Examinando por Autor "Mercado Navarro, Fredy Andrés"
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Publicación Acceso abierto Desarrollo de un prototipo de dispositivo de rehabilitación de miembros inferiores para pacientes hospitalizados y en cuidado crítico(Universidad EIA, 2024) Paez Godoy, Alanna; Rodriguez Benavides, Alex Mauricio; Mercado Navarro, Fredy AndrésRESUMEN :En los entornos hospitalarios, las estancias prolongadas de pacientes debido a condiciones médicas pueden ocasionar problemas adicionales como la mala circulación y las úlceras por presión debido a la inmovilidad. Por ende, es crucial realizar rehabilitación periódica, lo que representa un desafío adicional para el personal médico. Por tanto, se requieren dispositivos de rehabilitación de miembros inferiores que ofrezcan opciones de rehabilitación efectivas y seguras, dado que la mayoría de los rehabilitadores en el mercado no cumplen con los estándares hospitalarios necesarios. La primera etapa del proyecto se enfocó en diseñar un prototipo de dispositivo de rehabilitación de miembros inferiores, siguiendo una metodología centrada en tres modos de operación: asistida, semi-asistida y autónoma. Esta etapa incluyó la revisión del estado actual de la tecnología, la identificación de las necesidades de los usuarios a través de encuestas y visitas, y el desarrollo conceptual utilizando la metodología de Ulrich y Eppinger. Posteriormente, se procedió al diseño detallado del sistema para garantizar que el prototipo cumpliera con los requisitos establecidos. La segunda etapa consistió en la construcción del banco de pruebas, comenzando con el prototipado de la estructura externa y continuando con la integración de los sistemas eléctricos y mecánicos. Esta fase finalizó con el ensamblaje del sistema electromecánico, asegurando que todos los componentes estuvieran sincronizados y listos para las pruebas y validación. En la tercera etapa, se corroboro el rendimiento del dispositivo a través de pruebas realizadas inicialmente por el grupo de investigadores. Posteriormente, se llevaron a cabo evaluaciones adicionales bajo la supervisión del personal médico del Hospital Pablo Tobón Uribe. Estas pruebas fueron esenciales para validar la funcionalidad del dispositivo. El proyecto propone un dispositivo de rehabilitación de miembros inferiores que automatiza el proceso de terapia y apoya al personal médico, ofreciendo modos de rehabilitación asistida, semi-asistida y autónoma. Debido a que es un banco de pruebas inicial, se reconoce la necesidad de futuras iteraciones para abordar aspectos como la estructura para transporte y movilidad en entornos hospitalarios.Publicación Acceso abierto Evaluación de la sustitución de fibras sintéticas por fibras vegetales en vigas huecas sometidas a cargas de cubierta(Universidad EIA, 2016) Chavarría Gutiérrez, Daniel Alejandro; Mercado Navarro, Fredy AndrésDe acuerdo con las tendencias actuales en el diseño y construcción de estructuras, se investigan nuevos materiales con propósitos nuevos o iguales, como lo son los materiales compuestos poliméricos reforzados con fibras vegetales. Estos materiales poseen buenas propiedades específicas, es decir son materiales livianos pero al mismo tiempo son materiales resistentes, además los tejidos de refuerzo de fibras vegetales poseen ventajas adicionales como alta disponibilidad, y bajo costo frente a las fibras sintéticas como la de carbono. Desafortunadamente en Colombia, debido al desconocimiento en las propiedades y técnicas de diseño con materiales no se han concebido grandes avances en su uso como base para elementos estructurales usados en el campo de la ingeniería civil. Este trabajo de grado se enfocó en un elemento tipo correa, el cual es un componente y revestimientos de la estructura (no pertenece al sistema principal resistente a fuerzas de viento), de una nave o edificación industrial típica ubicada en el Valle de Aburrá. Se configuró este elemento en un material compuesto polimérico reforzado con fibras sintéticas y vegetales, se calcularon las diferentes cargas a las que está sometido (vivas, muertas y viento), se determinaron las condiciones máximas para la falla por servicio y por resistencia de la correa, y se sustituyó la mayor cantidad de capas de tejidos de fibras sintéticas por tejidos de fibras de lino tratado. Se simuló la correa, mediante el Método de Elementos Finitos, frente a las condiciones mencionadas y se determinó que, teniendo en cuenta un factor de seguridad, se pueden sustituir dos capas de tejidos de fibra de vidrio por capas de tejidos de fibra de lino, para conformar la viga junto con la matriz polimérica. Cabe aclarar que todos los procedimientos anteriores se hicieron siguiendo los lineamientos del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10). Se construyó una viga reforzada con 6 capas de tejidos