Evaluación de pausas activas para un puesto de trabajo según estudio biomecánico y antropométrico

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1 Evaluación de pausas activas para un puesto de trabajo según estudio biomecánico y antropométrico Laura Ocampo Juan Pablo Arteaga Diego Ospina Juan Pavón Grupo de Biomateriales Avanzados y Medicina Regenerativa, BAMR, Programa de Bioingeniería, Universidad de Antioquia juan.pavon@udea.edu.co Miguel Montoya Ricardo Gutiérrez Departamento de Salud Ocupacional, Universidad de Antioquia Fanny Valencia José Daniel Lema IPS Y LAM, Fundación Universitaria María Cano, Medellín Abstract La evaluación de los puestos de trabajo busca proporcionar bienestar al trabajador. En este contexto, los resultados de dicha evaluación permite la implementación de pausas activas durante la jornada laboral, como estrategia para proporcionar relajación en aquellas partes del cuerpo en la cuales se concentra mayor carga. Sin embargo, dichas pausas todavía no han proporcionado todo el bienestar deseado, a una alta tasa de trabajadores; este déficit puede estar asociado a la subjetividad con la cual se diseñan estas prácticas. En este trabajo, se plantea una nueva aproximación al diseño de pausas teniendo en cuenta consideraciones antropométricas y biomecánicas; el principal objetivo es mejorar el desempeño y confort del trabajador, reduciendo los riesgos laborales asociados a la actividad diaria. Para este fin, se realizó la evaluación in situ del lugar de trabajo y del sujeto, cuya labor consiste en empastar manualmente libros de la Editorial de la Universidad de Antioquia. Adicionalmente, se practicó el análisis antropométrico, para luego realizar un análisis biomecánico estático para determinar las fuerzas sobre la articulación del codo del paciente, siendo la articulación que presenta mayores afecciones. Estos resultados fueron comparados con la simulación del puesto de trabajo en el Laboratorio de Análisis de Movimiento de la Fundación Universitaria María Cano, LAM-FUMC. Esta comparación permitió determinar que las afecciones presentadas por el trabajador están mayormente asociadas a las repeticiones requeridas por la actividad laboral, factor a tener en cuenta en el nuevo diseño de las pausas activas.

2 Palabras clave: Biomecánica, antropometría, pausas activas, puestos de trabajo, fatiga de tejidos. Introducción El plan nacional de salud ocupacional propuesto en Colombia plantea diversas estrategias que permiten mejorar la salud y el bienestar de los trabajadores 1. Una de las principales estrategias implementadas son las pausas activas, consistentes en momentos cortos al inicio o en el intermedio de la jornada, en los que se realizan diversos ejercicios. Estos están enfocados en relajar aquellas partes del cuerpo en las cuales se concentran la mayor tensión por actividades diarias; normalmente, el plan de ejercicios cuenta con una parte inicial de calentamiento, la parte central y la parte final de estiramiento 2. Para determinar la correcta práctica de las pausas activas, no es suficiente partir de criterios cualitativos, médicos, psicológicos o emocionales. Para el desarrollo de nuevos protocolos, es necesario realizar un análisis biomecánico que permita correlacionar la función, las fuerzas, los esfuerzos y la mecánica de los tejidos. En este contexto, es evidente que la implementación de análisis sistemáticos, tanto antropométricos como biomecánicos a diferentes escalas, incluyendo la fatiga de los tejidos, cobra gran importancia, tanto en términos del desempeño, como para la reducción del riesgo de lesiones. Con este trabajo se busca desarrollar nuevos protocolos para diseñar pausas activas en puestos de trabajo, a partir de la implementación de análisis antropométricos y biomecánicos multi-escala. El logro de este objetivo tiene múltiples significados de alto impacto: para el trabajador unas condiciones laborales más sanas y seguras y para el empleador el aumento de la productividad. Procedimiento Experimental Primera etapa: Sujeto de estudio Se realizó la selección de un paciente problema por parte de la dirección de recursos humanos de la Universidad de Antioquia, con el fin de conocer detalladamente su lugar de trabajo y sus hábitos cotidianos. En el criterio de selección del paciente, se tuvo en cuenta: años en el cargo (no menos de 4 años) y afecciones presentadas debido a las labores realizadas (pacientes con problemas musculo-esqueléticos)

