Informe fluxa ibv

EVALUACION DE UN CALZADO DE TACÓN CON UN SISTEMA DE ABSORCIÓN DE IMPACTOS Y DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES INNOVADOR

Dirigido a: GEDECA, S.L.

NOVIEMBRE 2009

INSTITUTO DE BIOMECÁNICA DE VALENCIA


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HOJA DE FIRMAS Y CONDICIONES

Fecha: __ /__ /__

Informe preparado por: D./Dña. José Olaso

Fdo.:

Revisado por:

D./Dña. Juan Carlos González D./Dña. José Luis Peris Director/a de Ámbito Director/a de Línea Fdo.:

Fdo.:

Aprobado por: D./Dña. Jaime M. Prat Pastor Director de I+D

Fdo.:

CONDICIONES

1. El Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV) responde únicamente de los resultados consignados en este informe y referidos exclusivamente a los materiales o muestras que se indican en el mismo y que queden en su poder. Salvo mención expresa, las muestras han sido libremente elegidas y enviadas por el solicitante.

2. El IBV no se hace responsable de la errónea interpretación o uso indebido que pueda hacerse de este informe, cuya reproducción total o parcial con fines de publicidad, sin autorización expresa del IBV, está prohibida.

3. Los resultados se consideran propiedad del solicitante y sin autorización previa el IBV se abstendrá de comunicarlos a un tercero.

4. La muestra de ensayo objeto de este informe permanecerá en el IBV durante un periodo de tiempo de seis meses a partir de la fecha de emisión del mismo. Transcurrido este plazo se procederá a su destrucción, por lo que cualquier reclamación debe realizarse dentro de ese plazo.



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C o n t e n i d o

HOJA DE FIRMAS Y CONDICIONES

1. INTRODUCCIÓN, ANTECEDENTES Y OBJETIVOS

2. MATERIAL Y MÉTODOS

3. RESULTADOS

4. ANÁLISIS Y CONCLUSIONES



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1. INTRODUCCIÓN, ANTECEDENTES Y OBJETIVOS

El objetivo principal de este documento es evaluar funcionalmente, desde el punto de vista de la biomecánica y la percepción, los prototipos de un nuevo calzado de tacón que ha desarrollado la empresa FLUXÀ.

Las recomendaciones de diseño que se hacen en este informe son el resultado del análisis de de los estudios biomecánicos y de percepción realizados previamente.

2. MATERIAL Y MÉTODOS

El proyecto se ha desarrollado en dos fases.

• FASE 1: EVALUACIÓN FUNCIONAL DEL CALZADO

En esta fase se ha evaluado el calzado de tacón mediante ensayos de valoración funcional con sujetos.

• FASE 2: PROPUESTAS DE REDISEÑO Y MEJORA DEL CALZADO

En esta fase se han generado recomendaciones de rediseño para la mejoras del calzado a partir de los resultados obtenidos en la evaluación.

A continuación se describen en más detalles ambas fases:

FASE 1: EVALUACIÓN FUNCIONAL DEL CALZADO

En esta fase se ha realizado la evaluación del calzado de tacón mediante ensayos de valoración funcional con sujetos. A continuación se describen los prototipos y los protocolos de ensayo seguidos.

A. PROTOTIPOS

Los ensayos se han desarrollado con dos prototipos de tacón diseñado por la empresa FLUXÀ (tacón redondeado, tacón en ángulo) y con el prototipo representativo del mercado aportado por la empresa. A continuación se muestran los prototipos que fueron evaluados:



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DESCRIPCIÓN IMAGEN

ZAPATO TACÓN REDONDEADO

ZAPATO TACÓN EN ÁNGULO

ZAPATO REPRESENTATIVO DEL

MERCADO



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La diferencia entre los prototipos proporcionados por la empresa es la forma de la base del tacón. Ambos modelos presentan geometrías en dicha parte diferentes tal y como puede observarse en las imágenes anteriores.

B. PROTOCOLO

A continuación se describe la metodología seguida durante los ensayos. Específicamente se han llevado a cabo los siguientes ensayos:

Tipo de ENSAYO ASPECTOS considerados

Análisis de la percepción Confort, usabilidad y ajuste

Biomecánica Distribución de presiones

Absorción de impactos

A continuación se describen dichos ensayos.

