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Tesis en depósito público

Presentación de alegaciones a una tesis doctoral en el plazo de exposición pública

De acuerdo con la Normativa Académica de los Estudios de Doctorado, los doctores y doctoras pueden solicitar el acceso a una tesis doctoral en depósito para consultarla y, si las hay, hacer llegar a la Comisión Permanente de la Escuela de Doctorado las observaciones y alegaciones que consideren oportunas sobre el contenido.

 

ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

  • ALBUQUERQUE PORTELLA, FELIPE: A paradigm shift of HPC for geosciences: a novel HPC service model for geosciences applications
    Autor/a: ALBUQUERQUE PORTELLA, FELIPE
    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: 25/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 09/04/2024
    Director/a de tesis: BERRAL GARCÍA, JOSEP LLUÍS | CARRERA PÉREZ, DAVID
    Tribunal:
         PRESIDENT: FONTOURA DE GUSMAO CERQUEIRA, RENATO
         SECRETARI: TOUS LIESA, RUBÉN
         VOCAL: DE MORAES, RAFAEL JESUS
    Resumen de tesis: La industria del petróleo y gas (O&G) ocupa un lugar destacado entre los principales usuarios comerciales de potentes supercomputadoras en todo el mundo, como lo indican las listas de clasificación global de Computación de alto rendimiento (HPC), como TOP500 y Green500. Las aplicaciones de geociencia, en particular los simuladores geomecánicos y de flujo, plantean cargas de trabajo exigentes para HPC al abordar complejos desafíos de ingeniería en la industria del petróleo y gas, junto con el procesamiento sísmico.El auge de los entornos HPC híbridos bajo demanda y en la nube presenta nuevos desafíos para los usuarios finales. Más allá de la experiencia en sus campos, los usuarios deben explorar las complejidades de la arquitectura informática para seleccionar el hardware óptimo y la opción de paralelización. También deben considerar decisiones sobre el modelo de negocio de los proveedores de la nube, como la gestión de instancias puntuales, la selección de diferentes regiones de la nube o incluso diferentes proveedores de la nube. Además, los usuarios luchan con las complejidades de configurar su propio software de geociencia debido a la multitud de parámetros numéricos ajustables. Los valores predeterminados pueden no ser óptimos para modelos de yacimientos específicos, lo que requiere del usuario conocimiento fuera de su campo de especialización.Esta tesis tiene como objetivo cambiar el paradigma en la utilización de HPC para las geociencias al confiar las decisiones de arquitectura informática a algoritmos de optimización conscientes del dominio. Este enfoque no solo mejora la usabilidad para el usuario final, sino que también puede traducirse en reducciones sustanciales tanto de tiempo como de costos. Estos algoritmos podrían conducir a una mejor utilización de las supercomputadoras locales y a la optimización de costos de los recursos de la nube. Evaluamos la viabilidad de este enfoque a través de las contribuciones de tres algoritmos.El primer algoritmo de este trabajo se denominó TunaOil, que es una metodología novedosa que utiliza ejecuciones previas de simulación para entrenar un oráculo que propone parámetros numéricos casi óptimos para simulaciones posteriores dentro de un flujo de trabajo iterativo. Esto permite ajustar los parámetros de simulación sin ejecuciones adicionales, ahorrando un tiempo valioso. Los experimentos muestran que la contribución de este algoritmo mejora hasta un 31% el tiempo de ejecución general.El segundo algoritmo, denominado MScheduler, es un metaprogramador diseñado para simulaciones en la nube. El mismo ejecuta de manera eficiente trabajos SLURM mediante el uso de máquinas virtuales (VM) puntuales para minimizar los costos y garantizar la finalización del trabajo, incluso en caso de terminación de la VM. Las contribuciones clave incluyen una metodología novedosa para puntos de control de simulación de yacimientos, un programador basado en costos y una análisis de la estrategia utilizando trabajos de producción reales. MScheduler reduce significativamente los costos financieros (de 32 a 66%) con un ligero aumento en el makespan (de 8 a 19%). El tercer algoritmo utiliza algoritmos de aprendizaje automático (ML) para predecir los tiempos de ejecución de simulacion, mejorando la eficiencia de los recursos del clúster. El modelo desarrollado clasifica el intervalo de duración de los trabajos de simulación de yacimientos SLURM con una precisión de más de 70%, superando el rendimiento estándar descrito en la literatura sobre programación de trabajos, contribuyendo así a mejorar las decisiones de programación.Juntos, estos algoritmos marcan un cambio de paradigma en la utilización de HPC para aplicaciones de geociencia. Liberan a los usuarios finales de opciones complejas de arquitectura informática, contribuyendo para una mejor toma de decisiones con beneficios en tiempo y costes.
  • MATSUMURA, KAZUAKI: Advancing the state of the art of directive-based programming for GPUs: runtime and compilation
    Autor/a: MATSUMURA, KAZUAKI
    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: 20/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 04/04/2024
    Director/a de tesis: PEÑA MONFERRER, ANTONIO JOSE
    Tribunal:
         PRESIDENT: CASTELLÓ GIMENO, ADRIÁN
         SECRETARI: AYGUADÉ PARRA, EDUARD
         VOCAL: EL HAJJ, IZZAT
    Resumen de tesis: El rápido desarrollo de la tecnología informática ha allanado el camino para que los modelos de programación basados en directivas desempeñen un papel principal en el mantenimiento de la portabilidad del software de aplicaciones de rendimiento crítico. Los esfuerzos en tales modelos implican un costo de ingeniería mínimo para permitir la aceleración computacional en múltiples arquitecturas, mientras que a los programadores solo se les requiere agregar metainformación al código secuencial. Sin embargo, las optimizaciones para obtener la mejor eficiencia posible suelen ser un desafío. La inserción de directivas por parte del programador puede provocar efectos secundarios que limiten la posible optimización disponible del compilador, lo que podría provocar una degradación del rendimiento. Esto se agrava cuando se apunta a la ejecución asincrónica o a sistemas multi-GPU, ya que los pragmas no se adaptan automáticamente a tales mecanismos y requieren ajustes de código costosos y que requieren mucho tiempo por parte de los programadores. Además, los modelos de programación basados en directivas como OpenACC y OpenMP a menudo impiden que los programadores realicen optimizaciones adicionales para aprovechar las características arquitectónicas avanzadas de las GPU porque el cálculo real generado está oculto para el desarrollador de la aplicación.Esta disertación explora nuevas posibilidades para optimizar el código basado en directivas tanto desde la perspectiva del tiempo de ejecución como de la compilación. Primero, presentamos un marco de ejecución para OpenACC para facilitar el análisis y la compilación dinámicos. Especialmente, nuestro marco realiza una ejecución asincrónica automática y un uso de múltiples GPU según el estado de ejecución del kernel y la disponibilidad de datos, mientras aprovecha un mecanismo sobre la marcha para la compilación y optimización del programa. Agregamos un método versátil de traducción de código para la utilización de múltiples dispositivos mediante el cual las aplicaciones optimizadas manualmente se pueden distribuir automáticamente manteniendo la estructura y el paralelismo del código original. En segundo lugar, implementamos una novedosa técnica de optimización flexible que opera insertando una fase de emulador de código al final del proceso de compilación. Nuestra herramienta emula el código generado mediante análisis simbólico al sustituir información dinámica y así permitir que se apliquen más optimizaciones de código de bajo nivel. Implementamos nuestra herramienta para admitir las directivas CUDA y OpenACC como interfaz del proceso de compilación, lo que permite optimizaciones de GPU de bajo nivel para OpenACC que antes no eran posibles. En tercer lugar, proponemos el uso de una técnica de optimización moderna, la saturación de igualdad, para optimizar el código secuencial utilizado en la programación basada en directivas para GPU. Nuestro enfoque logra menos computación, menos acceso a la memoria y un alto rendimiento de la memoria simultáneamente. Nuestro marco totalmente automatizado construye la forma SSA a partir de entradas que se reescribirán por completo manteniendo las dependencias y extrayendo casos óptimos. En general, cubrimos técnicas de tiempo de ejecución y métodos de optimización basados en información dinámica, operaciones de bajo nivel y oportunidades a nivel de usuario.
  • NESTOROV, ANNA MARIA: Optimizing serverless architectures for data-intensive analytics workloads
    Autor/a: NESTOROV, ANNA MARIA
    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: 25/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 09/04/2024
    Director/a de tesis: CARRERA PÉREZ, DAVID | BERRAL GARCÍA, JOSEP LLUÍS
    Tribunal:
         PRESIDENT: SANCHEZ ARTIGAS, MARC
         SECRETARI: GUITART FERNANDEZ, JORDI
         VOCAL: TAHERKORDI, AMIRHOSEIN
    Resumen de tesis: Recientemente, la computación sin servidor ha captado la atención de la academia y la industria debido a su aprovisionamiento de recursos bajo demanda, permitiendo a los usuarios enfocarse únicamente en la lógica central de sus negocios al descomponer tareas en pequeñas funciones sin estado.La sin servidor ofrece beneficios como un modelo de costo 'pago por uso', mayor flexibilidad y auto-escalado transparente de recursos elásticos.Los investigadores están explorando cada vez más el potencial de la computación sin servidor en análisis complejos e intensivos en datos. Estas tareas, que requieren muchos recursos y son altamente paralelas, involucran una comunicación significativa entre funciones. Sin embargo, este cambio presenta desafíos, requiriendo alineación con las necesidades y limitaciones específicas de tales aplicaciones.Esta tesis muestra que es posible ejecutar eficientemente cargas de trabajo modernas de análisis intensivo en datos, tradicionalmente implementadas en clústeres en la nube gestionados, dentro de entornos de computación sin servidor utilizando comunicación directa entre funciones y políticas optimizadas de asignación de recursos eficientes en rendimiento-costo. Para demostrar esta tesis, primero construimos un modelo de rendimiento para cargas de trabajo sin servidor, considerando el intercambio de datos, el volumen y las tecnologías de comunicación. El modelo, con un error relativo del 5.52%, evalúa el rendimiento de una carga de trabajo representativa en sin servidor, analizando la granularidad y concurrencia de tareas, la localidad de los datos, la asignación de recursos y las políticas de programación. Nuestros resultados indican que el rendimiento de las cargas de trabajo de análisis intensivo en datos puede ser hasta 4.32x más rápido dependiendo de cómo se implementen. Luego presentamos Floki, un sistema de envío de datos que aborda el cuello de botella del almacenamiento centralizado. Habilita la comunicación directa entre pares de funciones productor-consumidor utilizando métodos de comunicación de tamaño fijo, permitiendo una transferencia de datos transparente y reduciendo la copia de datos de red. Este enfoque orientado al flujo de trabajo mejora el rendimiento y minimiza los requisitos de recursos sin restringir la ubicación de funciones. Nuestra evaluación experimental, realizada en los patrones de comunicación principales en sistemas distribuidos, muestra que Floki reduce el tiempo de extremo a extremo hasta 74.95x, disminuyendo el tiempo de intercambio de datos más extenso de 12.55 a 4.33 minutos, ahorrando casi dos tercios del tiempo. Además, Floki logra hasta 50,738x de ahorro de recursos, equivalente a una asignación de memoria de aproximadamente 1.9MB en lugar de una asignación de almacenamiento de objetos de 96GB.Finalmente, investigamos cómo lograr una utilización eficiente de recursos en entornos modernos sin servidor y proponemos Dexter, un nuevo gestor de asignación de recursos, aprovechando la elasticidad de la computación sin servidor. Dexter monitorea continuamente la ejecución de la aplicación, asignando recursos de manera dinámica a un nivel fino combinando estrategias predictivas y reactivas para garantizar la eficiencia en rendimiento-costo (optimizando el costo total de tiempo de ejecución). A diferencia de los modelos de Machine Learning (ML) de caja negra, Dexter alcanza una solución lo suficientemente buena, priorizando la simplicidad, generalidad y facilidad de comprensión. La evaluación experimental demuestra que nuestra solución logra una reducción significativa de costos de hasta 4.65x, al tiempo que mejora la eficiencia de recursos hasta 3.50x, en comparación con la asignación de recursos predeterminada de Spark sin servidor. Dexter también permite hasta 5.71x de ahorros de recursos. Dexter es una solución robusta para cargas de trabajo nuevas, logrando hasta 2.72x más eficiencia en rendimiento-cos

