Practical Design of Flow Meter for Mechanical Ventilation Equipment

Abstract

This paper introduces a practical technique for the design of an instrument used in air flow measurement or flowmeter. This instrument is an essential component in the hospital medical ventilation equipment functioning, therefore, the parameters design presented in this article focus on this purpose. However, this instrument can be employed to any measurement scale. The technique is based on indirect flow measurement, using a sensor that converts the flow parameter into a differential pressure measurement. An electronic transducer allows the differential pressure values to be obtained as an electrical signal, which is then digitized and analyzed to obtain the original parameter. The experimental procedure presented in this paper utilizes a computational algorithm to perform the signal analysis; however, given the simplicity of the procedure, this could be adapted to any digital processing card or platform, to show the measurement obtained immediately. Preliminary analyses demonstrated instrument efficiency with sensitivity of 0.0681 liters per second (L/s). Accuracy evaluation showed an average measurement error lesser than 1.4%, with a standard deviation of 0.0612 and normal distribution over the set of test measurements.

En este artículo se presenta una técnica simple pero eficiente para el diseño de un instrumento utilizado en la medición de flujo de aire o caudalímetro. Este instrumento es de uso imprescindible en el funcionamiento de equipos de ventilación médica hospitalaria, por consiguiente, los parámetros de diseño presentados en este artículo se enfocan para este fin. Sin embargo, este desarrollo se puede aplicar a cualquier escala de medición. La técnica se basa en la medición indirecta del caudal, utilizando un sensor que convierte el parámetro de flujo en una medición de presión diferencial. Un transductor electrónico permite obtener los valores de presión diferencial como una señal eléctrica, que luego se digitaliza y se analiza para obtener el parámetro que originalmente se desea medir. El procedimiento experimental que se presenta utiliza un computador para realizar el análisis de la señal, pero se puede adaptar a cualquier tarjeta de procesamiento digital, con el propósito de mostrar la medición obtenida de forma inmediata. Las pruebas preliminares de funcionamiento demuestran la eficiencia del instrumento con una sensibilidad de 0.0681 L/s. La evaluación de exactitud presenta un error promedio en la medición inferior a 1.4 %, con desviación standard de 0.0612 y distribución normal sobre el conjunto de mediciones de prueba.