3 Segunda etapa: Análisis físico y antropométrico Se tomaron los datos antropométricos del paciente, según los protocolos descritos por Kevin Norton en su texto sobre técnicas de medición en antropometria 3. Además, se realizó una detallada caracterización del puesto de trabajo del paciente, donde se tomaron medidas de los espacios, materiales y condiciones. Tercera etapa: Análisis Biomecánico En esta etapa se realizaron una serie de análisis biomecánicos estáticos, tanto in situ mediante la implementación del software Kinivea, como en el Laboratorio de Análisis de Movimiento (LAM) de la Fundación Universitaria María Cano (FUMC). Cuarta etapa: Análisis de Pausas Activas En esta última etapa, a partir de los resultados de las dos anteriores, se proponen nuevos protocolos para las pausas activas para el puesto de trabajo en cuestión. Resultados y Discusión Para la realización de este proyecto se contó con la participación de una paciente de 40 años de edad, empleada en la imprenta de la Universidad de Antioquia hace aproximadamente 17 años. Su labor consiste en el empastado y tabulado de páginas; sus medidas antropométricas las cuales se pueden evidenciar en la Tabla1. Tabla1. Medidas antropométricas propias del paciente MEDIDAS ANTROPOMETRICAS Peso 73,2kg Talla 1,578m Altura Hombros 1,32m Perímetro Brazo Izquierdo 33cm Perímetro Brazo Derecho 34cm Hombro-Codo Izquierdo 31,2cm Hombro-Codo Derecho 31,5cm Altura Codos 99,5cm Perímetro Antebrazo Izquierdo 30,9cm Perímetro Antebrazo Derecho 31,2cm Codo-muñeca Izquierdo 27,2cm Codo-muñeca Derecho 27,5cm

4 Perímetro muñeca Izquierdo Perímetro muñeca Derecho Ancho codo Izquierdo Ancho codo Derecho Hombro-Hombro Codo-Codo 19,3cm 18,1cm 7,0cm 6,3cm 42,7cm 49,5cm Por medio de la videografía se pudieron extraer fotogramas en un plano sagital aproximado, que permitieron hacer el análisis biomecánico estático de manera analítica, utilizando el Kinovea para los parámetros de los segmentos y ángulos. Dicho análisis se realizó sólo para la articulación del codo. La posición del codo para diferentes labores se puede apreciar en las Figs. 1, 2 y 3. Figura 1: toma de datos durante organización de hojas

5 Figura 2: toma de datos durante el empastado. Figura 3: toma de datos durante empastado. Siguiendo los parámetros obtenidos de los fotogramas, se realizaron los diagramas de cuerpo libre, incluyendo las fuerzas involucradas en las posturas de las Figs. 4 y 5. Análisis estático: para un ángulo de 90º entre el brazo y el antebrazo Figura 4: diagrama de cuerpo libre del paciente en una de sus labores, para este caso durante la organización de hojas, donde el brazo del paciente forma un ángulo de 90 con el antebrazo. Además se tiene que: FA= Fuerza articular, W= Peso del antebrazo, L= peso, FM1= Fuerza del musculo extensores de la muñeca, FM2= Fuerza del bíceps. Fx = FM1 FA cos α = 0 (1) Fy = FM2 FA sin α W L=0 (2) Para obtener el peso del antebrazo, se siguió lo descrito en la Tabla 2

6 Tabla2. Medidas antropométricas de los segmentos corporales 4 Peso del antebrazo Peso del cuerpo = W1 = Peso del cuerpo W1 = ,2kg W1 =1,17Kg Para hallar la distancia a la que se encuentra el peso del antebrazo, se sigue: Centro de Masa longitud del segmento = Centro de Masa = Longitud del segmento Centro de masa = m Centro de Masa = b = 0,1174m M = FM2 0.05m + FMI 0,275 (1,17Kg 9.8m s 2 0,1174m) (8Kg 9.8m s 2 0,36m) = 0 (3) FM2 = FM1 (4) ASTF ASTF Sabiendo que el área de sección transversal fisiológica del bíceps es de 4,6*10 4 m 2 y la del extensor radial corto del carpo de 1,5*10 4 m 2, y reemplazando la ecuación (4) en la (3) podemos calcular FM1y FM2, de lo cual se tiene que:

