DSpace Repository :: Browsing by browse.metadata.doctorateProgram "Industria Zientzietako eta Teknologietako Doktoretza Programa (ED 99/2011)"

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3D-printable composites for magnetic refrigeration based on Ni-Mn-In-Co shape memory alloys
(2023) Khanna, Deepali; Pérez de Landazábal Berganzo, José Ignacio; Sánchez-Alarcos Gómez, Vicente; Ciencias; Zientziak
Las aleaciones con memoria de forma metamagnética (MMSMA) Ni-Mn-Z (Z = In, Sn y Sb) han atraído un gran interés en las últimas décadas debido a sus propiedades asociadas con una transformación estructural llamada Transformación Martensítica (MT) entre un fase austenítica ferromagnética y una fase martensítica débilmente magnética. Como resultado, se produce una variación significativa de la magnetización durante la transformación martensítica. Esta característica permite la inducción de la transformación mediante la aplicación de un campo magnético, lo que da lugar a propiedades multifuncionales tales como la magneto-resistencia gigante, el efecto de memoria de forma magnético y un gran efecto magnetocalórico inverso. Estas propiedades tienen aplicaciones prácticas en detección y refrigeración magnética. Las temperaturas de transformación, la magnetización de las distintas fases, el cambio de entropía asociado a la transformación y otras características magneto-estructurales que determinan las propiedades funcionales dependen de la composición, estructura y microestructura de las aleaciones. Si bien la estructura y la composición (incluido el orden atómico) se han analizado ampliamente, el papel de la microestructura ha recibido menos atención, a pesar de su potencial para controlar las propiedades magneto-estructurales. Por lo tanto, esta tesis doctoral se centra por un lado en examinar la influencia de la microestructura (específicamente en Ni-Mn-In codopado) en las propiedades magneto-estructurales de las micro-partículas producidas por molienda. Por otro lado, el alto MCE que demuestran las aleaciones de Ni-Mn-In-Co las convierte en un material atractivo para su uso en tecnologías de eficiencia energética. Sin embargo, estas aleaciones son muy quebradizas y su uso en dispositivos comerciales (por ejemplo, intercambiadores de calor) se limita a geometrías simples. Para superar este problema, el presente trabajo de tesis demuestra que el uso de compuestos sintetizados empleando micropartículas con memoria de forma magnética (funcionalidad) y polímeros (integridad geométrica) podría ser una alternativa en el futuro. El objetivo principal es poder obtener micro-partículas con propiedades funcionales mejoradas (tamaños compatibles con una boquilla de impresora 3D estándar) que se puedan incrustar en una matriz polimérica que dé como resultado un compuesto magnético imprimible en 3D homogéneo. En este marco, se emplearon tratamientos termo-mecánicos (que incluyen trituración manual, molienda de bolas y recocido térmico) para producir micro-partículas de Ni45Co5Mn36.7In13.3. Se ha analizado la influencia d la molienda mecánica en las propiedades estructurales y magnéticas (características de la MT, estructuras cristalográficas, magnetización de saturación y susceptibilidad magnética) y en los parámetros microestructurales como las tensiones internas y los tamaños de cristalitos de las micropartículas. El análisis se realizó en muestras molidas tanto en austenita como en martensita y sometidas a diferentes tiempos de molienda. Se logró una comprensión más profunda del papel que desempeña la microestructura en las propiedades magneto-estructurales de estas aleaciones meta-magnéticas con memoria de forma. Para cada tiempo de molienda, las partículas se tamizaron en diferentes intervalos de tamaño y se realizó un análisis comparativo de los parámetros magnetoestructurales y microestructurales de las partículas dentro del mismo rango de tamaño. La correlación entre el grado de deformación y el tamaño de partícula abrió nuevas posibilidades para mejorar las propiedades funcionales de las aleaciones, donde con la mera selección del tamaño de partícula (independientemente de la duración, el tiempo y el entorno de la molienda), se puede seleccionar unas propiedades magneto-estructurales específicas con características de transformación definidas. Se ha estimado el MCE y el poder refrigerante de aquellas partículas aptas para ser embebidas en filamentos poliméricos imprimibles. Finalmente, se llevó a cabo la fabricación de compuestos magnéticos en base a mezclas polímero-MMSMA. Se ha analizado el efecto de la adición de las micropartículas sobre las transformaciones de fase y la estabilidad térmica de los polímeros. Los filamentos se extruyeron a partir de los materiales compuestos con una alta concentración de partículas y se obtuvo una adecuada consistencia mecánica. También se demostró la capacidad de impresión de estos filamentos. Como prueba de concepto, se imprimió un intercambiador de calor en 3D para refrigeración magnética utilizando el filamento desarrollado.
