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Yulök Revista de Innovación Académica, ISSN 2215-5147, Vol. 7, N.º 1
Enero-Junio 2023, pp. 31-39
Vargas, A. y Salazar, H. Modelo de ventilador articial UTN contra Covid 19.
Modelo de ventilador artificial
UTN contra Covid 19
Ana Beatriz Vargas Badilla
Universidad Técnica Nacional, Ingeniería Electrónica, Sede Central, Alajuela, Costa Rica
avargasb@utn.ac.cr
https://orcid.org/0000-0002-0722-9460
Resumen
A inicios del año 2020 la pandemia del COVID-19 comenzó a propagarse, afectó y perturbó muchos países, particularmente
la salud respiratoria de millones de habitantes del mundo, de manera que impactó la continuidad de los servicios hospitalarios,
particularmente la demanda de equipos de asistencia respiratoria. Objetivo. Explicar el desarrollo y descripción del primer
modelo de ventilador respiratorio elaborado en la Universidad Técnica Nacional (Costa Rica), Metodología. Conceptualiza-
ción, organización, ensamblaje, ensayos y puesta en marcha, desde el contexto mecánico hasta la tecnicidad digital, llevado
a cabo por estudiantes de la carrera Ingeniería Electrónica bajo la supervisión y guía de los autores de este artículo, el cual se
convirtió en un destacable trabajo para la comunidad universitaria. Resultados. Los principales resultados proponen tabla de
costos, fórmulas matemáticas en función a las variables que caracterizan el tema de la respiración, velocidad y periodos de
inhalación y exhalación que se conjuntan con los elementos digitales y mecánicos hasta convertir en un dispositivo funcional
para la salud. Conclusiones. Se creó un modelo funcional y económico que permite salvaguardar la vida, aplicando materia-
les PLA, hierro sobre una bomba ambu, gracias a un lenguaje de programación que favorece el control del dispositivo en el
motor.
Palabras clave: modelo, ventilador, pandemia, covid19, electrónica.
Abstract
At the beginning of 2020, the COVID-19 pandemic began to spread and affect many countries, greatly disturbing the respi-
ratory health of millions of inhabitants of the world, in such a way that it affected the continuity of hospital services, in many
cases demanding medical equipment. respiratory assistance. Therefore, this global crisis also meant an opportunity for each
sector to innovate and contribute to society to mitigate the effects of the pandemic. Therefore, the purpose of this document
is to explain the development of the first respiratory ventilator model developed at the National Technical University, from
its conceptualization, organization, assembly, testing and commissioning, from the mechanical context to digital technicality,
which became a challenge for a group of students from the Electronic Engineering major, who were studying the subject of
Power Electronics, in the Bachelor’s section, who with the guidance of the authors of this article and despite the limitations
that in its moment occurred as the reality of virtualization, closures and restrictions established by the government authorities,
was not an impediment to carry out the model, which became a remarkable work for the university community. With this,
among the results, a cost table is proposed, mathematical formulas working according to the variables that characterize the
subject of respiration, speed and periods of inhalation and exhalation that are combined with digital and mechanical elements
so that it becomes a functional device for health in respiratory assistance. Therefore, thanks to the method and the findings,
it is possible to create a functional and economic model that allows to save life, using PLA materials, iron on an ambu pump,
thanks to a programming language that favors the control of the device in the motor.
Keywords: model, fan, pandemic, covid19, electronics.
UTN Artificial Ventilator Model
Against Covid 19
Referencia/ reference:
Vargas, A. y Salazar, H. (2023). Modelo de ventilador articial UTN contra Covid 19. Yulök Revista de Innovación Académica,
Vol.7 (1), 31-39. https://doi.org/10.47633/yulk.v7i1.571
Recibido: 21 de junio del 2022 Aceptado: 9 de diciembre del 2022
Heriberto Salazar Agüero
Universidad Técnica Nacional, Ingeniería Electrónica, Sede Central, Alajuela, Costa Rica
hsalazar@utn.ac.cr
https://orcid.org/0000-0002-4431-0882
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Vargas, A. y Salazar, H. Modelo de ventilador articial UTN contra Covid 19.
Introducción
El respirador artificial o ventilador es un equipo tecno-
lógico construido con el fin de ayudar a las personas
afectadas por una insuficiencia respiratoria por motivos
diversos como una neumonía que presenta dificultad al
respirar de forma natural. Este modelo genera aire que
es introducido a los pulmones por una bomba ambu que
es accionada por un motor DC (corriente directa), el cual
transmite el movimiento rotacional a un par de piezas
mecánicas que simulan las manos de un humano me-
diante un eje y así proporciona flujo de aire al paciente.
El sistema de automatización es controlado con una tarje-
ta electrónica Arduino, la cual contiene la programación
destinada al funcionamiento del modelo.
El ventilador tiene una pantalla LCD (liquid-crystal dis-
play), un potenciómetro para el control, el cual permite
al usuario definir el modo de operación, volumen, pre-
sión y frecuencia requerida. Este modelo es alimentado
por una fuente de 24 voltios AC/DC. Se realizó con un
costo de $178 dólares estadounidense con el fin de poder
demostrar que es fiable y se pueda construir para ayudar
a la emergencia nacional ocasionada por la pandemia.
Si bien es cierto, la herramienta no brinda una solución
de cura directamente, no obstante, permite ayudar a los
pacientes infectados que presenten dificultad al respirar.
Estos modelos además de poder multiplicar la capacidad
de ventilación pueden servir para gestionar el riesgo de
cualquier incidente.
El impacto de esta herramienta contra la lucha del CO-
VID-19 es muy positivo, debido a que actualmente no
se cuenta con una gran capacidad de estos tipos de ven-
tilación mecánica fabricados que puedan ayudar con la
emergencia que está pasando el país, por lo que cada vez
que haya un modelo nuevo y cumpla con todos los es-
tándares establecidos por el ministerio de salud pueden
llegar a salvar una vida humana.
Referencial Teórico
En ocasiones las personas con insuficiencia respiratoria
requieren un respirador artificial mecánico para ayudar
en el proceso de inhalación-exhalación; el cual puede
salvar vidas. Los respiradores artificiales se pueden uti-
lizar de varias formas; generalmente, se coloca un tubo
de plástico por las fosas nasales o en la boca hasta la trá-
quea. Si el individuo requiere ventilación mecánica por
más tiempo, se puede poner el tubo en la tráquea a través
de una pequeña cisura en la parte antepuesta del cuello.
Por lo general, una traqueotomía es más inequívoca y có-
moda para la ventilación mecánica a mayor tiempo; gra-
cias al tubo que se enlaza al respirador, según sea la nece-
sidad del paciente. Existen muchos tipos de respiradores
y formas de ejecución, por ejemplo, como indica Hernan-
do & otros (2017) “Cuando un enfermo está conectado a
un ventilador, el aire no pasa a través de las fosas nasales,
que humedecen y calientan el aire” (p. 331), para ello se
incorporan sistemas de humidificación.
Este artefacto es aplicado por medio de resucitador-ma-
nual que físicamente es una bolsa-autoinflable, para fa-
cilitar la ventilación con presión positiva para pacien-
tes que no respiran o que no lo hacen adecuadamente.
La manufactura es un proceso que alcanza dos vías de tra-
tamiento: manual o a máquina (automático). Para el ma-
nejo de este ventilador a nivel de Ingeniería Electrónica,
es relevante incorporar algunos temas de digitalización.
En este caso los estudiantes trabajaron bajo la plataforma
de la tarjeta arduino ATMega. Esta tarjeta microcontrola-
dora según Moreno (2018) “es utilizada para realizar la
traducción del protocolo USB a un protocolo serie más
sencillo y entendible por la placa, y viceversa”. (p. 46).
Incorporar un código a este dispositivo hará un movi-
miento mecánico repetitivo, lo cual es importante con su
objetivo de la inhalación y exhalación. Para este punto
es muy importante la utilización de los sensores; que son
elementos electrónicos con la funcionalidad de identifi-
car la diferencia de una magnitud física como tempera-
tura, iluminación, movimiento y presión; así como mo-
dificar la magnitud de ésta, en una señal eléctrica ya sea
Ilustración 1. Tarjeta Arduino con Microcontrolador ATMEGA
Fuente: https://startingelectronics.org/
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analógica o digital. Aunado con lo que indica Sánchez
(2018): “La señal que proporcionan se activa cuando se
supera cierto umbral” (p.41); esto dependerá claramente
de los datos del fabricante, y que se requiera controlar.
Muchos países se han visto afectados por una nueva pan-
demia que surgió en el continente asiático (COVID-19),
este virus ha llegado a tener un gran impacto social y eco-
nómico al punto de llegar a colapsar hospitales, ya que
ataca mayormente el sistema respiratorio de las personas
afectadas. Durante la emergencia se ha tenido que utilizar
resucitadores manuales y resucitadores mecánicos para
poder solventar esta crisis, es decir, cuando se necesita
asegurar una ventilación normal a un paciente o cuando
éste se encuentre imposibilitado de mantener su respira-
ción por sí solo.
Los resucitadores manuales no son del todo prácticos, ya
que, el funcionamiento de este se vería limitado al desem-
peñar el equipo, por el esfuerzo físico que se ejecuta a la
hora de accionar el ventilador manual, con el transcurso
del tiempo la fuerza aplicada se va perdiendo y presión
y cantidad de aire que se aplican al paciente no son del
todo seguro, provocando riesgo de alteración en el siste-
ma respiratorio en lugar de obtener una eficiente de recu-
peración en la persona.
Por otra parte, se encuentran los resucitadores mecánicos,
estos representan en gran parte el sistema respiratorio
mismo, el cual se compone de un elemento resistivo (vías
aéreas) y un elemento elástico (tejido pulmonar y pared
torácica). Este tipo de respirador artificial es caracteriza-
do para simular el funcionamiento de los pulmones, este
tipo de ventilación está compuesto por una bomba ambu
y esta va conectada a una mascarilla que es la que se colo-
cara en el paciente, entre la bomba y la mascarilla va co-
nectado una válvula de presión la misma que controla el
paso del aire hacia la mascarilla. El aire exhalado es des-
viado por una ranura de escape que en general se ubica a
un lado de la mascarilla, la mayoría de los resucitadores
proveen una ventilación no invasiva y pueden trabajar sin
necesidad de adicionar oxígeno suplementario. Algunos
de estos equipos contienen una pequeña bolsa adicional
en la parte posterior, la cual se utiliza de reserva cuando el
resucitador es conectado a un tanque de oxígeno.
Metodología
El marco metodológico es el componente principal de la
investigación, se debe tomar en cuenta que la informa-
ción prevista se procesa para que puedan ser estudiados
por personas involucradas con la temática y elevar así la
comprensión.
El personal docente y estudiantil crean un producto tec-
nológico con una finalidad social de beneficio en el área
de la salud.
A. Análisis de Requerimientos
Se tomaron en cuenta muchos de los estándares de equi-
pos existentes en el mercado, para evitar poner en riesgo
la salud humana. Se elaboró el modelo con una serie de
requerimientos necesarios para enfrentar la crisis y así
ayudar a los médicos según las necesidades de las perso-
nas afectadas.
B. Descripción detallada de la solución
El equipo se compone de un conjunto de prensas y engra-
najes fabricados por una impresora 3D, además de algu-
nos componentes electrónicos, las prensas son controla-
das por un motor tipo DC con caja reductora. La funcio-
nalidad del modelo corresponde a que mediante la acción
del motor este accionará las prensas en movimientos de
cerrado y abierto, que a su vez presionará la bomba ambu
continuamente para así poder suministrar el oxígeno ne-
cesario al paciente.
Primeramente, se realiza el diseño de la prensa en un
programa de modelado 3D, en un extremo tiene la forma
para que pueda sujetar la bomba ambu y en el otro tie-
ne la forma de un engranaje, de modo que estas puedan
funcionar como unas “tenazas”, para ello se requieren de
dos piezas para formar la prensa, estas dos realizarán el
movimiento de abrir y cerrar, debido a la forma de adap-
tación del engranaje en su base. Para poder ejecutar los
movimientos se opta por colocar un motor DC con caja
Tabla 1. Estructura y funcionamiento del modelo
Estructura Funcionamiento del modelo
• Solida
• Liviana
• Portátil
• Materiales no corrosivos
• Diseño accesible al fa-
bricar
• Modelo autónomo a partir
de su activación.
• Medición de volumen
• Medición de Presión
• Medición de Frecuencia ci-
clos/minutos.
• Regular el flujo de entrada
de aire
Fuente: Elaboración Propia
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reductora, de modo que este pueda tener el torque sufi-
ciente para presionar las pinzas con la bomba ambu en el
eje de la caja reductora se coloca un engranaje pequeño
que a su vez calce con el de la prensa, para que al girar
este engranaje de igual manera se puede accionar el cerra-
do y abierto con ayuda del motor.
Para sujetar la prensa se opta por poner dos placas de alu-
minio de modo que se pueda instalar el motor junto con
los engranajes y la prensa, los ejes que se incorporan en
las prensas son unos tornillos con sus respectivas aran-
delas para evitar la fricción con la placa, quedando de la
siguiente manera.
Una vez colocadas las placas se hace un agujero donde
entrará el eje de la caja reductora del motor de acciona-
miento.
Posteriormente, se diseñan otras piezas que van acopla-
das a la prensa para lograr tener mayor área de sujeción
y así conseguir abarcar la mayor parte del volumen de
la bomba ambu, estas piezas van colocadas en los extre-
mos de la prensa, además se crea una base tipo rack, para
poder dar estabilidad al modelo y que pueda ser puesto
sobre una superficie plana, estos racks posteriormente
son cambiados por unos perfiles de aluminio para evitar
corrosión y que sean más livianos.
Finalmente, se crean unos soportes que van sujetos a los
Racks de la base, estos se encargan de sostener la bomba
ambu, estos elementos son fabricados por una lámina de
policarbonato de un espesor de 8 mm, lo cual es apto para
que el equipo sea fácil de limpiar.
Ilustración 2. Prensas y engranaje.
Fuente: Elaboración Propia..
Ilustración 3. Bases de las prensas.
Fuente: Elaboración Propia..
Ilustración 4. Caja reductora
Fuente: Elaboración Propia..
Ilustración 5. Apertura y cierre de pinzas.
Fuente: Elaboración Propia..
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Con su funcionamiento, el respirador enciende con el ven-
tilador apagado dando una señal con un led rojo encendi-
do, el diseño cuenta con tres potenciómetros además de
un botón de paro y una pantalla LCD también unos leds
que irán indicando el funcionamiento del modelo, repre-
sentando unos de los potenciómetros controla cuánto se
abrirá y cerrará la bomba ambu, el potenciómetro del cen-
tro controla el I: E este controla la escala que irá de 1:1
a 1:4, dependiendo en la posición que esté así durará en
abrir o cerrar, el último potenciómetro controlara la ve-
locidad que sea necesaria para accionar la bomba ambu.
Una vez accionado el botón de paro la bomba vuelve a la
posición inicial y alerta con el led además despliega un
mensaje en la pantalla LCD.
C. Costos del proyecto
Este modelo cuenta con un esquema didáctico que puede
ser profesional, sin embargo, es necesario cotizar el pre-
cio de los elementos empleados para realizar la estructu-
ra. Entre ellos:
Resultados y Análisis
• Cuando se inició con el desarrollo del modelo se
conocían los parámetros presentados durante las prue-
bas que se iban a realizar, entre ellos:
• Volumen Tidal (V T): Volumen total de aire que
se suministra al paciente.
• BPM: respiraciones por minuto, también llamado
frecuencia respiratoria (RR). Típicamente varía entre
8-40 BPM.
• Relación I / E (1: IE): Relación entre la duración
de la inhalación y la duración de la exhalación. Típi-
camente varía entre 1: 1 a 1: 3, con un máximo de 1: 4
actualmente observado en pacientes con COVID-19.
Ilustración 6. Soporte Bomba en Policarbonato.
Fuente: Elaboración Propia..
Ilustración 7. Proyecto en funcionamiento.
Fuente: Elaboración Propia.
Parte Cantidad Costo $
(USD)
Freescale semiconductor
pressure sensor 500Kpa 1 21.59
M3 Aluminio Extrusion 8 10
20x4 LCD 1 12.95
Led kit (300 leds) 1 8.95
Active buzzer pc mount 2 1.9
Microswitch 3 pin 2 5.96
Tubo liso 1x1 2 11
Aluminio 20x20mm 1 3.08
Bridge motor driver 1 7.5
40RPM power fuel
torque (Pruebas) 2 37.9
Arduino uno 1 11.95
Resucitador Ambu 1 35.09
Tubo Corrugado 1 1.92
Filamento 1 7.99
Fuente DC 1 -
Total $178
Tabla 2. Costos modelo.
Fuente: Elaboración Propia..
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• Pmax : Presión máxima permitida (establecida en
40 cmH20).
• PIP-PEAK: Presión inspiratoria máxima (PIP) es
la presión máxima durante la inhalación. Se considera
que 40 cmH20 es el límite superior de presión para la
seguridad del paciente.
• Pplat : Presión meseta de la inhalación. Un número
de diagnóstico importante para los médicos.
• PEEP: la PEEP (presión positiva al final de la
espiración) es una presión residual en el sistema des-
pués de la exhalación. Se controla manualmente a tra-
vés de una válvula PEEP en la bolsa Ambú.
Tomando en cuenta las siguientes variables:
Se implementó un circuito en la protoboard con todos los
componentes necesarios para el desarrollo del modelo,
los cuales se obtuvieron en época donde se empezaban a
generar los cierres de mercado. El modelo presentó una
serie de problemas, lo que más afectó su diseño fue en
el eje debido a las cargas y momentos aplicados por el
motor, ya que, es la parte que da la fuerza para accionar la
bomba ambu de un diámetro de menor a mayor magnitud.
Se logró controlar el volumen Tidal y I: E de manera co-
rrecta, por otra parte, se presentó una serie de dificultades
a la hora de controlar el PWM Pulse Width Modulation
(Modulación por ancho de pulso), ya que este era de
20PWM y el que se necesitaba era de 100PWM Pulse
Width Modulation (Modulación por ancho de pulso), por
lo que se optó dejarlo standard a 255 de PWM para su
funcionamiento y poder concluir el proyecto. Con la ela-
boración del modelo se verificó que se necesita que tenga
diferentes velocidades a la hora de estar funcionando se-
gún el requerimiento del paciente ya que este es para que
el ventilador artificial cumpla su objetivo.
Este modelo se elaboró de modo que pueda presentar
facilidad a la hora de sustituir la bomba ambu, ya que,
para su fin solo se podría usar una sola vez. Como parte
del desarrollo de un ventilador mecánico, es importante
mencionar que para que este pueda ser utilizado se debe
contar con indicadores que muestren sus respectivas ca-
racterísticas asociadas a la respiración, por lo que es ne-
cesaria la implementación de una pantalla que desplegará
información referente al funcionamiento del ventilador
mecánico.
Ilustración 8. Relación Inhalar-Exhalar.
Fuente: https://www.redalyc.org/journal/5763/576364367021/
html/
Ilustración 9. Dinámica de respiración.
Fuente: Elaboración Propia.
Tabla 3. Variables.
Fuente: https://www.redalyc.org/journal/5763/576364367021/
html/
Variables Fórmulas
Periodo T = 60 / BPM
Tiempo inspiración Tin = T / (1 + IE)
Tiempo expiración Tex = T – Tin
Velocidad inspira-
ción
Vin = VT / Tin
Cálculo PWM Inha-
lación
PWMin=(((VOLUMN/ Tin) *
(PWM/s)) / (Distancia-bits/s))
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Para desplegar la información referente al funcionamien-
to del ventilador mecánico se utilizó una pantalla LCD de
20x4, el cual también contaba de un módulo I2C incluido,
como protocolo de comunicación, así mismo para utilizar
solo 2 pines en el microcontrolador.
Por lo tanto, la pantalla va a desplegar dos secciones, un
set que mostrará la respiración por minuto, volumen tidal
y radio de inspiración y expiración, mientras que en la
sección mostrará magnitudes relacionadas a la presión,
por ejemplo, peak, el cual va a ser la máxima respiración
que va a alcanzar al final de la espiración. Por ende, la
interfaz de la pantalla se realizó a partir de las librerías
de Arduino, ya que permite un manejo más fácil de la
pantalla de LCD, así mismo de otras funciones, el cual
facilitará implementar un refrescamiento de la pantalla
cada vez que una magnitud de algunas de las dos seccio-
nes cambie.
Las grandes limitaciones que se presentaron en este pro-
yecto fueron el espacio mecánico que se tenía para tra-
bajar, además el tiempo establecido que se tenía para la
elaboración del proyecto era muy limitado. Se tuvieron
que usar materiales fáciles de trabajar o fabricar, además
de requerir más tiempo para dar con la finalidad del pro-
yecto. Una de las grandes dificultades que se presentó
fue la quema del motor (40RPM power fuel torque), que
era controlado por medio de un 20PWM, este necesitaba
100PWM para que arrancara y dicho controlador l298n
no soporta más de 2A cuando está con la carga (bomba
ambu) y eso llevaba a quemar el motor.