AUTOMÁTICA, ROBÓTICA Y VISIÓN

  • MARTÍ SAUMELL, JOSEP: Agile aerial manipulation: an approach based on full-body dynamics and model predictive control
    Autor/a: MARTÍ SAUMELL, JOSEP
    Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
    Programa: AUTOMÁTICA, ROBÓTICA Y VISIÓN
    Departamento: Instituto de Robótica e Informática Industrial (IRI)
    Modalidad: Normal
    Fecha de depósito: 26/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 10/04/2024
    Director/a de tesis: SANTAMARIA NAVARRO, ANGEL | SOLÀ ORTEGA, JOAN
    Tribunal:
         PRESIDENT: MANSARD, NICOLAS
         SECRETARI: MORCEGO SEIX, BERNARDO
         VOCAL: LIPIELLO, VINCENZO
    Resumen de tesis: Els manipuladors aeris, els quals normalment prenen la forma de multirotors amb extremitats robòtiques afegides, utilizen aquestes extremitats per tasques purament de manipulació i, en canvi, no les fan servir durant la locomoció aèria. A més, solen tenir un moviment lent. Aquesta tesi té per objectiu millorar l¿agilitat dels manipuladors aeris aprofitant la seva extremitat per afavorir el moviment del robot. Aquest objectiu implica investigar varis modes d¿utilitzar l¿extremitat: com una cua per locomoció aèria, com un braç per manipulació aèria, o com una cama per fer una locomoció híbrida aèria i per contactes. La present tesi contribueix en dos aspectes concrets: 1. Generació i control de trajectòries àgils per manipuladors aeris, 2. Disseny i construcció d¿un manipulador aeri especialitzat en executar moviment àgils.La generació de moviments àgils requereix la predicció del moviment del robot considerant la seva dinàmica, de tal manera que poguem utilitzar aquesta dinàmica per afavorir el seu moviment. Així, podem aconseguir maniobres complexes amb una relativa facilitat. El control òptim és una tècnica de generació de trajectòries que compleix amb aquests requirements i que és central en aquesta tesi. Codifiquem les tasques del robot mitjançant les funcions de cost del problema de control òptim i fem servir la dinàmica de cost complet com a restriccions dinàmiques. Pel que fa al control, fem servir tècniques de control predictiu basades en models (MPC). Per obtenir la comanda de control, un controlador MPC soluciona el problema de control òptim en el qual hem codificat la trajectòria àgil. Després, aplica la primera comanda de la trajectòria de control solució del problema. Un controlador MPC requereix solucionar el problema de control òptim a la freqüència de control, és a dir, en pocs milisegons. Aquest fet ens obliga a utilitzar solucionadors especialitzats i ràpids basats en el principi de la programació dinàmcia, com els solucionadors de programació dinàmica diferencials (DDP). En la seva forma original, aquests solucionadors no poden considerar els límits del control. Aquests límits son importants per poder crear trajectòries compatibles amb un robot real. Per afrontar aquest problema, proposem dos mètodes basats en DDP per tal de considerar els límits del control: un és basat en una sigmoide, i l¿altre es base en un mètode de projecció. Tot i usant aquests solucionadors especialitzats, encara tenim dificultats per aconseguir la freqüencia de solució desitjada i ens veiem obligats a reduir l¿horitzó de l¿MPC. Aquesta reducció afecta la capacitat de predicció del controlador i compromet l¿acompliment de les tasques, especialment aquelles que requereixen l¿elaboració d¿una maniobra complexa. Per superar aquest obstacle, en aquesta tesi, proposem d¿actualitzar la funció de cost terminal de l¿MPC amb una funció que codifica la part de la trajectòria que es manté fora de l¿horitzó del controlador. Referent al disseny del robot, executar moviments àgils esdevé complicat amb els manipuladors aeris existents, els quals són formats generalment per multirotors de grans dimensions, i amb extremitats rígides i amb elevades relacions de transimissió. En aquesta tesi, presentem el Borinot, una plataforma aèria d¿accés obert dissenyada per fer recerca en locomoció àgil i híbrida fent servir el vol i els contactes. Aquesta plataforma consta d¿un hexarotor àgil i potent que pot acomodar extremitats controlades per parell de diversa morfologia, permetent el control dinàmic de cos complet. A més, presentem experiments amb aquest robot demostrant diferents trajectòries àgils.A més de les contribucions esmentades, aquesta tesi contribueix en altres àrees que són necessàries per l¿operació del robot. Aquestes àrees inclouen la identificaió dels paràmetres dinàmics del model basada en l¿estimació per factor
  • MOLAVI, ALI: Control System Design and Implementation for PEMFC to Maximize the Efficiency and Minimize the Degradation in an Automotive Application
    Autor/a: MOLAVI, ALI
    Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
    Programa: AUTOMÁTICA, ROBÓTICA Y VISIÓN
    Departamento: Instituto de Robótica e Informática Industrial (IRI)
    Modalidad: Normal
    Fecha de depósito: 27/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 11/04/2024
    Director/a de tesis: SERRA PRAT, MARIA | HUSAR, ATTILA PETER
    Tribunal:
         PRESIDENT: VALIÑO GARCÍA, LUIS
         SECRETARI: COSTA CASTELLO, RAMON
         VOCAL: MORÉ, JERÓNIMO JOSÉ
    Resumen de tesis: Los combustibles fósiles han desempeñado un papel fundamental en impulsar el desarrollo económico global. Sin embargo, su uso descontrolado ha generado graves consecuencias ambientales, especialmente la contaminación del aire y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), lo que representa amenazas sustanciales para la salud humana y el bienestar del planeta. Para abordar estos problemas apremiantes, el desarrollo de tecnologías eficientes y sostenibles como las Celdas de Combustible de Membrana de Intercambio Proton (PEMFC), alimentadas con hidrógeno de fuentes renovables, se ha vuelto primordial. Las PEMFC ofrecen una gran promesa como una solución viable para la descarbonización y la mitigación de la contaminación del aire y las emisiones de GEI asociadas con el transporte y los vehículos. Sin embargo, superar los desafíos relacionados con su eficiencia y longevidad sigue siendo un paso crucial hacia adelante. Específicamente, esta tesis explora la aplicación de las PEMFC en un vehículo eléctrico de celda de combustible automotriz. La longevidad y durabilidad de un sistema de celdas de combustible, junto con su eficiencia, son factores clave en el avance de los vehículos de celdas de combustible, ya que afectan significativamente el costo y la aceptación del consumidor de estos vehículos. En el ámbito de las aplicaciones automotrices, los principales factores de la degradación de las celdas de combustible incluyen condiciones operativas desafiantes (que incluyen temperatura, humedad, presión, velocidad de flujo de masa, densidades de potencia altas y bajas), perfiles de carga dinámicos, manejo inadecuado durante los modos de arranque, parada e inactividad, y la presencia de contaminantes en los gases reactantes. Se presenta en esta tesis un modelo de parámetros distribuidos de la pila, que representa con precisión el comportamiento dinámico interno de la misma. Además, se introducen y implementan en Simulink los modelos de los subsistemas de balance de planta, incluyendo los subsistemas de ánodo, cátodo y térmico. Todos estos modelos se validan experimentalmente. Con base en estos modelos, se diseña una estrategia de control predictivo del modelo para obtener las condiciones operativas óptimas para la pila y generar a partir de estas las referencias de control de los subsistemas de balance de planta. Se diseña un controlador supervisor para un sistema de celdas de combustible. Este controlador supervisor comprende tres componentes clave: un generador de referencias, una máquina de estados y un calculador de límites de potencia. El controlador supervisor se somete a rigurosas pruebas de simulación utilizando un ciclo de conducción automotriz estándar. Estas metodologías y algoritmos de control sofisticados se aplican luego al sistema automotriz desarrollado en el proyecto europeo INN-BALANCE, que sirvió como base para esta tesis doctoral. Por lo tanto, esta tesis presenta resultados experimentales obtenidos de la implementación del controlador propuesto en un vehículo prototipo en las instalaciones de PCS y CEVT, abarcando el arranque, apagado, seguimiento dinámico de carga y rendimiento del controlador local de los subsistemas. Finalmente, esta tesis proporciona una visión integral de las contribuciones realizadas por la investigación y sus resultados. La conclusión también propone posibles vías para futuras investigaciones, marcando el final del viaje investigativo emprendido en esta tesis.
  • ORTI NAVARRO, JOAN: The Surface Defect Identification Problem in The Industry: A Novel Approach with Semantic Segmentation and Generative Adversarial Networks
    Autor/a: ORTI NAVARRO, JOAN
    Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
    Programa: AUTOMÁTICA, ROBÓTICA Y VISIÓN
    Departamento: Departamento de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial (ESAII)
    Modalidad: Normal
    Fecha de depósito: 18/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 02/04/2024
    Director/a de tesis: MORENO NOGUER, FRANCESC D'ASSIS | PUIG CAYUELA, VICENÇ
    Tribunal:
         PRESIDENT: SERRATOSA CASANELLES, FRANCESC ASSIS
         SECRETARI: GRAU SALDES, ANTONI
         VOCAL: VENTURA ROYO, CARLES
    Resumen de tesis: La inspección superficial de las superficies pintadas en la industria automotriz, tradicionalmente ha sido un proceso manual a cargo de operadores con ojo agudo, responsables de inspeccionar todo el cuerpo del coche. Sin embargo, como se puede deducir, las inspecciones manuales a menudo carecen de repetitividad y fiabilidad, aspectos muy deseados en un sector tan exigente. La visión por computador ha abordado este problema con los primeros sistemas automatizados de detección de defectos, señalando los defectos en la carrocería y su tamaño. Sin embargo, dado que estos sistemas están limitados solo a la detección, el operador aún es responsable de identificar adecuadamente los defectos para su posterior reparación. Además, hay una falta de trazabilidad entre el proceso y los propios defectos, lo que retrasa la identificación de las causas raíz de las instalaciones defectuosas del taller de pintura.En esta tesis, abordamos el problema multidisciplinario de la identificación de defectos en superficies especulares, con dos líneas de investigación principales. En la primera, hemos desarrollado un nuevo enfoque de iluminación basado en la luz difusa indirecta, en contraste con la reflexión especular convencional. Junto con una cámara de alta resolución, hemos demostrado una mejora significativa en la identificación de defectos, en comparación con los sistemas existentes. Estos resultados han sido evaluados con auditores especializados de la fábrica de SEAT Martorell.La segunda línea de investigación, orientada a la visión por computadora, explora las posibilidades de implementar una solución de aprendizaje profundo para la identificación de defectos industriales. Hemos desarrollado un modelo rápido y fiable de agregación de contexto, que presenta convoluciones dilatadas y conexiones residuales entre capas opuestas. Este modelo se entrena siguiendo una combinación de funciones de coste entre clasificación y segmentación, para un entrenamiento más progresivo. Además, para hacer frente a las frecuentes desigualdades de clases en los conjuntos de datos industriales, hemos desarrollado una estrategia de aumento de imágenes con recorte guiado, basada en recortar defectos reales al azar en imágenes no defectuosas para generar nuevas muestras sintéticas. Los resultados indican que la combinación de este modelo con esta estrategia de aumentación supera a modelos de segmentación consolidados.Finalmente, en situaciones de escasez de datos, hemos recurrido a métodos de síntesis de imágenes para generar nuevas muestras artificiales. Modelos como Pix2pix han demostrado ser capaces de generar imágenes casi reales, ayudando al modelo de segmentación a converger más rápidamente que con la técnica anterior de aumento de imágenes con recorte guiado. Más adelante, este método generativo será superado por uno más sofisticado, que incorpora capas de normalización adaptativas espacialmente y ayuda a sintetizar imágenes incluso sin un codificador. En general, hemos demostrado buenas capacidades en múltiples conjuntos de datos industriales.

CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES

  • JOHANSSON, LINH HA HUONG LOVISA: 3D-printed biomimetic bone grafts: Clinical validation and improvement strategies
    Autor/a: JOHANSSON, LINH HA HUONG LOVISA
    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: 26/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 10/04/2024
    Director/a de tesis: GINEBRA MOLINS, MARIA PAU | RAYMOND LLORENS, SANTIAGO
    Tribunal:
         PRESIDENT: MONTERO MARTÍN, JAVIER
         SECRETARI: DÍEZ ESCUDERO, ANNA
         VOCAL: OLDE DAMINK, LEON
    Resumen de tesis: Los defectos óseos suponen una carga asistencial y un gasto socioeconómico importante y, por eso, existe una necesidad de desarrollar nuevas estrategias de injerto óseo que tengan en cuenta las propiedades fisicoquímicas del hueso autólogo, para conseguir tratar los defectos óseos de una manera más eficaz. Los autoinjertos se consideran el estándar de referencia debido a su excelente comportamiento biológico. No obstante, presentan graves inconvenientes, requerido de una cirugía adicional para su obtención. Por este motivo, las comunidades industrial y científica se han centrado en el desarrollo de injertos óseos sintéticos, aprovechando su capacidad de control químico, estructural y geométrico. La presente tesis doctoral se centra en el desarrollo de injertos óseos biomiméticos y personalizados, incluyendo la validación clínica y el desarrollo de nuevas formulaciones de materiales con comportamiento mecánico mejorado. En el capítulo 1 se presenta el estado del arte en el campo de la regeneración ósea y los materiales utilizados como sustitutos óseos, enfatizando la necesidad de injertos óseos sintéticos personalizados innovadores.Este capítulo describe las técnicas de fabricación aditiva y los cerámicos frecuentemente empleados en la ingeniería de tejido óseo y sus estrategias de consolidación. Se presenta su transferencia al mundo clínico, haciendo hincapié en el fosfato de cálcico y MimetikOss® 3D. El capítulo 2 se centra en evaluar el comportamiento clínico del injerto óseo cerámico personalizado MimetikOss® 3D en un aumento vestibular horizontal. Los injertos óseos impresos en 3D permiten un ajuste perfecto en el lecho quirúrgico sin necesidad de fresado adicional, lo que reduce el tiempo de la cirugía en comparación con otras técnicas de reconstrucción ósea (regeneración ósea guiada, bloques estándar). El injerto óseo está completamente osteointegrado y sus macroporos son colonizados por hueso 10 meses después de la cirugía sin signos de encapsulación. Se logra una ganancia ósea estable que resulta en una restauración completa del grosor original de la cresta ósea. Los implantes dentales se mantienen estables 1 año después, lo que demuestra la relevancia clínica de estos injertos óseos en los aumentos óseos vestibulares. En el capítulo 3 se estudian diferentes maneras de incorporar PLGA, como ligante o como recubrimiento, a los andamios auto fraguados impresos en 3D, aprovechando su endurecimiento a baja temperatura, para mejorar su rendimiento mecánico. La adición de PLGA mejora la tenacidad de los andamios (con un aumento de x2.6 y x4.2 en la flexión para el PLGA como ligante y como recubrimiento, respectivamente; y una mejora de x8 y x1.6 en compresión, respectivamente), preservando la viabilidad celular in vitro de MimetikOss® 3D (con células MG-63 y hMSC). La configuración con PLGA como ligante es la mejor opción por lo que respecta a la mejora en el rendimiento mecánico y la diferenciación osteogénica (aumento de x2 de expresión génica de ALPL). Las pruebas de atornillabilidad demuestran que las propiedades mecánicas mejoradas aumentan la capacidad de fijación de los andamios en una indicación de fijación compleja en mandíbula. En el capítulo 4 se analiza el impacto, las limitaciones y los desafíos de los injertos óseos biomiméticos impresos en 3D y la transferencia al mercado la nueva tecnología. Se demuestra que los avances realizados en esta tesis doctoral pueden tener un impacto positivo en términos de costo, tiempo y rendimiento de las futuras soluciones de injertos óseos. Esto ayudará a tratar defectos óseos grandes y complejos de una manera que beneficie tanto al médico como al paciente y fomente una atención sanitaria sostenible basada en biomateriales sintéticos y en medicina personalizada. Esta tecnología ha sido protegida por una solicitud de patente, sin embargo, aún queda trabajo por hacer antes de que p

