Complemento UNIDAD IIIETI

M.A. Ramón Emmanuel Luna Vázquez

rlunavazquez@gmail.com

Tipos de antropometría:

• Antropometría estática: Es aquella que mide las diferencias estructurales del cuerpo humano, en diferentes posiciones y sin movimiento. (dimensiones estructurales de l cuerpo)

• Antropometría dinámica: Considera las posibles resultantes del movimiento, y está ligada a la biomecánica (dimensiones funcionales del cuerpo).

Objetivos:

• La búsqueda de la adaptación física entre el cuerpo humano en actividad y los diversos componentes del espacio que lo rodean. Esta es la esencia de la antropometría.

• Diseñar los puestos de trabajo, aplicación de los métodos físico-científicos al ser humano para el desarrollo de los estándares de diseño, para los requerimientos específicos y para la evaluación de los diseños de ingeniería, modelos a escala, productos manufacturados, con el fin de asegurar la adecuación de estos productos a la población del usuario pretendida.

Aplicaciones

• El ergónomo debe usar los datos antropométricos para asegurar que diseño de la maquinaria o de un área de trabajo le quede bien al hombre. Cada vez que el operario tiene que interactuar con su ambiente es importante contar con los detalles de las dimensiones de las partes apropiadas del cuerpo.

• Así, la estatura total de un factor importante de, por ejemplo: tamaño de la habitación, la altura de la puerta o las dimensiones de un operador, la dimensión de la pelvis y los glúteos limita el tamaño de los asientos y las aberturas, el tamaño de la mano determina las dimensiones de los controles de los soportes de descanso y por ultimo tiene que considerar el alcance de los brazos para poder determinar la posición de los controles en las consolas y en los tableros con el fin de que estén a una distancia accesible.

Sistema óseo muscular

• Este tema trata acerca del como el cuerpo humano es capaz de producir movimientos, debido a un sistema complejo de músculos y huesos llamado oseomuscular.

• Los músculos están adheridos a los huesos a ambos lados de una coyuntura esto a su vez se encuentran dividido en:– Agonistas.- actúan como los activadores primarios del movimiento.– Antagonistas.- actúan en respuesta y oposición a ese movimiento.

Principios de diseño del trabajo,

Estudio de las capacidades humanas

Logre máxima fortaleza muscular a la mitad del rango de movimiento.

• El primer principio de la capacidad humana se deriva de la propiedad de U-invertida de la contracción muscular. A la longitud del reposo n se presenta la conexión óptima entre los filamentos grueso y delgado, lo cual da como resultado una fuerza muscular considerablemente disminuida (casi cero). (Niebel, 2009)

• De manera similar, en estado totalmente contraído , se presenta interferencia entre los filamentos delgados opuestos, lo que otra vez evita una conexión óptima y una disminución de la fuerza muscular. Esta propiedad muscular se llama típicamente relación fuerza-longitud. Por lo tanto una tarea que requiera una fuerza ,muscular considerable debe realizarse en la posición óptima. (Niebel, 2009)

• La posición neutral o recta proporciona la fuerza de sujeción mas grande a los movimientos de muñecas. Para la flexión del codo, la posición más firme sería con el codo doblado en una posición mayor a 90°. Para una flexión de las plantas (es decir para liberar un pedal),de nuevo la posición óptima es ligeramente mayor a 90°.

• Una regla práctica para encontrar el rango medio del movimiento es considerar la postura que toma un astronauta en condiciones de peso nulo cuando los músculos agonistas como los antagonistas alrededor de la articulación están muy relajados y la extremidad alcanza una posición neutral. (Niebel, 2009)

Alcance la máxima resistencia muscular con movimientos lentos

• El segundo principio de la capacidad humana se basa en otra propiedad de la teoría de los filamentos deslizantes y la contracción muscular.

• A medida que las uniones moleculares se forman, rompen y reforman, la unión es menos eficiente y se produce la menor fuerza muscular.

• Éste es un efecto no lineal pronunciado donde la fuerza muscular máxima se produce sin un acortamiento medible externamente (es decir, la velocidad cero o contracción estática) y a una mínima fuerza muscular que está siendo producida a la velocidad máxima de la contracción del músculo. (Niebel et al, 2009, 102)

• La fuerza es suficiente para desplazar la masa de ese segmento del cuerpo. Esta propiedad muscular, que se conoce como relación fuerza-velocidad, es particularmente importante para el trabajo manual pesado. (Niebel et al, 2009, 102)

Uso el impulso para ayudar al trabajador siempre que sea posible

• Existe intercambio entre el segundo y tercer principio: los movimientos más rápidos producen un mayor impulso y fuerzas de impacto altos en el caso de los codos, los movimientos hacia abajo son más efectivos que los movimientos hacia arriba, con la ayuda de la gravedad. (Niebel et al, 2009, 102)

•  

Diseñar tareas para optimizar la capacidad de la fuerza humana.

