cada paso del problema de optimización se despliega toda una jerarquía de muestras de Monte Carlo para estimar la función objetivo y sus gradientes.
  

INGENIERÍA DE PROCESOS QUÍMICOS

• AGUILAR MORENO, MIGUEL: Liquid-Liquid membrane contactors for sustainable ammonia recovery and valorization: experimental insights, novel approaches and applications
  
  Autor/a: AGUILAR MORENO, MIGUEL
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA DE PROCESOS QUÍMICOS
  Departamento: Departamento de Ingeniería Química (EQ)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 16/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 29/04/2024
  Director/a de tesis: CORTINA PALLAS, JOSE LUIS | VALDERRAMA ANGEL, CESAR ALBERTO
  Tribunal:
       PRESIDENT: DOSTA PARRAS, JOAN
       SECRETARI: GIBERT AGULLO, ORIOL
       VOCAL: REZAKAZEMI, MASHALLAH
  Resumen de tesis: Esta investigación exhaustiva representa un paso significativo en la exploración de estrategias innovadoras destinadas a mejorar la recuperación de amoníaco en diversos flujos de aguas residuales. El estudio está estructurado en fases distintas, cada una abordando aspectos cruciales del proceso de recuperación de amoníaco. En la fase inicial, la investigación se centra en aumentar el rendimiento del contacto de membrana, empleando la coagulación-floculación (C/F) y la aireación como tratamientos preliminares. Los resultados de esta fase demuestran aumentos sustanciales tanto en el coeficiente de transferencia de masa como en la eficiencia global de la recuperación de amoníaco, especialmente notable cuando se trata el centrado de sidestream real. Un hallazgo clave subraya la eficacia de la dosificación de sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) a 30 mg Al+/L en el proceso C/F, produciendo eficiencias notables en la eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO), la turbidez y los sólidos suspendidos totales (SST). En la segunda fase, el estudio se adentra en la aplicación sostenible de contactores de membrana líquido-líquido (LLMC) para la recuperación de amoníaco. Se realizan exploraciones meticulosas de una amplia gama de condiciones experimentales, con resultados que ilustran el impacto considerable de reemplazar el líquido de lavado ácido entre los pasos en el rendimiento global del LLMC. Además, el estudio destaca la relación sutil entre la concentración inicial de amoníaco y la recuperación posterior, proporcionando valiosos conocimientos. Esta fase muestra de manera efectiva la versatilidad y eficiencia potenciales de los LLMCs en la valorización del amoníaco dentro de los flujos de aguas residuales. La tercera y última fase presenta un contactor demembrana líquido-líquido de fibra asimétrica (HF-LLMC) con una selectividad distintiva para el amoníaco sobre el agua. La investigación incluye un examen exhaustivo de varios parámetros operativos, incluyendo los caudales de alimentación y ácido, los coeficientes de transferencia de masa y el consumo de ácido. Se destaca, especialmente, la alta selectividad del HF-LLMC para el amoníaco, junto con una transferencia de agua mínima. Esto establece el HF-LLMC como una tecnología prometedora para la recuperación y concentración de amoníaco en corrientes urbanas e industriales diluidas. La amalgama de estos hallazgos, abordada con una perspectiva global, contribuye de manera significativa no solo al avance de las tecnologías de recuperación de nutrientes sostenibles, sino que también destaca su viabilidad pragmática para la implementación dentro de los marcos de la economía circular y la gestión eficiente de recursos.
  
• MESA GÓMEZ, ADRIANA MARÍA: Analysis and modelling of natech accidents originated by strong winds
  
