MÁSTER OFICIAL INTERUNIVERSITARIO EN
INGENIERÍA BIOMÉDICA
ESTUDIO DE LA CAPACIDAD DE AVANCE DE “ENDOWORM”
EN UN MODELO DE INTESTINO IN VITRO Y EX VIVO.
CARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE LOS MATERIALES
T abajo Fin de Más e
P esen ado po : Ja ie Tobella A edondo
Di igido po : Ana Vidau e Ga ayo
Codi igido po : Vicen e Pons Bel án
Albe o San onja Gimeno
Valencia 2014
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3
A mis pad es y mi he mana. Al equipo EndoWo m, en especial a
Ana y a Cla a. A los que quie o; que el co azón galope.
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RESUMEN
El acceso al in es ino delgado ha sido desde siemp e un e o de di ícil solución
pa a el gas oen e ólogo. Su pa icula localización (alejado de un acceso na u al ácil)
unido a su peculia ana omía (con mul i ud de cu as en su ayec o) y a su g an
longi ud (unos 7 me os), lo con ie en en una es uc u a ana ómica de di ícil alcance
pa a el médico endoscopis a.
Como solución a es e e o, nace en 2005 el g upo de in es igación o mado po
gas oen e ólogos del Hospi al Uni e si a i i Poli écnic La Fe de Valencia, Físicos e
Ingenie os en dis in as especialidades de la Uni e sidad Poli écnica de Valencia. F u o
de es a colabo ación es el nacimien o del p o o ipo “EndoWo m”, que consis e en un
disposi i o adap able a cualquie endoscopio (apa a o des inado a la explo ación de
ca idades o conduc os den o del o ganismo) y basado en ca idades hinchables que
log a el a ance a a és de la luz del in es ino y el eplegamien o de és e sob e el p opio
endoscopio.
*Figu a 1.1: Disposi i o “EndoWo m” adap ado a un endoscopio con encional.
En e apas an e io es el abajo con “Endowo m” se ha cen ado en consegui un
co ec o uncionamien o, ba ajando di e en es ma e iales pa a la cons ucción del
p o o ipo y cen ándose en el so wa e y ha dwa e. Se ha comp obado y demos ado el
adecuado uncionamien o de odo el conjun o, pe o a su ez, ambién se han obse ado
las ulne abilidades a las que el disposi i o es á suje o.
En los ensayos en modelo animal, desa ollados en la ase p e ia al ac ual
p oyec o, se pudo comp oba que el uncionamien o del sis ema en el in es ino e a muy
di e en e al que se había obse ado in i o. Las pa eces del in es ino bajo condiciones
de lub icación, hacían que la ue za de ijación en e las ca idades hinchables del
sis ema y el in es ino ue a muy baja p o ocando el deslizamien o. Al no p oduci se la
necesa ia ijación al in es ino, el sis ema a anza y e ocede po lo que el a ance ne o
esul a muy pequeño.
5
Es e hecho ha lle ado a plan ea los obje i os de es e abajo in de más e , que
se cen a en analiza los pa áme os de los que depende la capacidad de ijación del
sis ema al in es ino y, con su con ol, consegui una mejo a no able de odo el sis ema.
Pa a a aca esas de iciencias, es e abajo se ha en ocado en conoce con exac i ud odos
esos pa áme os que, en e apas an e io es, e an desconocidos.
Como pun o de pa ida, es e es udio se a a cen a en la ijación de las
ca idades hinchables con las pa edes del in es ino; en p ime luga se an a es udia las
ca ac e ís icas ( o ma y amaño) de la ca idad hinchable en elación con las
ca ac e ís icas cuan i a i as del sis ema de con ol (p esión y olumen). Una ez
conocidas es as p opiedades se a a obse a po medio de un ensayo de c eación p opia
la ue za de ijación con espec o a las ca ac e ís icas del sis ema en in es ino a i icial y
en in es ino ex i o.
La iabilidad y segu idad es muy impo an e en un disposi i o biomédico, po
es a azón se an a analiza los di e en es ma e iales que componen el disposi i o pa a
comp oba que sopo an las solici aciones a las que an a es a some idos en una
es e eoscopia comple a (un en e oscopio consis e en un endoscopio de 230-240 cm de
longi ud). P ime o se an a es ima eó icamen e las solici aciones mecánicas a las que
es án some idos los ma e iales y pos e io men e se an a ealiza los ensayos necesa ios
en el labo a o io pa a comp oba que los ma e iales las sopo an sin pelig o de o u a.

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ABREVIATURAS Y TÉRMINOS UTILIZADOS
%elongación axial: Elongación axial en la ca idad CER
a: A ance del mo o neumá ico en cada ciclo
E, 200% (MPa) : Módulo de Young al 200% de de o mación
FL: Fue za de ijación en conduc o lub icado
FSL: Fue za de ijación en conduc o sin lub ica
I: In es ino ex i o de ce do de 16 mm de diáme o in e io
l: Expansión longi udinal de la ca idad CER
lin es ino: Longi ud ap oximada de un in es ino delgado no mal (≈7 me os)
lo: Expansión longi udinal de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo
M27,5: Tubo de me ac ila o de 27,5 mm de diáme o in e io
M30: Tubo de me ac ila o de 30 mm de diáme o in e io
nexplo ación: Núme o de ciclos en una explo ación comple a del in es ino
P: P esión (kPa)
: Radio de la ca idad CER
o: Radio inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (17,1 mm)
S0,4: In es ino de silicona de 0,4 mm de espeso y 30 mm de diáme o in e io
: Volumen de la ca idad CER
o: Volumen inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (5ml)
F: Inc emen o de ue za
max (MPa): Tensión máxima
max: De o mación máxima
7
ÍNDICE
1
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 8
1.1. An eceden es ......................................................................................................................... 8
1.2. El disposi i o EndoWo m .................................................................................................. 12
1.3. Ma e iales u ilizados en el mo o neumá ico. Silicona .................................................... 15
1.4. P opiedades mecánicas del in es ino ............................................................................... 19
1.5. Obje i os ............................................................................................................................. 20
2
2. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................. 21
2.1. Ma e iales ............................................................................................................................ 21
2.2. Fab icación de componen es de silicona .......................................................................... 25
2.3. P uebas de p esión- olumen y p esión- amaño .............................................................. 30
2.4. Ensayo ue za de ijación ................................................................................................... 31
2.5. Ensayos de a iga y acción .............................................................................................. 34
2.6. Medida de la elocidad de a ance en In es ino de Silicona ............................................ 36
3
3. RESULTADOS Y DICUSIÓN ............................................................................................. 37
3.1. Fab icación de componen es de silicona .......................................................................... 37
3.2. P uebas de p esión- olumen y p esión- amaño .............................................................. 38
3.3. Ensayo ue za de ijación ................................................................................................... 45
3.4. Ensayos de a iga y acción .............................................................................................. 62
3.4.1. Cu as Tensión-De o mación ........................................................................................ 62
3.4.2. Resul ados numé icos ..................................................................................................... 66
3.4.3. Análisis de los esul ados ................................................................................................ 68
3.5. Medida de la elocidad de a ance en in es ino de silicona ............................................. 73
4
4. CONCLUSIONES ................................................................................................................. 74
5
5. PROPUESTA DE ACTIVIDADES ..................................................................................... 76
6
6. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................... 77
8
1. INTRODUCCIÓN
1.1. An eceden es
Exis en di e sas écnicas diagnós icas empleadas pa a el es udio del sis ema
diges i o que p esen an di e en e u ilidad, en ajas e incon enien es. La Endoscopia
Supe io es la obse ación del sis ema diges i o supe io : esó ago, es ómago y pa e del
duodeno. Es a écnica pe mi e el es udio del duodeno (p ime a pa e del in es ino
delgado) y, con habilidad, los p ime os cen íme os del yeyuno (Gas oMé ida, 2007).
La Colonoscopia es el examen isual de la longi ud comple a del in es ino g ueso
(colon) y, con des eza, los úl imos cen íme os del in es ino delgado (íleon e minal) en
el 85-90% de los casos, usando un endoscopio lexible y lige o (Sing, Jay Phee, Seow,
& Law ence Da ies, 2000). Ambas écnicas pe mi en además de obse a las dis in as
es uc u as ana ómicas y obje i a la exis encia de lesiones, oma mues as pa a es udio
ana omopa ológico y ac ua e apéu icamen e cuando la si uación lo equie e.