COMPUTACIÓN

  • ALONSO ALONSO, JESUS: Dynamic Terrain Modeling
    Autor/a: ALONSO ALONSO, JESUS
    Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
    Programa: COMPUTACIÓN
    Departamento: Departamento de Ciencias de la Computación (CS)
    Modalidad: Normal
    Fecha de depósito: 18/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 02/04/2024
    Director/a de tesis: JOAN ARINYO, ROBERT
    Tribunal:
         PRESIDENT: CHOVER, MIGUEL
         SECRETARI: ARGUDO MEDRANO, OSCAR
         VOCAL: BOSCH GELI, CARLES
    Resumen de tesis: Este trabajo explora técnicas de modelado de terrenos que proporcionan una experiencia integral en términos de representación gráfica, interacción física y actualización dinámica en tiempo real. En particular, nuestro enfoque gira en torno a la creación de un sistema capaz de: 1) capturar cualquier característica posible que encontremos en los terrenos, 2) mantener un preciso nivel de detalle, 3) ofrecer un renderizado y navegación en tiempo real, 4) incluir la opción de realizar actualizaciones dinámicas en tiempo real, y 5) soportar interacciones físicas de entidades también en tiempo real.Una vez revisados los modelos previos existentes del estado del arte, se proponen dos modelos que toman un modelo digital de elevación como estructura base. El primero sigue una estrategia en la que imitamos los eventos geotectónicos que encontramos en la naturaleza. El segundo utiliza un enfoque de esculpido con poliedros convexos como herramienta de tallado. Con este fin, se presentan varios trabajos.Mientras que la primera opción introduce algunas ganancias con limitaciones, la segunda opción es una propuesta que cumple con los cinco requisitos requeridos. Por un lado, puede modelar túneles, cuevas y salientes, y las características del terreno pueden ser capturadas con precisión a nivel de píxel. Por otro lado, no es demandante en cuanto a requisitos de procesamiento y almacenamiento y ofrece escalabilidad. Finalmente, el renderizado, la interación física y las actualizaciones dinámicas pueden realizarse en tiempo real.Como resultado, este trabajo representa una contribución significativa, ofreciendo una solución integral capaz de abordar los aspectos más desafiantes del modelado de terrenos dinámicos. Nuestro enfoque introduce un modelo de terreno novedoso que comprende diversas estructuras de datos y una suite de algoritmos diseñados para capturar una amplia gama de formaciones de terreno con precisión. Una escena compuesta por decenas de millones de triángulos puede ser continuamente actualizada hasta el punto de simular un terreno completamente devastado, renderizado y sometido a cálculos de física en tiempo real que involucran decenas de miles de entidades físicas. El modelo propuesto tiene un gran potencial para aplicaciones de gráficos por computadora, particularmente en escenarios como simuladores y juegos, donde los paisajes dinámicos juegan un papel primordial.

FOTÓNICA

  • HÖSCHELE, JONATAN: A strontium quantum-gas microscope
    Autor/a: HÖSCHELE, JONATAN
    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: 25/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 09/04/2024
    Director/a de tesis: TARRUELL PELLEGRIN, LETICIA
    Tribunal:
         PRESIDENT: SCHRECK, FLORIAN EBERHARD
         SECRETARI: DE RIEDMATTEN, HUGUES
         VOCAL: WEITENBERG, CHRISTOF
    Resumen de tesis: El desarrollo de los microscopios para gases cuánticos ha revolucionado el campo de la simulación cuántica con átomos ultrafríos. Más concretamente, su capacidad de observar y manipular gases cuánticos degenerados en redes ópticas a nivel de una sola partícula ha aportado nuevas formas de explorar y diseñar sistemas cuánticos de muchos cuerpos. Hasta ahora, la mayoría de microscopios para gases cuánticos han utilizado átomos alcalinos. No obstante, la combinación de la microscopía cuántica de gases con las propiedades de los átomos alcalinotérreos, como el estroncio, abre nuevas e interesantes líneas de investigación. En esta tesis, detallamos el diseño y construcción de un microscopio para gases cuánticos de estroncio. Los resultados de esta tesis pueden dividirse en tres partes.En la primera parte, nos centramos en la acumulación de átomos en la celda de ciencia y desarrollamos una estrategia para aumentar el número de átomos en trampas magneto-ópticas de átomos de estroncio que utilizan la transición a 461 nm. Esta estrategia consiste en poblar resonantemente un estado reservorio de corto tiempo de vida, evitando parcialmente las pérdidas atómicas asociados al ciclo de enfriamiento. Demostramos un aumento en un factor 2 en el número de átomos para los isótopos bosónicos Sr-88 y Sr-84, y el isótopo fermiónico Sr-87, mostrando su captura eficiente en nuestro experimento. Nuestra estrategia puede ser fácilmente utilizado en la mayoría de experimentos con estroncio, dado que la transición empleada se utiliza habitualmente para el enfriamiento posterior. En nuestro caso, dicha estrategia facilita la generación de condensados de Bose-Einstein.La segunda parte de la tesis presenta la generación de gases cuánticos de hasta 200000 átomos. Tras resumir los pasos de enfriamiento necesarios, estudiamos la formación de condensados de Bose-Einstein durante el enfriamiento por evaporación en nuestro experimento. El análisis de la evolución del tamaño horizontal y vertical de las nubes atómicas en caída libre conduce a una expansión asimétrica característica. También mostramos la generación de condensados de Bose-Einstein más pequeños de menos de 20000 átomos con la ayuda de un potencial de tipo "hoja de luz". Con este confinamiento altamente anisótropo nuestros condensados pueden considerarse bidimensionales para números de átomos del orden de 1000.En la tercera parte demostramos la obtención de imágenes de un gas cuántico bosónico de Sr-84 confinado en una red óptica en régimen de Hubbard, con resolución a nivel del átomo único. Confinamos el gas cuántico mediante una red óptica bidimensional y el potencial de tipo "hoja de luz" mencionado anteriormente, ambos operando a la longitud de onda mágica de reloj de estroncio. Un objetivo de imagen de alta apertura numérica permite obtener imágenes de fluorescencia en las cuales se distingue cada átomo único y cada pozo del potencial. Para ello, se utiliza la difusión de fotones en la transición a 461 nm del estroncio, y se enfria simultáneamente el gas de forma efficiente empleando una transición más estrecha a 689 nm. Reconstruimos la ocupación atómica de los pozos de la red a partir de las imágenes de fluorescencia, obteniendo fidelidades superiores al 94%. Por último, realizamos un superfluido de Sr-84 en el régimen de Bose-Hubbard y observamos su característico patrón de interferencia después de expansión en la "hoja de luz", con resolución a nivel del átomo único. Nuestro microscopio para gases cuánticos de estroncio proporciona una nueva plataforma para estudiar modelos de Hubbard disipativos y efectos cooperativos en la interacción luz-materia a nivel microscópico. Además, la capacidad de enfriar también el isótopo fermiónico Sr-87 prepara el camino para generar gases de Fermi degenerados con simetría SU(N) y estudiar modelos exóticos de magnetismo cuántico SU(N).
  • RIVERA DEÁN, JAVIER: Non-classical states of light: generation via strong-field processes and applications in quantum key distribution
    Autor/a: RIVERA DEÁN, JAVIER
    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: 25/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 09/04/2024
    Director/a de tesis: ACÍN DAL MASCHIO, ANTONIO | CIAPPINA, MARCELO
    Tribunal:
         PRESIDENT: KAMINER, IDO
         SECRETARI: DE RIEDMATTEN, HUGUES
         VOCAL: AHUFINGER BRETO, VERÓNICA
    Resumen de tesis: El comienzo del siglo pasado vio el inicio de la primera revolución cuántica, un periodo caracterizado por descubrimientos innovadores que culminaron en el establecimiento de la mecánica cuántica. Con el transcurso del tiempo, los conceptos abstractos introducidos en esta nueva rama de la Física, evolucionaron en dispositivos que se han tornado indispensables en nuestros quehaceres diarios. Esta evolución tecnológica ha impulsado la era en la que vivimos, centrada en el intercambio y la adquisición de información, sentando las bases de lo que ahora se denomina como la segunda revolución cúantica. El objetivo de ésta es la de aprovechar la ciencia de la información cuántica, que emplea las propiedades de la mecánica cuántica para impulsar avances en el procesamiento de información, la comunicación y la computación, dando lugar a tecnologías cuánticas revolucionarias.Troncal al avance de las tecnologías cuánticas, se encuentra la exploración de los denominados estados no clásicos, esto es, manifestaciones físicas que exhiben comportamientos diferentes a los predichos por la física clásica, y que requieren del marco de la mecánica cuántica para su explicación. La manipulación y generación de estos estados limita las capacidades de progreso de las tecnologías cuánticas. Es, por lo tanto, fundamental el idear metodologías cuyo fin sea el de generar y controlar estados no clásicos. En este contexto, el campo de la fotónica emerge como una plataforma prometedora debido a su robustez y excepcional manejo de los susodichos.Por estos motivos, esta Tesis adopta un foco dual. En primer lugar, nos adentramos en la generación de estados no clásicos de la luz por medio de procesos que involucran campos intensos. Este tipo de procesos conciernen interacciones entre luz y materia que involucran intensidades lumínicas capaces de competir con las fuerzas atómicas que mantienen los electrones unidos a sus núcleos. Nuestro análisis demuestra la utilidad que estos procesos de campos intensos tienen sobre la generación de estados no clásicos de la luz, los cuales exhiben características de interés dependiendo de las procesos particulares que tengan lugar, así como de las características del material involucrado en la excitación. En segundo lugar, investigamos las limitaciones y requisitos de las fuentes de luz generadoras de estados no clásicos, más allá de aquellas derivadas en el análisis de campos intensos, con respecto a sus posibles avances en el campo de la comunicación cuántica. En particular, analizamos la distribución cuántica de claves, cuyo objetivo es el de generar una clave secreta conocida exclusivamente por las partes comunicantes para encriptar y desencriptar mensajes.Por lo tanto, esta Tesis puede entenderse como un paso inicial para aprovechar la física de campos intensos como una herramienta potencial para la ciencia de la información cuántica, así como una exploración sobre los avances y limitaciones de sistemas basados en la fotónica para la distribución cuántica de claves.

