Evaluación mecánica y numérica de laminados híbridos reforzados con fibras naturales y sintéticas para aplicaciones protésicas /
Castro Franco, Ángel Daniel
Evaluación mecánica y numérica de laminados híbridos reforzados con fibras naturales y sintéticas para aplicaciones protésicas / [Recurso electrónico] Ángel Daniel Castro Franco ; Miriam Siqueiros Hernández Dir., Virginia García Angel Co-Dir. - Mexicali, Baja California : 2025. - 1 recurso en linea 46 p. il. col. ; Fots.
Doctorado en Ciencias
Tesis (Doctorado) - Universidad Autónoma de Baja California. Facultad de Ingeniería. Mexicali, 2025.
Incluye referencias bibliográficas
El desarrollo de materiales avanzados para aplicaciones protésicas se ha enfocado principalmente en compuestos poliméricos reforzados con fibras sintéticas debido a su buena relación resistencia peso, rigidez y durabilidad. Sin embargo, el alto costo de los dispositivos protésicos y el impacto ambiental asociado a su producción con fibras sintéticas han motivado la búsqueda de materiales sustentables y económicos, sin comprometer el desempeño mecánico requerido para este tipo de aplicaciones. Así, los laminados híbridos que combinan fibras naturales y sintéticas surgen como una posible alternativa a la problemática.
Bajo este enfoque, se evaluó el comportamiento mecánico de cuatro configuraciones de laminados combinando fibras de lino, basalto y vidrio en matriz epoxi (BLB, LBL, VLV y LVL), fabricadas mediante un proceso de moldeo manual asistido por vacío con peso adicional. Se realizaron ensayos de tensión (ASTM D3039) y flexión (ASTM D790) para determinar resistencia máxima, módulo elástico y capacidad de deformación. Así, se identificó al laminado LVL (lino–vidrio–lino) como la configuración con mejor rendimiento, el cual fue remanufacturado y caracterizado permitiendo obtener sus propiedades orto trópicas.
Con estos datos, se desarrolló un modelo numérico por elementos finitos con mallado hexaédrico, simulando la respuesta del LVL bajo las condiciones de la prueba de tensión (5256 N). La comparativa con los ensayos experimentales arrojó un error menor al 1 % en esfuerzo y 5 % en deformación, validando la precisión del modelo. Asimismo, se presentó una propuesta original de modelo 3D de pie protésico basado en la norma ISO 10328, con el fin de emplearlo en futuros análisis numéricos de nuevos compuestos en su etapa de evaluación preliminar.
Adicionalmente, se exploraron aplicaciones potenciales del LVL en otros dispositivos protésicos que requieren alta resistencia estructural y no flexibilidad, como lo son los sockets y ortesis.
Los resultados obtenidos demuestran que el laminado lino–vidrio-lino representa una alternativa técnica viable, de bajo costo y con menor impacto ambiental frente a compuestos totalmente sintéticos, manteniendo un desempeño mecánico adecuado para su integración tanto en componentes de prótesis de miembro inferior como en otros dispositivos biomédicos que demanden alta confiabilidad estructural.
Tesis de grado disertaciones académicas
Materiales laminados--Diseño y construcción--Propiedades mecánicas
Fibras naturales --Sinteticas
Aplicaciones protésicas
TA418.9.L3 / C38 2025
Evaluación mecánica y numérica de laminados híbridos reforzados con fibras naturales y sintéticas para aplicaciones protésicas / [Recurso electrónico] Ángel Daniel Castro Franco ; Miriam Siqueiros Hernández Dir., Virginia García Angel Co-Dir. - Mexicali, Baja California : 2025. - 1 recurso en linea 46 p. il. col. ; Fots.
Doctorado en Ciencias
Tesis (Doctorado) - Universidad Autónoma de Baja California. Facultad de Ingeniería. Mexicali, 2025.
Incluye referencias bibliográficas
El desarrollo de materiales avanzados para aplicaciones protésicas se ha enfocado principalmente en compuestos poliméricos reforzados con fibras sintéticas debido a su buena relación resistencia peso, rigidez y durabilidad. Sin embargo, el alto costo de los dispositivos protésicos y el impacto ambiental asociado a su producción con fibras sintéticas han motivado la búsqueda de materiales sustentables y económicos, sin comprometer el desempeño mecánico requerido para este tipo de aplicaciones. Así, los laminados híbridos que combinan fibras naturales y sintéticas surgen como una posible alternativa a la problemática.
Bajo este enfoque, se evaluó el comportamiento mecánico de cuatro configuraciones de laminados combinando fibras de lino, basalto y vidrio en matriz epoxi (BLB, LBL, VLV y LVL), fabricadas mediante un proceso de moldeo manual asistido por vacío con peso adicional. Se realizaron ensayos de tensión (ASTM D3039) y flexión (ASTM D790) para determinar resistencia máxima, módulo elástico y capacidad de deformación. Así, se identificó al laminado LVL (lino–vidrio–lino) como la configuración con mejor rendimiento, el cual fue remanufacturado y caracterizado permitiendo obtener sus propiedades orto trópicas.
Con estos datos, se desarrolló un modelo numérico por elementos finitos con mallado hexaédrico, simulando la respuesta del LVL bajo las condiciones de la prueba de tensión (5256 N). La comparativa con los ensayos experimentales arrojó un error menor al 1 % en esfuerzo y 5 % en deformación, validando la precisión del modelo. Asimismo, se presentó una propuesta original de modelo 3D de pie protésico basado en la norma ISO 10328, con el fin de emplearlo en futuros análisis numéricos de nuevos compuestos en su etapa de evaluación preliminar.
Adicionalmente, se exploraron aplicaciones potenciales del LVL en otros dispositivos protésicos que requieren alta resistencia estructural y no flexibilidad, como lo son los sockets y ortesis.
Los resultados obtenidos demuestran que el laminado lino–vidrio-lino representa una alternativa técnica viable, de bajo costo y con menor impacto ambiental frente a compuestos totalmente sintéticos, manteniendo un desempeño mecánico adecuado para su integración tanto en componentes de prótesis de miembro inferior como en otros dispositivos biomédicos que demanden alta confiabilidad estructural.
Tesis de grado disertaciones académicas
Materiales laminados--Diseño y construcción--Propiedades mecánicas
Fibras naturales --Sinteticas
Aplicaciones protésicas
TA418.9.L3 / C38 2025
