Aplican cálculo computacional de diseño de motores para hacer respiradores

El Instituto CMT-Motores Térmicos de la Universitat Politècnica de València (UPV) está aplicando herramientas de simulación por ordenador utilizadas en el diseño de motores de combustión al desarrollo de equipos de respiración asistida de pacientes con afectación pulmonar debido al coronavirus.

La pandemia causada por la COVID-19 ha desbordado el número de pacientes que necesitan ser asistidos mediante equipos de respiración mecánica, lo que ha llevado a investigadores a plantear sistemas más sencillos, empleando aparatos de ventilación no invasiva que puedan ser fabricados de forma rápida y puestos a disposición de entidades sanitarias con relativa rapidez.

Fuentes de la UPV han señalado a EFE que el desarrollo de estos sistemas de ventilación debe hacerse con un estudio que determine la coordinación de cada uno de sus componentes de acuerdo con el comportamiento y las direcciones de aire limpio y exhalado por el paciente (que es rico en carga vírica y CO2).

Y para ello, el uso de herramientas de simulación por ordenador, ampliamente utilizadas en otros ámbitos, como el diseño de motores, cobra especial importancia, han señalado las mismas fuentes."Un sistema de gestión de aire se puede lograr en un corto periodo de tiempo, pero asegurar un uso continuado y polivalente del sistema sobre pacientes reales no es sencillo, y para ello es vital realizar estudios previos", señala Antonio Torregrosa, investigador del Instituto CMT-Motores Térmicos de la Universitat Politècnica de València.

Además, “se debe asegurar que el sistema sea robusto y eficiente, y analizar bajo qué circunstancias puede ser utilizado de forma clínica”, añade el investigador de este instituto, un centro que es referente internacional en el ámbito de la automoción.Un equipo experto en el estudio de procesos fluidodinámicos y liderados por José María Desantes, director del Instituto CMT, está exportando su saber hacer al campo de la renovación del aire en los diferentes equipos que están siendo usadas en circuitos respiratorios CPAP, como máscaras nasales, máscaras buconasales, máscaras faciales o interfases tipo Helmet.

Así, han colaborado ya en el estudio del uso de máscaras de esnórquel, de la mano del doctor José Alonso, del Hospital Universitario La Fe de València, o en la predicción de las prestaciones de un equipo tipo Helmet, diseñado por el doctor Alberto Medina, del Hospital Universitario Central de Asturias."Llevamos décadas analizando con éxito el movimiento del aire y los gases quemados en el interior de motores de combustión", indica Antonio Gil, investigador del mismo grupo.

La extrapolación de este conocimiento “al caso de la renovación del aire en aplicaciones que mejoran el tratamiento mediante respiración asistida de pacientes con afectación pulmonar es inmediata”, apunta este investigador del CMT.Las herramientas de cálculo del movimiento de fluidos (CFD, por sus siglas en inglés) se aplican comúnmente en diversas disciplinas en la ingeniería, y requieren de ordenadores especiales con mucha potencia de cálculo.

“Nosotros estamos usando el clúster de supercomputación (Rigel) que pone la UPV a disposición de los diferentes grupos de investigación”, señala Pedro Quintero, investigador y profesor en la UPV, encargado de diseñar las simulaciones por ordenador."Ya hemos procesado los primeros cálculos y los resultados son muy prometedores. Esperamos estar en disposición de proporcionar directrices sobre el diseño y comportamiento de los sistemas de ventilación no invasiva en el corto plazo", concluye Pedro Quintero.