Evaluación de la Manipulación Manual de Cargas en Hornos de Fundición

Galisteo Manzanares, Míriam

Dpto. de Análisis Ambientales. Centro Nacional de Condiciones de Trabajo. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. C/

Dulcet, 2-12 08034 Barcelona. España Tel. 93 2800102. E-mail:

mgaliste@mtas.es / miriamgalisteo@hotmail.com

Hernández Soto, Aquiles

Dpto. de Organización de Empresas. Centro de Ergonomía y Prevención. Universidad Politécnica de Catalunya.Barcelona. España

ABSTRACT

En el sector del metal, al cual pertenecen las fundiciones, tienen lugar cerca del 30% del total de accidentes producidos en la industria. De estos, los sobreesfuerzos representan la segunda forma de accidente más importante (20,5%), por lo que existe un riesgo ergonómico importante asociado a la carga física y, en concreto, a la manipulación manual de cargas.

El presente estudio tiene como objetivo estimar la magnitud del riesgo de los trabajadores encargados de los hornos en una fundición asociado a la manipulación manual de cargas a lo largo de la jornada laboral, para poder determinar la evolución de las condiciones de trabajo y proponer un plan de medidas preventivas en caso necesario. Dicha valoración se hizo mediante el índice compuesto obtenido con la ecuación NIOSH, la cual permite llevar a cabo un rediseño del puesto de trabajo según los parámetros analizados en la misma. Los resultados mostraron que las tareas realizadas en dicho puesto se consideraban inaceptables desde el punto de vista ergonómico, por lo que se propusieron diversas medidas correctoras.

INTRODUCCIÓN

En el Sector del Metal se incluyen todas aquellas actividades correspondientes a la metalurgia, la fabricación de productos metálicos y la fabricación de máquinas, componentes de maquinaria, equipos, instrumentos, herramientas y material mecánico en general, necesarios en otras industrias, así como en el resto de sectores de la economía. En concreto, la industria de la fundición y el afinado de metales procesa minerales y chatarra metálica para obtener metales puros. La fundición es la técnica que consiste en fundir el metal y verterlo refinado en una cavidad o molde en el que solidifica, con la forma de la pieza que se quiere obtener. Tradicionalmente, los metales y materiales de fundición más utilizados han sido el hierro, el acero, el latón, el bronce y aleaciones de los mismos. Durante los últimos años se ha ampliado este abanico de materiales, de forma que actualmente los metales y aleaciones contienen aluminio, titanio, magnesio e incluso metales tóxicos como berilio, cadmio, torio, níquel y cromo.

Si consideramos el sector del metal en general, éste representa un 30% del total de los accidentes con baja producidos en la industria [1,2], por lo que la actividad delmetal se muestra como una actividad con un alto número de accidentes, representando buena parte de los que se producen en el sector de la industria. Por lo tanto, el conjunto de actividades relacionadas con la transformación del metal presenta, en general, unos índices muy superiores a los de la media del sector, por lo que nos encontramos frente a una actividad a la que será necesario prestar una atención especial, con la finalidad de intentar minimizar sus cifras de accidentalidad.

La principal forma de accidente en el sector del metal es debida a golpes por objetos o herramientas (22,2% del total de accidentes en jornada de trabajo) y, en segundo lugar, a sobreesfuerzos (20,5%), dando lugar a lumbalgias en un 8,8% de los casos. Estos dos tipos de accidentes, juntamente con las proyecciones de fragmentos o partículas, llegan a representar prácticamente el 60% del total de los accidentes del sector [3].

En el caso de la empresa analizada, los accidentes registrados a lo largo del 2005 corresponden a esguinces y torceduras (por sobreesfuerzos en extremidades superiores, cervicales y espalda) y lesiones superficiales debidas a golpes o choques con objetos, siendo dichas formas de accidente equivalentes a las principales del sector al cual pertenece.