El es o de ac o gas oin es inal, unos 7 me os de in es ino delgado es el de
más di ícil acceso; puede alcanza se median e mé odos di ec os e indi ec os, no exen os
de limi aciones e incomodidad an o pa a el explo ado como pa a el pacien e.
En es e sen ido, la Radiología Ba i ada ( igu a 1.2); (Lai, Zhon, Ma, Zhang, &
Jia, 2013) pe mi e ob ene un mapa bidimensional del in es ino delgado, pe o se a a de
una écnica incómoda, in asi a (con impo an e i adiación al pacien e), con baja
sensibilidad y especi icidad y sin capacidad e apéu ica. O as al e na i as adiológicas,
como la En e oscopia po TAC, (Endoscopia UC, 2010) o ecen una baja en abilidad, a
la ez que una impo an e i adiación al pacien e.
9
*Figu a 1.2: Radiología Ba i ada (Cen o de diagnós ico y esonancia magné ica,
2010).
Respec o a los mé odos endoscópicos, inicialmen e se desa olló la En e oscopia
po Pulsión (Blancas-Valencia, 2010). Se a a de un mé odo idén ico a la endoscopia
con encional, que consis e en la in oducción del endoscopio po un o i icio na u al de
mane a manual, pe o que u iliza un en e oscopio (endoscopio de 230-240 cm. de
longi ud) y que equie e de g an expe iencia y habilidad po pa e del explo ado . Es un
mé odo muy in asi o y mal ole ado po el pacien e, po la la ga du ación de la
explo ación y po la p o ocación de moles ias (dis ensión y dolo ) equi iendo la
colabo ación del anes esis a. Pe mi e obse a de o ma di ec a la luz in es inal y
posibili a la ac uación e apéu ica, pe o p esen a mala ole ancia y la imposibilidad de
isualiza has a los 80-120 cm p oximales del yeyuno. Po odo ello no ha sido una
écnica ex endida en la p ác ica clínica y solo de e minados cen os de e e encia la han
inco po ado a su ca e a de se icios (Blancas-Valencia, 2010).
* Figu a 1.3: Imagen ob enida po RX du an e la ealización de una
en e oscopia (Hospi al Qui on Teknon, 2007).
O as écnicas diagnós icas como la gammag a ía y la a e iog a ía pueden se de
u ilidad pe o sólo en casos y pa ologías muy conc e as (Del aux & Gay, 2009). La
al e na i a más e icaz y u ilizada como pa ón de e e encia pa a odas las demás es la
En e oscopia Qui ú gica; se a a de explo a el in es ino delgado con un endoscopio a
a és de pequeños ojales ealizados a lo la go de su ayec o median e un acceso
qui ú gico (lapa o omía). Es un mé odo muy in asi o y asociado a mo bilidad e,
incluso, a mo alidad (Rod íguez, 2006).
16
1.3.2. Siliconas de uso médico.
Básicamen e hay es ipos di e en es de siliconas de uso médico.
 Caucho de silicona de al a consis encia (HCR)
Es e caucho de al a consis encia es una ecnología an igua. Su o ma ísica es un
bloque sólido de caucho p e-cu ado. Como sín esis de sílice ixo ópico no a ado y
políme o de muy al a iscosidad, el HCR (High Consis ency Silicone Rubbe ) es un
ma e ial de muy al a consis encia (Silicone P o, 2012). Es e ipo de silicona pe mi e un
pos -cu ado con ca alizado pe óxido. Pa a el p ocesado del HCR se han de segui los
siguien es pasos:
1. Ablandamien o po Mezclado y ca alización.
No malmen e consis e en un pack de dos componen es A y B. Se equie e una
caland a o molino de dos odillos po el que se ha de pasa el elas óme o a ias eces
has a que la mezcla de los ma e iales sea homogénea. Después se e i a en o ma de
hoja pa a el paso siguien e en el p ocesamien o.
2. P epa ación de la p e o ma.
No equie e ningún equipo especial pe o es muy labo ioso, hay di e en es
o mas de p epa a la p e o ma en base al mé odo de ab icación.
- Ex usión y moldeo po inyección: la p e o ma se p epa a simplemen e po el
co e de la lámina de elas óme o en i as, que se u ilizan pa a alimen a el
ex uso .
- Moldeo po ans e encia: la p e o ma se co a ípicamen e con una oquelado a
en un apón que se ajus e en el depósi o de ans e encia de la p ensa de
ans e encia
- Moldeo po comp esión: la p e o ma se debe co a en la con igu ación
geomé ica de base de la pa e inal.
3. Ex usión o moldeo.
En ex usión, pa a ob ene una al a consis encia de elas óme os, se lle a a cabo
u ilizando una ex uso a de un solo o nillo. Las i as p e o madas alimen an a la
ex uso a de una ueda de odillo de alimen ación en el cilind o y el elas óme o es
ex uido a a és de un oquel y el conjun o de mand il pa a o ma el pe il deseado.
En moldeo, la aplicación de HCR a ía con el ipo de equipamien o de moldeo
u ilizado. Los p ocesos de moldeo po ans e encia e inyección equie en pe sonal que
ca gue el elas óme o en el equipo y desmolde la pieza inal. Pa a el moldeo po
comp esión, los ope a ios ienen que si ua las p e o mas en las ca idades indi iduales
de cada molde.
4. Vulcanización.
La ulcanización de los p oduc os ex uidos no malmen e se log a con un ho no
de ulcaniza de ai e calien e.

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5. Acabado.
El g ado de acabado eque ido depende de la aplicación especí ica. Pa a
ex usión, una inspección isual y co es del amaño eque ido, pa a moldeo el co e o
desba bado de las pa es moldeadas y, posiblemen e el pos -cu ado sea eque ido.
 Caucho de luo osilicona
La luo osilicona combina las buenas p opiedades de esis encia a empe a u as
ex emas de la silicona con su limi ada esis encia a los de i ados del pe óleo. Debido a
la ela i a baja ue za de up u a, al a icción, y limi ada esis encia a la ab asión; es os
ma e iales son ecomendados solo pa a aplicaciones es é icas (Fluo on Chemicals,
2010). Ca ac e ís icas:
- Excelen e esis encia a la in empe ie, ozono, ai e, luz, calo .
- Muy buenas p opiedades dieléc icas.
- Resis en e a las g asas y acei es, ácidos, álcalis y de e gen es.
- Resis en e a al as empe a u as.
Pa a el p ocesado de es e ipo de silicona se han de segui los siguien es pasos:
1. Mezclado.
No malmen e los componen es son mezclados en un molino de dos odillos o
caland a. Debido a la sensibilidad a la empe a u a de algunos pe óxidos, es impo an e
man ene los equipos de mezclado íos. Los molinos u ilizados pa a la mezcla de es a
silicona deben de ene odillos e ige ados po agua.
2. Moldeo o ex usión.
Exis en es ipos p incipales de mé odos de moldeo pa a la luo osilicona:
- Moldeo po comp esión: p obablemen e el mé odo más común.
- Moldeo po inyección: el cu ado de ciclo co o y la baja iscosidad hacen del
moldeo po inyección un mé odo excelen e. Debido a la al a p esión y el ápido
llenado, pueden se empleados iempos co os de pe manencia.
Los compues os de luo osilicona pueden se ex uidos. No malmen e, es os
compues os deben se ex uidos a empe a u a ambien e debido a su baja iscosidad.
Tempe a u as localizadas po encima de 50ºc du an e la ex usión pueden p oduci
ab asiones en la ex uso a que de paso a una cu a incomple a.
3. Caland ado.
El esul ado del p oceso de caland ado es una lámina ina. La p incipal en aja
es que se puede p oduci una lámina la ga y de espeso cons an e. La elación de
elocidades en e los odillos de la caland a suele se 1:1. Los compues os de
luo osilicona suelen se caland ados a empe a u a ambien e, sin emba go, en algunos
compues os, la adición de calo puede ayuda en el camino a la ab icación.
18
 Caucho de silicona líquida (LSR)
Consis e en una silicona de al a pu eza y cu ada con pla ino con una buena
es abilidad y habilidad pa a esis i al as y bajas empe a u as. Con espec o al
p ocesado, la mayo en aja de la silicona líquida es que ha sido diseñada pa a se
manejada au omá icamen e, casi no es necesa ia la labo de ope a ios.
