Resumen

Campo Disciplinario de Termofluidos

Flujo de aire en una cavidad nasal

Alumno : José Eduardo Pérez MotaNivel: Maestría o Doctorado

Semestre: 5º Correo Electrónico: mota_696@hotmail.com

Tutor: Dr. Francisco Javier Solorio Ordaz

En este cartel, se presenta brevemente el método por medio del cual se han elaborado los modelos, tanto físico como computacional, de la cavidad nasal de una mujer sana de 21 años de 1.50 m de altura y complexión media. Dichos modelos se obtuvieron a partir de un estudio de tomografías axiales computarizadas (171 tomografías con espaciamiento de 1mm y 0.506 mm/pixel) realizado en el Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias. También se presenta en los resultados el caso sin cirugía

La nariz es un órgano que desempeña diversas funciones importantes, entre ellas, acondicionar el aire y brindar la resistencia necesaria para un funcionamiento normal de los pulmones. Se sabe que estas funciones dependen fuertemente de la geometría interna de la cavidad nasal.

Por otro lado, la obstrucción nasal es una enfermedad muy común, en México afecta de un 5 a 15% de la población. Uno de los tratamientos es la cirugía los cornetes nasales, cuyo inconveniente a largo plazo es la atrofia de la mucosa, mareo, aturdimiento, entre otras.

Conocer los cambios que experimentará el flujo de aire dentro de la cavidad nasal ante modificaciones en su geometría.

Establecer criterios que permitan anticipar los resultados antes de una turbinectomía.

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Obtención de

superficies

De manera general, el proceso comienza con las tomografías computarizadas del sujeto de estudio (Ejemplo Fig. 1), posteriormente, con las herramientas que tiene el MATLAB se hace el procesamiento de dichas tomografías, las etapas del procesamiento se ven en las Figs. 2, 3 y 4. Una vez que se tienen los contornos, se obtienen las coordenadas de cada pixel que represente al contorno, con esto se tiene un conjunto de puntos, aproximadamente 52000 puntos, (Figs. 5 y 6).

Estos puntos se grafican en GAMBIT donde , empleando las funciones de este programa, esa nube de puntos se transforma en curvas por medio de splines (Fig. 7), luego, de manera manual se forman las superficies que posteriormente se transformaran en un volumen (Fig. 8), el cual puede ser: exportado para posteriormente imprimirse en una maquina de prototipado rápido (Fig. 9) o mallado (Fig. 10) para posteriormente ser simulado en FLUENT.

Generación del modelo

físico y de la malla

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Para la parte experimental, se realizaron mediciones de velocidad en la entrada de la cavidad nasal empleando anemometría de hilo caliente, también se realizaron mediciones de presión en la región donde se juntan las cavidades derecha e izquierda (coana), estas medicines se realizaron empleando un micro-manómetro. En lo referente al flujo de aire se utilizó una aspiradora junto con una válvula de compuerta para regular el flujo de aire, lo anterior se esboza en la Fig. 11.

Para determinar si el modelo numérico se planteó adecuadamente se comparan los resultados experimentales con los resultados de las simulaciones en Fluent, esto se muestra en la Fig. 12. Se puede observar que los resultados de la simulación con Fluent se acercan bastante a los resultados numéricos. Se puede apreciar también que los errores máximos pueden darse para las presiones manométricas de -9.8 y -294, los errores respectivos son de 14.9% y 9.8%. Por lo tanto, el modelo numérico se desarrolló apropiadamente.

Se analizaron ocho casos distintos que corresponden a las variantes que puede tener una cirugía de los cornetes nasales.

Se obtuvieron resultados coherentes entre la simulación y las mediciones. Por ello, es posible predecir los cambios que experimentará el flujo de aire dentro de la cavidad nasal ante modificaciones en su geometría.

Caso de cirugía del cornete medioCaso sin cirugía