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Estudio de dise�o �ptimo de una f�rula de miembro inferior con patrones de distintas geometr�as

 

Application of Autodesk Revit software as a BIM tool in project management

 

Estudo de projeto �timo de uma tala de membro inferior com padr�es de diferentes geometrias

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: saquino@espoch.edu.ec

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas ���

Art�culo de Investigaci�n

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* Recibido: 23 de mayo de 2022 *Aceptado: 12 de junio de 2022 * Publicado: 7 de julio de 2022

 

1. Carrera de Mec�nica, Facultad de Mec�nica, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.
2. Carrera de Mec�nica, Facultad de Mec�nica, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.
3. Carrera de Mec�nica, Facultad de Mec�nica, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.
4. Carrera de Mec�nica, Facultad de Mec�nica, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

Resumen

En el presente documento se realiz� un estudio comparativo entre varios dise�os de una f�rula de miembro inferior que cuentan con una geometr�a diferente, lo cual permiti� determinar el dise�o �ptimo en cuanto a la masa, deformaci�n, esfuerzo y factor de seguridad. Para el desarrollo del dise�o se utiliz� el software CAD SolidWorks para dibujar y adaptar las condiciones requeridas, tomando un patr�n de referencia en donde se ubicaban las diferentes geometr�as elegidas para su estudio (circulo, triangulo, hex�gono, rombo y elipse). A partir de estas consideraciones, se procedi� a realizar el an�lisis estructural en el software ANSYS como un s�lido 3D mediante el uso de los m�todos de elementos finitos y a trav�s del mejoramiento de la malla para obtener resultados que nos permitan realizar una comparaci�n entre ellos y que est�n amparados por la curva de convergencia. Finalmente, se obtuvo como resultado variaciones entre los elementos en cuesti�n y se determin� que la geometr�a elipsoidal tiene las mejores caracter�sticas de masa, esfuerzo y factor de seguridad, sin embargo, tiene una ligera elevaci�n en la deformaci�n de aproximadamente 1 mm de diferencia. Mientras que la geometr�a triangular mostr� tener ventajas y desventajas, coloc�ndose como una segunda opci�n y la geometr�a hexagonal obtuvo desfavorables resultados en cuanto a esfuerzo y factor de seguridad.

Palabras Clave: Dise�o; f�rula; miembro inferior; geometr�as.

 

Abstract

In this document, a comparative study was carried out between several designs of a lower limb splint that have a different geometry, which allowed determining the optimal design in terms of mass, deformation, effort and safety factor. For the development of the design, SolidWorks CAD software was used to draw and adapt the required conditions, taking a reference pattern where the different geometries chosen for study were located (circle, triangle, hexagon, rhombus and ellipse). Based on these considerations, the structural analysis was carried out in the ANSYS software as a 3D solid through the use of finite element methods and through the improvement of the mesh to obtain results that allow us to make a comparison between them and that are covered by the convergence curve. Finally, variations between the elements in question were obtained as a result and it was determined that the ellipsoidal geometry has the best characteristics of mass, effort and safety factor, however, it has a slight elevation in the deformation of approximately 1 mm difference. While the triangular geometry showed advantages and disadvantages, being placed as a second option and the hexagonal geometry obtained unfavorable results in terms of effort and safety factor.

Keywords: Design; splint; lower member; geometries.

 