  Autor/a: MESA GÓMEZ, ADRIANA MARÍA
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA DE PROCESOS QUÍMICOS
  Departamento: Departamento de Ingeniería Química (EQ)
  Modalidad: Convenio Cotutela
  Fecha de depósito: 11/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 24/04/2024
  Director/a de tesis: CASAL FABREGA, JOAQUIM | MUÑOZ GIRALDO, FELIPE | SANCHEZ SILVA, EDGAR MAURICIO
  Tribunal:
       PRESIDENT: PLANAS CUCHI, EULALIA
       SECRETARI: PALACIOS ROSAS, ADRIANA
       VOCAL: DEMICHELA, MICAELA
  Resumen de tesis: En las últimas décadas, ha habido un aumento en la frecuencia de eventos naturales, coincidiendo con el desarrollo simultáneo de actividades industriales en muchos países. En consecuencia, también ha aumentado la frecuencia de accidentes Natech, que son desastres tecnológicos desencadenados por riesgos naturales. Esta tendencia ha llevado a los investigadores a explorar nuevos métodos de análisis de riesgos para prevenir y mitigar posibles daños a las poblaciones, el medio ambiente y las instalaciones industriales. Existe una creciente conciencia en la literatura sobre el impacto de los eventos naturales, especialmente cuando ocurren de manera concurrente, en cascada o se acumulan con el tiempo.Esta tesis propone una iniciativa de investigación para llevar a cabo una evaluación de riesgos que incluya el riesgo Natech asociado con vientos fuertes. El objetivo principal es desarrollar una metodología para analizar el riesgo Natech en unidades de almacenamiento en zonas costeras que son particularmente vulnerables a eventos climáticos extremos.En primer lugar, la tesis introduce la integración de eventos naturales, específicamente vientos fuertes, en una metodología cuantitativa de análisis de riesgos Natech. Esta integración representa un avance significativo en la evaluación de los impactos potenciales de los accidentes tecnológicos desencadenados por eventos naturales. Al incorporar los vientos fuertes como un peligro, la metodología ofrece un enfoque más completo para evaluar la vulnerabilidad de las instalaciones industriales, especialmente los tanques de almacenamiento, a eventos naturales-tecnológicos. Esta integración permite a las partes interesadas comprender mejor y cuantificar los riesgos planteados por eventos Natech que involucran vientos fuertes, facilitando la implementación de medidas de mitigación dirigidas y mejorando la preparación. En última instancia, contribuye a mejorar la resiliencia de las instalaciones industriales y las comunidades circundantes frente a los riesgos planteados por eventos naturales.En segundo lugar, la tesis describe el desarrollo de dos modelos para la evaluación de riesgos ambientales y socioeconómicos, respectivamente. Estos modelos proporcionan un marco integral para evaluar los impactos ambientales y socioeconómicos potenciales de los eventos Natech, mejorando así la comprensión del panorama general de riesgos. Al incorporar elementos vulnerables previamente pasados por alto, como sitios de patrimonio cultural, áreas ambientales sensibles, sitios de captación de agua, entre otros, los modelos ofrecen una perspectiva más holística sobre los riesgos Natech, asegurando que las estrategias de mitigación puedan proteger no solo la seguridad humana e infraestructura, sino también los activos socioeconómicos y ambientales.En tercer lugar, la tesis describe el desarrollo de una herramienta computacional diseñada para facilitar la implementación de estos modelos. Esta herramienta agiliza el proceso de evaluación de riesgos, permitiendo a las partes interesadas analizar y gestionar los riesgos Natech de manera eficiente.En general, la generación de estos modelos y la herramienta computacional que los acompaña representa un avance significativo en la gestión de riesgos Natech. Al integrar consideraciones ambientales y socioeconómicas en el proceso de evaluación de riesgos, estos modelos proporcionan una base más sólida para la toma de decisiones y la preparación para emergencias, contribuyendo en última instancia a la resiliencia de las comunidades y los ecosistemas frente a los eventos Natech. Finalmente, la metodología se aplica en un estudio de caso para verificar su aplicabilidad.
  

INGENIERÍA DEL TERRENO

• BISCARO, CATERINA: 3D FEM meso-level analysis of sulphate attack in concrete: new results and developments using parallel HP computing
  
  Autor/a: BISCARO, CATERINA
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA DEL TERRENO
  Departamento: (DECA)
  Modalidad: Convenio Cotutela
  Fecha de depósito: 16/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 29/04/2024
  Director/a de tesis: CAROL VILARASAU, IGNACIO | XOTTA, GIOVANNA
  Tribunal:
       PRESIDENT: SALOMONI, VALENTINA
       SECRETARI: PRAT CATALAN, PERE
       VOCAL: LIAUDAT, JOAQUÍN
       VOCAL: MAROTTI DE SCIARRA, FRANCESCO
       VOCAL: CIANCIO, DANIELA
  Resumen de tesis: Un alto índice de humedad y un entorno rico en iones sulfato, constituyen el marco ideal para desencadenar el proceso de degradación del hormigón conocido como ataque sulfático externo (ESA). El sulfato que penetra en el hormigón activa una serie de reacciones químicas que conducen a la formación de etringita secundaria, considerada responsable de las dilataciones volumétricas diferenciales de la pasta de cemento, que a su vez pueden generar fisuracion y en última instancia llevar a la desintegración de la muestra.Dado que la fisuración puede a su vez facilitar la penetración de los iones sulfato, el ESA constituye un problema químico-mecánico acoplado. En este estudio, el análisis numérico del ESA se lleva a cabo utilizando el Método de los Elementos Finitos, considerando la probeta a nivel meso compuesta por áridos embebidos en una matriz de mortero. Los áridos y la matriz se discretizan utilizando elementos de continuo estándar. Con el fin de representar la posibilidad de formación de fisuras, se insertan elementos junta o interfase de espesor cero a lo largo de todos los contactos entre elementos de árido y mortero, así como de algunos contactos seleccionados entre los elementos del propio mortero. Los procesos de difusión-reacción de los iones sulfato, se formulan de acuerdo con Tixier y Mobasher (2003) y Idiart et al. (2011b). En cuanto al problema mecánico, los elementos del continuo se consideran elástico lineales mientras que los elementos de interfase utilizan una ley elasto-plástica con conceptos de mecánica de fractura inicialmente desarrollada por Carol et al. (1997) y posteriormente extendida para análisis 3D por Caballero et al. (2006).La primera parte de esta tesis consiste en la verificación y uso para el análisis del ESA, de DRAC5, una versión completamente paralelizada del código desarrollado en el propio grupo de mecánica de materiales (MECMAT) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), que incorpora las librerías MPI y PETSC así como archivos HDF5 para la entrada/salida. Esta nueva versión del código, que se utiliza para resolver tanto el problema mecánico como el químico a través de un esquema ¿staggered¿, ha permitido el análisis de nuevos casos 3D de dimensiones muy superiores, produciendo resultados realistas que reflejan el tipo de fisuración en 'piel de cebolla', similar a lo observado en el laboratorio , así como en casos previamente estudiados numéricamente en 2D (Idiart, 2009). La segunda parte de la tesis, describe el desarrollo e implementación de nuevas técnicas numéricas aplicables a este tipo de mallas. En particular, una técnica de solución basada en la subestructuración y el complemento de Schur, se aplica al análisis de probetas formadas por elementos de continuo elásticos y lineales, y elementos de junta caracterizados por un comportamiento elasto-plástico no lineal. Esta nueva técnica, que reduce substancialmente el número de grados de libertad que participan en el proceso iterativo, ha sido implementada preliminarmente en DRAC4, una versión secuencial del mismo código. Las pruebas realizadas muestran grandes ventajas en términos de tiempo de resolución para una serie de ejemplos de aplicación 2D. También se ha iniciado el desarrollo de una nueva formulación utilizando interfaces rígido-plásticas. Esta formulación utiliza grados de libertad relativos en cada par de nudos de las juntas, y su solución da lugar a un ¿linear complimentarity problema¿ o LCP. Este desarrollo permite reducir aún más los grados de libertad del problema al considerar únicamente los nodos de los elementos de la interfaz implicados en el proceso de fractura.
  

