Convenio Marco entre la Universitat Politecnica de Catalunya Barcelona, España y la Universidad de Cuenca. Cuenca, Ecuador

Español

Robustness of corroded reinforced concrete structures

Short Term Scienti c Mission, COST ACTION TU-0601

Numerical simulation of combined heat transfer phenomena (conduction, convection, and radiation). Application to he optimisation of thermal systems

Thermal systems interchanging heat and mass by conduction, convection, radiation (solar and thermal ) occur in many engineering applications like energy storage by solar collectors, window glazing in buildings, refrigeration of plastic moulds, air handling units etc. Often these thermal systems are composed of various elements for example a building with wall, windows, rooms, etc. It would be of particular interest to have a modular thermal system which is formed by connecting different modules for the elements, flexibility to use and change models for individual elements, add or remove elements without changing the entire code. A numerical approach to handle the heat transfer and fluid flow in such systems helps in saving the full scale experiment time, cost and also aids optimisation of parameters of the system. In subsequent sections are presented a short summary of the work done until now on the orientation of the thesis in the field of numerical methods for heat transfer and fluid flow applications, the work in process and the future work.

Comportamiento tribomecánico de sistemas de sustrato: recubrimiento duros

En aplicaciones como la conformación en frío, donde los metales duros recubiertos con películas de naturaleza cerámica son ampliamente empleados, la existencia de un contacto mecánico repetitivo induce tensiones Hertzianas y origina el fallo por fatiga. En este trabajo, se investigan diversos recubrimientos cerámicos depositados por deposición física desde fase vapor sobre calidades diferentes de metal duro y un acero rápido pulvimetalúrgico para evaluar sus respectivas respuesta al contacto y comportamiento a fatiga. El trabajo experimental incluye la caracterización de los sistemas mediante ensayos de rayado y nanoindentación y la evaluación de las curvas tensión-deformación de indentación esférica de los sustratos, tanto desnudos como recubiertos, poniendo especial atención en determinar las tensiones de contacto críticas asociadas a la deformación plástica y a la aparición de grietas circulares en la superficie recubierta. A este estudio, le siguen numerosos ensayos a fatiga a cargas inferiores a aquéllas identificadas como críticas bajo carga monotónica y para un número de ciclos comprendido entre 1.000 y 1.000.000 de ciclos. Los resultados experimentales indican que las películas cerámicas no parecen desempeñar un papel relevante en la aparición de la cedencia plástica, siendo la deformación plástica global controlada por la deformación del sustrato. No obstante, para tensiones elevadas de indentación durante el régimen plástico, existe la aparición de grietas circulares en los recubrimientos cerámicos. Además, la aparición de las mismas es sensible a la fatiga por contacto. Este análisis mecánico se complementa con una inspección detallada del daño generado en profundidad y superficie.

Developing discontinuous Galerkin methods for the resolution of the incompressible Navier-Stokes equations

Informe de investigación elaborado a partir de una estancia en el Laboratorio de Diseño Computacional en Aeroespacial en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), Estados Unidos, entre noviembre de 2006 y agosto de 2007. La aerodinámica es una rama de la dinámica de fluidos referida al estudio de los movimientos de los líquidos o gases, cuya meta principal es predecir las fuerzas aerodinámicas en un avión o cualquier tipo de vehículo, incluyendo los automóviles. Las ecuaciones de Navier-Stokes representan un estado dinámico del equilibrio de las fuerzas que actúan en cualquier región dada del fluido. Son uno de los sistemas de ecuaciones más útiles porque describen la física de una gran cantidad de fenómenos como corrientes del océano, flujos alrededor de una superficie de sustentación, etc. En el contexto de una tesis doctoral, se está estudiando un flujo viscoso e incompresible, solucionando las ecuaciones de Navier- Stokes incompresibles de una manera eficiente. Durante la estancia en el MIT, se ha utilizado un método de Galerkin discontinuo para solucionar las ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles usando, o bien un parámetro de penalti para asegurar la continuidad de los flujos entre elementos, o bien un método de Galerkin discontinuo compacto. Ambos métodos han dado buenos resultados y varios ejemplos numéricos se han simulado para validar el buen comportamiento de los métodos desarrollados. También se han estudiado elementos particulares, los elementos de Raviart y Thomas, que se podrían utilizar en una formulación mixta para obtener un algoritmo eficiente para solucionar problemas numéricos complejos.

