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Biomecánica y rediseño de pañales a partir de consideraciones alométricas

F Pécora1, M T Miralles 1,2, R Paterson1, A Paterson1,3, R Vecchio1,2

1 Centro de Investigación en Diseño Industrial de Productos Complejos, Fac. de Arquitectura, Diseño y Urbanismo, Universidad de Buenos Aires (CIDI-FADU-UBA), Intendente Güiraldes 2160, Pabellón III, Ciudad Universitaria, C1428EGA, Buenos Aires, Argentina. 2 Facultad de Ciencias Físicomatemáticas e Ingeniería, Pontificia Universidad Católica Argentina “Santa María de los Buenos Aires”, Av. A. Moreau de Justo 1300, C1107AAZ, Buenos Aires, Argentina. 3 Departamento de Hidraúlica, Facultad de Ingeniería, Universidad de Buenos Aires (FI-UBA), Paseo Colón 850, C1063ACV, Buenos Aires, Argentina. 3 Sanatorio Mater Dei, San Martin de Tours 2952, C1425DNB, Buenos Aires, Argentina. E-mail: [email protected] Absract: Este trabajo tiene por objetivo presentar aspectos de la integración del saber biomecánico en el campo proyectual. Esta integración se realiza durante el dictado del módulo “Biomecánica” en el curso de posgrado de la Carrera de Especialización en Biodiseño y Productos Mecatrónicos de la Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo de la Universidad de Buenos Aires (FADU-UBA). Se trata de una propuesta de mejora del diseño de pañales para bebés, extensiva a los distintos talles comerciales de este producto, realizada a partir de consideraciones biomecánicas y alométricas. Las variables consideradas en la relación alométrica son aquellas directamente involucradas en el diseño del pañal. A saber: el perímetro de cintura, el perímetro del muslo, largo de tiro y peso. Los valores experimentales fueron tomados a partir de mediciones en 200 bebés de entre 0 y 36 meses (rango de crecimiento donde se utilizan todos los talles de pañales). Se presenta el rediseño y redimensionamiento de los diferentes talles fundamentado a partir de este estudio. Se ilustran los resultados con el análisis de un talle en particular.

1. Introducción 1.1 Biomecánica para diseñadores industriales En 2007 comienza el dictado del Módulo “Biomecánica y Ergonomía Científica” en el marco de la Carrera de Especialización en Biodiseño y Productos Mecatrónicos (BIME) de la Fac. de Arquitectura, Diseño y Urbanismo de la Universidad de Buenos Aires (FADU-UBA). Se trata

XVIII Congreso Argentino de Bioingeniería SABI 2011 - VII Jornadas de Ingeniería Clínica Mar del Plata, 28 al 30 de septiembre de 2011

de un posgrado fuertemente orientado a la acualización e integración de saberes ligados a la innovación.

Desde un punto de vista teórico, asumiendo la postura de los modos de pensar de G. Breyer, la integración significa lograr la unión de las áreas de conocimiento propias del diseño industrial (saber melódico-icástico y saber artesanal-instrumental) con aquella del eje dialéctico polar del pensar abstracto-científico y del pensar concreto-poético [1]. Los trabajos propuestos en las clases, deben buscar, en consecuencia, el aprendizaje y aplicación de los conocimientos biomecánicos permitiendo la puesta en juego de los llamados modos metalógicos, es decir, aquellos que incorporan altos valores metafóricos de difícil clasificación propios del campo proyectual (imaginación, fantasía, invención y demás procesos del inconsciente).

La carrera cuenta con diversos módulos estrechamente articulados entre sí con el objetivo de lograr, en el breve plazo de la cursada, síntesis conceptuales a partir de la incorporación de nuevos saberes provenientes de otros campos, en nuestro caso particular, el biomecánico. Las integraciones parciales se llevan a la práctica durante los trabajos finales de cada módulo y la integración con los restantes módulos de la carrera, en dos workshops.