El p ocesado consis e en es pasos:
1. Mezclado.
El p ime paso es log ado u ilizando un cubo neumá ico o bombas de ambo .
Es as bombas epa en las dos pa es de la silicona líquida (p opo ción 1:1) a un
mezclado donde las pa es son mezcladas en ausencia de ai e has a que se hacen
homogéneas.
2. Moldeo.
El moldeo de caucho de silicona líquida se ealiza median e máquinas de moldeo
po inyección de plás ico modi icadas.
3. Acabado.
No malmen e no son necesa ias ope aciones de acabado. No malmen e no se
ealiza un pos -cu ado pe o puede ealiza se pa a mejo a la es abilización y aumen a
las p opiedades de las pa es cu adas (Dow Co ning Silicones, 2008).
1.3.3. Tablas compa a i as de siliconas biomédicas (Dow Co ning Silicones,
2008).
Resis encia a
acción (MPa)
Resis encia al
desga o
(KN/m)
Elongación
(%)
High Consis ency
Rubbe (HCR)
4 o 13
9 o 55
90 o 1120%
Fluo osilicone Rubbe
(FSR)
9 o 12
18 o 46
160 o 700%
Liquid Silicone Rubbe
(LSR)
4 o 12
11 o 52
220 o 900%
*Tabla 1.1: Ca ac e ís icas mecánicas de las siliconas de uso médico (Dow Co ning
Silicones, 2008).
19
Caland ado
o molino de
odillos
Bomba
de
ambo
Ex usión
Moldeo
po
inyección
Moldeo
po
comp esión
Es ado
High
Consis ency
Rubbe (HCR)
Si
No
Pe mi e
Pe mi e
Pe mi e
Consis encia
solida
Fluo osilicone
Rubbe (FSR)
Si
No
Pe mi e
Excelen e
Común
Baja
iscosidad
Liquid Silicone
Rubbe (LSR)
No
Si
No
pe mi e
Ideal
Pe mi e
Consis encia
líquida.
*Tabla 1.2: Resumen del mé odo de ab icación de las di e en es siliconas de uso
médico.
1.4. P opiedades mecánicas del in es ino
El uncionamien o del disposi i o Endowo m es á basado en la in e acción
mecánica con el in es ino. Las cáma as de expansión adial, CER, deben ija se al
in es ino y se capaces de eplega lo. Pa a ga an iza que es o ocu e deben conoce se
las p opiedades mecánicas del in es ino.
El p oblema común que se p esen a en los abajos que es udian el
compo amien o mecánico del in es ino es que lo a an como una memb ana de una
sola capa. Sin emba go, al como demos a on Ego o e al., se a a de una
cons ucción mul icapa con un compo amien o muy dis in o (Ego o , Schas li se ,
P u , Ba ano , & Tu uso , 2002). Es a complejidad asegu a el buen compo amien o en
dis in os egímenes de ca ga. Según (Ego o , Schas li se , P u , Ba ano , & Tu uso ,
2002) las p opiedades mecánicas del in es ino delgado son las mos adas en las ablas
1.3 y 1.4. Siendo comienzo la de o mación donde la ensión comienza, allo ni el de
de o mación de allo, ensión máxima y de o mación en ensión máxima.
comienzo (%)
allo (%)
(MPa)
(%)
In es ino cada é ico
23,3±10,0
138,9±25,59
0,83±0,28
87,93±22,97
In es ino ex aído
qui ú gicamen e
25,56±7,89
138,39±30,23
0,92±0,48
84,02±19,73
*Tabla 1.3: Pa áme os de ensión y de o mación en especímenes ans e sales
(Ego o , Schas li se , P u , Ba ano , & Tu uso , 2002).
comienzo (%)
allo (%)
(MPa)
(%)
In es ino cada é ico
15,92±9,14
153,14±41,57
1,472±0,499
36,76±10,77
In es ino ex aído
qui ú gicamen e
15,36±6,14
145,88±31,51
1,368±0,508
39,37±11,54
*Tabla 1.4: Pa áme os de ensión y de o mación en especímenes longi udinales
(Ego o , Schas li se , P u , Ba ano , & Tu uso , 2002).
20
1.5. Obje i os
Es e T abajo Fin de Más e pa e de la expe iencia ealizada en el desa ollo del
sis ema EndoWo m. An e io men e se ha demos ado en los ensayos in i o, que el
uncionamien o del sis ema es sa is ac o io. Cumple su unción básica de a ance y
eplegamien o del in es ino a i icial. Po o a pa e, los ensayos in i o, ponen de
mani ies o que el sis ema es suscep ible de mejo a, sob e odo en lo ela i o a la
capacidad de ijación al in es ino que es á muy di icul ada po a a se de una mucosa.
Se a a de un ema complejo po que exis e g an a iabilidad en la ana omía de
los pacien es, an o en calib e o igidez, como a p opiedades de adhesión. Po o a pa e,
es p eciso ene siemp e en men e que hay que e i a el causa dolo al pacien e o, lo
que se ía peo , una pe o ación. En es e sen ido, conside amos que son necesa ios
nue os es udios en los que se analice la in e acción en e el sis ema y el in es ino desde
el pun o de is a mecánico.
Con el p esen e abajo se p e ende e alua la elocidad de a ance en unción
de di e en es pa áme os como el diáme o del modelo de in es ino y su igidez, el
diseño y p esión de los elemen os hinchables o el olumen de ai e insu lado. Los
ensayos se ealiza án an o en un modelo de in es ino a i icial ígido (me ac ila o),
como lexible (silicona), además de los ensayos en in es ino animal ex i o (ce do).
En p ime luga se medi á la ue za de ijación de los elemen os hinchables con
el in es ino a i icial y con el in es ino de ce do ex i o analizándose los pa áme os de
los que depende. Pa a ello se diseña á un disposi i o expe imen al capaz de medi la
ue za de ijación en unción de los pa áme os de con ol del sis ema.
Se medi á la elocidad de a ance en el in es ino a i icial lexible. El obje i o es
economiza es ue zos, se op imizan los pa áme os en los ensayos in i o de modo que
cuando se ealizan los ensayos en modelo animal i o ya se haya e i icado el co ec o
uncionamien o del disposi i o.
En unción de los esul ados que se ayan ob eniendo puede se necesa io
ealiza pequeñas modi icaciones en el sis ema elec ónico de con ol ( an o a ni el de
ha dwa e como de so wa e).
Los obje i os se pueden esumi en los siguien es pun os:
- Medida de la elocidad de a ance en modelo a i icial lexible.
- Análisis de la ca idad de expansión adial ( o ma y amaño) con espec o a las
ca ac e ís icas del sis ema (P esión-Volumen) en di e en es conduc os ígidos y
lexibles y en in es ino ex i o de ce do.
- Diseño de un disposi i o capaz de medi la ue za de ijación en e el sis ema y
el modelo de in es ino.
- Medida de la ue za de ijación pa a di e en es modelos de in es ino ( ígido,
lexible y de modelo animal) y pa a di e en es ca ac e ís icas del sis ema
“EndoWo m”.
- Medida de las p opiedades mecánicas de los ma e iales elás icos que o man
pa e del sis ema. Se medi á el módulo elás ico y el lími e de o u a en ensayos
de a iga an o del ma e ial que o ma los globos como el de los i an es.
21
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Ma e iales
 Silicona Silas ic 7-6830 y Silas ic 7-4840
La silicona Silas ic 7-6830 se u iliza pa a la cáma a de expansión adial (CER) y
la silicona Silas ic 7-4840 se u iliza pa a la cáma a de expansión axial (CEA). La
di e encia en e es os dos ipos de silicona son las ca ac e ís icas mecánicas, son de la
misma clase y, po an o, se manipulan de la misma mane a.
Se a a de un ipo de silicona LSR (Liquid Silicone Rubbe ) ca alizada con
pla ino, es á indicada pa a moldeo po inyección o moldeo po comp esión. Se
suminis a en un ki de dos pa es que se ha de mezcla en p opo ción 1:1 en peso. Pa a
el mezclado de los componen es es aconsejable un mezclado que no pe mi a la
c eación de bu bujas de ai e. Si es o sucede, una es u a de acío se ía su icien e pa a
elimina esas bu bujas. El cu ado de es e elas óme o se consigue po adición de calo ,
no malmen e 140⁰C du an e 40 minu os.
