Ventiladores Pulmonares na UFRJ e a Nautilus – Traçando um Paralelo

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O atual cenário de crise ocasionado pelo novo Coronavírus levantou uma grande preocupação visto que a doença pode gerar complicações no trato respiratórios, sendo então um grande risco principalmente para pessoas com doenças respiratórias prévias. Dessa forma, cientistas e engenheiros de todo o mundo apostaram na ideia de produzir ventiladores mecânicos de forma rápida, simples e econômica, de modo que possa atender a crescente demanda pelo equipamento durante a crise da Covid-19. A ventilação mecânica, também chamada de ventilação pulmonar, é o uso de uma máquina para auxiliar a entrada e saída de ar nos pulmões, fornecendo ar rico em oxigênio e sendo de uso frequente em pacientes com insuficiência respiratória.

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Sendo uma equipe focada em automação submarina, a UFRJ Nautilus parece estar fora do contexto da atual crise global. No entanto, se olharmos com mais atenção, veremos que várias ferramentas essenciais à equipe são igualmente importantes para projetos como o do ventilador pulmonar e muitos outros instrumentos da medicina, utilizados em laboratórios e hospitais. Softwares CAD, de impressão 3D, eletrônica e programação, habilidades necessárias para a realização desses projetos, são alguns dos muitos domínios desenvolvidos dentro da equipe. Acompanhamos um pouco mais de perto o projeto dos ventiladores desenvolvido pela UFRJ e foi de extrema satisfação poder comprovar a importância e a utilidade das técnicas e do conhecimento que geramos e aprendemos tanto dentro da sala de aula quanto dentro da equipe.

Um dos mais conhecidos softwares CAD 3D é o SolidWorks, o programa mais utilizado para o desenvolvimento Hidrodinâmico e Mecânico do nosso AUV. Um de nossos ex-membrosestá envolvido no projeto de ventiladores da UFRJ e, com o uso do SolidWorks, modelou uma válvula de PEEP (sigla em inglês para Pressão Positiva Expiratória Final). A modelagem tridimensional é uma habilidade comum e fundamental para desenvolvimento de projetos mecânicos em geral, sejam eles de veículos submarinos ou de ventiladores mecânicos.

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Assim como as válvulas, tubos e afins usados nos ventiladores, o projeto mecânico de um AUV também precisa levar em conta sua pressão positiva (pressão que empurra a impermeabilização contra a estrutura) e sua pressão negativa (pressão que atua no sentido de forçar a desafixação da estrutura), de forma a se manter estanque. Não podemos deixar que a água entre em seus componentes internos ou ar sair deles, assim, precisamos usar válvulas e vedantes, como O-rings, no nosso projeto.

Outro ponto de convergência é em relação ao uso de softwares de simulação CFD (sigla em inglês para Dinâmica dos Fluidos Computacional), empregado principalmente em análises e soluções de problemas nos campos da termodinâmica e da mecânica dos fluidos. Na iniciativa da UFRJ, foi utilizado o OpenFOAM, enquanto que, na nossa equipe, o ANSYS é utilizado para essa mesma função, precisando melhor o efeito de fluidos nos mais diversos materiais e estruturas, seja esse fluido o ar, como é o caso de um ventilador pulmonar, ou a água, no caso de um AUV.

Porém, qualquer bom projeto de engenharia não vive apenas de simulações e outros artifícios computacionais. Conceitos de fabricação mecânica se fazem necessários, como é o caso da impressão 3D, que permite a criação de um modelo tridimensional a partir de sucessivas camadas de material. Essa tecnologia revolucionária possui grandes vantagens, como baixo custo, facilidade de encontrar os materiais e tempo de produção reduzido. Sendo assim, a impressão 3D é muito utilizada, tanto no projeto do submarino autônomo da UFRJ Nautilus, quanto na produção de ventiladores mecânicos da demanda atual.

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Portanto, vemos que esses projetos, ainda que diferentes, fazem uso de ferramentas em comum e possuem muitas semelhanças, tanto a nível técnico, quanto a nível de gestão. Trabalhar na UFRJ Nautilus é se adaptar a qualquer cenário possível, afinal, aprendemos aqui práticas e habilidades que, técnicas ou não, nos servirão não só para projetos acadêmicos ou no mercado de trabalho como também para a vida. O conhecimento aqui gerado e aprendido pode ser útil em um cenário como a crise da Covid-19 porque focamos em produção de tecnologia usando ferramentas de uso geral e de baixo custo, buscando unir diferentes campos de conhecimento. Afinal, em uma crise como a que estamos vivendo, os profissionais de necessidades básicas, da área da saúde e da área da ciência, devem se unir para que, através de seu trabalho, suas ideias ou seus inventos, seja possível amenizar e por um ponto final nesse processo tão desgastante e trágico que estamos passando.

Conheça mais sobre a UFRJ Nautilus

Escrito por Gabriela Torres e Ana Beatriz Ferreira



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