Força-tarefa COVID-19 Unicamp

O emprego de fluidodinâmica computacional no auxílio ao combate do coronavírus e melhoria das condições médicas

Objetivo: Desenvolver uma metodologia e técnica de simulação rápida para modelagem de escoamento no trato respiratório devido a ação de respiradores mecânicos e melhoria da circulação de ar em hospitais de campanha.

Problema: Uma das inúmeras frentes de trabalho está focada no desenvolvimento de respiradores mecânicos que sejam de uso simples e eficaz. A simplicidade faz-se necessária a medida que um número cada vez maior de profissionais de saúde possa usar o equipamento sem maiores complicações. Quanto a operação do aparelho é fundamental que o mesmo gere o fluxo de ar/oxigênio dentros das faixas requeridas para que a troca de ar nos pulmões seja eficiente e sobretudo evite problemas adicionais na saúde do paciente, tais como o barotrauma e danificação dos canais do trato respiratório bem como dos alvéolos pulmonares. Neste sentido, o emprego da modelagem numérica de escoamento de fluidos por meio da fluidodinâmica computacional (CFD) é uma importante ferramenta no auxílio do desenvolvimento dos respiradores mecânicos bem como nas condições de operação do mesmo.
Com base na velocidade, pressão, fluxo de ar e taxa volumétrica é possível simular computacionalmente o perfil de velocidade e pressão no trato respiratório, conforme apresentado na Figura 1.
(a)

(b)
Figura 1: Simulação computacional no trato respiratório por meio de fluidodinâmica computacional. Campo de velocidade (a) e campo de pressão (b). Estes parâmetros são importantes para evitar traumas no paciente, diminuindo o número de testes e melhorando o projeto de respiradores mecânicos.

Outro ponto que merece atenção particular trata do número de trocas de ar em hospitais de campanha. A necessidade da construção rápida deste tipo de instalação não viabiliza o estudo do número de trocas de ar e não leva em conta a quantidade de respiração (exalação) dos pacientes contaminados. A troca de ar neste tipo de ambiente, além de garantir conforto térmico, auxilia na redução de contaminação da equipe médica e reduz o consumo de energia.

A simulação computacional, auxilia na identificação de “zonas mortas” bem como zonas recirculação e “ilhas de calor” que não são desejáveis em tais ambientes. As zonas de recirculação podem representar sérios problemas, principalmente porque podem “prender” o ar contaminado dentro do ambiente acumulando substâncias nocivas e microorganismos patogênicos que podem impactar na qualidade do ar ambiente. A Figura 2 exemplifica como os resultados computacionais podem ser úteis.
(a)

(b)
(c ) (d)
Figura 2: Simulação computacional de salas por meio de fluidodinâmica computacional. Campo de temperatura (a), campo de velocidade e respectivas zonas de recirculação que devem ser minimizadas (b), campo vetorial de velocidade (c) e modelo geométrico de um potencial leito de campanha (d). Estes parâmetros são importantes para o cálculo do número de trocas de ar e minimização do risco de contaminação.

Recursos: Pesquisadores e alunos com experiência em modelagem usando CFD. Também necessita-se de mais recursos computacionais.

Situação: Em andamento

3 curtidas

Bom dia, sou Bárbara, trabalho na Engenharia Agrícola, e me interesso em colaborar neste tópico.

Boa tarde Bárbara. Vou te passar um email com mais informações.

Bom dia. Sou Richard Mello, engenheiro mecânico com mestrado e enfase na área térmica. Gostaria de contribuir de alguma maneiro com este projeto.

Richard,
obrigado pelo contato. Irei passar maiores informações de como você pode ajudar.
Att

Obrigado pela oportunidade prof. Estou ansioso para colaborar com toda a comunidade neste momento difícil e de ruptura. Apenas como comentário, quem me informou sobre este projeto da Unicamp foi a profa. Bárbara, que já me adiantou um pouco sobre o assunto. Espero ser útil e ajudar o mais rápido possível.

Boa noite, Professor Sávio. Meu nome é Maurício Arruda, sou engenheiro eletrônico e aluno de mestrado da Professora Bárbara. Gostaria de participar e poder também contribuir neste projeto trabalhando junto a professora nas simulações.

Olá Prof. Vianna, sou engenheiro mecânico com experiência na área de fluidodinamica computacional. Eu me coloco a disposição para colaborar. Bruno.

Sou engenheiro eletricista e mestrando em telecomunicações. Se acharem que posso colaborar com alguma coisa é só entrar em contato. Abraços!

Boa, tarde gostaria de saber como faço pra fazer o download do software?
meu email paulo.piovezan@gmail.com.

Boa tarde,
Sou Engenheiro Eletricista e Clínico.
Queria saber qual o software empregado nas simulações. E como posso contribuir.

Até breve.