 Silas ic Q7-4720 y Silas ic Q7-4735
La silicona silas ic Q7-4720 se u iliza pa a la ab icación del elemen o elás ico
(“ i an es”) que pe mi e que el mo o neumá ico se e aiga. La silicona Silas ic Q7-
4735 se a a u iliza pa a la ab icación de un in es ino a i icial de silicona. Son
siliconas del mismo ipo, solo di ie en en las ca ac e ís icas mecánicas.
Consis e en un ipo de silicona HCR (High Consis ency Silicone Rubbe )
ca alizada con pla ino indicada pa a el caland ado, ex usión, moldeo po inyección o

22
moldeo po comp esión. El mezclado se ha de ealiza con p oceso de caland ado o
ex usión, p e e iblemen e con sis ema pa a eliminación del ai e e i ando que se o men
bu bujas. El cu ado de es e ipo de silicona se p oduce a 116ºC man eniéndola 10
minu os a es a empe a u a po cada dos milíme os de espeso .
 Plan illa ealizada en Au oCAD ( igu a 2.1.)
Se ha ealizado una plan illa a escala 1:1 con la o ma de los i an es pa a
acili a el modelado de és os.
*Figu a 2.1: Plan illa con la o ma de los i an es.
 Molde pa a ealiza la cáma a de expansión axial (CEA) (Figu a 2.2)
*Figu a 2.2: Molde de ace o inoxidable pa a la ab icación de la cáma a de expansión
axial (CEA).
 Molde pa a la ab icación de la ca idad CER o cáma a de expansión adial
( igu a 2.3). El husillo de la ca idad CER iene un diáme o de 34,2 mm y una
longi ud axial en su pa e más ancha de 20 mm.
23
*Figu a 2.3: Molde de ace o inoxidable pa a la ab icación de cáma a de expansión
adial (CER).
 Molde de comp esión simple y placas ( igu a 2.4)
Consis e en un molde de comp esión con una ca idad. Dispone de láminas de
dis in os espeso es pa a consegui la pieza con el espeso deseado.
*Figu a 2.4: Molde de comp esión simple y placas de di e en es espeso es.
 Tubo de me ac ila o ( igu a 2.5) con diáme o in e io de 27,5 mm y ma cas de
medida de longi ud
24
 Tubo de me ac ila o con diáme o in e io de 36 mm y ma cas de medida de
longi ud ( igu a 2.5)
 In es ino a i icial de silicona con diáme o in e io de 30 mm, 0.4 milíme os de
espeso y ma cas pa a medida de longi ud ( igu a 2.6)
 In es ino de ce do macho de 16 milíme os de diáme o in e io ( igu a 2.7)
*Figu a 2.5: Tubo de me ac ila o con
ma cas de medida milime adas.
*Figu a 2.6: In es ino de silicona de 30
mm de diáme o in e io , 0,4 mm de
espeso y ma cas de medida
milime adas.
*Figu a 2.7: Po ción de in es ino de ce do macho de 16 mm de diáme o
in e io .
25
2.2. Fab icación de componen es de silicona
 Fab icación de los i an es
El a ance de la cáma a de expansión axial (CEA) se consigue po medio del
insu lado de ai e den o de la ca idad, lo que p o oca su expansión. El e oceso de la
ca idad CEA se consigue g acias a un elemen o elás ico denominado “ i an es”. Pa a la
ab icación de es e elemen o se ha u ilizado la silicona Silas ic Q7-4720 po sus
p opiedades de elas icidad y esis encia.
Como es una silicona HCR el mé odo de ab icación ya es conocido, sin
emba go, la ealización de cada elemen o iene sus peculia idades. En es e caso en
conc e o se u iliza la plan illa desc i a en el apa ado de ma e iales ( igu a 2.1) pa a da
a los i an es la o ma deseada an es del ulcanizado de la silicona. Se an a ealiza
con una longi ud de 20 mm, un diáme o in e io de 12 mm y un espeso de 0,2 mm.
Pa a la con o mación de los i an es se ha u ilizado el p ocedimien o e lejado en la
abla 2.1.
Pasos
Desc ipción
1. Mezclado
Se han pesado po sepa ado 10 g amos de silicona
Silas ic Q7-4720, jun ándose y mezclándose con ayuda
de una caland a eglada pa a ob ene una lámina de 0,2
milíme os de espeso . El p oceso de caland ado se ha
epe ido pa a ob ene una lámina homogénea.
2. Modelado
Se ha pegado la plan illa con la o ma de los i an es en
el con o no de un ubo de cob e de 12 milíme os de
diáme o ex e io . La lámina de silicona se ha colocado
odeando el mismo con o no donde se encuen a la
plan illa y se ha co ado la lámina con la o ma de los
i an es.
3. Cu ado
Se ha colocado odo el conjun o en una es u a
p og amada a 116⁰C du an e 30 minu os.
4. Ob ención
Se deja en ia el conjun o y se ex ae la pieza ya
e minada.
*Tabla 2.1: Pasos pa a la ab icación de los i an es.
 Fab icación de la cáma a de expansión axial (CEA)
Es e elemen o se ab ica con la silicona Silas ic 7-4840. Al se una silicona LSR
iene un p oceso de manipulación conc e o, pe o cada componen e del mo o neumá ico
iene cie as peculia idades en el mé odo de ab icación. El p oceso de ab icación se
mues a en la abla 2.2.
32
*Figu a 2.12: Fijación de ubo de me ac ila o de 36 mm de diáme o y globo simple
a la máquina de acción “Adamel”.
*Figu a 2.13: Fijación de conduc o de silicona de diáme o in e io 30mm y globo
simple a la máquina de acción “Adamel”.
Sen ido del mo imien o
Tubo de
me ac ila o
CER
Conduc o pa a el
insu lado de ai e

33
Es e ensayo se ha ealizado a cua o di e en es olúmenes de ai e in oducidos
en la ca idad CER po medio de conduc os a ios y una je inguilla de 60 milili os de
capacidad máxima. En cada ensayo se ha inc emen ado en 5 milili os el olumen.
Po cada ez que se ha inc emen ado el olumen se ha p og amado el so wa e -
Tes Wo ks- pa a que la máquina ealice un ensayo de acción simple a una elocidad
de 50 mm/min ob eniendo, en un documen o de ex o, los esul ados de la ue za
longi udinal que ha ealizado la ca idad CER con a el conduc o, el iempo y el
desplazamien o.
Pa a amplia esul ados, pode conoce mejo el compo amien o en di e en es
si uaciones e imi a el compo amien o isiológico se han ealizado las p uebas con los
conduc os secos y lub icados. Pa a la lub icación se ha u ilizado el lub ican e “Sulky
hid osoluble” que se ha aplicado po medio de una je inguilla de 30 ml. Al comenza
cada una de las p uebas se ha aplicado 1 ml de lub ican e e i ando y limpiando el
sob an e al e mina la pa a ealiza odos los ensayos bajo las mismas condiciones de
lub icación.
Todas las p uebas se han epe ido cinco eces pa a su pos e io análisis y
iabilidad. Se ha analizado el compo amien o de la ca idad CER en el in es ino y
compa ado con cada uno de los conduc os pa a ob ene conclusiones.
*Figu a 2.14: In es ino y globo simple ijados a máquina de acción “Adamel”.
34
2.5. Ensayos de a iga y acción
El obje i o de ealiza los ensayos de a iga es comp oba que los ma e iales
pueden sopo a los eque imien os mecánicos en una en e oscopia comple a. Los dos
componen es a es udio son la ca idad CER ( ab icada con silicona Silas ic 7-6830) y los
“ i an es” ( ab icados con silicona Silas ic-4720) ya que son los elemen os a los que más
solici aciones mecánicas se les some e.
El núme o mínimo de ciclos de una en e oscopia comple a suponiendo un
uncionamien o ideal (sin deslizamien o en e la ca idad CER y el in es ino) iene
de e minado po la expansión de la ca idad CEA que, po cada ciclo de a ance, se
expande 13 milíme os (apa ado 1.2). El in es ino delgado iene una longi ud
ap oximada de 7 me os (Tes u & La a je , 1988), po an o, el núme o de ciclos
mínimo po explo ación comple a se puede es ima como:
ó
Siendo:
nexplo ación: núme o de ciclos en una explo ación comple a del in es ino.
lin es ino: longi ud ap oximada de un in es ino delgado no mal (≈7 me os).
a: a ance del mo o neumá ico en cada ciclo.