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Aggregation and pre-aggregation functions in fuzzy rule-based classification systems
(2018) Lucca, Giancarlo; Bustince Sola, Humberto; Sanz Delgado, José Antonio; Automática y Computación; Automatika eta Konputazioa
Una manera eficiente de tratar problemas de clasificación, entre otras, es el uso de Sistemas de Clasificación Basados en Reglas Difusas (SCBRDs). Estos sistemas están compuestos por dos componentes principales, la Base de Conocimiento (BC) y el Método de Razonamiento Difuso (MRD). El MRD es el método responsable de clasificar nuevos ejemplos utilizando la información almacenada en la BC. Un punto clave del MRD es la forma en la que se agrega la información proporcionada por las reglas difusas disparadas. Precisamente, la función de agregación es lo que diferencia a los dos MRDs más utilizados de la literatura especializada. El primero, llamado de Regla Ganadora (RG), tiene un comportamiento promedio, es decir, el resultado de la agregación está en el rango delimitado por el mínimo y el máximo de los valores a agregar y utiliza la mayor relación entre el nuevo ejemplo a clasificar y las reglas. El segundo, conocido como Combinación Aditiva (CA), es ampliamente utilizado por los algoritmos difusos más precisos de la actualidad y aplica una suma normalizada para agregar toda la información relacionada con el ejemplo. Sin embargo, este método no presenta un comportamiento promedio. En este trabajo de tesis, proponemos modificar la manera en la que se agrega la información en el MRD, aplicando generalizaciones de la integral Choquet. Para ello, desarrollamos nuevos conceptos teóricos en el campo de los operadores de agregación. En concreto, definiremos generalizaciones de la Choquet integral con y sin comportamientos promedio. Utilizamos estas generalizaciones en el MRD del clasificador FARC-HD, que es un SCBRD del estado del arte. A partir de los resultados obtenidos, demostramos que el nuevo MRD puede ser utilizado, de manera eficiente, para afrontar problemas de clasificación. Además, mostramos que los resultados son estadísticamente equivalentes, o incluso superiores, a los clasificadores difusos considerados como estado del arte.
Open Access
Análisis comparativo del ciclo de vida de la patata aplicado a diferentes alternativas de procesado
(2024) Sáenz Baños, Mercedes Irache; Latorre Biel, Juan Ignacio; Jiménez Macías, Emilio; Ingeniería; Ingeniaritza
La industria alimentaria de la patata juega un papel fundamental en nuestra vida diaria y nos revela tanto nuestra cultura, como nuestro estilo de vida y patrones de consumo. La industria transformadora de la patata es consciente de que tanto su producción como el consumo de su producto conlleva implicaciones medioambientales. Por ello, con el fin de asegurar su sostenibilidad a lo largo del tiempo han visto la necesidad de optimizar y mejorar el comportamiento medioambiental de sus productos y de sus procesos. Todo ello, sin perder de vista la seguridad alimentaria, nutrición y las necesidades de los consumidores, las cuales van variando a lo largo del tiempo en nuestra sociedad. Esta esta tesis se reportan dos artículos que investigan el impacto ambiental del lavado, selección y embolsado de patata fresca y sus medidas para mitigarlo, junto con la metodología estudiada con el fin de reducir la demanda energética en el proceso de almacenamiento de la patata. Con el fin de estudiar los impactos más significativos del proceso, se han propuesto distintas medidas para reducir los consumos de recursos hídricos, responsables de la huella hídrica del proceso. Se trata de averiguar qué implicaciones medioambientales tiene la transformación de un kilogramo de patatas desde la llegada de la materia prima a la planta procesadora, hasta la salida del producto transformado, ya apto para el consumidor. Para ello, se necesita averiguar si existen diferencias entre las distintas variedades de patata y entre sus diferentes formatos a lo largo del proceso productivo; ya que es decisiva dicha información para alcanzar una optimización de los recursos y una mínima implicación medioambiental de nuestro entorno. De esta forma, se busca que la industria del procesado de patata fresca reduzca su consumo energético tanto en su producción como almacenamiento, el consumo de agua utilizado durante el proceso e incluso la generación de residuos, avanzando de esta forma en la eficiencia y disminución de los recursos implicados en la cadena alimentaria.
Embargo
Análisis de la siniestralidad laboral: España - Navarra - Empresa multinacional de componente de automoción
(2023) Ríos Eraso, Alonso; Jarén Ceballos, Carmen; Ingeniería; Ingeniaritza
El 8 de noviembre de 1995 se publicó en el BOE la Ley 31/1995 de Prevención de Riesgos Laborales en España, como transposición de una Directiva europea. Después de 25 años de su puesta en vigor se plantea la hipótesis de si realmente se han obtenido unos resultados de mejora en el espacio europeo, español, autonómico y en una empresa multinacional de componente de automoción. El objetivo general de esta tesis doctoral fue analizar la siniestralidad a través de los accidentes laborales en jornada de trabajo en series temporales superiores a 20 años, para poder evidenciar el impacto de dicha ley. Para alcanzar este objetivo, se realizó un análisis estadístico de los diferentes tipos de accidentes registrados y notificados al Ministerio de Trabajo y Economía Social y en la Oficina Estadística de la Unión Europea. Como resultado, se observó que España ha mejorado sus valores absolutos y su índice de incidencia de accidentes mortales desde el inicio del estudio, sin embargo, estuvo por encima de la media de los países europeos comparados. A nivel nacional, todas las comunidades autónomas mejoraron sus índices de incidencia y frecuencia de los accidentes mortales en jornada de trabajo. La radiografía de la siniestralidad es que 98,78% de los accidentes fueron leves, el 1,10% graves y el 0,1% mortales. El prototipo de accidente mortal en jornada de trabajo fue de un varón, representando el 95% del total, con una antigüedad inferior a 10 años, representando el 79,33%, y perteneciente mayoritariamente al sector económico de la construcción y agrario. En la empresa analizada, también mejoraron los valores e índices de accidentabilidad.
