Desarrollo y validación de una metodología basada en OPENFOAM para la simulación en dispositivos por volúmenes finitos de mezcladores en dispositivos LAB on a CHIP

• Autor: Romero Deza, Andersson Andreé
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2022
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/25830
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/25830
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Metodología para la simulación; Código abierto Open FOAM; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.06.01

En el presente trabajo de tesis se desarrolla y valida una metodología para la simulación del comportamiento de fluidos en estructuras de dispositivos Lab-On-a-Chip (LOC) para microfluídica haciendo uso del paquete computacional de código abierto OpenFOAM® por medio del script basado en el método SIMPLE. El primer LOC tiene un mezclador en Y simple de 0.375 mm2 de área transversal y el segundo es un mezclador caótico en Y con un área similar al anterior. Para validar la simulación, se fabricaron los dispositivos LOC, imprimiendo los diseños con una impresora 3D fotolitográfica Anycubic Photon 2k LCD. Así mismo, se desarrolló un equipo de control de flujo utilizando un microcontrolador y otro de toma de imágenes para caracterizar experimentalmente la mezcla en los dispositivos LOC. Se inyectaron flujos de 0.025 mm/s, 0.050 mm/s y 0.075 mm/s, tanto en la simulación con OpenFOAM y en los dispositivos reales. A través del procesamiento digital de imágenes, se calculó la desviación estándar en MATLAB y Python para hallar una correlación en la mezcla. Se encontró que, para todos los flujos inyectados, la estructura del mezclador caótico permitió una mezcla total de los dos líquidos de entrada dentro del LOC. Y en el mezclador con estructura simple solo obtuvo una mezcla parcial, observándose flujo laminar hasta la salida de la estructura.