Se ha de es ima la elongación de cada elemen o del mo o neumá ico cuando el
disposi i o es á uncionando en condiciones no males:
- Los i an es: Se ab ican con una longi ud de 20 milíme os (apa ado 2.2) y, en
el mo o neumá ico, se expanden 13 milíme os (apa ado 1.2), po an o, en la
ecuación 2.2 se calcula el po cen aje de ala gamien o que su e en un ciclo de
a ance.
ó
- La cáma a de expansión adial (CER) iene un diáme o de 34,2 milíme os y
una anchu a de 10,2 milíme os. El in es ino delgado a ía mucho de una
pe sona a o a, se es ima que iene un diáme o medio de ap oximadamen e 30
mm (Tes u & La a je , 1988), al se mayo el diáme o de la ca idad CER que el
del in es ino, la expansión adial la a a de e mina la elas icidad del in es ino.
La expansión longi udinal máxima a la que se es ima se puede some e la
ca idad CER es de unos 30 milíme os, po an o en la ecuación 2.3 se calcula el
35
po cen aje de ala gamien o máximo longi udinal que su e la silicona en el CER
en un ciclo de a ance.
ó
Los hal e ios de Silas ic 7-6830 y Silas ic Q74720 se han a igado con la
máquina “Mic o es ” que iene un eco ido máximo de 100 mm y una célula de ca ga
de 2 KN. Como no se supone un uncionamien o pe ec o del disposi i o, se espe a que
un núme o de ciclos mucho mayo que 540 en una en e oscopia comple a. Los ensayos
se han ealizado a 3000, 6000 y 10000 ciclos con un es i amien o del 400% (po
encima de los pa áme os no males de uncionamien o) y a una ecuencia de 1 Hz, que
es la máxima ecuencia a la que puede abaja la máquina de a iga “Mic o es ”.
Se han ealizado cinco ensayos de acción simple de las mues as sin a iga ,
cinco ensayos de acción de la mues a a igada a 3000 ciclos, cinco ensayos de
acción de la mues a a igada a 6000 ciclos y cinco ensayos de acción de la mues a
a igada a 10000 ciclos ob eniendo la cu a Tensión-De o mación, Módulo de Young al
200% de de o mación, ensión máxima y de o mación máxima. Los ensayos de acción
han ealizado con la máquina de acción “Adamel-Lhoma gy DY34” a una elocidad
de 100mm/min, que es la elocidad máxima que alcanza la máquina aunque la
elocidad ecomendada es 200mm/min (No malización, 2001).
Se ha u ilizado el es T-S uden con el p og ama Mic oso O ice Excel pa a
conclui si hay di e encias signi ica i as en e las p opiedades mecánicas de las
mues as sin a iga y las p opiedades mecánicas de las mues as a igadas.
36
2.6. Medida de la elocidad de a ance en In es ino de
Silicona
Se ha pues o en uncionamien o odo el sis ema; el mo o neumá ico se ha
mon ado en un en e oscopio y conec ado a los medios elec ónicos y de con ol. Se ha
ijado el in es ino de silicona en un banco de abajo ( igu a 2.15).
*Figu a 2.15: Mo o neumá ico e in es ino de silicona.
Se han ealizado es p uebas de a ance, que se han g abado con una cáma a de
ideo. La p ueba se ha ealizado es eces. Pos e io men e se ha ex aído de los ideos
el iempo y el a ance pa a es ima la elocidad.
37
3. RESULTADOS Y DICUSIÓN
3.1. Fab icación de componen es de silicona
El esul ado de la ab icación de los di e en es elemen os de silicona ha sido
sa is ac o io: los i an es han e minado con la o ma deseada, las ca idades CER y
CEA se han ex aído del molde sin o u as ni bu bujas de ai e y el esul ado de los
hal e ios ha sido bueno aunque ha habido que desecha alguno, ya que pa a los ensayos
de a iga y acción no pueden ene impe ecciones que p o oquen una concen ación
de ensiones e in aliden el ensayo. Se ha conseguido da al in es ino de silicona ( igu a
3.1) cie a ugosidad añadiendo ozos de silicona del mismo ipo ya cu ada.
Conociendo los di e en es ipos de con o mación dependiendo del ipo de silicona
desc i os en el apa ado 1.3, siguiendo las ins ucciones del ab ican e y con la co ec a
manipulación de la maquina ia del Cen o de Bioma e iales e Ingenie ía Tisula (CBIT)
se ha conseguido ealiza elemen os de las o mas deseadas.
*Figu a 3.1: In es ino de silicona de 0,4 mm de espeso .

38
3.2. P uebas de p esión- olumen y p esión- amaño
3.2.1. Ca idad CER lib e
/ o(%)
P(kPa)
/ o (%)
l/l0 (%)
0
2 ± 0,7
3,8 ± 0,8
17,3 ± 2,8
100
4,4 ± 1,14
5,7 ± 0,4
21,0 ± 1,6
200
5,8 ± 0,8
10,0 ± 1,6
23,98 ± 3,1
300
6 ± 1,2
15,8 ± 1,5
27,98 ± 2,2
400
6,2 ± 0,4
20,12 ± 1,7
31,4 ± 3,3
*Tabla 3.1: Resul ados numé icos de los ensayos con la ca idad CER.
Siendo:
: El olumen de la ca idad CER
o: El olumen inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (5ml)
P: Las medias de la p esión de la ca idad CER
: El adio de la ca idad CER
o: El adio inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (17,1 mm)
l: La expansión longi udinal de la ca idad CER
lo: La expansión longi udinal de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo
*Figu a 3.2: G á ica P esión-Volumen con la ca idad CER lib e.
0
1
2
3
4
5
6
7
0 100 200 300 400 500
P esión (kPa)
Inc emen o de olumen (%)
P esión-Inc emen o de Volumen
39
En ca idades de es e ipo (la ca idad CER), el olumen y la expansión adial
aumen an de mane a di ec amen e p opo cional. Se puede obse a con mucha cla idad
como aumen a la p esión y el amaño has a un cie o pun o de p esión máxima. Después
de es e pun o, que podemos llama Pmax, la p esión se es abiliza aumen ando solo la
expansión adial y longi udinal. Hay que ene en cuen a que el sis ema ins umen ado
medido de p esión iene una sensibilidad de solo 1 KPa, odo lo que suceda po debajo
de esa p esión no se a a pode medi .
Cabe des aca que la p esión máxima que ha alcanzado el sis ema con la ca idad
CER lib e ha sido de 6 KPa a pa i de 15 ml (200%) de ai e insu lado. La expansión
adial máxima y la expansión longi udinal máxima han sido, espec i amen e, de 41,08
y 13,14 a 25 ml (400%) de ai e insu lado.
Según (Glozman, Hai a, Hassido , Senesh, & Shoham, 2010) la cu a de
P esión-Radio ca ac e ís ico de un globo es é ico de caucho es la mos ada en la igu a
3.3.
*Figu a 3.3: P esión-Radio Ca ac e ís ico de un globo es é ico de caucho (Glozman,
Hai a, Hassido , Senesh, & Shoham, 2010)
Hay cie as di e encias en e la ca idad es é ica de Glozman y la ca idad CER
del disposi i o “EndoWo m” pe o el compo amien o es simila . Se obse a un aumen o
de amaño y de p esión de la ca idad CER has a que se alcanza una p esión máxima (Pp
en Glozman, Pmax en “EndoWo m”) a pa i de la cual se alcanza es abilidad en la
ca idad CER de “EndoWo m”, un lige o descenso y luego lige o aumen o de la p esión
en la ca idad CER de Glozman. Que no se haya obse ado esa pequeña luc uación de
p esión en la ca idad CER de “EndoWo m” puede debe se a la baja sensibilidad del
ci cui o ins umen ado medido de p esión (1KPa).
40
3.2.2. Tubo de me ac ila o de 27,5 milíme os de diáme o in e io
/ o(%)
P(kPa)
l/l0 (%)
0
2,6 ± 0,5
10,4 ± 5,7
100
9,4 ± 0,9
35,6 ± 17,0
200
15,4 ± 0,9
66,8 ± 29,8
300
21,4 ± 1,1
114,4 ± 49,6
400
25,6 ± 2,2
153,6 ± 67,4
*Tabla 3.2: Resul ados numé icos de los ensayos en ubo de me ac ila o de 27,5
milíme os de diáme o.
