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Desarrollo de un sistema tipo wearable para medición de fuerzas verticales de contacto pie-piso con aplicación en el voleibolBravo Thais, Leonardo Gabriel 04 September 2020 (has links)
Con la finalidad de que los deportistas realicen un buen desempeño en el campo, se busca siempre brindarles un adecuado entrenamiento, con herramientas que les ofrezcan una retroalimentación que permitan la mejora del rendimiento deportivo, así como la disminución de las probabilidades de sufrir una lesión. Sin embargo, la implementación de dichas herramientas tecnológicas en los centros deportivos es complicada debido a que estas son escazas y en muchas oportunidades costosas. Además, se requiere que el entrenador esté capacitado para interpretar y entregar adecuadamente la información obtenida a los deportistas. En ese contexto, en el Perú se viene estudiando el gesto de la recepción en vóleibol con el fin de mejorar el rendimiento deportivo. Un parámetro estudiado en este proyecto es la fuerza de contacto pie-piso para poder obtener los momentos en las articulaciones al realizar un análisis de dinámica inversa. Con el fin de cuantificar dicha fuerza se utilizan plataformas de medición; no obstante, el uso de estas plataformas tiene tres inconvenientes: son costosas, pesadas y restringen el movimiento del jugador durante la ejecución del gesto ya que este debe posicionar los pies dentro del área de medición. Buscando solucionar estos inconvenientes la presente tesis trata sobre el desarrollo de un sistema de medición de fuerzas verticales de contacto pie-piso que sea ligera, que no restrinja el movimiento del jugador y que su costo sea menor que los productos actuales similares. El sistema diseñado tipo wearable; es decir, que puede ser llevado en el cuerpo como una prenda o un accesorio, cuenta con tres partes principales. En primer lugar, posee una plantilla de calzado con sensores de fuerza integrados en ella. La plantilla está conformada por una capa inferior donde se ubican los sensores y una superior que cuenta con unos concentradores que distribuyen la fuerza ejercida por el jugador en todos los puntos de medición. En segundo lugar, el wearable posee una carcasa que se posiciona en la pierna de la persona y que contiene componentes electrónicos. Con estos se adquiere y procesa la información referente a las fuerzas verticales de contacto para calcular la fuerza resultante vertical y la posición del centro de presiones. Por último, se cuenta con una aplicación para celular la cual cumple con la función de interfaz gráfica para operar el sistema y para visualizar los datos obtenidos. La metodología para el diseño seguida consiste en la búsqueda de información correspondiente al estado del arte. Posteriormente, se proponen conceptos de solución para el problema tratado, de los cuales se escoge el óptimo. Luego se realizan los cálculos necesarios para una selección de los componentes mecánicos y electrónicos. Así también, se diseña el software para el procesamiento y visualización de los datos. Adicionalmente, se fabrica un prototipo para validar el funcionamiento del sistema diseñado y para encontrar oportunidades de mejora en él. Por último, se realizan las pruebas de validación de los resultados obtenidos por el prototipo.
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Diseño e implementación de un sistema de evaluación dinámica para el apoyo de la técnica de recepción del voleibol basado en una configuración óptima de plataformas de fuerzaMelgarejo Chicchon, Yalhy del Rosario 08 July 2020 (has links)
Actualmente en el Perú, los técnicos profesionales junto con la selección peruana de voleibol femenino vienen realizando un trabajo arduo para conseguir un mejor posicionamiento en las competencias internacionales [1]. Además, el voleibol es un deporte colectivo de piso y regulado por la FIVB y según el técnico Mauro Marasciulo: “el movimiento de los pies es pieza clave en la ejecución de algunas técnicas como la de recepción” (Ver entrevista en Anexo A).
Así mismo, otros países vienen haciendo un trabajo análogo pero con la aplicación de la biomecánica deportiva y el uso de instrumentos tecnológicos, los cuales permiten obtener datos precisos e información que a simple vista no se pueden observar durante el desarrollo de las técnicas propias de algún deporte [1, 2, 3].
