Análisis del flujo de fluidos en un dispositivo mecánico generador de flujo con presión positiva (CPAP) usado como alternativa en el tratamiento de pacientes con covid 19 mediante fluidodinámica computacional CFD
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Date
2021-09
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
This research aims to be a solution to the health problem that is occurring nationally and
globally, due to the pandemic caused by covid-19, which has caused millions of deaths;
thus, a CPAP device called "UCL Ventura CPAP" was developed in the United Kingdom,
which is the starting point of the research work. A redesign of the device was carried out
using Ansys Fluent software, in which the internal behavior of the device was analyzed to
obtain the best operating conditions and also to optimize resources in the final
manufacture, but without affecting the correct performance of the device.
Once the results of the redesign in Ansys Fluent were satisfactory, the first physical
prototype was made in Nylon, which was helpful to take several data that will serve for
the comparison of results; then, after correcting the errors in the initial prototype, the final
prototype was built in Polyacetal which is a medical grade material. Subsequently,
performance tests on a test bench validated the physical prototype with the results obtained
in the computational analysis, thus the new device met the performance requirements.
The new device proved to be reliable and the results of the performance tests showed that
the device will be able to work under the conditions required by the patients, always
delivering the correct amount of oxygen.
Description
La presente investigación pretende ser una solución al problema sanitario que se está
presentando a nivel nacional y mundial, debido a la pandemia ocasionada por el covid-19
y que ha ocasionado millones de muertes; es así que en el Reino Unido se desarrolló un
dispositivo CPAP denominado “UCL Ventura CPAP” con el cual se da inicio el trabajo
de investigación. Se realizó un rediseño del mismo, mediante el software Ansys Fluent,
en el cual, se analizó el comportamiento interno del dispositivo para obtener las mejores
condiciones de funcionamiento y así también optimizar recursos en la fabricación final,
pero sin afectar el correcto desempeño del dispositivo.
Una vez que los resultados del rediseño en Ansys Fluent fueron satisfactorios, se elaboró
el primer prototipo físico en Nylon, el cual fue de ayuda para tomar varios datos que
servirán para la comparación de resultados; a continuación, después de corregir los errores
en el prototipo inicial, se construyó el prototipo final en Poliacetal el cual es un material
de grado médico. Posteriormente, las pruebas de funcionamiento en un banco de pruebas
validaron el prototipo físico con los resultados obtenidos en el análisis computacional, de
esa manera el nuevo dispositivo cumplió con los requisitos de funcionamiento
El nuevo dispositivo mostró ser confiable y los resultados de las pruebas de
funcionamiento mostraron que el dispositivo podrá trabajar bajo las condiciones que los
pacientes requieran, siempre entregando la cantidad correcta de oxígeno.
Keywords
CPAP, CFD, FLUIDODINÁMICA, SIMULACIÓN, COVID 19