Como ocurre en otros sectores, los análisis y estudios sobre accidentalidad en la metalurgia (y en el sector del metal en general) generalmente se centran en aspectos relacionados con la seguridad de las condiciones de trabajo. También se contemplan las condiciones higiénicas por exposición a metales tóxicos, humos de soldadura, partículas inhalables, radiaciones o ambiente térmico. Sin embargo, los estudios sobre las condiciones ergonómicas en dichos puestos de trabajo suelen ser escasos. El vacío legal en referencia a las lesiones derivadas de la manipulación manual de cargas implica que el registro de dichas lesiones no se corresponda con la realidad. La lumbalgia no está recogida en el listado de Enfermedades Profesionales del Real Decreto 1995/1978, por lo que a menudo viene considerada como enfermedad común o accidente de trabajo. Sin embargo, y aunque no conste en dicho listado, el punto 6 del Apartado E del citado Decreto contempla que serán considerada como enfermedad profesional enfermedades por fatiga de las vainas tendinosas, de los tejidos peritendinosos, de las inserciones musculares y tendinosas [4], por lo que, a menudo, podríamos incluir en dichas enfermedades las lesiones producidas por sobreesfuerzos y las lumbalgias derivadas de ellos. El principal problema en muchos casos se centra en poder reconocer la relación causa-efecto.

El objetivo del presente estudio es el de valorar la magnitud del riesgo de los trabajadores encargados de los hornos en una fundición asociado a la manipulación manual de cargas a lo largo de la jornada laboral, para poder determinar las condiciones de trabajo y proponer un plan de medidas preventivas y correctoras en caso necesario. Dicha valoración se hizo mediante el índice compuesto obtenido con la ecuación NIOSH, la cual permite llevar a cabo un rediseño del puesto de trabajo según los parámetros analizados en la misma.

DESCRIPCIÓN DEL CASO

La empresa analizada para el presente estudio se dedica a la fundición de hierro para la obtención de moldes metálicos que serán utilizados posteriormente en la fabricación de piezas de cristal, principalmente botellas.

Consta de 22 trabajadores en plantilla, de los cuales 16 se dedican a los procesos propios de la fundición (fusión y colada, fabricación de moldes, desmolde y vaciado,pulido y desbarbado). Además, hay personal destinado a tareas administrativas, de laboratorio y de mantenimiento.

La mayoría de los operarios han trabajado en la empresa entre 12 y 15 años y, aunque no poseen ningún tipo de formación ni título que así lo acredite, disponen de una larga experiencia en el sector.

En la planta de fabricación se trabaja, en general, de 7h30 a 20h00, con pausas de 15 minutos para desayunar y 2 horas aproximadamente para comer (aunque varía en función del puesto de trabajo y el horario de cada trabajador). Los horarios de inicio y finalización de la jornada también varían según el tipo de tarea. Existe rotación de personal en algunos puestos de trabajo (fusión, colada y desmolde).

La empresa ocupa una nave industrial de planta rectangular con planta baja, en la que se lleva a cabo el proceso de fundición, y altillo (en el que se ubican las oficinas y el laboratorio). Dispone de los siguientes equipos de trabajo:

• hornos  eléctricos  de  1500  Kg.  de  capacidad  recubiertos  de  material refractario
• carretilla elevadora
• puente grúa
• manipulador de moldes
• sistema transportador de moldes con rodillos y elevación hidráulica
• parrilla vibratoria
• silo de arena
• equipo de llenado de moldes (con tolvas, manual o semiautomática)
• básculas
• herramientas eléctricas portátiles (pulidoras, muelas, radiales, etc.)
• herramientas manuales (martillos, etc.)

El proceso de fundición se inicia con la construcción de un modelo que se ajusta a la forma externa de la pieza de fundición deseada y la de una caja de moldes que producirá los machos adecuados para que de lugar a la configuración interna del producto final.

Los metales o aleaciones se funden y se preparan en un horno con la calidad requerida para introducirlos en el molde ensamblado a través de una cuchara de colada. Cuando el metal se ha enfriado, se elimina el molde y, en los casos en los que exista, el material del macho para, a continuación, limpiar la pieza y desbarbarla.

En la empresa considerada, podemos dividir el proceso de fundición en cuatro secciones:

a) fusión y colada del material

b) fabricación de moldes y machos (“noyos”)

c) vaciado

d) pulido y desbarbado

a) Fusión y colada:

Es la etapa referida a la transformación del metal y aleaciones en un producto final denominado colada, una sangría de hierro fundido que será utilizado como materia prima para la fabricación de las piezas.

