UPCommons (Universitat Politècnica de Catalunya)
Not a member yet
281550 research outputs found
Sort by
Estudi del rendiment d’un acabat Dimpling a una culata de Porshe 911 RSR de competició
No full textAquest treball analitza l'impacte del dimpling —una tècnica de rugositat controlada que introdueix petites irregularitats superficials— aplicat als conductes d’admissió de la culata del Porsche 911 RSR de competició. Aquesta tècnica té com a objectiu millorar la turbulència del flux d’aire, optimitzant la mescla aire-combustible dins la cambra de combustió i incrementant així el rendiment del motor en condicions de competició. L'estudi combina enginyeria inversa i simulació digital per crear un model tridimensional altament precís del conducte d’admissió, utilitzant programaris com SolidWorks per al disseny i Ansys per a simulacions computacionals de dinàmica de fluids (CFD). En aquest procés, s'han analitzat les diferències entre els models prèviament utilitzats i el nou model digitalitzat. Els resultats obtinguts mostren que, mentre que les velocitats màximes i mitjanes del flux d’aire són relativament similars, existeixen variacions significatives en altres paràmetres com la turbulència i la viscositat. Aquestes diferències subratllen la influència que té la precisió del model en l’estudi del comportament del fluid i la necessitat de models més realistes per assolir conclusions fiables per a futurs estudis que es realitzin relacionats amb el rendiment de l’acabat Dimpling de la culata del Porsche 911 RSR de competició. Les conclusions d’aquest treball aporten coneixement valuós al camp de l’enginyeria automotriu, demostrant el potencial del dimpling per augmentar l'eficiència del motor i oferint una base sòlida per a futures investigacions i aplicacions pràctiques. A més, es destaca la possible implementació d’aquesta tècnica en vehicles de producció, amb beneficis potencials en termes d’eficiència energètica i sostenibilitat. Aquest enfocament no només impulsa l'avantguarda de la competició automotriu, sinó que també obre noves oportunitats per a la indústria automobilística
Leveraging graph-based reinforcement learning for qubit allocation on multi-core quantum computing architectures
No full textQuantumcomputers exhibit significant potential for addressing problems that are intractable by classical computing. Nevertheless, the scalability of quantum architectures remains a pivotal challenge within the field. Current efforts for increasing the number of qubits. However, using these architectures implies dealing with new hardware and algorithmic challenges. The primary focus of this thesis is the partitioning of quantum circuits across multiple cores; a task classified as an NP-hard problem. While classical algorithms often struggle with execution time and scalability, Machine Learning (ML) has emerged as a promising, faster yet powerful alternative. This thesis presents a novel approach for circuit partitioning in multi-core quantum architectures using Deep Reinforcement Learning (DRL) with graph neural networks (GNN). This methodology provides a flexible and efficient framework, enabling the partitioning of circuits with varying numbers of qubits while maintaining high performance and scalability
Anàlisi de sensibilitat i desenvolupament d'una plataforma per a la visualització de l’impacte de projectes de mitigació d'inundacions a Hanoi
No full textAquest treball de fi de grau s’emmarca dins el projecte internacional Global Challenge Research Fund - Optimal Investment Strategies to Minimize Flood Impact on Road Infrastructure Systems in Vietnam (GCRF-OSIRIS), dedicat a l’optimització de mesures per a la mitigació d’inundacions urbanes a la ciutat de Hanoi. L’estudi es divideix en dues línies de treball diferenciades, però complementàries: per una banda, la realització d’una anàlisi de sensibilitat aplicada al model OSIRIS; per l’altra, el desenvolupament d’una eina de visualització geoespacial que permeti representar de manera intuïtiva els resultats del model. Els objectius específics s’han estructurat en dues parts independents. En primer lloc, s’ha analitzat la robustesa i estabilitat de la solució generada pel model OSIRIS, avaluant la rellevància de cada projecte i l’impacte de la variació pressupostària. Aquesta anàlisi ha permès classificar les actuacions segons el seu valor estratègic, distingint entre projectes crítics, substituïbles i prescindibles. Així mateix, s’ha observat una tendència de rendibilitat decreixent en relació amb el pressupost, destacant que una planificació acurada pot assolir la major part dels beneficis amb una inversió reduïda. En paral·lel, s’ha desenvolupat una aplicació multiplataforma amb interfície gràfica, orientada a facilitar la comprensió dels resultats mitjançant representacions espacials i gràfiques. La plataforma permet carregar automàticament els fitxers de simulació, representar valors associats a districtes i carrers, i generar gràfics numèrics comparatius sobre la base cartogràfica d’OpenStreetMap. L’eina ofereix una experiència de navegació clara, modular i fàcilment ampliable. Els resultats obtinguts demostren que és possible combinar el rigor d’un model matemàtic complex amb una eina visual i interactiva accessible, millorant significativament la interpretació de les solucions òptimes