INGENIERÍA AMBIENTAL

  • KILIÇ, EYLEM: Advancing the use of waste streams in plastic composites
    Autor/a: KILIÇ, EYLEM
    Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
    Programa: INGENIERÍA AMBIENTAL
    Departamento: (DECA)
    Modalidad: Compendio de publicaciones
    Fecha de depósito: 18/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 02/04/2024
    Director/a de tesis: PUIG VIDAL, RITA | FULLANA PALMER, PERE
    Tribunal:
         PRESIDENT: MÉNDEZ GONZÁLEZ, JOSÉ ALBERTO
         SECRETARI: GASSO DOMINGO, SANTIAGO
         VOCAL NO PRESENCIAL: EL BACHAWATI, MAKRAM
    Resumen de tesis: La industria del cuero enfrenta desafíos globales relacionados con sus credenciales de sostenibilidad debido al significativo desperdicio generado a lo largo de los procesos de producción de cuero. En el contexto de la política ambiental contemporánea, que se centra cada vez más en la producción y consumo sostenibles, la necesidad de entender y mitigar los impactos ambientales asociados con el cuero se ha convertido en un imperativo estratégico y económico. En este respecto, se realizó una evaluación del ciclo de vida (ECV) "de puerta a puerta" siguiendo las recién publicadas Reglas de Categoría de Huella Ambiental de Producto de Cuero (PEFCR). El análisis tuvo como objetivo evaluar los impactos ambientales de la producción de cuero, con un enfoque específico en la industria de producción de cuero de Nueva Zelanda, principalmente debido a su economía orientada a la agricultura y al gran tamaño de su sector ganadero. Esta tesis se basa en esta fundación abordando el problema de los residuos sólidos en la industria del cuero. Por lo tanto, se investigó una estrategia de valorización de residuos para convertir los residuos inevitables en recursos valiosos a través de la producción de nuevos compuestos de valor agregado, que implica incorporar residuos de cuero (BF) en polietileno de alta densidad (HDPE) virgen y reciclado. El enfoque de esta tesis es analizar el impacto ambiental de estos nuevos compuestos, para mejorar la implementación de los principios de economía circular, en el contexto de su uso en la producción de parachoques automotrices. El impacto ambiental de estos nuevos compuestos se comparó con los parachoques convencionales de polipropileno (PP), realizando una evaluación del ciclo de vida de cuna a puerta (ECV). La tesis también tiene como objetivo proporcionar una contribución a la metodología ECV aplicada a materiales compuestos, adoptando varias unidades funcionales, como masa, volumen y el volumen de materia prima que cumple con un requisito específico de resistencia al impacto. El análisis detallado de las propiedades mecánicas y térmicas de los compuestos BF/HDPE resalta el potencial del compuesto para aplicaciones industriales que requieren alta resistencia mecánica y baja conductividad térmica. La incorporación de residuos de cuero no solo mejora las propiedades del material, sino que también contribuye a la sostenibilidad ambiental al convertir los residuos inevitables en un producto de valor agregado. La evaluación ambiental, adoptando una ECV de cuna a puerta con varias unidades funcionales, indica que los compuestos hechos de HDPE reciclado y residuos de cuero tienen un impacto ambiental menor que los de materiales vírgenes. La única excepción es cuando la resistencia al impacto del material es un factor clave en la unidad funcional, debido a la mayor resistencia al impacto de los compuestos HDPE-BF. En todos los casos, aumentar el contenido de materiales reciclados en los parachoques aumenta su rendimiento ambiental, apoyando el avance de los principios de economía circular en el sector automotriz. La investigación destaca la importancia de elegir una unidad funcional apropiada, basada en aplicaciones específicas como parachoques automotrices, al comparar la huella ambiental de materiales compuestos innovadores con la de materiales tradicionales. Ampliar el alcance de la evaluación para incluir varias funciones ofrece un escenario más realista, pero también conduce a mayores incertidumbres en los resultados.

INGENIERÍA CIVIL

  • RIVET FERNÁNDEZ, IVÁN: Computational Multiscale Analysis for Additive Manufacturing
    Autor/a: RIVET FERNÁNDEZ, IVÁN
    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: Compendio de publicaciones
    Fecha de depósito: 18/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 02/04/2024
    Director/a de tesis: CERVERA RUIZ, LUIS MIGUEL | DIALAMI SHABANKAREH, NARGES
    Tribunal:
         PRESIDENT: AURICCHIO, FERDINANDO
         SECRETARI: LLOBERAS VALLS, ORIOL
         VOCAL: DOMINGO-ESPIN, MIQUEL
    Resumen de tesis: La presente tesis busca comprender y optimizar los componentes fabricados mediante Manufactura Aditiva (MA) a través de simulaciones computacionales multiescala.Los objetivos principales del trabajo son: (1) desarrollar un modelo de material ortótropo multiescala adaptado para componentes de Fabricación por Filamento Fundido (FFF), (2) formular una estrategia de optimización del rendimiento mecánico de las piezas FFF, y (3) caracterizar, modelar y validar los mecanismos de fallo de dichas piezas.Para abordar el primer objetivo, se construye un modelo de material ortótropo basado en los diferentes patrones de impresión existentes en piezas FFF dentro del marco del análisis multiescala. Este modelo considera las complejas interacciones a escala de filamento y componente FFF, proporcionando una modelización representativa del comportamiento del material. El hecho de considerar ambas escalas permite al modelo adquirir una comprensión completa de la respuesta mecánica de las piezas FFF, su rendimiento y sus modos de fallo.El segundo objetivo se centra en la optimización del rendimiento mecánico de las piezas FFF. Aprovechando el modelo multiescala desarrollado, se formula una estrategia de optimización basada en un algoritmo estadístico y un criterio de fallo ortótropo. Se aborda también la estrategia de generación del dominio computacional, analizando enfoques diferentes y utilizando una estrategia de adaptividad de malla (AMR) para reducir el costo computacional de las simulaciones. Esta metodología se integra completamente en el flujo de trabajo de MA.El objetivo final implica la caracterización y el modelado de los diferentes mecanismos de fallo presentes en las piezas FFF. Se identifican los distintos modos de fallo exhibidos por las piezas FFF para cada patrón de impresión, y se desarrolla un criterio de daño basado en los mecanismos de fallo (MB) de los mismos. Además, se presenta y valida mediante pruebas experimentales un modelo de fractura MB que considera la fragilidad ortótropa de las piezas FFF.La motivación principal de esta tesis es reducir la dependencia de la caracterización y modelización del comportamiento mecánico de las piezas FFF con los procedimientos experimentals, mediante simulaciones multiescala de alta fidelidad y bajo coste computacional. Los resultados de este estudio buscan mejorar las actuales directrices de Diseño para Manufactura Aditiva (DfMA).