El curso está dirigido a profesionales cuya formación de origen está alejada de las ciencias exactas, de la ingeniería y de toda disciplina ligada a las ciencias biológicas. En efecto, se cuenta mayoritariamente con diseñadores industriales, arquitectos, ingenieros de producto, artistas orientados a la tecnología, ingenieros mecánicos, entre otras especialidades afines. A esta diversidad de orientaciones se suma aquella de contarse con alumnos provenientes de diferentes países de América Latina con formaciones curriculares y experiencias educativas y laborales diversas. El resultado es la consecuente multiplicidad de aportes y el planteo de problemáticas locales y regionales concretas. De la reflexión sobre esta doble heterogeneidad y, a partir de la experiencia de la enseñanza en la disciplina ([2] - [3]), surgió la propia heurística del curso centrada en la creatividad. Se trata de buscar la directa vinculación de los conceptos biomecánicos a impartir con proyectos concretos de interés para los alumnos. El módulo se aprueba con la entrega de los trabajos prácticos parciales y un trabajo final.

El trabajo final que se presenta en esta ocasión fue una propuesta para el rediseño de pañales que se comercializan en la actualidad. La misma fue el resultado de un estudio utilizando relaciones alométricas estáticas, intraespecíficas y análisis biomecánico. Se trata de una forma no convencional y original de abordar la reformulación del diseño de un producto bien conocido, complementaria a aquella que se centra en el uso de las clásicas planillas antropómetricas.

1.2 El concepto de alometría La alometría [4] entendida, en este caso, como la manifestación del fenómeno de variación de dimensiones corporales en diferentes individuos o en un mismo individuo con respecto a un dado parámetro evolutivo de referencia, permite una nueva mirada del patrón de cambios ocurrido en las etapas tempranas de desarrollo humano y demostró ser útil, en este caso, para el rediseño de pañales comerciales.

El estudio se realizó a partir de la ley alométrica clásica dada en la ecuación (1):

y = b xa (1)

siendo: “ y” la variable cuyo crecimiento se quiere vincular con el crecimiento de la variable “x”, “b” un parámetro de ajuste y “a” el coeficiente de alometría, el cual se calcula a partir de la pendiente de la recta obtenida al tomar logaritmos decimales a la ecuación (1). Los valores del este coeficiente son indicativos de la forma de crecimiento de la variable dependiente en función del crecimiento de la variable independiente. Si a > 1, (alometría positiva), el crecimiento de la variable independiente es mayor que aquél de la variable dependiente; si a < 1 (alometría negativa) ocurre lo contrario al caso anterior y si a = 1 (isomerismo), el crecimiento entre las variables es directamente proporcional, o sea, no hay cambio de forma con el aumento de tamaño, a diferencia de los dos casos anteriores.

Durante el crecimiento evolutivo humano, y en los primeros meses de vida, se manifiesta un considerable cambio de forma en los segmentos corporales humanos. En consecuencia, a partir


de la ecuación (1), se obtienen diferentes coeficientes alométricos característicos. Un ejemplo bien conocido es la relación entre la longitud del brazo y la estatura. En los bebés los brazos son más cortos en relación a la talla, con respecto a la misma relación en el hombre adulto [5].

2. Metodología Para este trabajo se utilizaron datos correspondientes a valores de variables antropométricas asociadas al diseño de pañales tomados en 200 bebés de entre 0 y 36 meses (rango de crecimiento donde se utilizan todos los talles de pañales). Se trató del peso, el diámetro de la cintura, el largo de tiro y el perímetro del muslo. La figura 1 presenta el esquema de un pañal comercial mostrando cómo se reflejan cada una de estas dimensiones en aquéllas del producto.

El peso se determina utilizando una balanza analítica colocando al bebé en posición de sentado sobre la misma. El pañal se selecciona por este parámetro.

La cintura se mide con un centímetro rodeando la cintura del bebé a la altura del ombligo en posición de parado. Esta dimensión se utiliza en relación al ancho total de cada talle del pañal (chasis más orejas de cierre). El tiro del pañal se mide con un centímetro y se toma desde el ombligo hasta la espalda, a la altura del ombligo, con el bebé en posición de parado. Esta dimensión se utiliza para determinar el largo, por talle, del pañal. El perímetro del muslo se toma con un centímetro que se coloca a lo largo de la ingle del bebé en posición de parado. Esta dimensión se utiliza para determinar la distancia desde la oreja hasta el frente y permite definir el largo de los elásticos en cada talle de pañal.

