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- Movimientos del cuerpo:
huesos, articulaciones y músculos. - Tolerancia o resistencia
muscular. - Tamaño del cuerpo:
antropometría. - Fuentes de variabilidad
antropométrica, - Movimiento del cuerpo:
biomecánica. - Mecánica de la
locomoción. - Mecanismos del
levantamiento.
Introducción:
La
ergonomía es la adaptación de la estación de
trabajo al operario, para poder adaptar
la estación de trabajo necesitamos conocer las medidas de
las personas y cuales son sus alcances en cuanto a rango de
movimientos se refiere. Por ello, la Antropometría y la
Biomecánica se han encargado de obtener datos de los
seres humanos en cuanto a medidas del cuerpo, como altura total,
largo de las piernas, largo de los brazos y manos, ancho de
hombros, largo del suelo a la
cintura, etc. además de las medidas del cuerpo en movimiento,
por ejemplo: largo de los brazos extendidos para determinar
alcances, ángulo de movimiento de los hombros, codos,
muñecas y dedos para saber hasta donde se puede mover y
así diseñar una estación de trabajo en lo
que todo su espacio esté dentro de su alcance y colocar
ahí sus herramientas y
materiales.
ESTRUCTURA DEL CUERPO:
TAMAÑO Y MOVIMIENTO.
Para efectuar un trabajo de la manera más
eficiente, el hombre y la
maquina deben establecer una relación entre ambos, de tal
manera que la maquina le proporcionara al hombre
información por medio de sus tableros, el
hombre la recibe por medio de un sistema
perceptual (Por ejemplo: Los ojos o los oídos) y con esta
información el hombre responde accionando los controles de
la máquina por medio de sus extremidades, de esta forma,
la información pasa de la maquina al hombre y del hombre a
la maquina, en un circuito cerrado de la
información-control.
Una limitación posible para que este circuito
funcione de manera efectiva reside en la habilidad del operador
para utilizar sus huesos, articulaciones y
músculos con el fin de mover el cuerpo de forma deseada.
La restricción de movimiento más obvia es el
tamaño físico del operario. El estudio de las
dimensiones del cuerpo, llamado antropometría, representa
un aspecto esencial de cualquier investigación ergonómica. La
acción de los huesos y las articulaciones se analiza e
interpreta en términos de un sistema de palancas complejo,
aspecto que se conoce como biomecánica. El
propósito es examinar como el hombre lleva acabo y
controla su conducta motora y
los factores que limitan su desempeño.
MOVIMIENTOS DEL CUERPO: HUESOS, ARTICULACIONES
Y MÚSCULOS.
Los 206 huesos que forman el esqueleto humano llevan
acaba una de dos funciones o
ambas; unos cuantos protegen órganos vitales del cuerpo de
daños mecánicos (Ejemplo el esternón); pero
la mayoría dan rigidez al cuerpo y le permiten efectuar
tareas. Para el ergónomo, los huesos relacionados con
el trabajo son
los largos de brazos y las piernas y los largos de los dedos de
las manos y pies.
Los huesos se conectan con las articulaciones y
permanecen juntos por medio de los ligamentos y los
músculos. La dirección y el grado de movimiento dependen
de forma de las superficies de la articulación; por
ejemplo * Articulaciones con función de
bisagra simple con movimiento en un solo plano (dedos, codo,
rodillas); * Articulaciones que permiten efectuar movimientos en
dos planos (muñeca o tobillo); * Articulaciones tipo
esfera y cuenca, que permiten un gran rango de movimientos
(cadera y hombro).
Existen tres tipos de músculos: Músculos
estriados, que permiten controlar la acción de los
principales huesos de trabajo, constituidos por fibras
cilíndricas y funcionan bajo el control del individuo, por
ello son los que más interesan al ergónomo. El
segundo tipo son de acción no voluntaria, con apariencia
lista y mantiene el funcionamiento de las funciones de los
órganos vitales del cuerpo humano,
como él estomago y los intestinos. Por último, el
corazón
esta hecho de un tipo de músculo singular y único,
el músculo cardiaco, similar a la mezcla de los
músculos tanto estriados como lisos.
Fuerza, tolerancia y
fatiga muscular.
