Estudio Biomecánico de la Mano Durante el Agarre de Herramientas Manuales: Datos Antropométricos Preliminares

Mosquera Camelo, Leonardo

Centre d’Ergonomia i Prevenció / Universitat Politècnica de Catalunya Av. Diagonal, 647, pl. 10 / 08028 Barcelona, España 34 93 405 44 70 / leonardo.mosquera@upc.es

Guedez, Víctor

Departamento de Ingeniera Mecánica / Universidad de los Andes-Mérida / Venezuela / guedez@ing.ula.ve

ABSTRACT

El Laboratorio de Biomecánica del Centre d’Ergonomia i Prevención de la Universitat Politècnica de Catalunya lleva a cabo un estudio biomecánico destinado a analizar el trabajo que realiza la mano durante el uso de herramientas. Los factores a analizar son la antropometría, la fuerza y la postura.

La finalidad de este estudio es contrastar los datos obtenidos con los datos de estudios internacionalmente reconocidos y que usualmente se usan como referencia a la hora de analizar el trabajo con herramientas manuales ante la imposibilidad de contar con estudios propios. El proyecto incluye análisis antropométricos, electromiográficos y dinamométricos de la mano en una población de 200 personas, los datos que se esperan obtener son: medidas antropométricas de la población de estudio, valores de fuerza de agarre máximos y su relación con el tiempo de aplicación, así como las posturas óptimas de la mano para el agarre de herramientas.

Este paper aborda puntualmente el apartado de antropometría del estudio, de esta forma describe la metodología utilizada para la medición (registro de medidas tomadas mediante capturas de imágenes digitales de las manos) y publica los resultados del análisis preliminar de las primeras 48 muestras recolectadas.

Palabras clave

Biomecánica, antropometría, herramientas manuales, condiciones de trabajo, diseño de puestos de trabajo.

INTRODUCCIÓN

El diseño eficaz de todo producto, en especial las herramientas manuales, conlleva la aplicación de muchas consideraciones relativas a amplios y diversos campos científicos y técnicos, las cuales juegan un papel importante a la hora de determinar los requisitos que se han de aplicar al diseño; sobre todo cuando se considera el uso que se le dará a esa herramienta. Por otro lado, se ha demostrado que la estrecha relación entre las personas y las herramientas manuales afecta directamente a la seguridad laboral y la productividad, por lo que un diseño eficaz más que un factor a considerar es un requisito a cumplir.

La ergonomía, por medio de la antropometría, la biomecánica y otras disciplinas afines deberán aplicarse con el fin de lograr la estrecha relación persona-herramienta. Los principios de la ergonomía que han de considerarse a la hora de establecer los criterios de diseño, son los factores anatómicos, antropométricos, mecánicos, físicos, es decir, biomecánica aplicada.

En ergonomía, la valoración biomecánica de las tareas que emplean herramientas manuales se ve muchas veces afectada por la poca accesibilidad a equipos especializados de medición; el alto coste de estos así como la complejidad en su uso hace que la evaluación que se realiza de las herramientas sea en gran medida basada en métodos subjetivos (cuestionarios técnicos o check list), muchas veces lo único que se tiene a mano son estudios internacionales en los cuales se presentan datos que se consideran como patrones o referencias validas sin tener la certeza si estos datos realmente se ajustan a la población objetivo.

Entre los factores más importantes a considerar en el uso de las herramientas de mano están la fuerza y la repetitividad, generalmente a la hora de evaluarlos se recurre a tomar como patrón de análisis estudios internacionales que hablan de valores máximos de fuerzas de agarre, posturas óptimas o curvas de fatiga. Se consideran validos al no poder contar con estudios propios que puedan contrastar estos datos, o que simplemente confirmen que la población analizada realmente responde a los datos suministrados por estos estudios.

Considerando lo mencionado anteriormente desde el Laboratorio de Biomecánica del Centre d’Ergonomia i Prevenció de la Universitat Politècnica de Catalunya se a comenzado un proyecto de investigación dirigido a aportar nuevos datos relacionados con los factores de fuerza y repetitividad en el uso de herramientas manuales. Este estudio contempla el análisis antropométrico de la mano y la medición de la fuerza mediante electromiografía (análisis de fuerzas musculares internas) y dinamometría (análisis de fuerzas musculares externas) considerando diferentes posturas de agarre.

La investigación contempla el análisis de una muestra mínima de 200 personas, a la fecha el estudio se encuentra al 25%, es por esta razón que este paper se centrará en el apartado antropométrico y aportará datos preliminares de la población analizada, posteriormente el Centre d’Ergonomia i Prevenció publicará los resultados definitivos del estudio.

OBJETIVOS

• Generar una tabla de valores antropométricos preliminares de algunas dimensiones básicas de la mano, útiles a la hora de analizar la forma de agarre de las herramientas.

• Aplicar un método de medición de la mano mediante la captura de imágenes digitales de esta y su posterior análisis.

METODOLOGIA DEL ESTUDIO

Datos Generales del Estudio:

Población:                22 Hombres24 Mujeres

Edad:                         Entre 20 y 30 años

Nacionalidad:          Española       39

Chilena 3

Italiana 3

Holandesa 1

Antecedentes:         Ninguna de las personas presenta antecedentes de patologías de tipo muscular, óseo o tendinoso en la extremidad superior.

