Métodos Para Evaluar La Disergonomia

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  • 7/16/2019 Mtodos Para Evaluar La Disergonomia

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    Mtodos Para EvaluarLa Disergonomia

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    BIOMECNICA Descripcin Ejecutar

    BIOMECNICA realiza evaluaciones biomecnicas de esfuerzos estticoscoplanares a partir de la postura adoptada, la carga y la frecuencia y duracin delos esfuerzos. Permite conocer el riesgo de sobrecarga por articulacin, la cargamxima recomendable, y la estabilidad de la postura.

    LCE Descripcin Ejecutar

    LCE es una lista de comprobacin (Check-List) de principios ergonmicos bsicosaplicados a 128 tems que propone intervenciones ergonmicas sencillas y de bajocoste, permitiendo aplicar mejoras prcticas a condiciones de trabajo yaexistentes.

    JSI Descripcin EjecutarJSI evala los riesgos relacionados con las extremidades superiores (mano,mueca, antebrazo y codo). A partir de datos semi-cuantitativos ofrece unresultado numrico que crece con el riesgo asociado a la tarea.

    RULA Descripcin Ejecutar

    El mtodo RULA permite evaluar la exposicin de los trabajadores a factores deriesgo que pueden ocasionar trastornos en los miembros superiores del cuerpo:posturas, repetitividad de movimientos, fuerzas aplicadas y actividad esttica delsistema msculo-esqueltico.

    NIOSH Descripcin Ejecutar

    La ecuacin revisada de NIOSH permite identificar riesgos relacionados con lastareas en las que se realizan levantamientos manuales de carga, ntimamenterelacionadas con las lesiones lumbares, sirviendo de apoyo en la bsqueda desoluciones de diseo del puesto de trabajo para reducir el estrs fsico derivado deeste tipo de tareas.

    LEST Descripcin Ejecutar

    El mtodo LEST evala las condiciones de trabajo, tanto en su vertiente f sica,como en la relacionada con la carga mental y los aspectos psicosociales. Es unmtodo de carcter general que contempla de manera global gran cantidad devariables que influyen sobre la calidad ergonmica del puesto de trabajo.

    OWAS Descripcin Ejecutar

    OWAS es un mtodo sencillo y til destinado al anlisis ergonmico de la cargapostural.Basa sus resultados en la observacin de las diferentes posturas adoptadas por eltrabajador durante el desarrollo de la tarea.

    EPR Descripcin Ejecutar

    EPR(evaluacin postural rpida) le permite valorar, de manera global, la cargapostural del trabajador a lo largo de la jornada. El mtodo est pensado como unprimer examen de las posturas del trabajador que indique la necesidad de unexamen ms exhaustivo.

    G-INSHT Descripcin Ejecutar

    G-INSHT es un mtodo para la evaluacin y prevencin de los riesgos relativos ala manipulacin manual de cargas desarrollado por elInstituto Nacional deSeguridad e Higiene en el Trabajo de Espaa. Permite identificar las tareas osituaciones donde existe riesgo no tolerable, y por tanto deben ser mejoradas orediseadas, o bien requieren una valoracin ms detallada.

    REBA Descripcin EjecutarEl mtodo REBA permite evaluar la exposicin de los trabajadores a factores deriesgo que pueden ocasionar desrdenes traumticos acumulativos debido a lacarga postural dinmica y esttica.

    FANGER Descripcin EjecutarEl mtodo FANGERpermite estimar la sensacin trmica global de los presentesen un ambiente trmico determinado mediante el clculo del Voto Medio Estimado(PMV) y el Porcentaje de Personas Insatisfechas (PPD).

    OCRA Descripcin Ejecutar

    La versin Check-List del mtodo OCRA permite la evaluacin rpida del riesgoasociado a movimientos repetitivos de los miembros superiores. El mtodo valorafactores como: los periodos de recuperacin, la frecuencia, la fuerza, la postura yelementos adicionales de riesgo como vibraciones, contracciones, precisin yritmo de trabajo. La herramienta basada en dicho mtodo permite analizar el

    riesgo asociado a un puesto o a un conjunto de puestos, evaluando tanto el riesgointrnseco del puesto/s como la exposicin del trabajador al ocuparlos.