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

• PUSAY VILLARROEL, BENJAMÍN ANDRÉS: Fabricación de células solares con absorbedores inorgánicos emergentes y contactos selectivos
  
  Autor/a: PUSAY VILLARROEL, BENJAMÍN ANDRÉS
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Electrónica (EEL)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 17/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 30/04/2024
  Director/a de tesis: PUIGDOLLERS GONZALEZ, JOAQUIN | ORTEGA VILLASCLARAS, PABLO RAFAEL
  Tribunal:
       PRESIDENT: ASENSI LÓPEZ, JOSÉ MIGUEL
       SECRETARI: PLACIDI, MARCEL JOSE
       VOCAL: RIERA LORENTE, SERGI
  Resumen de tesis: El silicio es un material abundante en la naturaleza y predomina la industria fotovoltaica para la generación de energía eléctrica. Sin embargo, esta tecnología solar aún es costosa y a nivel comercial donde su eficiencia alcanza el 22%. Una de las estrategias para reducir el costo de la producción de energía solar es aumentar la eficiencia de los módulos solares, esto es posible, mediante la integración de nuevas técnicas y tecnologías durante los procesos de fabricación en la industria, así como también con el uso de materiales abundantes y de baja toxicidad. Las células solares de múltiples uniones (tándem) permiten la ntegración de dos tecnologías diferentes con el objetivo de aprovechar sus cualidades como absorbedores de luz y mejorar su rendimiento eléctrico. Además, permiten simplificar y adoptarnuevas técnicas durante el proceso de fabricación de los dispositivos.El objetivo de esta tesis es mejorar la eficiencia de las células solares de silicio, como célula inferior en multiunión para obtener una célula solar tipo tándem, mediante la incorporación de una célula solar frontal, basada en tecnologías emergentes.Para lograr este objetivo, se incluye un breve estado del arte sobre las células solares basadas en silicio, el desarrollo de célula solares tándem y las alternativas más prometedoras de absorbedores inorgánicos emergentes con Band Gap ajustable, como las kesteritas o las calcopiritas CuGaSe. El análisis teórico permite seleccionar las tecnologías y los procesos desarrollados en los laboratorios disponibles.En una segunda sección se presenta el estudio acerca de contactos selectivos semitransparentes para células solares con absorbedores inorgánicos, como las kesteritas o las CGS, con el objetivo de obtener un sustrato compatible para células solares tipo tándem. En el caso del ETL, se propone una alternativa al tradicional CdS mediante la utilización de capas Al2O3/TiO2/Mg, i:ZnO, además, se estudia la posibilidad de añadir polímeros (PEI, Glicina) como dipolos para mejorar sus características.En cuanto la capa selectora de huecos (HTL), como alternativa a las capas opacas de MoSe2 se desarrolló un HTL semitransparente basado en V2Ox, esta capa sirve como interfaz entre el absorbedor y el electrodo transparente (TCO). La implementación de esta capa en células solares de kesterita resultó en un dispositivo semitransparente con características prometedoras y su aplicación tiene un impacto significativo en la eficiencia de las células solares.En la última sección, se propone un proceso de fabricación de células solares tipo tándem basadas en tecnología de Silicio como célula inferior y células solares inorgánicas emergentes, como kesterita y CGS, como célula solar superior. Se estudian las estrategias para formar un dispositivo monolítico de dos terminales 2T, cuidando de preservar las características físicas y eléctricas de cada dispositivo a lo largo del proceso de fabricación y durante ataques químicos y térmicos. Asimismo, se presenta un estudio sobre las estrategias para la formación de un dispositivo monolítico de tres terminales tipo IBC fundamentales para obtener dispositivos eficientes y estables a largo plazo.Con la implementación de estas técnicas, se espera contribuir en la investigación y el desarrollo de células solares tándem basadas en materiales abundantes y sostenibles, lo que podría acelerar significativamente a la adopción de energía solar como fuente de energía limpia y renovable alrededor del mundo.
  

SOSTENIBILIDAD

• CAICEDO MAFLA, MARÍA ANGÉLICA: Design of bike networks adaptive to heterogeneous demands and the needs of social groups. Case study: Bike mobility networks for the cities of Quito and Guayaquil, Ecuador.
  