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Analysis of sediment export and ephemeral gully erosion in small agricultural watersheds of Iowa and Navarre
(2022) Luquin Oroz, Eduardo Adrián; Campo-Bescós, Miguel; Ingeniería; Ingeniaritza; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
Agricultural activity can significantly affect the environment. The rising global demand for agricultural products, largely as a result of population growth, only increases the pressure on soil resources. In fact, soil erosion and water pollution with sediment are considered among the most critical environmental threats worldwide. This thesis aims to obtain new insights into the phenomenon of soil erosion and sediment export in cultivated areas, of its processes, and to the factors that control them, and evaluate our capacity to predict and simulate some of these processes. The spatial and temporal scale of the study consists of multiple levels, starting from the analysis of at the "watershed scale" using the Experimental Agricultural Watershed Network of the Government of Navarre, both at the multiannual and event-level, and going further into the analysis at the micro-watershed level by studying ephemeral gully erosion and its modeling using information from very detailed observations in Iowa. The following specific objectives addressed this general objective: (i) analyze the hydrological and sediment export behavior of small agricultural watersheds in Navarre; (ii) explore the use of high-resolution measurements of hydrological variables (turbidity, discharge and precipitation) to characterize sediment concentration in agricultural watersheds during storm events; (iii) obtain new insights about internal watershed processes by investigating the factors that condition the occurrence and growth of ephemeral gullies in agricultural micro-watersheds in Iowa; and (iv) to evaluate the capability of the AnnAGNPS-TIEGEM (Tillage lnduced Ephemeral Gully Erosion Model) model to simulate ephemeral gully erosion in Iowa, and propose improvements to the model in light of the results obtained.
Open Access
Analysis of surface roughness in agricultural soils using in-situ measurements and remote sensing techniques
(2017) Martínez de Aguirre Escobar, Alejandro; Álvarez-Mozos, Jesús; Giménez Díaz, Rafael; Proyectos e Ingeniería Rural; Landa Ingeniaritza eta Proiektuak
El término rugosidad superficial del suelo es utilizado para describir las variaciones de elevación de la superficie del suelo (micro-relieve). La rugosidad afecta diferentes procesos hidrológicos importantes como el almacenamiento superficial, la infiltración, la escorrentía y la erosión del suelo. Al mismo tiempo, la rugosidad superficial también afecta la retrodispersión de las microondas en la superficie del suelo y determina el coeficiente de retrodispersión observado por los sensores radar. Debido a esto, su caracterización y cuantificación es relevante en diferentes áreas científicas. Sin embargo, el conocimiento actual sobre esta cuestión está lejos de ser completo y aceptado universalmente. Además, el micro-relieve natural de los suelos agrícolas puede verse afectado también de muy diferentes maneras por la acción del laboreo. En esta tesis doctoral, se ha llevado a cabo experimentación en suelos agrícolas afectados por diferentes tipos de tratamientos de laboreo, persiguiendo los siguientes objetivos: (i) La evaluación y caracterización de diferentes parámetros de rugosidad. (ii) El análisis de la influencia de la escala de medida de la rugosidad en la retrodispersión radar. (iii) El análisis de la influencia del tamaño de la muestra de rugosidad en la retrodispersión radar. (iv) La evaluación de las técnicas de Laser Escáner Terrestre y la denominada “Structure from Motion” para cuantificar la rugosidad superficial. Con todo ello, se espera que esta tesis doctoral contribuya a un mejor entendimiento del fenómeno de la rugosidad superficial del suelo y su caracterización en suelos agrícolas.
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Aplicación de tecnologías de realidad aumentada y realidad virtual mediante dispositivos móviles para la salvaguarda de patrimonio lingüístico
(2024) Sánchez Campos, Walter; Pina Calafi, Alfredo; Rubio Navarro, Gabriel; Estadística, Informática y Matemáticas; Estatistika, Informatika eta Matematika; Universidad Pública de Navarra/Nafarroako Unibertsitate Publikoa
Esta investigación presenta los resultados de un estudio sobre el impacto de la incorporación de un libro de texto de realidad aumentada y aplicaciones móviles android en el proceso de enseñanzaaprendizaje de la lengua náhuat en escuelas públicas de El Salvador. Se aplicó inferencia estadística para determinar la significancia de los valores de las calificaciones entre los estudiantes de un grupo de control y experimental mediante la prueba de Mann-Whitney y la prueba de Brunner-Munzel, previa verificación de los supuestos paramétricos de estas pruebas, en total participaron 150 estudiantes. También se muestran los resultados de la percepción de los estudiantes correspondiente al uso de los recursos antes mencionados, para tal fin fueron administradas encuestas a 113 estudiantes en total, a través de dos cuestionarios con escala de Likert de 5 puntos y frases con escala de tipo diferencial semántica para la recopilación de datos adicionales relacionados para cada pregunta de tipo escala Likert antes mencionado. Los resultados muestran que los estudiantes perciben ventajas específicas vinculadas al uso del libro de texto de realidad aumentada y de aplicaciones móviles android en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la lengua náhuat. Este estudio permite concluir que los estudiantes matriculados en cursos de náhuat en escuelas públicas de El Salvador que participaron en este estudio valoran mucho el proceso de enseñanza-aprendizaje mediado por tecnología de realidad aumentada y aplicaciones móviles.
