Ingeniería, medioambiente y salud se unen en investigación sobre modelación computacional de fluidos

La modelación computacional de flujos multifásicos -procesos en los que interactúan fases como líquidos, sólidos y gases- es el eje central de la investigación que desarrolla el profesor Patricio Moreno, de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de los Andes.

Estos flujos complejos están presentes en múltiples contextos, desde el transporte de sedimentos y la fabricación de hormigones avanzados, hasta la eficiencia de biorreactores para descontaminar el aire o el diseño de dispositivos médicos. Para abordar estos desafíos, Moreno trabaja en colaboración con expertos de diversas disciplinas como ingeniería ambiental, civil, eléctrica y biomédica.

Actualmente lidera un proyecto Fondecyt Regular (2025–2028) enfocado en la simulación del comportamiento de fibras en hormigón de ultra alto desempeño (UHPC), junto al docente de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Álvaro Paul y a Juan Pablo Toro, académico de la Universidad Andrés Bello. A su vez, participa como investigador asociado en otro Fondecyt, liderado por el profesor de la facultad Alberto Vergara, que busca optimizar biorreactores para transformar contaminantes del aire en productos con valor agregado.

“La modelación computacional permite analizar fenómenos físicos complejos a distintas escalas, anticipar soluciones y validar hipótesis sin necesidad de realizar costosos ensayos físicos. Su aplicación práctica es muy amplia, abarcando desde la minería y la energía hasta la medicina y el medio ambiente”, explica Moreno.

En una nueva línea de trabajo, el académico colabora con el odontólogo Juan Pablo Salinas (Facultad de Odontología UANDES) para estudiar el flujo respiratorio en personas con apnea del sueño. También investiga la dinámica de las olas y corrientes en lagos del sur de Chile, como el Llanquihue y el Ranco, con foco en la conservación de ecosistemas acuáticos y la gestión ambiental.

Un aspecto clave de sus investigaciones es la integración de inteligencia artificial. “Estamos incorporando Machine Learning para visualizar y analizar el movimiento de partículas en el laboratorio, lo que permite validar nuestras simulaciones. Además, usamos redes neuronales informadas por la física (PINNs) para mejorar la calidad de imágenes sin depender de equipos costosos”, detalla Moreno.

El impacto de esta investigación no solo aporta al desarrollo de tecnologías más eficientes y sostenibles, sino que también promueve la formación de capital humano avanzado. “Hoy dirijo a tres estudiantes de doctorado y varios de magíster. Uno ya se ha graduado como doctor, y muchos otros ya trabajan en la industria o la academia. La formación interdisciplinaria es una de nuestras principales fortalezas”, destaca.

La red de colaboración académica incluye investigadores nacionales e internacionales. Entre ellos están Álvaro Paul, Alberto Vergara, Felipe Scott, José A. Abell, Jorge Gómez y Matías Recabarren (UANDES), además de expertos de UC Davis, Michigan State University y Florida State University (EE.UU.), y Raúl Muñoz, de la Universidad de Valladolid (España).

“Queremos que la ciencia aplicada contribuya a resolver problemas reales, con impacto directo en la industria, el medioambiente y la salud. La computación y la inteligencia artificial nos permiten llevar la simulación a un nivel superior, con soluciones que antes no eran posibles”, concluye el académico.