  Autor/a: CAICEDO MAFLA, MARÍA ANGÉLICA
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: SOSTENIBILIDAD
  Departamento: Instituto Universitario de Investigación en Ciencia y Tecnologías de la Sostenibilidad (IS.UPC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 11/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 24/04/2024
  Director/a de tesis: ESTRADA ROMEU, MIGUEL ANGEL | MAYORGA CÁRDENAS, MIGUEL YURY
  Tribunal:
       PRESIDENT: DE OÑA, ROCÍO
       SECRETARI: MARTÍNEZ DÍAZ, MARGARITA
       VOCAL: MOURA BERODIA, JOSE LUIS
  Resumen de tesis: Reconocer la bicicleta como un elemento clave en el ecosistema de transporte urbano, destaca su capacidad para mejorar la movilidad, la calidad de vida y mitigar varios retos urbanos. Esta tesis explora el potencial de la bici, enfatizando la necesidad de desarrollar infraestructura, involucrar a la comunidad en la planificación de la movilidad, y la promoción de políticas para maximizar sus ventajas.El estudio emplea un enfoque doble para investigar la integración de la bici en los sistemas de transporte urbano. Por un lado, aplica una perspectiva sociológica para identificar y evaluar las barreras al uso de la bici y su relación con las características urbanas. Utilizando modelos probit ordenados, se destacan factores como la inseguridad vial, vinculada a la falta de infraestructura adecuada, y la topografía. Al mismo tiempo, una perspectiva ingenieril guía el diseño de redes ciclistas para satisfacer diversas demandas, tipos de usuarios y topografías, reflejando condiciones del mundo real. La red ciclista óptima resulta de minimizar los costos generales del sistema, incluidos costos de agencia y de usuario. Para ciudades con topografía llana, se utilizan técnicas de aproximación continua para optimizar la eficiencia y accesibilidad de la red, considerando la demanda heterogénea y diversos tipos de usuarios. Para ciudades con topografías variadas, enfoques discretos incorporan elementos topográficos. El rendimiento y la estructura de la red se evalúan en función de dos criterios de selección de rutas según el tipo de vehículo: minimizar la energía para usuarios de bicis tradicionales y minimizar el tiempo para usuarios de bicis eléctricas. Esta perspectiva ingenieril busca desarrollar redes ciclistas prácticas que respondan a las diversas necesidades de los habitantes urbanos.Los métodos validados empíricamente en estudios de caso en Quito y Guayaquil, Ecuador, demostraron su eficacia en el desarrollo de redes ciclistas adaptativas a diversos contextos urbanos, mejorando la movilidad en bici en diversos entornos. Los hallazgos indican que el diseño de la red, incluido el espaciado entre carriles y la ubicación de las estaciones, está influenciado principalmente por la concentración de orígenes y destinos de viajes más que por la topografía. Sin embargo, la topografía sí afecta la selección de rutas, lo que a su vez influye en la distribución de los flujos y la utilización de la infraestructura. Además, la variación en la distribución de viajes entre diferentes tipos de usuarios tiene un impacto mínimo en la configuración de los carriles, pero afecta significativamente el número de estaciones y el tamaño de la flota. La necesidad de contar con un stock de seguridad en cada estación genera una flota sobredimensionada, aumentando los costos de agencia. A pesar de ser un modo de transporte individual, el estudio destaca que los sistemas de bicis compartidas se benefician de economías de escala. A medida que la demanda crece y se concentra, el costo por usuario disminuye, resultando en redes de carriles más densas eficientes. Las e-bikes surgen como una solución viable para superar barreras topográficas, ofreciendo una ventaja significativa en zonas con pendientes pronunciadas. Por ejemplo, mientras que los usuarios de bicis tradicionales pueden necesitar caminar, aumentando así sus tiempos generales de viaje, los usuarios de e-bikes experimentan una reducción de los tiempos de viaje y del esfuerzo físico, haciendo que las bicis eléctricas sean eficientes en contextos urbanos con topografías variadas.Líneas de investigación futura y recomendaciones de políticas destacan la importancia de un enfoque holístico y adaptativo para la planificación de la movilidad en bici. Esto incluye explorar otras variables relacionadas con el clima (por ejemplo, la lluvia o la velocidad del viento), otros vehículos de movilidad personal y emplear conjuntos de datos sólidos para d
  