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Assessment and modeling of the generation and transport of water and solutes in representative watersheds of Navarre (Spain): toward an optimal and sustainable agrarian activity
(2021) Hernández García, Iker; Casalí Sarasíbar, Javier; Campo-Bescós, Miguel; Merchán Elena, Daniel; Ingeniería; Ingeniaritza; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
El objetivo general de esta tesis es ampliar la base de conocimiento sobre la dinámica de los sólidos disueltos totales, con especial atención a los nutrientes más extendidos en los sistemas agrícolas (N, y en menor medida P). Para ello, (1) se han cuantificado las exportaciones de los sólidos disueltos totales y su dinámica en la red de cuencas experimentales de Navarra, considerando diferentes agrosistemas de la región de Navarra (España). Reconociendo la influencia de estos compuestos en diferentes masas de agua, y con el objetivo de arrojar más luz sobre el enfoque de la caja negra de las cuencas en la calidad del agua, (2) se ha evaluado el concepto relativamente novedoso de conectividad de flujo superficial a través de un índice de conectividad del flujo superficial. Este índice se basa en índices de conectividad de flujos superficiales ampliamente contrastados, aplicándose en dos cuencas de secano con cultivo de cereal de invierno (Latxaga y La Tejería). En cuanto a los nutrientes, y centrándonos en la dinámica de los nitratos y fosfatos, (3) se ha caracterizado la concentración y la exportación de nitratos y fosfatos en diferentes escalas temporales en estas dos cuencas. En ellas se han identificado los factores controladores de estas dinámicas para estas dos cuencas. Por último, (4) se han cuantificado los factores controladores de nutrientes previamente identificados considerando diferentes escenarios posibles, y se ha evaluado la capacidad del modelo AnnAGNPS para las exportaciones de nitrógeno disuelto en las dos cuencas de secano con cultivo de cereal de invierno.
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Aumento de potencia en un motor comercial de encendido provocado alimentado con hidrógeno: mezclas hidrógeno-metano y combustiones anómalas
(2020) Urroz Unzueta, José Carlos; Diéguez Elizondo, Pedro; Gandía Pascual, Luis; Ingeniería; Ingeniaritza
Este trabajo se ha centrado en el aumento de potencia de un motor comercial de encendido provocado alimentado con hidrógeno. La extremadamente baja densidad del hidrógeno conlleva una menor potencia, frente a otros combustibles como la gasolina, por unidad de cilindrada del motor. Con el objetivo de paliar esta deficiencia, el presente trabajo se centra en dos líneas de investigación. En primer lugar, se estudian las mezclas de hidrógeno con metano, compuesto éste de alto contenido energético por unidad de volumen. En segundo lugar, se analizan las combustiones anómalas, problemática inherente a los combustibles, pero muy determinante para el hidrógeno debido a su elevada reactividad química.
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Avances en el conocimiento de la erosión por flujos concentrados y su óptima evaluación en campo: un enfoque experimental
(2021) Zubieta Laseca, Elena; Giménez Díaz, Rafael; Casalí Sarasíbar, Javier; Ingeniería; Ingeniaritza; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
La presente tesis tiene como propósito (i) ampliar el conocimiento sobre la interrelación entre la hidráulica y la morfología de canales de erosión a través de una detallada caracterización y análisis de la macro-rugosidad en surcos de erosión desarrollados en campo; con el fin último de contribuir a un mejor entendimiento de la erosión por flujos concentrados y consecuentemente a su correcta modelización. (ii) Se busca, además, mejorar las técnicas de monitoreo de canales de erosión en campo, surcos y cárcavas (efímeras), mediante el análisis y estimación del error que inadvertidamente (y de forma sistemática) estarían cometiendo los investigadores al caracterizar la geometría de canales de erosión a partir de datos de campo. (iii) Y desarrollar y evaluar una innovadora metodología experimental para la detección de sedimentos generados por erosión por flujo concentrado, a partir de trazadores magnéticos, para su posterior uso en experimentos en campo. Esto incluye el análisis de los principales factores que afectan la señal magnética como así también técnicas de aplicación y distribución del trazador en la zona de estudio.