Systematic Construction of Goal-Oriented COTS Taxonomies

Informe de investigación realizado a partir de una estancia en el Department of Computer and Information Science de la Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Noruega, entre setiembre i diciembre de 2006. El uso de componentes de software llamados Commercial-Off-The-Shelf (COTS) en el desarrollo de sistemas basados en componentes implica varios retos. Uno de ellos es la falta de información disponible y adecuada para dar soporte al proceso de selección de componentes a ser integrados. Para lidiar con estos problemas, se esta desarrollando un trabajo de tesis que propone un método llamado GOThIC (Goal-Oriented Taxonomy and reuse Infrastructure Construction). El método está orientado a construir una infrastructura de reuse para facilitar la búsqueda y reuse de componentes COTS. La estancia en la NTNU, reportada en este documento, tuvo como objetivo primordial las mejora del método y la obtención de datos empíricos para darle soporte. Algunos de los principales resultados fueron la obtención de datos empíricos fundamentando la utilización del método en ámbitos industriales de selección de componentes COTS, así como una nueva estrategia para conseguir de forma factible e incremental, la federación y reuso de los diferentes esfuerzos existentes para encontrar, seleccionar y mantener componentes COTS y Open Source (OSS) -comúnmente llamados componentes Off-The-Shelf (OTS) - en forma estructurada.

Addressing Sea Surface Salinity retrieval at different spatial resolution. Feasibility study using OCCAM data within SEPS simulator and L2 processor tools

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la National Oceanography Centre of Southampton (NOCS), Gran Bretanya, entre maig i juliol del 2006. La possibilitat d’obtenir una estimació precissa de la salinitat marina (SSS) és important per a investigar i predir l’extensió del fenòmen del canvi climàtic. La missió Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) va ser seleccionada per l’Agència Espacial Europea (ESA) per a obtenir mapes de salinitat de la superfície marina a escala global i amb un temps de revisita petit. Abans del llençament de SMOS es preveu l’anàlisi de la variabilitat horitzontal de la SSS i del potencial de les dades recuperades a partir de mesures de SMOS per a reproduir comportaments oceanogràfics coneguts. L’objectiu de tot plegat és emplenar el buit existent entre les fonts de dades d’entrada/auxiliars fiables i les eines desenvolupades per a simular i processar les dades adquirides segons la configuració de SMOS. El SMOS End-to-end Performance Simulator (SEPS) és un simulador adhoc desenvolupat per la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) per a generar dades segons la configuració de SMOS. Es va utilitzar dades d’entrada a SEPS procedents del projecte Ocean Circulation and Climate Advanced Modeling (OCCAM), utilitzat al NOCS, a diferents resolucions espacials. Modificant SEPS per a poder fer servir com a entrada les dades OCCAM es van obtenir dades de temperatura de brillantor simulades durant un mes amb diferents observacions ascendents que cobrien la zona seleccionada. Les tasques realitzades durant l’estada a NOCS tenien la finalitat de proporcionar una tècnica fiable per a realitzar la calibració externa i per tant cancel•lar el bias, una metodologia per a promitjar temporalment les diferents adquisicions durant les observacions ascendents, i determinar la millor configuració de la funció de cost abans d’explotar i investigar les posibiltats de les dades SEPS/OCCAM per a derivar la SSS recuperada amb patrons d’alta resolució.

On locally finite transitive two-ended digraphs

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Department de Matemàtica Aplicada de la Montanuniversität Leoben, Àustria, entre agost i desembre del 2006. L’ objectiu ha estat fer recerca sobre digrafs infinits amb dos finals, connexos i localment finits, i, en particular, en digrafs amb dos finals i altament arc-transitius. Malnic, Marusic et al. van introduir un nou tipus de relació d’equivalència en els vèrtexs d’un dígraf, anomenades relacions d’assolibilitat, que generalitzen i tenen el seu origen en un problema posat per Cameron et al., on les classes de la relació d’equivalència eren vèrtexs que pertanyien a un camí alternat del dígraf . Malnic et al. en el mencionat article van establir connexions ben estretes entre aquestes relacions d’assolibilitat i l'estructura de finals i creixement dels digrafs localment finits i transitius. En aquest treball, s’ha caracteritzat per complet aquestes relacions d’assolibitat en el cas de dígrafs localment finits i transitius amb exactament dos finals, en termes de la descomposició en números primers del número de línies que genera el digraf amb dos finals. A més, es nega la Conjectura 1 sostinguda per Seifter que afirmava que un digraf connex localment finit amb més d’un final era necessàriament o be 0-, 1- o altament arc-transitiu. Seifer havia donat una solució parcial a la conjectura pel cas de digrafs regulars amb grau primer que tinguin un conjunt de tall connex. En aquest treball, es descriu una família infinita de dígrafs regulars de grau dos, amb dos finals, exactament 2-arc transitius i no 3-arc transitius. Així, es nega la Conjectura de Seifter en el cas general, fins i tot per grau primer. Tot i així, la solució parcial donada per Seifter en el seu article és en cert sentit la millor possible i l'existència un conjunt de tall connex essencial.