Como solución se sugirió conseguir un motor con mejo-
res características, que soporte más potencia, así también
un nuevo controlador de 100PWM de arranque, con eso
trabajaría la bomba ambu de mejor forma. En las prime-
ras pruebas realizadas con la LCD se tuvo como principal
dificultad la falta de actualización en la pantalla de los
números y caracteres que cambiaban de valor según lo
seleccionado en la caja de control. Otra de las dificul-
tades fue que en los casos donde se presionaba el botón
del paro del sistema y además se simulaba la activación
de una alarma en el ventilador, el cambio de mensaje de
advertencia se ejecutaba en el display, pero una vez que
se volvía a la pantalla principal, las letras y caracteres de
esta pantalla se traslapaban o combinaban con los mensa-
jes desplegados.
Por ende, entre las soluciones encontradas para estos
problemas fueron las siguientes: Primero, se protegió la
pantalla LCD a través del uso de un búfer simple para
obtener un comportamiento más predecible, por medio de
matrices individuales con variables char para cada línea.
Se usó una función separada para lcd.print () en cada
línea, y luego se llamó a la subrutina para estar actua-
lizando la pantalla. Luego, se actualizó toda la pantalla
cada vez que cambiaba algo, donde la alternativa nunca
es limpiar la pantalla. Se siguió reescribiendo indepen-
dientemente de si algo cambia, donde en lugar de tratar de
cambiar un carácter a la vez, se imprima una línea com-
pleta. Por último, se usó la función sprintf () para borrar
un carácter mediante la ejecución del método de relleno,
ya que por medio de estos se tiene un comportamiento
determinista en el cual las operaciones como el dibujo
de pantalla siempre toman la misma cantidad de tiempo.
Y otra razón es por el parpadeo, donde el acto de limpiar
la pantalla y luego volver a imprimirla podría dar lugar a
caracteres parpadeantes, lo cual con el método de relleno
es imperceptible para el ojo humano.
A. Lista de posibles mejoras
• Buscar un motor que sea capaz de poder accionar
la bomba de forma óptima sin que pueda presentar
daños o complicaciones a la hora de hacerlo y así con-
trolar la presión del sensor a la hora de accionar la
bomba por medio de la inhalación y exhalación del
paciente.
• El ventilador se elaboró con materiales de bajo
costo, que con un tiempo más extenso y una investi-
gación más elaborada se podría conseguir materiales
más baratos y llegar a hacer un diseño más accesi-
ble a la hora de producirlo en cantidades. Unas de las
posibles mejoras es conseguir una fuente de menor
tamaño en diseño, ya que la que se usó es sumamente
Ilustración 10. Partes modelo.
Fuente: Elaboración Propia.
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grande y pesada, conseguir una de menor tamaño el
diseño se vería estéticamente mejor y quedaría más
liviano.
• Mayor cantidad de pantallas secundarias con res-
pecto a la pantalla principal, ya que en el diseño actual
además de la pantalla principal, se tiene otra para el
indicador del mensaje de ventilador detenido y otra
para alguna alarma o problema que se presente en el
sistema, por lo tanto, en una mejora futura, se podría
incluir más pantallas con más opciones de configura-
ción o mensajes que indiquen distintos fallos en el sis-
tema, lo cual no ocurre actualmente ya que habría que
disponer de más sensores en el ventilador mecánico.
• Un menú de opciones en el display LCD, donde en
lugar de tener una única pantalla que se muestran to-
das las variables del sistema, se puedan acceder y mo-
dificar por medio de un menú de selección. Sin em-
bargo, en el diseño actual no se puede tener un menú
ya que se debería implementar pulsadores en la caja
de control o en su caso, comprar un encóder rotativo
para desplazarse por las distintas opciones del menú,
lo cual es difícil de implementar con los potencióme-
tros convencionales.
• Se va a establecer un proceso de medición que
permita revisar las diferencias entre los ingresos res-
pecto a los egresos del Centro de Acopio que permita
medir el grado de déficit, además conocer bien el pro-
ceso productivo que se lleva a cabo.
