INVESTIGADORES
KLER Pablo Alejandro
congresos y reuniones científicas
Título:
Simulacion numerica de procesos electroosmoticos y electroforeticos mediante una plataforma modular basada en el metodo de volumenes finitos
Autor/es:
KLER, PABLO A.; MARQUEZ DAMIÁN, S.
Lugar:
Córdoba
Reunión:
Congreso; ENIEF 2016. XXII Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones; 2016
Institución organizadora:
AMCA/FRC-UTN
Resumen:
Abstract. Los procesos electroosmóticos y electroforéticos consisten en procesos de transporte de can-tidad de movimiento en fluidos, y transporte y reacción de masa de solutos y electrolitos, mediante laaplicación controlada de campos eléctricos. La particularidad estos fenómenos, fuertemente interfa-ciales, es que sus efectos pueden aprovecharse de manera mas eficiente en la microescala. Es así queen las últimas dos décadas, las plataformas microfluídicas para análisis (más conocidas como Lab-on-a-chip), han sido el principal escenario para el desarrollo de métodos y tecnologías relacionadas a losprocesos electroosmóticos y electroforéticos. El modelado y la simulación de los procesos electroos-móticos y electroforéticos en la microescala presentan cierta complejidad basada tanto en su naturalezamultifísica y multiescala, como también en las dificultades que implican la instrumentación y mediciónde parámetros físicos en microdispositivos, que obstaculizan la obtención de información suficiente parala comprensión integral de los fenómenos y las variables que los afectan, como la validación de resulta-dos numéricos. A los fines de representar correctamente, la fisicoquímica de los procesos, se debe incluirmodelos eléctricos, fluídicos, de transporte de materia y reacciones químicas. La implementación exitosade modelos y simulaciones numéricas de estos procesos permiten una mayor comprensión y un mejoraprovechamiento de las características de los estos en microdispositivos y Lab-on-a-chip, para mejorarsus diseños, aumentar su rendimiento y también poder expandir así su aplicabilidad. En este trabajo sepresenta la implementación de la simulación numérica de procesos electroosmóticos y electroforéticos através del acople de las diferentes ecuaciones que modelan el campo eléctrico, el campo de velocidades ypresiones, el campo de concentraciones de solutos y electrolitos y el equilibrio ácido-base. Se considerantambién de manera especial las heterogeneidades de concentraciones de cargas en las paredes que danorigen a la doble capa eléctrica, que en definitiva permite el flujo electroosmótico. La implementaciónse llevó a cabo mediante el método de volúmenes finitos utilizando la plataforma OpenFOAM(R). Laimplementación presentada resulta tanto original como novedosa, desde el punto de vista del método ylas herramientas utilizadas. Por primera vez procesos electroosmóticos y electroforéticos son simula-dos mediante volúmenes finitos (en la literatura solamente pueden hallarse implementaciones medianteelementos finitos o diferencias finitas), mostrando ventajas claras respecto de la estabilidad de las solu-ciones, el menor costo computacional, la modularidad de la plataforma utilizada y la versatilidad paradiferentes condiciones de operación, relacionadas a condiciones de borde, modelos de viscosidad y/oporosidad entre otros. Por último es destacable que la implementación en una plataforma con licenciaGNU-GPL brindará la posibilidad a otros usuarios y desarrolladores de utilizar y mejorar las herramien-tas presentadas.