ANÁLISIS PERCEPTIVO: ensayo de confort, usabilidad y ajuste

Experiencia de compra

Las usuarias han participado en la simulación de una experiencia de compra con los tres modelos de calzado anteriormente especificados. Las pruebas se han realizado siguiendo la siguiente secuencia:

• Recepción de las usuarias. • Prueba de los tres modelos de calzado durante 5-10 minutos de modo que se

simuló el comportamiento habitual de las usuarias en la compra de calzado en tiendas. El orden de prueba de los prototipos se aleatorizó para eliminar el efecto de aprendizaje.

• Realización de un cuestionario referente a la experiencia de compra.

Pruebas de confort

El objetivo es el de recabar información sobre sus preferencias en relación con las sensaciones de confort y la incidencia de molestias asociadas al calzado. Los ensayos se realizaron del siguiente modo:

• Las usuarias probaron los zapatos de tacón durante 30 minutos en el interior y en el exterior de las instalaciones del IBV.

• Realización de un cuestionario referente a los niveles de confort general.

ANÁLISIS BIOMECÁNICO

Ensayo de distribución de presiones

El objetivo de este ensayo es obtener datos de interacción usuaria-zapato de tacón desde el punto de vista de las presiones obtenidas en la planta del pie. El proceso que se siguió para obtener las medidas fue el siguiente:

• Se incorporaron al calzado de tacón unas plantillas instrumentadas flexibles de 64 cerámicas piezoeléctricas distribuidas a lo largo de su superficie.



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9/28

• Las usuarias caminaron siguiendo su patrón de marcha habitual con el equipo de

medida de plantillas instrumentadas de modo que se obtuvieron los mapas de presiones plantares.

Figura1. Equipo de medida de distribución de presiones

Ensayo de absorción de impactos

Durante la marcha se producen impactos localizados en la región del talón que son transmitidos al sistema músculo - esquelético en forma de vibraciones.

Para evaluar el grado de transmisión de dichas vibraciones con el uso del calzado de tacón, el laboratorio del IBV tiene equipamiento con plataformas dinamométricas, un cronometro digital para medir la velocidad de desplazamiento de los sujetos y un sistema de sincronización para la grabación de dichas señales, de forma que sus comienzos correspondan al mismo instante de tiempo.

Las usuarias caminaron sobre la plataforma siguiendo su patrón de marcha habitual y se les realizó un control de la velocidad de desplazamiento.

Tras registrar las medias de la fuerzas se promediaron las fuerzas verticales con el objetivo de extraer información sobre la absorción de impactos de los prototipos.

3. RESULTADOS

A continuación se describen los resultados obtenidos en cada una de las pruebas descritas:

• Análisis perceptivo del confort • Análisis biomecánico

o Distribución de presiones o Absorción de impactos

• Análisis constructivo •



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ANÁLISIS PERCEPTIVO: ensayo de confort, usabilidad y ajuste

Los resultados de los análisis perceptivos en los ensayos de experiencia de compra y las pruebas de confort no difieren en gran medida. A continuación se muestran los resultados válidos para ambos casos:

60

4040 40

20

40 40

20

0

20

40

60

80

100

DEMASIADO BLANDO

UN POCO BLANDO

NI BLANDO NI DURO

UN POCO DURO

DEMASIADO DURO

Po

rcen

taje

(%)

¿QUÉ OPINA DE LA FLEXIBILIDAD DEL CORTE?

MERCADO TACÓN REDONDEADO TACÓN EN ÁNGULO

40

60

20

60

2020

80

0

20

40

60

80

100

MUCHO MÁS BLANDO

UN POCO MÁS BLANDO

IGUAL UN POCO MÁS DURO

MUCHO MÁS DURO

Po

rcen

taje

(%)

¿CÓMO PREFERIRÍA LA FLEXIBILIDAD DEL CORTE?




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60

40

20

40

0

20

40

60

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DEMASIADO BLANDO

UN POCO BLANDO

NI BLANDO NI DURO

UN POCO DURO

DEMASIADO DURO

Po

rcen

taje

(%)

¿QUÉ OPINA DE LA DUREZA DEL MATERIAL DE LA SUELA?


40

60

20

80

20

40 40

0

20

40

60

80

100

MUCHO MÁS BLANDO

UN POCO MÁS BLANDO

IGUAL UN POCO MÁS DURO

MUCHO MÁS DURO

Po

rcen

taje

(%)

¿CÓMO PREFERIRÍA LA DUREZA DEL MATERIAL DE LA SUELA?




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100

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40

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0

20

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60

80

100

ZONA DELANTERA

ZONA TRASERA ENFRANQUE NINGUNA

Po

rcen

taje

(%)

¿LE COMPRIME EL ZAPATO EN ALGUNA ZONA DEL PIE?