Desarrollo de un sistema de monitorización de KPI energéticos basado en submedidores
No full textThe project focuses on the development of a management and monitoring system for CUPS (supply points) submeters and associated production processes, integrated into an energy consulting platform. This system enables managers to configure the client’s environment, including the definition of production processes, the hierarchy and assignment of submeters, as well as their Key Performance Indicators (KPI). This configuration allows clients to visualize processed information about their production processes and submeters, such as energy consumption, costs, production data, and KPI, thereby facilitating strategic decision-making. Additionally, the system incorporates advanced functionalities such as automated data collection, alert generation, and tools optimized for user experience, leveraging modern technologies such as Airflow, Flask, and relational databases.El proyecto consiste en el desarrollo de un sistema de gestión y monitorización de submedidores de CUPS (puntos de suministro) y procesos productivos asociados, integrado dentro de una plataforma de consultoría energética. Este sistema permite a los gestores configurar el entorno del cliente, incluyendo la definición de procesos productivos, la jerarquía y asignación de submedidores, así como sus Indicadores Clave de Rendimiento (KPI, por sus siglas en inglés). Esta configuración permite que los clientes puedan visualizar información procesada sobre sus procesos productivos y submedidores, como datos de consumo energético, costes, producción y KPI, lo que facilita la toma de decisiones estratégicas. Además, el sistema incorpora funcionalidades avanzadas como recolección automática de datos, generación de alertas y herramientas optimizadas para la experiencia del usuario, utilizando tecnologías modernas como Airflow, Flask y bases de datos relacionales.El projecte consisteix en el desenvolupament d’un sistema de gestió i monitoratge de submedidors de CUPS (punts de subministrament) i processos productius associats, integrat dins d’una plataforma de consultoria energètica. Aquest sistema permet als gestors configurar l’entorn del client, incloent-hi la definició de processos productius, la jerarquia i assignació de submedidors, així com els seus Indicadors Clau de Rendiment (KPI, per les seves sigles en anglès). Aquesta configuració permet que els clients puguin visualitzar informació o processada sobre els seus processos productius i submedidors, com a dades de consum energètic, costos, producció i KPI, la qual cosa facilita la presa de decisions estratègiques. A més, el sistema incorpora funcionalitats avançades com a recol·lecció o automàtica de dades, generació d’alertes i eines optimitzades per a l’experiència de l’usuari, utilitzant tecnologies modernes com Airflow, Flask i bases de dades relacionals
Unobtrusive ultra-short-term HRV analysis for the identification of physiological states in healthy people
No full text(English) In recent years, heart rate variability (HRV) has become an essential tool for assessing the function of the autonomic nervous system (ANS), reflecting the balance between the sympathetic (SNS) and parasympathetic (PNS) systems. A high HRV indicates a healthy ANS and better adaptability to stress. It is measured non-invasively using electrocardiography (ECG) or photoplethysmography (PPG), providing information about cardiovascular health, stress responses, and physiological resilience. Factors such as exercise, metabolic processes, and recovery influence HRV, making it useful for characterizing human regulatory systems.
HRV is also used in the sports field to optimize performance through personalized training. Analysis methods include time-domain, frequency-domain, and non-linear techniques. However, the growing demand for real-time assessments has driven the development of very short-term HRV analysis (less than 5 minutes), facilitated by wearable devices such as smartwatches and fitness trackers. These devices allow real-time health monitoring through on-demand self-assessments, improving quality of life.