En una primera etapa se estudió la relación alométrica, ecuación (1), entre el peso y las tres

variables relevantes para el diseño de pañales ya mencionadas (perímetro de cintura, largo de tiro y perímetro del muslo). El ancho total del pañal se determina con el ancho porpiamente dicho (chasis) más el ancho correspondiente a las dos orejas de cierre. Las mismas tienen una área adhesiva para realizar el pegado sobre el loop de cierre en la parte frontal del producto. El perímetro del muslo determina la zona con elásticos, el largo de tiro determina, a su vez, el largo completo del cuerpo del pañal (chasis).

Los pañales están dimensionalmente diferenciados entre sí en seis talles de acuerdo al peso creciente de los bebés: recién nacido (RN), pequeño (P), mediano (M), grande (G), extra grande (XG) y extra extra grande (XXG). Sobre cada uno de los gráficos (figuras 2 a 4 ) se indicó con

Figura 1. Esquema que muestra la forma y dimensiones de un pañal comercial actual. Se indica la variable antropométrica utilizada para determinar las dimensiones del pañal. A saber: ancho total del pañal (perímetro de cintura), largo del pañal (largo de tiro) y perímetro de pierna (perímetro del muslo).


una línea horizontal el valor del logaritmo decimal de la cota máxima y, con otra línea horizontal, el valor del logaritmo decimal de la cota mínima de cada una de las variables antropométricas estudiadas para este diseño. Igual procedimiento, pero dibujando líneas verticales, se siguió para el logaritmo decimal de las cotas respectivas del peso. Los valores de todas estas cotas se encuentran en la tabla 1.

Las dimensiones finales de un pañal se determinan a partir de considerar estos valores máximos y mínimos para cada talle.

Para determinar el ancho del pañal (chasis más orejas), los valores mínimo y máximo están dados por el posicionamiento de las cintas adhesivas del cierre sobre el pañal.

El ancho mínimo corresponde a la concidencia exacta de las cintas adhesivas, sin superposición. El valor medio se determina cuando la separación de los extremos de las mismas es de 70 mm.

Tabla 1. Cotas del perímetro de cintura, largo de tiro, perímetro del muslo y peso, para cada uno de los talles de pañales comerciales actuales. Las cotas de las longitudes están dadas en cm y las del peso en kgf. Se adoptó esta unidad por ser la usualmente indicada en el producto.

Talle Perímetro de cintura

(cm)

Largo de tiro (cm)

Perímetro del muslo (cm)

Peso (kgf)

Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. 2 35,3 43,9 23,5 37,1 21,6 28,0 3,5 6,0 3 39,7 48,3 27,0 42,0 26,5 34,5 5,5 9,5 4 43,7 52,3 31,0 47,0 29,0 37,7 9,0 12,5 5 44,5 53,1 33,0 50,5 32,5 42,2 12,0 15,0 6 45,3 55,9 36,0 53,0 35,0 45,5 14,0 18,5

El valor máximo se toma cuando las cintas adhesivas llegan al extremo externo del loop de adhesión (ver figura 1). El largo de pañal se toma como el valor máximo del largo de tiro en cada talle.

Las cotas para la longitud de la zona eslastizada se determina a partir del perímetro del muslo. El valor mínimo corresponde al perímetro del muslo medido (elásticos sin estirar). Debido al estiramiento de los elásticos, el valor máximo se determina sumando al valor mínimo un 30 % de esta última longitud. En los pañales comerciales el peso viene indicado en la etiqueta exterior del talle correspondiente, en kgf. El talle pequeño (P) indica hasta 6 kgf, el mediano (M), grande (G) y extra grande (XG) indican el intervalo dado en la tabla 1 para cada caso. Para el talle XXG se considera la cota inferior en adelante.

3. Resultados Las figuras 2, 3 y 4 permiten calcular los parámetros “a” y “b” correspondientes a la relación alométrica (1). Se ha tomado el logaritmo decimal a ambos miembros de la ecuación (1) en cada caso. Los recuadros dibujados sobre los gráficos indican el logaritmo decimal de las cotas de las variables de diseño indicadas en la tabla 1, para cada talle. Los valores indicados en los ejes corresponden al valor del logaritmo de las variables respectivas. De la pendiente de los gráficos se puede obtener el parámetro “a”. De la ordenada al origen, el logaritmo decimal de “b”. Lo importante para el rediseño de pañales es observar el grado de inclusión de los datos experimentales en las “cajas” determinadas por las dimensiones de los distintos talles comerciales.