Siendo:
: El olumen de la ca idad CER
o: El olumen inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (5ml)
P: Las medias de la p esión de la ca idad CER
l: La expansión longi udinal de la ca idad CER
lo: La expansión longi udinal de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo
*Figu a 3.4: G á ica P esión-Inc emen o de Volumen en ubo de me ac ila o de 27,5
milili os de diáme o in e io .
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
0 100 200 300 400 500
P esión (kPa)
Inc emen o de olumen (%)
P esión-Inc emen o de Volumen
41
La p ime a ap eciación es que la ca idad CER no iene el mismo
compo amien o en es ado lib e que in oducido en un conduc o. Se ha alcanzado una
p esión máxima de 25,6 kPa al 400% de inc emen o de olumen. La expansión y la
p esión se han ido inc emen ando con el inc emen o de olumen sin llega a una zona
lineal o es able como en la ca idad CER lib e. No se ha inc emen ado más el olumen
po que la ca idad CER es aba p óxima a la o u a.
3.2.3. Tubo de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io
/ o(%)
P(kPa)
l/l0 (%)
0
0,4 ± 0,5
1,2 ± 4,1
100
5,0 ± 0,0
12,0 ± 4,1
200
8,6 ± 0,5
32,0 ± 4,1
300
11,6 ± 0,5
74,0 ± 5,2
400
14,6 ± 0,5
110,0 ± 14,1
500
18,4 ± 0,9
160,0 ± 18,3
600
21,4 ± 0,5
210,0 ± 29,4
*Tabla 3.3: Resul ados numé icos de los ensayos en ubo de me ac ila o de 36
milíme os de diáme o.
Siendo:
: El olumen de la ca idad CER
o: El olumen inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (5ml)
P: Las medias de la p esión de la ca idad CER
l: La expansión longi udinal de la ca idad CER
lo: La expansión longi udinal de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo
*Figu a 3.5: G á ica P esión-Inc emen o de Volumen en ubo de me ac ila o de 36
milili os de diáme o in e io .
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 100 200 300 400 500 600 700
P esión (kPa)
Inc emen o de olumen (%)
P esión-Inc emen o de Volumen
48
 Lub icado
*Figu a 3.10: Rep esen ación de la Fue za de Fijación con espec o al Tiempo en ubo de
me ac ila o de 27,5 milíme os de diáme o in e io lub icado.
En la igu a 3.10 se ap ecia la misma o ma en los di e en es olúmenes de ai e
insu lado, después de una pendien e posi i a muy p onunciada, se alcanza un máximo de
ue za de ijación a pa i de la cual hay una zona lineal que es cuando la ca idad CER es á
deslizando a a és del conduc o. Compa ando con la igu a 3.8 hay que des aca dos
obse aciones;
- La ue za máxima se alcanza mucho an es en el conduc o lub icado que sin
lub ica , c eciendo con ello la zona lineal que se puede obse a en la igu a 3.10
de mane a más cla a.
- La ep esen ación es mucho menos con inua que en el conduc o seco (sin
lub ica ). Es o es debido a que en el conduc o seco la ca idad CER desliza muy
homogéneamen e mien as que en el conduc o lub icado a anza de mane a muy
in e umpida, a anzando y enando. Es a obse ación es muy impo an e ya que
el esul ado que se espe aba e a o almen e el con a io.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 10 20 30 40 50 60
Fue za (N)
Tiempo (s)
Fue za-Tiempo
5ml
10ml
15ml
20ml

49
Volumen (ml)
F1(N)
F2(N)
F3(N)
F4(N)
F5(N)
Media
5
0,4
0,5
0,4
0,4
0,6
0,46 ± 0,11
10
0,7
0,8
0,9
0,6
0,7
0,74 ± 0,11
15
0,9
0,7
0,9
0,7
1,1
0,86 ± 0,16
20
0,9
1
0,8
1
1,1
0,96 ± 0,10
*Tabla 3.8: Valo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo de me ac ila o de 27,5
milíme os de diáme o in e io lub icado.
*Figu a 3.11: Rep esen ación de los alo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo
de me ac ila o de 27,5 milíme os de diáme o in e io lub icado.
De la ue za máxima alcanzada hay que des aca que, como se espe aba, ha
descendido de mane a muy no able pe o la e olución pa ece segui siendo bas an e
lineal ( igu a 3.11).
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 5 10 15 20 25
Fue za (N)
Volumen (ml)
Fue za-Volumen
50
3.3.2. Me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io
 Sin lub ica
*Figu a 3.12: Rep esen ación de la Fue za de Fijación con espec o al Tiempo en ubo de
me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io sin lub ica .
Como en la igu a 3.8, en la igu a 3.12 se obse a al p incipio una lige a
pendien e, luego aumen a has a un alo de ue za de ijación máximo (es e aumen o
coincide con el pun o en el que a a empeza a desliza ) y luego desciende con una
pendien e nega i a bas an e ele ada has a que alcanza una zona casi lineal que es donde
la ca idad CER es á deslizando.
Volumen (ml)
F1(N)
F2(N)
F3(N)
F4(N)
F5(N)
Media
10
2,9
3,2
3,5
3,2
3,3
3,22 ± 0,21
15
4
4,8
3,8
5,4
5,8
4,76 ± 0,86
20
10,3
8,7
7,4
8,9
8,3
8,72 ± 1,05
25
11,2
10,8
9,5
11,1
11,1
10,74 ± 0,70
*Tabla 3.9: Valo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo de me ac ila o de 36
milíme os de diáme o in e io sin lub ica .
0
2
4
6
8
10
12
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Fue za(N)
Tiempo (s)
Fue za-Tiempo
10ml
15ml
20ml
25ml
51
*Figu a 3.13: Rep esen ación de los alo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo
de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io sin lub ica .
Los alo es máximos son más pequeños que en el ubo de me ac ila o de 27,5
milíme os de diáme o in e io pe o su e olución sigue siendo bas an e lineal.
0
2
4
6
8
10
12
0 5 10 15 20 25 30
Fue za (N)
Volumen (ml)
Fue za-Volumen
52
 Lub icado
*Figu a 3.14: Rep esen ación de la Fue za de Fijación con espec o al Tiempo en ubo de
me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io lub icado.
En es e caso, ambién se ap ecia un aumen o p onunciado de la ue za de
ijación al comienzo del ensayo pe o después de es e pico se puede e g á icamen e
( igu a 3.14) como no se llega a alcanza una zona es able. Es o es debido al a ance
in e umpido de la ca idad CER den o del conduc o lub icado. En es e caso, la o ma
de las cu as es bas an e dispa , a di e en es olúmenes se compo a de di e en e
mane a.
Volumen (ml)
F1(N)
F2(N)
F3(N)
F4(N)
F5(N)
Media
10
0,4
0,5
0,4
0,3
0,5
0,42 ± 0,08
15
1
0,9
0,9
1,1
1
0,98 ± 0,08
20
1,9
1,7
1,6
1,9
2
1,82 ± 0,16
25
4
3,3
3,9
3,7
3,2
3,62 ± 0,35
*Tabla 3.10: Valo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo de me ac ila o de 36
milíme os de diáme o in e io lub icado.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Fue za(N)
Tiempo(s)
Fue za-Tiempo
10ml
15ml
20ml
25ml
53
*Figu a 3.15: Rep esen ación de los alo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo
de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io lub icado.
Como en los ensayos an e io es, la ue za de ijación máxima ha disminuido con
espec o al ubo de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io sin lub ica ( abla
3.10), pe o la endencia sigue siendo linealmen e ascenden e según se a inc emen ando
el olumen de ai e en la ca idad CER.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 5 10 15 20 25 30
Fue za (N)
Volumen (ml)
Fue za-Volumen

54
3.3.3. Silicona de 30 milíme os de diáme o in e io y 0,4 milíme os de
espeso
 Sin lub ica
*Figu a 3.16: Rep esen ación de la Fue za de Fijación con espec o al Tiempo en in es ino
de silicona de 30 milíme os de diáme o in e io sin lub ica .