El trabajo del operario debe estar dentro de las
capacidades físicas y cognoscitivas del mismo. Por ello
hay que analizar las áreas de antropometría y
biomecánica.
El trabajo de los músculos esta restringido por
los limites de su fuerza y la
habilidad para mantener la misma. Hay que diferenciar entre el
trabajo dinámico y estático. Se dice que es
estático si no ocurre ningún movimiento, ejemplo:
cuando se sostiene un peso en la palma de la mano con el brazo
extendido pero sin moverse; pero si el brazo se mueve hacia
arriba o hacia abajo, se dice que el antebrazo se mueve y el
hombro desarrolla un trabajo dinámico.
FUERZA:
"Potencia
máxima que puede ejercer los músculos de la manera
isométrica en un esfuerzo único y
voluntario".
Los ergónomos necesitan información acerca
de la fuerza muscular para poder sugerir controles y sistemas de
movimiento apropiados, para determinar las resistencias
de control máximas y optimas; para definir las fuerzas
requeridas en diversas tareas manuales y para
asegurar las disposiciones adecuadas en el levantamiento o el
desplazamiento seguro y eficaz.
Los niveles de fuerza humanos también son apropiados para
el diseño
de equipo que se usa en condiciones anormales o especiales, como
el viaje en el espacio, debido a las restricciones de área
y espacio, las acciones
musculares que interesan al ergónomo suelen requerir el
ejercicio integrado de muchos grupos
músculos; por ejemplo: empujar un pedal requiere girar el
tobillo, extender la rodilla y la cadera y estabilizar sobre el
asiento tanto la pelvis como el tronco.
Los factores que se relacionan con la fuerza muscular y
que influyen en ella son la edad, y el sexo, otros
factores adicionales pueden ser el peso y la altura, la
posición del cuerpo, la fatiga, el ejercicio, la salud, la dieta, las drogas, las
variaciones diurnas, los factores ambientales, la
motivación y la ocupación.
TOLERANCIA O RESISTENCIA
MUSCULAR:
Se refiere a la habilidad del hombre para continuar
trabajando o, en caso estático, para continuar ejerciendo
su fuerza. El periodo durante el cual puede ejercerse y
mantenerse una fuerza depende de la proporción de la
fuerza disponible que se ejerza. Cuanto más pequeña
sea la fuerza requerida, mas tiempo se
podrá ejercer.
Fatiga muscular:
Puede causar displacer dependiendo del grado de fatiga
experimentado, o distracción, o un decremento en la
satisfacción y la ejecución. En muchos casos, estos
factores conducen rápidamente accidentes,
por lo que es recomendable evitarla.
La importancia de entender los mecanismos que causan la
fatiga radica en el hecho de que él oxigeno que
aporta la sangre, y la
sangre misma, son los únicos agentes para reducir el nivel
de fatiga o para incrementar el periodo antes de que se instaure
ka fatiga, por lo que se necesita diseñar las condiciones
en las que el flujo sanguíneo a los músculos sea
máximo. Toda actividad muscular debe ser intermitente
tanto como sea posible, de manera que permita que la sangre fluya
a través del músculo, para reducir la posibilidad
de que falte oxigeno o para facilitar su flujo.
TAMAÑO DEL CUERPO:
ANTROPOMETRÍA
El termino antropometría se deriva de 2 palabras
griegas: Antropo(s) ~ humano ~ y métricos ~ perteneciente
a la medida. Trata lo concerniente a la "aplicación de los
métodos
físico científicos al ser humano para el desarrollo de
estándares de diseño de ingeniería, modelos a
escala y productos
manufacturados, con el fin de asegurar la adecuación de
estos productos a la población de usuarios
pretendida"
El ergónomo debe usar los datos
antropométricos para asegurar que la maquina le quede bien
al hombre. Cada operario humano tiene que interactuar con su
ambiente, es
importante contar con los detalles de las dimensiones de la parte
apropiaa del cuerpo. Así, la estatura total es importante
para diseñar el tamaño de la habitación, la
altura de las puertas o las dimensiones de los aparadores; la
dimensión de la pelvis y los glúteos limitan el
tamaño de los asientos o de las aberturas; el
tamaño de la mano determina las dimensiones de los
controles y de los soportes de descanso; y se necesita tener
detalle del alcance de los brazos para determinar la
posición de los controles en las consolas y
tableros.