Para ello, se utiliza un horno eléctrico abierto por la parte superior, que es la zona de carga. Interiormente está revestido de un material refractario. El cubilote sellena con una mezcla de lingotes de hierro y diversos metales (manganeso, silicio, vanadio, titanio, molibdeno, etc.), juntamente con piezas de chatarra (acero), en proporciones diversas en función de la aleación que se quiere conseguir.

Durante el proceso de fusión, el operario se encarga de ir eliminando la escoria del metal que queda flotando en la superficie mediante unas palas de mango largo.

La colada del material a los moldes se lleva a cabo con la ayuda de un puente grúa, en el gancho del cual se cuelga la llamada cuchara, permitiendo su desplazamiento sobre los moldes que se encuentran sobre unas mesas con ruedas.

El puesto de trabajo analizado en la presente evaluación (el encargado de los hornos) se encuentra en esta sección.

b) Fabricación de moldes y machos:

Es el proceso de fabricación en madera de un modelo de la misma forma que la pieza que se desea obtener, pero de dimensiones ligeramente superiores, para compensar la contracción del metal después de la colada.

Este modelo se coloca en unas cajas de moldeo que son marcos de madera de forma y dimensiones muy variadas, destinadas a contener la arena del molde. Así pues, uno de los operarios se encarga de llenar estas cajas con el brazo articulado de una tolva (manual o semiautomática).

El proceso de fabricación de los machos es muy parecido al de los moldes; se trabaja con un modelo la forma interna del cual corresponde a la externa del macho, pero de dimensiones ligeramente superiores, también para compensar la contracción del metal.

Los machos se preparan y se insertan en el molde para determinar la configuración interna de la pieza fundida vacía. El macho tiene que ser suficientemente resistente para soportar el proceso de fundición pero, al mismo tiempo, no debe ser tan fuerte como para resistir la extracción de la pieza de fundición durante la fase de vaciado. Para ello, los machos se componen de arena y aglutinantes.

c) Vaciado y desmolde:

Mediante el vaciado se extrae la pieza de la caja de moldeo, desprendiéndose de todo el material que no forma parte de la misma, como la arena que la recubre y el material de los machos que dejarán vacías las cavidades internas.

Un operario se encarga de este desmolde, que se lleva a cabo de manera manual o automática, según las dimensiones de la caja. Para acabar de eliminar los posibles restos de materiales, se utiliza una parrilla vibratoria y una granalladora así, como en algunos casos, herramientas manuales como martillos y mazas.

d) Pulido y desbarbado:

Después del vaciado se procede a la fase final, mediante la limpieza de la pieza de fundición o desbarbado. Esta limpieza incluye la eliminación de cantos vivos u metal superfluo (ampollas, rebabas, costras, etc.) así como mazarotas, arena u otros elementos adheridos a la pieza. Para tales operaciones será necesario el uso de herramientas de mano (muelas y radiales manuales, martillos, mazas), así como la granalladora.

Con todo ello, se obtienen finalmente las piezas que servirán como molde para la fabricación de botellas de cristal.

A continuación se representa un diagrama-resumen del proceso de fabricación:

Mezclador Silo

Adición automática de arena

Recuperación arena

Sección horno

Fundición

Taller acabado

Taller de machos y modelos

Fig. 1. Diagrama del proceso de fabricación

El puesto de trabajo considerado para el estudio es el del encargado de los hornos, que forma parte de la sección de fusión y colada y que, por lo tanto, se localiza principalmente en la zona de los hornos. Aunque existen en la empresa otros puestos de trabajo en los que hay un posible riesgo ergonómico por manipulación manual de cargas, estos fueron objeto de otros estudios. Las tareas principales del encargado de los hornos son las siguientes: carga de piezas de acero de diferentes tamaños y pesos (hasta 230 Kg. en total) carga de lingotes de 10 Kg. (generalmente se hacen cargas de hasta 700 Kg.) carga  del  resto  de  los  componentes  de  la  colada:  silicio,  manganeso, molibdeno, titanio, vanadio (en proporciones diversas en función del tipo de fundido que se haga) Carga de sacos de sílica para rehacer los hornos Control del horno Manipulación de la pala para rascar las paredes del horno y eliminar la escoria. Aproximadamente, se realizan 6 cargadas de horno al día. En general, el material se encuentra apilado o en contenedores en el patio posterior de la nave. Además, tal y como se ha señalado anteriormente, el operario también se encarga de rehacer las paredes de los hornos con sílica, por la cual cosa se ve obligado a cargar y manipular sacos de 25 Kg. (generalmente, unas 20 unidades) y, mientras los va vaciando en el horno, los va comprimiendo. Esta operación se suele llevar a cabo una vez al día y dura aproximadamente unos 20 minutos.

