ANÁLISIS COMPARATIVO POR ELEMENTO FINITO EN PRÓTESIS TRANSTIBIALES DE ACERO INOXIDABLE, RESINA EPÓXICA Y MATERIAL COMPUESTO CON REFUERZOS ORGÁNICOS (COMPARATIVE ANALYSIS BY FINITE ELEMENT IN TRANSTIBAL PROSTHETICS OF STAINLESS STEEL, EPOXY RESIN AND COMPOSITE MATERIAL WITH ORGANIC REINFORCEMENTS)
Resumen
Resumen
Se presenta el estudio comparativo por elemento finito del diseño de prótesis transtibial modular empleando el material comercial acero inoxidable AISI 304, así como el material económico de resina epóxica. Se complementa el estudio con un material compuesto novedoso conformado por la resina poliéster y refuerzos de fibras de jute, fibras de vidrio y pulverizado de nuez.
El análisis estático de la prótesis utilizó un peso de 90 kg considerado para una persona adulta y equivalente a una fuerza de 1600 N., con lo cual buscamos un resultado de deformación menor al establecido en la norma ISO 10328 que es de 15 mm.
Los resultados entre el material comercial y los materiales de estudio son comparados, y el material propuesto presenta valores semejantes al de la resina epóxica, y ofrece un factor de seguridad de 1.2375. De esta es factible continuar con los estudios de diseños, análisis y manufactura de prótesis con materiales compuestos con refuerzos orgánicos de bajo costo y con una opción de compra para las personas que no pueden adquirir una prótesis comercial.
Palabra(s) Clave: Análisis estático, elemento finito, material compuesto, prótesis transtibial.
Abstract
The comparative study is presented by finite element of the design of modular transtibial prosthesis using the commercial material stainless steel AISI 304, as well as the economic material of epoxy resin. The study is complemented with a novel composite material made up of polyester resin and reinforcements of jute fibers, glass fibers and walnut powder.
The static analysis of the prosthesis used a weight of 90 kg considered for an adult and equivalent to a strength of 1600 N, with which we look for a deformation result lower than that established in ISO 10328 which is 15 mm.
The results between the commercial material and the study materials are compared, and the proposed material presents values similar to that of the epoxy resin, and offers a safety factor of 1.2375. From this it is feasible to continue with the studies of design, analysis and manufacture of prostheses with composite materials with low-cost organic reinforcements and with a purchase option for people who cannot acquire a commercial prosthesis.
Keywords: Composite material, finite element, static analysis, transtibial prosthesis.
Texto completo:
1043-1055 PDFReferencias
Caudillo, G. (2016). Los amputados y su rehabilitación. Un reto para el estado. Academia Nacional de Medicina. México: Intersistemas. CONACYT.
CIDOP Ortopedia. (2019). Prótesis //Miembro inferior. 10 junio 2019, de CIDOP Ortopedia. Sitio web: https://www.cidoportopedia.com/protesismi
Doberti, A. (2015). Diseño de una prótesis de pierna para amputados transtibiales. Santiago de Chile: Universidad de Chile.
Esperanza, C., Lely, C., Luengas, A., Manuel, C. & Balaguera. (2012). Respuesta a carga de una prótesis transtibial con elementos infinitos durante el apoyo y balanceo. Visión Electrónica, 2, pp. 83-86.
Nordin, M. & Frankel, V. (2004). Biomecánica básica del sistema musculo esquelético. España: Mc Graw Hill.
Cely, B., Mendoza, E., & Arellana, R., (2011), Diseño y construcción de una prótesis para amputación transfemoral pediátrica con un sistema de desplazamiento vertical, validado por análisis por elementos finitos., Cali, Colombia: El Hombre y la Máquina, pp. 69-76.
Mercedes, M. & Días A., (2007). Diseño y análisis por el método de elementos finitos y tomografía computarizada de una prótesis transtibial. Cali, Colombia: Scientia et Technica Año XIII, pp. 746-747.
Siqueiro, M., Reyna, M., Nuño, V., Huegel, J., & Castañeda, M., (2018). Metodología para la fabricación de una prótesis transtibial a base de material compuesto de fibra de carbono y resina epóxica, México: Revista materia.
ISO 10328: 2006, Prosthetics-structural testing of lower -limb prostheses –Requirements and test methods.
Budynas, R., & Keith J., (2012). Diseño en ingeniería mecánica de Shigley. Nueva York: Mc Graw Hill.
Kumar, A., & Srivastava, A., (2017), Preparation and Mechanical Properties of Jute Fiber Reinforced Epoxy Composites, India: Industrial Engineering Management.
Montaño P., & Flores, P., (2018), Análisis y modelado 3D de máscara facial deportiva basada en material compuesto, México: SOMIM.
URL de la licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.es
Pistas Educativas está bajo la Licencia Creative Commons Atribución 3.0 No portada. 
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO / INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CELAYA
Antonio García Cubas Pte #600 esq. Av. Tecnológico, Celaya, Gto. México
Tel. 461 61 17575 Ext 5450 y 5146
pistaseducativas@itcelaya.edu.mx