Para realizar un estudio antropométrico se
necesita medir a grandes cantidades de sujetos para encontrar las
dimensiones representativas de la población. La desventaja
es que no se apliquen a la gente de otro país (esto
representa un gran problema sí tenemos la meta de
exportar los productos que elaboremos).
Los datos se pueden dividir en 2
categorías:
- La antropometría estructural (o
antropometría estática), que se refiere a dimensiones
simples de un ser humano en reposo (ejemplo: peso, estatura,
longitud, anchura, profundidades y circunferencia);
y - La antropometría funcional (o
antropometría dinámica), que estudia las medidas
compuestas de un ser humano en movimiento (ejemplo: estirarse
para alcanzar algo, rangos angulares de varias articulaciones,
etc.)
Variabilidad de los datos
antropométricos.
Existe un cierto grado de variabilidad para cualquier
dimensión del cuerpo humano, tanto entre miembros de una
población en particular como entre miembros de poblaciones
diferentes
Por tanto, es practica común especificar los
datos antropométricos en términos de números
estadísticos denominados perceptibles, que indican la
extensión de la variabilidad de las dimensiones, por
ejemplo: si se considera el tamaño del diámetro de
una escotilla, un ergónomo puede decidir que una
dimensión interesante por estimar es el ancho de la cadera
(mas no el grueso de la ropa apropiada). Si se fija en el
diámetro de la escotilla al percentil quinquagésimo
(50), solo el 50% de los usuarios potenciales que tienen promedio
de 50 o menos podrán entrar o salir por la escotilla. En
tales circunstancias, si la escotilla representa una salida de
emergencia o un escape, seria mas sensato diseñar la
escotilla al perceptil del 100% o aun mas grande, para que toda
la población tuviera la oportunidad de pasar
cómodamente a través de ella.
FUENTES DE
VARIABILIDAD ANTROPOMÉTRICA:
Son fácilmente observables las variables que
afectan las dimensiones del cuerpo humano y su variabilidad, e
incluyen la edad, el sexo, la cultura, la
ocupación y aun las tendencias
históricas.
Edad:
Para la mayoría de las longitudes del cuerpo, se
obtiene el creciente total par todos los propósitos
prácticos, alrededor de los 20 años para el hombre
y a los 17 para la mujer.
Así mismo, se observa que los ancianos se ¨ encogen
¨, lo que puede deberse a una ligera degeneración de
las articulaciones en la senectud.
Sexo:
En este aspecto, el hombre es mas grande que la mujer, para la
mayoría de las dimensiones corporales, y la
extensión de esta diferencia varia de una dimensión
a otra. Por ejemplo, las dimensiones de la longitud, anchura y
grosor de la mano; circunferencia de la mano, del puño y
de la muñeca; longitud y grosor de los dedos; etc. Las
dimensiones masculinas fueron 20% mas grande que las femeninas,
en lo que respecta a la anchura, y 10% mas grandes en lo que
respecta a las dimensiones de largo.
Pero la mujer es constantemente mas grande en lo que
respecta a pecho, ancho de la cadera, circunferencia de la cadera
y circunferencia de los muslos. Además en el embarazo
afecta marcadamente ciertas dimensiones, las cuales llegan a
tener significado antropométrico después del 4to.
Mes de embarazo.
Cultura:
El diseño antropométrico inapropiado no
solo conduce a una ejecución deficiente por parte del
obrero, sino que también representa una perdida de
mercado, en
cuanto a ordenes y exportaciones se
refiere, para los países extranjeros. Un ergónomo
(Kennedy, 1975) relacionó las estaturas con el
diseño de cabinas y señalo que en la fuerza
aérea de E.U. es costumbre diseñar para el 90% de
la población, y este rango solo se adecuaría al 80%
de los franceses, 69% de los Italianos, 43% de los japoneses, 24%
de los Tailandeses y el 14% de los Vietnamitas.
