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

GERLERO G S; FRANCK N; URETAGA R; KLER P A

San Luis

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

Universidad Nacional de San Luis

La microfluídica en papel cuenta entre sus aplicaciones el desarrollo de dispositivos analíticos con aplicaciones clínicas, biomédicas y ambientales. Conceptos recientes de estos dispositivos han propuesto esquemas de “entrega secuencial”, que permiten la realización de ensayos en varias etapas con un grado elevado de autonomía. Estos esquemas emplean generalmente varios reservorios de líquidos de entrada, desde los que ingresan cantidades de fluido predeterminadas para orquestar la secuenciación deseada.Una descripción matemática de la imbibición en papel se ha conseguido a través de modelos de capilaridad de tipo difusivo, que han mostrado capacidad para capturar el fenómeno de manera adecuada en geometrías diversas. Sin embargo, una limitación de estos modelos y los parámetros conocidos para éstos, es que no han sido validados bajo condiciones de agotamiento del reservorio de entrada, como las que aparecen en 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 fluido que ingresa al sustrato está limitado. Para esto, efectuamos experimentos de im- bibición capilar en papel Whatman #1 con el objetivo de determinar el grado de validez y la necesidad de adaptación de los modelos de imbibición conocidos para condiciones de reservorio ilimitado a este nuevo régimen. Las predicciones corres- pondientes de los modelos de capilaridad en este régimen se obtienen empleando el paquete de simulación numérica porousMicroTransport1, al cual hemos añadido so- porte para representar los nuevos ensayos en forma de una condición de borde capaz de modelar un reservorio finito de manera directa. Asimismo, adoptamos una hipó- tesis mejorada para la cuantificación del campo de saturación por método óptico,basada en los resultados de experimentos adicionales sobre el mismo material que nos permiten determinar una relación entre la luz transmitida y la masa de líquido absorbido con mayor exactitud. Finalmente, realizamos una comparación entre los nuevos resultados y lo conocido previamente para condiciones de reservorio infinito.1 porousMicroTransport: https://github.com/gerlero/porousMicroTransport