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Behavioral analysis in cybersecurity using machine learning: a study based on graph representation, class imbalance and temporal dissection
(2022) Zola, Francesco; Galar Idoate, Mikel; Bruse, Jan Lukas; Estadística, Informática y Matemáticas; Estatistika, Informatika eta Matematika
The main goal of this thesis is to improve behavioral cybersecurity analysis using machine learning, exploiting graph structures, temporal dissection, and addressing imbalance problems.This main objective is divided into four specific goals: OBJ1: To study the influence of the temporal resolution on highlighting micro-dynamics in the entity behavior classification problem. In real use cases, time-series information could be not enough for describing the entity behavior classification. For this reason, we plan to exploit graph structures for integrating both structured and unstructured data in a representation of entities and their relationships. In this way, it will be possible to appreciate not only the single temporal communication but the whole behavior of these entities. Nevertheless, entity behaviors evolve over time and therefore, a static graph may not be enoughto describe all these changes. For this reason, we propose to use a temporal dissection for creating temporal subgraphs and therefore, analyze the influence of the temporal resolution on the graph creation and the entity behaviors within. Furthermore, we propose to study how the temporal granularity should be used for highlighting network micro-dynamics and short-term behavioral changes which can be a hint of suspicious activities. OBJ2: To develop novel sampling methods that work with disconnected graphs for addressing imbalanced problems avoiding component topology changes. Graph imbalance problem is a very common and challenging task and traditional graph sampling techniques that work directly on these structures cannot be used without modifying the graph’s intrinsic information or introducing bias. Furthermore, existing techniques have shown to be limited when disconnected graphs are used. For this reason, novel resampling methods for balancing the number of nodes that can be directly applied over disconnected graphs, without altering component topologies, need to be introduced. In particular, we propose to take advantage of the existence of disconnected graphs to detect and replicate the most relevant graph components without changing their topology, while considering traditional data-level strategies for handling the entity behaviors within. OBJ3: To study the usefulness of the generative adversarial networks for addressing the class imbalance problem in cybersecurity applications. Although traditional data-level pre-processing techniques have shown to be effective for addressing class imbalance problems, they have also shown downside effects when highly variable datasets are used, as it happens in cybersecurity. For this reason, new techniques that can exploit the overall data distribution for learning highly variable behaviors should be investigated. In this sense, GANs have shown promising results in the image and video domain, however, their extension to tabular data is not trivial. For this reason, we propose to adapt GANs for working with cybersecurity data and exploit their ability in learning and reproducing the input distribution for addressing the class imbalance problem (as an oversampling technique). Furthermore, since it is not possible to find a unique GAN solution that works for every scenario, we propose to study several GAN architectures with several training configurations to detect which is the best option for a cybersecurity application. OBJ4: To analyze temporal data trends and performance drift for enhancing cyber threat analysis. Temporal dynamics and incoming new data can affect the quality of the predictions compromising the model reliability. This phenomenon makes models get outdated without noticing. In this sense, it is very important to be able to extract more insightful information from the application domain analyzing data trends, learning processes, and performance drifts over time. For this reason, we propose to develop a systematic approach for analyzing how the data quality and their amount affect the learning process. Moreover, in the contextof CTI, we propose to study the relations between temporal performance drifts and the input data distribution for detecting possible model limitations, enhancing cyber threat analysis.
Embargo
Catalizadores soportados de metales de transición para la valorización de CO2 mediante hidrogenación
(2023) González Rangulan, Vigni Virginia; Gandía Pascual, Luis; Bimbela Serrano, Fernando; Ciencias; Zientziak
El objetivo general de esta tesis doctoral es contribuir al desarrollo de catalizadores para llevar a cabo la reacción de metanación de CO2. Para la consecución de este objetivo general se han establecido una serie de objetivos específicos: Estudio preliminar y revisión bibliográfica de los aspectos fundamentales para el desarrollo, formulación, preparación y evaluación de catalizadores de Ni y Co soportados para la reacción de hidrogenación de CO2: naturaleza del soporte, método de preparación, incorporación de la carga de metal, condiciones de Capítulo 1 activación y condiciones de operación durante la reacción, entre otros, a fin de establecer las bases que guíen el diseño de un catalizador activo, selectivo y estable. Desarrollo de catalizadores de Ni y Co en forma de polvo empleando diversos óxidos metálicos como soportes, a fin de poner de manifiesto el efecto de la interacción metal-soporte en la conversión del CO2. Estudio del efecto las variables operacionales más relevantes en la reacción: temperatura de reacción, tiempo de reacción y temperatura de reducción de los catalizadores, prestando especial atención a la conversión del reactante evaluado (CO2) y el rendimiento a CH4 y a CO. Realización de ensayos de actividad catalítica que permitan efectuar la evaluación del comportamiento de los diferentes catalizadores preparados en la reacción de hidrogenación de CO2 mediante la determinación de la actividad específica por centro activo y la energía de activación aparente. Relacionar las propiedades de los catalizadores con su comportamiento durante la reacción de hidrogenación del CO2 para obtener claves que guíen el diseño racional de los mismos a través del análisis conjunto de los resultados de los ensayos catalíticos y de caracterización físico-química. Análisis de los resultados y selección de aquellos catalizadores con resultados más prometedores, a fin de evaluarlos con el sistema de análisis mediante espectroscopía de infrarrojo operando FTIR y obtener información relevante que permita contribuir a elucidar el mecanismo de reacción para la metanación del CO2.