Con el afán de complementar está disciplina del voleibol con la investigación, inclusión y desarrollo de la biomecánica deportiva la presente tesis diseña e implementa un sistema solución para la evaluación dinámica de los miembros inferiores, lo cual permita caracterizar biomecánicamente el movimiento el realizado por los pies de deportistas calificados durante la técnica de recepción básica baja del voleibol [4].
Este sistema cuenta con dos plataformas de fuerzas, las cuales son colocadas en una base portátil para poder trasportarlas a un ambiente donde se pueda realizar la evaluación de la técnica sin limitaciones. El diseño de la base portátil se realizó con un análisis previo del área de desplazamiento que una jugadora promedio de voleibol realiza durante el desarrollo de la técnica en mención para saber la distribución correcta de las plataformas.
La toma de datos fue realizada desde la posición anterior que se debe adquirir para el impacto con el balón hasta la posición posterior a esta. Y se obtuvo como resultado una curva característica durante esta fase crítica de la técnica de recepción, además de un patrón en el desplazamiento del centro de gravedad en el desarrollo de la técnica.
En todos los resultados de las evaluaciones realizadas se pudo observar que se realiza un pequeño impulso durante el corto acompañamiento que se realiza al impacto del balón en los antebrazos lo que es contrastado con la opinión especialista técnico (Ver ANEXO B:). Lo cual comprueba que la técnica es ejecutada de forma correcta, según lo mencionado por el técnico.
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Rediseño del sistema mecánico del exoesqueleto PUCP para rehabilitación de miembros inferioresDávila Portals, Diego 10 July 2018 (has links)
En este Proyecto de tesis se realizó el diseño de mejoras para el sistema mecánico del
Exoesqueleto PUCP para rehabilitación de miembros inferiores. El resultado ha sido
planos de fabricación y de ensamble que se basan en el método de diseño en ingeniería
de acuerdo a la norma VDI 2221, así como una estimación de costos para la realización
de estas mejoras. El costo de realización de este Proyecto es de aproximadamente S/.
72,600.00, lo cual incluye el costo de fabricación de los componentes (aprox. S/.
54,600.00), el costo de los componentes comerciales que se necesitarían comprar
(aprox. S/. 3,000.00), los costos de logística y montaje, así como el costo de diseño (S/.
15,000.00).
El diseño se realizó tomando como punto de partida las necesidades de los pacientes
que requieren de terapias para la rehabilitación de la marcha, así como las exigencias
mecánicas que se deben cumplir para el funcionamiento del Exoesqueleto. La
metodología seguida fue, descrita a grandes rasgos: se revisaron los fundamentos para
la rehabilitación de la marcha humana y las tecnologías existentes para apoyarla, luego
se evaluaron los problemas y limitaciones que presenta el sistema mecánico del
Exoesqueleto PUCP, para así elaborar las principales propuestas de mejora, y
finalmente, se realizaron los cálculos de ingeniería y los planos correspondientes, así
como una estimación del costo de implementación.
En el capítulo 3 de este Proyecto se exponen los cálculos realizados para la ingeniería
de detalle. Se realizaron análisis de cargas, así como análisis de esfuerzos en las
secciones críticas de los elementos y verificación de rigidez por deflexión. Las fuentes
de las teorías utilizadas para el análisis están referenciadas a lo largo de este capítulo.
En base a las piezas diseñadas se realizó también una estimación de costos de este
Proyecto.
Finalmente se hizo una auto evaluación del trabajo realizado de modo que se pudieran
identificar mejoras que no se pudieron abordar en este Proyecto y limitantes generadas
por los alcances del mismo. También se evaluaron los resultados obtenidos durante la
realización del Proyecto y su impacto en el contexto actual. / Tesis
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Diseño de una prótesis de antropomórfica de mano para pacientes con amputación transradial basada en materiales viscoelásticosVargas Calixto, Carlos Alberto Johann 09 March 2017 (has links)
En la presente tesis se propone, el diseño mecatrónico de una prótesis de mano, para
pacientes con amputación transradiaL la cual pennitirá al usuario el control de esta
nueva extremidad por medio de una mterfuz de electroencefulogra:fia que predecirá
las acciones y deseos del usuario y comunicándose con el controlador de la prótesis
llevará a cabo dicha tarea.
El presente diseño ha sido basado en estudios antropomórficos y biomecánicos de la
mano humana. Consideraciones, cálculos, comparaciones y justificaciones son
presentados en el presente documento. Así se logró un diseño capaz de someterse
hasta 1 O kgf de carga con sólo una masa de aproximadamente 800 gr. Además el
tiempo de cerrado de la mano es de 0.33 s, siendo un prototipo rápido con una
velocidad comparable a la mano humana .
Así mismo, el sistema electrónico de la prótesis fue diseñado para optimizar el
ahorro de energía y controlar sólo las variables necesarias para el buen
funcionamiento del conjunto. Las variables a controlar son justificadas de acuerdo al
diseño mecánico propuesto. Además, el sistema se divide en tres dispositivos
independientes: una interfuz cerebro máquina, que adquirirá las señales eléctricas
producidas en la superficie del cerebro para la interpretación de la acción a realizar;
un dispositivo Smartphone de alto rendimiento, que procesará la señal adquirida,
realizando el :filtrado y reconocimiento de patrones; y la prótesis propiamente dicha,
la cual recibe los parámetros del anterior procesador y controla las salidas actuadas,
por medio de un lazo de control realimentado con sensores de posición y fuerza.
Finalmente, se proponen filtros digitales de orden ocho para el preprocesamiento de
la señal los cuales otorgarán una atenuación de paso de 0.5 dB y una atenuación de
corte de 40 dB, así como un algoritmo de reconocimiento de patrones basado en
redes neuronales y aprendizaje autónomo. La presente tesis no desarrolla los
parámetros exactos de este sistema de reconocimiento y aprendizaje, pero sí propone
una secuencia de algoritmos que permitirá llegar al controlador óptimo de la prótesis.
Esta limitante se debe a la necesidad de la obtención de estos parámetros por medio
de iteraciones de prueba y error. / Tesis
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Diseño de un equipo para ensayo de fatiga de implantes para disco intervertebralMonsalve Guevara, John Alexis 14 May 2016 (has links)
Desde años atrás, la mayoría de las personas han sufrido de diversos problemas de salud que han podido ser resueltos mediante medicamentos, descansos o algunas indicaciones de personas expertas en determinado rubro de la medicina. Actualmente, los problemas de columna vertebral reflejados en el dolor de espalda, se presentan como una de las principales patologías que pueden afectar a las personas de cualquier condición sin importar si se trata de niños, jóvenes, mujeres, hombres o ancianos. El problema principalmente se da por el desgaste del disco intervertebral que es un problema inevitable debido a la vejez.
Se presenta el diseño de un equipo de ensayo de fatiga que permite al usuario el poder probar un implante para disco intervertebral utilizando una interfaz útil para el encendido, apagado y visualización de indicadores (fuerza aplicada y desplazamientos durante la prueba) de todo el sistema.
El equipo de ensayo de fatiga consiste en un actuador lineal que se desplaza hasta una velocidad de 5,7 mm/s. Dicho actuador generará una fuerza de presión de 75 N (carga necesaria para realizar el ensayo sobre un implante, según Norma ISO 18192-1).
Variando el posicionamiento del vástago del actuador lineal, se podrá introducir y retirar el implante según le convenga al usuario. Además, el equipo cuenta con un sensor de fuerza que puede medir magnitudes de hasta 20 kg, motores con reducción con torque nominal de 1,6 Nm. para generar cada uno de los movimientos presentes en un disco intervertebral.
El ensayo se realiza mediante una interfaz para que el usuario ingrese información necesaria con el fin de lograr el mejor análisis del comportamiento. El control estará a cargo de un Arduino UNO.