• ORNELAS HERRERA, SELENE IVETTE: PREFERENCIAS DE LOS CONSUMIDORES Y AGRICULTORES HACIA UN SISTEMA AGROALIMENTARIO MÁS SOSTENIBLE
  
  Autor/a: ORNELAS HERRERA, SELENE IVETTE
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: SOSTENIBILIDAD
  Departamento: Instituto Universitario de Investigación en Ciencia y Tecnologías de la Sostenibilidad (IS.UPC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 17/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 30/04/2024
  Director/a de tesis: KALLAS CALOT, ZEIN
  Tribunal:
       PRESIDENT: SÁNCHEZ GARCÍA, M. MERCEDES
       SECRETARI: RAHMANI MEDDOUR, DJAMEL
       VOCAL: IGLESIAS MARTÍNEZ, EVA
  Resumen de tesis: La adaptación del sistema agroalimentario hacia modelos más sostenibles, es una necesidad apremiante, para garantizar la seguridad alimentaria de las actuales y futuras generaciones, ante el crecimiento poblacional, los escasos recursos naturales y el cambio climático. Los sistemas de producción circular reducen el consumo de nuevos insumos externos y la generación de residuos, disminuyendo los efectos ambientales adversos y permitiendo la recuperación de nutrientes. A través de la presente tesis se aborda a dos de los eslabones primordiales de la cadena de valor más corta del sistema agroalimentario ¿el productor y el consumidor¿ y su respuesta hacia la incorporación de enfoques de sostenibilidad como la circularidad. El objetivo planteado es analizar si las prácticas de agricultura circular identificadas como más sostenible son aceptadas por los productores agrícolas y los factores que influyen en su adopción, así como la preferencia de los consumidores y su disposición a pagar por estas innovaciones de producción circular, para tratar de convertir los resultados obtenidos en evidencias que puedan servir de base para generar políticas públicas adecuadas y coherentes. En relación a lo anterior se diseñó un cuestionario semiestructurado aplicado a productores agropecuarios de España, Austria, República Checa e Italia, en el que se incluyeron el método de análisis jerárquico (AHP) para medir las preferencias y la escala del Nuevo paradigma ecológico NEP, para medir las actitudes ambientales. Los resultados arrojaron una disposición de adopción del 48.24%, mostrando que la aceptación de las innovaciones circulares propuestas está estrechamente relacionada con los objetivos ambientales, el nivel de educación, la experiencia de adopción previa y las actitudes ambientales de los agricultores. El apoyo institucional juega un papel importante en las decisiones de adopción. Con respecto a los consumidores, a través de una encuesta a 5,246 consumidores de Alemania, Países Bajos, Italia, República Checa y España, se analizó su disposición a pagar por el filete de res producido en un sistema de ganadería circular, utilizando el método de experimentos de elección. Se incluyó el análisis de los comportamientos que influyen en sus preferencias, en base a la teoría del comportamiento planificado (TPB). Los resultados permitieron observar existe un mercado potencial para el filete de res circular. Aunque las preferencias son heterogéneas, en general los consumidores están dispuestos a pagar una prima más alta por el filete de res circular que por el convencional y más baja que por la carne de res ecológica. De los componentes de la teoría del comportamiento planificado, las normas sociales y la percepción de control conductual aumentan las preferencias de filete de res de producción circular, mientras que las actitudes medioambientales aumentan las preferencias por el filete de res ecológico, y redujeron la preferencia del filete de res convencional. Posterior mente se analizaron las preferencias de 5,591 consumidores de España, Polonia, Italia, Hungría, Croacia y Bélgica y su disposición a pagar por la carne de cerdo, leche y pan etiquetados como circulares y presentados como más sostenibles, en términos de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y optimización de nutrientes. En este análisis se incluyó el comportamiento de consumo sostenible, enfocado en hábitos de compra, uso y reciclaje. Los resultados mostraron que alrededor del 27% de los consumidores participantes prefirieron los alimentos de sistemas circulares. Todos los resultados anteriores sobre los consumidores, nos permiten sugerir a los responsables políticos y otros sectores implicados en la producción de alimentos, la estandarización de las etiquetas de los alimentos obtenidos a través de sistemas de agricultura circular y el diseño de programas educativos para aumentar el conocimiento so
  
