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García Prada, Juan Carlos

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    An approach to evaluating and benchmarking the mechanical behavior of a surgical mesh prototype designed for the repair of abdominal wall defects
    (Elsevier, 2021-10-28) García García, Carlos; Carrascal Morillo, MT; Castell Gómez, J.T.; Bernal Guerrero, Claudio; García Prada, Juan Carlos; https://orcid.org/0000-0003-3313-6556; https://orcid.org/0000-0002-2807-9182; https://orcid.org/0000-0002-0792-907X
    Ventral hernia repair is a common surgical procedure in abdominal surgery in which surgical mesh has become an essential tool to improve outcomes. To avoid recurrences the mesh needs to mimic the mechanical behavior of the abdominal wall. In this scenario the mechanical properties at the interface between the mesh and its surrounding tissue is critical for the performance of the device and, therefore, the success after surgery. We aimed to characterize and compare the mechanical behavior of the patented prototype mesh Spider and four commercial meshes at the mesh-tissue interface. The prototype mesh was designed based on the hypothesis that the best performance for a large-sized defect in a ventral hernia is obtained when the mesh presents an isotropic behavior. In contrast, commercial meshes presented significant anisotropic behavior. Mechanical properties of the meshes were characterized through uniaxial tensile tests. Longitudinal and transverse axes were defined for each mesh, and samples were cut in each axis orientation. Samples underwent uniaxial tensile testing, from which the elastic modulus in each axis was determined. The degree of anisotropy was calculated as the ratio between the elastic modulus in each axis. An in silico model of the ventral hernia defect was designed to simulate the mesh-tissue interface behavior via finite element method. Meshes were modelled by an hyperelastic orthotropic constitutive model, which allowed isotropic symmetry as particular case for the prototype mesh. Abdominal wall was modelled using a Neo-Hookean model. Once the simulations were launched, mesh-tissue interface behavior was evaluated through the difference between Von Mises stress values on either size of the interface, both on the external and the internal face of the mesh and abdominal wall. Mechanical response was anisotropic for all commercial meshes and isotropic for the Spider prototype. Among commercial, Ultrapro® was highly anisotropic. Tests revealed Gore-Tex® to be the stiffest, followed by Repol Angimesh® , Spider and Ultrapro®; Duramesh was found to be the most compliant. Concerning mesh-tissue behavior, simulation results revealed the Spider prototype and Duramesh to be the best; Spider due to its uniformity and lower stress difference thanks to its nearly isotropic behavior, and Duramesh due to its compliant behavior. Our results suggest that the compromise between stiffness and anisotropy must be considered in order to improve the mechanical performance of the meshes, bearing in mind that for large-sized ventral defects, nearly isotropic mesh ensures better performance.
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    Controles Adaptativos basados en Modelo de Referencia: nuevos Recursos Hardware Software para su implementación
    (['Universidad Nacional de Educación a Distancia (España)', 'Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica'], 2022) Peláez Lourido, Gerardo; Rubio Alonso, Higinio; Bustos Caballero, Alejandro; García Prada, Juan Carlos
    Este trabajo desarrolla un control no lineal basado en modelo de referencia (MRC) y Lyapunov. Este MRC puede acomodarse a las variaciones de las frecuencias naturales de un brazo robotizado flexible cuando cambia la carga que se transporta en su extremo. Se utiliza el método de matrices de transferencia para obtener las formas modales, las frecuencias naturales y los rangos de variación de éstas. Con ellas se diseña el control MRC que de acuerdo con el segundo método de Lyapunov debe mantener la derivada de la función potencial del error entre los estados del modelo y los del sistema real negativa para que el sistema sea estable.
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    Estudio del comportamiento vibratorio de un tren de alta velocidad en operación real mediante EGRSC y ECBF
    (['Universidad Nacional de Educación a Distancia (España)', 'Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica'], 2022) Artés Gómez, Mariano; Bustos Caballero, Alejandro; Castillo Zas, María Lourdes del; García Prada, Juan Carlos
    El Tren de Alta Velocidad se ha convertido en un transporte estratégico en los países europeos y asiáticos y cada vez son más los países que desarrollan infraestructuras para incorporar la Alta Velocidad a su sistema ferroviario. Sin embargo, mantener el buen historial de seguridad de este medio de transporte requiere un mantenimiento intensivo. Este trabajo estudia el comportamiento de un Tren de Alta Velocidad antes y después de una operación de mantenimiento integral. Para llevar a cabo esta tarea, se instala un conjunto de acelerómetros en uno de los ejes el tren con el objetivo de recolectar señales de vibración sin perturbar el funcionamiento normal del tren. A las señales de vibración obtenidas se les aplican las técnicas EGRSC y ECBF. A partir de los resultados obtenidos, se identifican varias regiones frecuenciales significativas que son comunes a ambas direcciones de viaje. Estos patrones deben tomarse como referencia para futuras acciones de mantenimiento.
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    Aplicación de tecnologías disruptivas para la digitalización del mantenimiento ferroviario
    (['Universidad Nacional de Educación a Distancia (España)', 'Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica'], 2022) Rubio Alonso, Higinio; Castejón Sisamón, Cristina; Soriano Heras, Enrique; Bustos Caballero, Alejandro; García Prada, Juan Carlos
    La Industria 4.0 está revolucionando el modo en el que se abordan todos los aspectos de un producto o servicio, y el ferrocarril no es ajeno a ello. Tradicionalmente, el mantenimiento realizado en el ferrocarril se ha centrado en un enfoque preventivo, pero los paradigmas del Mantenimiento 4.0 implican una evolución hacia estrategias de mantenimiento más novedosas basadas en la monitorización de la condición y el mantenimiento predictivo. En este artículo se sientan las bases para el desarrollo de un gemelo digital del bogie de un tren de Alta Velocidad que facilite la adopción estas nuevas metodologías. Para ello, se propone un gemelo digital de bogie compuesto por tres modelos: un modelo geométrico generado por ordenador, un modelo de elementos finitos y un modelo multicuerpo. Los tres modelos proporcionan la información inicial para el comportamiento dinámico del sistema que deberá ser completado con información del sistema real en operación.