INVESTIGADORES
BERLI Claudio Luis Alberto
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio teórico y experimental del llenado capilar en geometrías de sección variable con aplicaciones en microfluídica
Autor/es:
E. ELIZALDE, R. URTEAGA, R. KOROPECKI; C. L. A. BERLI
Lugar:
Tandil
Reunión:
Congreso; 99 Reunión Anual de la AFA; 2014
Institución organizadora:
Asociación Física Argentina
Resumen:
La dinámica del
llenado capilar en tubos de sección uniforme es bien conocida desde hace más o
menos un siglo. No obstante, el llenado capilar de microcanales de sección
variable ha sido menos investigado, y al presente tiene gran interés debido la
utilización del fenómeno para el bombeo pasivo de fluidos en chips de
microfluídica. En estos sistemas, un problema central es el control del flujo a
partir del diseño de la geometría y/o topología de los microcanales. En este
contexto, en la reunión anterior (AFA 2013) reportamos un estudio teórico y
experimental del llenado capilar en micro y nanocanales de sección circular
variable. El presente trabajo describe el análisis teórico y experimental del
llenado capilar en geometrías de sección rectangular. En particular, aquí se
consideran sistemas donde la presión de Laplace no cambia a lo largo del
dominio, lo cual tiene dos aplicaciones muy relevantes: (i) celdas planas de
sección rectangular, tipo Hele-Shaw, de altura constante y ancho variable, y
(ii) medios porosos, tipo papel, con secciones variables. El primer caso
representa las geometrías que resultan de los procesos estándar de
microfabricación. El segundo caso involucra el flujo en sustratos de papel y
otros derivados de celulosa, los cuales son muy utilizados para desarrollar
chips de diagnóstico de bajo costo. El modelo fluidodinámico desarrollado
involucra un problema inverso, cuya resolución permite diseñar geometrías para
obtener un control preciso de la cinemática de imbibición del fluido. A modo de
ejemplo, aquí se discute el perfil geométrico que posibilita la imbibición a
velocidad constante. Para validar el modelo se construyeron prototipos
experimentales con perfil geométrico predefinido: (i) microcanales planos, a
partir de dos portaobjetos de laboratorio unidos mediante un film de vinilo, y
(ii) piezas de papel de filtro Whatman grado 1. En ambos casos, la posición del
frente de avance en función del tiempo fue obtenida a partir del análisis de
imágenes fotográficas. Los resultados experimentales están notablemente de
acuerdo con la predicción teórica.
