Evaluación de Riesgos Musculoesqueléticos, basado en MoCap y Simulación Dinámica de Esfuerzos con Modelos Humanos

Transcripción

1 Mesa 8. Programa Musculoesquelético en la Administración pública. Evaluación de Riesgos Musculoesqueléticos, basado en MoCap y Simulación Dinámica de Esfuerzos con Modelos Humanos jjmarin@unizar.es Abril. 2012

2 Centro Politécnico Superior de Ingenieros Edificio Torres Quevedo María de Luna, 3 Campus ACTUR. Universidad de Zaragoza ZARAGOZA Tfno.: Coordinación: José Javier Marín Zurdo. Dpto. Ingeniería de Diseño y Fabricación. jjmarin@unizar.es

3 Riesgos Musculoesqueléticos. Qué pueden provocar?

4 TRASTORNOS MUSCULOESQUELÉTICOS (TME) Provocan: Incomodidad Molestias y dolores Cuadros médicos más graves baja laboral y tratamiento médico. Afectan a: Espalda, Cuello, Hombros Extremidades superiores, Extremidades inferiores (menos frec.) En extremidades Superiores con trabajos repetitivos. En la espalda más relacionadas con: manipulación de cargas y posturas estáticas.

5 TRASTORNOS MUSCULOESQUELÉTICOS Provocan: Incomodidad Molestias y dolores Cuadros médicos más graves baja laboral y tratamiento médico. En los casos más crónicos, el tratamiento y la recuperación suelen ser insatisfactorios y el resultado puede ser una discapacidad permanente, con pérdida del empleo.

6 TRASTORNOS MUSCULOESQUELÉTICOS (TME) Microtraumatismos Repetitivos (MTR) No se producen como consecuencia de traumatismos sino por sobrecarga mecánica en determinadas zonas que por la acción de microtraumatismos repetitivos dan lugar a lesiones Acumulativas. Son tareas no lesivas en si, pero que pueden derivar en lesiones al acumularse su efecto negativo a lo largo del tiempo. Son trastornos acumulativos

7 TME Factores de Riesgo: - Fuerza. - Postura. - Tiempo. - Repetitividad. - Recuperación.

8 Coste Económico TME Costes directos (seguros, indemnizaciones, costes médicos y administrativos). Costes indirectos por la pérdida de productividad, pérdida de personal experimentado, formación del nuevo personal, repercusión del malestar en la calidad del trabajo. Coste en la UE: 0,5% - 2 % del PIB. Se pierden 600 mill.días laborables. La prevención supone un buen negocio!

9 TME Cómo evitarlos?

10 TME Cómo evitarlos? Empresarios: Modificar las tareas para eliminar o reducir los riesgos. Adquirir máquinas y equipos ergonómicos. Fomentar la conservación, reincorporación y rehabilitación de los empleados con TME. Ofrecer formación e información.

11 TME Cómo evitarlos? Y los trabajadores: Ser conscientes de los riesgos de TME y de sus repercusiones en la salud. Saber cómo evitar o minimizar los riesgos. Informarse y participar en actividades que fomenten la salud y la seguridad en el trabajo.

12 TME Cómo evitarlos? PREVENCION con Acciones Concretas: - Evaluar las actividades laborales, - Aplicar medidas preventivas y - Control y seguimiento. (para no perder efectividad con el tiempo)

13 Método OCRA (UNE-EN_ ) OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Evaluación y control de los riesgos para la salud y seguridad en tareas con movimientos repetitivos en los miembros superiores.

14 Conceptos Método OCRA Tiempo de ciclo: desde que el trabajador empieza el ciclo, hasta que comienza el siguiente. Acción técnica: acciones manuales elementales que realiza durante el tiempo de ciclo (girar, empujar, mover...)

15 Acciones Técnicas

16 Acciones Técnicas

17 Método OCRA Índice OCRA: Índice OCRA = FF / RF (Nº de acciones técnicas realizadas / Nº de AT recomendadas.) RF = CF * Po M * Fo M * Re M * Ad M * (Rc M * Du M ) CF = constante de frecuencia de acciones técnicas por minuto = 30.