Resumo

Neste documento, foi realizado um estudo comparativo entre v�rios desenhos de tala de membro inferior que possuem uma geometria diferente, o que permitiu determinar o desenho �timo em termos de massa, deforma��o, esfor�o e fator de seguran�a. Para o desenvolvimento do projeto, foi utilizado o software CAD SolidWorks para desenhar e adaptar as condi��es requeridas, tomando um padr�o de refer�ncia onde se localizavam as diferentes geometrias escolhidas para estudo (c�rculo, tri�ngulo, hex�gono, losango e elipse). Com base nessas considera��es, a an�lise estrutural foi realizada no software ANSYS como um s�lido 3D atrav�s do uso de m�todos de elementos finitos e atrav�s do aprimoramento da malha para obter resultados que nos permitem fazer uma compara��o entre eles e que s�o abordados por a curva de converg�ncia. Por fim, obteve-se como resultado varia��es entre os elementos em quest�o e determinou-se que a geometria elipsoidal possui as melhores caracter�sticas de massa, esfor�o e fator de seguran�a, por�m, possui uma leve eleva��o na deforma��o de aproximadamente 1 mm de diferen�a. Enquanto a geometria triangular apresentou vantagens e desvantagens, sendo colocada como segunda op��o e a geometria hexagonal obteve resultados desfavor�veis ​​em termos de esfor�o e fator de seguran�a.

Palavras-chave: Projeto; tala; membro inferior; geometrias.

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Introducci�n

Formulaci�n del Problema

En la actualidad, el hombre cuando sufre una fractura en un miembro inferior y necesita de una inmovilizaci�n, la opci�n m�s utilizada es la colocaci�n de �rtesis de yeso, pero estos presentan desventajas en la recuperaci�n del paciente ya que suelen ser muy pesados por lo tanto son inc�modos, est�ticos, objetos no sumergibles y por estas razones evitan que el paciente pueda desarrollar ciertas actividades. [1] Por esto motivo, se plantea el desarrollo de una f�rula de miembro inferior tomando en cuenta el tipo de material que se va a implementar considerando sus propiedades permitiendo que el paciente posea mayor movilidad.

 

Marco Conceptual

�1) Fracturas de Miembros inferiores: Las fracturas producidas en miembros inferiores se dan en la tibia y el peron� que son los huesos que le dan estructura a la extremidad inferior de la pierna, entre la rodilla y el tobillo. La fractura producida en la tibia o en el peron� es una lesi�n traum�tica grave, que se produje por un fuerte golpe directo sobre la zona o por un mecanismo de rotaci�n forzada, no es necesario un golpe muy violento para que se produzca la fractura, puede bastar un choque de intensidad moderada o un movimiento rotacional forzado, como se aprecia en la Figura 1. Otro tipo de fractura que afecta especialmente a la tibia en la zona media y distal es aquella causada por la repetici�n de contracciones de los m�sculos de la pierna y son las llamadas fractura por estr�s. [2] Por esta raz�n, se debe analizar el peron� que se sit�a de forma paralela a la tibia y es m�s delgado que �sta y a diferencia de la tibia, por lo cual se considera al peron� como una ayuda en la recuperaci�n ya que no soporta peso y no forma parte en la articulaci�n de la rodilla. [3]

 

Fig. 1 Vista anterior y posterior de la tibia y peron�

 

2) F�rulas de Miembros Inferiores: Las f�rulas o dispositivos ort�sicos suponen una gran ayuda para individuos con patolog�as en la marcha humana, proporcionando ayuda a la locomoci�n y/o rehabilitaci�n. La marcha es un movimiento complejo gobernado por la actividad muscular, que controla la estabilidad del individuo para su movilidad. [4] En este proyecto se pretende dise�ar una f�rula considerando que estas se han consolidado en el campo de la rehabilitaci�n f�sica, ya que su principal aplicaci�n es inmovilizar una determinada parte del cuerpo humano, la misma que permite obtener resultados favorables debido a sus ventajas y caracter�sticas.[5] Estas f�rulas abarcar�n la articulaci�n distal y proximal con respecto al foco de fractura para garantizar una buena inmovilizaci�n, considerando que existen varios tipos de f�rulas para miembros como son:

• R�gidas las mismas que pueden ser deformables y no deformables.
• Flexibles neum�ticas y de vac�o.
• De tracci�n.