El costo aproximado considerando el diseño, fabricación y armado del equipo es de aproximadamente S/. 4,900.00, siendo el concepto de mayor costo por el diseño del mismo, el cual alcanza los S/.3,000.00. / Tesis
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Diseño de un prototipo de mecanismo de exoesqueleto posicionador de espalda para entrenamiento deportivo de tiro con arcoMamani Aliaga, Kendy Elvis 23 January 2018 (has links)
La presente tesis consiste en el diseño del prototipo del mecanismo de un
exoesqueleto posicionador de espalda enfocado en contribuir con el entrenamiento
deportivo del tiro con arco. Un exoesqueleto es un implemento mecánico, accionado
generalmente por actuadores electrónicos o neumáticos, el cual es portado por una
persona a fin de guiar su movimiento y a su vez mejorar habilidades físicas como la
fuerza o motrices como la precisión del usuario. Respecto a esto se vienen realizando
estudios que indican que estos mecanismos también permiten a personas con
problemas o lesiones motoras acelerar la recuperación de sus habilidades motrices,
por ello estos mecanismos vienen demostrando su eficacia en terapias de
rehabilitación. El principio de las terapias de rehabilitación consiste en la repetición
continua de determinados movimientos en el miembro afectado y precisamente estos
mecanismos pueden programarse a fin de repetir infinidad de veces estos
movimientos con una gran precisión. Por otro lado en el caso de personas sin
problemas motores se ha demostrado que estos mecanismos contribuyen con
acelerar el aprendizaje de movimientos nuevos y a su vez contribuir con la mejora de
habilidades motrices como la precisión del movimiento. Igual que en el caso anterior
esto se logra mediante la repetición continua del movimiento nuevo que se quiere
aprender o mejorar.
El tiro con arco es un deporte con gran potencial de masificación en el país, se puede
practicar a cualquier edad y no requiere un biotipo en especial. Si bien esta disciplina
requiere pocos movimientos durante su ejecución deben realizarse con gran
precisión. Habilidad que puede desarrollarse con el uso de un exoesqueleto.
Para el diseño del mecanismo se tuvieron que realizar visitas a centros deportivos de
tiro con arco a fin de reconocer los movimientos característicos para dirigir el
movimiento de la flecha. Se pudo reconocer que al mantener los brazos tensados al
apuntar era la espalda la que permitía controlar la dirección final de la flecha.
Posteriormente se realizó un modelo matemático para obtener los parámetros
inerciales de un individuo con las medidas del peruano promedio. Se planteó un
diseño preliminar, se reconoció la distribución de cargas sobre el mecanismo y se
realizó la ingeniería de detalles para finalmente obtener los planos de fabricación del
mecanismo propuesto / Tesis
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Modelado y optimización de una placa (implante) para sujeción de injerto en la columna vertebral por el método de los elementos finitosÁlvarez Sánchez, Helard Henry 09 May 2011 (has links)
El objetivo del trabajo es analizar la placa (implante) a través de un modelo capaz de proporcionar valores de tensiones y desplazamientos bajo las diferentes condiciones de carga en distintos puntos de la placa que pueden son necesarios conocer. Esta información es de gran importancia, porque una cirugía persigue que la prótesis hueso del sistema este bajo un estado mecánico íntimo al hueso, promueve una estabilidad más grande y durabilidad de la placa y reduce el número de cirugías necesarias durante la vida del paciente. / Tesis
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Estudio mecánico, histológico e histomorfométrico del regenerado de cartílago a partir de injertos de periostio invertidoMartín Hernández, Carlos 17 April 2002 (has links)
Introducción:Basándose en la capacidad condrogénica de su capa profunda, el periostio ha sido empleado para el recubrimiento y reparación de lesiones condrales y osteocondrales.Los objetivos de este trabajo son:1. Analizar las propiedades viscoelásticas del tejido de reparación obtenido a partir de injertos libres de periostio invertido sobre defectos osteocondrales de espesor completo.2. Determinar si la similitud de las características histológicas del tejido de reparación a partir de los mencionados injertos con el cartílago sano se corresponde con una semejanza en el comportamiento biomecánico. 