Present study prospective 25 Conservation feasible.

Bajo el método de análisis de esfuerzos por elementos finitos, se simuló la prótesis completa asignando a cada pieza sus características físicas de acuerdo al su material de fabricación.

Se hicieron tres simulaciones: cuando el tobillo está al límite de la dorsiflexión, cuando el tobillo está al límite de la flexión, y cuando la tibia forma 90 grados con respecto el suelo. Para todos los casos se aplicó una fuerza de 2000N en el área interna del socket, en dirección de inclinación del amortiguador.

 Limite de dorsiflexión.

En la figura IV.1 se muestran los esfuerzos de Von Mises a) esfuerzo equivalente y b) tensión elástica equivalente para una posición límite de la prótesis en dorsiflexión. Para a) se tiene un esfuerzo máximo de 35MPa y para b) se tiene una tensión elástica máxima de 0.17mm.

Capítulo V Resultados

DISEÑO DE UNA PRÓTESIS DISEÑO DE UNA PRÓTESIS TRANSTIBIAL AMORTIGUADA117 117 En la figura IV.2 se muestra el análisis de la deformación total, la cual se produce en la parte alta del socket y es de 11mm

Capítulo V Resultados

DISEÑO DE UNA PRÓTESIS DISEÑO DE UNA PRÓTESIS TRANSTIBIAL AMORTIGUADA118 118

 Limite de flexión.

En la figura IV.3 se muestran los esfuerzos de Von Mises a) esfuerzo equivalente y b) tensión elástica equivalente para la prótesis en una posición limite de flexión. Para a) se tiene un esfuerzo máximo de 34MPa y para b) se tiene una tensión elástica máxima de 0.17mm.

Figura IV.3a) Esfuerzo equivalente b) Tensión elástica equivalente en límite de flexión de la prótesis.

En la figura IV.4 se muestra el análisis de la deformación total, la cual se produce en la base parte alta trasera del socket y es de 7mm.

Capítulo V Resultados

DISEÑO DE UNA PRÓTESIS DISEÑO DE UNA PRÓTESIS TRANSTIBIAL AMORTIGUADA119 119

 Pierna vertical.

En la figura IV.5 se muestran los esfuerzos de Von Mises a) esfuerzo equivalente y b) tensión elástica equivalente para la prótesis en una posición recta. Para a) se tiene un esfuerzo máximo de 34MPa y para b) se tiene una tensión elástica máxima de 0.034mm.

Figura IV.5 a) Esfuerzo equivalente b) Tensión elástica equivalente en posición recta de la prótesis.

En la figura IV.6 se muestra el análisis de la deformación total, la cual se produce en la base parte alta trasera del socket y es de 2.5mm.

Capítulo V Resultados

DISEÑO DE UNA PRÓTESIS DISEÑO DE UNA PRÓTESIS TRANSTIBIAL AMORTIGUADA120 120

V.2 Costos

Para poder completar el análisis hay que valorar los gastos que se emplearon para la realización de la prótesis y a partir de esto y los análisis estructurales saber que tan factible es implementar el proyecto. En la tabla V.1 se muestran cada uno de los materiales utilizados, desde el diseño mecánica hasta el diseño electrónico con sus costos.

Tabla V.1 Material utilizado en el proyecto con sus respectivos costos.

Material Cantidad Precio ($) Material Cantidad Precio ($)

Fibra de carbono 1m² 500 Fototransistor 1 7

Acero 316 1000cm³ 3000 Relé 1 15 Aluminio 72cm³ 300 Batería 9V 3 150 Hierro 12cm³ 50 Batería 1.5V 4 60 Celda de carga 1 7000 LM741 1 7 Plástico ABS 1536cm³ 1250 LM358 1 10 Resorte 1 100 Otros ——— 350

En una casa de tornería se cobra el maquilado de las piezas (pistón, tanque, adaptador, y pieza giratoria) en un aproximado de 1500 pesos.

El precio de los materiales del amortiguador es de un aproximado de 13000pesos. El costo total de la prótesis, es de 14500 pesos.