    SNOOK Descripcin EjecutarLas tablas de Snook y Ciriello permiten determinar los pesos mximosaceptables para diferentes acciones como el levantamiento, el descenso, elempuje, el arrastre y el trasporte de cargas.

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    Biomecnica (Esfuerzos Estticos Coplanares)

    Fundamentos del mtodo

    Las lesiones msculo-esquelticas debidas a la carga fsica suelen tener un origen comn: la sobrecarga de

    estructuras corporales (articulaciones, tendones y vainas tendinosas, ligamentos, msculos, etc.) debido a nivelesrepetidos y/o excesivos de esfuerzos en posturas inadecuadas. Aunque muchos mtodos de evaluacinergonmica abordan la cuestin de valorar el nivel de riesgo de la realizacin de esfuerzos, es la aplicacin deprocedimientos propios de la biomecnica los que permitirn una evaluacin ms detallada y especfica delriesgo.

    Evaluar si un esfuerzo en una determinada postura puede provocarsobrecarga en alguna estructura del aparato locomotor es una tareacompleja. La biomecnica aborda dicha tarea estableciendo una analogaentre el cuerpo humano y una mquina compuesta de palancas y poleas. As,puede considerarse que una articulacin es el punto de apoyo de unapalanca (un hueso largo) accionada por un msculo (la potencia), paravencer una resistencia (el peso propio de los miembros y la carga sostenida)

    (Figura 1). Al establecer esta analoga es posible aplicar las leyes fsicas paradeterminar si existen sobrecargas articulares durante la ejecucin de unesfuerzo.

    El esfuerzo al que se somete a la articulacin es, por una parte, el debido almantenimiento del peso de los miembros del cuerpo y de la carga, y por otra,el momento que dichas fuerzas provocan sobre la articulacin y que debe servencido para mantener la postura. Conociendo que el momento de unafuerza respecto a un punto es el producto vectorial del vector fuerza por elvector distancia desde el punto al punto de aplicacin de la fuerza y aplicandolas ecuaciones de equilibrio, es posible determinar el momento y la fuerza dereaccin en la articulacin.

    Figura 1: Analoga miembro-palanca

    Figura 2: Esquema de momentos y cargas en el codo

    En la Figura 2 se pone como ejemplo la articulacin

    del codo. Las cargas soportadas por el codo son: elpeso de carga sostenida por la mano (C) y el pesopropio del antebrazo y la mano (Pp) aplicado en elcentro de gravedad del miembro. Suponiendo que laposicin se mantienen esttica, en el codo debenaparecer una reaccin que contrarreste dichascargas (Rc) y un momento (Mc) igual en mdulo ysigno contrario al provocado por Pp y C. Aplicandolas leyes de equilibrio puede conocerse el valor deMc y Rc:

    Rc= C+ Pp

    Mc=CxOPxcos()+PpxOCdgxcos()

    Una vez conocidos Mc y Rc ser necesario conocersi los valores que adoptan pueden resultarperjudiciales para la articulacin.

    Este procedimiento puede repetirse para cada una de las articulaciones, determinado, de esta forma, si elesfuerzo realizado puede resultar perjudicial para alguna de ellas. Para ello es necesario conocer cul es el valor

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    mximo recomendable de Mc para cada articulacin.

    En el ejemplo de la Figura 2, el momento Mc contrarresta el momento creado en el codo por la carga (C) y el pesode la mano y el antebrazo (Pp). El momento Mc en el codo es generado por los msculos flexores que seencuentran en el segmento brazo: bceps, msculo braquial y braquirradial. La contraccin de este paquetemuscular genera una fuerza (Fm) a travs del tendn que lo une al hueso Radio, y es dicha fuerza la que genera

    el momento MC. As pues puede plantearse que:

    Mc=FmxIOxcos()

    siendo I el punto de insercin del tendn en el hueso, y estimndose habitualmente la distancia entre I y O como5 cm cuando el brazo y el antebrazo forman 90. El valor mximo de Mc ser aqul correspondiente a la mximacapacidad de contraccin del paquete muscular. La fuerza mxima de una contraccin en un msculo, trabajandocon la longitud normal, es de unos 8,5 kg/cm2 (aproximadamente). Un bceps tiene una superficie de cortetransversal de unos 16 cm2, por lo que la fuerza mxima de contraccin ser de aproximadamente 136 kg.Cuando el ngulo formado entre brazo y antebrazo es de 90, la insercin del bceps est a unos 5 cm pordelante del eje de rotacin de la articulacin, por lo que Mc podr adoptar un valor mximo terico de 66,7 N*m.Si se estima la longitud total de la palanca en unos 35 cm. se obtiene que la carga mxima que deber levantarsees 19,5 kg.