B. Código de Programa
Se habilita esta fórmula si y sólo si con los valores an-
teriores el motor se encuentra funcionando en perfecto
estado, una vez estando así, se habilita la fórmula y se
hace el debugging necesario para que funcione, en este
caso se necesita un motor de alta potencia y torque dado
que necesita mover la garra incluso a un pwm de 20bits/s.
if(TV == 20){
delay(450); //normal 100
analogWrite (EN, 0);
}
else if(TV == 40){
delay(500); //normal 150
analogWrite (EN, 0);
}
else if(TV == 60)
{
delay(550); //normal 200
analogWrite (EN, 0);
}
else if(TV == 80)
{
delay(600); //normal 250
analogWrite (EN, 0);
}
else if(TV == 100)
{
delay(650); //normal 300
analogWrite (EN, 0);
}
else if(TV == 120)
{
delay(700); //normal 350
analogWrite (EN, 0); }
int PWM_inhala, PWM_exhala;
bool giro_cierre = false;
bool giro_abre = false;
29 // PWM_inhala = (((Valor_TV / T_inhala) * 120) / 140); //
NOTA: El #120# y el #500# son valores por confirmar, por eso
están entre "##".
// PWM_exhala = (((Valor_TV / T_exhala) * 120) / 140); //
NOTA: El #120# y el #500# son valores por confirmar, por eso
están entre "##".
// PWM_inhala= Valor_TV / T_inhala;
// if(PWM_inhala <= 80){ // PWM_inhala = 100; // } // //
if(PWM_inhala <= 80){ // PWM_exhala = 100;
Conclusiones
• Elaborar este tipo de modelo a bajo costo, pero
con alcances tecnológicos es una forma de mayor ac-
cesibilidad para la salud.
• Los componentes electrónicos son de alcance co-
mercial lo cual facilita su construcción.
• El lenguaje utilizado va acorde a los actuadores
mecánicos y eléctricos del modelo.
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• Durante el proceso de la creación de la maqueta,
se realizó un primer modelo con materiales de hierro
donde se soldó el rack de sujeción, este estaba com-
puesto de un tubo cuadrado de hierro galvanizado, sin
embargo, se observó que este material es muy pesado
y podría oxidarse al estar expuesto algún líquido, de
modo que se cambió el material por un perfil de alu-
minio.
• Para crear los engranajes de la prensa se realizaron
varios tipos para ver cuál era el más conveniente y que
se adaptara a la fuerza que se requería, así también
para que pudiera llegar a la velocidad de respiraciones
por minuto necesarias que son aproximadamente 40
BPM.
• Una de las principales dificultades fue el poder
crear el engranaje que va sobre el eje del motor, ya
que ese se realizó en una impresora 3D con material
de plástico PLA, pero este material no es capaz de
resistir la fuerza que ejercía el motor y se dañaban los
engranajes. Por este motivo se optó por hacer un en-
granaje de hierro para poder solventar este problema
mecánico.
• La utilización de la pantalla LCD 20x4 y del pro-
tocolo de comunicación I2C permite desplegar diver-
sas magnitudes referentes a la respiración y a la pre-
sión, así mismo de la utilización de menos pines en el
microcontrolador, ya que menciona pantalla también
contaba con un módulo de I2C, el cual va a permitir la
utilización de 2 pines.
Agradecimiento
A la Universidad Técnica Nacional por su respaldo ante
nuestro trabajo académico, abrir sendas de conocimien-
to para aportar a la sociedad costarricense, fortalecer los
vínculos con diversos sectores, además promover la eje-
cución de un modelo educativo sostenible para beneficio
del cuerpo docente y estudiantil.
Referencias
CRHOY. (2020, May 19). UTN Crea ventilador respira-
torio para ayudar a pacientes COVID-19 | Crhoy.
com. CRHoy.com | Periodico Digital | Costa Rica
Noticias 24/7. https://www.crhoy.com/naciona-
les/utn-crea-ventilador-respiratorio-para-ayu-
dar-a-pacientes-covid-19/
El País. (2020, May 19). Estudiantes UTN elaboraron
primer prototipo de ventilador respiratorio para
pacientes COVID-19. Diario Digital Nuestro
País. https://www.elpais.cr/2020/05/19/estudian-
tes-utn-elaboraron-primer-prototipo-de-ventila-
dor-respiratorio-para-pacientes-covid-19/
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