Avaliação da Geometria e condições de operação de uma cabine aerosol box para intubação orotraqueal utilizando fluidodinâmica computacional

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Boni, Bruno de
Data de Publicação: 2020
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/13613
Resumo: On March 11, 2020, the World Health Organization declared a state of global Coronavirus pandemic. Today, Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARSCoV-2) and Coronavirus Disease 2019 (Covid-19) are considered the greatest worldwide threats to public health. With the need to provide greater protection to health professionals, who are daily exposed to high viral loads, the geometry and operating conditions of an aerosol box for orotracheal intubation, a procedure that presents a high risk of contamination for the medical team, are evaluated using fluid dynamics. The aerosol box, which is positioned over the patient's head, consists of a box of transparent material with attached suction, which serves as a barrier against the virus that can be transmitted by droplets of saliva and aerosols from the breath. The objective of this work was to computationally simulate, by the software ANSYS Student R2 2020, the fluid dynamics of an aerosol box under development at the Federal University of São Carlos, comparing eight cases with different configurations, such as: air flow rate in the patient's mouth, suction system flow rate, air flow rate on the arm orifices and number of suction pumps. Speed and pressure contour maps, velocity vector maps and pathlines maps obtained from the simulation were evaluated. The results indicated that the presence of suction pumps for suction of internal air prevented the leakage of contaminated air through the openings of the arm orifices and the lower opening, regardless of the presence of one or three suction pumps and sealing in the arms. The negative pressure caused by suction in the cabin was low, indicating that there would be no risk to the patient. In the absence of suction in the cabin, it is necessary to seal the arm orifices for greater protection of the medical team. Regarding the flow of air, the presence of three suction pumps was the most effective condition both for the flow dynamics and for the ability to drag particles; followed by the presence of one suction pump and, lastly, the condition of no suction pump was the most ineffective. The results indicated that the aerosol boxes have great potential for hospital application. The study of the fluid dynamics of aerosol boxes is current and necessary, bringing contributions to the theoretical understanding of this equipment and highlighting the main characteristics necessary to increase its safety.
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With the need to provide greater protection to health professionals, who are daily exposed to high viral loads, the geometry and operating conditions of an aerosol box for orotracheal intubation, a procedure that presents a high risk of contamination for the medical team, are evaluated using fluid dynamics. The aerosol box, which is positioned over the patient's head, consists of a box of transparent material with attached suction, which serves as a barrier against the virus that can be transmitted by droplets of saliva and aerosols from the breath. The objective of this work was to computationally simulate, by the software ANSYS Student R2 2020, the fluid dynamics of an aerosol box under development at the Federal University of São Carlos, comparing eight cases with different configurations, such as: air flow rate in the patient's mouth, suction system flow rate, air flow rate on the arm orifices and number of suction pumps. Speed and pressure contour maps, velocity vector maps and pathlines maps obtained from the simulation were evaluated. The results indicated that the presence of suction pumps for suction of internal air prevented the leakage of contaminated air through the openings of the arm orifices and the lower opening, regardless of the presence of one or three suction pumps and sealing in the arms. The negative pressure caused by suction in the cabin was low, indicating that there would be no risk to the patient. In the absence of suction in the cabin, it is necessary to seal the arm orifices for greater protection of the medical team. Regarding the flow of air, the presence of three suction pumps was the most effective condition both for the flow dynamics and for the ability to drag particles; followed by the presence of one suction pump and, lastly, the condition of no suction pump was the most ineffective. The results indicated that the aerosol boxes have great potential for hospital application. The study of the fluid dynamics of aerosol boxes is current and necessary, bringing contributions to the theoretical understanding of this equipment and highlighting the main characteristics necessary to increase its safety.No dia 11 de março de 2020 a Organização Mundial da Saúde declarou estado de pandemia global de Coronavírus. Hoje, o Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) e o Coronavirus Disease 2019 (Covid-19) são considerados as maiores ameaças mundiais à saúde pública. Com a necessidade de fornecer maior proteção aos profissionais da saúde, que são diariamente expostos a altas cargas virais, avalia-se a geometria e condições de operação de uma cabine aerosol box para intubação orotraqueal, cujo procedimento apresenta elevado risco de contaminação para a equipe médica, utilizando fluidodinâmica. A cabine, a qual é posicionada sobre a cabeça do paciente, consiste em uma “caixa” de material transparente com sucção acoplada, que serve como uma barreira contra o vírus, que pode ser transmitido por gotículas de saliva e aerossóis provenientes da respiração. O objetivo deste trabalho foi simular computacionalmente, pelo software ANSYS Student R2 2020, a fluidodinâmica de uma cabine de intubação em desenvolvimento na Universidade Federal de São Carlos, comparando oito casos com diferentes configurações, tais como: vazão de ar na boca do paciente, vazão de sucção de ar, entrada de ar nas passagens laterais e número de aspiradores. Foram avaliados mapas de contorno de velocidade e pressão, mapas de vetores de velocidade e mapas de linha de corrente obtidos da simulação. Os resultados indicaram que a presença de aspiradores para sucção de ar interno impediu o vazamento de ar contaminado pelas aberturas dos braços e inferior, independente da presença de um ou três aspiradores e de vedação nos braços. A pressão negativa causada pela sucção na cabine foi baixa, indicando que não haveria risco ao paciente. Na ausência de sucção na cabine, é necessária a vedação da abertura dos braços para maior proteção da equipe médica. Em relação ao escoamento do ar, a presença de três aspiradores foi a condição que apresentou mais eficácia tanto pela dinâmica de escoamento, quanto pela capacidade de arrastar partículas; seguida pela presença de um aspirador e, por último, a condição de ausência de aspirador foi a mais ineficaz. Os resultados indicaram que as cabines com sucção apresentam grande potencial de aplicação hospitalar. O estudo da fluidodinâmica de cabines de intubação faz-se atual e necessário, trazendo contribuições para o entendimento teórico destes equipamentos e destacando as principais características necessárias para aumentar a sua segurança.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/openAccessIntubação orotraquealCabineFluidodinâmica computacionalCFDENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAAvaliação da Geometria e condições de operação de uma cabine aerosol box para intubação orotraqueal utilizando fluidodinâmica computacionalEvaluation of Geometry and operating conditions of an aerosol box cabin for orotracheal intubation using computational fluid dynamicsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis600600a8b181e8-2587-4ff2-986f-7c9d09fddee3reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTG - Bruno De Boni FINAL.pdfTG - Bruno De Boni FINAL.pdfTexto principalapplication/pdf3751728https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13613/1/TG%20-%20Bruno%20De%20Boni%20FINAL.pdf37a8c1fa975a67f3cd28aa66b903ac8bMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13613/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTTG - Bruno De Boni FINAL.pdf.txtTG - Bruno De Boni FINAL.pdf.txtExtracted texttext/plain75993https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13613/3/TG%20-%20Bruno%20De%20Boni%20FINAL.pdf.txt9548f2a96dc3d1ba3c53e4c71349c3f4MD53THUMBNAILTG - Bruno De Boni FINAL.pdf.jpgTG - Bruno De Boni FINAL.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg8035https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13613/4/TG%20-%20Bruno%20De%20Boni%20FINAL.pdf.jpg12fd9251442862f0360da683d6966c14MD54ufscar/136132023-09-18 18:32:05.07oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13613Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:05Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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