    Sin embargo, el procedimiento planteado es, en la realidad, bastante ms complejo. El anlisis se complica en lamedida en que tengamos que considerar articulaciones ms alejadas de la mano, ya que sta se toma como elorigen de la secuencia de clculo, en especial cuando se quiere analizar la articulacin lumbar (L5/S1). Para seroperativo deben resolverse ciertos problemas y asumirse ciertas simplif icaciones. Por ejemplo, no todos losmsculos tienen la misma funcin ni su disposicin espacial es idntica. Adems, los esfuerzos estncondicionados no slo a las cargas, sino tambin a la disposicin muscular. Por otro lado, cuando vara el gradode estiramiento de un msculo vara su capacidad de producir fuerza, y durante el movimiento suele existir unamodificacin del ngulo que forma el brazo de palanca respecto a la accin de su propia fuerza. A esto hay queaadir el hecho de que, incluso para personas con la misma constitucin fsica, la capacidad muscular puedevariar considerablemente. Por ltimo, otro problema aadido es la necesidad de conocer la longitud, el peso y laposicin del centro de gravedad de cada uno de los segmentos corporales.

    Simplificaciones asumidas y modelos

    Es factible desarrollar aplicaciones similares a la expuesta para la valoracin de los esfuerzos en cadaarticulacin. El procedimiento es el mismo, siguiendo etapa tras etapa, en funcin de la articulacin que se deseaanalizar. Esto obliga a tener que disponer de modelos matemticos que simplifiquen los clculos antes expuestos. Modelo Humano

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    En primer lugar debe adoptarse un modelo humano en el que sedetermine el nmero de segmentos que lo componen, la localizacindel centro de gravedad y el peso de cada segmento. A este conjuntode datos se le denomina parmetros inerciales del modelo humano.La segmentacin del cuerpo puede realizarse de mltiples formasdependiendo de cul sea el objeto de estudio, aunque habitualmente

    se utilizan 14 segmentos que se presuponen no deformables(Cabeza+cuello, Tronco, Muslos, Piernas, Pies, Brazos, Antebrazos yManos). Para la determinacin de un segmento corporal sonimprescindibles dos puntos que definan su eje longitudinal, quehabitualmente se corresponden con los extremos de dicho eje: elpunto proximal (inicio del segmento) y punto distal (final delsegmento).

    Existen modificaciones o adaptaciones sobre este modelo bsico. Losms comunes son: dividir el tronco en dos, tres o ms segmentos(trax, abdomen y pelvis), siendo ste el modelo desarrolladoinicialmente por Dempster (1955) y Plagenhoef (1962, 1971), osimplificar el modelo reduciendo el nmero de segmentos, lo que

    implica asumir que determinadas articulaciones se comportan deforma rgida, perdindose la movilidad entre ellas. Figura 3: Segmentos del modelo humano

    El modelo empleado en el presente caso (Figura 3) presenta 16 segmentos, habindose dividido el tronco entrax y pelvis, y sta a su vez en dos segmentos que comienzan en el espacio intervertebral L5/S1 y finalizan enlas caderas.

    Parmetros Inerciales

    El estudio del peso y la posicin del centro de gravedad de cada uno de los segmentos corporales se haabordado mediante tcnicas experimentales, ya que dependen de la cantidad de materia que tienen lossegmentos y de su distribucin espacial, algo que es individual y particular de cada persona.

    Aunque algunos autores han tratado de obtener parmetros inerciales individualizados para cada persona(Whitsett, 1963; Hanavan, 1964; Jensen, 1978; Hatze, 1980 y Yeadon 1990), los procedimientos para obtenerlosresultan poco precisos y costosos. Por ello, lo ms habitual es expresar el peso de cada segmento como unporcentaje del peso total del individuo. Existen diversos modelos de este estilo. El ms habitualmente empleadoes el procedente de los estudios de Dempster (1955) y Clauser (1969), que obtuvieron los datos deldesmembramiento de cadveres (Tabla 1).