Ocupación:
Muchas dimensiones corporales de un trabajador normal
son, en promedio, mas grandes que un académico. Sin
embargo las diferencias pueden estar relacionadas con la edad, la
dieta, el ejercicio y otros factores, además de cierto
grado de auto selección,
por ejemplo: solo los hombres de estatura superior a 1.72 m. O
las mujeres que rebasan el 1.62 son aceptadas en el reclutamiento
de la fuerza policíaca de Gran Bretaña. Sin embargo
la razón de establecer esta diferencia, la variabilidad
antropométrica en cada ocupación se debe tener en
cuenta:
- Para diseñar ambientes para ocupaciones en
particular, y - Antes de usar datos antropométricos obtenidos
de los miembros de una ocupación para diseñar el
ambiente de otra.
Tendencias
Históricas:
Muchas personas han observado que el equipo utilizado en
años anteriores serian pequeños para uso eficaz en
la actualidad. Los trajes de armaduras, la altura de las puertas
y la longitud de las tumbas indican que las estaturas de nuestros
antepasados era menor que la existente hoy en día. Esto ha
hecho sugerir que la estatura se incrementa con el tiempo, tal
vez por una mejor dieta y condiciones de vida.
Desafortunadamente, no se tiene evidencia detallada para apoyar
esta posición, lo que muestra la
necesidad de seguir obteniendo datos modernos en lo que respecta
a la antropometría.
MOVIMIENTO DEL CUERPO:
BIOMECÁNICA.
El cuerpo humano ha sido construido para moverse
mediante la acción de sus huesos, articulaciones y
músculos, y este movimiento puede tomar muy variadas y
complicadas formas. Debido a esto se ha desarrollado una nueva
disciplina, la
biomecánica, que estudia la mecánica y los rangos del movimiento
humano.
Las acciones que interesan son fundamentalmente las de
caminar y levantar. Los rangos de movimiento de las
articulaciones varían de persona a
persona, debido a la diferencias antropométricas y al
resultado de otros factores, como la edad, el sexo, la raza, la
estructura del
cuerpo, el ejercicio, la ocupación, la fatiga, la
enfermedad, la posición del cuerpo y la presencia o
ausencia de ropa.
Desde el punto de vista del ergónomo, la
mecánica de la locomoción es importante por varias
razones:
- La locomoción puede causar fatiga;
- Entender como se camina puede ayudar a diseñar
calzado apropiado; - Ocurren muchos accidentes por resbalones,
y - Comprender como funcionan las piernas normales pueden
ayudar a diseñar aparatos protésicos adecuados
para los lisiados.
Caminar puede parecer muy simple, pero en realidad es el
producto de
muchas interacciónes complejas entre las fuerzas generadas
en el cuerpo y fuerzas externas que actúan sobre ellas
coordinadas de manera que producen un patrón particular de
movimiento, conocido como paso normal.
EL PASO:
Se divide el ciclo en dos fases: apoyo y
balanceo. El apoyo comienza cuando el talón de una
pierna golpea el piso y termina cuando esa misma pierna levanta
el dedo gordo. Las fase de balanceo constituye el periodo entre
el levantamiento del dedo gordo del pie y el contacto del
talón de ese mismo pie. A medida que se alterna entre
apoyo y balanceo sobre cada pierna, existe un periodo cuando
ambos pies están en contacto con el piso al mismo tiempo.
Este es el periodo denominado del doble apoyo, que ocurre
entre el empuje y el levantamiento del dedo gordo de un pie y el
golpe del talón y el movimiento del pie plano del
otro (la ausencia de doble apoyo indica que la persona esta
corriendo, en vez de caminar).
A velocidades ordinarias, una sola pierna esta en la
fase de apoyo aproximadamente el 65% del ciclo, y en balanceo
aproximadamente el 35%. El periodo del doble apoyo ocupa entre un
25 y el 30% del ciclo de tiempo de la marcha.
Movimiento y Fuerzas:
Las fuerzas que causan la locomoción resultan de
aquellas que crean los músculos y las fuerzas externas,
principalmente la influencia de la gravedad sobre el
cuerpo.
Cuando se esta en una postura erecta, el centro de
gravedad del cuerpo se halla en frente de la cadera, la rodilla y
las articulaciones del tobillo. Esta fuerza tiende a doblar
(flexionar) la cadera, a estirar (extender) la rodilla y a doblar
(dorsi-flexionar) el tobillo.
