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INSTITUTO DE ERGONOMIA, S.L.Pol. Entrerríos, s/n - General Motors España Edif. 55 50639 FIGUERUELAS - ZaragozaTel.: 976 61 19 12e-mail: [email protected]

INFORME TÉCNICO

ANÁLISIS BIOMECÁNICO

Número de ref.: PRE-ER-RHC/20131112-01-1

Formato: FGIE-03 rev: 1 Página 1 de 36

ÍNDICE

DATOS DEL CLIENTE.................................................................................................................................................3

OBJETIVO DEL ESTUDIO Y ALCANCE..................................................................................................................4

RESULTADOS................................................................................................................................................................4

1.Estudio postural...........................................................................................................................42.Estudio de fatiga........................................................................................................................33

CONCLUSIONES.........................................................................................................................................................35


DATOS DEL CLIENTE

Peticionario: Unai Arketa Zabala

Teléfono: 607 607 015 [email protected]


OBJETIVO DEL ESTUDIO Y ALCANCE

En el laboratorio de Biomecánica del Instituto de Ergonomía se ha llevado a cabo un estudiocomparativo del esfuerzo producido durante el uso del mango diseñado por el cliente y losmangos tradicionales.

Para medir la carga física a la que se somete el cuerpo se han empleado dos evaluacionesdiferentes: un estudio postural y un estudio del esfuerzo de los músculos de los miembrossuperiores y la columna. En concreto, el estudio se centró en determinar los siguientes datos:

• posturas y movimientos de extremidades superiores

• flexión, lateralización y rotación de columna cervical y lumbar

• actividad electromiográfica de superficie (EMG de superficie) de los músculos trapecio,deltoides, epitrocleares, epicondíleos y paravertebrales dorsales y lumbares.

Para dicho estudio se le pidió al voluntario que realizara la tarea tal y como lo hacehabitualmente con los útiles tradicionales, sujetando los mangos con las dos manos. En losprototipos estudio, se colocó el elemento en el brazo derecho y se le indicó al voluntario que, siera preciso, se ayudara con el otro brazo.

RESULTADOS

1. Estudio postural

El estudio de la postura se llevó a cabo mediante el sistema HADA, que analiza la postura,velocidad y aceleración de desplazamiento de los sensores colocados en el sujeto. Se midió laposición articular de la columna cervical y la espalda respecto a la vertical y los grados de flexióny separación de hombro y flexo-extensión de antebrazo y muñeca adoptados por el miembrosuperior. Debido a las características de los mangos, en los útiles tradicionales se valora elrecorrido articular de ambos brazos, mientras que sólo es preciso el del brazo derecho con elmango objeto de estudio.

La postura de partida es en bipedestación, con la vista al frente, con los brazos pegados alcuerpo, los codos en flexión de 90º y los antebrazos y las muñecas en posición neutra. El tiempode registro se estima en 20 segundos.

1.1. MOPA

En la figura 1 se representa el movimiento de flexo-extensión de la espalda mientras se trabajacon la mopa tradicional; en la figura 2 lo sucedido con el prototipo a estudio. En el eje deabscisas se representa la movilidad en grados y el análisis EMG de superficie de los músculosimplicados; en el de ordenadas, el tiempo (50 frames por segundo).


Se puede observar como en el primer caso la flexión alcanza un valor máximo de 86,5º(marcado con triángulo), que corresponden a la postura adoptada mientras se trabaja pasando lamopa por debajo de una silla. En cambio la flexión máxima registrada en la simulación con elprototipo no llegar a alcanzar los 40º.

Fig 1 - Mopa tradicional: movilidad de la espalda

Fig. 2 - Prototipo: movilidad de la espalda

Según el criterio de los expertos (norma UNE-EN 1005-41, REBA2) una tarea se puedeconsiderar sin riesgo siempre que no se superen los 20º de flexión del tronco, es aceptable entre20º y 60º y la postura podrá ser causa de lesiones cuando se superan los 60º. El riesgo de laposición aceptable se encuentra en relación directa con la frecuencia.

En las siguiente gráficas se puede comprobar cómo con la mopa a estudio se permanece lamayor parte del tiempo en buena postura que cuando se trabaja con la tradicional (52% frente a33% del tiempo), al tiempo que con esta última se debe adoptar una flexión de más de 60º encerca del 10% del ciclo. Por tanto, se puede afirmar que el riesgo de lumbalgia durante la

1 UNE-EN 1005-4:202 + A1 2009. 2


simulación con el prototipo es mucho menor que cuando se utiliza la mopa tradicional, en la quecon frecuencia se podrían producir.

Mopa tradicional Prototipo

Algo similar ocurre con la posición de la cabeza. Se considera que no existe riesgo siempre quese encuentre entre 0º y 20º de flexión y que podría presentarse cuando se superan y enextensión. Al observar lo sucedido durante la simulación, se comprueba como con el prototipo lapostura es aceptable en más del 75% del registro mientras que con la mopa que se estáutilizando en la actualidad el porcentaje de extensión del cuello, en conjunto, supera el 90% deltiempo. Esto se debe a que, cuando la espalda se flexiona, se necesita extender el cuello parapoder visualizar el suelo.


El grado máximo de flexión alcanzado, una vez comenzada la simulación, con la mopatradicional fue de 8º; y se alcanzaron hasta 35,5º en extensión. Con el prototipo se registraron23º y 6º, respectivamente.


Fig 3 – Mopa tradicional: movilidad de la cabeza

Fig 4 – Prototipo: movilidad de la cabeza

A continuación se expone lo sucedido con los miembros superiores. Las figuras 5 y 6 representala comparativa en el movimiento de elevación del hombro derecho en el plano sagital (flexo-extensión) y frontal (separación).


En este caso se puede comprobar como se llega a registrar una flexión que llega a los 109º altrabajar con la mopa tradicional mientras que apenas se sobrepasan los 60º cuando se usa elprototipo (fig. 6). Esto representa el 65% y apenas un 30% respectivamente del máximo posible,estimado para este movimiento en 180º3. Respecto a la separación, es de 36,5º (fig. 5, registromarcado) con el modelo tradicional y de 48º (Fig. 6, registro marcado) con el modelo a estudio.

El porcentaje de tiempo en que los brazos permanecen por encima de los 60º es de un 20%.Estos resultados indican que existe riesgo de lesión de hombro (brusitis, tendinitis) con la mopatradicional, pero no así con el prototipo, ya que, de acuerdo con lo establecido en la norma UNE-EN 1005-4, para que no exista este riesgo no se deberían superar los 60º de elevación delhombro en ninguno de los planos del espacio.

Fig 5 – Mopa tradicional: elevación del brazo derecho

Fig 6 – Prototipo: elevación del brazo derecho

3 KAPANJI IA. Cuadernos de Fisiología Articular. Masson, Barcelona, 2001.


Fig. 7 - Mopa tradicional

Fig- 8 - Prototipo

En lo que se refiere al codo, una vez que ha comenzado la tarea, se produce una flexión queoscila entre los 62º y los 101º en ambos elementos (fig 9 y 10). Los ángulos de confort para estaarticulación se han establecido entre los 20º y los 110º4, por tanto, la tarea se puede considerarsegura para esta articulación.

En la muñeca, con el modelo tradicional (fig. 11) se registran en el plano sagital: 42º deextensión, 12,5º de flexión; y unas desviaciones que oscilan entre -40,5º y 35º. Con el prototipo,al permanecer la mano fija asiendo el asa, los ángulos de extensión se encuentran entre 4º y 12ºen el 100% del tiempo de registro.

4 WISNER A. Ergonomía y condiciones de trabajo. Humanitas, Buenos Aires. 2001.


Fig. 9 – Mopa tradicional: antebrazo

Fig. 10 – Prototipo: antebrazo



Fig. 11 – Mopa tradicional: mano

Fig. 12 – Prototipo: mano



1.2. ESCOBA

Durante la simulación con la escoba tradicional, la flexión de la espalda alcanza un valor de, almenos, 74º. Al igual que sucedía con la mopa, el voluntario permanece el 60% en un rangoarticular entre 20º y 60º; y cerca del 10% (al barrer debajo de la silla) la flexión de tronco esmucho mayor. La postura de la cabeza, una vez comenzada la simulación, oscila al 50% entrelos 18º de flexión y los 20º de extensión.

En la elevación del brazo, se alcanzan los 112º en flexión y más de 90º en separación, que seobservan al recoger los restos. El brazo se sitúa en elevación entre 20º y 60º un 80º ypermanece en flexión igual o mayor de 60º más del 10% del ciclo.

Respecto al antebrazo y la mano derecha, la posición del codo oscila entre 25º y los 115º; esadecuada en más del 70% del tiempo, pero se aprecia una flexión que supera los 100º en un15% del ciclo. En la mano, la postura es adecuada en algo más del 50% del tiempo, pero en casiotro 50% se superan los 15º de flexión o extensión de la muñeca. Ambas circunstancias se hanrelacionado con la posible aparición de tendintis en codo, muñeca y dedos, túnel del carpo...

Esta mala situación se repite también en el brazo izquierdo: se comprueba que el brazo estáelevado o separado en más del 10% del tiempo, el antebrazo en más de 100º de flexión en unporcentaje que supera el 40% y la muñeca en posturas poco confortables en más del 30% deltiempo.

Escoba tradicional: Flexión y separación del brazo izquierdo


Escoba tradicional: antebrazo izquierdo Postura de muñeca izquierda.

