Resumen en español

La respiración, esencial para la vida humana, se convierte en un desafío crítico para quienes enfrentan enfermedades respiratorias severas, lo que destaca la importancia de los ventiladores mecánicos como soporte vital en la atención médica. Este proyecto, desarrollado en la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad del Valle, se centra en el avance del prototipo VentyNet, un ventilador mecánico diseñado para ser tecnológicamente avanzado, seguro, fácil de operar y con bajo costo de mantenimiento. Esto es especialmente relevante después de la pandemia del COVID-19 que evidenció la fragilidad de los sistemas de salud y la necesidad urgente de dispositivos eficientes y accesibles, dejando una lección duradera sobre la importancia de estar preparados para futuras emergencias sanitarias. La complejidad del proyecto radica en su enfoque interdisciplinario, integrando las ingenierías electrónica y mecánica con la perspectiva de las ciencias de la salud para garantizar el cumplimiento de estándares técnicos y clínicos. Este trabajo desarrolla una estrategia de control para implementar un nuevo modo de operación en el prototipo VentyNet, abordando tres ejes principales: el modelado analítico del comportamiento físico del sistema, el diseño e implementación de una estrategia de control para cumplir con los requerimientos en modo de presión control, y un avance inicial en la tele operación del dispositivo. Estos procesos se realizaron considerando las condiciones reales de funcionamiento de un ventilador mecánico, con la caracterización de sus actuadores y sensores para garantizar un desempeño adecuado y fiable. La propuesta no solo permite mejorar el funcionamiento del ventilador en condiciones controladas, sino que también sienta las bases para futuras implementaciones de control remoto, ampliando su utilidad en entornos hospitalarios y situaciones de emergencia. En la sección de pruebas y resultados, se verificó que los ciclos de respiración generados por el ventilador cumplieran con los parámetros ventilatorios establecidos, manteniendo un margen de error aceptable en el proceso. Además, se compararon los resultados experimentales con los obtenidos a partir del modelado analítico, utilizando el coeficiente de determinación (R²) como métrica para evaluar el ajuste del modelo a los datos experimentales. Los resultados indican que la estrategia de control implementada es capaz de mantener las condiciones requeridas para la ventilación mecánica en el modo de presión controlada. No obstante, se observó la presencia de rizado en las curvas y un margen de error que, si bien están dentro de límites aceptables, representan áreas de oportunidad para mejoras futuras en la precisión y estabilidad del sistema. Estos hallazgos permiten avanzar en el desarrollo de ventiladores mecánicos más seguros y adaptables, con la posibilidad de implementar soluciones de tele operación para una respuesta más eficiente en emergencias médicas.