• PAZMIÑO FLORES, YADIRA CARMEN: Evaluación de los usos de suelo y valor ecosistémico del páramo de la Subcuenca Chambo (Ecuador)
  
  Autor/a: PAZMIÑO FLORES, YADIRA CARMEN
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: SOSTENIBILIDAD
  Departamento: Instituto Universitario de Investigación en Ciencia y Tecnologías de la Sostenibilidad (IS.UPC)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 17/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 30/04/2024
  Director/a de tesis: FELIPE BLANCH, JOSE JUAN DE | VALLBE MUMBRU, MARC
  Tribunal:
       PRESIDENT: AGUILERA BENAVENTE, FRANCISCO
       SECRETARI: ALCARAZ SENDRA, OLGA
       VOCAL: GUAITA PRADAS, INMACULADA
       VOCAL NO PRESENCIAL: HERNÁNDEZ CLEMENTE, ROCÍO
       VOCAL NO PRESENCIAL: GILABERT NAVARRO, M. DESAMPARADOS
  Resumen de tesis: La escasez de información que permita entender la importancia de los recursos naturales desde un enfoque económico es un limitante para establecer parámetros relacionados con la inversión ambiental en planes de conservación. Esta investigación propone una metodología que permite modelar la variabilidad de los usos del suelo del páramo y la Valoración Ecosistémica (VE) de la subcuenca Chambo-Ecuador a partir de un monitoreo bioeconómico que vincula la renta económica de los usos del suelo del páramo con herramientas de teledetección y sistemas de información geográfica. Los principales resultados de la metodología determinaron que el monitoreo temporal de las coberturas terrestres es esencial para identificar las áreas de mayor vulnerabilidad a la degradación de la VE. Los umbrales, funciones e interrelaciones determinados en los modelos de Cart Decision Tree (CDT), Percepción Multicapa (MLP), Multivariante Adaptative Regression Splines (MARS) y Máquinas de Vectores Soporte (SVM) para el reconocimiento de las coberturas terrestres fueron eficientes; los modelos tuvieron un rendimiento del 88%, 85%, 83% y 81% respectivamente. La hibridación de los modelos, cadenas de Markov y autómas celulares fue apropiada para predecir futuros cambios de cobertura de la tierra en las zonas andinas en relación con su VE, los métodos lograron una precisión aceptable para reconocer los usos de la tierra del páramo. Las variables elegidas para la clasificación de las coberturas terrestres fueron adecuadas para identificar las particularidades de las coberturas terrestres.Los métodos de costo de oportunidad y transferencia de beneficios propuestos, obtuvieron un buen rendimiento en la evaluación de las trayectorias de producción de alimentos vinculadas a los servicios ambientales (SA) de aprovisionamiento y concentración de carbono asociadas a los SA indirectos y de soporte, por lo que se determinó que la información proveniente de la dinámica de los servicios ambientales es un indicador importante para entender el estado real del recurso y consecuentemente permite comprender las estrategias necesarias para emprender acciones sustentables de manejo ecológico.La cartografía generada permitió determinar que el páramo disminuyó un 13% entre 2000-2010 y un 19% entre 2010-2020. Se estimó que la pérdida del ecosistema entre 2000 y 2030 aumentará a 28%. Desde el primer año del estudio hasta el último considerado en el trabajo, el páramo pasará de ocupar el 92% al 64% del área estudiada. Los cambios de la VE revelan que las categorías con actividad antropogénica analizadas mantienen un crecimiento constante que impacta directamente en la VE del páramo. Las zonas más afectadas son las comprendidas hasta los 3500 msnm. La VE de la Subcuenca Chambo del 2000 al 2020 pasará de 2.86×108 USD a 2.59×108 USD y se estima que para el 2030 la VE disminuirá a 2.48×108 USD, lo que nos lleva a reconocer que, si bien la pérdida de la VE del recurso natural no es crítica, su degradación va en aumento.A través de esta metodología será posible obtener, de forma práctica, datos sobre el estado de conservación del recurso a lo largo del tiempo, permitiendo resolver problemas relacionados con la escasez de datos y conduciendo a la comprensión de los cambios en la zona desde un enfoque socioecológico, es decir, abarcando los impactos ambientales de las actividades humanas sobre los sistemas naturales. La base del método desarrollado permite replicar la metodología.La información generada por este estudio será de vital importancia para entender las causas de los cambios en los sistemas andinos en términos monetarios y ambientales, lo que permitirá el desarrollo de planes de manejo y políticas de conservación orientadas a la protección y manejo sostenible desde un enfoque económico.
  