•  Existen 3 factores importantes los cuales son:1. Tipos de esfuerzos,

1. Isotónicas

2. Isométrico ó estático

3. Psicofísico

2. Músculo o conjuntar de movimiento que se utiliza,

3. Postura.

Uso de músculos grandes para tareas que requieren fuerza.

• La fuerza muscular es directamente proporcional al tamaño del músculo, según el área de la sección transversal del mismo, es importante usar los músculos de piernas y troncos y no músculos más débiles.

•  

Permanecer 15% debajo de la máxima fuerza voluntaria.

•  La fatiga muscular es un criterio muy importante pero muy poco usada en el diseño, los tejidos musculares, se apoyan en las fuerzas de energía aeróbica y anaeróbica.

• El metabolismo anaeróbico puede suministrar energía solo durante un periodo corto, el oxigeno que llega a las fibras musculares vía flujo sanguíneo, se vuelve un aspecto critico para determinar cuanto durara las contracciones del músculo. A menor suministro de flujo y oxigeno mayor fatiga

Uso de ciclos de trabajo- reposo intermitentes frecuentes y cortos.

• Ya sea que se realicen contracciones tácticas repetidas como sostener una carga con el codo flexionado o una serie de elementos de trabajos dinámicos como mover una palanca, brazo o pierna.

• Se puede mantener un porcentaje mas alto de la fuerza máxima si la fuerza se ejerce como una serie de contracciones repetitivas en lugar de una contracción estática sostenida.

porcentaje máximo de fuerza isométrica que se puede mantener en un estado estable durante contracciones rítmicas

Diseño de tareas para que la mayoría de los trabajadores puedan realizarlas.

• La disminución de la fuerza se debe a la reducción de masa muscular y la perdida de fibras musculares. Se ha demostrado de una manera definitiva que con un programa de entretenimiento físico, una persona puede incrementar su fuerza 30% en algunas semanas con un aumento máximo cercano a 100% (Astrand y Rodhal, 1986).

• En términos de ser derechos o zurdos en general, la mano no dominante produce cerca de 90º de la fuerza de agarre que tienen la mano dominante, con un efecto menos pronunciado en los zurdos, quizás porque se han visto forzados a adaptarse a un mundo derecho (Millar y Frievalds, 1987).

• Es mejor diseñar herramientas y maquinas que puedan usar cualquier mano para evitar que los individuos tengan desventajas de fuerza.

Uso de poca fuerza para movimientos precisos o control motriz fino

• Las contracciones de los músculos se inician por una innervación neural desde el cerebro y columna vertebral que juntos forman el sistema nervioso central. Una neurona motora o célula nerviosa típica que llega al músculo desde el sistema nervioso central puede tener conexión con varios cientos de fibras musculares.

•  Este arreglo se llama “unidad motora” y tiene implicaciones importantes en el control del movimiento. El sistema nervioso central tiene a seleccionar estas unidades motoras aumentando el tamaño cuando se necesitan fuerzas musculares mayores

Racks industriales.

Los racks industriales son una herramienta muy cómoda para almacén y para manejo de material ya que existen los racks estáticos y con movimiento

Uso de movimientos balísticos de velocidad

•  En un movimiento voluntario, burdo y corto (menos de 200mseg) se activa el agonista y se inhibe el antagonista (esto se llama inhibición reciproca) para reducir la contracción de los músculos contra producente.

•  En movimientos precisos se usa un control de retroalimentación de ambos conjuntos de músculos, aumentando el tiempo de movimiento. Esto se denomina de velocidad-exactitud.

Inicio y terminación de movimientos con ambas manos al mismo tiempo.

•  La mano izquierda en personas derechas puede ser tan efectiva como la derecha y debe usarse:

• Las estaciones de trabajo se pueden diseñar para “hacer dos actividades a la vez” si se usan dispositivos duales que sostengan dos componentes, ambas manos pueden trabajar al mismo tiempo, con movimientos simétricos en direcciones opuestas

Uso del ritmo natural del cuerpo.