18 POSTURAS (PoM) Posturas forzadas Supinación de codo ( 60º) Extensión ( 45º) o flexión de muñeca ( 45º) Agarre en pinza o en gancho o palmar (apertura amplia) Pronación de codo ( 60º) o flexión/extensión ( 60º) del codo Desviación radio-ulnar de muñeca ( 20º) Agarre de fuerza fino ( 2cm) Menos de 1/3; del 1% al 24% Parte del tiempo del ciclo 1/3; del 25% al 50% 2/3; del 51% al 80% 3/3; más del 80%

19 FUERZA El multiplicador para la fuerza (Fo M ) se aplica al nivel de fuerza medio, en función del tiempo. Según la tabla:

20 Método OCRA EVALUACIÓN FINAL Índice OCRA Zona Evaluación del Riesgo 2,2 Verde Aceptable 2,3 a 3,5 Amarillo Aceptable condicionalmente > 3,5 Rojo No aceptable

21 Método OCRA OK, evalúa todos los Factores de Riesgo: - Fuerza. - Postura. - Tiempo. - Repetitividad. - Recuperación. Pero

22 Método OCRA La base del método recae en: Definición de las ACCIONES TECNICAS Su debilidad en la práctica - Trabajo muy tedioso -> Tiempo de Aplicación muy alto - Influenciado por la subjetividad del evaluador.

23 Move-HUMAN Forces Evaluación de Riesgos de Tareas Repetitivas. Basado en cálculo de esfuerzos en las articulaciones de la EESS y en los cambios de rotación que soportan las articulaciones durante cada ciclo de fabricación.

24 Sistema Move-Human FORCES Método predictivo de riesgo musculesquelético Fundamentado en: Detectar y contabilizar los INSTANTES DE RIESGO En cada articulación y ángulo Y en esos instantes - Cambios de rotación en (EESS + Columna) - Y posturas estáticas (mantenidas en exceso) Estima el riesgo evaluando ciertos factores

25 Para llegar al nivel de precisión que se desea lograr Se requiere un sistema de Captura de Movimiento (MoCap) Si es posible: - No invasivo para el trabajador. - Utilizable en los propios P.T.

26 Sistema MoveHuman Sensors Sistema portátil para captura y análisis tridimensional del movimiento humano en situaciones reales Basado en Sensores Inerciales de movimiento

27 Move Human - Sensors MoCap Análisis biomecánico En campo Simulación 3D Modelos humanos Análisis Ergonómico

28 Componentes del Sistema Tablet En campo y oficina

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30 EMG de Superficie

31 Wireless

32 Cómo se detecta un cambio de rotación? Determinación de los INSTANTES DE RIESGO

33 Instantes de Riesgo

34 En cada INSTANTE DE RIESGO (cambio de rotación o postura estática > 4-6 seg) Qué factores de riesgo tiene en cuenta? - Magnitud del ángulo de rotación y otros ángulos implicados. - Arco de giro recorrido desde el último cambio. (a mayor arco -> menor riesgo) - Velocidad angular (poco antes o poco después de la parada). Grado de aceleración / deceleración sufrida. - Fuerzas axiales y de corte. - Momentos flectores y torsión. - Para la mano tipo de agarre.

35 Detectado un Instante de Riesgo Sistema Move-Human Forces Qué hace MH-Forces? - Calcula ciertas variables (ángulos, Vel.Ang, Fuerzas ) - Aplica un factor de riesgo a cada variable (curvas paramétricas) Multiplicar los factores => - Riesgo en ese instante. - Riesgo respecto al máx => % => Nivel Riesgo (0-4) - Suma los riesgos instantáneos => RiesgoArticulación y ángulo. - RiesgoArticulación / TiempoCiclo => Riesgo art. X min. - Resumen de resultados: - Riesgo en articulación (suma ponderada de Riesgo-ángulo) - Nivel de riesgo (0 4). También zona lumbar - Nº cambios y % según nivel riesgo (0-4) => Carga Postural. - Otros

36 A un valor de (Angulo, Velocidad, Fuerza ) Le corresponde un Factor de Riesgo lumbar_rx # Flexión Curvas paramétricas Valor Riesgo: lumbar_rx # Flexión

37 Curvas paramétricas Vel.A ng. Factor Riesgo Otras Zonas VA.max 0 1 Cervical. VAmax = 260 [º/seg] 90 [º/seg] 1.4 Hombro. VAmax = 700 [º/seg] 90*2 = Codo. VAmax = 600 [º/seg] 90*3 = Cervical. VAmax = 1000 [º/seg] 1.6 Factor Riesgo de Vel.Ang. Zona Lumbar

