Instalación experimental para la simulación de eventos respiratorios

Abstract

Este trabajo se encuentra en la línea de investigación, del Área de Mecánica de Fluidos de la Universidad de Valladolid, sobre el riesgo de infección cruzada entre personas en espacios interiores. En este trabajo se diseña y construye un dispositivo que permite simular los eventos respiratorios principales: la respiración, la tos y el estornudo, en maniquíes térmicos respiratorios. Durante la realización de los eventos respiratorios se generan aerosoles, en los cuales pueden ir inmersos patógenos infecciosos. Se describen los diferentes mecanismos de generación de aerosoles, así como los factores que influyen en su transmisión por vía aérea. Se realiza un análisis, desde el punto de vista fluidodinámico, de los resultados obtenidos en diferentes investigaciones experimentales sobre los eventos respiratorios, con el objetivo de determinar los requisitos que debe cumplir el dispositivo experimental. Se realiza un estudio experimental y un análisis numérico de una serie de ciclos. Por otra parte, se obtienen las imágenes procedentes de un escáner del tracto respiratorio humano, a partir de las cuales se genera un sólido con la geometría real del tracto respiratorio. Posteriormente se realiza un prototipo de una cabeza humana con las cavidades y conductos que definen las vías superiores del sistema respiratorio, y se hace un análisis previo de los posibles procesos de fabricación.

This work is in the line of research, of the Fluid Mechanics Area of the University of Valladolid, on the risk of cross infection between people in indoor spaces. In this work, a device is designed and built that allows the simulation of the main respiratory events: respiration, coughing and sneezing, in respiratory thermal manikins. During respiratory events, aerosols are generated, in which infectious pathogens can be immersed. The different mechanisms of aerosol generation are described, as well as the factors that influence their transmission by air. An analysis is carried out, from the fluid-dynamic point of view, of the results obtained in different experimental investigations on respiratory events, in order to determine the requirements that the experimental device must meet. An experimental study and a numerical analysis of a series of cycles are carried out. On the other hand, images are obtained from a scanner of the human respiratory tract, from which a solid is generated with the real geometry of the respiratory tract. Subsequently, a prototype of a human head is made with the cavities and ducts that define the upper respiratory tract, and a previous analysis of the possible manufacturing processes is made.