7 FM2: 211,86N FM1: 69,008N Ahora reemplazando FM2 y FM1 en las ecuaciones (1) y (2), podemos determinar el ángulo α y FA: de lo cual se tiene que: α=60,50 º FA=140,16N Ahora calculando el esfuerzo para determinada fuerza de reacción articular se tiene que: Pmax= 3Pm 2 Pm= FA πrc 2 Rc=( 3FA R 4Ar )1/3 Ar= (5) 1 ( 1 µ 2 1 µ 2 )+( ) E E Donde R (0,0285) es el radio superficial. R1 (0,057m) es el radio superficial del humero, R2 (0,07m) es el radio superficial del cubito, µ es el módulo de poisson del hueso cortical (0.33) y E es el modulo de Young del hueso cortical (15,7GPa) Tabla 4, remplazando en la ecuación (5) se tiene que: Pmax= 113,15MPa Ahora calculando la tensión en el bíceps por medio de: Pmax= FM2 ASTF = 0,460MPa Se tiene que Pmax del bíceps en esta posición es de 0,460MPa Tabla2: Comparación de resultados Análisis ángulo 90º Paciente Literatura Fuerza Articular 140,16N 768N Esfuerzo Hueso 113,15MPa 238MPa Cortical Esfuerzo bíceps 0,460MPa De los resultados comparativos de la Tabla2 se puede concluir que los calculos obtenidos de los esfuerzo para la posición el brazo en un ángulo de 90º el cual fue de 113,15MPa, comparándolos con el esfuerzo máximo soportado por el hueso cortical, en este caso por la articulación

8 del codo formada por los huesos corticales del humero, cubito y el radio; es cual es de en compresión de 213MPa, en tracción de 170MPa y en flexión de 238MPa, no sobrepasan ninguno de los valores de resistencia máxima soportados por el hueso cortical, por lo tanto no están propensos a la fractura en ninguno de los ensayos mecánicos. Analizando ahora los resultados de la fuerza de reacción para la posición el brazo en un ángulo de 90º la cual fue de 140,16; comparándolos con la fuerza de reacción articular reportada en la literatura para trabajos similares al del paciente la cual es de 768N; no sobrepasan el valor de resistencia articular. Análisis cinemático: simulación del puesto en el LAM-FUMC Para poder realizar la simulación, se determinaron cuales son los puntos articulares con mayor índice de afecciones y dolencias presentados por la pacientes para realizar el análisis cinemáticos en sus movimientos. Para dicho análisis se debe tener en cuenta que las graficas presentadas corresponden a la simulación de las actividades realizadas por el paciente en su puesto de trabajo, en las cuales se determinan los movimientos de flexión y extensión del codo, de las extremidades superiores; el lado derecho se representa con color verde, y el izquierdo con color rojo. Figura5: flexión- extensión del codo durante mover libro. La Figura 5 hace referencia a la labor de movimiento de libros, es esta se puede apreciar que tanto el codo Izquierdo como derecho se encuentran durante todo el ciclo de trabajo en flexión; el codo derecho por su parte se mantiene en flexión en ángulos mayores que el codo izquierdo, con un ángulo máximo de 120º.

9 Figura6: flexión- extensión del codo durante el empastado La Figura 6 hace referencia a la labor de empastado, es esta se puede apreciar que tanto el codo Izquierdo como derecho se encuentran la mayor parte del ciclo de trabajo en flexión. El codo izquierdo presenta máxima flexión al inicio del ciclo en un ángulo aproximado de120º, mientras que el codo derecho para la misma parte del ciclo, presenta una flexión máxima en un ángulo de 110º. En la realización de esta labor durante el ciclo de trabajo, no se presenta extensión. Figura7: flexión- extensión del codo durante el conteo y doblado de hojas La Figura 7 hace referencia a la labor de conteo y doblado de hojas, es esta se puede apreciar que tanto el codo Izquierdo como derecho se encuentran la mayor parte del ciclo de trabajo en flexión a un ángulo máximo al inicio del ciclo de trabajo de aproximadamente 110º. En la realización de esta labor durante el ciclo de trabajo, no se presenta extensión.