Una aproximació d'aprenentatge automàtic per a extracció d'informació adaptativa

Les tècniques de clustering poden ajudar a reduir la supervisió en processos d'obtenció de patrons per a Extracció d'Informació. En aquest treball, que abarca un període de 4 anys de recerca, es comença per estudiar la representació de documents més adequada per a la tasca de clustering. Per tal d'evitar els biaixos dels mètodes individuals de clustering, es consideren mètodes de clustering conjunt. S'exploren diversos mètodes de combinació supervisada, i s'hi afegeixen estratègies automàtiques per a determinar el nombre de clusters de la combinació. També es consideren mecanismes per a obtenir clusterings conjunts ponderats, així com estratègies de combinació no supervisada. Finalment, els resultats del clustering s'utilitzen en un sistema d'adquisició de patrons per a substituir els elements de supervisió humana. Totes aquestes estratègies i mètodes s'avaluen en tasques de clustering de documents i adquisició de patrons usant dades reals. Es comprova que els mots com representació de documents superen altres models per a la tasca de clustering, així com que el clustering conjunt supera les limitacions dels clusterings individuals, i que les estratègies no supervisades d'adquisició de patrons obtenen resultats competitius respecte a les estratègies supervisades.

Simulació numèrica de fenòmens de transferència de calor i dinàmics de fluids transitoris

The work carried out during the 4 year research activity can be barely classified in two main lines. On the one hand, a considerable effort is taken to address issues related with the verification of multi-dimensional and transient solutions that are obtained by numerical simulations. Within the studied cases, we can consider cases of piston-cylinder ows within geometries similar to those of hermetic reciprocating compressors.This issue is mentioned in Part I. On the other hand, numerical simulations of different phenomena have been performed. More emphasis has been given to the natural convection ow within enclosures. This is explained in Part II. The case extensively studied has been the natural convection ow. The natural convection ow within enclosures has attracted the attention of many researchers due to its potential to model numerous applications of engineering interest, such as cooling of electronic devices, air ow in buildings, heat transfer in solar collectors, among others. The natural convection studies corresponding to the parallelepipedic enclosures can be classified into two elementary classes: i) heating from a horizontal wall (heating from below); ii) heating from a vertical wall. The characteristic example of the former case is the Rayleigh-B_enard ow, however this research is on the cavities heated from the side. This configuration is referred commonly as the differentially heated cavity.

Sistemes lidar (radar laser) d'ona contínua i baixa potència per a la detecció i mesura de concentració de gasos amb resolució espacial

The present project has performed the study and development of a new technique for the detection of gases with range resolution. This technique called FMCW-lidar is a technique that evolves from the FMCW-radar technique to be applied to lidar systems. Moreover, it takes advantage of the appearance of spectral absorption lines because of the interaction between light and gases to tune the light wavelength of a laser emitter with one of this spectral lines and then detects the backscattered light and analyzes it in order to obtain gas concentration measurements. The first part of the project consisted in the analysis of the WMS technique which is a technique for the in-situ measurement of gases. A complete theoretical analysis has been performed and some experiments have been carried out in order to test the technique and to validate its application to an FMCW-modulated system for the detection of gases. The second part of the project consisted in the analysis of the lidar FMCW technique for solid target detection and its extension to continuous media. The classical form of this technique has been analyzed for a distributed medium and a filtering effect has been found which prevents the accurate acquisition of the medium response. A modification of the technique has been proposed and a validation via simulations and some experiments has been carried on. After performing these tests, a novel system is proposed to be developed and tested in order to perform the indicated gas detection with range resolution.

RINNO : un Registre d’Innovació Docent

L'objectiu del projecte era la creació d’una eina de tipus intranet que permetés al personal docent de la Facultat enregistrar i documentar les feines d’innovació docent, així com desenvolupar els processos associats per a la seva gestió. La utilitat que es volia donar a aquest registre és triple: 1) permetre compartir entre els professors les experiències, tant positives com negatives, d’innovació i millora de la docència i 2) permetre a la Facultat detectar iniciatives interessants, per promoure-les i estendre-les, així com eventualment reconèixer la feina dels professors que innoven i 3) permetre a la Facultat mostrar a entitats externes la feina de renovació que els seus professors duen a terme.