 

Fig. 2 Modelo de f�rula de miembro inferior

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En la Figura 2, podemos observar el dise�o de una f�rula de miembro inferior, donde su f�cil colocaci�n la hace eficaz, permitiendo una correcta inmovilizaci�n, evitando lesiones secundarias como musculares, da�o vascular, lesiones nerviosas, y disminuyendo el dolor, por lo que facilitan el traslado del paciente. [6]

Se debe tomar en consideraci�n que con la tecnolog�a de escaneado 3D se ha permitido un gran avance en la fabricaci�n de f�rulas utilizando ingenier�a inversa, donde su principal ventaja es la mejor�a en la adaptaci�n a la anatom�a del paciente. [7] Esto unido al uso de las diferentes tecnolog�as de la impresi�n 3D como se aprecia en la Figura 3 y a nuevos materiales que facilitan el dise�o y permiten una validaci�n para tratamientos de fracturas de miembro inferior, superior e incluso deformaciones de columna. [8]

 

Fig. 3 Impresi�n 3D mediante material PLA

 

Formulaci�n de la Hip�tesis

Considerando que la secci�n de la f�rula que cubre la tibia y el peron� presentar� aberturas laterales de diferentes geometr�as que faciliten la transpiraci�n de la piel para una mejor recuperaci�n del paciente. Se propone un modelo de f�rula en funci�n de la Figura 2, partiendo de las propiedades del material, como de las limitaciones asociadas, concretamente se pretende obtener una f�rula para tratar fracturas de tibia y peron�, ergon�mico y adaptable a distintas longitudes de pierna, que requiera de un mantenimiento m�nimo y que sea ligero, debido que permitir� el trasladado del paciente evitando movilizar su miembro inferior.

 

Materiales y M�todos �

Descripci�n del Dise�o

Para realizar el an�lisis del dise�o es necesario utilizar modelos abstractos que representen matem�ticamente el problema, donde hay que se�alar que la validez del modelo depender� de las simplificaciones realizadas. Y no hay que olvidar nunca que es el modelo lo que se estudia y se analiza, y no el sistema real. A partir de esto se toma en cuenta que el modelo ha de reproducir el comportamiento del sistema en aquellos aspectos que sean relevantes. Para corroborar los resultados de los modelos y asegurar su validez pueden realizarse an�lisis de los prototipos. [9] El proceso de an�lisis puede esquematizarse de la siguiente forma, como se aprecia en la Figura 4:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 4 Representaci�n del an�lisis del Dise�o

 

Teniendo presente el dise�o que se quiere efectuar, se procede a determinar los distintos prototipos, considerando las diferentes formas geom�tricas para las aberturas en la parte lateral de f�rula de miembro inferior, para lo cual se va a tener presente que estas aberturas van a seguir un patr�n y van ocupar la misma �rea, lo que permite obtener resultados m�s reales a partir del peso que obtiene el dispositivo, como del an�lisis de deformaci�n y su factor de seguridad que se obtiene a partir de la implementaci�n del M�todo de Elemento Finito.� Las distintas aberturas en la secci�n lateral ayudan a cumplir algunos objetivos como son la visibilidad de la lesi�n, la higiene y la supresi�n de presi�n en algunas zonas, referente a la uni�n se ha querido conseguir una fijaci�n invisible acorde con el dise�o inicial y eficaz.

 

Material Implementado

El material utilizado para la simulaci�n de la f�rula de miembro inferior es el PLA. El PLA es muy adecuado para la fabricaci�n de este modelo ya que es un pl�stico biodegradable, se comporta muy bien con piezas angulosas y se consigue una resoluci�n excelente de impresi�n y buen acabado superficial. [1] El PLA al ser un material de corte fino, su viscosidad disminuye con la tensi�n aplicada. El filamento PLA ha adquirido gran aceptaci�n dentro de la fabricaci�n aditiva debido a sus or�genes a base de productos renovables, adem�s que tiene mayor resistencia a factores externos como el calor, por lo que suele utilizarse tambi�n en el sector alimentario. Las propiedades del material PLA, vienen detallados en la tabla I, los mismos que ser�n de vital importancia en la simulaci�n de M�todo de Elemento Finito. [10]

 

 

TABLA I. Especificaciones del material PLA

 

 

Dise�o Propuesto

En el presente trabajo de investigaci�n relacionado al dise�o comparativo de una f�rula de miembro inferior que presenta aberturas laterales con patrones de figuras geom�tricas, para lo cual se requiere conocer los aspectos anat�micos como las medidas de un miembro inferior de un paciente adulto, requeridas para el dimensionamiento de la f�rula. En esta secci�n se especifica como se realiz� el dise�o para la f�rula de miembro inferior, para lo cual se analiz� cada uno de los siguientes par�metros.

