Análise teórica e experimental da transferência de massa na orelha média humana para avaliação do desconforto de pressão em cabines de aeronaves.

Autor(es)

Leonardo Pereira de Paula

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP/BC)
• Data de defesa: 2013-04-12

Membros da banca

Jurandir Itizo Yanagihara; Maurício Silva Ferreira; Raúl González Lima; Mario Terra Filho; Fábio Turri

• Orientador: Jurandir Itizo Yanagihara

Resumo

Hoje em dia, é muito comum as pessoas reclamarem de dor nos ouvidos quando viajam de avião. Essa sensação de desconforto, causada pela variação na pressão de cabine, tem se tornado, cada vez mais, objeto de investigação das empresas aeronáuticas, que estão sempre buscando soluções para melhorarem seus produtos. Dentro desse contexto, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático das trocas gasosas da orelha média humana, para avaliar o desconforto sentido pelos usuários da aviação civil. A revisão bibliográfica apresenta aspectos da anatomia e fisiologia associados à sensação de desconforto na orelha. Além disso, alguns modelos matemáticos já existentes também são apresentados, assim como trabalhos experimentais que de algum modo contribuíram para o desenvolvimento do modelo. Em seguida, é apresentado o desenvolvimento do modelo matemático, com todas as suas hipóteses e valores. Muitos destes valores foram obtidos foram obtidos na literatura. O modelo desenvolvido considera a transferência de massa na orelha média por meio da trompa de Eustáquio, sendo este o principal meio mecanismo de alívio de pressão na orelha. Além da trompa de Eustáquio, o modelo considera os processos de difusão dos gases dissolvidos na corrente sanguínea com os gases atmosféricos armazenados na cavidade timpânica e nas cavidades mastoideas. Análises paramétricas mostraram que o modelo é muito sensível à função da trompa de Eustáquio. Simulações com dados reais de voo mostraram que durante as etapas de subida e de descida das aeronaves ocorrem as maiores diferenças de pressão através da membrana timpânica e, portanto, ocorrem as maiores porcentagens de pessoas desconfortáveis variando entre 33,5% e 54,4%, para intervalos entre sucessivas aberturas da trompa de Eustáquio de 75 s e 120 s, respectivamente.Durante a etapa de cruzeiro, na qual a variação da pressão na cabine tende a ser menor, o desconforto sentido pelos passageiros também é menor. Dois experimentos que foram realizados durante o desenvolvimento deste projeto também são descritos. Esses experimentos foram realizados com o intuito de se determinar limiares de diferença de pressão entre a orelha média e o meio externo que caracterizam desconforto. Essa diferença de pressão, também chamada de acúmulo de pressão, mostrou-se bastante variável entre os voluntários. Observou-se, também, que não existe correlação entre os valores de acúmulo de pressão com os volumes das cavidades mastoideas, e não há correlação com a taxa de variação de pressão empregada nos experimentos. Os resultados experimentais foram integrados ao modelo matemático de modo que, a partir do modelo, foi gerado um software que calcula a porcentagem de pessoas desconfortáveis num voo qualquer. Portanto, este trabalho apresenta um novo critério de avaliação do desconforto de pressão em cabines de aeronaves, pois é o primeiro a apresentar um modelo de alta fidelidade dos fenômenos de transferência de massa na orelha média e a avaliar o desconforto por meio de dados experimentais obtidos por meio de uma metodologia que representa a situação real encontrada por usuários da aviação civil. (AU)

• Processo FAPESP: 07/07755-6 - Desenvolvimento de um modelo de trocas gasosas no ouvido médio humano
• Beneficiário: Leonardo Pereira de Paula
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto