Venturi valves
Contents
Project manager
| Maker | Image | Profile |
|---|---|---|
| Figueredo David |
Presentation
Attending to the global warming, in this project we want to combine our efforts to fight against the COVID-19 virus by creating a Venturi Valves system, used in the hospitals, which ones are starting to become scarce due to the number of patients. Due to this,we propuse to design and manufacture of said valves, using the 3D printing technology with the help of the UtopiaMaker community around the world.
Designs and blueprints
Design repository link: https://www.thingiverse.com/thing:4230375/files
Context
The main problem with th COVID-19 is the damage in the lungs, in short words this causes the alveoli get fill with mucous, hindering the breathing process (as a flu)
Lung
To help in the Breathing process, Venturi valves are used, and their function is increase air pressure and provide more oxygen to the patient, generating positive pressure.
Venturi Valves in a breathing mask
For their operation, these valves are based on the venturi effect and Bernoulli's fluid law.
Venturi Effect
Bernoulli's equation
Análisis
In the next picture the breathing valve is show:
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- En el punto p2 se genera una presión negativa, lo que hace que el aire ambiente entre a la válvula y se mezcle con el oxígeno, disminuyendo la concentración de oxígeno.
- Entre más grande sea el área de entrada de aire A2, entrará más aire ambiente al sistema, lo que disminuye la concentración de oxígeno.
Consideraciones
Existen 2 tipos de válvulas, de concentración de O2 ajustable y de concentración fija.
Concentración ajustable
Concentración fija
Para efectos de diseño, es más sencillo tener válvulas de concentración fija, que se puedan cambiar dependiendo las necesidades de cada paciente.Los fabricantes de estas válvulas presentan una tabla donde especifican la concentración de oxígeno y el caudal con el que debe fluir el oxígeno, dependiendo de cada tipo de válvula, como se muestra a continuación:
Tabla de concentraciones de oxígeno
Dicha concentración de oxígeno depende mayormente del área A1 por donde entra el oxígeno y de área A2 por donde entra el aire ambiente.
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Las siguientes imágenes nos dan una idea de algunos parámetros importantes para diseñar:
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La entrada de oxígeno es para una manguera de 6mm de diámetro y la salida es para la máscara de oxígeno que tiene 22mm de diámetro. Teniendo en cuenta esta información, se pueden hacer las siguientes suposiciones de diseño:
- Al ser la manguera de 6mm y asumiendo un espesor de pared de 2mm, esto proporciona un rango de diámetros para A1 entre 4mm y 1mm; esto teniendo en cuenta que no sea posible imprimir un diámetro menor a 1mm con una impresora convencional.
- Entre mayor sea el diámetro 1 (D1), habrá más flujo de oxígeno a la válvula, esto siempre y cuando el caudal de aire sea mayor.
- Se sabe que entre menor sea el área A2, entrará menos aire ambiente y la concentración de oxígeno será mayor, al recibir todo el oxigeno directamente desde la máquina.
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Con esas suposiciones, se diseñaron 4 tipos de válvulas:
- Blanca: se esperan concentraciones de oxígeno entre 24% y 28%
- Naranja: se esperan concentraciones de oxígeno entre 29% y 31%
- Roja: se esperan concentraciones de oxígeno entre 32 y 40%
- Verde: se esperan concentraciones de oxígeno entre 41% y 60%
Siendo los valores deseados los que se muestran en la tabla:
Diseño 3D
A continuación se muestran los diseños realizados:
Verde_60
Roja_40
Naranja_31
Blanca_28
Invitación
Este proyecto está aún en desarrollo, pero invitamos a todos los que puedan ayudar, a unir fuerzas para combatir este virus que está afectando al mundo, pensemos colectivamente porque solo juntos lograremos vencer y con pequeñas acciones, lograremos grandes resultados.
