Modelado del flujo de fluidos en una bomba para suministro de medicamento.

Abstract

"Esta tesis trata sobre el modelado de la mecánica de fluidos en un Actuador/Dosificador (AD) que formara parte de una bomba automática para suministró de medicamento. La geometría del AD propuesto se basa en tubos de curvatura variable siguiendo en su linea central una espiral de Arquímedes. Lo novedoso de este diseño radica en la doble funcionalidad del AD, porque permitirá contener y a la vez dosificar el medicamento. Las dimensiones del recipiente (el cual tiene la capacidad de contener 1 mL de medicamento) son de 32.8 cm de longitud con un diámetro de 2 mm. Así, las dimensiones totales del AD incluyendo el recipiente son de 6.89 cm de base x 6.80 cm de altura x 1.5 cm de espesor. Por otro lado, los pasos seguidos para modelar la mecánica de fluidos en este trabajo fueron: 1. Primero, aproximando secciones de la espiral por medio de toros de curvatura constante; se extendió el modelo de Dean [20], el cual aplica para fluidos incompresibles fluyendo a través de tubos con curvatura constante, al caso de fluidos compresibles. 2. Segundo, considerando el radio de la espiral variable se modela la mecánica del fluido en el AD y se extiende el modelo de Dean-Germano [25], el cual aplica para fluidos incompresibles fluyendo en tubos con torsion y curvatura constante, al caso de tubo con curvatura variable. Por ultimo, la importancia de los modelos obtenidos radica no solo porque permitirá simular la mecánica del fluido dentro del AD, sino por sus aplicaciones potenciales en diferentes áreas de la ingeniera. Por ejemplo, el modelo obtenido en el paso 1 permite modelar la mecánica de fluidos tanto de líquidos como de gases fluyendo a través de tubos curvos de curvatura constante."

"This thesis deals with the modeling of the fluid mechanics within an Actuator/Dispenser (AD) which will be part of a automatic pump to supply a medicine. The proposed AD geometry, is based in curved pipes of variable curvature that follow up an Archimedes spiral in their center line. The innovation of this design lies in the double functionality of the AD, because it will be both the container and dispenser of the medicine. The container, which has a capacity of one mililiter (mL) of medicine, is 12.9 inches long and has a diameter of 0.78 inches. The total AD dimensions, including the container, are 2.71 inches x 2.67 inches x 0.59 inches. On the other hand, the followed steps for modeling the fluids mechanics in the AD were: 1. First, approximating sections of the spiral by means of the torus with constant curvature. The classical Dean’s model [20], which describes incompressible fluids flowing across pipes with constant curvature, is extended to the compressible fluid case. 2. Second, considering the variable radius of the spiral, we extended the Dean-Germano model [25], which describes incompressible fluids flowing within pipes with constant curvature and torsion to the variable curvature case. To conclude, the obtained models are not only important for modeling the fluid mechanics within the AD, but they have also potential applications in different areas of engineering. For instance, the model obtained in the step one, lets modeling the fluid mechanics either gases or liquids flowing across of curved pipes with constante curvature."