de fibra de lino y 4 capas de tejidos de fibra de vidrio, mediante la técnica de moldeo manual. La cual se instrumentó Este ensayo fue simulado por el Método de Elementos Finitos, los resultados de las deformaciones y los esfuerzos fueron analizados y comparados con el ensayo físico, al hacer esta operación se obtuvieron porcentajes de error entre el 10% y el 38%.Publicación Acceso abierto Evaluación del efecto de la razón corona-implante en la distribución de esfuerzos en implantes dentales por Método de los Elementos Finitos(Universidad EIA, 2024) Fernández Barrera, Valentina; Mercado Navarro, Fredy AndrésRESUMEN: el propósito de este trabajo es determinar los efectos de la razón corona/implante (C/I) en la distribución de los esfuerzos en las estructuras del implante y en el hueso circundante. Para ello, se utilizó un análisis de elementos finitos tridimensional para simular la distribución de esfuerzos bajo cargas estáticas axiales y oblicuas en escenarios de disponibilidad y no disponibilidad ósea. Se evaluaron implantes de longitud variable (10, 6 y 4 mm) con una corona de longitud constante de 8 mm, trabajando con las siguientes razones C/I: 0.8:1, 1.3:1, y 2:1. El hueso se simuló como un material ortótropo para asemejarse a la anisotropía del mismo. Los materiales utilizados para la simulación de la estructura del implante fueron Roxolid y titanio grado IV, que se usan en las estructuras de referencia Straumann. Se lograron desarrollar y simular 12 modelos. Los resultados reflejan que un incremento en la razón C/I no influye en los valores de esfuerzo generados en el implante ni en el hueso circundante bajo cargas verticales y en condiciones de buena disponibilidad ósea, sin embargo, bajo cargas oblicuas, se observó un incremento del esfuerzo con el aumento de la razón C/I. Además, se encontraron resultados que difieren de estudios anteriores, estableciendo que en condiciones de baja disponibilidad ósea y bajo cargas verticales, un incremento en la razón C/I disminuye el esfuerzo en el hueso cortical.Publicación Acceso abierto Exploración de los efectos de un entrenamiento neuromuscular para la reducción de factores de riesgo asociados a lesiones en miembro inferior en un grupo de fútbol formativo femenino en Colombia(2024-09) Montoya Góez, Yesid de Jesús; Mercado Navarro, Fredy Andrés; Urbina Sánchez, Alejandro José; Calderón, D.; García, M.; Acosta, M.A un grupo de ocho (8) jugadoras de fútbol pertenecientes a la selección Antioquia sub-17 de fútbol, se le sometió a una intervención de un protocolo de ejercicios para el fortalecimiento del miembro inferior ,con el fin de ayudar a la prevención de lesiones no debidas a contacto. Se analizaron los cambios mediante análisis de movimiento, electromiografía de superficie y baropodometría en el laboratorio CAME de La Universidad EIA. Los resultados mostraron que, existen diferencias significativas entre la intensidad electromiográfica del músculo semitendinoso entre el miembro dominante y el no dominante; mas no en los demás músculos estudiados. Se desarrolló un indicador que reúne análisis de movimiento, el cual muestra que si hay diferencias estadísticamente significativas tras realizar la intervención con el protocolo de ejercicios.Publicación Acceso abierto Herramienta del tipo caja transparente enfocada a la solución de problemas estático-lineales en estructuras delgadas mediante la simulación por elementos finitos.(Universidad EIA, 2021) Medina Martínez, Urbano Alfonso; Mercado Navarro, Fredy AndrésRESUMEN: En el presente trabajo se desarrolla una herramienta computacional basada en elementos finitos enfocada a la solución de problemas estático-lineales en estructuras delgadas, definidas como aquellas en donde una de las direcciones es de mucho menor magnitud que las otras dos. Se implementa el elemento MITC4 para la discretización del sistema para poder solucionar el problema de bloqueo numérico, el cual genera rigideces artificiales en la matriz y causa que se prediga de manera errónea las variables solución y es intrínseco del tipo de estructuras por tratar. Se decide realizar el presente trabajo para poder generar una guía en donde el usuario pueda obtener un entendimiento teórico-práctico del método de elementos finitos y pueda realizar este tipo de simulaciones con mejor criterio ingenieril, de manera óptima y con más seguridad respecto a la solución. Para obtener estos resultados, se hace primero un planteamiento teórico del fenómeno físico correspondiente a la mecánica estructural, el modelo matemático asociado y el método numérico necesario para llegar a la solución. En esta sección se identifican las principales asunciones realizadas en las distintas formulaciones, esenciales para no plantear problemas en los que estas no se cumplan. Luego, se entra en detalle en el elemento MITC4, exponiendo los distintos