Numerical and experimental modeling of the hydrodynamic thrust of the CLUSI whirlpools

Abstract

El presente estudio tiene como finalidad analizar y modelar el empuje hidrodinámico generado en tinas de remolino utilizadas en rehabilitación física, centrando la atención en las principales articulaciones de los miembros inferiores (tobillo, rodilla y cadera) y superiores (muñeca y codo). Se aplicó un diseño experimental mixto, con un factor entre sujetos (tipo de tina: Tina 1, Tina 2 y Tina 3) y dos factores dentro de sujetos: parte del cuerpo sumergida y tiempo de observación (60 segundos). Para ello, se realizaron mediciones experimentales del flujo de agua en tres tinas diferentes utilizando sensores de velocidad y presión. Paralelamente, se construyeron modelos numéricos en software de dinámica de fluidos computacional (CFD) para simular el comportamiento del fluido y estimar el empuje hidrodinámico sobre las extremidades durante la inmersión. En total participaron nueve sujetos, tres por cada tina, a quienes se les realizaron evaluaciones en condiciones controladas. Los resultados se analizaron estadísticamente para determinar el efecto del tipo de tina, la parte del cuerpo evaluada y el tiempo sobre la magnitud del empuje recibido. Se identificaron diferencias significativas entre configuraciones de tinas y partes del cuerpo, observándose un patrón variable del empuje a lo largo del tiempo debido a las dinámicas del flujo turbulento. Los hallazgos de esta investigación permiten optimizar el uso terapéutico de las tinas de remolino y establecer recomendaciones específicas según el objetivo de la rehabilitación (descarga, estimulación o estabilización articular), contribuyendo así al diseño de protocolos personalizados en fisioterapia acuática.