• Los reflejos de la espina que excitan o inhiben músculos también a ritmos naturales en el movimiento de los segmentos del cuerpo que se pueden comparar con los sistemas de masa- resorte- amortiguador de segundo orden, donde los segmentos del cuerpos proporcionan la masa y el músculo tiene resistencia y amortiguamientos internos,

• La frecuencia natural del sistema dependerá de los tres parámetros, pero la masa del segmento tendrá mayor efecto. Esta frecuencia natural es esencial para el desempeño suave y automático de una tarea. Drillis (1963) estudio la variedad de tareas manuales muy comunes y sugirió tiempos de trabajo óptimos.

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PRINCIPIOS DE ECONOMÍA DE MOVIMIENTOS

• Aparte de la división básica de los movimientos, hay los principios de la economía de movimientos, los cuales también fueron desarrollados por Gilbreth y completados por Ralph Barnes. (Criollo,2005, 86)

• Estas normas son todas aplicables a cualquier tipo de trabajo, pero se agrupan en tres subdivisiones básicas, – aplicación y uso del cuerpo humano; – arreglo del área de trabajo y – diseño de herramientas y equipo.

Aplicación y uso del cuerpo humano

• Estos principios se refieren al uso efectivo de los movimientos y extremidades el cuerpo humano. El uso y aplicación de estos en el diseño del trabajo involucra, cambios probados en el acomodo de las manos y del cuerpo humano en el área de trabajo, algunos ejemplos de estos son, (Kanawaty, 2006,142):– Ambas manos deben comenzar y terminar simultáneamente los

elementos o divisiones básicas de trabajo, y no deben estar inactivas al mismo tiempo, excepto durante los periodos de descanso.

– Los movimientos de las manos deben ser simétricos y efectuarse simultáneamente al alejarse del cuerpo y acercándose a éste.

– Siempre que sea posible debe aprovecharse el impulso o ímpetu físico como ayuda al obrero, y reducirse a un mínimo cuando haya que ser contrarrestado mediante su esfuerzo muscular.

Aplicación y uso del cuerpo humano

– Son, preferibles los movimientos continuos en línea curva en vez de los rectilíneos que impliquen cambios de dirección repentinos y bruscos.

– Debe emplearse el menor número de elementos o therbligs, y éstos se deben limitar a los del más bajo orden o clasificación posible. Estas clasificaciones, enlistadas en orden ascendente del tiempo y el esfuerzo requeridos para llevarlas a cabo, son:

• a) Movimientos de dedos.• b) Movimientos de dedos y muñeca. • c) Movimientos de dedos; muñeca y antebrazo.• d) Movimientos de dedos, muñeca, antebrazo y brazo.• e).Movimientos de dedos, muñeca, antebrazo, brazo y todo el

cuerpo

Aplicación y uso del cuerpo humano

Debe procurarse que todo trabajo que pueda hacerse con los pies se ejecute al mismo tiempo que el efectuado con las manos. Hay que reconocer, sin embargo, que los movimientos simultáneos de pies y manos son difíciles de realizar.

Los dedos cordial y pulgar son los más fuertes para el trabajo. El índice, el anular y el meñique no pueden soportar o manejar cargas considerables por largo tiempo.

Los pies no pueden accionar pedales eficientemente cuando el operario está de pie.

Los movimientos de torsión deben realizarse con los codos flexionados.

Para asir herramientas deben emplearse las falanges, o segmentos de los dedos, más cercanos a la palma de la mano. , (Kanawaty, 2006,142):

Disposición y condiciones en el sitio de trabajo.

1. Deben destinarse sitios fijos para toda herramienta y todo material, a fin de permitir la mejor secuencia de operaciones y eliminar o reducir los therbligs buscar y seleccionar.

2. Hay que utilizar depósitos con alimentación por gravedad y entrega por caída deslizamiento para reducir los tiempos de alcanzar y mover; asimismo, conviene disponer de expulsores, siempre que sea posible, para retirar automáticamente las piezas acabadas.

3. Todos los materiales y las herramientas deben ubicarse dentro del perímetro normal de trabajo, tanto en el plano horizontal como en el vertical.

Disposición y condiciones en el sitio de trabajo.

4. Conviene proporcionar un asiento cómodo al operario, en que sea posible tener la altura apropiada para que el trabajo pueda llevarse a cabo eficientemente, alternando las posiciones de sentado y de pie.

5. Se debe contar con el alumbrado, la ventilación y la temperatura adecuados.

6. Deben tenerse en consideración los requisitos visuales o de visibilidad en estación de trabajo, para reducir al mínimo las exigencias de fijación de la vista.

7. Un buen ritmo es esencial para llevar a cabo suave y automáticamente una operación, y el trabajo debe organizarse de manera que permita obtener un ritmo fácil y natural siempre que sea posible.

Diseño de las herramientas y el equipo.

1. Deben efectuarse, siempre que sea posible, operaciones múltiples de las herramientas combinando dos o más de ellas en una sola, o bien disponiendo operación múltiple en los dispositivos alimentadores, si fuera el caso (por ejemplo, en tornos con carro transversal y de torreta hexagonal).

2. Todas las palancas, manijas, volantes y otros elementos de manejo deben estar fácilmente accesibles al operario, y deben diseñarse de manera que proporcionen la ventaja mecánica máxima posible y pueda utilizarse el conjunto muscular más fuerte.

3. Las piezas en trabajo deben sostenerse en posición por medio de dispositivos de sujeción.

4. Investíguese siempre la posibilidad de utilizar herramientas mecanizadas eléctricas o de otro tipo) o semiautomáticas, como destornilladores motorizados y llaves de tuercas de velocidad, etc.

Utilización de equipos mecánicos controlados de forma manual

• En casos más sencillos, pueden utilizarse equipos para el manejo mecánico. Estas ayudas no suelen eliminar totalmente la manipulación manual de cargas, pero la reducen considerablemente. Son en general bastante baratos y versátiles como para adaptarse a las distintas situaciones.

• Unos requieren el esfuerzo manual para manipularlos, y otros están alimentados por baterías o motores. A continuación, y a modo de ejemplo, se citan y comentan algunos de ellos:

– Carretillas y carros. – Mesas elevadoras– Carros de plataforma elevadora – Cajas y estanterías rodantes:

Check list PEM

Preguntas Si No

1. ¿Están los movimientos balanceados?

2. ¿Se encuentran las herramientas y los materiales cerca y enfrente del operador?

3. ¿Hay un lugar fijo para cada herramienta?

4. ¿Se entregan los materiales cerca de su punto de uso, por medio de la gravedad?

5. ¿Están los materiales y herramientas en posición previa a su uso?

6. ¿Se retira el material terminado por medio de la gravedad?

7. ¿Existen aditamentos que liberen a las manos de sostener las herramientas?

8. ¿Son rítmicos los movimientos del operario?

9. ¿Son suaves y continuos esos mismos movimientos?

10. ¿Está acondicionada el área de trabajo?

11. ¿Tiene el trabajador una silla adecuada?

12. ¿Hay luz y ventilación suficiente?

Problema

La operaria comete cinco errores cuales

son

Resultados

Solución escrita del problema de la operaria

• 1. El pie derecho no tiene soporte adecuado.• 2. El pedal está demasiado alto. • 3. Las rodillas pueden golpear con la máquina. • 4. El ángulo que forman el pie y la pierna es muy agudo.• 5. El codo queda más abajo de su altura normal.• 6. El respaldo de la silla es incorrecto. • 7. La altura de la silla no es adecuada. • 8. El asiento de la silla no está curvado.• 9. Las esquinas y bordes de la silla son en ángulo recto.• 10. La máquina obstaculiza el paso. • 11. El pie izquierdo no está a la misma altura que el derecho, lo que produce una

posición no simétrica.• 12. El pedal de accionamiento debe ser plano y en forma de pie no en forma de

botón cóncavo que es resbaladizo. • 13. La distancia normal para trabajos de precisión debe ser de 25 a 30 cm.• 14. La operación se está ejecutando fuera del área normal de trabajo. • 15. Las manivelas son muy pequeñas.

Consideraciones económicas

• El primer problema al que se enfrenta el analista al tratar de introducir la idea de trabajar un dispositivo es justificar su uso.

• La persona encargada de aprobar su fabricación, generalmente lo primero que pregunta es "¿Cuánto nos vamos a ahorrar al año?" Sin profundizar en el tema de rentabilidad de inversiones, podríamos decir que un dispositivo se justifica o no económicamente, dependiendo de la diferencia del tiempo ciclo sin el dispositivo y el tiempo ciclo con el dispositivo, además del volumen de producción.

• Existen, sin embargo, otros como los gastos fijos de fabricación.

Consideraciones funcionales

• Dentro de las consideraciones funcionales podemos mencionar las siguientes: – Localización de la pieza en el dispositivo. – Prensado de la pieza. – Versatilidad y normalización del dispositivo. – Rigidez y simplicidad. – Facilidad en la carga y descarga de la parte. – Consideraciones de seguridad.– Desahogos adecuados para desperdicios.– Capacidad de evitar interferencias.– Necesidades de enfriamiento y lubricación. – Facilidad en el reemplazo de piezas desgastables. – El plano de la pieza para tomar en cuenta tolerancias. – Mostrar la colocación de la parte en el layout del dispositivo.– Dibujar correctamente el dispositivo.– Agregar la información que sea necesaria al dibujo.