APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

This thesis evaluates and compares the Total Cost of Ownership (TCO) of diesel, battery electric (BEV), and hydrogen fuel cell (FCEV) trucks for long-haul logistics in the Netherlands. It aims to identify which technology offers the most viable path toward decarbonisation under current and future conditions. A case study based on a 500 km milkrun is used to represent a typical logistics route, and the analysis considers a range of cost components including vehicle purchase, energy use, maintenance, infrastructure, downtime, and policy impacts. The approach models both present-day and projected 2030 scenarios, incorporating expected changes in technology costs, energy prices, and infrastructure developments. The assessment also considers the broader context of the European hydrogen market and policy environment, which influence fuel availability and long-term feasibility. Findings show that diesel remains the cheapest option in the short term, but battery electric trucks become the most cost-effective by 2030. Hydrogen fuel cell trucks see significant improvement but remain less competitive than BEVs. Policy measures such as environmental penalties and incentives play a key role in shaping cost outcomes. The study concludes that BEVs are the most promising zero-emission solution for long-haul logistics in the Netherlands by 2030, while hydrogen may serve as a complementary option for specific use cases. The results offer practical guidance for decision-makers involved in fleet planning, infrastructure development, and transport policy.

This thesis presents a comprehensive investigation into turbulent channel flow using advanced numerical methods and high-order discretization techniques. The study focuses on both smooth and ribbed channel flows, with an emphasis on understanding the effects of surface roughness on turbulence characteristics. A spectral element method with higher polynomial orders was employed to solve the governing equations, ensuring accurate resolution of turbulent structures through p-refinement. The solver's robustness and convergence were validated using direct numerical simulations (DNS) for high Reynolds number flows, referencing classical works by [Kim et al., 1987] and [Hoyas and Jiménez, 2008] The results demonstrate that ribbed channel flow exhibits distinct turbulence characteristics compared to smooth channels, with modified bottom wall structure leading to higher energy dissipation rates and altered vorticity distributions. The numerical framework successfully captured the energy cascade across scales, validating its applicability for studying complex turbulent flows. This research contributes to the field by advancing high-order numerical tools for turbulence modeling and providing insights into how rough surfaces influence turbulent dynamics. The findings underscore the potential of spectral element methods in accurately simulating and analyzing turbulent flows, offering a valuable framework for both academic research and industrial applications

Aquest projecte es centra en la millora de l'actual banc inercial disponible en el laboratori del Centre de Recerca de Motors i Instal·lacions Tèrmiques (CREMIT). En primer lloc, s'ha realitzat un estudi de les característiques bàsiques dels diferents tipus de bancs de potència que existeixen en l'actualitat. En segon lloc, s'ha analitzat l'estat de l'actual banc d'inèrcia i s'han avaluat tres paràmetres claus de rendiments (fiabilitat, facilitat d'ús i adaptació a la docència), els quals es marquen com a objectiu de millora. A més, aquest projecte s'ha centrat en modificar tant les parts físiques com el programa del banc per a aconseguir millorar les prestacions de l'actual banc i millorar paràmetres claus de rendiment. Finalment, s'ha analitzat el banc amb les modificacions realitzades i s'han comparat les millores assolides.

Este trabajo presenta el desarrollo e implementación de soluciones numéricas para problemas de transferencia de calor y dinámica de fluidos, empleando distintos métodos de discretización y algoritmos computacionales resueltos con MATLAB. El estudio se estructura en cinco casos, cada uno centrado en un conjunto de ecuaciones gobernantes y técnicas de resolución. En primer lugar, se analiza la ecuación de transferencia de calor por conducción 1D considerando condiciones iniciales y de contorno. Se aplican tres métodos de discretización temporal: explícito, implícito y Crank‑Nicolson. La resolución del sistema lineal se realiza mediante el método iterativo de Gauss‑Seidel. Se evalúa un caso de conducción transitoria 1D en el que se implementa un algoritmo general, se generan gráficos, se estudia el tiempo computacional y se calcula el error asociado a cada esquema. A continuación, el estudio se amplía a 2D, utilizando distintos tipos de condiciones de contorno, tratamiento en interfaces entre cuatro materiales diferentes y se realiza un análisis visual mediante mapas de temperatura. Posteriormente se aborda la ecuación de convección‑difusión, partiendo de la ecuación de conservación de la masa. Se implementan los esquemas convectivos UDS y CDS, aplicándolos al caso Smith‑Hutton. Finalmente, se resuelven las ecuaciones de Navier‑Stokes mediante el Fractional Step Method. Se consideran dos casos: Lid Driven Cavity y Differentially Heated Cavity, incluyendo en este último la hipótesis de Boussinesq y la ecuación de conservación de la energía. Cada capítulo incluye el planteamiento del problema, la discretización de las ecuaciones, el algoritmo general implementado, así como resultados numéricos, generación de gráficos, comparación con soluciones de referencia, estudio del error y análisis del tiempo computacional. Este enfoque permite evaluar el rendimiento y la precisión de distintos métodos numéricos aplicados a fenómenos de transporte térmico y de fluidos.