    SEGMENTO MASA CG Punto proximal Punto distal

    Cabeza y cuello 7.3% 46.40% vertex gonion medioTronco 50.7% 38.03% hueco supraesternal cadera media

    Brazo 2.6% 51.30% acromion radialeAntebrazo 1.6% 38.96% radiale art.muecaMano 0.7% 82.00% art.mueca estiloides 3dedo

    Muslo 10.3% 37.19% art.cadera tibialePantorrilla 4.3% 37.05% tibiale art.tobilloPie 1.5% 44.90% taln dedo 1

    Tabla 1: Parmetros inerciales determinados por Dempster y Clauser.

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    En la Tabla 1 la columna MASA indica la masa del segmento en porcentaje respecto a la masa total del sujeto. Lacolumna CG indica el porcentaje, respecto a la longitud total del segmento correspondiente, al que se encuentrael centro de gravedad del segmento medido desde el punto proximal.

    Otros estudios, como los de Drillis y Contini (1966) permiten realizar una estimacin de la longitud de losdiferentes segmentos corporales en funcin de la estatura del individuo (Tabla 2). Puede emplearse cuando se

    desconocen dichos valores y su medicin directa es imposible. Los datos de la longitud de los segmentos fueronobtenidos mediante mediciones sobre sujetos vivos, llevando a cabo una regresin estadstica respecto a lavariable estatura. De esta forma se obtuvieron las dimensiones de cada segmento como una proporcin de laestatura del individuo. En general se encontraron correlaciones con r2>0.5, excepto en el caso de la longitud delpie y de la longitud de la mano en los que r2

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    que los momentos que son capaces de generar los msculos implicados en el movimiento.

    Basndose en el hecho de que en cada articulacin existe un momento de fuerza muscular medible que no debeser superado por los momentos generados por cargas externas, se puede generar un modelo biomecnico capazde predecir el mximo esfuerzo permitido en cada articulacin en funcin del tipo de movimiento. Uno de losprimeros modelos fue desarrollado por Chaffin (1969). Se trata de un modelo esttico y coplanar (plano sagital)

    para el estudio de movimientos implicados en el manejo de cargas. Este modelo, haciendo referencia a lalimitacin del par de fuerza del msculo, establece que debe cumplirse que:

    - Sj < Mj/L < Sj

    donde:

    -Sj es el momento mximo que puede producirse en la articulacinj cuando actan los msculosextensores.

    Sj es el momento mximo que puede producirse en la articulacinj cuando actan los msculos flectores. Mj/Les el momento que acta en cada articulacinj debido a la carga externa L sostenida y al peso de los

    segmentos corporales que sostiene dicha articulacinj.

    Anteriormente se ha indicado cmo calcular Mj/L para cada articulacin aplicando lasecuaciones de equilibrio. Para calcularSjy -Sj se requiere la realizacin de pruebascon distintos tipos de sujetos. La estimacin requiere tener en cuenta multitud defactores, entre los que destacan: la postura, la constitucin fsica del operario, eltiempo, y la longitud del movimiento (a mayor longitud, menor momento). Teniendoen cuenta estos factores y siguiendo el mtodo adecuado pueden obtenerse unosvalores mximos que sirven de patrn. Un estudio de este estilo fue realizado porStobbe en 1982. Como ya se ha mencionado, los momentos de fuerza de losmsculos varan segn el rango de giro de la articulacin. Por tanto, se debenconocer los ngulos entre segmentos para poder calcularSjy -Sj. En el modeloempleado en este caso los ngulos deben medirse tal y como muestra la Figura 4.

    Estudios de Clarke (1966), Schanne (1972) y Burggraaf (1972) determinaron losvalores de Sjy -Sj. Los datos se tomaron a partir de una muestra de sujetos en edadescolar de ambos sexos, por lo que no se pueden considerar representativos de lapoblacin industrial. Por ese motivo, en Chaffin (1999) se utilizan los datosobtenidos por Stobbe (1982), extrados de trabajadores y trabajadoras de laindustria, para ajustar los valores de la media previstos y estimar un coeficiente devariacin alrededor de la misma.

