ISSN 1984-8218
Avaliação da Força de Acoplamento em Juntas Ósseas Aparafusadas
Joyson Luiz Pacheco
Eduardo Luiz Scariot*
Faculdade de engenharia - PUCRS
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Porto Alegre - RS - Brasil
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Eliete Biasotto Hauser
Faculdade de matemática - PUCRS
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Porto Alegre - RS - Brasil
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RESUMO
Tanto na medicina quanto na odontologia, uma das áreas que mais vem atraindo interesse
dos profissionais está associada à reconstrução de fraturas ósseas, em especial as fraturas
faciais.
Estudos indicam que a segunda estrutura facial que mais apresenta traumatismos é o
complexo zigomático. Tais fraturas prejudicam fortemente a vida socioeconômica das pessoas,
uma vez que dependendo da gravidade do traumatismo podem afastar o indivíduo da sociedade
e, por consequência, de suas fontes de rendimento [3].
O principal objetivo deste trabalho é avaliar a força de acoplamento em ligações ósseas
aparafusadas em fraturas ocorridas no complexo zigomático, onde a união das partes ósseas foi
realizada através de um parafuso de recente desenvolvimento denominado neck screw [2].
Para estimar essa força, foram realizados estudos do parafuso neck screw,utilizado para a
fixação da fratura óssea, medições do mesmo, avaliação do coeficiente de atrito presente entre o
parafuso e o osso a ser suturado.
Obtivemos os seguintes parâmetros necessários para a realização dos cálculos da força de
acoplamento presente na junta óssea: diâmetro primitivo (dp)=13,796mm, diâmetro do colar
(dc)=3,15mm, ângulo de rosca (α)=60º e o ângulo de avanço (λ)=14,23º
As medidas do parafuso utilizadas para a avaliação proposta foram obtidas através de um
projetor de perfil da marca Nikon, modelo V-16 com número de série 36914. O referido
equipamento apresenta um curso de 50mm x 50mm e uma resolução de 1µm.
O torque aplicado ao parafuso para que o mesmo pudesse realizar a fixação das partes
ósseas fraturadas foi medido utilizando o próprio motor de inserção do parafuso. Através do
motor é possível calibrar o torque final ao inserir o parafuso no osso neste caso no valor de
T=0,3N.m.
Os coeficientes de atrito f e fc entre o parafuso e o osso zigomático foram determinados
através da análise de estudos anteriormente realizados e variam entre os valores de 0,3 e 0,4 [1].
O cálculo da força de acoplamento das partes ósseas foi realizado a partir das Eq. (1) e
Eq.(2) apresentados por Shigley [5] e Norton [4] respectivamente.
Fi =
Fi =
T
(1)
  dp   tan λ + f ⋅ sec(α )   fc ⋅ dc  
   ⋅ 

  2  1 − f ⋅ tan(λ ) ⋅ sec(α )  +  2  




T
(2)
  dp   f + tan(λ ) ⋅ cos(α )  dc

   ⋅ 

  2  cos(α ) − f ⋅ tan(λ )  + 2 ⋅ fc 




* Bolsista de Iniciação Científica PIBIC/CNPq
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ISSN 1984-8218
Sendo Fi a força de acoplamento, T o torque aplicado, dp o diâmetro primitivo, dc o
diâmetro do colar, f o coeficiente de atrito da rosca, fc o coeficiente de atrito do colar, α o
ângulo de rosca e λ o ângulo de avanço.
A utilização destes conceitos se deu pelo fato dos mesmos serem as principais referências
técnicas na área deste trabalho e são amplamente utilizados como bibliografia básica do
curso de engenharia mecânica.
O cálculo foi realizado variando-se os valores do coeficiente de atrito entre os valores de
0,30 e 0,40, por com incrementos de 0,01 a cada avaliação realizada.
Os resultados obtidos através de tais equações são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 - Força de acoplamento em Newtons
Coeficiente
0,30
0,31
0,32
0,33
0,34
0,35
0,36
0,37
0,38
0,39
0,40
acoplamento 282,2
274,7
267,5
260,7
254,2
248,1
242,2
236,5
231,1
225,9
221,0
de atrito
Força de
(Eq.1 e Eq.2)
Através da realização dos cálculos propostos, observou-se, que a força de acoplamento em
ligações ósseas variou de 282,2N para um coeficiente de atrito de 0,30 a 221,0N para um
coeficiente de atrito de 0,40, resultando em uma diferença de 61,2N entre os valores extremos
do processo.
A partir das análises realizadas, foi possível concluir que a força de acoplamento em juntas
ósseas aparafusadas varia linearmente com a variação do coeficiente de atrito, variação esta
devido à presença de sangue, partículas ósseas e demais fatores.
Vê-se também que o resultado final da força de acoplamento não apresenta diferença entre
os métodos de cálculo utilizados e que os valores encontrados encontram-se dentro da faixa de
trabalho do processo de inserção do parafuso neck screw.
Cabe salientar que para essa avaliação, o resultado final da força de acoplamento não
apresenta diferença em relação ao método de cálculo utilizado, ou seja, utilizando-se tanto os
conceitos apresentados por Shigley [5], quanto por Norton [4] os resultados são semelhantes.
Palavras-chave: Força de acoplamento; ligações ósseas; fixação de fratura; parafusos ósseos;
neck screw
Referências
[1] G. Chotkowski; T. I. Eggleston; D. Buchbinder; “Lag screw fixation of a nonstable
zygomatic complex fracture: case report.”, J Oral Maxillofac Surg, V.55, p.183-185, 1997.
[2] D. A. Gaziri, Fixação rígida com parafuso tipo Neck Screw em fraturas tetrapóides de
zigoma [documento impresso e eletrônico]. PortoAlegre, 2007. 95 f.
[3] M. A. Holderbaum; C. S. Lorandi, “Levantamento epidemiológico das fraturas de face na
comunidade atendida junto ao Grupo Hospitalar Conceição”, Revista Odonto Ciência, n. 24,
p. 45-67, 1997.
[4] R. L. Norton, Projeto de máquinas: uma abordagem integrada. 2. ed. Porto Alegre:
Bookman, 2006. 931 p
[5] J. E. Shigley, Projeto de engenharia mecânica, 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2005. 960 p.
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