Publicación: Modelación y simulación de los efectos de los compuestos orgánicos volátiles (COV) en la mecánica respiratoria
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Resumen en español
RESUMEN: La mecánica respiratoria está influenciada por la presencia de compuestos orgánicos volátiles (COV) en el ambiente, los cuales representan un riesgo significativo para la salud humana. Estos compuestos, ampliamente emitidos en entornos urbanos e industriales, pueden alterar la función pulmonar al incrementar la reactividad de las vías respiratorias, afectar los mecanismos de defensa naturales y generar síntomas como irritación, tos y mayor producción de moco. No obstante, la investigación exhaustiva sobre sus efectos directos en la mecánica respiratoria enfrenta retos importantes, debido a lo invasivo de los métodos necesarios para evaluar el funcionamiento de las vías respiratorias y las limitaciones éticas asociadas al estudio en humanos. Este proyecto tiene como objetivo implementar un modelo matemático que permita analizar de manera segura y no invasiva los efectos de los COV en la mecánica respiratoria, utilizando herramientas de mecánica de fluidos computacional (CFD), facilitando el análisis en condiciones que simulan situaciones fisiológicas reales. La metodología propuesta se basa en tres etapas principales: modelación geométrica de las vías respiratorias, simulación computacional del flujo de aire y los COV bajo diferentes condiciones fisiológicas, y evaluación experimental del modelo mediante pruebas comparativas en un simulador. Este enfoque busca validar el desempeño del modelo y establecerlo como una herramienta efectiva para el estudio de los efectos respiratorios de los COV.
Resumen en inglés
ABSTRACT: Respiratory mechanics are influenced by the presence of volatile organic compounds (VOCs) in the environment, which pose a significant risk to human health. These compounds, widely emitted in urban and industrial settings, can impair pulmonary function by increasing airway reactivity, disrupting natural defense mechanisms, and causing symptoms such as irritation, coughing, and increased mucus production. However, in-depth research on their direct effects on respiratory mechanics faces major challenges due to the invasiveness of the methods required to study airway function and the ethical constraints associated with human studies. This project aims to develop a mathematical model that enables the safe and non-invasive analysis of the effects of VOCs on respiratory mechanics, employing computational fluid dynamics (CFD) tools to facilitate analysis under conditions that simulate real physiological scenarios. The proposed methodology consists of three main stages: geometric modeling of the respiratory airways, computational simulation of airflow and VOC dynamics under different physiological conditions, and experimental evaluation of the model through comparative testing in a simulator. This approach seeks to validate the model's performance and establish it as an effective tool for studying the respiratory effects of VOCs.