Wearable technology, such as smartwatches and health monitors, has grown significantly, offering real-time tracking of biosignals, physical activity, and sleep patterns. Nonetheless, challenges persist due to a lack of transparency in the methods used to calculate HRV in these devices. This thesis addresses these challenges by developing techniques for very short-term HRV assessments, focusing on monitoring health status and physiological changes in healthy individuals, including tracking sleep stages, arousal states, and postural changes.
Accurate heartbeat detection is essential for reliable HRV calculations, which are critical for both clinical diagnostics and consumer health applications. This requires identifying QRS peaks in ECG signals or pulses in PPG signals and improving quality through preprocessing and feature extraction. This dissertation explores algorithms to optimize the accuracy of heartbeat detection, advancing HRV evaluation and cardiac monitoring in wearable devices.
HRV analysis begins with heartbeat detection, using algorithms based on signal morphology and inter-beat interval features. Designing reliable beat detectors for ambulatory environments presents a challenge, as they must be non-invasive and effective in real-world scenarios. Therefore, one of the main objectives is to improve the accuracy and reliability of beat detection, thereby optimizing HRV evaluation and cardiac monitoring.
This thesis addresses two main challenges: (1) reliable heartbeat detection in ambulatory environments using wearable sensors and (2) very short-term HRV measurements to identify physiological states in healthy individuals. Accurate detectors and analytical techniques are developed to improve the precision of beat detection and the identification of physiological states.
In conclusion, the thesis proposes a theoretical framework for non-invasive methods of HRV estimation and monitoring physiological changes through ultra-short-term analysis. It details materials, methods, and novel techniques, emphasizing the relevance of these approaches to understanding autonomic nervous system function and cardiovascular health. This thesis aims to make a significant contribution to the field of mobile health (m-health), enabling reliable monitoring in everyday life.(Català) En els darrers anys, la variabilitat de la freqüència cardíaca (HRV) s'ha convertit en una eina essencial per avaluar la funció del sistema nerviós autònom (SNA), reflectint l’equilibri entre els sistemes simpàtic (SNS) i parasimpàtic (PNS). Una HRV elevada indica un SNA saludable i una millor capacitat d’adaptació a l’estrès. Es mesura de manera no invasiva mitjançant electrocardiografia (ECG) o fotopletismografia (PPG), proporcionant informació sobre la salut cardiovascular, la resposta a l’estrès i la resiliència fisiològica. Factors com l’exercici, els processos metabòlics i la recuperació influeixen en la HRV, fet que la fa útil per caracteritzar els sistemes de regulació humana.
La HRV també s’utilitza en l’àmbit esportiu per optimitzar el rendiment mitjançant entrenaments personalitzats. Els mètodes d’anàlisi inclouen tècniques en el domini del temps, de la freqüència i no lineals. No obstant això, la creixent demanda d’avaluacions en temps real ha impulsat el desenvolupament de l’anàlisi de la HRV en períodes molt curts (menys de 5 minuts), facilitada per dispositius portables com els rellotges intel·ligents i les polseres d’activitat. Aquests dispositius permeten el monitoratge de la salut en temps real mitjançant autoavaluacions sota demanda, millorant la qualitat de vida.
La tecnologia wearable, com els rellotges intel·ligents i els monitors de salut, ha experimentat un gran creixement, oferint un seguiment en temps real dels biosenyal, l’activitat física i els patrons de son. No obstant això, persisteixen reptes a causa de la manca de transparència en els mètodes utilitzats per calcular la HRV en aquests dispositius. Aquesta tesi aborda aquests desafiaments desenvolupant tècniques per avaluar la HRV en períodes molt curts, centrant-se en el monitoratge de l'estat de salut i els canvis fisiològics en individus sans, incloent-hi el seguiment de les fases del son, els estats d’alerta i els canvis posturals.