1) Especificaciones del Dise�o: Los primeros bocetos de la f�rula, se desarrollaron inspirados en formas org�nicas y/o geom�tricas. Para las dimensiones de la f�rula fueron dise�adas a partir de los referentes anat�micos de una pierna de un hombre adulto, considerando que el dispositivo inmovilizador est� conformado por dos partes, la primera parte estar� conformada por el tobillo y la planta del pie, y la segunda cubrir� la tibia y el peron�. Adem�s, se toma en cuenta el patr�n de las aberturas laterales de la f�rula, esto con el objetivo de facilitar la visi�n de la lesi�n, permitir la transpiraci�n de la piel y por supuesto para que sea est�ticamente atractivo. Finalmente, los elementos de uni�n entre las dos partes, as� como las correas para sujetar la f�rula a la pierna. [11]

2) Desarrollo del Dise�o: Para el desarrollo del dise�o se considera cada una de las especificaciones, donde una vez seleccionado el dise�o se procede a modelarlo en el software SolidWorks. En primer lugar, se modelo la parte que cubrir� el tobillo y la planta del pie cuyas dimensiones son 80x250mm y un espesor de 3 mm, como se puede observar en la Figura 5.

 

Fig. 5 Elemento 1 conformado por la planta del pie y la secci�n del tobillo

 

Una vez obtenido el modelo del elemento 1, procedemos al desarrollado de la f�rula para la secci�n de la tibia y del peron� como podemos observar en la Figura 6, la misma que posee las siguientes dimensiones 270x80 mm y un espesor de 3mm.

Fig. 6 Elemento 2 de la f�rula de miembro inferior

 

Con respecto al dise�o de la f�rula, se ha querido reflejar la idea de una f�rula que forma parte de la pierna como si se tratara de una segunda piel, un complemento atractivo y eficaz, al considerar su f�cil uso y c�modo para el paciente.[1] En la Figura 6, podemos apreciar el dise�o de la f�rula, en la misma que se puede apreciar las dimensiones completas del dispositivo las mismas que son 350 mm de alto, 250 mm de largo y un ancho de 80mm.

 

Desarrollo de Prototipos

Para realizar los distintos prototipos de dise�o para la f�rula de miembro inferior es necesario utilizar modelos geom�tricos como son circular, triangular, hexagonal, romboide, elipsoidal, los mismos que seguir�n el patr�n que se puede observar en la Figura 7, que nos permita obtener resultados precisos para determinar el modelo �ptimo.

 

Fig. 7 Vista lateral del patr�n de las aberturas

 

1) Geometr�a Circular: Con respecto a la forma circular se considera un radio de 5 mm, la misma que viene representada en la Figura 8.

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Fig. 8 Vista lateral con aberturas con forma circular

 

Las propiedades se encuentran representadas en la Figura 9 que fueron obtenidas en SolidWorks. Con respecto a la f�rula de miembro inferior con aberturas de forma circular se tiene una masa de 327 g. y una superficie de 1,90E5 mm².

 

Fig. 9 Propiedades Prototipo 1

 

2) Geometr�a Triangular: Con respecto a la forma triangular se considera un radio circunscrito de 5 mm, la misma que viene representada en la Figura 10.

 

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Fig. 10 Vista lateral con aberturas con forma triangular

 

Las propiedades se encuentran representadas en la Figura 11 que fueron obtenidas en SolidWorks. Con respecto a la f�rula de miembro inferior con aberturas de forma triangular se tiene una masa de 345 g. y una superficie de 1,98E5 mm².

