Estudio de validez de modelos difusivos de capilaridad para regímenes de imbibición en papel con reservorio finito

GERLERO, GABRIEL S.; FRANCK, NICOLÁS; URTEAGA, RAÚL; KLER, PABLO A.

Congreso; XVII Reunión sobre Recientes Avances en Física de Fluidos y sus Aplicaciones: Fluídos 2023; 2023

La microfluídica en papel cuenta entre sus aplicaciones el desarrollo de dispositivosanalíticos con aplicaciones clínicas, biomédicas y ambientales. Conceptos recientesde estos dispositivos han propuesto esquemas de “entrega secuencial”, que permitenla realización de ensayos en varias etapas con un grado elevado de autonomía. Estosesquemas emplean generalmente varios reservorios de líquidos de entrada, desde losque ingresan cantidades de fluido predeterminadas para orquestar la secuenciacióndeseada.Una descripción matemática de la imbibición en papel se ha conseguido a través demodelos de capilaridad de tipo difusivo, que han mostrado capacidad para capturarel fenómeno de manera adecuada en geometrías diversas. Sin embargo, una limitaciónde estos modelos y los parámetros conocidos para éstos, es que no han sido validadosbajo condiciones de agotamiento del reservorio de entrada, como las que aparecenen los esquemas de entrega secuencial.En este trabajo presentamos un estudio del comportamiento de imbibición capi-lar en papel para el régimen de reservorio finito, en el cual el volumen del fluidoque ingresa al sustrato está limitado. Para esto, efectuamos experimentos de im-bibición capilar en papel Whatman #1 con el objetivo de determinar el grado devalidez y la necesidad de adaptación de los modelos de imbibición conocidos paracondiciones de reservorio ilimitado a este nuevo régimen. Las predicciones corres-pondientes de los modelos de capilaridad en este régimen se obtienen empleando elpaquete de simulación numérica porousMicroTransport 1 , al cual hemos añadido so-porte para representar los nuevos ensayos en forma de una condición de borde capazde modelar un reservorio finito de manera directa. Asimismo, adoptamos una hipó-tesis mejorada para la cuantificación del campo de saturación por método óptico,