En aquest projecte s'estudia el disseny d'un sistema d'adquisició de dades capaç de mesurar la pressió i la temperatura a l'interior de la cambra de combustió d'un motor alternatiu de combustió interna (MACI), sincronitzant aquestes lectures amb la mesura de la posició del pistó . L'objectiu d'aquest disseny és dotar l'alumnat d'una eina per a estudiar i analitzar el cicle termodinàmic a l'interior d'un MACI, a més d'oferir un recurs visual atractiu per a mostrar l'evolució de les propietats termodinàmiques en un format de gràfic en temps real, al llarg de tot el cicle de combustió. Per a aconseguir-ho, s'aborden els aspectes teòrics fonamentals involucrats en els processos termodinàmics presents i s'apliquen al cas particular d'un motor Otto d'un cilindre. La simulació computacional d'aquest sistema s'efectua mitjançant mètodes d'Euler, dividint el cicle de combustió en intèrvals angulars molt petits i calculant totes les propietats a partir dels seus valors en l'instant anterior. Aquest mètode presenta avantatges de simplicitat computacional i precisió que permeten un modelat representatiu del sistema físic. A més, l'estudi del motor a partir d'aquest model computacional, permet determinar les especificacions tècniques del projecte. D'aquesta manera, es constitueix l'aplec de condicions i necesitats que han de cobrir els components electrònics necessaris per a la construcció del sistema d'adquisició de dades. Les conclusions del treball poden aportar solucions innovadores per a l'ensenyament dels conceptes termodinàmics en el context dels sistemes propulsius, pel fet de fer més tangibles els conceptes explicats a classe i facilitar un canal d'interacció amb els dispositius experimentals. La solució final consta d'un sensor de pressió i un sensor de posició del pistó i de velocitat del motor amb lectura directa mitjançant una placa d'Arduino Uno R3, i un sensor de temperatura amb un amplificador de senyal. El cost d'adquisició dels materials necessaris per al sistema d'adquisició de dades és de 226,86 €

Aquest TFG afronta el repte d'entendre la creixent amenaça que suposa la pujada progressiva del nivell del mar i els processos erosius de la costa, especialment en el context de les Illes Balears, un territori especialment vulnerable degut a la seva morfologia costanera i la seva alta dependència del turisme de sol i platja. Els escenaris que es projecten de pujada de nivell del mar suposaran la regressió progressiva i la pèrdua de sorra en moltes platges Balears amb conseqüències no només ambientals sinó també socioeconòmiques. Per tal d'abordar aquesta problemàtica, el projecte es divideix en dues parts principals: un marc teòric i un marc pràctic. En el marc teòric es busca comprendre la dinàmica litoral i la morfologia de les platges, aspectes clau que s'han de tenir clars a l'hora d'abordar un projecte d'aquest tipus. S'analitzen els processos físics que condicionen la forma i comportament de les platges, com l'onatge, els vents, corrents, transport de sediments i s'estudien les diferents tipologies de platges. Per altre banda, es fa un estudi de les principals estructures de protecció costanera i els materials que s'utilitzen, per tal d'entendre les solucions més habituals que existeixen davant d'aquests problemes. A més, es fa un breu introducció als models numèrics de simulació costanera a través del programa XBeach, software que s'utilitza més tard a la part pràctica. Per altre banda, el marc pràctic es basa en l'estudi de la problemàtica en el context d'una platja en concret i es pretén avaluar la viabilitat d'implementar una solució realista i efectiva que pugui estabilitzar i protegir la platja, tenint en compte les seves característiques específiques. La ubicació escollida és Cala Millor, a la costa est de Mallorca. El projecte s'aprofitarà dels estudis realitzats al SOCIB (Sistema d'Observació i Predicció Costanera de les Illes Balears) i analitzarà les dades proporcionades que inclouen topografies, observació d'onatge, batimetries i prediccions d'inundació i processos erosius sota diferents escenaris futurs. Amb això, es dissenya una proposta de solució que, a través del software XBeach, es sotmet a diferents simulacions d'escenaris dinàmics per tal d'avaluar la seva efectivitat. Finalment, es fa un anàlisi de viabilitat econòmica, logística i ambiental.

