Trabalho Final - Laboratório de Engenharia de Fluidos – PUC-Rio

ENG 1713 - MÉTODOS EXPERIMENTAIS EM ENGENHARIA MECÂNICA
Trabalho Final
data de entrega e apresentação: 19/12/2016
O coração artificial é um dispositivo utilizado para prover a demanda circulatória de pacientes com
insuficiência cardíaca. O dispositivo é muito usado durante procedimentos de transplante cardíaco. No entanto, em
algumas situações críticas o dispositivo é utilizado em pacientes com insuficiência cardíaca, em estágio final. Nesse
último caso, o coração artificial pode estender a vida do paciente por meses durante a espera por doador compatível.
O aparelho, porém, é complexo e que pode causar complicações. Por isso, existe uma grande demanda de estudos
para melhorar a performance do dispositivo e aumentar a expectativa de pacientes.
Um coração artificial é, basicamente, uma bomba pulsátil que circula o sangue através do sistema
circulatório, conforme ilustrado na Fig. 1. Logo, deseja-se especificar os sensores para a realização de ensaios com
esse sistema de bombeamento em uma bancada de testes. O objetivo é levantar as curvas de performance com uma
incerteza menor do que 5%, com 95% de confiabilidade.
Figura 1: Desenhos esquemáticos de algumas configurações de corações artificiais.
Figura 2 – Bancada de ensaios para corações artificiais.
A faixa de operação da bancada é a seguinte:
Vazões mínima e máxima testadas: 0.5 e 20LPM (litros/minuto)
Temperaturas mínima e máxima: 35 e 45ºC
Pressões de entrada mínima e máxima: 40 e 150 mmHg
Pressões de saída mínima e máxima: 60 e 220 mmHg
Correntes mínima e máxima no motor: 5 e 350 mA
Tensão do motor: 12V
Cabe a cada grupo de engenheiros projetar o sistema de medição das curvas de pressão versus vazão da
bomba além das curvas de performance. Não é necessário fazer desenhos técnicos, somente projeto esquemático
com indicação dos sensores utilizados. A instrumentação deve ser especificada de forma detalhada (fabricante,
família, modelo, etc) através de uma busca em catálogos e sites de fabricantes. Estimar também o custo dos
equipamentos de monitoramento.
As relações necessárias para estimar a incerteza do sistema, desprezando-se variações de energia
potencial no sistema, são fornecidas a seguir.:

Potência elétrica consumida pelo motor DC:
Pot Elétrica  VF  I F ;
onde VF é a voltagem efetiva (RMS) fornecida pela rede ao motor e IF a corrente efetiva consumida pelo
motor.

Potência hidráulica fornecida pela bomba:
Pot Hidráulica  Q    g  h ou Pot Hidráulica  Q  P
onde Q é a vazão (m^3/s), ∆h é a altura manométrica adicionada pela bomba e ∆P a pressão adicionada
pela bomba.
Pot Hidráulica
Pot Elétrica

Rendimento do sistema: Total

A temperatura e pressão na entrada e saída da bomba também devem ser monitoradas com incerteza
menor que 5%.

O trabalho pode ser feito em grupos de até 6 alunos. Deve-se incluir a análise de incertezas, a especificação
completa dos medidores e as cotações. Segue uma lista de fabricantes que podem ser úteis na busca dos medidores:
Omega, GE, Honeywell, Contech, Conaut, Valydine, Zürich, Merian, Dwyer, dentre outros.