Estuda-se o fluxo de ar no sistema respiratório humano através de simulação numérica

Cristina G. Pedraz/DICYT Um grupo de pesquisadores da Universidade de Valladolid trabalha há vários anos no estudo do fluxo de ar no sistema respiratório humano através de simulação numérica experimental. O objetivo é conhecer melhor a respiração de uma pessoa em escala real, e para tanto construíram uma cavidade nasal e realizaram diferentes medições. Como detalha a DiCYT César Méndez, coordenador do Grupo de Investigação Reconhecido (GIR) de Engenharia de Fluídos, analisou-se “o fluxo da respiração em toda a cavidade nasal através de simulação numérica, e depois construiu-se uma cavidade nasal cujo volume exato foi obtido mediante tomografias de uma pessoa sadia”.

Assim, tratou-se de reconstruir “fielmente” a geometria da cavidade nasal, e investigou-se como é o fluxo da respiração para determinar, por exemplo, “se existem regiões mal ventiladas, nas quais o ar não é renovado, já que são regiões de potencial infecção”. Do mesmo modo, revisou-se como aspectos relacionados com perfurações do tabique nasal “como a utilização de piercing, por exemplo, ou em conseqüência de outras doenças” podem afetar a respiração. “Um simples orifício faz com que todo o fluxo seja modificado, e que o ar saia por onde não devia, o que deixa outra região, possível foco de infecção, sem ventilação”, explica o pesquisador.

Além do fluxo de ar no sistema respiratório, o grupo estuda outros fluídos no corpo humano, como a circulação do sangue. Nesta atual linha de trabalho colaboram com um grupo científico da Universidade Politécnica de Madri, que está estudando a arteriosclerose (síndrome caracterizada pelo estreitamento das artérias, que pode progredir até a oclusão do vaso, impedindo o fluxo do sangue).

Quando esta síndrome ocasiona problemas graves, realiza-se uma angioplastia para restaurar o fluxo sangüíneo adequado. Neste sentido, a implantação de um stent (pequeno tubo de aço) pode evitar que a artéria se colapse ou seja novamente fechada pela placa.

Neste sentido, afirma Méndez, pesquisa-se os desenhos destes stent. Enquanto o grupo da Politécnica de Madri realizou a simulação numérica, o grupo de Valladolid trabalha na parte experimental. “Estuda-se, por exemplo, o que pode ser a circulação do sangue na aorta, com bifurcações, distintos tamanhos, etc.”, agrega. Para tanto, o grupo conta com um equipamento de medição a laser denominado PV (sigla em inglês de Velocimetria de Imagem de Partículas), com o qual é possível conhecer o padrão do fluxo.

“No modelo experimental simples feito com metacrilato, que é um material transparente, medimos como é o perfil do fluxo que passa pelo vaso com e sem a malha, de modo que seja possível validar o modelo de simulação numérica para logo pode fazer previsões, etc.”, afirma o especialista.

GIR de Engenharia dos Fluídos

O GIR de Engenharia dos Fluídos da Universidade de Valladolid nasceu com o fim de reunir uma série de pesquisadores com experiência neste campo. Neste tempo realizaram numerosos projetos de pesquisa, tanto regionais como nacionais, contratos com empresas e publicações de prestigio reconhecido. Atualmente a equipe científica está constituída por sete professores ordinários e um associado, e também faz parte dos Grupos de Excelência da Junta de Castela e Leão.

Além do desenvolvimento de técnicas e procedimentos numéricos e experimentais para a análise do comportamento dos fluídos em diferentes âmbitos do setor industrial e de serviços, o grupo tem dentre seus objetivos a difusão da produção científica e tecnológica através de cursos de formação, publicações, patentes, etc; favorecer a coordenação e operatividade de seus membros do grupo, e otimizar a utilização de recursos tanto humanos, quanto materiais, especialmente os meios de cálculo e as instalações experimentais.