38 File: Cambios de Giro y Factores de Riesgo en las articulaciones. Date: _ Posturas/seg = 50 Fr.Totales Fr.Ini Fr.Fin Rango exportado [seg] = Tiempo de ciclo [seg] = Efectivo para el cálculo de riesgos x min. Puede coincidir o no 15 con el rango exportado. 1. Magnitud del Angulo en ese frame [º]. 2. > Factor Riesgo asociado a Magnitud del ángulo. 3. Arco de Giro Recorrido desde el último cambio de sentido de giro 4. > Factor Riesgo asociado al Arco de Giro Recorrido. 5. Magnitud máxima de los otros ángulos implicados en la articulación. 6. > Factor Riesgo derivado de Giros Combinados. 7. Velocidad Angular max. entre los extremos del intervalo y su punto central [º/s]. 8. > Factor Riesgo derivado de Velocidad Angular. 9. Magnitud de Fuerza Axial [Kgr]. 10.> Factor Riesgo derivado de Fuerza Axial. 11. Magnitud de Fuerza Corte [Kgr]. 12.> Factor Riesgo derivado de Fuerza Corte. 13. Magnitud de Momento Torsor [Kgr m]. 14.> Factor Riesgo derivado Momento Torsor. 15. Magnitud de Momento Flector [Kgr m]. 16.> Factor Riesgo derivado de Momento Flector.

39 Resultado para cada articulación y ángulo:: 2.1.CERVICAL Flex/Ext.: Nº cambios = 6 Factores de Riesgo: Nº cambios / min = 24 Cambios x Fact.Ri. = Cambios x Fact.Ri. / min = (Peso respecto a los otros ángulos) [0, 1, 2, 3, 4] [5, 15, 25, 50] Nivel Riesgo % del Max. Risk en Fr. 0.Frame 1.Angulo 2.Ri.Ang Arco 4.Ri.Arco 5.OtrosGiros 6.Ri.GiComb 7.VA[g/s] 8.Ri.VA

40 Resultado para cada articulación y ángulo (continuación):: Fuerzas y momentos en las articulaciones: 9.F.axial[Kg] 10.Ri.Faxial 11.Fcorte[Kg] 12.Ri.Fcorte Mtorsor[Kg.m] 14.Ri.Mtorsor 15.Mflector[Kg.m] 16.Ri.Mflector

41 En la muñeca, se añade el riesgo relativo al Tipo de Agarre 8.2.CARPO Izq Desv.: Nº cambios = 10 Nº cambios / min = 40 Cambios x Fact.Ri. = 26 Cambios x Fact.Ri. / min = [0, 1, 2, 3, 4] [5, 15, 25, 50] Nivel Riesgo % del Max Riks en Fr 0.Frame 17.TipoAgarre 18.Ri.Agarre

42 Y Z X Y X Z Y X Y X Z Z

43 Motor de Cálculo 1º Paso: Estimar las reacciones en los puntos de apoyo y en las distintas situaciones posibles 2º Paso: Cálculo de los esfuerzos en las articulaciones. Manteniendo el equilibrio en cada instante Función de - Postura en cada instante (movimiento) - Antropometría del sujeto - Fuerzas externas sobre las manos (fuerzas y momentos) - Fuerzas inercias en los C.G. de los segmentos corporales: - Aceleraciones/deceleraciones del cuerpo (lineales y angulares) - De la masa del objeto que manipula.

44 Contempla distintas situaciones de apoyo: Las fuerzas de reacción cambian

45 Sistema Move-Human Forces Método predictivo de riesgo ME de la EESS Valoración del Riesgo (0-4): 0. Trivial 1. Tolerable 2. Moderado 3. Importante 4. Muy importante