    En la Tabla 3 se muestran algunas de las ecuaciones propuestas por Chaffin para elclculo de Sjy -Sj.

    Figura 4: Medicin de ngulosentre segmentos

    ESFUERZO ArticulacinPrimaria yAdyacente

    Sj* (Nm) G (Ajuste por sexo) Coeficiente de variacin

    Hombre Mujer Hombre Mujer

    Flexin de codo Codo/HombroSe=[336.29 + 1.544e-0.0085 e

    2-0.5s][G]0.1924 0.1011 0.2458 0.2629

    Extensin de codo Codo/Hombro-Se=[264.153 -0.575e-

    0.425s][G]0.2126 0.1153 0.2013 0.3227

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    Flexin de hombro Hombro/CodoSh=[227.338+ 0.525e -

    0.296s][G]0.3017 0.1488 0.2311 0.2634

    Extensin de hombro Hombro -Sh=[204.562- 0.099s][G] 0.4957 0.2485 0.3132 0.382

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    Tabla 3: Prediccin del momento medio mximo por articulacin (adaptado de Chaffin et al. 1999).

    Suponiendo que se desea conocer el momento mximo al que puede someterse el codo en la postura reflejadaen la Figura 1, habr de determinarse si los paquetes musculares activos son los flectores o los extensores.Mantener el antebrazo en la postura de dicha figura requiere la actuacin de los msculos bceps, braquial ybraquirradial, es decir, los msculos flectores del antebrazo. As pues se trata de una Flexin de Codo. En laprimera fila de la Tabla 3 puede observarse que las articulaciones primaria y adyacente para Flexin de Codo sonel Codo y el Hombro, por lo que habr que determinar los ngulos e ys en grados sexagesimales tal y como semuestra en la Figura 4. El valor de dichos ngulos se introduce en la ecuacin correspondiente: Se=[336.29 + 1.544e-0.0085 e

    2 -0.5s][G], junto con el correspondiente a G, que tratndose de un hombre tomar el valor 0.1924 segn latabla 3. Considerando que e=90 ys =180 se obtiene que Se = 87.37 Nm.

    As pues, el momento mximo a no sobrepasar en el codo, en la postura analizada, para un sujeto de la estaturay peso dados, ser de 87.35 Nm. Sin embargo, no todos los individuos de la misma complexin compartirn elmismo lmite. El valor calculado es el Se medio, es decir, el lmite mximo para el 50 % de los individuos dedichas caractersticas. Suponiendo que dicho lmite se distribuye segn una distribucin normal, el Se calculadoser la media de dicha distribucin. Para estimar la desviacin tpica (SD) se multiplica el Coeficiente de Variacin(ltima columna de la Tabla 3) por dicho valor medio (hay que recordar que 1 SD = 68% de la poblacin y 2SD = 95 %, suponiendo una distribucin normal de los datos).

    Conocida la media y la desviacin tpica de la distribucin de momentos mximos, es posible determinar elporcentaje de poblacin protegida cuando se sostiene una determinada carga, o la carga mxima a sostener paraque resulte protegido un determinado porcentaje de la poblacin.

    Por otra parte, el valor calculado es el mximo recomendable para posturas y esfuerzos puntuales de cortaduracin. Este valor deber ser disminuido si los esfuerzos son realizados durante tiempos prolongados o confrecuencia. Los lmites recomendados dependern de la duracin de la accin y de su repetitividad. En funcin dela repetitividad de la accin los esfuerzos se clasificarn en:

    Esfuerzo esttico (mantenido ms de un minuto) Esfuerzos que se repiten cclicamente (ms de una vez cada 5 minutos) Esfuerzos que se repite con una frecuencia inferior a una vez cada 5 minutos

    La tabla muestra el porcentaje de la carga mxima soportable que no es recomendable sobrepasar en funcin dela repetitividad y la duracin:

    Repetitividad Duracin

    Menor o igual a una hora Mayor de una hora

    Esfuerzo esttico 5% 2%

    Esfuerzos que se repiten cclicamente ms de una vez cada 5 minutos 14% 10%

    Esfuerzos con una frecuencia inferior a una vez cada 5 minutos 70% 50%

    Tabla 4: Porcentaje de la carga mxima recomendable en funcin de la repetitividad y la duracin.