A partir de los gráficos realizados se puso en evidencia falencias en los talles, en el sentido de no cubrir correctamente con la población relevada. En los tres casos la alometría fue negativa. Es decir, a medida que el peso aumenta, hay un crecimiento menor de los parámetros considerados. Ello es debido a la estilización evolutiva de los bebés respecto al peso. Los


valores de los coeficientes del ajuste obtenidos a partir del modelo lineal se presentan en la tabla 2.

Figura 2. Gráfico del logaritmo decimal de la relación alométrica (1) correspondiente a las variables perímetro de cintura (cm) y. peso (kgf), para cada talle. Las líneas horizontales indican los valores del logaritmo decimal correspondiente al mínimo y al máximo del perímetro de cintura, respectivamente. Las líneas verticales corresponden a los valores del logaritmo decimal de las cotas mínima y máxima del peso. Ver tabla 1.

Figura 3. Gráfico del logaritmo decimal de la relación alométrica (1) correspondiente a las variables largo de tiro (cm) y. peso (kgf), para cada talle. Las líneas horizontales indican los valores del logaritmo decimal correspondiente al mínimo y al máximo del largo de tiro, respectivamente. Las líneas verticales corresponden a los valores del logaritmo decimal de las cotas mínima y máxima del peso. Ver tabla 1.


Figura 4. Gráfico del logaritmo decimal de la relación alométrica (1) correspondiente a las variables perímetro del muslo (cm) y. peso (kgf), para cada talle. Las líneas horizontales indican los valores del logaritmo decimal correspondiente al mínimo y al máximo del perímetro del muslo, respectivamente. Las líneas verticales corresponden a los valores del logaritmo decimal de las cotas mínima y máxima del peso. Ver tabla 1.

Tabla 2. Coeficientes de ajuste a partir del modelo lineal. Var. indep. a log b Regresion (R2) Perím. de cintura

0.213 1.46 0.75

Largo de tiro 0.263 1.26 0.75 Perim. del muslo

0.411 1.02 0.88

4. Discusión A partir de los resultados mostrados en las figuras 2 a 4, se modificaron los rangos de los pesos de los talles 2, 3, 4 y 5 y los perímetros de cintura de los talles 4, 5 y 6. Se redujo en todos los talles el largo de tiro y el perímetro del muslo. La tabla 2 presenta las nuevas cotas para determinar las dimensiones de las variables de diseño obtenidas a partir de las consideraciones alométricas.

Tabla 3. Cotas del perímetro de cintura, largo de tiro, perímetro de muslo y peso, propuestos para la mejora del producto para cada talle. Las cotas de las longitudes están dadas en cm y las del peso en kgf. Se adoptó esta unidad por ser la usualmente indicada en el producto. Talle Perímetro de

cintura (cm) Largo de tiro

(cm) Perímetro del muslo (cm)

Peso por talle propuesto (kgf)

Min. Máx. Min. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. 2 35,3 43,9 23,5 34,0 18,6 25,0 3,5 5,6 3 39,7 48,3 26,0 39,0 23,5 30,5 5,0 8,0 4 42,2 52,3 29,0 44,0 26,0 34,7 7,5 11,5 5 46,5 55,1 33,0 47,5 29,5 38,2 11,0 15,0 6 48,3 58,9 36,0 50,0 32,0 42,5 14,0 18,5

El criterio para redefinir las nuevas cotas surgió a partir del estudio alométrico para cada

talle.


La figura 5 muestra el gráfico del logartimo decimal de la relación alométrica (1) correspondiente a las variables perímetro del muslo y peso con las cotas redefinidas. Esta figura debe compararse con la figura 4 donde el cambio en los talles 2 ,3 y 4 es evidente.

Figura 5. Gráfico del logaritmo decimal de la relación alométrica (1) correspondiente a las variables perímetro del muslo (cm) y. peso (kgf), para cada talle. Las líneas horizontales indican los valores del logaritmo decimal correspondiente al mínimo y al máximo del perímetro del muslo, respectivamente. Las líneas verticales corresponden a los valores del logaritmo decimal de las cotas mínima y máxima del peso. Ver tabla 3.