La sección de andar que produce mayor
inestabilidad ocurre en el momento de empujar una pierna;
aquí se hace el mismo contacto con el piso, ya que se
lleva a cabo solo con los dedos de un pie, y la pelvis se halla
adelante del punto de contacto, reduciendo mas la estabilidad,
debido a que la otra pierna es balanceada hacia delante. En este
punto ocurre la mayoría de los resbalones.
Resbalarse es una de las causa mas comunes de accidentes
en el trabajo, y depende sobre todo de la fricción
estática que existe entre el pie y el piso anterior al
resbalón.
Un estudio hecho por Kroemer en 1974 muestra que las
losetas de hule, el concreto y la
madera suave
tienen las máximos coeficientes de fricción (Son
mas resistentes a los resbalones) y no se veían afectados
por la mugre. De los materiales de calzado, la suela de huele
estándar usado por el ejercito y la fuerza aérea de
E.U. probo ser superior a otros materiales. Carlsoo (1972)
sugiere que no es solo una, sino dos las fases criticas de la
marcha en las que es posible que ocurra el
resbalón.
La primera ocurre cuando el talón golpea al
principio de la fase de apoyo, pues el peso del cuerpo esta por
detrás del punto de contacto del talón y el piso,
mientras que el movimiento del centro de gravedad del cuerpo
apenas ha empezado la fase de balanceo.
El segundo instante es el impulso real, cuando el centro
de gravedad del cuerpo se encuentra enfrente del pie que impulsa.
El primero de estos ejemplos presenta el peligro mayor, dado que
si una persona resbala cuando su centro de gravedad esta por
detrás de su pie, es probable que caiga hacia
atrás, con poca oportunidad de usar las manos para detener
el golpe. Si resbala en el segundo instante, el cuerpo esta
inclinado hacia delante y es probable que caiga hacia delante y
tenga oportunidad de meter las manos.
Para las combinaciones de superficie de piso y el
calzado, el coeficiente de fricción se puede incrementar
mediante el uso de los músculos del tobillo, de la pierna
y de la cadera que alteran las fuerzas que actúan sobre el
pie; no obstante, si se usan los músculos con mucha
frecuencia para sobre ponerse a la tendencia a resbalar, pronto
sentirán fatiga, por lo que nos que claro que el ambiente
se debería adaptar para adecuarlo al operario pues, un
diseño pobre, rápidamente es obvio.
Levantar es una acción que frecuentemente se
requiere en cualquier trabajo; sin embargo, si se lleva acabo de
una manera incorrecta, puede dar como resultado por lo menos un
dolor de espalda y una incomodidad o, a lo máximo, una
incapacidad permanente como quedar lisiado. El área mas
susceptible a lesiones es el área lumbar de la columna
vertebral, aunque también influye la postura de sentado y
de pie, además del levantamiento.
La biomecánica que implica el levantamiento
depende primordialmente de la postura del cuerpo y de las
técnicas que se empleen, de la cuales
existen dos en esencia. La primera, comúnmente conocida
como la acción derrick, deriva su nombre de la similitud
general con la acción de la grúa derrick. En toda
la operación de levantamiento, las rodillas se mantienen
extendidas en su totalidad, mientras que la espalda y los brazos
se mantienen flexionados hacia delante para aprehender el objeto.
La acción de levantamiento se logra al extender (o al
intentar extender) la región lumbar de la columna
vertebral y las articulaciones de la cadera. Esta parece ser la
técnica natural de levantar un peso.
En la segunda técnica conocida como método de
la acción de las rodillas, se deben doblar las pierna (en
cuclillas) para tomar el objeto. En esta técnica el tronco
se mantiene erecto y la acción de levantamiento ocurre
primordialmente como resultado de la extensión de la
articulación de la rodilla, la cual, a su vez, extiende la
articulación de la cadera.