INGENIERÍA DE PROCESOS QUÍMICOS

  • NASR ESFAHANI, KOUROSH: Mathematical modeling of advanced oxidation processes for the efficient wastewater treatment: Integrated Management of advanced oxidation processes and conventional Bio-Processes for the removal of recalcitrant components
    Autor/a: NASR ESFAHANI, KOUROSH
    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: 28/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 12/04/2024
    Director/a de tesis: PEREZ MOYA, MONTSERRAT | GRAELLS SOBRE, MOISES
    Tribunal:
         PRESIDENT: PAIS VILAR, VÍTOR JORGE
         SECRETARI: SOLER TURU, LLUIS
         VOCAL: GARCIA MONTAÑO, JULIA
    Resumen de tesis: El objetivo de esta tesis es contribuir al desarrollo de la modelización matemática de los Procesos Avanzados de Oxidación (AOPs) destinados al tratamiento eficiente de compuestos orgánicos recalcitrantes en aguas residuales. En particular, la tesis doctoral se centra, en primer lugar, en el desarrollo de modelos matemáticos de AOPs, la implementación de estos modelos en herramientas de software, y una comprensión más profunda de la compleja naturaleza de estos procesos a través de la simulación detallada para escenarios diversos e inexplorados de la evolución de las especies químicas a lo largo del tiempo de reacción. A continuación, estas herramientas se utilizan para ajustar los modelos a los datos experimentales, ya sean datos obtenidos en el laboratorio durante la tesis o publicados en la literatura. Los modelos ajustados se analizan y perfeccionan mediante técnicas de análisis de sensibilidad y, por último, se validan y se evalúa su capacidad para reproducir los datos experimentales. Los modelos se utilizan principalmente para abordar cuestiones operativas, pero también se consideran aspectos de diseño en relación con la simulación de procesos integrados que utilizan AOPs y procesos de biotratamiento convencionales.La tesis aborda específicamente el desarrollo de un modelo para AOPs, sobre todo procesos foto-Fenton, que incluya el suministro flexible de H2O2 en función del tiempo. El modelo aporta una herramienta práctica destinada a proporcionar una simulación basada en modelos para resolver el problema de la gestión del perfil de dosificación de H2O2 del procesofoto-Fenton.La tesis también aborda el problema de la dependencia del pH del proceso foto-Fenton y desarrolla un modelo que contempla la posibilidad de realizar el proceso foto-Fenton a pH casi neutro. Esto se estudia considerando el uso de agentes complejantes del hierro como el ácido etilendiamino disuccínico (EDDS). En una etapa posterior, se amplía un modelo cinético del procesofoto-Fenton mediado por Fe(3+)-EDDS para incluir las reacciones que ocurren en ausencia de H2O2, cuando el radical EDDS(¿ 3- )generado a partir de la lisis del complejo Fe(3+)-EDDS causa la degradación de la materia orgánica. Esto se consigue adoptando un novedoso enfoque semi-empírico basado en la agrupación de especies radicales.La tesis también estudia la ozonización de aguas residuales como un caso diferente de AOPs y se centra en la modelización de la descomposición del ozono durante el tratamiento de efluentes secundarios que contienen materia orgánica. Para ello se propone un nuevo modelo, basado de nuevo en el uso de concentraciones agregadas. El modelo de ozonización desarrollado se muestra capaz de describir el complejo perfil de la concentración de ozono para diferentes concentraciones iniciales y ha demostrado ser preciso para describir los datos experimentales obtenidos en el laboratorio, así como los datos reportados en la literatura.El enfoque de modelización adoptado en esta tesis también se ha utilizado para explorar procesos integrados que combinan AOPs con otros procesos, concretamente procesos de biológicos convencionales cuya principal limitación reconocida es la incapacidad para eliminar compuestos recalcitrantes de las aguas residuales. El estudio combinó los modelos AOPs desarrollados en la tesis con modelos estándar como ASM1 para trazar la correspondencia entre las variables empleadas en cada modelo, y producir la simulación de diferentes escenarios combinando estas dos tecnologías.Como comentario final, la tesis también ha abordado el diseño y desarrollo de reactores químicos, en particular prototipos para procesos foto-Fenton mediante impresión 3D. Este último estudio aborda la selección de materiales según diferentes criterios para el prototipado de reactores y la posterior comprobación de la idoneidad química del reactor para llevar a cabo AOPs.

INGENIERÍA ELÉCTRICA

  • BAS CALOPA, PAU: Partial discharges in low-pressure atmosphere: an experimental approach to improving electrical protection
    Autor/a: BAS CALOPA, PAU
    Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
    Programa: INGENIERÍA ELÉCTRICA
    Departamento: (DEE)
    Modalidad: Compendio de publicaciones
    Fecha de depósito: 21/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 05/04/2024
    Director/a de tesis: RIBA RUIZ, JORDI ROGER | MORENO EGUILAZ, JUAN MANUEL
    Tribunal:
         PRESIDENT: MONTAÑA PUIG, JUAN
         SECRETARI: ABOMAILEK RUBIO, BASEL CARLOS
         VOCAL: URRESTY BETANCOURT, JULIO CÉSAR
    Resumen de tesis: Aquesta tesi contribueix al camp de les descàrregues parcials en ambients de baixa pressió, amb l'objectiu de millorar la protecció dels sistemes d'interconnexió de cables elèctrics (EWIS) en aplicacions aeroespacials. S'han dut a terme una sèrie d'estudis experimentals per avaluar el potencial de les descàrregues superficials i corona com a indicadors de la degradació de l'aïllament elèctric. Amb aquesta finalitat, s'ha examinat la influència de variables com la pressió, la variació dinàmica de pressió, la freqüència i la geometria en el comportament de les descàrregues de corona. A més, s'ha investigat i comparat el rendiment de diversos sensors, incloent sensors d'imatge CMOS, sensors UV fotoelèctrics i càmeres acústiques, en la detecció de descàrregues de corona. Addicionalment, mitjançant l'ús de tècniques de processament d'imatges RGB, aquesta tesi presenta un mètode nou per a la quantificació de les descàrregues de corona. Aquest mètode ha permès estudiar la correlació entre la intensitat lluminosa de les descàrregues elèctriques i l'energia elèctrica dissipada, amb un enfoc particular en com la variació de pressió i freqüència impacta en aquesta relació. També s'ha explorat la viabilitat d'utilitzar les descàrregues superficials i corona com a indicador de la degradació de l'aïllament dels cables, proporcionant coneixement fonamental per al desenvolupament futur d'eines de protecció elèctrica destinades al manteniment predictiu. Les troballes d'aquesta recerca contribueixen al progrés de les estratègies de manteniment predictiu, oferint potencial per a la detecció de fallades en l'aïllament, millorant així la seguretat i la fiabilitat dels sistemes elèctrics aeroespacials.

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

  • ARNAIZ MARTÍNEZ, DAVID MARIANO: Bringing Self-Awareness to the Extreme Edge - A Distributed Approach for Adaptive Energy Management in WSNs Applied to Structural Health Monitoring
    Autor/a: ARNAIZ MARTÍNEZ, DAVID MARIANO
    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: 21/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 05/04/2024
    Director/a de tesis: ALARCON COT, EDUARDO JOSE | MOLL ECHETO, FRANCESC DE BORJA | VILAJOSANA GUILLEN, XAVIER
    Tribunal:
         PRESIDENT: CHOWDHURY, KAUSHIK ROY
         SECRETARI: ABADAL CAVALLÉ, SERGI
         VOCAL: DINI, PAOLO
    Resumen de tesis: En el panorama actual, los datos se están convirtiendo cada vez más en un recurso imprescindible para mejorar la toma de decisiones, habilitar el desarrollo de análisis predictivos, mejorar la eficiencia de los procesos productivos, entre otras numerosas aplicaciones. En este contexto, los sensores inalámbricos juegan el rol esencial facilitando la recogida de datos de una forma flexible, barata y de fácil instalación.Uno de los problemas existentes para la tecnología de sensores inalámbricos es su limitación energética, particularmente la duración de su batería. Con el fin de extender su batería, los sensores deben utilizar su energía de la forma más frugal posible. El comportamiento óptimo para un sensor inalámbrico es altamente dependiente de las condiciones variables en las que opera. Por lo tanto, para operar de forma óptima, los sensores inalámbricos deben incorporar mecanismos para ajustar su comportamiento en base a dichas condiciones. Estos mecanismos adaptativos son comúnmente conocidos como Gestión Dinámica de Energía (DEM).A pesar de los avances en DEM, los sensores inalámbricos comerciales mayormente operan con comportamientos estáticos, desperdiciando energía. La mayor limitación que impide la incorporación generalizada de DEM en nodos comerciales es que vuelve el comportamiento del nodo impredecible, ya que cause que este dependa de las condiciones ambientales. Recientemente, la autoconsciencia (self-awareness) se ha propuesto como una solución prometedora a este problema. Los sistemas autoconscientes gestionan autónomamente su comportamiento durante en ejecución para complir sus objetivos de operación de la forma más eficiente posible. En consecuencia, aunque el comportamiento del nodo no sea conocido en un momento determinado, mantiene cierta predictibilidad en cuanto que es capaz de cumplir con sus objetivos.Está tesis profundiza sobre el uso del concepto de autoconsciencia a nivel del nodo de sensor inalámbrico para guiar su comportamiento adaptativo. El objetivo principal de la tesis es proporcionar una base sólida para sostener el progreso futuro en nodos de sensores autoconscientes. Para perseguir este objetivo, está tesis presenta una arquitectura de un nodo de sensor inalámbrico de referencia, solucionando la falta de estandarización existente entorno a su diseño. Adicionalmente, propone dos métodos de monitorización autoconscientes que permiten al nodo cumplir con su objetivo de vida de la batería, al mismo tiempo que optimiza el reparto de energía en el nodo para maximizar la exactitud de la monitorización. Una capacidad clave que limita en el progreso del desarrollo de nodos autoconscientes es su falta de acceso a información y poca capacidad de cómputo. Esta tesis aborda esta cuestión proponiendo un método de monitorización consciente de anomalías, el cual modela los patrones de vibraciones locales medidos por el nodo para determinar los requerimientos de monitorización para el nodo en ese instante. Finalmente, esta tesis termina explorando como el concepto de autoconsciencia a través de la red, permitiendo la interacción de nodos autoconscientes con aplicaciones de monitorización automanejadas ejecutadas en la nube.