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Computing with uncertainty truth degrees: a convolution-based degrees
(2017) Miguel Turullols, Laura de; Bustince Sola, Humberto; Baets, Bernard de; Induráin Eraso, Esteban; Automática y Computación; Automatika eta Konputazioa
La teoría de los conjuntos difusos puede contemplarse como un conjunto de herramientas matemáticas excepcionalmente adaptadas para trabajar con información incompleta, falta de nitidez e incertidumbre no aleatoria. De hecho, como herramienta en ingeniería, para traducir el lenguaje natural humano impreciso en un objeto matemático, los conjuntos difusos juegan un papel decisivo para superar la brecha entre el hombre y los ordenadores. Sin embargo, es ampliamente conocido que la asignación de un valor preciso como pertenencia no es una tarea sencilla. En la literatura, se han propuesto y estudiado varias generalizaciones de los conjuntos difusos para resolver esta dificultad. Más aún, estas generalizaciones han demostrado ser una herramienta útil, al mejorar los resultados en diferentes aplicaciones. Las generalizaciones difieren de los conjuntos difusos en el objeto matemático que se utiliza para modelar la imprecisión y/o incertidumbre. Especifícamente, los conjuntos difusos toman elementos en el intervalo unidad [0, 1] mientras que las generalizaciones toman objetos matemáticos más complejos como intervalos (conjuntos difusos intervalo-valorados), subconjuntos del intervalo unidad (conjuntos difusos "conjunto-valorados") o funciones (conjuntos difusos tipo-2), entre otros. No obstante, el uso de las generalizaciones de los conjuntos difusos tiene un gran inconveniente. Antes de aplicar las generalizaciones de los conjuntos difusos es necesario adaptar ad hoc cada noción teórica al correspondiente objeto matemático que modela la incertidumbre en la aplicación, es decir, es necesario redefinir cada noción teórica reemplazando el intervalo unidad [0, 1] por objetos matemáticos más complejos. En la historia de los conjuntos difusos quedó claro relativamente pronto que la relación natural entre la teoría de conjuntos y la lógica clásica podía ser imitada generando una relación entre la teoría de los conjuntos difusos y la lógica multi-valuada. Hoy en día esta lógica multivaluada recibe el nombre de lógica difusa. Del mismo modo, cada generalización de los conjuntos difusos genera un nuevo sistema lógico. Todos estos sistemas lógicos coinciden en que intentan modelar incertidumbre, pero difieren en el objeto matemático que representa esta incertidumbre. Es fácil comprobar que el mismo problema entre conjuntos difusos y sus generalizaciones puede encontrarse en los distintos sistemas lógicos, es decir, aunque todos ellos son similares, cada noción teórica tiene que ser redefinida para cada lógica. Este problema, junto con el gran número de lógicas que modelan incertidumbre, nos ha llevado a estudiar si es o no posible encontrar un sistema que englobe estas lógicas y nos ha motivado a proponer un sistema lógico que permita modelar la incertidumbre de manera más flexible. Centrándonos especialmente en sistemas lógicos provenientes de la lógica difusa, en esta tesis doctoral proponemos un nuevo sistema lógico que recupera varias de las lógicas de la literatura. La principales ventajas de nuestra propuesta son: evitará la excesiva repetición de las nociones teóricas; permitirá adaptar la aplicación a la generalización de los conjuntos difusos más adecuada de una manera mucho más sencilla. En esta tesis doctoral presentamos la semántica del modelo lógico propuesto junto con un estudio en profundidad de la operación de convolución que se utiliza para definir las conectivas disyunción y conjunción del sistema.
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Contribución al desarrollo de sensores de gases basados en resonancias ópticas
(2022) Vitoria Pascual, Ignacio; Matías Maestro, Ignacio; Ruiz Zamarreño, Carlos; Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación; Ingeniaritza Elektrikoa, Elektronikoaren eta Telekomunikazio Ingeniaritzaren; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
Los sensores basados en resonancias ópticas han incrementado su popularidad estos últimos años. Cobran especial relevancia en aplicaciones como la detección de gases gracias a su alta sensibilidad y robustez en ambientes agresivos. Esta tesis ha contribuido a la mejora de sensores de gases basados en resonancias ópticas empleando dos enfoques; la búsqueda de materiales sensibles a gases y el desarrollo de nuevas técnicas de interrogación. Los materiales investigados están formados por una matriz polimérica con materiales nanoestructurados: nanopartículas de óxido tungsteno, nanodiamantes y nanosheets de óxido de grafeno. Las propiedades de estos materiales son testeadas ante diferentes gases e índices de refracción externo (surrouding refractive index SRI). En la búsqueda de sensores ultrasensibles al SRI, se desarrollan dos líneas de investigación. Una estudia el efecto LMR y su sensibilidad en la región de infrarrojo medio (MIR) empleando fibras ópticas fluoradas y TiO2 como material. La otra, se centra en resonancias acuñadas por primera como surface exciton polariton resonance (SEPR) basándose en el efecto long range surface exciton polariton (LRSEP). Para ello se desarrolla un sensor en configuración Kretschmann-Raether con dos películas de Cr y MgF2. También se estudia los papeles de los distintos parámetros del sensor, así como experimentalmente la sensibilidad al ángulo de incidencia y SRI.
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Dealing with uncertainty: a human perception approach in image processing
(2019) Marco Detchart, Cedric; López Molina, Carlos; Fernández Fernández, Francisco Javier; Estadística, Informática y Matemáticas; Estatistika, Informatika eta Matematika
Una de las maneras de abordar la comparación entre objetos es mediante el uso de la similitud (comparando sus atributos comunes) o la disimilitud (comparando sus diferencias). La similitud ha sido estudiada de maneras muy diversas, desde muchos puntos de vista y en una variedad de campos tales que la psicología, la neurociencia o las matemáticas. Uno de los principales temas en los que las distancias y las similitudes han sido abordadas es a través de la lógica difusa, que permite implementar una perspectiva humana en las medidas de comparación, aportando una herramienta que permite capturar la incertidumbre inherente en la percepción de la distancia. Dentro de este contexto de la comparación y la similitud, encontramos un concepto relacionado, como es la correspondencia de características. Este concepto es una de las técnicas más utilizada en la detección de patrones o la evaluación del rendimiento de un algoritmo. En esta tesis doctoral hemos estudiado la similitud en el contexto de la lógica difusa junto con una serie de propuestas en las que tiene cabida. Entre otras, podemos citar la extracción de patrones en el análisis de huellas dactilares, cuyo estudio ha llevado en esta tesis al desarrollo de nuevos conceptos como las Funciones de Equivalencia Restringidas Radiales y las Medidas de Similitud Radiales, que modelan la similitud percibida entre datos radiales, tanto escalares como vectoriales. Además, como un estudio más explícito de las distancias en la lógica difusa, hemos abordado el estudio de las distancias, las medidas de similitud y la entropía en conjuntos difusos intervalo-valorados. Para ello, hemos incluido la amplitud del intervalo en el cálculo de las medidas. Esta condición adicional nos ha permitido conectar la incertidumbre contenida en el intervalo final con la del intervalo inicial. Finalmente, de manera complementaria hemos estudiado la aplicación de nuestros resultados teóricos en tareas de procesamiento de imagen. Hemos desarrollado un detector de bordes mediante el uso de funciones monótonas direccionalmente ordenadas y técnicas de toma de decisión por consenso. Además, hemos realizado un estudio que recoge las diferentes técnicas de análisis de calidad para los métodos de extracción de bordes, resultando en una nueva taxonomía de los diferentes métodos y un análisis de su comportamiento, mostrando que ninguno de los métodos es más adecuado que otro, siendo equivalentes entre si.
