Dissertação

{pt_PT=Modelação matemática e experimental de dispositivos extracorporais de oxigenação do sangue} {} EVALUATED

{pt=Para se estudar a transferência de massa de oxigénio em sistemas de oxigenação extracorporal com membranas, foram realizados ensaios laboratoriais num mini‑oxigenador e, seguidamente, desenvolvido um modelo matemático que simula esse sistema. O mini‑oxigenador utlizado para os ensaios laboratoriais é composto por um canal rectangular e uma câmara de oxigénio, denominado por slit. O canal rectangular onde o líquido circula apresenta dimensões , com . Na interface entre estes dois compartimentos encontra-se uma membrana biocompatível. Durante os ensaios experimentais a slit encontrava-se em circuito fechado com uma bomba peristáltica a montante, e um reservatório de água, a jusante, onde a concentração de oxigénio era medida por um sensor de oxigénio. Foram obtidos gráficos de concentração de oxigénio ao longo do tempo para diversos ensaios. Através destes resultados experimentais foram calculados os coeficientes globais de transferência de massa da slit. Com base no método de diferenças finitas, foi resolvido um modelo matemático desenvolvido que simula a slit. Foi investigada a influência da pressão do oxigénio, altura do canal rectangular, caudal de água, coeficiente de transferência de massa e dimensões da membrana na evolução da concentração de oxigénio através do modelo matemático obtido. Os resultados do modelo corroboram com os resultados experimentais para os parâmetros: transferência de massa, dimensões da membrana, pressão de oxigénio e altura do canal. No entanto, para a velocidade os resultados são dissemelhantes, evidenciando a necessidade de melhorar o modelo., en=To study the oxygen mass transfer in extracorporeal membrane oxygenators, experiments were performed in a mini-oxygenator. Following, it was developed a mathematical model to simulate this system. The mini-oxygenator used in this experimental setup compromises of a rectangular channel and an oxygen chamber, slit. The liquid flows in the rectangular chamber with dimension of , with . At the interface between these two compartments, there is a biocompatible membrane. For the experimental procedures, the slit was in a closed loop with a peristaltic pump upstream, and a reservoir downstream, where the oxygen concentration was measure by an oxygen sensor. Through a series of experiments, various charts were plotted with the oxygen concentration over the time. With these experimental results, the overall mass transfer coefficients were calculated on the slit system. A mathematical model to simulate the slit was developed and solved using the finite differences method. The effects of the oxygen pressure, height of rectangular channel, water flow, mass transfer coefficient and membrane dimensions were investigated on the oxygen concentration over time via the developed mathematical model. The model results are in line with the experimental results for: mass transfer coefficient, membrane dimension, oxygen pressure and channel height. However, for the velocity, the results are dissociated, which evidences the need for improvements on the model.}
{pt=transferência de massa gás/líquido, oxigenadores de sangue extracorporais, membranas hemocompatíveis, diferenças-finitas, en=mass transfer in gas/liquid, extracorporeal blood oxygenator, hemocompatible membranes, finite differences}

Junho 5, 2017, 11:0

Orientação

ORIENTADOR

Maria Norberta Neves Correia de Pinho

CEFEMA/IST

Investigadora do CEFEMA

ORIENTADOR

Viriato Sérgio De Almeida Semião

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado