This document presents a methodology that (using tunable finite element models) allow validating during the development phase of the project, the behavior that equipment and mechanical systems will have once they are installed in microgravity. To achieve this purpose, a general methodology is developed initially. It can be applied to any space system or equipment necessary to know the behavior of any engineering parameter in case this parameter is affected by the particular space conditions. Later, the general methodology in applied over the VIF System. Thus, a concrete methodology for a mechanical system (VIF System) is developed in order to analyze a set of mechanical parameters that allow predicting on ground the mechanical behavior of this system once it is in microgravity. Once defined the mechanical parameters that are required to be analyzed and characterized form the VIF System (forces, moments, velocities, accelerations, etc), then the test phase started. In this phase, test equipment is developed and the VIF System is installed on. The VIF System is externally excited and it is acquired the VIF System behavior, for different levels of excitement, using the appropriate sensors (accelerometers, strain gauges, position sensors, etc). In this way, it is obtained the characterization of VIF System on ground. Once the VIF system has been already characterized on ground, a finite element model (FEM) of the VIF System is performed. This model is properly characterized to achieve the same behavior that the VIF System showed during previous tests. Finally, the FEM model is modified applying a zero gravity condition. This allows getting the VIF System behavior under these particular microgravity conditions. / El present treball planteja una metodologia que, basant-se fonamentalment en models d’elements finits caracteritzables, permet analitzar, a la fase de desenvolupament del projecte, el comportament que equips i sistemes mecànics tindran un cop es trobin instal•lats en condicions de microgravetat. Per aconseguir aquest propòsit, inicialment es desenvolupa una metodologia general que permet ser aplicada a qualsevol equip o sistema espacial on sigui necessari conèixer el comportament de qualsevol paràmetre d’enginyeria que es trobi afectat per les particulars condicions de l’espai. Posteriorment, la teoria general es particularitza pel cas concret d’un sistema mecànic, el Sistema VIF, plantejant així una metodologia particular que permet predir a terra el comportament que tindran un seguit de paràmetres mecànics quan el Sistema VIF es trobi en condicions de microgravetat. Un cop definits els paràmetres mecànics que es volen analitzar i caracteritzar del Sistema VIF (forces, moments, velocitats, acceleracions, etc), s’inicia la fase de test. En aquesta fase es desenvolupa un equip de test on s’hi instal•la el Sistema VIF. L’excitació externa que s’efectua sobre el Sistema VIF permet recollir, usant els sensors adients (acceleròmetres, galgues extensomètriques, sensors de posició, etc), el comportament del Sistema VIF per diferents nivells d’excitació. D’aquesta manera, s’obté la caracterització del Sistema VIF a terra. Una vegada es disposa del Sistema VIF ja caracteritzat a terra, cal realitzat un model d’elements finits (FEM) del Sistema VIF. Aquest model es caracteritza adequadament per tal que assoleixi el mateix comportament que mostrava el Sistema VIF durant la fase de tests. Finalment, s’aplica sobre el model FEM la condició d’ingravidesa imposant un valor de gravetat nul•la. D’aquesta manera, s’obté el comportament del Sistema VIF en aquestes particulars condicions de microgravetat que proporciona l’espai.

We study the formation and spreading of a turbulent jet of bubbles in microgravity. This has been analyzed from the recordings obtained in previous experimental campaigns of microgravity. Results have been compared with a simplified model of passive bubbles, in which bubbles are advected by the mean flow and dispersed due to the local degree of turbulence at each point of the jet. Thanks to the expertise obtained with this part of the thesis, we have designed and built a new experiment that has been used 36 times in the 4.7 s drop tower of ZARM (“Center of Applied Space Technology and Microgravity”) in Bremen. With this experiment we have obtained, for the first time in history, a monodisperse suspension of bubbles, within a turbulent flow, in microgravity. From the resulting measures we have characterized the relaxation time of pseudo-turbulence (previously generated due to the effect of buoyancy forces upon the injected bubbles in normal gravity conditions). We have also studied the interaction between bubbles and the turbulent medium. Results have been compared with Lattice-Boltzmann simulations of the flow. On the other hand, we have also studied the impact of residual gravitational vibrations (known as g-jitters) upon the quality of semiconductors solidified in microgravity. The quality of the resulting crystals has been studied from the analysis of the inhomogeneities in their dopant concentration. This study has been based entirely on simulations, but g-jitters have been modeled from acceleration signals measured in real space missions. / En la present tesi s’estudia, en primer lloc, la formació d’un doll turbulent de bombolles en condicions de microgravetat. Aquest ha sigut analitzat a partir del tractament de les gravacions obtingudes per altres investigadors en experiments de microgravetat. Els resultats s’han comparat amb un model simplificat de bombolles passives, en el que aquestes són arrossegades pel flux mitjà i, simultàniament, són dispersades degut al grau local de turbulència a cada punt. Gràcies a la experiència obtinguda en aquest anàlisi, s’ha dissenyat un nou experiment que ha sigut utilitzat en 36 llançaments de la torre de caiguda de 4.7 segons del ZARM (“Centre de Tecnologia Espacial Aplicada i Microgravetat”) a Bremen. Amb aquest experiment s’ha aconseguit, per primera vegada a la història, una suspensió monodispersa de bombolles, en el sí d’un flux turbulent, en condicions de microgravetat. A partir dels resultats obtinguts, s’ha caracteritzat per primera vegada el temps de relaxació de la pseudo-turulència (generada prèviament degut a l’efecte de les forces de flotació sobre les bombolles injectades en gravetat normal). També s’ha estudiat l’efecte causat per les bombolles en el medi turbulent. Els resultats han sigut comparats amb simulacions realitzades mitjançant el model de Lattice-Boltzmann. Per altra banda, s’ha estudiat també l’efecte que tenen les vibracions gravitatòries residuals sobre la qualitat de semiconductors solidificats en microgravetat. S’ha analitzat la qualitat dels cristalls resultants a partir de l’estudi de les inhomogeneïtats en la concentració de dopant. Aquest estudi ha sigut realitzat íntegrament a base de simulacions, però s’han establert els paràmetres dominants del soroll gravitatori a partir de valors mesurats en missions espacials reals.