En cambio, cuando se trabaja con la escoba que tiene el mango apoyado en el brazo, lacolumna adopta mejor postura. La espalda permanece recta en más del 50% del tiempo y no sesupera en ningún momento los 60º de flexión: La cabeza sólo permanece en extensión apenasel 20% del tiempo; y ésta es menor de 20º.

Respecto al miembro superior, no se adopta posiciones peligrosas en flexión ni separación delbrazo; el antebrazo está en postura de confort (entre 20 y 90º de flexión) todo el ciclo y lamuñeca únicamente está fuera del rango de confort poco más del 20% del ciclo.


Fig. 13 – Escoba tradicional: espalda

Fig. 14 – Prototipo: espalda

Escoba tradicional Escoba Prototipo


Fig. 15 – Escoba tradicional: postura de la cabeza

Fig. 16 – Prototipo: postura de la cabeza



Fig. 17 – Escoba tradicional: flexión del brazo

Fig. 18 – Prototipo: flexión del brazo

Escoba tradicional Prototipo


Fig. 19 – Escoba tradicional: separación del brazo

Fig. 20 – Prototipo: separación del brazo



Fig. 21 – Escoba tradicional: postura de antebrazo

Fig. 22– Prototipo: postura de antebrazo

Escoba tradicional Prototipo


Fig. 23– Escoba tradicional: postura de la mano

Fig. 24 – Prototipo: postura de la mano



1.3. FREGONA

En la simulación con la escoba tradicional se encuentra que la espalda permanece recta un 32%del tiempo pero es preciso adoptar posturas que pueden ser causa de dolor de espalda en másdel 10% del ciclo. Como la espalda está flexionada la mayor parte del tiempo, para poder ver elsuelo la cabeza debe extenderse. Y esto sucede en casi el 70% del tiempo.

En los miembros superiores, aunque la separación no es importante, se alcanzan más de 100ºen flexión del hombro derecho; el antebrazo se flexiona más de 100º cerca del 25% del tiempo yla muñeca está en postura no confortable el 45% del tiempo.

En el miembro izquierdo, el hombro se flexiona más de 60º en el 20% de las ocasiones y elantebrazo se dispone en flexión mayor de 100º en más del 10% del tiempo. Pero el mayorproblema se puede presentar en las muñecas, que están en postura poco confortable en más del30% del tiempo.

En cambio, con la fregona a prueba:• la espalda permanece recta más del 50% del tiempo y se llega a flexionar sólo hasta

30º, • la cabeza se extiende en un ángulo igual o inferior a 20º sólo en el 20% las ocasiones,• el brazo sólo se flexiona hasta los 70º y permanece por encima de 60º en un porcentaje

de tiempo inferior al 5% y apenas se separa el brazo del cuerpo• el antebrazo permanece entre 40º y 100º el90% del tiempo, y• al estar la mano fija en el asidero del mango, no se adopta posturas peligrosas.


Fig. 25 – Fregona tradicional: espalda

Fig. 26 – Prototipo: espalda

Fregona tradicional Prototipo


Fig. 27– Fregona tradicional: postura de la cabeza

Fig. 28 – Prototipo: postura de la cabeza



Fig. 29 – Fregona tradicional: elevación del brazo (flexión en negro; separación en verde)

Fig. 30 – Prototipo: elevación del brazo



Fig. 31 – Fregona tradicional: postura de antebrazo

Fig. 32 – Prototipo: postura de antebrazo



Fig. 33 – Fregona tradicional: postura de la mano




Fregona tradicional: Flexión y separación del brazo izquierdo

Fregona tradicional: Flexo-extensión del antebrazo izquierdo

Fregona tradicional: Postura de muñeca izquierda


1.4. RODILLO

En la simulación de pintar la pared y el techo con el rodillo tradicional, aunque la espaldapermanece recta la mayor parte del tiempo, la mayor parte del ciclo la cabeza está extendida, yen el 70% lo hace en más de 20º. Si esta postura se mantiene durante mucho tiempo, puede darlugar con toda probabilidad a cervicalgias y contracturas musculares en nuca y cuello

La posiilidad de contracturas en nuca se incrementa al tener que elevar los brazos. A pesar deque no se separen en demasía del cuerpo, ambos se debe flexionan más de 90º durante unporcentaje que supera el 45%; llegándose a alcanzar hasta los 145º en el brazo que en esemomento se encontraba adelantado (el izquierdo).

El antebrazo derecho se encuentran en posturas muy penosas el 20% del tiempo y la muñeca enmás del 50% del tiempo, llegándose casi a alcanzar una extensión completa (75º de extensión).