Como la acción de la rodilla probablemente
requiere mayor energía inicia para consumirse en el
establecimiento de la postura en primer lugar, las personas
observan que la acción derrick es mas natural, pero no
toman en cuenta los problemas
relacionados a esta acción. El doblarse o torcerse durante
el levantamiento de un objeto pesado causa lesión
vertebral, lo cual ocurre con mas probabilidad
durante un levantamiento del tipo derrick. Mas aun, además
del daño potencial que puede producirse en la columna, la
presión
aumentada de la región truncal predispone al operario a
una hernia. Por esto, la acción de las rodillas es la
acción del levantamiento que requiere mas apoyo. En esta
acción existen cuatro uniones en la cadena de
levantamiento (en oposición a las tres de la acción
derrick): la parte baja de las piernas, la parte alta de las
piernas, la espalda y los brazos. Cuando la espalda se mantiene
en su posición curvada natural, las fuerzas de las
superficies invertebrales y los discos pueden llegar a
distribuirse de manera pareja, de tal forma que los
músculos, más que los ligamentos y las estructuras
óseas, se contraponen a la acción de la
gravedad.
Un panfleto denominado Lifting in industry
(levantamiento en la industria)
muestra la técnica correcta de levantamiento: a) los pies
deben estar lo suficientemente lejos uno del otro para que exista
una distribución equilibrada del peso; b) las
rodillas y las caderas deben estar dobladas y la espalda debe
mantenerse tan recta como sea posible, con la barbilla metida; c)
los brazos deben mantenerse tan cerca del cuerpo como sea
posible; d) cuando sea factible, se debe usar toda la mano para
el agarre, y el levantamiento debe llevarse a cabo de manera
suave, sin jalones ni sacudidas.
La habilidad para levantar objetos es menor cuando se
repite o cuando es necesario hacer varios levantamientos. Los
estudios hechos al respecto sugieren que solo pueden tener lugar
2 o 3 levantamientos por minuto, si la carga que debe levantarse
representa el 75% de la carga máxima posible. Para una
carga de 10% como máximo se pueden tolerar de 6 a 9
levantamientos por minuto. Sin embargo, se ha demostrado que si
tales levantamientos se pueden espaciar rítmicamente con
pequeños períodos de descanso, será factible
aumentar la eficiencia y los
resultados, y el trabajo de carga podrá reducirse; sin
embargo, el sexo, la edad, la altura y el peso corporal del
levantador pueden alterar esos datos.
Sin embargo, cabe preguntar si al instruir al hombre
industrial para que ejecute mejor la acción de doblar las
rodillas en el levantamiento de objetos pesados, se intenta otra
vez ajustar al hombre a su ambiente, en vez de adecuar el
ambiente al hombre. Si la acción derrick es la postura
natural para el levantamiento, entonces el simple hecho de que
podrían levantarse cargas más pesadas de manera
más segura por otra acción debería implicar
que sería preferible reducir los máximos de carga
necesarios para que esta sea levantada, en vez de entrenar al
hombre para que adopte una postura antinatural, ya que el
entrenamiento
puede volverse ineficaz en condiciones de estrés.
La acción derrick permite mas libertad al
operario; por ejemplo la ropa ajustada como las faldas, o los
pantalones entallados y los mandiles protectores, comparados con
el grado en que las rodillas obstruyen el espacio de carga, son
los factores susceptibles de reducir la posibilidad del operario
de adoptar la posición en cuclillas.
No importa que tan eficiente se haya diseñado un
sistema mecánico, o que tan rápido funcione o que
tan confiable o agradable y estético parezca, si el
operario no es capaz de adecuarlo a él o a su alrededor,
si no puede accionar las palancas o presionar los botones con la
suficiente fuerza por el tiempo requerido, o si no puede alcanzar
los controles en primer lugar, el sistema mecánico no
tendrá, por lo menos, ninguna utilidad y, en el
peor de los casos, podrá ser peligroso.
BIBLIOGRAFÍA:
David J. Oborne, "Ergonomía en
Acción: La adaptación del medio de trabajo al
hombre", Primera impresión, Editorial: Trillas,
México,
D.F., 1992
Mondelo Pedro, Gregori Enrique, Blasco Joan, &
Barrau Pedro "Diseño de puestos de trabajo"
2ª. Edición, Editorial: Alfaomega, Mexico, D.F.,
2001
Autor:
Edgar Filiano Satamaría