Simulações por CFD da fluidodinâmica em cabine aerosol box para diferentes condições operacionais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fanticelli, Giulianno Andrade
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14648
Resumo: During the treatment of diseases that causes respiratory issues, such as Covid-19, patients sometimes require endotracheal intubation procedures in which healthcare workers are highly exposed to viral agents that are dispersed through the air via respiratory particles. One of the protective devices that can be used to mitigate the risk of infection is the aerosol box, a cabin that provides an additional physical barrier to protect the health care worker during endotracheal intubation, reducing his/her exposure to infectious aerosols. The equipment can be used with different configurations, such as the number of entrances for health care workers’ arms, openings for air intake, number of fans that perform aspiration of air on top of the cabin, among others. Therefore, this graduation study aimed to analyze by Computational Fluid Dynamics (CFD) different operating conditions of an aerosol box and choose the best option among the simulated ones, seeking to indicate better conditions of particles removal and air circulation in the cabin. Using CFD with Ansys Student R2 2020 software, 6 cases were simulated with different cabin and particle injection configurations, varying operating conditions such as quantity of aspirators, air suction flow rate in the aspirators and breathing particle velocities. After the simulations, the results were discussed in terms of air velocity contours, particle distribution and particle removal efficiency in the cabins for each case. According to the changes in particle velocity parameters and number of fans, it was concluded that the highest particle removal efficiencies were observed in the cases with only 1 fan, highlighting the case with the lowest particle velocity.
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One of the protective devices that can be used to mitigate the risk of infection is the aerosol box, a cabin that provides an additional physical barrier to protect the health care worker during endotracheal intubation, reducing his/her exposure to infectious aerosols. The equipment can be used with different configurations, such as the number of entrances for health care workers’ arms, openings for air intake, number of fans that perform aspiration of air on top of the cabin, among others. Therefore, this graduation study aimed to analyze by Computational Fluid Dynamics (CFD) different operating conditions of an aerosol box and choose the best option among the simulated ones, seeking to indicate better conditions of particles removal and air circulation in the cabin. Using CFD with Ansys Student R2 2020 software, 6 cases were simulated with different cabin and particle injection configurations, varying operating conditions such as quantity of aspirators, air suction flow rate in the aspirators and breathing particle velocities. After the simulations, the results were discussed in terms of air velocity contours, particle distribution and particle removal efficiency in the cabins for each case. According to the changes in particle velocity parameters and number of fans, it was concluded that the highest particle removal efficiencies were observed in the cases with only 1 fan, highlighting the case with the lowest particle velocity.Durante o tratamento de doenças que causam problemas respiratórios, tais como a Covid-19, por vezes pacientes necessitam de procedimentos de intubação endotraqueal nos quais profissionais de saúde são altamente expostos a agentes virais que se dispersam pelo ar por meio de partículas respiratórias. Um dos equipamentos de proteção que podem ser usados para atenuar o risco de contágio é a aerosol box, uma cabine que fornece uma barreira física adicional de proteção ao profissional de saúde durante a intubação endotraqueal, diminuindo sua exposição a aerossóis infecciosos. Tal equipamento pode ser utilizado com diferentes configurações, tais como número de entradas para os braços de profissionais da saúde, aberturas para entrada de ar, número de ventiladores que realizam a aspiração do ar no topo da cabine, entre outros. Diante disso, este trabalho de graduação possuiu o objetivo de analisar por Fluidodinâmica Computacional (CFD) diferentes condições de operação de uma cabine aerosol box e elencar uma melhor opção dentre as simuladas, buscando indicar melhores condições para a coleta de partículas e circulação de ar na cabine. Utilizando CFD por meio do software Ansys Student R2 2020, foram simulados 6 casos com diferentes configurações de cabine e injeção de partículas, variando condições de operação como quantidade de aspiradores, vazão da sucção de ar nos aspiradores e velocidade de partículas provenientes da respiração. Após as simulações, os resultados foram discutidos em termos de contornos de velocidade do ar, distribuição de partículas e eficiência de remoção de partículas nas cabines para cada caso. Conforme as alterações de parâmetros de velocidade de partículas e número de ventiladores, concluiu-se que as maiores eficiências de remoção de partículas foram observadas nos casos com apenas 1 ventilador, destacando-se o caso com a menor velocidade de partículas.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Química - EQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCFDAerosol box.Fluidodinâmica computacionalComputational fluid dynamicsCFDAerosol boxENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICASimulações por CFD da fluidodinâmica em cabine aerosol box para diferentes condições operacionaisCFD simulations of the fluid dynamics in an aerosol box for different operating conditionsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis600600a8b181e8-2587-4ff2-986f-7c9d09fddee3reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINAL[TG] Giulianno Andrade Fanticelli_vFINAL.pdf[TG] Giulianno Andrade Fanticelli_vFINAL.pdfapplication/pdf2863718https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14648/1/%5bTG%5d%20Giulianno%20Andrade%20Fanticelli_vFINAL.pdf5de691d15e5e2180dc9930a80671c0f4MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14648/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXT[TG] Giulianno Andrade Fanticelli_vFINAL.pdf.txt[TG] Giulianno Andrade Fanticelli_vFINAL.pdf.txtExtracted texttext/plain59771https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14648/3/%5bTG%5d%20Giulianno%20Andrade%20Fanticelli_vFINAL.pdf.txt3631f96e366071f1513368d8a8331773MD53THUMBNAIL[TG] Giulianno Andrade Fanticelli_vFINAL.pdf.jpg[TG] Giulianno Andrade Fanticelli_vFINAL.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6493https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14648/4/%5bTG%5d%20Giulianno%20Andrade%20Fanticelli_vFINAL.pdf.jpg20ea47206eba7a259c06873791c42d06MD54ufscar/146482023-09-18 18:32:13.607oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/14648Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:13Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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