El alumno Antton Sanjuan Esnaola obtuvo la calificación SOBRESALIENTE CUM LAUDE con mención DOCTORADO INTERNACIONAL
El alumno Antton Sanjuan Esnaola obtuvo la calificación SOBRESALIENTE CUM LAUDE con mención DOCTORADO INTERNACIONAL
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- Título de tesis: Mecanismos de transporte en mezclas multicomponentes: desarrollo analítico, numérico y experimental en diferentes regímenes
Tribunal:
- Presidencia: Werner Köhler (University of Bayreuth)
- Vocalía: Mohamed Najib Ouarzazi (University of Lille)
- Vocalía: Juan Felipe Torres (Australian National University)
- Vocalía: Estela Lapeira Azcue (Mondragon Unibertsitatea)
- Secretaría: Ane Errarte Yarza (Mondragon Unibertsitatea)
Resumen:
La presente tesis doctoral aborda de manera integral el estudio de los mecanismos de transporte en sistemas líquidos binarios y multicomponente bajo distintos regímenes de trabajo. Para ello, se han combinado metodologías analíticas, numéricas y experimentales con el fin de caracterizar el comportamiento termogravitacional y las propiedades termofísicas de soluciones de distinta naturaleza.
El análisis numérico y experimental realizado ha permitido delimitar el campo de validez de la teoría de FJO, demostrando su capacidad para reproducir la separación de especies en régimen estacionario y transitorio, aunque restringida a intervalos moderados de los parámetros adimensionales GrSc/A y ψ. En particular, se ha verificado su validez en régimen transitorio para GrSc/A≤ 200 y en estacionario hasta valores del orden de GrSc/A≤ 1000. Asimismo, el estudio del parámetro ψ ha permitido confirmar el límite clásico de equilibrio ψ≤ 2.00 y proponer una condición más restrictiva en régimen transitorio, ψ≤ 1.00.
En relación con el comportamiento termogravitacional, la formulación analítica 3D desarrollada, respaldada por simulaciones numéricas y validación experimental, demuestra que, para valores elevados de RaTLe, la separación estacionaria de especies aumenta al reducir el confinamiento transversal B de la cavidad. Este resultado pone de manifiesto el papel clave de la difusión transversal en sistemas con confinamiento moderado, ausente en el límite clásico B→∞, permitiendo proponer una correlación universal de la separación en función de B y RaTLe.
Asimismo, se ha estudiado la estabilidad termogravitacional en soluciones negativas mediante teoría lineal tridimensional, simulaciones y experimentación. Los resultados demuestran que el confinamiento transversal actúa como un mecanismo de estabilización capaz de suprimir las corrientes convectivas inducidas por gradientes de densidad adversos, en contraste con las predicciones bidimensionales de inestabilidad. Se han identificado valores críticos de B dependientes de ψ que definen las condiciones bajo las cuales es posible estabilizar estas mezclas en cavidades cartesianas.
En paralelo, el uso combinado de técnicas experimentales convectivas y no convectivas, en condiciones terrestres y de microgravedad, ha permitido determinar propiedades termofísicas y coeficientes de transporte en sistemas complejos. En este contexto, se ha completado la caracterización de la solución polimérica Ps|Tol del proyecto DCMIX4 y se ha analizado la mezcla Ps|Ch en condiciones equivalentes. Asimismo, se han procesado y analizado datos experimentales obtenidos en microgravedad.
Por otra parte, como resultado de una estancia en la Universidad de Bayreuth, se ha llevado a cabo una caracterización de mezclas binarias de alcoholes en Tol y MN, identificando tendencias en función de la longitud de cadena, la temperatura y los cambios de signo de los coeficientes DT y ST.
Por último, se ha extendido la metodología de análisis propuesta por Prof. Bou-Ali y Prof. Platten para permitir la determinación de concentraciones en mezclas cuaternarias mediante medidas de densidad, índice de refracción y velocidad del sonido. Esto ha posibilitado la obtención de coeficientes de termodifusión en sistemas formados por MN|THN|IBB|C12. Además, se ha demostrado la trazabilidad entre coeficientes de termodifusión de sistemas binarios, ternarios y cuaternarios, ampliando correlaciones que permiten predecir los coeficientes de termodifusión de mezclas multicomponente.
En conjunto, esta tesis aporta nuevas metodologías experimentales y numéricas, correlaciones predictivas y datos experimentales originales que contribuyen significativamente a la comprensión de los fenómenos de transporte de masa en sistemas multicomponentes fuera del equilibrio, ampliando el conocimiento disponible y proporcionando herramientas útiles para su análisis y modelización.