Inclusió de les TIC en el portafoli de l'estudiant per a l'ensenyament dels mètodes numèrics

La finalitat d’aquest projecte ha estat la millora de la formació global dels estudiants. Concretament, mitjançant la creació d’un portafolis que contingui les diferents activitats que ha realitzat l’estudiant al llarg del curs es pretén potenciar tant les competències específiques com les competències transversals dels estudiants. Concretament, aquest objectiu s'ha assolit mitjançant el disseny i el desenvolupament de: 1. nou material docent corresponent a la presentació dels continguts de l’assignatura (apunts, presentacions, animacions,... ) amb el que s'ha pretès promoure el treball individual i la capacitat d’autoaprenentatge dels estudiants. 2. sesions dirigits que es realitzen en aules informàtiques amb el que s'ha volgut incrementar la motivació i desenvolupar un esperit crític dels estudiants 3. treballs tutelats que els estudiants realitzaran en grups, posteriorments pesentaran a la resta de companys i que finalment condueixen a la redacció d’un informe final. D'aquesta manera s'ha pretès desenvolupar les competències transversals dels estudiants

Proposta metodològica per afavorir el treball en equip en assignatures que contenen la realització de projectes de disseny d'enginyeria

Aquest projecte ha tingut com a finalitat principal impulsar un aprenentatge més efectiu dels alumnes en assignatures que, impartides en una modalitat semipresencial a les escoles de Terrassa i Manresa, comporten la realització d’un treball de curs amb un alt contingut de disseny. A més a més, paral·lelament es contribueix a millorar el rendiment acadèmic de l'estudiant, en el marc de la millora global de la docència i de l'aprenentatge a la UPC amb un horitzó d'aproximació als elements que conformen l’Espai Europeu d’Educació Superior. En el context de semipresencialitat, es pretén fomentar l'aprenentatge cooperatiu i donar solució als problemes comunicatius existents a nivell d’intercanvi d’opinions, valoracions i formulació de dubtes vinculats amb el disseny, etc. En aquest projecte, doncs, s’ha creat una metodologia de treball que permet intercanviar informació gràfica (per exemple en format Autocad) a partir de les aplicacions ja incloses en la plataforma virtual Atenea (campus virtual de la UPC). Aquest projecte es basa principalment en tres objectius principals: 1. Millorar l'intercanvi d'informació entre alumnes d’un grup i entre els alumnes i el professor mitjançant el desenvolupament de protocols. 2. Fomentar l’aprenentatge cooperatiu mitjançant la integrar d’eines d’interacció instantània per Internet. 3. Adaptar l’assignatura de "Complexos Industrials" al procés de convergència a l’EEES. L'activitat ha estat desenvolupada al quadrimestre de tardor 2008-2009 i la metodologia ha estat implantadas a l'assignatura Complexos Industrials d'Enginyeria en Organització Industrial de la ETSEIAT i de la EUPM.

Eines interactives per l'aprenentatge de la dinàmica i el control dels convertidors de potència

El projecte s'ha centrat en el disseny i desenvolupament de laboratoris virtuals per a la docència del dispositius i mètodes de gestió d’energia. Això s’ha realitzat a dos nivells clarament diferenciats, el primer grup de laboratoris correspon als convertidors electrònics de potencia i el segon grup de laboratoris correspon a un conjunt de casos d’aplicacions concretes. En el primer grup es descriu el detall del funcionament dels diferents elements mentre que en el segon els descriuen les idees i conceptes bàsics de funcionament. Els laboratoris virtuals de convertidors electrònics de potència inclouen el convertidor elevador (boost), el convertidor reductor (buck), i convertidors acobladors magnèticament. Aquestes permeten estudiar el comportament dinàmica des d’un punt de vista commutat o bé promitjat, les aplicacions incorporen també la possibilitat de sintonitzar els controladors. Aquestes aplicacions han estat desenvolupades per ser un complement per les sessions de pràctiques presencials. Els laboratoris virtuals d’aplicacions, inclouen els sistema de transport metropolità, el vehicle híbrid i els sistemes de gestió de talls transitoris en el subministrament d’energia principalment. Aquestes laboratoris permeten introduir els estudiants de forma qualitativa en els diferents conceptes i tècniques emprades en els sistemes de generació, transport i transformació d’energia. Totes les aplicacions han estat desenvolupades emprant Easy JAVA Simulations, aquesta eina permet desenvolupar laboratoris multiplataforma fàcilment distribuïbles a través d’internet.