This thesis presents a numerical analysis of the acoustic behavior within the combustion chamber of a solid rocket engine, with a focus on the effects of temperature, acoustic absorption properties, and fuel grain geometry. The study explores how these factors interact to influence pressure oscillations and frequency behavior, which directly impacts the thrust profile. Key findings indicate that increasing the acoustic capacity within the combustion chamber significantly stabilizes pressure waves by reducing oscillation amplitudes, leading to improved control over acoustic instabilities. This stabilization can enhance thrust performance and engine stability, suggesting innovative solutions such as advanced composite materials for the chamber's metallic surfaces or additives in the solid fuel to optimize acoustic absorption. The analysis also highlights the influence of fuel grain geometry on acoustic behavior, particularly in the third acoustic mode, identified as the most significant due to its acoustic instability. In this mode, high-pressure oscillations are concentrated around the nozzle throat. Addressing these instabilities by increasing absorption or optimizing grain geometry could further improve combustion stability.

This thesis analyses the resilience and thermal comfort of the most representative building type in the lowest-income neighbourhood of Barcelona, located in a region with a continental Mediterranean climate. The main objective is to examine how a vulnerable and poorly adapted dwelling responds to rising temperatures and other extreme weather events associated with climate change. The selection of the building was the result of a thorough preliminary investigation into which energy poverty indicators can be applied at the neighbourhood scale. While many of these indicators require specific data that are not easily accessible to students, average disposable income was identified as a recurring and publicly available variable in most of them. Consequently, this indicator was used to select the neighbourhood with the lowest average income in Barcelona. Once it was selected, the predominant building typologies were studied, and the most representative structure, along with its construction materials, was chosen. The study incorporates cooling technologies affordable for low-income households, with a focus on passive strategies applied to a building model developed using OpenStudio and EnergyPlus platforms. The climate data used in the simulations were generated following the methodology proposed by Annex 80 for the city of Barcelona, given the worst expected IPCC scenario, the RCP8.5 pathway. Three temporal scenarios were considered: present day (2006-2025), mid-term future (2041-2060), and long-term future (2081-2100), with special attention given to extreme heatwave events. To assess the building's performance, several indicators of thermal comfort and resilience were used. Additionally, a literature review of similar studies was conducted, focusing on the impact of climate change on economically vulnerable buildings, aiming to identify new, practical, and applicable indicators for future work. Additionally, an analysis of similar studies focusing on the effects of climate change on buildings in situations of economic vulnerability has been carried out, with the aim of identifying new indicators that could be useful and easily applicable in future work. The results obtained seek to contribute to the detection and mitigation of energy poverty, highlighting how it may be exacerbated by the effects of climate change. Although passive strategies retain a certain degree of effectiveness under current conditions, their performance declines significantly in future scenarios, posing a risk to the health of occupants. This situation highlights the need to incorporate low-cost hybrid or active solutions. Despite the inherent limitations of simulation programs and the uncertainty associated with climate projections, this study aims to lay the foundations for more comprehensive future energy analyses, also considering the socioeconomic dimension, where poverty indicators will be of great help.