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Demographic bias in machine learning: measuring transference from dataset bias to model predictions
(2024) Domínguez Catena, Iris; Galar Idoate, Mikel; Paternain Dallo, Daniel; Estadística, Informática y Matemáticas; Estatistika, Informatika eta Matematika
As artificial intelligence (AI) systems increasingly influence critical decisions in society, ensuring fairness and avoiding bias have become pressing challenges. This dissertation investigates demographic bias in machine learning, with a particular focus on measuring how bias transfers from datasets to model predictions. Using Facial Expression Recognition (FER) as a primary case study, we develop novel metrics and methodologies to quantify and analyze bias at both the dataset and model levels. The thesis makes several key contributions to the field of algorithmic fairness. We propose a comprehensive taxonomy of types of dataset bias and metrics available for each type. Through extensive evaluation on FER datasets, we demonstrate the effectiveness and limitations of these metrics in capturing different aspects of demographic bias. Additionally, we introduce DSAP (Demographic Similarity from Auxiliary Profiles), a novel method for comparing datasets based on their demographic properties. DSAP enables interpretable bias measurement and analysis of demographic shifts between datasets, providing valuable insights for dataset curation and model development. Our research includes in-depth experiments examining the propagation of representational and stereotypical biases from datasets to FER models. Our findings reveal that while representational bias tends to be mitigated during model training, stereotypical bias is more likely to persist in model predictions. Furthermore, we present a framework for measuring bias transference from datasets to models across various bias induction scenarios. This analysis uncovers complex relationships between dataset bias and resulting model bias, highlighting the need for nuanced approaches to bias mitigation. Throughout the dissertation, we emphasize the importance of considering both representational and stereotypical biases in AI systems. Our work demonstrates that these biases can manifest and propagate differently, necessitating tailored strategies for detection and mitigation. By providing robust methodologies for quantifying and analyzing demographic bias, this research contributes to the broader goal of developing fairer and more equitable AI systems. The insights and tools presented here have implications beyond FER, offering valuable approaches for addressing bias in various machine learning applications. This dissertation paves the way for future work in algorithmic fairness, emphasizing the need for continued research into bias measurement, mitigation strategies, and the development of more inclusive AI technologies.
Open Access
Desarrollo de catalizadores basados en rodio y otros metales de transición para la producción de gas de síntesis a partir de biogás
(2021) Navarro Puyuelo, Andrea; Gandía Pascual, Luis; Bimbela Serrano, Fernando; Reyero Zaragoza, Inés; Ciencias; Zientziak
El objetivo último de esta tesis doctoral es formular catalizadores de Rh y Co y desarrollar, a partir de las mejores formulaciones, sistemas catalíticos estructurados para la producción de gas de síntesis mediante el reformado de biogás. Se han considerado como rutas de reformado las reacciones de reformado seco y su combinación con la oxidación parcial de metano, a través del reformado combinado de tipo ‘oxy‐CO2’.
Open Access
Desarrollo de materiales de construcción sostenibles basados en cementantes de óxido de magnesio de bajo impacto ambiental. Aplicación a la estabilización de suelos con sulfatos
(2024) Del Castillo García, Jesús María; Seco Meneses, Andrés; Marcelino Sádaba, Sara; Ingeniería; Ingeniaritza
La presente tesis por compendio de publicaciones recoge la investigación realizada para la estabilización de suelos con sulfatos, dentro del contexto de la ingeniería civil, mediante el empleo de cementantes hidráulicos basados en el óxido de magnesio (MgO). Para ello se han desarrollado y ampliado investigaciones previas relacionadas con el uso de un cemento basado en la activación de escoria granulada de alto horno (GGBS: Ground Granulated Blast-furnace Slag) mediante la adición de un MgO de bajo grado de pureza. El MgO empleado en esta investigación procede de residuos o subproductos generados en los procesos de fabricación y uso de material refractario manufacturado a partir de la calcinación del mineral magnesita. La investigación llevada a cabo parte de otras investigaciones previas que derivaron en el desarrollo del citado cementante patentado de forma conjunta por la empresa Magnesitas Navarra S.A. (MAGNA) y la Universidad Pública de Navarra (patente conjunta UPNA/MAGNA 'Ligante hidráulico para materiales de construcción'). Este producto presentó una potencialidad muy alta para su empleo en la estabilización de suelos, así como una baja reactividad con los sulfatos, pudiendo limitar los efectos adversos que se producen en la interacción entre los sulfatos y los aditivos estabilizantes basados en el óxido de calcio (CaO) como son los cementos comunes y la cal (únicos estabilizantes indicados en la normativa nacional para la construcción de carreteras), lo que deriva en la generación de sulfatoaluminatos hidratados del grupo de la etringita, de muy alta capacidad expansiva.
