Este documento presenta el reporte de un análisis de modelado y simulación computacional de la mecánica pulmonar realizado por tres estudiantes. En la práctica, obtuvieron la función de transferencia del sistema pulmonar considerando la relación entre la presión alveolar y el flujo. Adicionalmente, simularon el sistema pulmonar en Multisim para diferentes frecuencias y graficaron las señales de entrada, flujo y volumen.

1. Instituto Tecnológico de Hermosillo
“En el Esfuerzo Común, la Grandeza de Todos”
Ingeniería Biomédica B6B
AMPLIFICADORES DE BIOSEÑALES
Reporte
“Modelado y análisis computacional de la mecánica pulmonar”
Elaborado Por:
Casandra Guadalupe Castillo Castillo
Diana Laura Vásquez Navarro
Karen Elizabeth Hernández Varela
Grupo: B6B
Hora:
14:00 – 16:00 Horas
Instructor: Ing. Óscar Daniel Atanacio Pérez
Hermosillo, Sonora a 21 de marzo del 2017

2. Introducción
En ésta práctica, llevada a cabo el día de hoy se realizó el análisis del modelado de la
mecánica pulmonar, del cual pudimos obtener lo que se nos pide en cada uno de los
incisos.
P2. Modelado y análisis computacional de la mecánica pulmonar
1. De acuerdo al sistema presentado en la figura, que representa un modelo de la
dinámica pulmonar obtenga:
a) Obtenga la función de transferencia del sistema considerando una relación entre
Pao y Q.
Vin=
𝑉𝑝
𝑉𝑜
=
1
𝐶𝑆
𝑅+
1
𝐶𝑆
=
1
𝐶𝑆
𝑅𝐶𝑆+1
𝐶𝑆
=
1
𝑅𝐶𝑆+1
Para
(Vout)2
𝑉𝑖𝑛
=
1
𝐶𝐿𝑠
+
1
𝐶𝑊𝑠
𝑅𝑝+
1
𝐶𝐿𝑠
+
1
𝐶𝑊𝑠
= 𝐶𝑊𝑠+𝐶𝐿𝑠
(𝑅𝑝( 𝐶𝑠∗𝐶𝑤𝑠)+𝐶𝑤𝑠+𝐶𝐿𝑠)
= 𝐶𝑤+𝐶𝐿
𝑅𝑝𝐶𝐿𝐶𝑤+𝐶𝑤+𝐶𝐿
Multiplicando para igualar: F.T
(𝑉𝑜𝑢𝑡)^2
𝑉𝑜𝑢𝑡𝑇
=
𝐶𝑤+𝐶𝑙
𝑅𝑝𝐶𝐿𝐶𝑤+𝐶𝑤+𝐶𝐿
∗
1
𝑅𝐶𝑆+1
=
𝐶𝑤+𝐶𝐿
𝑅𝑝𝐶𝐿𝐶𝑤𝑅𝐶𝑆+𝑅𝑝𝐶𝐿𝐶𝑤+𝐶𝑤𝑅𝐶𝑆+𝐶𝑤+𝐶𝐿𝑅𝐶𝑆+𝐶𝐿
b) Supongamos que queremos saber cuánto volumen tidal se entrega al paciente por parte de
un ventilador en UTI cuando el valor pico del ventilador está ajustado a cierto nivel, al mismo
tiempo suponiendo que el paciente tiene una mecánica pulmonar normal, y con valores
físicos de:
a. RC=1
𝑐𝑚𝐻2𝑂
𝐿
b. RP= 0.5
𝑐𝑚𝐻2𝑂
𝐿
c. CL=0.2
𝐿
𝑐𝑚𝐻2𝑂

3. d. CW=0.2
𝐿
𝑐𝑚𝐻2𝑂
e. CS= 0.005
𝐿
𝑐𝑚𝐻2𝑂
Simulate >Analyses and Simulation
10Hz
R1
1Ω
R2
0.5Ω
C1
0.005µF
C2
0.2µF
C3
0.2µF
V1
5Vrms
500MHz
0°

4. 60Hz
300 Hz

5. 10kHz Se realizó un cambio a la escala (2da foto), ya que, si no, no se distinguirán las
siguientes, lo que cambia es la longitud de cada valle, se va haciendo “delgada” cada
periodo u oscilación

6. 500kHz

7. 750kHz

8. 1Mhz

9. 15MHz

10. 100Mhz, aquí casi no se puede notar la gráfica de donde están los capacitores, por ese
motivo, se cambió la escala del canal A.

11. 500 MHz

12. Modificación de escala para la señal de 500MHz

14. c) Investigue qué relación matemática existe entre la presión, el flujo, el volumen de un fluido
y realice los ajustes a su modelo o código para la obtención de la señal de volumen.
La presión, el volumen y el flujo son variables (funciones del tiempo), mientras que la
resistencia y la distensibilidad son constantes, es decir que las características de la resistencia
de la vía aérea y la complianza pueden tener valores fijos, y lo que se puede variar podría ser
la presión.
d) Grafique la señal de entrada, flujo, y volumen y analice las señales obtenidas.
Conclusión Casandra Castillo
La práctica resultó interesante de realizar, porque al inicio se nos pedía algo que ya sabíamos
cómo obtener, pero para el segundo inciso, se nos presentaron complicaciones, ya que no
conocíamos todas acciones por completo de multisim, una vez que se nos explicó, pudimos
realizarlo con facilidad. El poder utilizar un software como medio de apoyo fue didáctico ya
que así aplicamos el software a algo relacionado a nuestra carrera.
Conclusión Karen E. Hernández Varela:
La práctica al leerla no le había entendido, para sacar la función de transferencia quisimos
utilizar el método de Windkessel, el profesor nos explicó que estaba mal el procedimiento
que solo lo hiciéramos por transformadas de Laplace, también nos explicó que hacer en cada
inciso, al igual en algunos pasos se nos complicó, porque algunas funciones del multisim no
conocíamos, pero se llevó a cabo.