TECNOLOGÍA DE LA ARQUITECTURA, DE LA EDIFICACIÓN Y DEL URBANISMO

• BENINCA, LETIANE: Multi-objective optimization for social multifamily housing: Minimizing heating and cooling demand
  
  Autor/a: BENINCA, LETIANE
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: TECNOLOGÍA DE LA ARQUITECTURA, DE LA EDIFICACIÓN Y DEL URBANISMO
  Departamento: Departamento de Tecnología de la Arquitectura (TA)
  Modalidad: Convenio Cotutela
  Fecha de depósito: 11/04/2024
  Fecha de FINAL de depósito: 24/04/2024
  Director/a de tesis: CRESPO SÁNCHEZ, EVA | PASSUELLO, ANA CAROLINA
  Tribunal:
       PRESIDENT: DE MOURA FERREIRA DANILEVICZ, ANGELA
       SECRETARI: KAMPOUROPOULOS, KONSTANTINOS
       VOCAL: CÓSTOLA, DANIEL
  Resumen de tesis: El campo de la arquitectura y la ingeniería está experimentando actualmente cambios importantes debido a los avances de la tecnología y al creciente papel de la Inteligencia Artificial. Este cambio está impulsado en gran medida por la creciente urgencia de promover edificios más eficientes, especialmente considerando su impacto sustancial en las emisiones globales de gases de efecto invernadero y el uso de energía. En consecuencia, se está volviendo importante centrarse en opciones de diseño prácticas y utilizar estrategias efectivas para mejorar la eficiencia energética y el rendimiento general del edificio. Esta tesis presenta un enfoque integral para optimizar la forma, orientación solar y configuración envolvente de edificios residenciales sociales en un clima subtropical húmedo (clasificación de Koppen: Cfa) en la región sur de Brasil. El objetivo principal es minimizar simultáneamente las demandas de calefacción y refrigeración, y presentar un diseño de rendimiento óptimo y rangos de parámetros para mejorar la eficiencia energética en edificios multifamiliares. Para lograr esto, el estudio utiliza técnicas de optimización multiobjetivo con el apoyo de un algoritmo genético de clasificación no dominado (NSGA-II). Las simulaciones se realizan utilizando EnergyPlus mientras que el proceso de optimización se implementa mediante programación Python. Este extenso esfuerzo computacional implica un total de 480.000 simulaciones. Los resultados del proceso de optimización demuestran que seleccionando cuidadosamente la orientación solar óptima se pueden lograr reducciones significativas en la demanda de energía. Por ejemplo, optimizar la orientación solar por sí sola puede conducir a reducciones de la demanda de energía de hasta un 5% para edificios lineales y un 11% para edificios H, cuando se vincula con el entorno. Además, cuando la envolvente se aborda adecuadamente, la demanda de energía entre formas alcanza casi el mismo valor. Además, la optimización de la configuración de la envolvente del edificio mejora aún más la eficiencia energética, lo que da como resultado reducciones notables en la demanda total de energía. En particular, los edificios lineales pueden lograr hasta un 60% de reducción en la demanda de energía, mientras que los edificios H alcanzan hasta un 63% de reducción. Estos hallazgos resaltan los beneficios potenciales de considerar la orientación solar, las sombras circundantes y el diseño envolvente simultáneamente durante las primeras etapas de diseño de un proyecto. El marco de optimización en tres fases propuesto evalúa diferentes alternativas de parámetros y presenta directrizes prácticas para tomar decisiones informadas sobre las configuraciones más eficientes energéticamente.