La detecció precisa dels batecs del cor és essencial per a un càlcul fiable de la HRV, fonamental tant per al diagnòstic clínic com per a les aplicacions de salut per a consumidors. Això requereix la identificació dels pics QRS en els senyals ECG o dels polsos en els senyals PPG, així com la millora de la qualitat mitjançant el preprocessament i l’extracció de característiques. Aquesta dissertació explora algorismes per optimitzar la precisió en la detecció dels batecs cardíacs, avançant en l’avaluació de la HRV i el monitoratge cardíac en dispositius portables.
L’anàlisi de la HRV comença amb la detecció dels batecs cardíacs mitjançant algorismes basats en la morfologia del senyal i en les característiques dels intervals entre batecs. Dissenyar detectors de batecs fiables per a entorns ambulatòris presenta un repte, ja que han de ser no invasius i efectius en situacions del món real. Per tant, un dels principals objectius és millorar la precisió i la fiabilitat en la detecció dels batecs, optimitzant així l’avaluació de la HRV i el monitoratge cardíac.
Aquesta tesi aborda dos reptes principals: (1) la detecció fiable dels batecs cardíacs en entorns ambulatòris mitjançant sensors portables i (2) les mesures de HRV en períodes molt curts per identificar estats fisiològics en individus sans. Es desenvolupen detectors precisos i tècniques analítiques per millorar la precisió en la detecció dels batecs i la identificació dels estats fisiològics.
En conclusió, la tesi proposa un marc teòric per a mètodes no invasius d'estimació de la HRV i de monitoratge dels canvis fisiològics mitjançant anàlisis ultra-curtes. Es detallen materials, mètodes i tècniques innovadores, emfatitzant la rellevància d’aquestes aproximacions per comprendre la funció del sistema nerviós autònom i la salut cardiovascular. Aquesta tesi pretén fer una contribució significativa al camp de la salut mòbil (m-health), permetent un monitoratge fiable en la vida quotidiana.(Español) En los últimos años, la variabilidad de la frecuencia cardíaca (HRV) se ha convertido en una herramienta esencial para evaluar la función del sistema nervioso autónomo (SNA), reflejando el equilibrio entre los sistemas simpático (SNS) y parasimpático (SNP). Una HRV elevada indica un SNA saludable y mejor capacidad de adaptación al estrés. Se mide de forma no invasiva mediante electrocardiografía (ECG) o fotopletismografía (PPG), proporcionando información sobre la salud cardiovascular, respuestas al estrés y resiliencia fisiológica. Factores como el ejercicio, los procesos metabólicos y la recuperación influyen en la HRV, haciéndola útil para caracterizar los sistemas regulatorios humanos.
La HRV también se utiliza en el ámbito deportivo para optimizar el rendimiento mediante entrenamientos personalizados. Los métodos de análisis incluyen enfoques de dominio del tiempo, frecuencia y técnicas no lineales. Sin embargo, la creciente demanda por evaluaciones en tiempo real ha impulsado el desarrollo de análisis de HRV a muy corto plazo (menos de 5 minutos), facilitados por dispositivos portátiles como relojes inteligentes y rastreadores de actividad física. Estos dispositivos permiten monitoreo de salud en tiempo real mediante autoevaluaciones bajo demanda, mejorando la calidad de vida.
La tecnología portátil, como relojes inteligentes y monitores de salud, ha crecido significativamente, ofreciendo seguimiento en tiempo real de biosignales, actividad física y patrones de sueño. No obstante, persisten desafíos debido a la falta de transparencia en los métodos utilizados para calcular la HRV en estos dispositivos. Esta tesis aborda dichos desafíos desarrollando técnicas para evaluaciones de HRV a muy corto plazo, enfocándose en el monitoreo del estado de salud y cambios fisiológicos en individuos saludables, incluyendo el seguimiento de etapas del sueño, estado de excitación y cambios posturales.
Una detección precisa de los latidos cardíacos es esencial para cálculos confiables de HRV, críticos tanto para diagnósticos clínicos como para aplicaciones de salud del consumidor. Esto requiere identificar picos QRS en señales ECG o pulsos en señales PPG, mejorando la calidad mediante preprocesamiento y extracción de características. Esta disertación explora algoritmos para optimizar la precisión en detección de latidos, avanzando en la evaluación de HRV y monitoreo cardíaco en dispositivos portátiles.