En aquest treball, s'estudia el disseny d'un reactor que forma part d'una planta de producció de biocombustibles per a l'aviació o SAF (sustainable aviation fuel) a partir de greixos. Aquest reactor és una part essencial del procés, ja que en ell passem de tenir els greixos, d'origen vegetal o animal dels quals s'alimenta, a compostos químics que poden ser tractats, com les parafines. Els greixos dels quals s'alimenta el reactor avui en dia no tenen gaire sortida i són vistos com un residu, d'aquesta manera se li podrà donar sortida a greixos residuals comuns, com ara olis, i aprofitar-se per a poder reduir l'ús de combustibles fòssils. Així doncs, en aquesta memòria s'estudia el disseny del reactor que du a terme el procés anteriorment mencionat. S'estudiaran les condicions de treball a les que l'equip està exposat, ja que per aconseguir els productes que volem s'ha d'operar a altes temperatures i pressions, a més a més, gran part del procés utilitza hidrogen, que en contacte amb els acers pot ocasionar problemes greus de corrosió. Al llarg de la memòria es detallen com funcionen els diferents mecanismes de corrosió que podrien afectar el reactor i posteriorment s'analitza quins són realment una amenaça per a la seva integritat estructural. Posteriorment, es farà una recerca per determinar quina és la millor elecció de material possible per fer cada part del reactor, i seguit d'això, es portarà a terme un seguiment complet del procés de construcció per tal d'assegurar que no hi haurà risc de fallades, tot analitzant el reactor amb estris especialitzats sense danyar l'estructura. Per acabar, s'inclou la planificació seguida durant el projecte, així com el pressupost d'aquest. A més a més, es realitza un estudi ambiental per avaluar l'impacte ambiental que aquest procés comporta, i es compararà el resultat final de l'estimació de contaminació amb una predicció dels possibles avantatges que aquest reactor proporcionarà al llarg d'uns anys en referent a l'estalvi de combustibles fòssils, per tal de determinar si la seva implementació és bona o perjudicial per al medi ambient. En resum, aquesta memòria escrita demostra que el projecte s'ha dut a terme de manera satisfactòria. S'han seguit totes les fases necessàries per a l'execució del projecte i s'han aconseguit tots els objectius marcats inicialment, tant tècnics i professionals com personals.

This Master's Thesis (TFM) focuses on the development of an artificial intelligence (AI)-based predictive model for streamflow forecasting in mountain catchments, applied to the Garona River basin in the Val d'Aran. This research arises from the need for innovative tools that complement traditional hydrological approaches, enabling a more efficient management of hydrological risks in the face of the challenges posed by climate change. As a first step, an exploratory data analysis was conducted, evaluating the correlation between variables and selecting the most relevant ones for the model. Additionally, an analysis of the causes of the 2013 flood in the Garona River basin was carried out to better understand the factors contributing to this extreme event and assess their representation in the predictive model. The model utilizes meteorological, geographical, and IoT sensor data collected in the region, where the monitoring infrastructure has been expanded to improve data coverage and quality. In addition to model development, a proposal for implementing the model in an Early Warning System (EWS) has been designed and developed, aiming to enhance response capacity to extreme hydrological events. Although the results obtained so far have not achieved the expected accuracy, this study has helped identify the main limitations of the model and establish a foundation for future improvements in data integration and algorithm optimization.

Aquest Treball de Fi de Màster presenta el disseny complet per a la remodelació de tres sales blanques dedicades a l'empaquetament de medicaments, garantint una baixa humitat relativa i una classificació ISO 8 (classe D). L'objectiu principal és climatitzar els espais segons les normatives vigents i els requeriments del client, assegurant un entorn òptim per a activitats farmacèutiques, amb especial atenció a la seguretat, la qualitat i l'eficiència energètica. La metodologia del projecte inclou una fase inicial d'anàlisi dels requisits, seguida de la conceptualització i el disseny dels sistemes necessaris. Això implica el dimensionament de climatitzadors, conductes i canonades, l'elecció dels equips de control i monitoratge, i el disseny de les instal·lacions elèctriques. El document també inclou un estudi detallat de les normatives aplicables, com la UNE-EN ISO 14644 i el Reglament d'Instal·lacions Tèrmiques als Edificis (RITE). Els resultats obtinguts mostren que, mitjançant el sistema de climatització proposat, és possible mantenir les condicions de temperatura (22 ± 2 ºC) i humitat relativa (<40% o <20%, segons la sala) especificades pel client. Els càlculs asseguren una renovació d'aire suficient per a cada sala (fins a 30 moviments d'aire per hora) i el compliment de les exigències de filtratge amb filtres HEPA. A més, es proposen solucions energèticament eficients, com l'ús de climatitzadors compactes i un sistema de producció de fluids tèrmics basat en circuits frigorífics de refrigeració. Les conclusions subratllen l'eficàcia del disseny per complir els objectius establerts, destacant la seva viabilitat tècnica i econòmica. El projecte també aporta valor afegit en termes de sostenibilitat i adaptabilitat, oferint flexibilitat per gestionar les sales de manera independent segons les necessitats operatives. Així doncs, tot i l'existència de diverses solucions possibles, s'ha dissenyat un sistema que compleix els requeriments tècnics i normatius del client, garantint la viabilitat econòmica del projecte i maximitzant l'eficiència operativa. Aquesta proposta no només assegura la satisfacció del client, sinó que també permet a l'empresa obtenir beneficis, tant des del punt de vista econòmic com reputacional, consolidant-se com una opció fiable i competitiva al sector.