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Dinámica de flujos complejos en medios porosos

Un equipo de científicos desarrolló modelos precisos de fenómenos de flujo complejo relevantes para varios campos medioambientales y de energía.
Dinámica de flujos complejos en medios porosos
El flujo del agua a través de un acueducto es un fenómeno de transporte relativamente simple y descrito adecuadamente por ecuaciones matemáticas y leyes físicas. Sin embargo, deducir modelos precisos de sistemas con fenómenos de flujo complejo de sustancias desplazándose en más de una fase a través de materiales porosos es una tarea muy complicada. No obstante, se trata de un fenómeno esencial para aplicaciones tan variadas como la recuperación del suelo, la recuperación de petróleo y el almacenamiento de dióxido de carbono (CO2).

Los científicos iniciaron el proyecto REAL PORE FLOWS, financiado por la Unión Europea, para desarrollar modelos de fenómenos de transporte a escala de poros para dos casos. Estudiaron la evaporación isotérmica de hidrocarburos volátiles (compuestos orgánicos volátiles o COV) desde medios porosos, así como la dinámica de los flujos de líquidos en fase no acuosa (LFNA) inmiscibles. Los COV se encuentran en el gas natural y el petróleo crudo, mientras que los LFNA son contaminantes líquidos comunes del agua.

Una descripción precisa de la evaporación isotérmica de los COV durante el secado tendría que dar cuenta de varios factores. Entre ellos se incluyen los patrones de distribución de la fase libre gaseosa y líquida, así como las películas de líquido que se forman en las paredes de los poros durante el paso de la fase libre gaseosa. Las observaciones y las mediciones experimentales permitieron a los científicos limitar tres regiones distintas de espacio de secado. Esto dio lugar a un modelo de red de poros aplicable a todos los mecanismos principales de transporte dentro del medio poroso, incluyendo la difusión a través de la superficie exterior.

En el caso de los LFNA, los científicos desarrollaron un modelo del desplazamiento inmiscible (movimiento simultáneo del otro líquido y el agua) a través de un medio poroso. El LFNA se modela en forma de gotas que fluyen bajo la acción combinada de la capilaridad, la viscosidad y la gravedad. Bajo diferentes condiciones, el proceso está dominado por la coalescencia y la ruptura de las gotas. Los científicos identificaron tres regímenes de flujo y el modelo correspondiente demostró una buena concordancia con los últimos trabajos experimentales y teóricos.

REAL PORE FLOWS ha aportado modelos complejos y precisos a escala media del flujo de fluidos inmiscibles en medios porosos. Esto tiene relevancia directa para diversas aplicaciones medioambientales y energéticas. Las descripciones detalladas deberían ayudar a resolver problemas y retos importantes en muchos campos.

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