El análisis de HRV comienza con la detección de latidos, utilizando algoritmos basados en la morfología de la señal y características del intervalo entre latidos. Diseñar detectores de latidos confiables para entornos ambulatorios presenta un desafío, ya que deben ser no invasivos y efectivos en escenarios del mundo real. Por ello, uno de los principales objetivos es mejorar la precisión y fiabilidad de la detección de latidos, optimizando así la evaluación de HRV y el monitoreo cardíaco.
Esta tesis aborda dos desafíos principales: (1) detección confiable de latidos en entornos ambulatorios mediante sensores portátiles y (2) medidas de HRV a muy corto plazo para identificar estados fisiológicos en individuos saludables. Se desarrollan detectores precisos y técnicas analíticas para mejorar la exactitud en la detección de latidos y la identificación de estados fisiológicos.
En conclusión, la tesis propone un marco teórico para métodos no invasivos de estimación de HRV y seguimiento de cambios fisiológicos mediante análisis a muy corto plazo. Se detallan materiales, métodos y técnicas novedosas, subrayando la relevancia de estos enfoques para comprender la función del sistema nervioso autónomo y la salud cardiovascular. Este trabajo busca contribuir significativamente en el campo de la salud móvil (m-health), permitiendo un monitoreo confiable en la vida cotidiana.Postprint (published version
TEORIA DE MÀQUINES i MECANISMES (Examen parcial 2n quadrimestre)
No full textProblemesResolved2024/20252n quadrimestr
Estudio, diseño y adaptación de ventiladores de efecto suelo en un vehículo de Formula Student
No full textThis project presents the study, design, and implementation of ground effect fans in a Formula Student vehicle, in collaboration with the BCN eMotorSport team. The primary objective is to enhance the aerodynamic performance of the vehicle by using fans to increase ground adhesion, thereby optimizing its on-track behavior and competitiveness in races. To carry out this project, the code developed by the BCN eMotorSport team using OpenFoam software, a powerful computational fluid dynamics (CFD) simulation tool, was employed. The project's methodology includes several phases, starting with a thorough investigation of ground effect fans and their applications in motorsport. Additionally, an internet search was conducted to identify the fan that best suited the specific requirements of the project. Once the appropriate fan was selected, simulations were carried out using the supercomputer access provided by the Consorci de Serveis Universitaris de Catalunya (CSUC) to evaluate its impact on the vehicle's aerodynamics. These simulations considered various factors, such as airspeed, pressure, and aerodynamic load distribution, ensuring that the fan integration significantly improved the vehicle's performance. The simulation results indicated a notable increase in aerodynamic load, which potentially translates to better performance under competitive conditions. This study contributes to the advancement of aerodynamic techniques applied in Formula Student vehicles, providing a solid foundation for future research and development in this field.Este trabajo de fin de grado presenta el estudio, diseño y adapción de ventiladores de efecto suelo en un vehículo de Formula Student, en colaboración con el equipo BCN eMotorSport. El objetivo principal de este proyecto es mejorar el rendimiento aerodinámico del vehículo mediante el uso de ventiladores que incrementen la adherencia al suelo, optimizando así su comportamiento en pista y su competitividad en carreras. Para llevar a cabo este proyecto, se ha empleado el código desarrollado por el equipo BCN eMotorSport utilizando el software OpenFoam, una potente herramienta de simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD). La metodología del proyecto incluye varias fases, comenzando con una investigación sobre ventiladores de efecto suelo y sus aplicaciones en automovilismo. Además, se realizó una búsqueda para identificar el ventilador que mejor se adecuara a los requisitos específicos del proyecto. Una vez seleccionado el ventilador adecuado, se realizaron las simulaciones gracias al acceso que brinda el Consorcio de Servicios Universitarios de Cataluña (CSUC) a su supercomputador para evaluar su impacto en la aerodinámica del vehículo. Estas simulaciones consideraron diversos factores, como la velocidad del aire, la presión y la distribución de la carga aerodinámica, asegurando que la integración del ventilador mejora significativamente el rendimiento del vehículo. Los resultados de las simulaciones indicaron un aumento notable en la carga aerodinámica del vehículo, lo que potencialmente se traduce en un mejor desempeño en condiciones de competencia. Este estudio contribuye al avance de las técnicas aerodinámicas aplicadas en vehículos de Formula Student, proporcionando una base sólida para futuras investigaciones y desarrollos en este campo
