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21ª SEMANA DE LA SALUD OCUPACIONAL – Medellín, Colombia – Noviembre de 2015 http://www.saludocupacional.com.co/

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

[email protected]

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.

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mailto:[email protected]


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 trabajadores1. 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 estiramiento2.

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)



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 antropometria3. 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



Perímetro muñeca Izquierdo 19,3cm

Perímetro muñeca Derecho 18,1cm

Ancho codo Izquierdo 7,0cm

Ancho codo Derecho 6,3cm

Hombro-Hombro 42,7cm

Codo-Codo 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



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



Tabla2. Medidas antropométricas de los segmentos corporales4

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑏𝑟𝑎𝑧𝑜

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 0.016

𝑊1 = 0.016 × 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 𝑊1 = 0.016 × 73,2𝑘𝑔

𝑊1 =1,17Kg

Para hallar la distancia a la que se encuentra el peso del antebrazo, se sigue:

𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑀𝑎𝑠𝑎

𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑒𝑔𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜= 0.430

Centro de Masa = 0.430 × Longitud del segmento Centro de masa = 0.430 × 0.273m Centro de Masa = b = 0,1174m

∑ 𝑀 = 𝐹𝑀2 ∗ 0.05𝑚 + 𝐹𝑀𝐼 ∗ 0,275 − (1,17𝐾𝑔 ∗9.8𝑚

𝑠2 ∗ 0,1174𝑚) − (8𝐾𝑔 ∗9.8𝑚

𝑠2 ∗ 0,36𝑚) = 0 (3)

𝐹𝑀2

𝐴𝑆𝑇𝐹=

𝐹𝑀1

𝐴𝑆𝑇𝐹 (4)

Sabiendo que el área de sección transversal fisiológica del bíceps es de 4,6*10−4𝑚2 y la del extensor radial corto del carpo de 1,5*10−4𝑚2, y

reemplazando la ecuación (4) en la (3) podemos calcular FM1y FM2, de

lo cual se tiene que:



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 (5)

Pm=𝐹𝐴

𝜋𝑅𝑐2

Rc=(3𝐹𝐴∗𝑅

4𝐴𝑟)1/3

Ar=1

(1−µ

𝐸

2)+(

1−µ

𝐸

2)

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

Cortical

113,15MPa 238MPa

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



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.



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.



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



• 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



• 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.



(2) Xavier. LA ERGONOMÍA, OTRO CAMPO DE APLICACIÓN DE LA

BIOMECÁNICA. In: Miquel M, ed. echnical - professional rea 24 · 2nd quarter; 1991.

(3) Kevin Norton, Tim Olds. Libro Antropometria, capitulo 2:

tecnicas de medicion antropometrica. Version digital:www.sobreentrenamiento.com

(4) Juliana Uribe Peréz. Texto Guía:Biomecánica del Cuerpo Humano. Colombia.2013


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