20

60

20

60

40

60

20 20

0

20

40

60

80

100

MEJORA MUCHO

MEJORA UN POCO

NI MEJORA NI EMPEORA

EMPEORA UN POCO

EMPEORA MUCHO

Po

rcen

taje

(%)

¿SIENTE UN ALIVIO DE PRESIONES EN LA PLANTA DEL PIE EN COMPARACIÓN CON SU

CALZADO HABITUAL?




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0

40 40

2020

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40

20

40

0

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80

100

MUY CÓMODA

CÓMODA NI CÓMODA NI

INCÓMODA

INCÓMODA MUY INCÓMODA

Po

rcen

taje

(%)

GRADO DE CONFORT PROPORCIONADO POR LA PARTE TRASERA DE LA SUELA


20

60

2020

60

20

40

20 20 20

0

20

40

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100

MUY CÓMODA

CÓMODA NI CÓMODA NI

INCÓMODA

INCÓMODA MUY INCÓMODA

Po

rcen

taje

(%)

GRADO DE CONFORT PROPORCIONADO POR LA PARTE DELANTERA DE LA SUELA




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2020 20 20 20 20

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20

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MUY CÓMODO

CÓMODO NI CÓMODO NI

INCÓMODO

INCÓMODO MUY INCÓMODO

Po

rcen

taje

(%)

GRADO DE CONFORT PROPORCIONADO POR EL TACÓN


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20

40

60

20

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0

20

40

60

80

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MUY CÓMODO


INCÓMODO


Po

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(%)

GRADO DE CONFORT PROPORCIONADO POR LA PARTE DELANTERA DEL CORTE




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2020

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2020

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MUY CÓMODO


INCÓMODO


Po

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(%)

GRADO DE CONFORT PROPORCIONADO POR LA PARTE TRASERA DEL CORTE


20

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20

40 40

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20

0

20

40

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MUY CÓMODO


INCÓMODO


Po

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taje

(%)

GRADO DE CONFORT PROPORCIONADO POR EL CALZADO




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0

20

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MUY ESTABLE ESTABLE NI ESTABLE NI INESTABLE

INESTABLE MUY INESTABLE

Po

rcen

taje

(%)

GRADO DE ESTABILIDAD PROPORCIONADO POR EL CALZADO


100

40

60

40

60

0

20

40

60

80

100

TACÓN ZONA DELANTERA

AMBAS NINGUNA

Po

rcen

taje

(%)

ZONA DEL CALZADO QUE APORTA INESTABILIDAD




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20

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40

20

60

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0

20

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Po

rcen

atje

(%)

PREFERENCIAS DE LAS USUARIAS

CONFORT ESTABILIDAD AJUSTE GLOBAL

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20

60

40

60 60

20 20

40

20

0

20

40

60

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100

CONFORT ESTABILIDAD AJUSTE GLOBAL

Po

rcen

taje

(%)

PREFERENCIAS DE LAS USUARIAS




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100

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40

60

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0

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40

60

80

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SÍ NO

Po

rcen

taje

(%)

¿COMPRARÍA EL CALZADO?




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ANÁLISIS BIOMECÁNICO

Distribución de presiones

Los resultados de la distribución de presiones se han contrastado con los resultados obtenidos en los ensayos de junio y noviembre y sus respectivos prototipos.

En los ensayos realizados en el mes de junio de 2009, la empresa FLUXÁ proporcionó unos prototipos que se caracterizaban por tener tacones que soportaban diferentes pesos. Uno de los prototipos resistía 70 Kg (a partir de ahora lo denominaremos dureza 7) y el otro aguantaba 90 Kg (denominado en el informe dureza 9).

En los ensayos desarrollados en noviembre de 2009 los prototipos que se han ensayado difieren respecto a los empleados en junio en una serie de características que se detallan en la tabla a continuación:

DENOMINACIÓN DE LOS PROTOTIPOS FECHA CARACTERÍSTICAS y/o MODIFICACIONES

RESPECTO A PROTOTIPOS ANTERIORES

Dureza 7 Junio

Peso soportado por el muelle del tacón: 70 Kg.

Dureza 9 Peso soportado por el muelle del tacón: 90 Kg.

Tacón redondeado

Noviembre

Peso soportado por el muelle del tacón: 60 Kg.

Diferente geometría de la base del tacón.

Diferente altura del sistema de tacón.