Equipo utilizado:     Escáner HP Scanjet 4600

Para la medición     Aplicación Informática Autocad 2004

Equipo utilizado:     Microsoft Excel XP

Para el análisis De datos

Observaciones: Al hacer el registro  de  cada  individuo  se  tuvo  en  cuenta  de analizar la mano dominante siendo en un 98% de los casos la mano derecha la analizada.

El estudio antropométrico se divide en dos apartados bien diferenciados, por una parte la técnica de toma de datos que se realizo mediante un procedimiento de captura de imágenes digitales de la mano y en segundo lugar el procedimiento de análisis y generación de resultados.

Procedimiento de toma de datos:

La toma de datos se hizo mediante la técnica de escaneo digital de la mano, este procedimiento se realizó con un escáner de alta resolución y un ordenador en el que con el software de diseño Photoshop 7 se procesaron las imágenes digitalizadas.

Para la grabación de la mano se pidió a los individuos apoyar la mano en pronación sobre el cristal del escáner, con los dedos rectos y juntos, se tuvo especial cuidado que la postura no adoptara desviaciones radiales o cubitales.

Las medidas antropométricas que se contemplaron en el estudio se señalan a continuación en la figura 1.

Figura1. Postura de escaneo de las manos y medidas contempladas en elestudio

Las imágenes fueron escaneadas en escala real 1:1 y con una resolución de 400 ppp (pixels por pulgada) para luego ser procesadas con el software de diseño Autocad 2004, mediante esta aplicación informática fue posible tomar medidas exactas sobre imágenes digitales.

Generación de resultados:

El paso siguiente luego de haber realizado todas las mediciones fue generar las tablas de datos para lo cual se utilizo el programa Microsoft Excel XP. Se utilizo el módulo de estadística de este programa para calcular la media y la desviación estándar de la muestra, datos necesarios para generar la tabla de percentiles, es importante aclarar que la muestra se dividió en dos grupos diferenciados por sexo. Finalmente se elaboraron gráficas de distribución normal de los datos para cada variable analizada.

RESULTADOS

Media de la muestra

Tabla 1

Tabla 2

Desviación estándar

Tabla 3

Tabla 4

Tabla de percentiles

Tabla 5

Tabla 6

Graficas de distribución normal de los datos (Hombres)

Las siguientes tablas representan las curvas de distribución normal para cada una de las variables analizadas, en el eje X se representan los valores del intervalos calculados mediante la media y la desviación estándar, en el eje Y se representa la función de probabilidad evaluada en X.

0,25

0,2

0,15

0,10,050

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Variable aleaotoria normal (X)

Tabla 7. Longitud de la mano

0,4

0,350,30,25

0,2

0,150,10,050

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Variable aleatoria normal  (X)

Tabla 8. Longitud palmar

0,7

0,60,5

0,4

0,30,20,10

4 5 6 7 8 9

Variable aleatoria normal  (X)

Tabla 9. Longitud del pulgar

0,45

0,40,350,3

0,25

0,20,150,10,050

7 8 9 10 11 12 13 14

Variable aleatoria normal  (X)

Tabla 10. Ancho de la mano

0,6

0,50,4

0,3

0,20,10

5 6 7 8 9 10 11

Variable aleatoria normal  (X)

Tabla 11. Ancho palmar

Graficas de distribución normal de los datos (Mujeres)

Las siguientes tablas representan las curvas de distribución normal para cada una de las variables analizadas, en el eje X se representan los valores del intervalos calculados mediante la media y la desviación estándar, en el eje Y se representa la función de probabilidad evaluada en X.

0,45

0,40,350,3

0,25

0,20,150,10,050

14 14,5 15 15,5 16 16,5 17 17,5 18 18,5 19 19,5 20 20,5 21

Variable aleatoria normal (X)

Tabla 12. Longitud de la mano

0,6

0,5

0,4

0,30,20,10

8 9 10 11 12 13

Variable aleatoria normal ( X)

Tabla 13. Longitud palmar

0,9

0,80,70,6

0,5

0,40,30,20,10

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8

Variable aleatoria normal (X)

Tabla 14. Longitud del pulgar

0,9

0,80,70,6

0,5

0,40,30,20,10

7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5

Variable aleatoria normal (X)

Tabla 15. Ancho de la mano1,8

1,6

1,4

1,2

1

0,80,60,40,20

6,8 7 7,2 7,4 7,6 7,8 8 8,2 8,4

Variable aleatoria normal (X)

Tabla 16. Ancho palmar

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• 1. Brand, P.; Hollister, A. (1985). Clinical Mechanics of the hand. Mosty Year Book
• 2. Chaffin, Don B; Andersson, Gunnar B.J.; Martin, Bernard J (1999). Occupational biomechanics.  ISBN: 0471246972
• 3. Damon, A.; Stoudt, H.; McFarland, R. (1977). The human body in equipment desing. Harvard University Press
• 4. Mondelo, P.; Gregori, E.; Barrau, P. (1999). Relaciones dimensionales, en Ergonomía 1 Fundamentos. ISBN: 8483013150
• 5. Mondelo, P.; Gregori, E.; Blasco, J.; Barrau, P. (1999). Ergonomía 3 Diseño de

puestos de trabajo. ISBN: 84-8301-317-76. Mosquera, L.; Hernández, A.; Tarragona, S.; Álvarez, E. (2002). Computing of biomechanical efforts at workplaces using digital images: some fallouts for workplace redesign. Second International Conference on Occupational Risk Prevention Proceedings, Gran Canaria. ISBN: 84-931134-8-4