Debido a las características de la tarea, la postura de la espalda y el cuello sólo es ligermentemejor cuando se utiliza el rodillo a prueba. En cambio, sí que es menor la posibilidad decontracturas en el cuello al no utilizarse el brazo izquierdo y superarse los 90º de flexión en sóloel 25% de las ocasiones con el brazo derecho (máximo alcanzado 122º).

En el antebrazo, el antebrazo permanece en posición confortable la mayor parte del tiempo y enla muñeca se aprecian flexiones que no superan los 45º.


Fig. 35– Rodillo tradicional: postura de la espalda

Fig. 36– Prototipo: postura de la espalda

Rodillo tradicional Rodillo Prototipo


Fig. 37 – Rodillo tradicional: postura de la cabeza

Fig. 38 – Rodillo: postura de la cabeza



Fig. 39 – Rodillo tradicional: elevación del brazo

Fig. 40 – Prototipo: elevación del brazo



Fig. 41 – Rodillo tradicional: postura de antebrazo

Fig. 42 – Prototipo: postura de antebrazo



Fig. 43 – Rodillo tradicional: postura de la mano




2. Estudio de fatiga

Para valorar la fatiga se realizó un estudio electromiográfico de superficie antes y después de lasimulación del trabajo con los dos mangos a estudio. Los músculos analizados fueron: trapecio,deltoides, epicondíleos, epitrocleares, paravertebrales dorsales y lumbares, derechos eizquierdos.

Para ello utilizamos el sistema Trigno Lab de 16 canales de DELSYS, con una capacidad deregistro de 3 voltios . Filtramos la señal en un rango comprendido entre 20 y 500 hertzios, secorrigió a valores positivos y se calculó la envolvente de la curva y las medianas de lasfrecuencias. El área de la gráfica así registrada es directamente proporcional al número deunidades motoras activadas.

Cuando un músculo se fatiga disminuye la fuerza que pueden ejercer cada una de sus unidadesmotoras y, por ello, para conseguir la misma fuerza global, el músculo necesita reclutar unnúmero mayor de unidades motoras, lo que se traduce en un incremento del área de la gráfica yde la frecuencia media registrada en la EMG. Luego, el grado de incremento del registroelectromiográfico después de efectuar un esfuerzo es directamente proporcional al grado defatiga que se genera en el músculo. Por el contrario, se ha comprobado que cuando la fatigaproducida en el músculo es pequeña no se incrementa el área delimitada por la gráfica delregistro electromiográfico5.

La simulación se llevó a cabo con el elemento que había demostrado tener una postura menosfavorable. De esta forma, estuvo “pintando” en la pared con un rodillo, durante veinte minutos detrabajo ininterrumpido. Durante la misma, se controlaron los factores ambientales y los tiempospara que el voluntario trabajase al mismo ritmo.

En la tabla III se exponen los máximos, mínimos y las medianas de las frecuencias y elporcentaje de variación registrado al inicio y al término de la simulación.

TABLA I

DerechaINICIAL TRAS SIMULACIÓN % Fin/inicio

Mínima Máxima Media Mínima Máxima Media

Trapecio superior

Deltoides

Epicondíleos

Epitrocleares

Dorsales

Lumbares

5 STRASSER H. Electromyography of upper extremity muscles and ergonomic applications. En KUMAR S, MITAL A “Electromyography in Ergonomics”. Taylor & Francis, London, 1996, pag: 183-226.


IzquierdaINICIAL TRAS SIMULACIÓN % Fin/inicio

Mínima Máxima Media Mínima Máxima Media

Trapecio superior

Deltoides

Epicondíleos

Epitrocleares

Dorsales

Lumbares


CONCLUSIONES

Del análisis biomecánico realizado se desprenden las siguientes conclusiones:

1. Cuando se utilizan los útiles tradicionales existe riesgo de lesiones para la columna y losmiembros superiores.

2. La postura adoptada por la columna y los miembros superiores cuando se utilizan losprototipos a estudio mejora significativamente respecto a la registrada cuando se utiliza laescoba, la mopa y la fregona tradicionales.

3. Al simular estar pintando en las paredes y el techo, con el rodillo a estudio mejoraligeramente la postura de cuello y espalda al compararla con el tradicional. En cambio sí quese aprecia mejoría significativa en los miembros superiores.

4. No se encuentran indicios de fatiga muscular en el registro electromiográfico cde superficieen la musculatura del brazo derecho y la columna mientras se usa el prototipo.

5. Se aprecian signos de fatiga muscular en los músculos epitrocleares del brazo izquierdo.

Figueruelas (Zaragoza), a de diciembre de 2013

Fdo.: Rosa Hueso Calvo Médico especialista en Medicina Física y Rehabilitación Responsable del Área de Biomecánica Acreditada como Técnico Superior en PRL


ANEXO


estudio de ergonomÍa -...

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