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UNIVERSIDAD DE CARABOBOFACULTAD DE INGENIERAESCUELA DE INGENIERA MECNICACENTRO DE BIOMECNICADISEO DE UNA FRULA DE BRAUNAutores:Urbez, AshtomUrbina, SimnTutora:Prof. Brizeida GmezNAGUANAGUA, JUNIO DE 2013

CONTENIDOPlanteamiento del problemaObjetivosAlcancesLimitacionesMetodologa Solucin propuestaResultadosConclusionesRecomendaciones

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAHospital Universitario Dr. ngel Larralde (HUAL) Desabastecimiento de materiales e insumos Servicio de traumatologa

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAFracturas a nivel del fmur, tibia o peron

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMATratamiento pre-quirrgicoFrula de Braun

Estado actual de la frula PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAPersonal mdico explicando el funcionamiento de la frula

Disear y construir una frula de BraunOBJETIVO GENERALEvaluar las condiciones estructurales y de funcionamiento de las frulas existentes en el HUAL.

Disear una frula de Braun a partir de la evaluacin de los estados de esfuerzos y desplazamientos utilizando un programa basado en el Mtodo de los Elementos Finitos (MEF).

OBJETIVOS ESPECFICOSConstruir un prototipo de la frula.

Realizar pruebas con el dispositivo construido.

Estudiar la factibilidad econmica y tcnica del dispositivo diseado.OBJETIVOS ESPECFICOSDiseo de una frula de Braun mediante Mtodo de Elementos Finitos (MEF).

Construccin.

Pruebas con el dispositivo construido.

ALCANCESLIMITACIONESDisponibilidad de personal medico en el HUAL.

Acceso a informacin de carcter cientfico.

Disponibilidad de materiales en el mercado nacional.

Manejo de programas computacionales referidos a MEF para el anlisis y estudio del dispositivo mecnico.

METODOLOGA PROPUESTAFASE IInvestigacin FASE IIDiseo FASE IIIConstruccin FASE IVPruebas FASE VFactibilidad Conocer aspectos tericos, anatmicos y antropomtricos del miembro inferior.

Evaluacin de las condiciones estructurales y de funcionamiento de las frulas existentes en el HUAL.

Entrevistas con el personal mdico del rea de traumatologa.

FASE IInvestigacin FASE I: Investigacin Los huesos de la parte libre del miembro inferior son:

El fmur, el hueso largo y voluminoso del muslo.

La rotula, situada en la parte anterior de la articulacin de la rodilla.

Los dos huesos de la pierna: la tibia, situada en la arte medial de la pierna, es un hueso voluminoso y el peron, ubicado en la parte lateral, es ms delgado.

FASE I: Investigacin

Para un venezolano promedio:

Estatura: 1,75 m

Masa: 85 Kg

Peso del miembro inferior: 10% del peso total (aproximadamente)

Longitud del fmur: 50-52 cm FASE I: Investigacin

Situacin actual de las frulas en el HUAL:FASE I: Investigacin

Situacin actual de las frulas en el HUAL:FASE I: Investigacin

Situacin actual de las frulas en el HUAL: Plantear alternativas de solucin para la frula en base a criterios y restricciones.

Seleccionar la solucin.

Disear los elementos constitutivos de la frula de Braun a travs de la evaluacin de los estados de esfuerzos y desplazamientos utilizando MEF.

Elaborar los planos de diseo.FASE IIDiseo

FASE II: Diseo ESPECIFICACIONES DE DISEOCosto: no mayor a Bs.12.000,00Peso: no mayor a 15 KgMaterial: debe cumplir las especificaciones sanitarias del HUAL.Posicin: lo ms paralela posible a la cama. Uso: fracturas a nivel del fmur, tibia o peron. Movilidad: totalmente inmvil. FASE II: Diseo

Alternativa de solucin N1vista isomtrica

FASE II: Diseo Alternativa de solucin N2vista isomtrica FASE II: Diseo

Vista isomtrica en explosin de la solucin seleccionadaSOLUCIN PROPUESTAFASE II: Diseo

CARGAS APLICADAS:FASE II: Diseo POSICIONES DE ESTUDIO:

