Análisis de las relaciones entre la conductividad hidráulica y las propiedades morfológicas/topológicas en medios porosos

C. M. CARLEVARO; R. M. IRASTORZA; A. G. MEYRA; G. J. ZARRAGOICOECHEA

Bahía Blanca

Congreso; XII Congreso Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada; 2014

Universidad Nacional del Sur

La propiedad fundamental de un medio poroso, la que lo distingue de otros sólidos o de un simple manojo de capilares es su complicada estructura [1,2]. La mayoría de los medios porosos contienen una red tridimensional de capilares de radios y longitudes muy diferentes interconectados entre sí. El estudio del flujo o transporte de fluidos en medios porosos Naturales (zeolitas, calcáreos, etc.) o sintéticos (nuevo materiales auto-ensamblados a partir de nanopartículas, nanotubos de carbono, etc.) está siendo fuertemente estudiado en los últimos años. El interés tecnológico para desarrollar celdas de combustión, la desalinización de agua de mar con membranas porosas, o predecir la dinámica de un contaminante en aguas subterráneas son algunos de los ejemplos que podemos citar. El interés teórico radica en que estos medios han quedado en una escala que escapa a la microfluidica (capilares del orden del micrón o mayores). Las escalas, desde 10 nm hasta 5000 nm, quedan en el límite de validez de la hipótesis del continuo, situación que no permite tratar estos fluidos con las ecuaciones clásicas de Navier-Stokes, y dificultan el estudio numérico del sistema, ya sea por dinámica molecular o Monte Carlo. Es decir, son escalas donde la interacción con la pared puede ser importante, y variables como la viscosidad, la tensión superficial y las densidades del fluido dependen del tamaño del poro. En estos medios es habitual utilizar modelos de redes de poros comunicados con gargantas. La resistencia al flujo se desprecia en los poros y su presión es constante (nodos o sitios de la red). Las gargantas tienen diámetro mucho menor al poro y comunican dos poros (enlaces de la red). En este trabajo estudiaremos la dependencia de la conductividad hidráulica con las propiedades geométricas relevantes de una red de poros interconectados por gargantas.