INGENIERÍA MECÁNICA, FLUIDOS Y AERONÁUTICA

  • AZIZIAN, POOYA: MICROFLUIDICS FOR BIOSENSING WITH ADDITIVE MANUFACTURING:SIMULATION MODEL AND FABRICATION
    Autor/a: AZIZIAN, POOYA
    Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
    Programa: INGENIERÍA MECÁNICA, FLUIDOS Y AERONÁUTICA
    Departamento: Departamento de Ingeniería Mecánica (EM)
    Modalidad: Compendio de publicaciones
    Fecha de depósito: 26/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 10/04/2024
    Director/a de tesis: CASALS TERRE, JASMINA | CABOT CANYELLES, JOAN MARC | ORTEGA NOVILLO, ADRIAN | RICART CAMPOS, JORDI
    Tribunal:
         PRESIDENT: BENITO LÓPEZ, FERNANDO
         SECRETARI: RODRÍGUEZ VILLARREAL, ÁNGELES IVÓN
         VOCAL: BORTOLOTTI, CARLO AUGUSTO
    Resumen de tesis: Durant l'última dècada, la biosensòrica ha avançat cap a proves Point-of-Care (POC) miniaturitzades i de baix cost. Tot i que la microfluídica s'ha convertit en una tecnologia clau per a les proves POC, la necessitat d'equips perifèrics robusts es un factor limitant per tal d¿ampliar la seva utilitat. Manipulant la geometria i les propietats superficials dels microcanals, la microfluídica impulsada per capil·laritat pot controlar els fluids de manera espontània, reduint la necessitat d'instrumentació perifèrica. Gràcies a les tecnologies de fabricació additiva, aquest avantatge és cada cop més accessible ja que s¿estan aconseguint uns nivell alts de maduresa que permeten una fabricació robusta i ràpida amb geometries tridimensionals (3D) dins l¿escala submilimètrica. Degut això, la microfluídica impulsada per capil·laritat està adquirint més maduresa tecnològica.Un component clau dins del camp de la microfluídica impulsada per capil·laritat és la vàlvula capil·lar. La vàlvula capil·lar pot aturar i accionar automàticament els fluxos de líquids en funció de les interaccions moleculars entre el propi líquid i les superfícies del microcanal. No obstant això, una de les principals preocupacions d'aquestes vàlvules és la presència de difusió i mescles no desitjades durant la utilització de la vàlvula, causant una contaminació creuada entre reactius o fins i tot amb la mostra. Aquesta tesi va estudiar diferents mètodes presents a la literatura per poder parar i accionar el flux, dos dels passos principals d'aquestes vàlvules. Després, sobrepassant l'estat de l¿art de la tècnica, es va desenvolupar una nova vàlvula capil·lar que evita la difusió: la vàlvula ¿. Aquesta vàlvula incorpora una cavitat d¿aire entre les solucions per eliminar el contacte i conseqüentment la difusió entre elles. Gràcies a la configuració distintiva de la vàlvula, la capil·laritat del circuit microfluídic desplaça el buit d'aire en un moment predefinit per accionar-se sense produir bombolles al circuit fluídic. Tan el disseny com l'estudi de la vàlvula ¿ proposada es van realitzar mitjançant simulació numèrica i assajos experimentals, mentre que la impressió 3D (3DP) es va utilitzar per fabricar dispositius microfluídics.La funcionalitat de la vàlvula ¿, sola i en paral·lel, es va provar i comparar amb les vàlvules capil·lars convencionals. Seguidament, es va aplicar pel control precís de solucions durant el procés de biosensòrica, específicament per dos immunoassajos competitius. La seqüència de passos són els següents: (i) post rentat d¿un dispositiu de flux lateral de cortisol; (ii) la matriu de 3 vàlvules per seqüenciar l¿enviament de mostra i tres reactius per detectar quantitativament les benzodiazepines. La sensibilitat es va millorar un 40% aproximadament, evitant la premescla difusa de reactius degut a la vàlvula ¿. Com a resultat, la vàlvula capil·lar proposada és un element prometedor per dur a terme immunoassajos automatitzats en proves POC.En conclusió, la nova vàlvula capil·lar soluciona un problema actual de sensibilitat dels biosensors que prové de la premescla difusa de reactius i, juntament amb altres components disruptius del circuit impulsat per capil·laritat, obre camí per miniaturitzar el diagnòstic en un xip sense requerir un laboratori al voltant del xip. En aquest sentit, la propera generació de dispositius microfluídics impulsats per capil·laritat oferiran eines prometedores com: (i) miniaturització de processos de laboratori que necessiten menys mostres i reactius, (ii) proves POC de baix cost sense instrumentació perifèrica, (iii) alt grau d¿automatització fent-lo útil d¿utilitzar per a usuaris no experts, així com (iv) incrementar sensibilitat, precisió i fiabilitat. Tot això es deu als recents avenços en la microfabricació basada en la fabricació additiva ja que amplia la llibertat de conformació

PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO, CIVIL, URBANÍSTICO Y REHABILITACIÓN DE CONSTRUCCIONES EXISTENTES

  • ZHANG, ZHIHUI: Linking architecture and emotions: sensory dynamics and methodological innovations
    Autor/a: ZHANG, ZHIHUI
    Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
    Programa: PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO, CIVIL, URBANÍSTICO Y REHABILITACIÓN DE CONSTRUCCIONES EXISTENTES
    Departamento: (RA)
    Modalidad: Compendio de publicaciones
    Fecha de depósito: 25/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 09/04/2024
    Director/a de tesis: FORT MIR, JOSEP MARIA | GIMÉNEZ MATEU, LUIS
    Tribunal:
         PRESIDENT: FONSECA ESCUDERO, DAVID
         SECRETARI: NAVARRO DELGADO, ISIDRO
         VOCAL: VENTURA RODÀ, ORIOL
    Resumen de tesis: Este estudio profundiza en la compleja relación entre el campo de la arquitectura y las emociones humanas, con el objetivo de llenar un vacío significativo en la investigación existente. Explora extensamente el profundo impacto de elementos de diseño arquitectónico, como la iluminación, los esquemas de colores y la integración de paisajes naturales, en las respuestas emocionales. Esta investigación va más allá de los enfoques tradicionales en estética y sostenibilidad, esforzándose por innovar en métodos para evaluar el impacto emocional de los espacios arquitectónicos.En este estudio, se adopta una ruta tecnológica que va desde el laboratorio hasta la realidad virtual y, finalmente, a la inteligencia artificial, combinando análisis teórico con experimentos prácticos y estudios de caso. La investigación principal incluye el examen de los efectos de las variaciones de la iluminación y las dimensiones espaciales en las emociones de las personas, así como la aplicación de la tecnología de reconocimiento facial de emociones en entornos arquitectónicos de realidad virtual, explorando las capacidades perceptuales de la IA como herramienta en el diseño arquitectónico. Estos estudios buscan reducir la brecha entre la investigación teórica y la aplicación práctica, proporcionando nuevas perspectivas y datos empíricos para el campo del diseño arquitectónico.El estudio concluye con una reflexión sobre las metodologías utilizadas y sus implicaciones más amplias para la práctica del diseño arquitectónico. Ofrece estrategias específicas para arquitectos y diseñadores, destinadas a crear espacios que resuenen emocionalmente y añadan un valor sustancial a las experiencias humanas. Al priorizar los factores emocionales en el proceso de diseño, esta investigación busca mejorar la calidad general de vida y promover el bienestar en espacios arquitectónicos diseñados cuidadosamente.