12Peso de la pierna: 85 NFASE II: Diseo ESTRUCTURA BASE

160 N160 N

mx=72,23 MPaGRFICO DE CONVERGENCIA ESTRUCTURA BASEFASE II: Diseo EJE

FASE II: Diseo 100 N

mx=20,76 MPaGRFICO DE CONVERGENCIA EJEFASE II: Diseo CONJUNTO COLUMNAS-EJEPosicin 1

FASE II: Diseo 150 N

mx=26,79 MPa

CONJUNTO COLUMNAS-EJEPosicin 2FASE II: Diseo 150 N

mx=36,69 MPaGRFICO DE CONVERGENCIA CONJUNTO COLUMNAS-EJEFASE II: Diseo PASADOR

FASE II: Diseo 60 N60 Nmx=13,67 MPaGRFICO DE CONVERGENCIA PASADORFASE II: Diseo TUBERIA UNIN DE COLUMNASPosicin 1

FASE II: Diseo 100 Nmx=29,84 MPa

TUBERIA UNIN DE COLUMNASPosicin 2FASE II: Diseo 100 N

mx=33,41 MPaGRFICO DE CONVERGENCIA TUBERIA UNIN DE COLUMNASFASE II: Diseo POSA MUSLO

FASE II: Diseo 150 N

mx=78,83 MPaGRFICO DE CONVERGENCIA POSA MUSLOFASE II: Diseo GANCHO

FASE II: Diseo 100 Nmx=54,60 MPaGRFICO DE CONVERGENCIA GANCHOFASE II: Diseo CAMPANAPosicin 1

FASE II: Diseo 200 N

mx=47,89 MPa

FASE II: Diseo CAMPANAPosicin 2200 N

mx=52,27 MPaGRFICO DE CONVERGENCIA CAMPANAFASE II: Diseo DISEO DE LA SOLDADURA

h=0,416 mmFASE II: Diseo PARMETROMAGNITUDFactor de seguridad (Ns)2Resistencia a la tensin (Sy)520 MPaFuerza (F)100 NVERIFICACIN DE LA CONDICIN DE FALLA

FASE II: Diseo Factor de seguridad:PiezaEsfuerzo mximo (MPa)Factor de seguridadEstructura base72,232,83Eje23,958,55Ensamble columnas-eje36,565,60Pasador 14,2814,35Tubera unin de columnas26,467,74Posa muslo81,912,50Gancho56,563,62Campana 47,894,28 Construir cada uno de los elementos que constituyen a la frula.

Adquirir las piezas disponibles en el mercado para la construccin.

Ensamblar la frula.

FASE IIIConstruccin FASE III: Construccin

Realizar pruebas con el dispositivo construido.

FASE IVPruebas FASE VFactibilidad Estudiar la factibilidad econmica y tcnica del dispositivo diseado.FASE IV: Pruebas

Validacin medica FASE V: Factibilidad FABRICANTES (EXTERIOR)SURGIMED PLUSORTOPEDIA ORTIZBs.19.000, 00Bs.26.672,60Frula de Braun: 63,15 % mas econmica

CONCLUSIONESSe consult informacin sobre la anatoma del miembro inferior humano.Se plantearon dos posibles soluciones. El diseo seleccionado se analiz mediante ABAQUS/CAE. El factor de seguridad de cada pieza es mayor a 1.5. Se evaluaron las condiciones estructurales y de funcionamiento de las frulas existentes en el HUAL. CONCLUSIONESLas dimensiones de la frula son adecuadas. El diseo es esttico y cumple con las especificaciones sanitarias del HUAL. El diseo resiste las cargas de un miembro inferior.Es factible construir este dispositivo en el pas.Las pruebas con el dispositivo construido se llevaron a cabo mediante una evaluacin mdica. RECOMENDACIONESModificar el mecanismo utilizado para ejercer traccin al hueso fracturado.Optimizar el diseo del posa muslo.Aumentar la separacin entre las tuberas unin de columnas.Para tesis posteriores realizar diseos con la menor cantidad posible de piezas.Disminuir el peso del dispositivo. Realizar un prototipo.