En la igu a 3.16 se ap ecia como la ue za a aumen ando has a un máximo y
después se es abiliza, la zona es able co esponde al deslizamien o de la ca idad CER
po el in es ino de silicona. Es e es el p ime cambió ca ac e ís ico ya que en ubo ígido
después de alcanza la ue za de ijación máxima había un descenso de és a an es de la
zona es able.
0
2
4
6
8
10
12
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Fue za (N)
Tiempo (s)
Fue za-Tiempo
5ml
10ml
15ml
20ml
55
Volumen (ml)
F1(N)
F2(N)
F3(N)
F4(N)
F5(N)
Media
5
1,7
1
1,4
1,2
1,4
1,34 ± 0,26
10
3,5
2,8
3
3
3,6
3,18 ± 0,34
15
9
6,7
6,4
5,9
6,3
6,86 ± 1,23
20
11,5
11,2
9,2
8,8
8,7
9,88 ± 1,35
*Tabla 3.11: Valo es máximos de la Fue za de Fijación en in es ino de silicona de 30
milíme os de diáme o in e io sin lub ica .
*Figu a 3.17: Rep esen ación de los alo es máximos de la Fue za de Fijación
in es ino de silicona de 30 milíme os de diáme o in e io sin lub ica .
La ue za de ijación máxima sigue mos ando un aumen o bas an e lineal.
0
2
4
6
8
10
12
0 5 10 15 20 25
Fue za (N)
Volumen (ml)
Fue za-Volumen
56
 Lub icado
*Figu a 3.18: Rep esen ación de la Fue za de Fijación con espec o al Tiempo en in es ino
de silicona de 30 milíme os de diáme o in e io lub icado.
En la igu a 3.18 se ap ecia, como en la igu a 3.16, un ascenso de la ue za de
ijación has a llega a una zona es able lineal. Las di e encias es que al es a lub icado la
ue za de ijación máxima y, po an o, el deslizamien o se ha alcanzado mucho an es y
ambién se obse a la discon inuidad de la línea debido al a ance in e umpido de la
ca idad CER en un conduc o cuando es á lub icado.
Volumen (ml)
F1(N)
F2(N)
F3(N)
F4(N)
F5(N)
Media
5
1,1
0,8
0,8
0,7
0,9
0,86 ± 0,15
10
1,6
1,6
1,5
1,7
1,5
1,58 ± 0,04
15
3,4
3,4
2,7
2,3
2,4
2,84 ± 0,04
20
4
3,9
3,8
4,1
4,1
3,98 ± 0,09
*Tabla 3.12: Valo es máximos de la Fue za de Fijación en in es ino de silicona de 30
milíme os de diáme o in e io lub icado.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Fue za(N)
Tiempo (s)
Fue za-Tiempo
5ml
10ml
15ml
20ml
57
*Figu a 3.19: Rep esen ación de los alo es máximos de la Fue za de Fijación
in es ino de silicona de 30 milíme os de diáme o in e io lub icado.
Los alo es de ue za de ijación máxima han descendido en el conduc o
lub icado, como en los casos an e io es. La ue za máxima sigue mos ando un aumen o
lineal con espec o al olumen de ai e insu lado.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 5 10 15 20 25
Fue za(N)
Volumen (ml)
Fue za-Volumen
64
 Cu a Tensión-De o mación de mues as a igadas (N=10000)
*Figu a 3.26: Cu a Tensión-De o mación de Hal e ios de silicona Silas ic 7-6830
a igados (N=10000).
 Silas ic Q7-4720
 Cu a Tensión-De o mación de mues as sin a iga
*Figu a 3.27: Cu a Tensión-De o mación de Hal e ios de silicona Silas ic Q7-4720
sin a iga .
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 200 400 600 800 1000
Tensión (MPa)
De o mación (%)
Tensión-De o mación
Ensayo 1
Ensayo 2
Ensayo 3
Ensayo 4
Ensayo 5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 200 400 600 800 1000 1200
Tensión (MPa)
De o mación (%)
Tensión-De o mación
Ensayo 1
Ensayo 2
Ensayo 3
Ensayo 4
Ensayo 5

65
 Cu a Tensión-De o mación de mues as a igadas (N=3000)
*Figu a 3.28: Cu a Tensión-De o mación de Hal e ios de silicona Silas ic Q7-4720
a igados (N=3000).
 Cu a Tensión-De o mación de mues as a igadas (N=6000)
*Figu a 3.29: Cu a Tensión-De o mación de Hal e ios de silicona Silas ic Q7-4720
a igados (N=6000).
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Tensión (MPa)
De o mación (%)
Tensión-De o mación
Ensayo 1
Ensayo 2
Ensayo 3
Ensayo 4
Se ies5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Tensión (MPa)
De o mación (%)
Tensión-De o mación
Ensayo 1
Ensayo 2
Ensayo 3
Ensayo 4
Se ies5
66
 Cu a Tensión-De o mación de mues as a igadas (N=10000)
*Figu a 3.30: Cu a Tensión-De o mación de Hal e ios de silicona Silas ic Q7-4720
a igados (N=10000).
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Tensión (MPa)
De o mación (%)
Tensión-De o mación
Ensayo 1
Se ies2
Ensayo 3
Ensayo 4
Se ies5
67
3.4.2. Resul ados numé icos
 Silas ic 7-6830
En la abla 3.15 se e lejan odos los esul ados de ensiones máximas,
de o maciones máximas y Módulo de Young al 200% de de o mación de los di e en es
ensayos y en la abla 3.16 se e lejan solo las medias y las des iaciones ípicas.
max(Mpa)
max(%)
E,200% (MPa)
T acción sin a iga
Ensayo 1
8,87
990,45
0,55
Ensayo 2
8,83
784,69
0,72
Ensayo 3
7,76
741,56
0,59
Ensayo 4
7,62
716,48
0,73
Ensayo 5
7,10
779,07
0,72
Media
8,04 ± 0,79
802,45 ± 108,75
0,66 ± 0,09
T acción (N=3000)
Ensayo 1
8,55
672,38
1,10
Ensayo 2
8,17
608,68
0,92
Ensayo 3
3,88
386,24
0,79
Ensayo 4
7,20
610,17
0,98
Ensayo 5
10,81
878,43
0,58
Media
7,72 ± 2,52
631,18 ± 175,91
0,87 ± 0,20
T acción (N=6000)
Ensayo 1
7,76
628,11
1,03
Ensayo 2
7,75
826,37
0,63
Ensayo 3
8,22
826,35
0,06
Ensayo 4
9,20
838,94
0,71
Ensayo 5
8,19
868,10
0,73
Media
8,22 ± 0,59
797,57 ± 96,26
0,63 ± 0,35
T acción (N=10000)
Ensayo 1
8,87
905,69
0,70
Ensayo 2
5,62
720,57
0,58
Ensayo 3
6,37
794,33
0,64
Ensayo 4
6,13
855,60
0,59
Ensayo 5
6,61
763,80
0,64
Media
6,72 ± 1,26
808,00 ± 73,47
0,63 ± 0,05
*Tabla 3.15: Resul ados de las p opiedades mecánicas de la silicona Silas ic 7-6830.
max(Mpa)
max(%)
E,200% (MPa)
T acción sin a iga
8,04 ± 0,79
802,45 ± 108,75
0,66 ± 0,09
T acción (N=3000)
7,72 ± 2,52
631,18 ± 175,91
0,87 ± 0,20
T acción (N=6000)
8,22 ± 0,59
797,57 ± 96,26
0,63 ± 0,35
T acción (N=10000)
6,72 ± 1,26
808,00 ± 73,47
0,63 ± 0,05
*Tabla 3.16: Media y des iación ípica de los esul ados de las p opiedades mecánicas
de la silicona Silas ic 7-6830.