TECNOLOGÍA DE LA ARQUITECTURA, DE LA EDIFICACIÓN Y DEL URBANISMO

  • NARVÁEZ MONTOYA, JOFFRE SANTIAGO: Desarrollo de técnicas acústicas como ensayo no destructivo para evaluar la adherencia de distintos revestimientos arquitectónicos alicatados a su soporte: casos de aplicación.
    Autor/a: NARVÁEZ MONTOYA, JOFFRE SANTIAGO
    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: Normal
    Fecha de depósito: 25/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 09/04/2024
    Director/a de tesis: ZAMORA MESTRE, JOAN LLUIS
    Tribunal:
         PRESIDENT NO PRESENCIAL: DELGADO MENDEZ, LUIS
         SECRETARI: DIAZ GOMEZ, CESAR
         VOCAL NO PRESENCIAL: CARDENAS HARO, XAVIER RICARDO
    Resumen de tesis: La presente investigación va encaminada a profundizar en la evaluación de la adherencia en los revestimientos alicatados arquitectónicos en el sector de la edificación; a pesar de la mejora de los nuevos adhesivos cementosos y de las nuevas baldosas cerámicas, aun se producen fallas de desprendimiento en los revestimientos alicatados que pueden ser: por fuerzas externas (golpes, sismos, vibraciones, etc.), por la inadecuada prescripción del adhesivo cementoso, por la errónea puesta en obra o por la falta de preparación del soporte. ¿Cómo reconocer en una inspección el estado defectuoso de adherencia de un revestimiento de este tipo, a fin de prevenir el desprendimiento? En la actualidad se suele hacer la evaluación de esta adherencia en el laboratorio mediante sistemas de ensayos destructivos por tracción en superficie horizontal descritos en la normativa vigente sobre adhesivos cementosos. No se han descrito sistemas no destructivos para utilizar a pie de obra en cualquier disposición. El objetivo de esta investigación está orientado a desarrollar un procedimiento no destructivo de evaluación del estado de adherencia de un revestimiento alicatado arquitectónico que sea de uso práctico a pie de la obra.En la investigación se han barajado diversas técnicas alternativas ya existentes, como la termografía o los ultrasonidos, pero finalmente se ha optado por centrarse en el análisis de la señal acústica que se obtiene al percutir de forma normalizada un revestimiento alicatado en obra. Esta técnica de percusión tiene antecedentes en la práctica tradicional del arquitecto experimentado que percutía manualmente el alicatado con los nudillos de la mano y que, a partir de su experiencia, establecía la falta de adherencia como un defecto asociado a un sonido ¿a hueco y más vibrante¿, en comparación con el de las baldosas bien adheridas. El análisis del registro digital de percusiones es una técnica que ya se está desarrollando en el ámbito de la mecánica para evaluar el estado de las fijaciones. La metodología que se desarrolla en esta investigación se basa en sucesivas campañas experimentales en las que el arquitecto doctorando ha podido participar evolucionando desde el entendimiento de los distintos fenómenos de vibración de una baldosa libre en función a los vínculos de soporte, pasando por la evaluación de la frecuencia principal de vibración de un alicatado percutido hasta el análisis de la correlación existente entre diversos parámetros propuestos relacionados con la energía, tiempo y su frecuencia con respecto de los valores alcanzados en ensayos normalizados pull-off, antes y después de procesos de envejecimiento acelerado.Se concluye que los resultados alcanzados son muy prometedores, aunque es preciso continuar avanzando en su profundización para centrarse en cómo se modifica la señal acústica emitida por la percusión cuando atraviesa no tan solo la baldosa y el adhesivo cementoso que la une al soporte, sino especialmente cuando atraviesa la interfase de contacto entre ambos.
  • RAKHSH MAHPOUR, ALI: Suitability of new lime nonwoven layered flax fiber composite as a reinforcement masonry historical structures system: Microstructural, mechanical, durability and sustainability assessment
    Autor/a: RAKHSH MAHPOUR, ALI
    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: Compendio de publicaciones
    Fecha de depósito: 27/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 11/04/2024
    Director/a de tesis: CLARAMUNT BLANES, JOSE | ROSELL AMIGÓ, JUAN RAMON
    Tribunal:
         PRESIDENT: DE ANDRADE SILVA, FLAVIO
         SECRETARI: CORNADÓ BARDÓN, CÒSSIMA
         VOCAL: SANZ ARAUZ, DAVID
    Resumen de tesis: Esta tesis investiga la viabilidad y las posibles aplicaciones de morteros de cal reforzados con fibra de lino en la construcción de mampostería, centrándose especialmente en la consolidación sísmica de edificaciones de mampostería sin refuerzo (URM). El material compuesto, que presenta una estructura no tejida de capas de fibra de lino dentro de la matriz de mortero de cal, se somete a un examen exhaustivo con un énfasis particular en las propiedades mecánicas, durabilidad y consistencia.Estructurada como una colección de artículos, la tesis abarca diversas dimensiones para proporcionar una comprensión holística de las capacidades y aplicaciones del material. El primer artículo se sumerge en la caracterización mecánica de los morteros de cal reforzados con fibra de lino. Esto implica una evaluación rigurosa de propiedades como resistencia a la tracción, resistencia a la compresión, resistencia a la flexión y tenacidad. Estos atributos mecánicos son cruciales para determinar la integridad estructural del material y su potencial eficacia en aplicaciones de consolidación. Además de las propiedades mecánicas, la tesis explora la durabilidad de los morteros de cal reforzados con fibra de lino. Las pruebas de durabilidad están diseñadas para simular la exposición a largo plazo a condiciones ambientales, incluyendo humedad, cambios de temperatura y otros posibles factores de estrés. Evaluar la resistencia del material a estos factores es esencial para garantizar su rendimiento y longevidad en aplicaciones del mundo real.Una parte integral de la investigación implica investigar la configuración óptima de las capas de fibra de lino dentro del mortero de cal. Este aspecto busca optimizar la flexibilidad, resistencia a grietas y compatibilidad química del compuesto. La composición en capas es una consideración crítica para lograr mejoras estructurales deseadas al tiempo que se mantiene la compatibilidad del material con estructuras históricas. Además, la tesis contribuye a la comprensión de la adhesión entre los morteros de cal reforzados con fibra de lino y los materiales de mampostería. Las características de adhesión desempeñan un papel fundamental en la determinación de la eficacia del material como solución de consolidación para edificaciones de URM. El estudio busca proporcionar ideas valiosas sobre las propiedades mecánicas, durabilidad y adhesión para garantizar una comprensión integral de la idoneidad del material para estructuras históricas de mampostería.En conclusión, esta investigación, presentada en una serie de artículos, ofrece una exploración exhaustiva de los morteros de cal reforzados con fibra de lino para la construcción de mampostería. El énfasis en propiedades mecánicas, durabilidad y adhesión posiciona al material como una posible solución innovadora para la consolidación de edificaciones URM. Esto no solo se alinea con los objetivos de sostenibilidad, sino que también garantiza la preservación del patrimonio cultural. Mirando hacia el futuro, la tesis proporciona una base para investigaciones adicionales, sugiriendo enfoques como la modelización numérica y la fabricación aditiva para una comprensión más precisa y aplicaciones prácticas de los materiales desarrollados en la industria de la construcción.

TEORÍA DE LA SEÑAL Y COMUNICACIONES

  • UDAONDO GUERRERO, CARLOS: Analysis of Q factor degradation mechanisms in BAW resonators
    Autor/a: UDAONDO GUERRERO, CARLOS
    Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
    Programa: TEORÍA DE LA SEÑAL Y COMUNICACIONES
    Departamento: Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones (TSC)
    Modalidad: Normal
    Fecha de depósito: 22/03/2024
    Fecha de FINAL de depósito: 08/04/2024
    Director/a de tesis: COLLADO GOMEZ, JUAN CARLOS | MATEU MATEU, JORDI
    Tribunal:
         PRESIDENT NO PRESENCIAL: AIGNER, ROBERT
         SECRETARI: VALENZUELA GONZALEZ, JOSE LUIS
         VOCAL NO PRESENCIAL: VILLANUEVA TORRIJO, LUIS GUILLERMO
    Resumen de tesis: La emergencia de los teléfonos inteligentes no solo cambió la forma en que las personas usan sus teléfonos, sino que tambiénmodificó la cantidad de tráfico que las redes deben manejar, aumentando la demanda de tasas de datos más altas. El resultadogeneral fue la aparición de las redes 4G y, en la actualidad, el desarrollo actual de las redes 5G, lo que implica la necesidad de másbandas de frecuencia y la aplicación de nuevas técnicas como la Carrier Agregation (CA), antenas MIMO, etc... Todas estasnecesidades impulsadas por el mercado suponen un gran desafío para la industria de radiofrecuencia (RF), que ha enfrentado lanecesidad de miniaturización y coexistencia de bandas en sus dispositivos desde el inicio de las comunicaciones móviles.Los filtros de microondas basados en resonadores de Onda Acústica de Volumen (BAW, por sus siglas en inglés) han logradohasta el día de hoy superar estas limitaciones. Estos dispositivos consisten en una delgada capa piezoeléctrica compuesta por doselectrodos metálicos y un método de confinamiento acústico, que puede ser simplemente aire o un reflector de Bragg. El uso detecnología electroacústica permite reducir el tamaño del filtro hasta en cinco órdenes de magnitud, lo que permite la integración demúltiples filtros en dispositivos móviles. Esta tesis se centra en modelar los diferentes comportamientos físicos a nivel deresonador que afectan el rendimiento de los filtros.La primera parte de esta tesis se refiere a la respuesta espuria de los resonadores BAW. Esta respuesta es originada por ondasacústicas que viajan en la dimensión lateral del resonador. Estas ondas se acoplan electromecánicamente, degradando larespuesta del filtro. Los filtros BAW han sido capaces de superar esta limitación suprimiéndolos mediante el uso de diferentesgeometrías en los electrodos (Apodización), o rodeando el electrodo con un marco de grosor reducido o aumentado (Border Ring).La naturaleza de estas ondas se estudia a lo largo de la tesis y se proponen varios modelos equivalentes para predecirlas conprecisión y diseñar las correspondientes estructuras de supresión.Una de las contribuciones de esta tesis con respecto a las resonancias espurias laterales consiste en utilizar un modelo de Masonmodificado para determinar el origen de las resonancias espurias adicionales generadas por el Border Ring. Estas resonanciaspueden atribuirse a un modo acústico, diferente del fundamental, que se propaga a través del conjunto del resonador. Al agregarfuentes no lineales a ese modelo, también se estudian las emisiones del segundo armónico (H2, por sus siglas en inglés) y elimpacto de las resonancias espurias en ellas.Finalmente, se propone un nuevo modelo equivalente basado en el método de la Matriz de Línea de Transmisión (TLM, por sussiglas en inglés) para la cavidad acústica de un resonador BAW. Este nuevo enfoque puede modelar resonadores con diferentesgeometrías de electrodos de manera mucho más rápida que los métodos tradicionalmente utilizados como el Método de ElementosFinitos (FEM, por sus siglas en inglés). Además, al determinar diferentes regiones de propagación, puede utilizarse para modelartanto la apodización como el Border Ring al mismo tiempo.La segunda familia de contribuciones se refiere al comportamiento termoelástico del resonador BAW. Un sólido se calienta cuandose comprime y viceversa. En una oscilación armónica, cuando el calor puede fluir a través de las regiones del sólido, este flujo deregiones más calientes a más frías genera una relajación de la onda acústica. Esto es el amortiguamiento termoelástico. Se utilizaun modelo Mason termo-electro-mecánico para cuantificar esta fuente de pérdidas en los resonadores BAW. El modelo secompara con datos experimentales tomados a temperaturas criogénicas y un análisis de pérdidas de las resonancias espuriasfuera de banda originadas en el reflector de

Última actualización: 29/03/2024 05:30:27.