Mayor anchura de la horma en la zona delantera.

Material empleado en la plantilla (látex) era más blando y sin agujeros.

El forro de la platilla se perfora.

Tacón en ángulo

Por un lado se observa (Figura 2) que con el uso de prototipo tacón redondeado existe una disminución general de presiones del pie tanto en la parte trasera como en la delantera respecto de los prototipos Dureza 7 (Figura 4) y Dureza 9 (Figura 5).

Comparando con el modelo representativo del mercado (Figura 3), se puede observar en los gráficos, (aunque de forma general podemos considerar que el calzado Tacón-pequeño rebaja las presiones) que existe una zona con sobrepresión en la zona delantera bajo los metas centrales, tanto en tacón redondeado (Figura 2) como en los prototipos de Dureza 7 (Figura 4) y Dureza 9 (Figura 5). Este aspecto es problemático pues



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la zona delantera del calzado de tacón es donde mayores presiones se dan y, en general, la responsable de los problemas de confort.

DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES

Figura 2 Promediado de presiones máximas con el prototipo de tacón redondeado

Figura 3 Promediado de presiones máximas con el zapato del mercado



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Figura 4 Promediado de presiones máximas con el prototipo de dureza 7

Figura 5 Promediado de presiones máximas con el prototipo de dureza 9



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Absorción de impactos

En las siguientes gráficas se muestran las fuerzas verticales correspondientes a cada usuaria de las pruebas realizadas con el calzado del mercado y el prototipo Tacón redondeado, y las medias.


Figura 6 Fuerza de impacto de todos los sujetos con el prototipo de tacón redondeado

.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500-100

0

100

200

300

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600

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S1

S2

S3

S4

Duración del de apoyo (ms)

Fuer

za v

erti

cal (

N)



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Figura 7 Fuerza de impacto de todos los sujetos con el zapato del mercado

Tras observar y analizar el promedio de las fuerzas verticales, se puede apreciar en la gráfica que con el prototipo de tacón redondeado (Figura 8) aparece un segundo pico de una gran intensidad en la primera fase del paso, cuando el peso del cuerpo se descarga sobre el talón del pie

S1

S2S3S4

S5

0 50 100 150 200 250 300 350 400Duración del apoyo (ms)

-100

Fuer

za v

erti

cal (

N)

0

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300

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500

600

700

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900



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Figura 8 Promedio de la fuerza de impacto de todos los sujetos con prototipo de tacón redondeado y calzado del mercado.

El patrón de marcha que se ha observado en las usuarias difiere del patrón habitual en que se realiza la fase de apoyo en dos instantes de tiempo en lugar de en uno. El primer instante corresponde al apoyo del tacón (flecha naranja) y el segundo instante al apoyo de los metas (flecha negra). Este cambio en el patrón de marcha podría ser debido a la inseguridad que tienen las usuarias en el momento del apoyo del calzado en el suelo.

0 50 100 150 200 250 300 350 400-100

0

100

200

300

400

500

600

700

Tacón pequeño

Mercado

0

100

200

300

400

500

600

700

0 50 100 150 200 250 300 350 400Duración del apoyo (ms)

Fuer

za v

erti

cal (

N)

-100

Tacón redondeadoMercado



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Distribución de presiones

Los resultados del análisis de las presiones se centraron en los instantes en los que aparece el segundo pico comentado anteriormente.

En los gráficos siguientes se observa que con el calzado del mercado la presión está distribuida entre la parte delantera y trasera (con valores de alrededor de 250-300 KPa) mientras que con el prototipo de tacón redondeado la presión en la parte delantera tiene una mayor magnitud (hasta puntos con 500KPa) que en la parte trasera (sobre 150-200 KPa).


Figura 9 Presión máxima en el 2º pico con el calzado del mercado

Figura 10 Presión máxima en el 2º pico con el prototipo de tacón redondeado



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ANÁLISIS CONSTRUCTIVO

A lo largo de la evaluación del prototipo de tacón redondeado se observaron una serie de incidencias a tener en cuenta desde el punto de vista constructivo que a continuación se detallan:

• El material de la parte delantera de la plantilla ha sufrido desgaste durante el desarrollo de los ensayos. Tal y como se observa en la imagen (Figura 11) el material gelationoso de la plantilla ha sufrido una sobrepresión tras el uso, provocando en la parte central una especie de elevación.

Figura 11 Prototipo de tacón redondeado

• Por otra parte el muelle integrado en el tacón no resistió la carga. El muelle quedó desplazado de su ubicación original provocando inseguridad en el desarrollo de la marcha de las usuarias.