Figura 6. Bocetos del nuevo pañal propuesto correspondiente al talle 4 (derecha) y del pañal comercial del mismo talle ( izquierda). Las cotas están dadas en mm.


Para cada talle se realizó un estudio semejante al que se presenta para el talle 4. La figura 6 presenta, a la derecha, el boceto de pañal correspondiente al talle 4 con sus nuevas dimensiones. Para realizar una rápida comparación se incluye el pañal comercial actual (esquema de la izquierda).

La segmentación de los talles por peso suele provenir de datos correspondientes a las curvas de crecimiento del peso a lo largo del tiempo. Durante el primer año de vida hay considerable dispersón de los valores antropométricos. Esta dispersión aumenta a lo largo de los meses. A ello se suma la diferencia de género. El criterio de la división por talles corresponde a intervalos de crecimiento aproximado de 6 meses. Los valores de la tabla 3 cubren completamente el rango de pesos hasta los dos años, pero con una segmentación que se espera sea más adecuada. Los resultados también ajustan a los esperados a partir de fórmulas de uso frecuente como la dada en la ecuacion (2):

Peso =� � ��

� �kgf� (2)

5. Conclusiones En este trabajo se realiza una propuesta de rediseño de talles de pañales a partir de modificar los parámetros antropométricos de relevancia para el diseño de este producto. Las modificaciones surgen de la integración del concepto de alometria a aquellos saberes del ambito proyectual objetual. Se trabaja actualmente en la etapa de validación del producto propuesto.

Se destaca que el trabajo corresponde a un trabajo final del módulo de “Biomecánica”. Se trata de un módulo de corta duración (36 hs), donde sólo se puede empezar a bosquejar un proyecto que puede tener continuidad en los otros módulos, ser integrado al proyecto realizado en los workshops, o bien, ser parte de algún proyecto profesional en curso, como en este caso.

Las fórmulas alométricas, al igual que todas aquellas leyes relacionadas con el tamaño y la formas biológicas clásicas ([6] - [7]), están actualmente en revisión ([8] - [9]). Ello es debido a sus diversas aplicaciones.

Este trabajo pone en evidencia las ventajas de poder pensar un producto sumamente conocido como un pañal desde un lugar diferente al de las clásicas plantillas antropometricas [10]. Plantea la necesidad de discutir el concepto de morfologìa de la adaptación [11] ligado, por su parte, al de funcionalidad optimizada en relación a los productos estandarizados. En particular, en este caso, se trata de un producto desarrollado para una población restringida respecto a aquella de comercialización del producto.

Bibliografia

[1] Breyer G 2003 Heurisitica del diseño Colección Cuadernos de Cátedra Ediciones de la Facultad de Arquitectura Diseño y Urbanismo Universidad de Buenos Aires Buenos Aires pp 85-89. [2] Miralles M T, Paterson A, Paterson R y Mariño M 2006 La biomecánica humana y la enseñanza de las ciencias físicas en los diferentes niveles educativos Cuerpo y Cultura: Prácticas corporales y diversidad Aisenstein A. (comp.) Edit. Libros del Rojas Buenos Aires pp 196-214. [3] Miralles M y Giuliano G 2008 Biónica: eficacia versus eficiencia en la tecnología natural y artificial, Scientiae Studia. Revista Latino-Americana de Filosofia e História da Ciência São Paulo, 6 3 pp 359-369. [4] Gayon J 2000 History of the concept of allometry Am. Zool 40 pp 748-758. [5] Thomas A. McMahon and Bonner J T 1986 Tamaño y vida Biblioteca Scientific American Barcelona Editorial Labor p 32. [6] D’Arcy Thompson 1980 Sobre crecimiento y la forma H. Blume Ediciones Madrid pp 259-312. [7] Damuth J 1981 Population density and body size in mammals Nature 290 pp. 699-700. [8] Mackenzie D 1999 New clues to why size equals destiny Science 4 june p 284.


[9] Bouligand Y y Lespescheux L 1998 La teoria de las transformaciones Mundo científico 190 pp 17-19. [10] Diffrient N, Tilley A and Harman D 1981 Humanscale 1/2/3 Proyect H. Dreyffus Asocciates Publishers The MIT Press Cambridge pp 10-11. [11] Williams CH 1984 Los orígenes de la forma GG Diseño Editorial Gustavo Gil. S. A. Barcelona.


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