 

Fig. 11 Propiedades Prototipo 2

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3) Geometr�a Hexagonal: Con respecto a la forma hexagonal se considera un c�rculo circunscrito radio de 5 mm, la misma que viene representada en la Figura 12.

Fig. 12 Vista lateral con aberturas con forma hexagonal

 

Las propiedades se encuentran representadas en la Figura 13 que fueron obtenidas en SolidWorks. Con respecto a la f�rula de miembro inferior con aberturas de forma hexagonal se tiene una masa de 333 g. y una superficie de 1,92E5 mm².

 

Fig. 13 Propiedades Prototipo 3

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4) Geometr�a Romboidea: Con respecto a la forma romboidea se considera un radio circunscrito de 5 mm, la misma que viene representada en la Figura 14.

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Fig. 14 Vista lateral con aberturas con forma romboidea

 

Las propiedades se encuentran representadas en la Figura 15, donde la f�rula con aberturas de forma romboidea tiene una masa de 339 g. y una superficie de 1,95E5 mm².

 

Fig. 15 Propiedades Prototipo 4

 

5) Geometr�a Elipsoidal: Con respecto a la forma elipsoidal se considera un radio 1 de 5 mm y un radio 2 de 7,50 mm, la misma que viene representada en la Figura 16.

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Fig. 16 Vista lateral con aberturas con forma elipsoidal

 

Las propiedades se encuentran representadas en la Figura 17 que fueron obtenidas en SolidWorks. Con respecto a la f�rula de miembro inferior con aberturas de forma elipsoidal se tiene una masa de 312 g. y una superficie de 1,84E5 mm².

 

Fig. 17 Propiedades Prototipo 5

 

 

Resultado y Discusi�n

Para la obtenci�n de los resultados obtenidos de los diferentes prototipos de dise�o de la f�rula de miembro inferior, se los desarrollo mediante la aplicaci�n del M�todo del Elemento Finito en el software ANSYS Workbench, este an�lisis nos permite determinar la eficiencia de nuestro dispositivo, a partir de los resultados obtenidos de deformaci�n total, an�lisis tensional, error estructural y factor de seguridad.

 

Deformaci�n Total

Luego de tener los prototipos de dise�o con geometr�as espec�ficas se determin� la necesidad de hacer un an�lisis de elementos finitos para comprender, hasta cierto punto, el comportamiento generado por la f�rula en funci�n de su deformaci�n total producida sobre el elemento. Luego de insertar cada uno de los par�metros que van a actuar en la f�rula, tal como fixed support, pressure, moment, se obtuvo los siguientes resultados.

1) Geometr�a Circular: Con respecto a la deformaci�n total producida en el prototipo 1 en una geometr�a con forma circular se tiene una deformaci�n m�xima de 7,6249mm, la misma que puede apreciarse en la Figura 18, cuya veracidad se encuentra respaldada en la curva de convergencia.

 

Fig. 18 Deformaci�n total-Curva de Convergencia del Prototipo 1

 

2) Geometr�a Triangular: Con respecto a la deformaci�n total producida en el prototipo 2 en una geometr�a con forma triangular se tiene una deformaci�n m�xima de 6,8671mm, la misma que puede apreciarse en la Figura 19, cuya veracidad se encuentra respaldada en la curva de convergencia.

Fig. 19 Deformaci�n total-Curva de Convergencia del Prototipo 2

 

3) Geometr�a Hexagonal: Con respecto a la deformaci�n total producida en el prototipo 3 en una geometr�a con forma hexagonal se tiene una deformaci�n m�xima de 7,641mm, la misma que puede apreciarse en la Figura 20, cuya veracidad se encuentra respaldada en la curva de convergencia.

Fig. 20 Deformaci�n total-Curva de Convergencia del Prototipo 3

 

4) Geometr�a Romboidea: Con respecto a la deformaci�n total producida en el prototipo 4 en una geometr�a con forma romboidea se tiene una deformaci�n m�xima de 7,0403mm, la misma que puede apreciarse en la Figura 21.

