Simulação computacional do escoamento em um ventrículo artificial

Abstract

As mortes de pacientes na fila de espera por um transplante de coração são significativas no país e os Dispositivos de Assistência Ventricular (DAVs) tem um papel importante proporcionando uma sobre-vida ao paciente até que consiga o transplante. Este trabalho teve como objetivo estudar o escoamento dentro de um ventrículo artificial pulsátil, este que tem seu papel muito importante no auxílio de pacientes na fila de espera por um transplante de coração. O dispositivo já existe no Incor de São Paulo, o qual cedeu a geometria do dispositivo, porém apresenta uma vida útil baixa e uma perda de rendimento muito elevada. Este dispositivo é pediátrico e neste estudo foi ampliado para que atendesse a um coração adulto. Após o acerto da geometria, foram pesquisados alguns parâmetros reais para a realização da simulação, como velocidades e pressões de entrada e saída do dispositivo. Então foi criada e refinada uma malha de elementos finitos pelo software Ansys, aonde foram utilizados os módulos CFX e Fluent para simulação do escoamento primeiramente em regime uniforme e posteriormente pulsátil. As simulações foram realizadas utilizando o modelo de Carreau-Yasuda, o mais adequado para o fluido sangue e para a faixa de velocidades deste estudo. Foi obtido resultados de linhas de velocidade e tensão de cisalhamento na parede, podendo assim ser consideradas algumas observações como a ocorrência de zonas de recirculação de sangue, podendo ao longo do tempo gerar coágulos, que dificultam o escoamento do sangue no interior do dispositivo além do risco deste coágulo soltar-se e obstruir alguma passagem de sangue. Outra observação foi a alta tensão de cisalhamento e alta aceleração do fluido na saída do dispositivo, podendo acarretar na separação do plasma de outros componentes do sangue ou até mesmo no rompimento de hemácias. Este estudo pode ser futuramente utilizado para melhoria da geometria e mudança de materiais para que se aumente a vida útil do dispositivo.