El trabajador dispone de una carretilla elevadora y una carretilla manual. Además, en la nave también hay un puente grúa, gracias al cual se realiza la colada de material fundido en las cucharas.

Las condiciones en la zona de manipulación de cargas son de 24,6 ºC y 48% de humedad relativa.

METODOLOGÍA

Para la determinación de la existencia de riesgo ergonómico por manipulación manual de cargas, se ha empleado la metodología descrita en la Ecuación de NIOSH para levantamiento manual de cargas (revisión del 1994) [5,6,7]. De hecho, en esta última revisión, la ecuación determina el Límite de Peso Recomendado (LPR), a partir del cociente de 7 factores, siendo el índice de riesgo asociado al levantamiento, el cociente entre el peso de la carga levantada y el límite de peso recomendado para aquellas condiciones concretas de levantamiento. Se considera que el límite de peso recomendado protege a más del 90% de los trabajadores:

Índice de

Carga levantada levantamiento = Límite de peso recomendado

La función del riesgo no está definida, por lo que no es posible cuantificar de manera precisa el grado de riesgo asociado a los incrementos del índice de levantamiento; sin embargo, se pueden considerar tres zonas de riesgo en función de los valores del índice de levantamiento obtenidos para la tarea:

a) Riesgo limitado (Índice de levantamiento < 1). La mayoría de trabajadores que realicen este tipo de tareas no deberían presentar problemas.

b) Incremento moderado del riesgo (1< Índice de levantamiento < 1,6). Algunos trabajadores pueden sufrir enfermedades o lesiones si realizan estas tareas. Las tareas de este tipo tienen que ser rediseñadas o asignarse a trabajadores seleccionados que se someterán a un control.

c) Incremento acusado del riesgo (Índice de levantamiento > 1,6). Este tipo de tarea es inaceptable desde el punto de vista ergonómico y tiene que ser modificada, aplicando las medidas preventivas adecuadas para eliminar o reducir el riesgo a un nivel tolerable.

La ecuación de NIOSH revisada (1994) es la siguiente:

LPR = LC x HM x VM x DM x AM x FM x CM

Siendo:

LPR = Límite de Peso Recomendado (que protege a más del 90% de los trabajadores)

LC = constante de carga

HM = factor de distancia horizontal

VM = factor de distancia vertical o altura DM = factor de desplazamiento vertical

AM = factor de asimetría

FM = factor de frecuencia

CM = factor de agarre

El calculo de todos estos factores y las tablas correspondientes a los distintos valores se encuentran detalladas en la Nota Técnica de Prevención 477 “Levantamiento manual de cargas: ecuación de NIOSH” publicada por el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. [8]

Sin embargo, el caso analizado corresponde a una tarea múltiple, es decir, que el trabajador realiza diversas tareas en las que tienen lugar levantamientos de cargas, por lo que se ha tenido que calcular un índice compuesto de levantamiento para poder estimar el riesgo asociado a dicho puesto de trabajo:

ILC = ILT1 + δILTi

δILTi = (ILT2(F1+F2 ) - ILT2(F1)) + (ILT3(F1+F2+F3 ) - ILT3(F1+F2 )) + ....+ (ILTn(F1 +F2 +F3 +...+Fn )- (ILTn(F1 +F2 +F3 +...+F(n-1) ))

donde:

• ILT1 es el mayor índice de levantamiento obtenido de entre toda las tareas simples.
• ILTi (Fj ) es el índice de levantamiento de la tarea, calculado a la frecuencia de la tarea j.
• ILTi   (Fj+Fk)  es  el  índice  de  levantamiento  de  la  tarea,  calculado  a  la frecuencia de la tarea j, más la frecuencia de la tarea k.