3. Determinar la influencia de la movilización continua pasiva sobre la naturaleza y propiedades mecánicas del tejido de reparación.4. Evaluar la durabilidad del tejido de reparación a largo plazo.Material y método:Se realizaron defectos de 4x4 mm en el surco patelar de la rodilla derecha de 57 conejos New Zealand adolescentes de tres meses de edad que fueron recubiertos con un autoinjerto libre de periostio invertido. De los 50 conejos aptos 24 fueron sometidos a movilización contínua pasiva durante 2 semanas 8 horas diarias y 26 a movilidad libre. Las patas izquierdas fueron utilizadas como control. El sacrificio se realizó a las 8 semanas en 43 conejos y a las 36 semanas en otros 7. Se realizó estudio histológico (aplicando una modificación de la escala de O´Driscoll), histomorfométrico y mecánico empleando un sistema de indentacion para calcular la rigidez elástica del tejido de reparación.Resultados:Los resultados macroscópicos fueron 65.1% buenos, 27.9% regulares y 6.9% malos a las 8 semanas. A las 36, 14.2%, 71.4% y 14.2%. En el 69.7% de los casos el tejido fue considerado hialino. No hubo diferencias según movilidad a las 8 semanas. A las 36, el porcentaje de tejido hialino disminuyó, pero en un grado mucho mayor en el grupo de MAI.A las 8 semanas, el tejido regenerado era más grueso que el control, sin observarse influencia de la movilización sobre los parámetros histomorfométricos. A las 36 semanas el tejido mostraba características estructurales peores y menor grosor, apareciendo fenómenos degenerativos. El coeficiente de rigidez elástica mostró una relación inversamente proporcional al grosor del tejido en estudioConclusiones:1. El tejido de reparación cuando presenta características hialinas, tiene un comportamiento viscoelástico similar al del cartílago hialino. 2. La rigidez elástica es menor en el tejido regenerado que en el cartílago normalprobablemente por un mayor grosor del primero.3. La MCP no influye en la aparición de uno u otro tipo de tejido ni en los parámetros histológicos, histomorfométricos ni mecánicos a las 8 semanas, Sin embargo, a largo plazo parece ejercer un efecto protector sobre el tejido de reparación.4. A las 36 semanas aparecieron fenómenos degenerativos y un aumento de la rigidez elástica, datos que confirman la escasa durabilidad del tejido de reparación. / Introduction:Periosteum has been used to resurface chondral defects based on its capability to regenerate cartilage.The objectives of this study are:1. To analyse the viscoelastic properties of the regenerated tissue obtained from periosteal grafts in full-thickness defects. 2. To correlate the histological and histomorphometrical characteristics with the mechanical properties of the tissue. 3. To find the influence of continuous passive motion on the histological and mechanical properties.4. To evaluate the durability of the regenerated tissue.Material and method:Full thickness 4mm defects were performed in the patellar groove of the right knee of 57 young New Zealand white rabbits. All of them were resurfaced with free periosteal autografts with the deep aspect facing the joint. 50 rabbits underwent histologic, hystomorphometric and mechanical study. 24 were placed on a continuous passive motion machine 8 hours a day during 2 weekse and 26 returned to cage activity.Left limbs were used as control. 43 animals were sacrifized at 8 weeks and 7 at 36 weeks postoperatively. Results:Macroscopic results were good in 65.1% of the cases, fair in 27.9% and poor in 6.9% at 8 weeks. At 36 weeks results were 14.2%, 71.4% and 14.2% respectively. Regenerated tissue was considered to be hyaline in 69.7% of the cases. There were no differences induced by motion at 8 weeks. Hyaline tissue decreased at 36 weeks, more significantly in the IAM group.At 8 weeks regenerated tissue was thicker than control independently of the motion protocol. Tissue was thinner at 36 weeks, and showed worse structural characteristics with degeneative changes.Elas tic stiffness was inversely proportional to the thikness of the tissue. Conclusions:1. Regenerated hyaline tissue shows viscoelastic properties similar to those of the normal cartilage. 2. Elastic stifness is lower in the regenerated tissue than in control cartilage , probably due to its higher thickness.3. There is no influence of the CPM on the histological, histomorphometrical and mechanical parametres at 8 weeks, but at 36 weeks there is a protective effect of the CPM over the regenerated tissue. 4. Regenerated tissue showed degenerative changes at 36 weeks with an increase in elastic stiffness. These data confirm the scarce durability of the regenerated tissue.
