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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E3 - Estructura: Huesos
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4378
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.
ID:1603
Grupo 1: Grupo 1: Carga combinada del hueso
Descripción
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.
Pregunta clave: 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. El propio segundo momento de área de la sección transversal de este hueso determina, en cambio, tanto a su propia resistencia final a la flexión como a su propia rigidez final a la torsión, mientras que la propia longitud final de ese mismo hueso define, en consecuencia, al propio brazo de palanca de cada fuerza muscular que actúa sobre él, exactamente esta misma fuerza muscular que ya establece otro modelo de este conjunto. Este hueso constituye, en general, a la propia estructura rígida final de este sistema musculoesquelético, y se modela, en consecuencia, dentro de esta misma biomecánica deportiva como una viga sometida tanto a una carga de compresión como a una carga de tracción, de flexión, de torsión o a cualquier combinación entre todas ellas a la vez. Por eso este modelo, con este hueso modelado como una viga con el que se abrió, hace que el propio modelo de viga de Euler-Bernoulli describa, en consecuencia, tanto a la propia deflexión final de ese hueso como a la propia distribución final de tensiones dentro de él bajo una carga transversal, mientras que la propia teoría de Saint-Venant describe, en cambio, a esta misma torsión de ese hueso con la que se abrió este modelo.
ID:2541
Grupo 2: Grupo 2: Material cortical y trabecular
Descripción
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.
Pregunta clave: 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. Este hueso cortical presenta, en cambio, tanto un módulo de elasticidad como una resistencia a la compresión considerablemente altos, exactamente esta misma resistencia última del hueso bajo una compresión dada que ya establece otro modelo de este conjunto sobre una fractura aguda, mientras que este hueso trabecular resulta, en cambio, mucho más poroso y mucho más blando que ese mismo hueso cortical, con un módulo de elasticidad final considerablemente más bajo que el de ese hueso cortical. Que este hueso reciba, en cambio, un impacto deportivo repentino hace que, en consecuencia, una onda de tensión se propague, en consecuencia, a una velocidad extraordinariamente alta a lo largo de todo este mismo hueso cortical con el que se abrió este modelo, transmitiendo en consecuencia a esta misma carga instantánea del impacto mucho antes de que ese hueso logre deformarse de manera visible. El propio segundo momento de área de la sección transversal de este hueso determina, en cambio, tanto a su propia resistencia final a la flexión como a su propia rigidez final a la torsión, mientras que la propia longitud final de ese mismo hueso define, en consecuencia, al propio brazo de palanca de cada fuerza muscular que actúa sobre él, exactamente esta misma fuerza muscular que ya establece otro modelo de este conjunto.
ID:2542
Grupo 3: Grupo 3: Tensiones y flexión de viga
Descripción
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.
Pregunta clave: 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. El propio segundo momento de área de la sección transversal de este hueso determina, en cambio, tanto a su propia resistencia final a la flexión como a su propia rigidez final a la torsión, mientras que la propia longitud final de ese mismo hueso define, en consecuencia, al propio brazo de palanca de cada fuerza muscular que actúa sobre él, exactamente esta misma fuerza muscular que ya establece otro modelo de este conjunto. Por eso este modelo, con este hueso modelado como una viga con el que se abrió, hace que el propio modelo de viga de Euler-Bernoulli describa, en consecuencia, tanto a la propia deflexión final de ese hueso como a la propia distribución final de tensiones dentro de él bajo una carga transversal, mientras que la propia teoría de Saint-Venant describe, en cambio, a esta misma torsión de ese hueso con la que se abrió este modelo.
ID:2543
Grupo 4: Grupo 4: Torsión de Saint-Venant
Descripción
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.
Pregunta clave: 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.
ID:2544
Grupo 5: Grupo 5: Carga cíclica, Wolff y fractura por estrés
Descripción
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.
Pregunta clave: 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. Una fractura por estrés de este hueso ocurre, en consecuencia, precisamente cuando esta misma carga cíclica repetida supera a esta misma capacidad de reparación microscópica de ese hueso, exactamente esta misma fractura por estrés que ya establece otro modelo de este conjunto sobre una capacidad de remodelado óseo superada. Bajo una carga cíclica repetida de este deporte, en cambio, este mismo hueso se adapta mediante su propio remodelado óseo, según la misma ley de Wolff, orientando en consecuencia a su propia estructura interna según las líneas de tensión principal que atraviesan a ese mismo hueso.
ID:2545
Grupo 6: Grupo 6: Impacto y onda de tensión
Descripción
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.
Pregunta clave: 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. Que este hueso reciba, en cambio, un impacto deportivo repentino hace que, en consecuencia, una onda de tensión se propague, en consecuencia, a una velocidad extraordinariamente alta a lo largo de todo este mismo hueso cortical con el que se abrió este modelo, transmitiendo en consecuencia a esta misma carga instantánea del impacto mucho antes de que ese hueso logre deformarse de manera visible.
ID:2546