Engenharia no Corpo Humano: Saúde e Conforto Térmico

Código:

ECHSCT01

Sigla:

ECHSCT

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
CNAEF	Engenharia e técnicas afins

Ocorrência: 2023/2024 - SP (de 05-02-2024 a 24-05-2024)

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química
Curso/CE Responsável:	Engenharia no Corpo Humano: Saúde e Conforto Térmico

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
ECHSCT	0	Plano de estudos oficial	1	-	1,5	12	40,5

Língua de trabalho

Português

Objetivos

• Identificar e implementar abordagens numéricas para a resolução de problemas que ocorram em diversas áreas desde a saúde até ao desenvolvimento de produtos que confiram conforto térmico;


• Analisar o problema, decompô-lo, e identificar os principais métodos e restrições da abordagem numérica;


• Aplicar o conhecimento adquirido a qualquer problema relacionado com o escoamento de fluidos biomiméticos e conforto térmico no corpo humano.

Resultados de aprendizagem e competências

• Formulação, resolução e discussão de problemas inerentes ao desenvolvimento de produtos que conferem conforto térmico e que envolvam mecanismos de transporte;


• Desenvolvimento de competências em Comsol Multiphysics® para optimização e desenvolvimento de produtos que sejam utilizados em contacto com o corpo humano;


• Desenvolvimento de competências em Ansys® para a identificação e investigação de métodos de diagnóstico e prognóstico de doenças cardiovasculares.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Dinâmica de Fluidos Computacional aplicada à Saúde

1.1 Introdução ao tema

• Doença arterial coronária (obstrução arterial) – do ponto de vista de Engenharia.

1.2 Modelização e simulação

• ANSYS®/Space Claim®: Importação da geometria arterial (imagens médicas) a ser estudada.

• ANSYS®/MESHING®: Geração de uma malha de volumes finitos na geometria arterial importada.

• ANSYS®/FLUENT®: Simulação de escoamento considerando as paredes da artéria rígidas.

1.3 Tratamento e interpretação dos resultados numéricos

• ANSYS®/CFD-POST®: Apresentação gráfica das linhas de corrente do escoamento hemodinâmico.

• ANSYS®/CFD-POST®: Apresentação gráfica dos padrões de velocidade e pressão do escoamento e da tensão de corte na parede.

2. Desenvolvimento e otimização de produtos através de simulação numérica

2.1 Introdução ao tema

• Desenvolvimento e otimização de produtos utilizados junto ao corpo para conferir conforto térmico.

• Um cliente apresenta-nos um problema: e agora?

• Definição das equações relevantes.

2.2 Modelização e simulação no Comsol Multiphysics®

• Construção da geometria, definição de equações e propriedades no software.

• Construção da malha, verificação da qualidade da malha e testes ao passo de integração.

2.3 Tratamento dos resultados numéricos

• Representação gráfica dos fluxos de calor e de temperatura em diferentes zonas do domínio.

• Definição de diferentes casos de estudo.

• Automatização de simulações.

Bibliografia Obrigatória

H. K. Versteeg; An introduction to computational fluid dynamics. ISBN: 0-582-21884-5

Bibliografia Complementar

Ostadfar, Ali; Biofluid Mechanics: Principles and Applications. ISBN: 13: 9780128024089
ANSYS; ANSYS Fluent Users Guide 21R1 (https://www.scribd.com/document/514189844/ANSYS-Fluent-Users-Guide-21R1)
ANSYS; Ansys FLUENT Tutorial Guide, V18.0 (https://www.youtube.com/watch?v=Xq0WsxL0hZQ )
COMSOL Multiphysics ; COMSOL Multiphysics Heat Transfer Module User’s Guide ((disponibilizado pelos docentes).)
COMSOL Multiphysics ; COMSOL Multiphysics Tutorial for Beginners (https://www.youtube.com/watch?v=82L4eBYYGkU&list=PLBk1I79rzfjlUrbINpMy-dBSb22l0jN5J (acedido em 13/10/2022))

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Para os 1,5 ECTS propostos, prevêem-se 12h de contacto e 28,5h de estudo autónomo, divididas da seguinte forma:

• 12 horas de contacto, na tipologia ‘Teórico-práticas’, com palestras com discussão e demonstrações. Sessões integradas de exposição de teoria e resolução de problemas, com exemplos de aplicação. Os trabalhos de grupo serão acompanhados pelo corpo docente com orientação e feedback.
• 28,5h de trabalho autónomo fora de aula, correspondente à realização de trabalhos (em grupo), para avaliação e para a preparação da apresentação oral.

Software

ANSYS®
Comsol Multiphysics®

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Apresentação/discussão de um trabalho científico	30,00
Trabalho escrito	70,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Apresentação/discussão de um trabalho científico	1,00
Frequência das aulas	12,00
Trabalho escrito	27,50
Total:	40,50

Obtenção de frequência

Participação nas aulas Teórico-práticas, realização dos trabalhos de grupo e apresentação oral do trabalho final

Fórmula de cálculo da classificação final

No que concerne à avaliação:

• a modalidade será “avaliação distribuída sem exame final”.

• serão consideradas as seguintes componentes:

  • trabalhos escritos (TE): 2 (TE1, TE2)

  • apresentação oral (AP)

Fórmula de cálculo da classificação final = 70 % TE + 30 % AP, em que TE = 50% TE1 + 50% TE2

 

De acordo com o GR 02/11/2020, Cap II, art 13º, ponto 1, a classificação final será expressa numa escala numérica inteira de 0 a 20 valores.