10 Análisis repeticiones y pausas activas Según lo visto en el análisis cinemático se puede determinar que la mayor parte del tiempo de trabajo la articulación del codo se encuentra en flexión lo cual puede generar una atrofia de movimiento, aunque las fuerza musculares y de reacción no sobrepasan los límites máximos al igual que los esfuerzos, este tipo de movimientos al ser repetitivos y por largos periodos de tiempo pueden generar diferentes afecciones. Para determinar puntos críticos según la repetición y teniendo en cuenta que el mayor peso que la persona es de 8kg se determino por medio de la plataforma on line ergonautas cuales pueden ser los posibles puntos de afecciones, en este caso según Figura8 resultaron puntos críticos en el hombro codo espalda y muñeca. Figura8: Porcentaje de carga corporal. Simulación en plataforma ergonautas De acuerdo a lo anterior y teniendo en cuenta que las zonas del cuerpo del paciente tratado donde mayores afecciones se presentan son las articulaciones de codo (epicondilitis lateral), hombro (manguito rotador), cadera y de la columna a nivel lumbar, además que estas afecciones se presentan debido a la actividad laboral del paciente se plantearon algunas pausas específicas para que este realice durante su jornada de trabajo, que ayudaran a prevenir lesiones mayores a las presentadas actualmente por el mismo y que serán mostradas a continuación: Epicondilitis Estiramiento del codo por medio de flexión y extensión de la muñeca Apertura y cierre del puño

11 Flexión y extensión de muñeca usando una vara Ejercicios de fortalecimiento con bandas Se puede realizar estiramiento y fortalecimiento por periodos cortos de 3 a 5 minutos, 3 veces durante la jornada Figura 9. Figura9: pausas activas prevenir epicondilitis lateral MANGUITO ROTADOR Cada actividad debe tener una duración de 3 a 5 minutos Estiramiento anterior del Hombro Rotación externa con banda Rotación interna con banda Ejercicios isométricos contra superficie Retracción del omoplato Estiramiento de la parte posterior del hombro. Figura 10. Figura10: pausas activas prevenir afecciones del manguito de los rotadores DOLOR LUMBAR: Cada actividad debe tener una duración de 3 a 5 minutos Pies al pecho Rotación de la cadera con las piernas jutas

12 Posición de puente, extensión de la cadera. Extensión y flexión de la espalda Figura11: pausas activas prevenir afecciones a nivel lumbar. Conclusiones Por medio de un análisis antropométrico y biomecánico in situ se pudo determinar si las articulaciones expuestas a altas cargas podían verse afectadas, esto se llevo a cabo medición el cálculo sus esfuerzos máximos, de lo cual se determino que no sobrepasaban el límite de resistencia mecánica para los huesos corticales. Para el análisis de flexión realizado se determinó según las fuerzas encontradas que posiblemente este movimiento no sea el que ocasione la afección en el codo, aunque se debería hacer énfasis en el análisis dinámico en las diferentes dimensiones para evaluar si los esfuerzos repetitivos son los que ocasionan dicha afección. Las afecciones presentadas por el paciente dependen de zonas de mayor carga, las cuales al estar sometidas a altas repeticiones pueden llegar a presentar problemas musculo-tendinosos. Hasta ahora y para los ángulos de los movimientos analizados no se logró establecer una relación entre la fuerza de reacción del piso con el ángulo de la articulación, ni con la fuerza articular, aunque no se descarta la posible relación, pero para saberlo a ciencia cierta se propone analizar una cantidad mayor de ángulos en las labores Referencias Bibliográficas (1) Fanny GB. Propuesta de un Programa de Pausas Activas para Colaboradores que Realizan Funciones de Oficina en la Empresa de Servicios Publicos Gases de Occidente s.a E.S.P de la Ciudad de Cali. Facultad de Educacion y Pedagogia Programa Profesional en Ciencias del Deportesantiago de Cali; 2012.

13 (2) Xavier. LA ERGONOMÍA, OTRO CAMPO DE APLICACIÓN DE LA BIOMECÁNICA. In: Miquel M, ed. echnical - professional rea 24 2nd quarter; (3) Kevin Norton, Tim Olds. Libro Antropometria, capitulo 2: tecnicas de medicion antropometrica. Version digital: (4) Juliana Uribe Peréz. Texto Guía:Biomecánica del Cuerpo Humano. Colombia.2013