Biofísica

INGENIERIA MECANICA
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Estudio de las propiedades mecánicas
del sistema óseo

Los estudios adelantados fueron realizados para el área de 810mecánica, tratando de que su desarrollo fuera lo más científico
posible; y aplicado al estudio del sistema óseo del hombre, ya
que él posee un material que tiene un comportamiento que hace
posible las aplicaciones de conceptosmecánicos y físicos de la
Ingenlerla para su análisis.

ALVARO A. MENDOZA G.
Ingeniero Mecánico
Facultad de Ingeniería
Profesor Asociado
Universidad Nacional de Colombia

La finalidad del presente informe es introducir los estudios realizados en el área de biomecánica. Ella ve la
necesidad de conocer las propiedades mecánicas de
los huesos, para construir prótesis que ayuden a larecuperación de las personas en caso de presentar
fracturas
o daños criticas:
además
de aportar
soluciones en el rediseño de medios de locomoción,
donde se presentan gran cantidad de accidentes, con
el fin de tener el cuerpo más protegido.
El presente estudio se basa en la información disponible
yen la experiencia personal de la determinación de propiedades mecánicas para materiales metá1icos o deingeniería. Con lo anterior se procede al análisis de las
propiedades mecánicas de los huesos humanos de una
forma general; se elaboran curvas de esfuerzo -deformación mediante el uso de deformímetros mecánicos y
eléctricos; se determinan el módulo elástico, el módulo
de rigidez y otras, dejándose una base sólida para estudios posteriores en el área.
Es bien sabido que en el cuerpo humano sepresentan
fracturas por la acción de cargas externas que generan
dentro de los huesos esfuerzos de tracción, compresión
y corte de carácter estático y dinámico, las fracturas pueden ser críticas y para su "arreglo" se necesitan de transplantes de hueso, injertos platina, prótesis etc.
Además, el parecido que muchos huesos tienen con los
sistemas de palanca, columnas de sustentación, arcos,vigas y puntales diseñados por el hombre, conducen
inevitablemente a la aplicación de conceptos mecánicos
o de ingeniería para su estudio. Los huesos no solo son
análogos a tales estructuras en su configuración externa,
sino que también lo son en sus funciones. La presencia
en el esqueleto de formas tubulares "dlseñadas' bajo el
concepto de igualdad de resistencia, puntales en forma
de H yotras; resaltan la alta tecnología que cumple el
esqueleto humano, dentro del concepto de una buena
máquina mecánica.

14 Ingeniería e Investigación

INGENIERIA MECANICA

Generalidades

del hueso humano

La combinación íntima de componentes inorgánicos
duros y orgánicos resistentes de tipo elástico en el tejido
óseo proporcionan valores de resistencia comparable
con la del hierrofundido con solo un tercio de su peso.
En cuanto al comportamiento en su deformabilidad el
hueso se puede parecer en cierta forma al acero. Las
pruebas de compresión muestran que el hueso tiene
gran reserva mecánica para soportar pesos y fuerza de
impacto al saltar, a éste respecto hay que recordar que
la concentración de los músculos causa la mayor parte
de la componente de presión en loshuesos.
Los huesos largos tienen una forma tubular en su zona
intermedia llamada diáfisis, ésta parte, es la que está
más solicitada a diferentes tipos de esfuerzos. En los
huesos largos existen dos clases de tejidos: compacto
y esponjoso, el tejido compacto se encuentra principalmente en la parte tubular o diáfisis donde las fuerzas
internas de flexión y torsión son las más importantes. Enlos extremos articuladores o epifisis los huesos largos
soportan cargas de compresión y allí se encuentra gran
cantidad de tejido esponjoso.
En regiones articulares
el interior del hueso está
ocupado por hueso esponjoso, que en conjunto proporcionan un poderoso soporte a las delgadas cáscaras de
hueso compacto
que lo rodean; esta forma de
constitución
es generalizada
en todo el...