Disseny i càlcul d'un dispositiu per regular la temperatura de les xeringues de l'aliment de nadons d'incubadora utilitzant cel·les Peltier

En aquest PFC s’ha dut a terme el disseny i càlcul d’un dispositiu per regular la temperatura de les xeringues de l’aliment de nadons d’incubadora utilitzant cel·les Peltier. La finalitat principal del dispositiu és la de regular la temperatura d’un tipus concret de xeringa d’una capacitat de 80 ml. en la qual hi ha el producte alimentari específic per a nadons d’incubadora, amb característiques de textura semblants a la llet. El producte s’ha creat per la manca anterior en el mercat d’un sistema que reguli amb precisió la temperatura de l’aliment de l’interior de la xeringa en l’aparell específic de nodriments per a nadons d’incubadora. Amb aquest producte s’obté un ajustat control de la temperatura de l’aliment a l’hora de la seva ingestió per part del nadó. La ingestió s’efectua a través de via naso-gàstrica, amb l’ajut de una sonda anomenada ”sonda naso-gàstrica”. Els sistemes anteriors al nostre producte que habitualment s’utilitzaven pel condicionament de la temperatura de l’aliment de nadó (“bany Maria”, microones,...) eren ineficaços en quant a regular la correcta temperatura de l’aliment, i a la vegada tenien el perill d’una alta exposició de l’aliment als diferents bacteris, els quals poden provocar greus malalties a les persones i encara més si es tracta d’un nadó d’incubadora. El producte creat disminueix en gran quantitat el risc de que l’aliment s’infecti (aconseguim que la manipulació de l’aliment es minimitzi al màxim), i es té un gran control en la temperatura adient en la que el nadó ingereix l’aliment. El dispositiu dissenyat regula la temperatura de l’aliment en l’interior de la xeringa a un valor d’entre uns 10ºC a 11ºC, i arriba a la sonda naso-gàstrica a través d’un tub a una temperatura entre 17-18ºC. El dispositiu projectat funciona amb l’ajut de Cel·les Peltier. Incorpora una Cel·la Peltier de unes mesures de 30mm x30mm, amb una potència màxima de 18.8 watts. S’ha realitzat un estudi ajudats per programes com l’ANSYS (programa d’elements finits)i l’EES (Engineering Equation Solver) per realitzar simulacions del radiador de la cel·la Peltier en situacions de convecció forçada (amb ventilador) i convecció natural (sense ventilador), així com d’un programa específic de selecció de cel·les Peltier. S’han obtingut resultats del dimensionament de la cel·la Peltier i s’ha verificat si la cel·la Peltier escollida donava bons resultats. Malgrat això, s’ha treballat amb una cel·la Peltier de menys qualitat però sobredimensionada per qüestions econòmiques (tenen preus molt més baixos). Així doncs, s’ha escollit finalment una cel·la Peltier pel 9:22 9:22 dispositiu dissenyat per sobre les espectatives calculades. Això ha estat degut a la necessitat de salvaguardar la cel·la Peltier escollida que és de més baixa qualitat. Els estudis realitzats en aquest projecte han estat encaminats sobre el dimensionament de la cel·la Peltier òptima, la verificació de la cel·la Peltier escollida, el veure si complia els requisits de si dissipava per ella mateixa la calor necessària, l’adopció d’un radiador sense i amb ventilador, i la verificació de si el ventilador escollit era el correcte. Dels estudis realitzats hem pogut comparar les variacions en els fluxos de calor dissipats segons els acabats superficials del radiador d’alumini incorporat. S’ha fet un estudi dels guanys de calor de l’aliment quan la temperatura ambient és de 21ºC, i s’ha comprobat que la temperatura en la que arriba l’aliment al nadó és la correcta(entre 17 ºC i 18 ºC). En l’elaboració del producte s’han tingut en compte una sèrie de restriccions, com aconseguir una temperatura determinada i regular-la, una grandària determinada (punt molt important en tota l’elaboració del producte). La grandària depèn en gran mesura de la màquina impulsora d’èmbol a la qual s’acobla. De la mateixa manera que s’han tingut restriccions també s’ ens han demanat unes característiques determinades com és ara una llarga durabilitat i fiabilitat de tot el sistema. En la finalització del projecte, s’ha arribat a un producte molt senzill amb un mínim manteniment pel seu correcte funcionament. En el producte dissenyat s’ha mirat cap al medi ambient escollint materials reciclables, tals com els plàstics utilitzats, el coure del cableatge, l’alumini,... En la finalització del disseny s’ha creat un “pack” el qual es troba disponible a la venda. Tot el conjunt del projecte té un pressupost d’aproximadament 3.000 €, i cada “pack” té un preu al mercat de 160 €. El sistema ha evolucionat cap altres àrees dels hospitals i ara es troba en les àrees d’oncologia, malalts en coma, per tal de dur com a finalitat l’alimentació d’aquests tipus de pacients. Finalment concloure que el producte dissenyat en aquest projecte es troba en diferents hospitals de França i en hospitals d’Espanya, com per exemple l’Hospital de Sant Juan de Déu de Barcelona