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Hermida-Merino, CAutor o Coautor

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21 de octubre de 2025
Publicaciones
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Artículo

Methyl myristate PCM nanoemulsions for low-temperature thermal management in laminar flow

Publicado en: APPLIED THERMAL ENGINEERING. 280 128493- - 2025-12-01 280(), DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2025.128493

Autores:

Cabaleiro, D; Morimoto, T; Fukuda, Y; Hermida-Merino, C; Kumano, H
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Afiliaciones

Aoyama Gakuin Univ, Dept Mech Engn, 5-10-1 Fuchinobe,Chuo Ku, Sagamihara 2525258, Japan - Autor o Coautor
Tech Univ Cartagena, Dept Appl Phys & Naval Technol, Campus Muralla Mar, Cartagena 30203, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Dept Ingn Elect Elect Automat & Fis Aplicada, Ronda Valencia 3, Madrid 28012, Spain - Autor o Coautor
Univ Vigo, Dept Fis Aplicada, Campus Lagoas Marcosende, Vigo 36310, Spain - Autor o Coautor
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Resumen

Nanoemulsified phase change materials are emerging as efficient thermal fluids for enhancing energy storage across diverse applications. This study explores the development and performance of nanoemulsions for laminar flow heat transfer. The slurries were based on an ethylene glycol:water solution (25:75 by weight), into which 2-10 wt% of a tailored organic blend (rich in methyl myristate and containing methyl stearate, n-nonadecane, and cetyl alcohol) was dispersed. A dual-surfactant system (sodium dodecyl sulfate and Brij (TM) S2) ensured colloidal stability and nanometric droplets (similar to 140-180 nm). Calorimetric studies revealed transitions starting near 9-10 degrees C (melting) and 8-9 degrees C (crystallization). The 10 wt% dispersion demonstrated up to 25 % greater thermal energy storage than the base fluid over 4-17 degrees C range. Rheological analyses indicated mostly Newtonian behavior, with slight shear-thinning at low temperatures in the most concentrated sample. Viscosity evaluations based on pressure drop analyses supported these findings. Heat transfer tests in a horizontally heated tube showed that, outside the droplets transition, Nusselt numbers closely followed classical laminar flow predictions. However, near the melting point of dispersed phase, a significant enhancement in heat transfer was observed, attributed to latent heat adsorbed by the nanoemulsified mixture. Additionally, the lower section of the pipe exhibited values up to 70 % above to what expected according to classical equations, likely due to buoyancy-induced secondary flows that may enhance mixing and thermal boundary layer disruption. An overall assessment of thermo-fluidic performance reveals that 6 wt% emulsions achieves the most effective compromise between enhanced heat transfer and manageable flow resistance.
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Palabras clave

Boundary layersCircular tube heat transferCircular tubesDropsEmulsificationEmulsionsEnergy storageEthyleneEthylene glycolFatty-acid methylHeat resistanceHeat storageHeat-transfer characteristicsLaminar flowMethyl myristateNanoemulsionNanoemulsion stabilityParaffinPerformancePhase changePhase change material nanoemulsionPhase change material nanoemulsionsPhase change materialsPhase-change emulsionShear thinningSurfaceThermo-fluidic performanceThermophysical propertiesViscosityWater emulsions

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista APPLIED THERMAL ENGINEERING debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2025, se encontraba en la posición 9/182, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Engineering, Mechanical.

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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-05:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 2 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Japan.

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (Cabaleiro, D) .

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido Cabaleiro, D.

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Objetivos del proyecto

Los objetivos perseguidos en esta aportación se centran en avanzar en el conocimiento y aplicación de nanoemulsiones de materiales de cambio de fase para la gestión térmica en flujo laminar. Se pretende analizar la estabilidad coloidal y las características de las nanoemulsiones basadas en mezclas orgánicas ricas en metil miristato. Evaluar las propiedades calorimétricas y de almacenamiento energético en un rango de temperaturas bajas (4-17 °C). Determinar el comportamiento reológico y la influencia en la caída de presión en función de la concentración. Caracterizar la transferencia de calor en tubos horizontales, especialmente cerca del punto de fusión, y comprender los mecanismos que potencian el intercambio térmico. Finalmente, identificar la concentración óptima que equilibra la mejora térmica y la resistencia al flujo.
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Resultados más relevantes

Los resultados más relevantes del estudio se centran en el desarrollo y evaluación de nanoemulsiones de materiales de cambio de fase para la gestión térmica en flujo laminar. Se observó que las transiciones calorimétricas comienzan cerca de 9-10 °C (fusión) y 8-9 °C (cristalización). La dispersión al 10 % en peso mostró un almacenamiento de energía térmica hasta un 25 % superior al fluido base en el rango 4-17 °C. El comportamiento reológico fue mayormente newtoniano, con un ligero adelgazamiento por cizallamiento a bajas temperaturas en la muestra más concentrada. En ensayos de transferencia de calor, los números de Nusselt siguieron predicciones clásicas fuera de la transición, mientras que cerca del punto de fusión se observó una mejora significativa, con incrementos de hasta un 70 % en la sección inferior del tubo atribuibles a flujos secundarios inducidos por la flotabilidad.
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Reconocimientos ligados al ítem

Grants PID2020-112846RB-C21 and PID2022-136443OB-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by "ERDF A way of making Europe". D. Cabaleiro was a recipient of a "Juan de la Cierva" contract (agreement IJC2020-043779-I) supported by the Spanish "Ministerio de Ciencia e Innovacion" and the European Union NextGenerationEU/PRTR. D. Cabaleiro also acknowledges the financial support provided under "Jose Castillejo" Program (grant: CAS22/00090) . C. Hermida-Merino acknowledges financial support by Comunidad de Madrid (Spain) through the Multiannual Agreement 2023-2026 with Universidad Politecnica de Madrid in, Line A, Emerging PhD researchers (ref. M230020126A-CNHM) .
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