Modelos de transferencia de materia aplicados a la tecnología del medio ambiente y la industria de alimentos


Proyecto de la Secretaría de Ciencia y Técnica, UNPSJB

En la industria de alimentos, así como en la ingeniería sanitaria o de tratamiento de desperdicios y la bioingeniería, se utilizan procesos de transferencia de momento lineal, transporte de calor y de materia. En el caso de la transferencia de materia, ésta se intercambia de una fase a otra diferente y el mecanismo básico es el mismo, ya sea que las fases sean gaseosas, sólidas o líquidas. Este fenómeno está incluido en la mayoría de los procesos unitarios como la destilación, absorción, secado, adsorción, etc. El desarrollo de modelos matemáticos y la simulación computacional resulta primordial, desde el punto de vista de la ingeniería, para caracterizar estos mecanismos y contar con métodos de determinación de tiempos de procesamiento, demostrado una ventaja en términos de costos y tiempos de desarrollo. Durante este proyecto se desarrollaron, analizaron y validaron modelos matemáticos para describir y caracterizar los procesos de transferencia de materia involucrados en: A) el tratamiento de aguas contaminadas: estudiando el mecanismo de adsorción de metales pesados en una columna de lecho fijo empacada con partículas de quitosano, a través del análisis de las ecuaciones del proceso y sus soluciones analíticas; B) la conservación de alimentos: en referencia al desarrollo de películas a base de biopolímeros naturales usadas como soporte de aditivos y el estudio de la difusión de estos preservadores que son liberados desde películas activas al interior de los productos sólidos con los cuales están en contacto (alimento).

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Las corrientes de marea en el Golfo San Jorge


Se desarrolló un modelo para simular las corrientes de marea en la zona Norte del Golfo San Jorge. El modelo propone un método simple para resolver numéricamente ecuaciones diferenciales de aguas poco profundas, utilizando el método de los elementos finitos y una técnica de estabilización conocida como suavizado numérico (https://doi.org/10.1007/s40314-023-02509-1).

En la zona costera, rasgos geomorfológicos como puntas, islas y arrecifes pueden originar flujos y remolinos de mezcla de la columna de agua, dando lugar a procesos físicos y biológicos de pequeña escala que tienen una gran influencia en la distribución de sedimentos, la agregación de plancton y la distribución y densidad de organismos. De ahí la importancia de conocer las corrientes y remolinos que se generan en aguas someras al producirse ciclo diario de suba y baja de las mareas.

El golfo San Jorge es uno de los sectores más productivos y con mayor biodiversidad del Mar Argentino, donde se llevan a cabo actividades económicas en expansión centradas en los recursos naturales, principalmente pesqueros y petroleros. En particular, el sector norte entre Cabo Dos Bahías e Isla Quintano, muestra rasgos distintivos al estar conformado por más de 150 km de costas recortadas con numerosas puntas, bahías y caletas y por contar con la presencia de más de 55 islas e islotes. Estos rasgos, sumados a la intensidad del flujo de mareas, brindan un escenario propicio para el desarrollo de diferentes procesos oceanográficos de pequeña escala. Es en este sector donde mayoritariamente se concentran importantes recursos para la pesca industrial, artesanal y recreativa, se extienden praderas de macroalgas de importancia económica, y se localizan asentamientos reproductivos de aves y mamíferos marinos de relevancia para el desarrollo turístico.

El trabajo estuvo enmarcado en un proyecto del Centro para el Estudio de Sistemas Marinos (Cesimar, Cenpat-Conicet) y un Doctorado en Matemática de la Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación (Famaf, UNC) y fue publicado en la revista «Computational and Applied Mathematics».

Matemática en el Virch


Durante 2024 se desarrolló el ciclo de seminarios «Matemática en el Valle inferior del Río Chubut», organizado por el MoMAp y del que participaron docentes e investigadores de la Facultad de Ingeniería. Durante los encuentros se realizó una presentación del MoMAp y sus líneas de trabajo, a cargo de Mariano Ferrari y Jimena Dima, y se brindaron tres charlas sobre temas de investigación:

  • Alometría y regresión con redes neuronales, a cargo de Iván Mandelman
  • Análisis del funcionamiento de paneles solares, a cargo de Paola Bonfili y Darío Fantini
  • Haces fibrados y grupos de Lie, a cargo de Bruno Chiacchio

Fue una actividad abierta de la que participaron alumnos y docentes de las diversas carreras de la Facultad.