Resistencia mecánica de los huesos de pollo

El trabajo de la alumna de bachillerato Marta Rodríguez intenta descubrir alguna relación entre la alimentación y la forma de vida de los pollos de granja y de corral y la resistencia mecánica de sus huesos. Su experiencia muestra que los huesos de los pollos de corral, que viven en libertad y pueden correr, son más resistentes que los de granja, que viven confinados en jaulas, en donde apenas se mueven. Para realizar la experimentación se utilizó una máquina rudimentaria de ensayos basada en una palanca de segundo género, con una relación de amplificación de uno a diez.

En el montaje experimental mostrado en la fotografía anterior, en 1 se encuentra el soporte para los huesos, en 2 la palanca y en 3 la garrafa de agua de 8 litros sobre la que se va echando agua hasta que el hueso se rompe.

A la hora de ensayar los diferentes huesos, se coloca el hueso en su soporte, en posición horizontal, con el apoyo de la palanca sobre su parte central. Una vez colocado se va echando agua en la garrafa. Cuando el hueso rompe se pesa el agua que contiene la garrafa. Este peso en Kg se multiplica por la aceleración de la gravedad (9,8) y por el factor de amplificación de la planaca (10) y de ello resulta la fuerza en Newtons que se ejerce sobre el hueso.

Para poder caracterizar los huesos se mide su longitud y, una vez rotos, su grosor en la zona de rotura y el espesor de la pared ósea.

Esquema de la estructura de un hueso, en donde se puede ver el hueso compacto (1), el hueso trabecular (2), el colágeno (3), el periostio (4), el revestimiento óseo (5), los vasos del periostio (6) y los osteoclastos (7).

Para realizar el estudio se ensayaron 4 series de 4 huesos. Por una parte los pertenecientes a pollos criados en granja, en condiciones de poca movilidad. Por otra parte se utilizaron huesos de pollos criados en libertad, lo que podríamos llamar pollos de corral. Dentro de cada uno de estos grupos se ensayaron cuatro huesos largos y cuatro huesos cortos.

Los huesos cortos de pollos de corral no pudieron ser ensayados ya que no se pudieron romper con la fuerza máxima proporcionada por la máquina (784 N).

A continuación se muestran las tablas con los datos de las diferentes experiencias. Además de los valores absolutos de la fuerza y las dimensiones del hueso, se han añadido el valor de la sección del hueso en mm², obtenida a partir del valor del grosor del hueso y del espesor de su pared, y lo que se podría entender como resistencia relativa, es decir el resultado de dividir la fuerza necesaria para romper el hueso entre el valor de la sección del mismo.

En el caso de los huesos cortos este valor de la resistencia relativa es muy pequeño, oscilando entre 0,66 y 1, 92 N/mm².

La comparación entre los pollos de granja y los de corral se ha hecho en base al estudio de los huesos largos. En este caso, tanto los valores absolutos (Fuerza necesaria para romper el hueso), como los relativos, muestran la mayor resistencia de los huesos de los pollos criados en libertad, frente a los de los pollos criados con una movilidad reducida, cosa que sirvió para comprobar la veracidad de la hipótesis formulada al inicio del trabajo de investigación.

El hueso está sometido permanentemente a fuertes presiones. Sentarse somete a las vértebras inferiores a una presión equivalente a la que soporta un buceador que se encuentra a 170 metros de profundidad y un salto de longitud provoca en el fémur de un atleta una fuerza equivalente al peso de 9 toneladas.

Para lograr una gran resistencia con poco peso, los huesos cuentan con dos tipos de tejidos, el compacto y el esponjoso. El tejido compacto tiene dos componentes principales, sales de calcio y colágeno, una sustancia gelatinosa que en forma de fibras atraviesa todo el entramado mineral. El tejido esponjoso está en el centro del hueso y no es muy resistente, pero sí muy ligero, lo que evita el exceso de peso.

El hueso supera en resistencia al hormigón y, de hecho, su estructura es muy parecida. Las fibras de colágeno del hueso soportan los esfuerzos de tracción. En cambio las sales de calcio, cuyas propiedades son parecidas a las del mármol, pueden soportar grandes esfuerzos de compresión. Estas propiedades combinadas son las que aportan resistencia al hueso. En el hormigón, el acero, al igual que el colágeno, suministra la resistencia a la tracción, y el cemento, como las sales de calcio, aporta la resistencia a la compresión.

El hueso compacto tiene una resistencia a la tracción de 120 N/mm² y una resistencia a la compresión de 170 N/mm².