Fig. 21 Deformaci�n total-Curva de Convergencia del Prototipo 4

 

5) Geometr�a Elipsoidal: Con respecto a la deformaci�n total producida en el prototipo 5 en una geometr�a con forma hexagonal se tiene una deformaci�n m�xima de 8,1097mm, la misma que puede apreciarse en la Figura 22, que se encuentra respaldada en la curva de convergencia.

Fig. 22 Deformaci�n total-Curva de Convergencia del Prototipo 5

 

An�lisis Tensional

Para el an�lisis de los esfuerzos producidos en la f�rula, se obtiene un esfuerzo m�ximo de 31,189 MPa correspondiente al prototipo de geometr�a Hexagonal y el prototipo con el menor valor en su esfuerzo m�ximo es el prototipo de la geometr�a Elipsoidal con un valor de 31,156 MPa.

1) Geometr�a Circular: Con respecto a los esfuerzos equivalentes producidos en el prototipo 1 en una geometr�a con forma circular se tiene un valor m�ximo de 31,166 MPa, la misma que puede apreciarse en la Figura 23, que se encuentra respaldado en la curva de convergencia.

 

Fig. 23 Esfuerzo Tensional-Curva de Convergencia del Prototipo 1

 

2) Geometr�a Triangular: Con respecto a los esfuerzos equivalentes producidos en el prototipo 2 en una geometr�a con forma triangular se tiene un valor m�ximo de 31,175 MPa, la misma que puede apreciarse en la Figura 24, este valor se encuentra respaldado en la curva de convergencia obtenida en este an�lisis.

 

Fig. 24 Esfuerzo Tensional-Curva de Convergencia del Prototipo 2

 

3) Geometr�a Hexagonal: Con respecto a los esfuerzos equivalentes producidos en el prototipo 3 en una geometr�a con forma hexagonal se tiene un valor m�ximo de 31,189 MPa, la misma que puede apreciarse en la Figura 25, este valor se encuentra respaldado en la curva de convergencia obtenida en este an�lisis.

Fig. 25 Esfuerzo Tensional-Curva de Convergencia del Prototipo 3

 

4) Geometr�a Romboidea: Con respecto a los esfuerzos equivalentes producidos en el prototipo 4 en una geometr�a con forma romboidea se tiene un valor m�ximo de 31,174 MPa, la misma que puede apreciarse en la Figura 26.

Fig. 26 Esfuerzo Tensional-Curva de Convergencia del Prototipo 4

 

5) Geometr�a Elipsoidal: Con respecto a los esfuerzos equivalentes producidos en el prototipo 5 en una geometr�a con forma elipsoidal se tiene un valor m�ximo de 31,156 MPa, la misma que puede apreciarse en la Figura 27, este valor se encuentra respaldado en la curva de convergencia obtenida en este an�lisis.

 

Fig. 27 Esfuerzo Tensional-Curva de Convergencia del Prototipo 5

 

 

Factor de Seguridad

Con respecto al factor de seguridad que posee la f�rula de miembro inferior, se tiene un valor m�ximo 1,5085 correspondiente al prototipo de geometr�a Elipsoidal y el prototipo con el menor valor es el prototipo con geometr�a Hexagonal con un valor de 1,5069. Se debe considerar que un valor del coeficiente de seguridad superior a la unidad indica seguridad ante el fallo, tanto mayor, cuanto m�s elevado sea su valor, mientras que un valor inferior a la unidad indica inseguridad o probabilidad elevada de que ocurra el fallo. En funci�n de la variabilidad de las cargas aplicadas y las propiedades del material, cada valor del coeficiente de seguridad se puede asociar a una probabilidad de fallo o de supervivencia de la pieza analizada. [12]

1) Geometr�a Circular: Con respecto al factor de seguridad obtenido en el prototipo 1 en una geometr�a con forma circular se tiene un valor de 1,5081, la misma que puede apreciarse en la Figura 28.