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    Aplicacin del mtodo

    La aplicacin del modelo descrito para la evaluacin de esfuerzos en las diferentes articulaciones es unprocedimiento que puede resultar complejo sin el apoyo de una herramienta informtica. La herramienta declculo ofrecida en ergonautas.com permite realizar los clculos fsicos y la aplicacin del modelo a partir de losdatos de entrada, proporcionando como resultados: el nivel de esfuerzo en cada articulacin, la carga mxima

    recomendable, el porcentaje de poblacin protegida, adems de la estabilidad de la postura, la posibilidad dedeslizamiento y la de vuelco del trabajador bajo las cargas soportadas.

    Para proceder al clculo deben recogerse una serie de datossobre la tarea:

    Sexo del trabajador. Estatura. Peso. ngulos de los segmentos corporales en la postura

    analizada. Peso de la carga sostenida o fuerza ejercida. Si la carga se sostiene con una o dos manos. Tiempo durante el cual se realizan los esfuerzos. Frecuencia de los esfuerzos.

    Figura 5: Resultados del mtodo

    Adems, si se desea calcular la posibilidad de deslizamiento del trabajador por la postura adoptada y cargasostenida, deber conocerse el coeficiente de rozamiento entre el calzado y el suelo.

    A partir de estos datos el software calcular la tensin y los momentos generados en cada articulacin y loscomparar con los mximos permisibles en dicha postura obtenidos del modelo antes expuesto, modificados enfuncin de la duracin y frecuencia del esfuerzo, y del porcentaje de poblacin a la que se desee proteger. A partirde la diferencia entre el momento actuante y el permisible en cada articulacin el programa determinar el riesgoexistente.

    Simplificaciones asumidas y limitaciones del mtodo

    Antes de aplicar el mtodo resulta de especial relevancia conocer las simplificaciones asumidas en su desarrollo y

    las limitaciones de su aplicacin. Como se ha indicado en los apartados precedentes, se asumen modelos quepermiten estimar aspectos como la longitud de los segmentos corporales, su peso, la posicin de su centro degravedad, la posicin de los diferentes segmentos a partir de ciertas mediciones angulares, los momentomximos soportables por las articulaciones as como su distribucin alrededor de la media, etc. Aunque todosestos modelos han sido refrendados y validados en la literatura cientfica al respecto, y su uso est asentado ydifundido entre la comunidad cientfica, no dejan de resultar estimaciones de la realidad. El hecho de que, porejemplo, en el el 95% de las ocasiones la longitud real y la estimada de un segmento corporal difieran en menosde 2 centmetros, no implica que exista un cierto margen de error.

  • 7/16/2019 Mtodos Para Evaluar La Disergonomia

    10/10

    Respecto a los clculos fsicos se ha asumido que:

    Todos los segmentos corporales son rgidos, sin cambios en su masa, densidad o forma en funcin de lapostura.

    Los centros de masas de los segmentos no cambian de posicin relativa a los extremos proximal ni distaldel segmento.

    El radio de giro de cada segmento no cambia durante el movimiento. El punto de aplicacin de la carga est situado en el centro de la palma de la mano. La carga no genera momentos en el cuerpo.

    Ninguna parte del cuerpo est apoyada. El operario se sostiene nicamente mediante los pies sobre elsuelo.

    Si la carga es soportada por una sola mano se considerar que el brazo que no acta en el levantamientoadopta la misma postura que el que ejerce la fuerza.

    Por ltimo, es necesario recordar que el modelo asumido valora esfuerzos isomtricos, estticos y coplanares(plano sagital) en dos dimensiones. Dado que se trata de un modelo esttico, resulta una herramientaespecialmente til para el diseo y evaluacin de esfuerzos en dos dimensiones en los que el efecto de la

    aceleracin de la carga y los segmentos corporales es despreciable. En el anlisis de movimientos de manejo decargas pesadas de forma lenta puede aplicarse describiendo la actividad como una serie de posturas estticasanalizadas por separado, asumiendo en cualquier caso que los efectos de inercia provocados por la aceleracinsean despreciables.

    La no consideracin de estas simplificaciones y limitaciones puede derivar en la obtencin de resultadoserrneos.

    Lista de comprobacin de riesgos ergonmicos (Ergonomic Checklist)