Combining seepage meters and amphibious electric resistivity tomography to investigate pathways of submarine groundwater discharge
No full textSubmarine groundwater discharge (SGD) plays a pivotal role in coastal biogeochemistry, yet it is still challenging to accurately quantify water and solute fluxes driven by this process due to its complex hydrogeological dynamic. This work aims to improve the methods to identify and independently quantify different pathways of SGD by combining direct measurements through seepage meters and Amphibious Electrical Resistivity Tomography (AERT) at a heterogeneous karstic system in the Mediterranean Sea. The integrated approach identified and quantified distinct SGD pathways, including beach-face recirculation, focused discharge zones, submarine springs, and diffusive discharge, each uniquely influencing SGD dynamics. Given that each pathway is characterized by specific geochemical signatures and discharge rates, nutrient fluxes supplied by different pathways varied significantly in magnitude. In the study site, while diffusive discharge was the primary process for transporting fresh groundwater and ammonium, nitrate and phosphate were mainly delivered to the coastal ocean through focused discharge, especially via submarine springs. The combined methodology proved more accurate for determining water and nutrient fluxes than straightforward extrapolations from seepage meters, which were consistently 20 to 120 % higher. This discrepancy highlights the need of combining qualitative and quantitative methods, particularly in regions where multiple SGD pathways coexist.Peer ReviewedPostprint (author's final draft
Computational fluid dynamics challenge on indoor dispersion of pathogen-laden aerosols
No full textThis paper presents and discusses the results of the “2024 International Computational Fluid Dynamics Challenge on the long-range indoor dispersion of pathogen-laden aerosols” aimed at assessing the ability of different computational codes and turbulence models to reproduce the dispersion of particles produced by a turbulent natural convection flow enclosed in a room sized cubical cavity. A total of 12 research groups from ten different countries have conducted 15 simulations of the same flow configuration by solving the Reynolds averaged Navier–Stokes (RANS) equations, the unsteady Reynolds averaged Navier–Stokes (URANS) equations or using scale adaptive simulations (SAS), large-eddy simulations (LES), or hybrid (URANS-LES) techniques. Results for the velocity field and the particle dispersion provided by the different simulations are compared extensively, including the reference results provided by a direct numerical simulation (DNS). In general, LES and hybrid methods reproduce the time-averaged flow field correctly, the spatial distribution of the turbulence kinetic energy, and the particle dispersion. The performance of SAS is similar to that of LES and hybrid methods while the predictions of the RANS and URANS simulations exhibit larger deviations with respect to DNS. In general, the particle dispersion is better reproduced by simulations that capture correctly the spatial distribution of the turbulence kinetic energyB.F.and A.M. acknowledge the use of ARCHER2 UK National Supercomputing Service.(https://www.archer2.ac.uk). D.F.F. and K.I. acknowledge the use of the National Computational Infrastructure (NCI) which is supported by the Australian Government and accessed through the Sydney Informatics Hub HPC Allocation Scheme, which is supported by the Deputy Vice-Chancellor (Research), University of Sydney. F.D. and S.S. acknowledge the access to the HPC resources of Curie/Irene Rome from TGCC under the allocation A0162A06074 made by GENCI. J.N. acknowledges funding by the MWK Baden-Württemberg (ref.no.32-7545.20/4/59 Mittelbauprogramm). J.P., A.F., A.L., and S.C. acknowledge the financial funding of projects PID2020-113303GB-C21 and PID2023-146648NB-C21, funded by the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovación and the Agencia Estatal de Investigación and the support of the Departament de Recerca i Universitats de la Generalitat de Catalunya under project 2021 SGR 00732Peer ReviewedPostprint (author's final draft