 

Fig. 28 Factor de Seguridad del Prototipo 1

 

2) Geometr�a Triangular: Con respecto al factor de seguridad obtenido en el prototipo 2 en una geometr�a con forma triangular se tiene un valor de 1,5076, la misma que puede apreciarse en la Figura 29.

 

Fig. 29 Factor de Seguridad del Prototipo 2

 

3) Geometr�a Hexagonal: Con respecto al factor de seguridad obtenido en el prototipo 3 en una geometr�a con forma hexagonal se tiene un valor de 1,5069, la misma que puede apreciarse en la Figura 30.

 

Fig. 30 Factor de Seguridad del Prototipo 3

 

4) Geometr�a Romboidea: Con respecto al factor de seguridad obtenido en el prototipo 4 en una geometr�a con forma romboidea se tiene un valor de 1,5077, la misma que puede apreciarse en la Figura 31.

 

Fig. 31 Factor de Seguridad del Prototipo 4

 

5) Geometr�a Elipsoidal: Con respecto al factor de seguridad obtenido en el prototipo 5 en una geometr�a con forma elipsoidal se tiene un valor de 1,5085, la misma que puede apreciarse en la Figura 32.

Fig. 32 Factor de Seguridad del Prototipo 5

 

�An�lisis de Resultados

A partir de la Tabla 2, se elige el prototipo de dise�o ideal, mediante los resultados mostrados en la tabla 2 se ha podido verificar que la geometr�a elipsoidal tiene caracter�sticas favorables ya que su masa es de apenas 312 gramos y aunque su deformaci�n es casi 1 mm por encima de las otras geometr�as, los resultados tambi�n indican que el esfuerzo m�ximo que se genera es el menor en comparaci�n con las otras formas, con un valor de 31.156 MPa.

Estas caracter�sticas permiten que la f�rula de tipo elipsoidal cuente con un factor de seguridad de 1.5085, lo cual est� por encima de las otras, convirti�ndose en una de las mejores opciones para elegir a la hora de realizar un dise�o.

La geometr�a hexagonal obtuvo el factor de seguridad m�s bajo, as� como el esfuerzo m�s alto, por lo que se podr�a decir que no es recomendable su aplicaci�n. Mientras que el de tipo triangular present� una mayor masa en referencia a las otras, sin embargo, obtuvo una menor deformaci�n que las dem�s y un factor de seguridad intermedio. En este sentido, es una segunda opci�n para tomar en cuenta debido a sus caracter�sticas medianamente favorables.

 

TABLA II. An�lisis de Resultados

 

Conclusiones

Mediante la realizaci�n del trabajo de investigaci�n se concluy� que el dise�o de una f�rula mediante softwares computacionales permite verificar su correcta geometr�a para una aplicaci�n m�s funcional y que le permita al paciente inmovilizar determinada �rea de sus miembros inferiores con la finalidad de proveer una pronta recuperaci�n.

Sin embargo, se ha visto necesario que para cada paciente se genere un tipo de f�rula personalizada ya que cuentan con una geometr�a diferente, por lo que ser�a necesario de la aplicaci�n de la tecnolog�a 3D para obtener dimensiones acordes a lo que necesita la persona.

Adem�s, se ha aplicado geometr�as de corte que generen un menor gasto de material pero que sobre todo que le permita a la piel respirar y obtener una frescura de la temperatura ambiente, lo cual se ha verificado que permite una mejor recuperaci�n. As� mismo el ajuste de la f�rula debe ser adecuado para el tipo de lesi�n que se presente y verificado por un m�dico especializado para evitar que se corte la circulaci�n de la sangre lo que provocar�a efectos negativos en el paciente.

Finalmente, el tipo de material que se ha elegido es el PLA debido a que mediante la bibliograf�a investigada se ha visto que sus caracter�sticas contribuyen a la flexibilidad y resistencia que se necesita para aportar en sus funciones de recuperaci�n y as� mismo permite una buena calidad de impresi�n 3D.

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Referencias

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� 2022 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).