Este precio baja considerablemente el reflejado en otras empresas que producen sus prótesis con el mismo principio o uno similar.

Capítulo V Resultados

DISEÑO DE UNA PRÓTESIS DISEÑO DE UNA PRÓTESIS TRANSTIBIAL AMORTIGUADA121 121 Dycorp® tiene los siguientes precios mostrados en la tabla V.2: [40]

Tabla V.2 Precios de prótesis fabricadas por Dycorp®

Tipo de prótesis

Características Precios

Basic Funciones básicas con bajo peso, pie tobillo fijo, acojinado, manga de neopreno y laminado acrílico.

9900 Basic + Pie dinámico, acojinado, manga de neopreno y fibra de carbono laminada. 19900 Activa 3S Pie tobillo articulado, suspensión anatómica con protección 3S, fibra de

carbono laminada.

39200 C.L.E.A.N Pie respuesta dinámica con altura de tacón variable, suspensión anatómica

con protección 3S fibra de carbono laminada.

79700

Ossur y Otto Bock, poseen una tecnología superior que la que se acaba de mencionar, y además de ser empresas transnacionales sus productos deben de ser mayores que los que ofrece Dycorp®.

Capítulo V Resultados

DISEÑO DE UNA PRÓTESIS DISEÑO DE UNA PRÓTESIS TRANSTIBIAL AMORTIGUADA122 122

V.3 Conclusiones

Las conclusiones a las que se llegaron después del desarrollo del proyecto son las siguientes: Al ser personalizada la prótesis de acuerdo a cada paciente se optimiza el desempeño de la misma. En lo relacionado con la mecánica de la prótesis se llegaron a las siguientes conclusiones.

Por la personalización de la prótesis, el paciente podrá reducir el giro del pie de acuerdo a sus necesidades.

Como el amortiguador recircula el líquido, éste no proporciona ninguna acción de retorno al pistón, por lo tanto el resorte será el que sufra el mayor deterioro.

De acuerdo a la simulación, la fibra de carbono se deforma agrandes esfuerzos. Si se propone un socket de algún metal de baja densidad o un plástico, habrá que tener en cuenta el cambio de peso de la prótesis y la reubicación del centro de masa.

El socket es el que sufre la mayor distribución de presión, por lo tanto ni al amortiguador ni al pie le llega tanta presión para producirle una deformación, con esto se concluye que el amortiguador solo tendrá que ser remplazado por condiciones externas. Y el pie solo tendrá que cambiarse debido al desgaste por fricción con el suelo.

La parte más firme del socket es el centro de la base donde embona con el amortiguador. En lo relacionado con al sistema electrónico de control son:

Si el circuito de control se queda sin batería, la constante de amortiguamiento de la prótesis la mostrada en la tabla III.6 y al aplicar una fuerza de excesiva el sistema tardaría en estabilizarse 2.5s, con un pico menor al doble de la entrada. Con esto se ve que no es una respuesta ideal pero que si se usa por un corto tiempo no causará repercusiones.

El circuito de control tiene un mejor desempeño al enviar la máxima corriente y con esto la respuesta de estabilización del sistema es más rápido.

El análisis de costos arrojó las siguientes conclusiones:

Un elemento que reducirá considerablemente el costo de la prótesis es el eliminar el fluido magnetoreológico y con esto toda la electrónica para así tener una amortiguación estática de menor eficiencia.

Se reduce el costo al tornear todas las piezas metálicas en aluminio, pero para conservar el centro de masa y la compensación del miembro amputado haya que trabajar con casi el triple del volumen utilizado. Esta opción no es tan incoherente si se toma en cuenta una persona que lleva mucho tiempo viviendo sin prótesis, tal vez con muletas, ya está acostumbrado a no tener peso extra, y una prótesis ligera de aluminio puede ser lo que está buscando.

Capítulo V Resultados

DISEÑO DE UNA PRÓTESIS DISEÑO DE UNA PRÓTESIS TRANSTIBIAL AMORTIGUADA123 123