Open Access
Desarrollo de nuevos procesos de fabricación de nanoestructuras para aplicaciones ópticas avanzadas basados en litografía por interferencia láser
(2015) Cornago Santos, Ignacio; Bravo Larrea, Javier; Rodríguez Trías, Rafael; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen Ingeniaritza; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua: 264/01/08; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua: IIQ11902.RA1; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua: IIM13156.RI1; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua: IIQ14076.RI1; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua: IIQ14598.RI1; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua: 485/2010
En esta tesis doctoral se presentan varios procesos de fabricación de nanoestructuras periódicas mediante litografía por interferencia láser, desarrollados para diferentes aplicaciones. En la primera parte se muestra el estudio y la optimización de los procesos de preparación de muestra, formación de patrón y transferencia. Las principales aplicaciones para las que se han desarrollado estos procesos se recogen en la segunda parte, y pueden englobarse en dos grandes grupos: superficies nanoestructuradas anti-reflectantes y nanoestructuras utilizadas como biosensores. Para superficies anti-reflectantes, se presentan varios procesos de fabricación de nanoconos de sílice y de silicio. Entre otros resultados se ha fabricado una oblea de sílice con nanoconos de relación de aspecto 3 en ambas caras que presenta una transmitancia superior al 99% entre 400 nm y 500 nm de longitud de onda en incidencia normal. Por otro lado, con el objetivo de minimizar la reflexión en células solares para mejorar su eficiencia, se presenta también un novedoso proceso de fabricación de nanoestructuras sobre los sustratos no pulidos utilizados comúnmente en la industria fotovoltaica, que tienen una rugosidad RMS de 750 nm. Se ha nanoestructurado uno de estos sustratos con pilares de 300 nm de diámetro, 220 nm de altura y 375 nm de periodo, en un área de 8 cm x 8 cm con un total nanoestructurado del 75%. Además, se ha integrado en una célula solar mostrando una reflectancia inferior al 10% en incidencia normal en el rango de 500 nm a 1.000 nm de longitud de onda, y una eficiencia del 15,56%. En cuanto a la fabricación de superficies nanoestructuradas para biosensores, se han fabricado nanoestructuras para dos tipos: biosensores basados en el fenómeno de la resonancia del plasmón superficial localizado (LSPR), y biosensores basados en nanopilares resonantes (RNP). En el primer caso, se presentan procesos de fabricación de varios tipos de nanoestructuras periódicas de oro sobre vidrio: patrones de líneas, pilares y agujeros. Algunas de las nanoestructuras fabricadas se han utilizado como transductor de un biosensor LSPR, obteniendo unos límites de detección de proteínas en concentraciones en torno a 6·10-9 moles/litro. Por último, se presenta el desarrollo de un proceso de fabricación de RNP compuestos por una multi-capa de SiO2 y Si3N4. Se han fabricado varios chips con RNP de diferentes dimensiones, y se han utilizado como transductores de sensores de cambios de índice de refracción como prueba de concepto, mostrando una sensibilidad alta en comparación con los valores de sensibilidad publicados recientemente.
Open Access
Desarrollo de recubrimientos funcionales nanoestructurados basados en la incorporación de óxidos metálicos fotocatalíticos
(2024) Sandúa Fernández, Xabier; Rivero Fuente, Pedro J.; Rodríguez Trías, Rafael; Ingeniería; Ingeniaritza; Gobierno de Navarra / Nafarroako Gobernua
Este trabajo se centra en el desarrollo de recubrimientos fotocatalíticos funcionales mediante la incorporación de óxidos metálicos. Inicialmente se realiza la funcionalización y optimización de un recubrimiento fotocatalítico, con el TiO2 como precursor principal. Para ello, se elabora un estudio comparativo con diversas técnicas de deposición, capaces de inmovilizar el precursor TiO2 en una matriz de fibras poliméricas obtenidas por la técnica de electrospinning, empleando para ello el polímero PAA. Una vez identificadas las dos técnicas de inmovilización que mejores resultados presentan, se elabora un nuevo estudio comparativo en donde se introducen diferentes óxidos metálicos (WO3, Fe2O3, SrTiO3) como elementos coadyuvantes del TiO2. De este estudio se obtiene la combinación de compuestos activos y la técnica de inmovilización más funcional. Una vez obtenido el recubrimiento fotocatalítico óptimo, se realiza con éste un estudio de degradación de diferentes tintes orgánicos, para así estudiar la tendencia de degradación que presentan estos tintes depositados en un mismo tipo de recubrimiento fotocatalítico. Por último, con el fin de obtener un recubrimiento que también pueda ser activado en el rango visible de la luz, se sintetizan nanopartículas de oro en la superficie de las partículas de TiO2, para activar el efecto de resonancia localizada de plasmones superficiales (LSPR). De esta manera, la fotocatálisis puede ser activada con una fuente que emite dentro del espectro visible.