46 [5, 15, 25, 50] [0, 1, 2, 3, 4] RESUMEN RESULTADOS [Riesgo/min]: Pesos % del Max Nivel Riesgo RIESGO Nº Cambios Nº Cambios por nivel %Nivel 0 %Nivel 1 %Nivel 2 % Nivel 3 %Nivel 4 LUMBAR. : Sin riesgo 9 [ 0., 9., 0., 0., 0.] CERVICAL. : Riesgo Bajo 17 [ 0., 17., 0., 0., 0.] HOMBRO Dch. : Riesgo Bajo 28 [ 2., 24., 2., 0., 0.] HOMBRO Izq. : Riesgo Bajo 32 [ 0., 31., 1., 0., 0.] CODO Dch. : CODO Izq. : Riesgo Medio Riesgo Medio 25 [ 0., 24., 1., 0., 0.] [ 0., 27., 1., 0., 0.] CARPO Dch. : Riesgo Bajo 24 [ 1., 23., 0., 0., 0.] CARPO Izq. : Riesgo Bajo 28 [ 4., 24., 0., 0., 0.] Coef. Nivel Act. (H/M) = 1 Riesgo x min (Lumbar.Cervical) = 14.4 Riesgo x min (Brazo.Dcho) = Riesgo x min (Brazo.Izdo) = Riesgo TOTAL x min = 81.1 Resumen de resultados Tabla Resumen de Riesgos Evolución de Riesgos Acumulados Ponderados por min: LUMBAR. Frame: Risk.acumulado: Risk.acumul.min:

47 Aspectos adicionales que considera: - Tipo de agarre (sin, pinza, gancho, de fuerza o palmar) Fuerza Palmar Gancho Agarre en pinza - Nivel de actividad regular del trabajador: Inactividad (0) Inactividad moderada Activa moderada Actividad (4) - Sexo Afecta a los valores máximos de esfuerzos en articulaciones El riesgo aumente con inactividad o si es mujer! - Tiempo de ciclo -> Importante para Riesgos x Minuto.

48 Detectar riesgos por Carga Postura - Calcula posturas a 25 pfs - Tiene en cuenta las fuerzas de inercia provocadas por el movimiento de la persona o por las cargas que manipula. - Valora un nivel de riesgo en cada cambio / postura estática detectada. - En tabla resumen: calcula, % de instantes de riesgo detectados, por niveles riesgo. Detecta qué articulaciones pueden tener más riesgo y en qué % Aporta valor añadido respecto a métodos como REBA

49 Evaluación de manipulación de cargas

50 Riesgos por Añade valor a los métodos más utilizados: Manipulación CARGAS - Los momentos de coger y dejar la carga coinciden con cambios en la rotación de la columna lumbar. - Tiene en cuenta las fuerzas de inercias provocadas por : - El movimiento del propio cuerpo (brazos + cabeza + tórax) - Masa del objeto que maneja y de las aceleraciones/deceleración que el trabajador realiza durante su manipulación. - Calcula posturas intermedias (entre coger-dejar) -> pueden ser nocivos. - Considera con precisión la composición de los 3 ángulos lumbares (flexión, lateralización y rotación/torsión).

51 Esfuerzos ejercidos por las manos - Esfuerzos lineales y - Momentos o pares. En cualquier dirección y sentido del espacio Análisis más allá de esfuerzos verticales por manipulación cargas Posibilidad de variar magnitud, dirección a lo largo del tiempo - Contempla distintas situaciones que se dan en la práctica. - Al variar las fuerzas externas => Valora los efectos sobre el Riesgo. - Permite análisis de alternativas o propuestas de mejora.

52 Modos Visualización

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57 Ejemplos de Posturas

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64 Aplicable a PT existentes y Diseño de Puestos de Trabajo a nivel de proyecto. Se puede utilizar el software-animación 3D para: - Importar el entorno (de CAD) o crearlo - Reproducir las posturas claves del trabajador. Recrear el movimiento (interpolando) = MoCap Aplicar el método MH-Forces Realizar cambios hasta lograr un riesgo aceptable (Colaboración Ing.Diseño <-> Tec.Prevención) Acciones en la Etapa de Diseño => Ahorro de costes!!!

65 CONCLUSIONES El nuevo método de Evaluación (hardware + software) ha logrado: Superar las limitaciones de los métodos actuales En dos aspectos claves: - Fácil de aplicar => libera de tareas tediosas. - Automatiza la medida del riesgo => No influenciado por la subjetividad. Sustentado en: - Sistema MoCap utilizable en los P.T. - Motor de cálculo de esfuerzos dinámicos con modelos humanos.

66 CONCLUSIONES El nuevo método predictivo de riesgo ME de la EESS Move-Human Forces Constituye un avance significativo en la evaluación de riesgos en el ámbito de tareas repetitivas a alta frecuencia, útil a: - Ingenieros de producción, métodos y tiempos. - Técnicos en Prevención de Riesgos Laborales. - Médicos del trabajo. - Terapistas en salud laboral. Fisioterapeutas. -Técnicos afines a la ergonomía / biomecánica.

67 Evaluación del Riesgo de Tareas Repetitivas Abril de 2012