Asimismo, se tuvo en cuanto lo recogido en la Norma UNE-EN 1005-2 sobre Seguridad de las máquinas; Comportamiento físico del ser humano. [9]

Además, se ha utilizado como herramienta de análisis la XXXXXXXXXX de UPC Plus.

Para la realización del estudio y obtener los datos necesarios, se visitaron las instalaciones de la empresa en diversas ocasiones. Durante dichas visitas, se llevaron a cabo mediciones del puesto de trabajo, toma de datos, fotografías y vídeos de las distintas tareas en las que se realizan manipulación manual de cargas con la finalidad de poder hacer la evaluación correspondiente. Todas las mediciones se efectuaron en condiciones de trabajo consideradas habituales y representativas de la exposición laboral.

RESULTADOS

Como se ha comentado anteriormente, en el puesto de trabajo analizado se puede considerar que, desde el punto de vista ergonómico, se realiza una tarea múltiple. Para el presente estudio, dicha tarea se ha dividido en las siguientes subtareas:

• Subtarea 1: Carga de sacos de Sílica para rehacer el horno  (con el palet vacío).
• Subtarea 2: Carga de sacos de Sílica para rehacer el horno  (con el palet lleno).
• Subtarea 3: Pesada de lingotes.
• Subtarea 4: Carga de lingotes en el horno.

Estas subtareas representan, aproximadamente, el 20% de la jornada laboral, lo cual deberá tenerse en cuenta en el cálculo final del índice compuesto del riesgo.

Los resultados de las mediciones y los cálculos de los índices correspondientes vienen relacionados en las tablas 1 y 2.

Tabla 1. Datos de los levantamientos de las subtareas

1 Según las definiciones que aparecen en la ecuación NIOSH (o a la NTP 477) Tabla 2. Índices de levantamiento de las subtareas e Índice compuesto

Índice compuesto                         1.81

CONCLUSIONES Y DISCUSIÓN

El índice compuesto final es de 1.81, lo que supone un incremento acusado del riesgo; es decir, se trataría de una tarea inaceptable desde el punto de vista ergonómico que, por lo tanto, tiene que ser modificada.

Sin embargo, hay que tener en cuenta 2 aspectos:

• Les subtareas consideradas representan tan sólo un 20% de la jornada laboral, teniendo en cuenta que se hacen aproximadamente 6 pesadas y 6 cargas de horno al día y que cada una de estas dura aproximadamente 3 minutos, y que la carga de sacos de un palet entero (normalmente lo que se necesita para rehacer el horno) dura unos 20 minutos.
• El encargado del horno lleva a cabo otras tareas que implican manipulación manual de cargas pero que no se han incluido en el cálculo del índice, puesto que son mínimas y no suponen un gasto energético significativo. Estas tareas consisten en la carga de piezas de acero y la de los otros componentes de la fundición, que son de diferentes tamaños y pesos en cada ocasión. Asimismo, la manipulación de la pala para retirar la escoria del horno implica también un esfuerzo físico de levantamiento de cargas.

Por lo tanto, a pesar de que para las tareas consideradas el tiempo empleado puede considerarse relativamente corto, las condiciones de trabajo para el puesto de encargado de hornos implican igualmente una manipulación importante de cargas.

Las principales medidas correctoras se basan en la eliminación o reducción de la manipulación manual realizada actualmente por el trabajador [10,11]. Esto es posible a través de diversos medios, entre los cuales se propusieron:

• Uso de sistemas elevadores progresivos (plataformas, mesas, transpaletas, etc.) que permitan que el origen de la manipulación de la carga quede más elevado y, por lo tanto, que el trabajador no tenga que agacharse tanto a la hora de realizar la manipulación, sobretodo cuando el palet o el contenedor en el cual se encuentran los lingotes o piezas necesarias para la colada están más vacíos.
• Uso de medios mecánicos siempre que sea posible (por ejemplo, polipastos).
• Rotación en el puesto de trabajo o períodos de descanso a lo largo de la jornada laboral para evitar que sea siempre el mismo trabajador el que realice la manipulación y para que éste pueda disponer de períodos de reposo muscular suficientes.

