Recientemente las aplicaciones científicas y tecnológicas asociadas a la generación de microgotas monodispersas han aumentado de manera considerable. Las microgotas se generan mediante una red de microcanales en donde se hacen coincidir dos fluidos inmiscibles para generar una fase dispersa suspendida en una fase continua. Mediante la selección adecuada de los medios y condiciones de trabajo, debido a su alta reproducibilidad y a sus extremas relaciones aŕea/volumen, estas microgotas pueden ser destinadas a diferentes aplicaciones que requieran controles precisos de concentraciones y flujos. El grupo produce prototipos numéricos de alta precisión de estos generadores, principalmente, mediante Basilisk, un software open-source para resolver ecuaciones de flujo de fluidos utilizando el método de volumen de fluido.

Personal involucrado en la línea de investigación: David G. Harispe (Becario Doctoral); Jorge P. Caram (Becario Postdoctoral); Pablo A. Kler (Investigador Adjunto)

La técnica multiescala basada en la definición de elemento de volumen representativo (EVR) del material a ser modelado, es aplicada para determinar la permeabilidad efectiva mediante la Ley de Darcy. En este caso, la microestructura es construida mediante canales conectados donde el fluido se mueve dentro del material poroso (microescala). La fluidodinámica del problema es resuelta bajo condiciones de flujo incompresible en régimen de Stokes, con el fin de calcular la permeabilidad efectiva correspondiente a la microestructura, por medio de la imposición del gradiente de presiones y la subsecuente homogeneización.

Personal involucrado en la línea de investigación: Joselynne C. Salazar Bove (Becaria Doctoral); Sebastián Toro (Investigador Asistente); Pablo A. Kler (Investigador Adjunto)

Los patrones de Liesegang son bandas formadas en numerosas reacciones que involucran la precipitación de un compuesto, producidas a partir de reacciones específicas en condiciones particulares de flujo. Actualmente están recibiendo creciente interés dado que pueden servir como una alternativa para la fabricación de nano y microestructuras funcionales. Existen pocos modelos que describen la formación de los patrones y, la naturaleza discontinua del fenómeno, hace que la simulación de la dinámica de este proceso sea una tarea desafiante. El grupo trabaja en estrategias numéricas basadas en criterios novedosos, para la determinación de los pasos temporales, el mallado adaptativo y la definición de parámetros de sobresaturación, para lograr formulaciones numéricas robustas de la formación de patrones de Liesegang y otros procesos reactivos discontinuos.

Personal involucrado en la línea de investigación: David G. Harispe (Becario Doctoral); Gabriel S. Gerlero (Becario Doctoral); Pablo A. Kler (Investigador Adjunto)

Fronts es un conjunto de paquetes de software numérico de código abierto con enfoque en problemas no lineales de flujo capilar horizontal en medios porosos no saturados regidos por la ecuación de Richards. El software utiliza la transformación de Boltzmann para resolver tales problemas en dominios semiinfinitos. El esquema adoptado por Fronts permite que sea más rápido y fácil de usar que otras herramientas, y proporciona funciones continuas para todos los campos involucrados. El software es capaz de resolver problemas que aparecen en hidrología, pero también en otras áreas de especial interés como la microfluídica basada en papel.

Personal involucrado en la línea de investigación: Gabriel S. Gerlero (Becario Doctoral); Pablo A. Kler (Investigador Adjunto)

porousMicroTransport es un paquete de herramientas de código abierto para OpenFOAM cuyo propósito es la simulación de flujo y transporte reactivo en medios porosos. El software es capaz de resolver problemas que involucran flujo de fluidos saturados o insaturados, transporte por advección-difusión-dispersión en medios porosos con múltiples especies transportadas, y reacciones químicas entre las especies.

Personal involucrado en la línea de investigación: Gabriel S. Gerlero (Becario Doctoral); Pablo A. Kler (Investigador Adjunto)

Los dispositivos analíticos microfluídicos basados en papel necesitan mejorar los aspectos relacionados con el transporte de especies químicas. El modelo incluye mecanismos advectivos, difusivos y dispersivos, así como los efectos de la porosidad, tortuosidad y permeabilidad de los sustratos de papel y el perfil del flujo electroosmótico. Los prototipos numéricos se implementaron en el software OpenFOAM, utilizando los resolvedores porousMicroTransport y electroMicroTransport. Los resultados se emplean en las etapas de diseño y optimización de dispositivos Lab-on-a-chip.

Personal involucrado en la línea de investigación: Nicolás Franck (Becario Doctoral); Gabriel S. Gerlero (Becario Doctoral); Pablo A. Kler (Investigador Adjunto)

El hormigón drenante es una alternativa innovadora para la construcción de superficies en zonas urbanas con sistemas de drenaje sostenible. Para comprender el comportamiento hidráulico de este material poroso, se pueden utilizar modelos matemáticos como la ecuación de Richards y el modelo de Van Genuchten. Estos modelos permiten simular el comportamiento del agua en el material poroso, lo que permite una estimación precisa del rendimiento hidráulico en diferentes condiciones. Con esto, se pueden diseñar sistemas de drenaje más eficientes y sostenibles en zonas urbanas.

Personal involucrado en la línea de investigación: Rodrigo Arriondo (becario doctoral Agencia I+D+i); Pablo A. Kler (Investigador Adjunto); Laura Battaglia (Investigadora Adjunta)

Se estudian los fenómenos de transferencia de calor acoplados con los fluido-dinámicos orientados al mejoramiento en la transferencia de calor por convección natural utilizando generadores de vórtices así como la termo-fluido dinámica en transformadores eléctricos. Se llevan adelante estudios numéricos y experimentales, analizando la transferencia de calor y la disipación del mismo en los radiadores, empleando simulaciones CFD y desarrollando modelos reducidos. Además, se evalúa el impacto debido a la utilización de ésters naturales y sintéticos en la termo-fluido dinámica de los transformadores.

Personal involucrado en la línea de investigación: Mario Storti (Investigador Principal); Luciano Garelli (Investigador Adjunto); Gustavo Ríos Rodríguez (Investigador Adjunto);

Los flujos en los cuales se presentan superficies libres o interfases entre dos fluidos inmiscibles pueden estudiarse mediante diferentes técnicas de simulación numérica, de manera de obtener tanto los patrones de flujo y alturas máximas de superficie libre, como las acciones del fluido sobre estructuras inmersas o de contención. Habitualmente, la resolución mediante métodos numéricos exige recursos computacionales de alto desempeño, tales como los clusters de computación alojados en CIMEC. Los desarrollos y aplicaciones del grupo proveen soluciones precisas y eficientes desde el punto de vista computacional para casos de rotura de presas, agitación en tanques y efectos de oleaje en estructuras near- y off-shore empleando programas de desarrollo propio o de fuente abierta.

Personal involucrado en la línea de investigación: Mario Storti (Investigador Principal); Luciano Garelli (Investigador Adjunto); Gustavo Ríos Rodríguez (Investigador Adjunto); Laura Battaglia (Investigadora Adjunta)