68
 Silas ic Q7-4720
En la abla 3.17 se e lejan odos los esul ados de ensiones máximas,
de o maciones máximas y Módulo de Young de los di e en es ensayos y en la abla 3.18
se e lejan solo las medias y las des iaciones ípicas.
max(Mpa)
max(%)
E,200% (MPa)
T acción sin a iga
Ensayo 1
14,40
1125,36
0,44
Ensayo 2
12,81
908,51
0,47
Ensayo 3
16,77
1001,03
0,40
Ensayo 4
13,71
1001,03
0,40
Ensayo 5
15,12
988,90
0,50
Media
14,56 ± 1,50
1004,97 ± 77,60
0,44 ± 0,04
T acción (N=3000)
Ensayo 1
14,62
1060,11
0,64
Ensayo 2
13,06
1082,32
0,50
Ensayo 3
14,75
1225,65
0,75
Ensayo 4
14,42
1250,68
0,73
Ensayo 5
12,26
937,73
0,57
Media
13,82 ± 1,11
1111,30 ± 128,54
0,64 ± 0,11
T acción (N=6000)
Ensayo 1
11,75
946,05
0,62
Ensayo 2
13,37
1261,89
0,66
Ensayo 3
14,17
1100,48
0,64
Ensayo 4
11,94
962,70
0,55
Ensayo 5
11,08
936,29
0,58
Media
12,46 ± 1,27
1041,48 ± 140,04
0,61 ± 0,04
T acción (N=10000)
Ensayo 1
13,37
1051,77
0,74
Ensayo 2
9,96
1069,86
0,81
Ensayo 3
12,43
998,82
0,78
Ensayo 4
12,23
891,72
0,76
Ensayo 5
15,45
1228,35
0,60
Media
12,69 ± 1,99
1048,10 ± 122,33
0,74 ± 0,08
*Tabla 3.17: Resul ados de las p opiedades mecánicas de la silicona Silas ic Q7-4720.
max(Mpa)
max(%)
E,200% (MPa)
T acción sin a iga
Media
14,56 ± 1,50
1004,97 ± 77,60
0,44 ± 0,04
T acción (N=3000)
Media
13,82 ± 1,11
1111,30 ± 128,54
0,64 ± 0,11
T acción (N=6000)
Media
12,46 ± 1,27
1041,48 ± 140,04
0,61 ± 0,04
T acción (N=10000)
Media
12,69 ± 1,99
1048,10 ± 122,33
0,74 ± 0,08
*Tabla 3.18: Media y des iación ípica de los esul ados de las p opiedades mecánicas
de la silicona Silas ic Q7-4720.
69
3.4.3. Análisis de los esul ados
Pa a analiza las di e encias en e las ensiones máximas, las de o maciones
máximas y el Módulo de Young se a a u iliza el mé odo es adís ico -s uden con un
in e alo de con ianza del 95%.
 Silas ic 7-6830
En la abla 3.19 se e leja el alo es adís ico P. El p ocedimien o ha sido
compa a los esul ados de los ensayos de acción de las mues as a igadas con los
esul ados de los ensayos de acción de las mues as sin a iga pa a de e mina si hay
di e encias es adís icamen e signi ica i as. Si el alo P<0,05 se puede conclui que,
según el mé odo T-S uden y, con una con ianza del 95%, hay di e encias signi ica i as.
Si P>0,05 se puede conclui , de la misma o ma, que no exis en di e encias
signi ica i as.
T acción sin a iga
máx (MPa)
máx (%)
E, 200% (MPa)
Fa iga (N=3000)
máx (MPa)
0,801
máx (%)
0,106
E,200% (MPa)
0,079
Fa iga (N=6000)
máx (MPa)
0,680
máx (%)
0,941
E,200% (MPa)
0,865
Fa iga (N=10000)
máx (MPa)
0,0876
máx (%)
0,927
E (MPa)
0.492
*Tabla 3.19: Valo de p obabilidad P según T-S uden con un in e alo de con ianza
del 95%
Según los esul ados ob enidos, pa a la silicona Silas ic 7-6830 no hay
di e encias signi ica i as ni en la Tensión máxima ( máx) ni en la De o mación máxima
( máx ) ni en el Módulo de Young al 200% has a 10000 ciclos de a iga compa ándolos
con los p opiedades mecánicas de las mues as sin a iga . Se puede e g á icamen e en
las igu as 3.31, 3.32 y 3.33.

70
*Figu a 3.31: Tensión máxima en e al núme o de ciclos.
*Figu a 3.32: De o mación máxima en e al núme o de ciclos.
*Figu a 3.33: Módulo de Young en e al núme o de ciclos.
0
2
4
6
8
10
12
0
3000
6000
10000
Tensión (MPa)
N
Tensión (MPa)-N(ciclos)
0
200
400
600
800
1000
0
3000
6000
10000
De o mación (%)
N
De o mación(%)-N(ciclos)
0
0,5
1
1,5
2
0
3000
6000
10000
Módulo de Young (MPa)
N
Módulo (E)-N( ciclos)
71
 Silas ic Q 7-4720
En la abla 3.20 se e leja el alo es adís ico P. El p ocedimien o ha sido
compa a los esul ados de los ensayos de acción de las mues as a igadas con los
esul ados de los ensayos de acción de las mues as sin a iga pa a de e mina si hay
di e encias es adís icamen e signi ica i as. Si el alo P<0,05 se puede conclui que,
según el mé odo T-S uden y, con una con ianza del 95%, hay di e encias signi ica i as.
Si P>0,05 se puede conclui , de la misma o ma, que no exis en di e encias
signi ica i as.
T acción sin a iga
máx (MPa)
máx (%)
E (MPa)
Fa iga (N=3000)
máx (MPa)
0,405
máx (%)
0,157
E,200% (MPa)
0,012
Fa iga (N=6000)
máx (MPa)
0,044
máx (%)
0,62825943
E,200% (MPa)
0,00032
Fa iga (N=10000)
máx (MPa)
0,0355
máx (%)
0,526
E (MPa)
0,00037
*Tabla 3.21: Valo de p obabilidad P según T-S uden con un in e alo de con ianza
del 95%
En es e ipo de silicona, se obse an di e encias signi ica i as a un núme o de
ciclos meno . En cuan o a la Tensión máxima ( máx), se e lejan di e encias
signi ica i as en las mues as a igadas 6000 ciclos.
En cuan o a la de o mación máxima ( máx) no se ap ecian di e encias
signi ica i as, se puede conclui que has a 10000 ciclos pe manece cons an e, según el
mé odo T-S uden .
El cambio más emp ano se puede obse a en el Módulo de Young, en el que se
e lejan di e encias signi ica i as a pa i de las mues as a igadas a 3000 ciclos,
aumen ando su alo .
Es os esul ados indican que hay que e alua las solici aciones mecánicas a las
que se some en los i an es ( ab icados de Silas ic Q7-4720) o e alua el ipo de silicona
pa a la ab icación de és os.
Se puede obse a g á icamen e en las igu as 3.34, 3.35 y 3.36. Si las ba as
es án ma cadas con un as e isco signi ica que exis en di e encias signi ica i as con una
con ianza del 95%, si es án ma cadas con dos as e iscos signi ica que exis en
di e encias signi ica i as al 99%.
72
*Figu a 3.44: Tensión máxima en e al núme o de ciclos.
*Figu a 3.35: De o mación máxima en e al núme o de ciclos.
*Figu a 3.36: Módulo de Young en e al núme o de ciclos.
-2
3
8
13
18
0
3000
6000
10000
Tensión (Mpa)
N
Tensión (MPa)-N(ciclos)de
ciclos)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0
3000
6000
10000
De o mación (%)
N
De o mación(%)-N(ciclos)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0
3000
6000
10000
Módulo de Young (MPa)
N
Módulo (E)-N(núme o de ciclos)
*
**
**
*
*
73
3.5. Medida de la elocidad de a ance en in es ino de
silicona
En la abla 3.22 se mues an los alo es ob enidos de las es p uebas de a ance
y sus medias. La elocidad de a ance media iene de e minada en la ecuación 3.2.
P ueba
Espacio (mm)
Tiempo (s)
1
50
135
2
50
180
3
50
130
Media
50
148,3 ± 27,5
*Tabla 3.22: Valo es ob enidos de las p uebas de a ance.
De ases an e io es del p oyec o “EndoWo m” se han ob enido di e en es
medidas de elocidad de a ance.
- En ubo de me ac ila o de 27,5 mm de diáme o in e no sin lub ica :
- En in es ino de ce do de 32 mm de diáme o in e io lub icado:
Al isualiza es as elocidades se jus i ica el esul ado del apa ado 3.3. Donde
la ue za de ijación de la ca idad CER con a las pa edes e a mucho más pequeña en el
in es ino de ce do que en el de silicona y más pequeña que en el ubo de me ac ila o, lo
que p o oca el deslizamien o de la ca idad CER y la eno me disminución de la
elocidad de a ance.
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