Sin embargo, las características de la actividad, y de la empresa en concreto (pequeña empresa, número reducido de trabajadores, instalaciones limitadas, etc.), hacen difícil la aplicación de algunas de dichas medidas.

Por otra parte, es muy importante realizar una correcta formación e información de los trabajadores en relación a los riesgos que genera la manipulación manual de cargas, así como de las medidas de prevención y protección que deben adoptarse para evitarlos. Por ejemplo, en la toma de datos se observó que el trabajador gira el tronco en el momento de pesar lingotes y de cargarlos en el horno, hecho que supone un factor de riesgo importante en el cálculo de la ecuación.

Tanto la formación como la información tienen que incluir:

• Indicaciones sobre el peso de la carga, su centro de gravedad  y  su estabilidad.
• La forma correcta de manipular las cargas (en general, evitar giros de tronco, mantener la espalda recta, flexionar las piernas, etc.)
• Los riesgos que se pueden derivar en caso de que estas indicaciones no se apliquen correctamente.

Es necesario recordar que el peso máximo a manipular, según el RD 487/1997 es de 25 Kg., pudiendo ser de hasta 40 Kg. en el caso de trabajadores entrenados y en situaciones aisladas [10].

De la misma forma, la empresa tiene que facilitar la ropa y el calzado adecuado para llevar a cabo una correcta manipulación manual de cargas, así como asegurar unas adecuadas condiciones del puesto de trabajo (suelo sin irregularidades ni desniveles, parámetros ambientales adecuados, puntos de apoyo estables, iluminación suficiente, etc.) para evitar que se puedan generar riesgos adicionales.

Finalmente, también se tiene que garantizar el derecho a una vigilancia de la salud específica a aquellos trabajadores expuestos a una manipulación de cargas en la que se den algunos factores de riesgo, como por ejemplo, pesos excesivos o inclinación o torsión del cuerpo (como es el caso del puesto de trabajo analizado). En esta vigilancia, se tendrá que tener en cuenta la existencia de patologías dorsolumbares previas o el hecho de que el trabajador pueda ser propenso a sufrirlas.

REFERENCIAS

• 1. Secretaría  General  Técnica,  Ministerio  de  Trabajo  y  Asuntos  Sociales. Estadística de Accidentes de Trabajo; 2002.
• 2. Secretaría General Técnica, Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales Estadística de Accidentes de Trabajo y Enfermedades Profesionales. Datos Provisionales de Avance; 2004.
• 3. Soler, F. Curso básico Cyclops de Prevención de Riesgos Laborales. Riesgos específicos y su prevención en el sector del Metal. Mutual Cyclops, Mutua de Accidentes del Trabajo y Enfermedades Profesionales de la Seguridad Social nº 126; 2000.
• 4. Real Decreto 1995/1978, de 12 de mayo, por el que se aprueba el cuadro de enfermedades profesionales en el sistema de la seguridad social. BOE núm. 203 de 25 de agosto.
• 5. Department Health and Human Services. National Institute for Occupational Health (NIOSH). Work practices guide for manual handling. Technical Report nº 81122. Cincinnati, Ohio, US; 1981.
• 6. Department Health and Human Services. National Institute for Occupational (NIOSH). Health Applications manual for the revised NIOSH lifting equation. Cincinnati, Ohio, US; 1994.
• 7. Waters, T., Putzanderson, V., Garg, A. Applications manual for the revised NIOSH lifting equation. National Institute for Occupational Health, Cincinnati, Ohio, 1994.
• 8. Nogareda, S., Canosa, M. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo  (INSHT).  Ministerio  de  Trabajo  y  Asuntos  Sociales.  NTP  477: Levantamiento manual de cargas: ecuación de NIOSH; 1998.
• 9. Asociación Española de Normalización y Certificación. Norma UNEEN 1005 2. Seguridad de las máquinas. Comportamiento físico del ser humano. Parte 2: Manejo de máquinas y de sus partes componentes; 2004.
• 10. REAL DECRETO 487/1997, de 14 de abril, sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas a la manipulación manual de cargas que entrañe riesgos, en particular dorsolumbares, para los trabajadores. BOE núm. 97, de 23 de abril.
• 11. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT). Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales. Guía técnica para la evaluación y prevención

de los riesgos relativos a la Manipulación manual de cargas.