sistemas y bases coordenados asociados, la relación constitutiva para materiales isótropos, el tensor de deformaciones infinitesimales y el proceso para obtener la matriz de rigidez. Una vez estudiadas todas estas ideas, se realiza la implementación del elemento en la herramienta computacional y se pone a prueba. Se emplean distintos casos pruebas formulados en la literatura para verificar un correcto desarrollo y convergencia de los resultados. Por último, se estudia la respuesta estático-lineal de una estructura, realizando un análisis de convergencia de malla y comparando los resultados con la solución analítica del caso de estudio y la solución dada por el software comercial ADINA. De esta forma, se tiene como resultado del presente trabajo una herramienta computacional de uso abierto la cual se puede descargar de la cuenta de GitHub del autor, usuario UrbanoMedina o directamente mediante el link https://bit.ly/2TRcVtX aplicable a la solución de problemas estructurales en estructuras delgadas planas.Publicación Acceso abierto Informe final del semillero 2021-1Páez, Manuel; Mejía Parrado, José Jarod; Congote, Diego; Villamil, Raúl; Mercado Navarro, Fredy Andrés; Raúl Villamil Guerrero; José Jarod Mejía Parrado; Diego Congote Saldarriaga; Manuel Páez FríasEl semillero de Dibujo CAD e Ingeniería Asistida por Computador desarrollado durante el semestre 2021-1 se enfocó en aportar a los semilleristas conocimientos y competencias para desarrollar investigación en el campo del diseño mecánico mediante el empleo de software para diseño y dibujo de ingeniería. Para lograr el propósito del semestre 2021-1 se discutió con los semilleristas acerca del software, seleccionando en común acuerdo Autodesk Fusion 360. Este software viene siendo desarrollado buscando la integración con la nube y el trabajo colaborativo. Permite dibujo y diseño de ingeniería con análisis de elementos finitos, render y animación. La propuesta inicial se basó en el diseño de una bicicleta segura. Se abordó este tema desde diferentes perspectivas y se tomó la decisión de realizar un ejercicio de ingeniería inversa sobre el diseño de la motocicleta Yamaha Niken, la cual cuenta con un novedoso mecanismo de doble apoyo en el frente que la hace muy segura y estable. Teniendo en cuenta que una bicicleta también es un vehículo de dos ruedas, implementar un diseño de tres ruedas más estable y seguro pareció un buen ejercicio de ingeniería que al final aportó a comprender cómo se diseñan mecanismos novedosos y el grado de profundidad que los ingenieros hoy en día logran para optimizar el peso y lograr productos que están en lo más alto en calidad y seguridad.Publicación Acceso abierto Informe Semillero de Investigación 2024-1Mercado Navarro, Fredy Andrés; Trujillo Arcila, Estefanía; Calderón López, Diego AlejandroObjetivo general Desarrollar habilidades investigativas mediante el desarrollo de proyectos de mecánica aplicada al cuerpo humano. Objetivos específicos 1. Realizar un análisis de marcha de los integrantes del semillero empleando el sistema de captura de movimiento VICON presente en el laboratorio de Ciencias Aplicadas al Movimiento - CAME. 2. Realizar un análisis estático y dinámico de la pisada de los integrantes del semillero empleando el sistema de baropodometría Sensor Médica presente en el CAME. 3. Diseñar plantillas para calzado que contribuyan a mejorar los patrones de marcha y pisada para cada uno de los integrantes del semillero con base en los resultados de los análisis previos realizados usando los sistemas del CAME. CONTENIDO Describa temáticas, materiales y metodología empleadas para el abordaje del semillero de acuerdo con el plan que se propuso ejecutar y que fue ofertado a los estudiantes. Análisis de marcha Se realizó un análisis de la marcha de un estudiante del programa de Ingeniería Biomédica de la EIA, empleando el equipo de captura de movimientos mediante marcadores y cámaras infrarrojas de marca VICON del laboratorio de Ciencias Aplicadas al Movimiento – CAME ubicado en la sede Zúñiga de la Universidad EIA. Inicialmente, se había planteado realizar este análisis para todos los integrantes del semillero, sin embargo, la completa instrumentación del sujeto de pruebas requiere un tiempo que, al considerarlo para todos los integrantes, implica una inversión que sobrepasa el tiempo destinado a la sesión de semillero. Es necesario mencionar que el semillero contó con la asistencia del profesor del CES Diego Alejandro Calderón López, quien es también Investigador de la EIA, para los análisis de marcha con el equipo VICON. Su experiencia para análisis biomecánicos usando captura de movimiento fue fundamental para que la experiencia de estas sesiones de análisis fuese fructífera. Para completar el ejercicio se usaron los siguientes materiales y metodología: - Materiales y equipos: se emplearon marcadores