• Tras el uso del calzado de tacón se apreciación un ensanchamiento en el corte de la parte delantera. Esta apreciación fue comentada por la última usuaria tras la prueba de confort de 30 minutos. Nos indicó que el nivel de ajuste había disminuido y el calzado le venía más holgado provocando una sensación de incomodidad.



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4. CONCLUSIONES

El objetivo de este proyecto ha consistido en la generación de criterios de rediseño para la mejora del producto a partir de la interpretación de los resultados obtenidos en la evaluación funcional del calzado.

El análisis del confort de los usuarios, de la distribución de presiones y absorción de impactos, así como de la robustez constructiva, han generado recomendaciones de rediseño.

A continuación se presentan las conclusiones globales del trabajo.

PERCEPCIÓN DEL CONFORT

Las usuarias valoran de forma positiva los siguientes aspectos del prototipo de tacón redondeado y del prototipo de tacón en ángulo:

• Consideran el corte delantero y trasero cómodo ya que lo describen como flexible y fácilmente adaptable a la forma de su pie.

• El material de la plantilla se caracteriza por su comodidad y su grado de dureza es valorado positivamente por la mayor parte de las usuarias, siendo considerado como un material blando.

• Las usuarias califican los prototipos como confortables.

Los aspectos negativos que han valorado las usuarias son los siguientes:

• Las usuarias que han valorado la estabilidad de los prototipos negativamente consideran como fuente de inseguridad al tacón. Cabe destacar que estas mismas sujetas notan el movimiento del muelle dentro del tacón cuando caminan.

• La geometría del tacón ha aportado inestabilidad al calzado.

DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES Y ABSORCIÓN DE IMPACTOS

Si bien de forma general parece rebajar las presiones, se ha observado que existe una sobrepresión en la zona plantar debajo de los metas. Además, esta sobrepresión se da justo tras el impacto de talón, coincidiendo con la aparición de un segundo pico de fuerzas identificado durante la fase de apoyo, y generado por el apoyo de la zona delantera.

Estos resultados sugieren que en el momento en el que se produce el impacto del calzado con el suelo, las usuarias tratan de apoyar con menor intensidad la parte trasera del calzado. En el mismo instante, y con el objetivo de equilibrar esta reducción del apoyo trasero, se apoya la zona delantera del pie con mayor intensidad, generando una distribución de presiones menos uniforme.

A corto plazo las usuarias no lo perciben, y no les llega a molestar, pero a largo plazo el exceso de presión en un punto focalizado puede ser perjudicial llegando a provocar molestias articulares, fatiga e incluso callosidades.

Existen dos causas principales que pueden estar ayudando a este efecto:

• El diseño de la suela delantera, muy poco rígida que hace que se hunda en la zona delantera al aplicar presiones.



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• El diseño del tacón, que genera la percepción de inestabilidad, lo que hace que las usuarias caminen con mayor inseguridad ejerciendo una sobre presión mayor sobre la zona delantera que les ayuda a mantener el equilibrio

PROPUESTAS DE REDISEÑO

Se sugiere realizar algunos cambios en el diseño del calzado de tacón de modo que aumente la estabilidad y confort percibidos con su uso. A continuación se detallan las propuestas de rediseño:

• Sería conveniente rigidizar la zona de metatarsiana (Figura 12) (en la unión de las cruces de silicona de la planta del calzado) para evitar el hundimiento excesivo del material de la plantilla. (Con dicha modificación se suavizaría la sobrepresión focalizada en la zona central de los metatarsianos).

Figura 12 Zona metatarsiana

• Desde un punto de vista funcional, resultaría adecuado aumentar la dureza del

muelle con la finalidad de que las usuarias no percibiesen el movimiento del muelle.

• Resultaría adecuado modificar la geometría del tacón en ángulo con el objetivo de aumentar la estabilidad del calzado. Se propone para ello disminuir la zona puntiaguda del tacón en ángulo del calzado.

• Desde un punto de vista constructivo, se han de ejercer todas los cambios necesarios para que los problemas surgidos en el tacón y en la plantilla. Para ello se propone.

o Revisar el sistema del tacón para asegurar que el muelle no rompe. o Utilizar un material de corte menos fino/elástico que mantenga las

propiedades de ajuste o Revisar el sistema de unión forro-plantilla para que por mucho que se

ejerza una sobrepresión en una zona específica no se despegue.

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