Un análisis del efecto del volumen del cuerpo de la jeringa sobre la falla mecánica durante la inyección

Abstract

Antecedentes: las jeringas son dispositivos médicos críticos cuya integridad mecánica es esencial para garantizar su seguridad en las inyecciones. El volumen del cilindro puede influir en su rendimiento mecánico. Objetivo: este estudio investiga cómo el volumen del cilindro afecta la integridad mecánica de las jeringas, analizando la tensión de von Mises, el riesgo de pandeo y la seguridad general durante la inyección. Métodos: se utilizaron Autodesk Inventor 2021 y Ansys 2019 R2 para analizar jeringas de 1 ml, 3 ml, 5 ml y 10 ml. Se evaluaron las tensiones de von Mises y la susceptibilidad al pandeo durante inyecciones simuladas. Resultados: las jeringas más pequeñas presentaron mayores esfuerzos: 14,030 MPa para la de 1 ml, 10,532 MPa para la de 3 ml y 7,0150 MPa para las de 5 ml y 10 ml. La jeringa de 5 ml fue la más susceptible al pandeo, con una presión crítica de -0,1757 MPa. A pesar de ello, todas son seguras bajo condiciones normales. Conclusiones: el volumen del cilindro afecta el rendimiento mecánico, pero con un buen diseño, incluso las jeringas pequeñas pueden ser seguras, mejorando la fiabilidad de los tratamientos médicos.Background: syringes are critica! medical devices whose mechanical integrity is essential to ensure safety during injections. The cylinder volume can influence their mechanical performance. Objective: this study investigates how cylinder volume affects the mechanical integrity of syringes by analyzing von Mises stress, buckling risk, and overall safety during injection. Methods: autodesk Inventor 2021 and Ansys 2019 R2 were used to analyze syringes with volumes of 1 ml, 3 ml, 5 ml, and 10 ml. Von Mises stress and buckling susceptibility were evaluated during simulated injections. Results: smaller syringes showed higher stress levels: 14.030 MPa for the 1 ml syringe, 10.532 MPa for the 3 ml, and 7.0150 MPa for the 5 ml and 10 ml. The 5 ml syringe was the most susceptible to buckling, with a critical pressure of -0.1757 MPa. Despite this, all designs are safe under normal operating conditions. Conclusions: cylinder volume affects mechanical performance, but with proper design, even smaller syringes can remain safe, enhancing the reliability of medical treatments.