reflectivos con geometría esférica, cinta doble faz y el equipo de cámaras VICON con el software NEXUS y el modelo de miembros inferiores de VICON para análisis de marcha Plug in Gait Lower Body Model. También se usaron electrodos de marca 3M y el equipo para mediciones de electromiografía marca NORAXON. - Metodología: primero, se solicita al sujeto de pruebas asistir a la sesión con lycra ceñida al cuerpo, para luego instrumentarlo con los marcadores en sus miembros inferiores. Usando cinta doble faz, se le adhieren los marcadores a la piel o a sus ropas. Al mismo tiempo, se instrumenta con electrodos en sus miembros inferiores en puntos específicos de la piel donde se hallan regiones particulares de los músculos, siguiendo las guías de análisis Biomecánico de VICON y NORAXON. Una vez se realiza la captura de movimientos, se procede con el análisis cinético y cinemático. Análisis estático y dinámico de la pisada - Materiales y equipos: se empleó para los análisis estáticos y dinámicos de la pisada el equipo de Baropodometría con el que cuenta la Universidad EIA en el laboratorio CAME. Este equipo es de marca Sensor Médica, y se usa conectado al software FreeStep, el cual recibe y procesa las mediciones para ofrecer los resultados. - Metodología: los estudios de baropodometría estática y dinámica se realizaron sobre todos los integrantes del semillero. El objetivo consiste en medir los perfiles de presión plantar con la persona en una posición de bipedestación (estática) y con la persona realizando una marcha sobre el tapete sensor. Un estudio de este tipo permite conocer los puntos de mayor presión plantar, los cuales se podrían asociar con una mayor probabilidad de riesgo de lesiones y apoyar la toma de decisiones para corregir defectos en la pisada. En la sección de resultados se detalla el protocolo de las pruebas y algunos resultados. Diseño de plantillas para calzado - Materiales y equipos: para el logro del objetivo específico relacionada con este punto se emplearon herramientas de software, como son el Autodesk Inventor Professional y el módulo de cálculo Autodesk Nastran para análisis mediante el Método de los Elementos Finitos. Estas herramientas de software fueron gestionadas por el docente para que estuviesen disponibles en una de las aulas de cómputo del piso 4 de la sede Zúñiga de la Universidad EIA. También se hizo uso del escáner 3D disponible en el CAME, con el cual se realizó un modelo digital del pie de un voluntario para ser usado en las simulaciones numéricas para el diseño de la plantilla. - Metodología: la metodología consistió en la lectura de artículos con resultados de investigación acerca del diseño de plantillas para calzado, particularmente, empleando herramientas computacionales de software de dibujo CAD y de análisis numérico por Elementos Finitos. Estos artículos de investigación constituyeron una guía de diseño para las plantillas. Durante las sesiones se realizaron análisis de los datos obtenidos a partir del análisis de marcha tanto con el equipo VICON como con el sensor de presiones plantares, para luego proceder a definir requerimientos de diseño y posteriormente dimensionar y definir geometrías y materiales para las plantillas.Publicación Acceso abierto Laparoscopic needle holder, adjustable and customizable, built entirely in 3D printing(Universidad EIA, 2024) Ochoa Duque, Valentina; Mercado Navarro, Fredy AndrésABSTRACT: in this project, the development of a minimally viable prototype of a laparoscopic needle holder with 6 degrees of freedom of movement in the forceps is presented. Laparoscopic surgery is performed through two to four small incisions in the pelvic or abdominal area; this is beneficial because of the short recovery times, short hospital stays, and reduced risks during and after surgery, among others. Laparoscopic needle holders are used in these procedures to hold and manipulate needles, allowing freehand suturing of wounds or surgical incisions inside the cavity. However, currently on the market, most of laparoscopic needle holders available are rigid, having only 4 degrees of freedom of movement at the tip of the instrument, as opposed to the 6 degrees of freedom of movement offered by open surgery, which results in muscle fatigue and occupational illnesses in the physician, which can lead to possible errors during procedures. On the other hand, the high prices of these instruments in the market make vulnerable populations unable to access these advantages and procedures. As a result, a minimum viable prototype of a laparoscopic needle holder with 6 degrees of freedom of movement was obtained. The result was a prototype of easy replicability, low cost, comfort, intuitiveness, and functionality, designed with 3D printing mechanisms and manufactured considering the tuning of printing parameters, such as infill density and pattern.