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Análisis de complejidad de sistema respiratorio para la ayuda al diagnóstico de patologíasGonzález Obregón, Carlos Hernán 11 October 2002 (has links)
Este trabajo se inspira en la importancia que en el sostenimiento de la vida posee el sistema respiratorio humano, unido a la necesidad de aumentar la información sobre su funcionamiento dinámico y de elemento integrador de diversos subsistemas como los de anatomía, fisiología, regulación, control y características físico-químicas apropiadas para su actividad. Son de interés especial en esta pretensión el estudio de la variabilidad del patrón respiratorio mediante métodos de análisis de complejidad de sistemas no lineales. El trabajo desarrollado comienza con la definición del patrón respiratorio humano, el cual permitirá definir las tres series temporales de fundamental importancia: Tiempo Inspiratorio, TI, Tiempo Total TTOT y volumen circulante VT, obtenidas a partir de los registros continuos de volumen de aire en cada ciclo respiratorio. En el capítulo 1 se realiza también la descripción del estado del arte en variabilidad respiratoria. Se prosigue con una introducción al estudio de los sistemas dinámicos complejos, y finaliza con la formulación del objetivo fundamental de la tesis, y sus seis objetivos secundarios.El procesado de la señal de volumen pulmonar se presenta en el capítulo 2, desarrollándose las etapas de filtrado y detección automatizada de ciclos respiratorios, y de esta manera tener identificados los componentes que definen el patrón ventilatorio. Se describen allí las dos bases de datos utilizadas en el estudio del análisis de complejidad, la de registros pletismográficos del Hospital de la Santa Creu i Sant Pau (PRI-HSCSP) y la de registros polisomnográficos del MIT. Se han propuesto diversos algoritmos que realicen la determinación ciclo a ciclo de los instantes de inicio y fin inspiratorio, considerando distintos umbrales de tiempo y de flujo del patrón ventilatorio, que en conjunto representan diversos criterios de valorar el volumen de aire desplazado en las vías aéreas durante cada ciclo respiratorio. Los algoritmos desarrollados fueron validados sobre un conjunto de señales de volumen respiratorio, al contrastarse sus resultados con los indicados por un grupo de médicos neumólogos, logrando una muy elevada reproducibilidad. Es comúnmente aceptado que existen dos condiciones necesarias para realizar el análisis de complejidad en sistemas no lineales, una referida a garantizar la condición estacionaria de los registros. La segunda condición está referida a garantizar la no linealidad del sistema, comprobando que los registros no cumplen con el principio de superposición. El capítulo 3 de la tesis se ocupa de establecer cuales de los registros analizados cumplen con estas dos condiciones.El estudio de los sistemas no lineales y sus índices de complejidad se inicia con el capítulo 4, primero analizando como características cualitativas de las series temporales los mapas de fase y los diagramas de Poincaré. Los mapas de fase obtenidos permitieron clasificar en cinco diferentes topologías las estructuras generales que presentan los pacientes analizados: ciclos límite, órbitas cuasiperiódicas, trayectorias homoclínicas, trayectorias heteroclínicas y órbitas no estables. Este análisis permitió concluir que una particularidad del patrón respiratorio está dada por las diferencias cualitativas entre los registros de presión de soporte baja y alta, tanto para los mapas de fase como para los diagramas de Poincaré. El análisis cuantitativo mediante los índices de complejidad se inicia en el capítulo 5, con la estimación del retardo adecuado necesario para la reconstrucción fiable del atractor del sistema, para posteriormente calcular la dimensión de las series temporales de dos formas diferentes y complementarias: mediante la dimensión fractal (DF) de los Diagramas de Poincaré y mediante la dimensión de correlación (D2). Ambos métodos permiten identificar en un 81,3% los resultados de la valoración clínica de los pacientes. El capítulo 5 termina con la estimación de las entropías aproximadas de las series temporales, que definen el grado de regularidad de los registros. En el capítulo 6 se calculan los exponentes de Lyapunov mediante la técnica de la reconstrucción del atractor, con la finalidad de estudiar dos de sus principales implicaciones en la dinámica compleja como son la sensibilidad a las condiciones iniciales de las series y la estabilidad del sistema. Se han obtenido diferencias estadísticamente significativas (p=0,001) al comparar los pacientes con presión de soporte alta y baja. Se termina el capítulo proponiendo un nuevo índice combinado de complejidad para el análisis no lineal del patrón respiratorio, denominado Índice Combinado de Complejidad Ventilatoria (ICCV). El séptimo y último capítulo analiza globalmente los resultados cualitativos y cuantitativos obtenidos en la tesis, con la doble finalidad de verificar la analogía con la valoración clínica de los pacientes que presentan patologías que requieren de asistencia con presión de soporte ventilatorio, lográndose un nivel de identificación del 94% con el ICCV propuesto. Adicionalmente los resultados del análisis de complejidad predicen la subyacencia de ciclos ventilatorios intermedios de entre 8 y 32 ciclos respiratorios resultado de las interacciones dinámicas complejas propias del sistema pulmonar. La identificación de estructuras temporales y espaciales que engloben la variabilidad y complejidad del comportamiento de un sistema físico es parte clave en su definición y comprensión. El estudio del análisis de complejidad cualitativo y cuantitativo es una herramienta útil en la búsqueda de esta identificación, y en el caso particular del patrón ventilatorio, los resultados del análisis realizado permiten ver con optimismo una dirección a seguir para encontrar tales estructuras espacio-temporales en el sistema respiratorio. Como línea de investigación futura cabe destacar la aplicación de estos resultados a la ayuda en la toma de decisión del momento óptimo para la desconexión de los pacientes sometidos a ventilación mecánica, al considerarse que el sistema respiratorio con una complejidad más elevada ya es capaz de actuar de forma autónoma.
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Estudio Numérico de la Turbulencia en Aneurismas CerebralesGómez López, Fabrizio Alejandro January 2010 (has links)
Un aneurisma intracraneal es una dilatación de una porción de la pared de una arteria del cerebro. La probabilidad de ruptura de los aneurismas cerebrales es baja; sin embargo, cuando ella ocurre las con-secuencias son fatales en un alto porcentaje de los casos. Para comprender el mecanismo de formación, crecimiento y ruptura de los aneurismas, es de suma importancia conocer la fluidodinámica asociada a la sangre que fluye por la arteria enferma. De esta forma aparece el interés de realizar estudios numéricos de la fluidodinámica de la sangre en aneurismas a través de análisis CFD.
Este tema de memoria, se desarrolla en el marco del último año del proyecto FONDECYT titulado “Flow Dynamics and Arterial Wall Interaction in Realistic Cerebral Aneurysm Models", proyecto enfocado a la simulación numérica de la fluidodinámica de los aneurismas cerebrales. En particular, en este trabajo de título se busca conocer la influencia de la turbulencia sobre la mecánica de fluidos del aneurisma.
Se modelaron y simularon 12 casos, estudiando la influencia de la turbulencia a través 5 modelos turbulentos del tipo k–ε y k-ω. Se utilizaron dos geometrías en el estudio realizado. Se concluyó que al estudiar la turbulencia con un modelo del tipo k-ε aparecen diferencias significativas respecto del modelo laminar. En efecto, al medir los máximos de los esfuerzos de corte en la cima del aneurisma, se encontró que estos se subestiman entre 60%-80% al utilizar un modelo de turbulencia k-ε. Haciendo el mismo análisis con el modelo k-ω se registraron diferencias menores al 1% con respecto al modelo laminar. Se concluyó entonces que las diferencias registradas entre el modelo turbulento k-ε y el modelo laminar están asociadas a la dificultad del modelo k-ε para simular flujos con baja velocidad. El modelo k-ω, en cambio, contiene en su formulación matemática correcciones para flujos con baja velocidad que permiten que los resultados no difieran de forma significativa del modelo laminar.
Por otro lado, se observó al estudiar la turbulencia con los modelos k-ε y k-ω, que no se forman estructuras vorticiales adicionales ni las existentes se intensifican, además; los vectores de velocidad no varían, y los esfuerzos de corte sobre la pared y las presiones no cambian respecto a la formulación laminar.
Se simuló también la fluidodinámica de un aneurisma utilizando un modelo estacionario que permitiera estimar los valores máximos y promedio del flujo. Se obtuvo que este método de aproximación se aleja mucho de los resultados obtenidos por las simulaciones tradicionales con modelos no estacionarios. Por ello se descarta la estrategia de simulación estacionaria.
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