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Evaluación y uso del Modelo
Descripción
Modelo E3 - Estructura: Huesos
El modelo se evalúa tanto en forma formal como empírica. La evaluación formal determina en qué medida la red lógica se basa en principios físicos o en relaciones matemáticas ajustadas a la realidad pero sin sustento causal, y en qué medida cada variable proviene de un principio general o de un ajuste específico a la operación observada. La evaluación empírica, en paralelo, corre experimentos o compara con datos medidos para validar que el modelo predice correctamente lo que va a ocurrir.
Tras estas validaciones —y con las incertidumbres y resguardos que corresponda mantener— el modelo puede usarse en simuladores que pronostican el comportamiento del sistema según la situación que se está estudiando.
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Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Carga combinada del hueso
Representa al hueso como viga rígida sometida simultáneamente a compresión, tracción, flexión y torsión. Las cargas externas y musculares generan fuerza axial, cortante, momento flector y torque. La combinación conserva cada componente para alimentar los cálculos de tensión y deformación. La longitud del hueso participa además en el brazo de palanca de las fuerzas musculares.
Grupo 2: Grupo 2: Material cortical y trabecular
Distingue las propiedades mecánicas corticales y trabeculares. El hueso cortical tiene módulo elástico y resistencia a compresión altos; el trabecular es más poroso, blando y con módulo menor. La porosidad y el tipo de tejido condicionan la rigidez efectiva y la respuesta a las cargas. La resistencia última cortical se trata como entrada proveniente del modelo de fractura aguda.
Grupo 3: Grupo 3: Tensiones y flexión de viga
La sección transversal y su segundo momento de área transforman las cargas en tensiones y deflexión. Euler–Bernoulli vincula momento flector, módulo elástico e inercia geométrica con curvatura y deflexión. La tensión normal combina contribuciones axial y de flexión. El segundo momento de área incrementa la resistencia geométrica a flexión.
Grupo 4: Grupo 4: Torsión de Saint-Venant
La torsión se modela mediante Saint-Venant. El torque, el módulo de corte y la geometría torsional determinan el giro por unidad de longitud y la tensión cortante. La rigidez torsional crece con el módulo de corte y el momento torsional de la sección. Esta rama converge con las tensiones normales en el estado combinado de carga.
Grupo 5: Grupo 5: Carga cíclica, Wolff y fractura por estrés
La carga cíclica repetida genera un estímulo mecánico y líneas de tensión principal. La ley de Wolff se representa como orientación adaptativa de la estructura interna hacia esas direcciones, sin inventar una cinética temporal específica. La fractura por estrés se activa cuando la demanda microscópica acumulativa supera la capacidad de reparación. El criterio se conserva como umbral fenomenológico conectado al modelo externo de capacidad de remodelado.
Grupo 6: Grupo 6: Impacto y onda de tensión
Un impacto deportivo repentino introduce una carga transitoria en el hueso cortical. La velocidad de una onda longitudinal depende del módulo elástico y de la densidad del tejido, y determina un tiempo de tránsito a lo largo del hueso. Ese tiempo es muy corto frente a la deformación visible macroscópica, formalizando la transmisión rápida de la carga instantánea. La amplitud de tensión de impacto se conserva como observable de la rama dinámica rápida.
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