Estudio Biomecánico de Agarres en Pinza, Digito-Palmar y Palmar Completo en Manipulación Manual de Cargas en el Sector de la Construcción

El objetivo de este estudio es analizar las actividades electromiográfica y fuerza desarrolladas durante la realización de tres tipos de agarre, muy frecuentes en las tareas de manipulación manual de carga en el sector de la construcción. Los acoples biomecánicos o también llamados agarres en pinza, digito-palmar, palmar completo son frecuentes en el sector de la construcción durante tareas de Manipulación Manual de Cargas. La calidad del acople biomecánico (mano-material) en tareas que presenten manipulación manual de carga es un factor de riesgo a ser considerado en tareas que lo presentan, es así como diferentes metodologías consideran este factor en las evaluaciones de riesgo de lesiones dorsolumbares. En el sector industrial este tipo de riesgo ha sido evaluado de manera frecuente y en detalle, sin embargo las diferencias tanto en el tipo de agarre empleados y los diferentes materiales que se manipulan en relación al sector de la construcción, hacen necesario el estudio de cada uno de ellos y su comparación. En este estudio se contempla la evaluación biomecánica preliminar de los tres tipos de agarre predefinidos, pinza, digito-palmar y palmar completo. Se estudiaron 10 sujetos sanos sin antecedentes de enfermedades musculoesqueléticas de extremidad superior y en edad laboral entre 18-32 años. El estudio se desarrolló a través de protocolo prediseñado mediante la utilización de dinamómetro de presión (Jamar), Pinzómetro, medición de la actividad electromiográfica de la musculatura extensora y flexora de muñeca (Datalog Biometrics). Se capturaron los niveles de activación de la musculatura y fuerza desarrollada durante la actividad. Los participantes desarrollaron la actividad con los tres agarres definidos. Los resultados de este estudio muestran diferencia importante en el nivel de desarrollo de fuerzas en los diferentes tipos de agarre; el nivel de correlación entre fuerza generada y actividad electromiográfica desarrollada es baja, situación descrita por diversos autores. El agarre en pinza posee el nivel menor de desarrollo de fuerza y el agarre palmar completo, el de mayor desarrollo de fuerza considerando que el nivel de activación de actividad electromiográfica no presenta el mismo resultado, manteniéndose un nivel de activación irregular y con importante variación interpersonal.
Palabras Clave: 
Agarre; EMG; Sector de la Construcción; Manipulación Manual de Carga
Autor principal: 
Eduardo
Cerda
Coautores: 
Carolina Angélica
Rodríguez


Cerda, Eduardo

PhD  (c) Universidad Politécnica de Cataluña. Máster en Ergonomía/ Universidad Politécnica de Cataluña. Licenciado en Kinesiología/ U de Chile. Laboratorio de Ergonomía y Biomecánica de la Universidad de Chile. Académico de la UCH. Director Área de Proyectos de VitaErgo. 02- 2093004. ecerda@vitaergo.cl

Mondelo, Pedro

Director Centre d’Ergonomia i Prevenció Universitat Politècnica de CatalunyaLaboratorio de Ergonomía y Biomecánica/ Universitat Politècnica de Catalunya/ Av. Diagonal 647 Planta 10/ Barcelona, España.(93)(34) 4011758/pedro.mondelo@upc.edu

Rodríguez, Carolina Angélica

Licenciado en Kinesiología/ PhD  (c) Universidad Politécnica de Cataluña. Master (c) en Ergonomía. Universidad Politécnica de Cataluña. Laboratorio de Ergonomía y Biomecánica de la Universidad de Chile. Directora Área de Rehabilitación VitaErgo. 02- 2093004 crodriguez@vitaergo.cl

ABSTRACT

El objetivo de este estudio es analizar las actividades electromiográfica y fuerza desarrolladas durante la realización de tres tipos de agarre, muy frecuentes en las tareas de manipulación manual de carga en el sector de la construcción. Los acoples biomecánicos o también llamados agarres en pinza, digito-palmar, palmar completo son frecuentes en el sector de la construcción durante tareas de Manipulación Manual de Cargas. La calidad del acople biomecánico (mano-material) en tareas que presenten manipulación manual de carga es un factor de riesgo a ser considerado en tareas que lo presentan, es así como diferentes metodologías consideran este factor en las evaluaciones de riesgo de lesiones dorsolumbares. En el sector industrial este tipo de riesgo ha sido evaluado de manera frecuente y en detalle, sin embargo las diferencias tanto en el tipo de agarre empleados y los diferentes materiales que se manipulan en relación al sector de la construcción, hacen necesario el estudio de cada uno de ellos y su comparación. En este estudio se contempla la evaluación biomecánica preliminar de los tres tipos de agarre predefinidos, pinza, digito-palmar y palmar completo. Se estudiaron 10 sujetos sanos sin antecedentes de enfermedades musculoesqueléticas de extremidad superior y en edad laboral entre 18-32 años. El estudio se desarrolló a través de protocolo prediseñado mediante la utilización de dinamómetro de presión (Jamar), Pinzómetro, medición de la actividad electromiográfica de la musculatura extensora y flexora de muñeca (Datalog Biometrics). Se capturaron los niveles de activación de la musculatura y fuerza desarrollada durante la actividad. Los participantes desarrollaron la actividad con los tres agarres definidos.

Los resultados de este estudio muestran diferencia importante en el nivel de desarrollo de fuerzas en los diferentes tipos de agarre; el nivel de correlación entre fuerza generada y actividad electromiográfica desarrollada es baja, situación descrita por diversos autores. El agarre en pinza posee el nivel menor de desarrollo de fuerza y el agarre palmar completo, el de mayor desarrollo de fuerza considerando que el nivel de activación de actividad electromiográfica no presenta el mismo resultado, manteniéndose un nivel de activación irregular y con importante variación interpersonal.

Palabras claves

Agarre, EMG, Sector de la Construcción, Manipulación Manual de Carga

INTRODUCCIÓN

Las tareas con manipulación manual de cargas (MMC) en el sector de la construcción son complejas y de difícil ejecución, entre las causas que ocasionan esta dificultad se encuentran las características de los procesos productivos y las de sus tareas, las cuales poseen ciclos variables, largos e indefinidos y presentan múltiples variables incidentes: variables físicas, ambientales, organizacionales y geométricas principalmente. [1, 2].

Las características de las técnicas de manipulación, posturas de manipulación y tipos de agarre desarrollados por los trabajadores durante estas tareas varían notablemente en relación a otros sectores productivos, debido a las variables anteriormente señaladas. [3-5] En este estudio se analizaron tres tipos de agarre empleados frecuentemente en las tareas con manipulación manual de carga en la construcción. En resultados de estudios previos la ejecución de prensiones digitales, digito-palmares y palmares son habituales, y este fenómeno se debe al tipo de materiales manipulados y la ausencia en estos en su gran mayoría de ayudas técnicas que permitan un buen acople biomecánico entre mano-material [3]. Los materiales en el sector de la construcción son muy variados, ya sea por el tipo como por sus características físicas; los materiales que requieren ser manipulados son en su gran mayoría de grandes dimensiones y de elevado peso, junto a lo anterior no presentan ayudas técnicas para ser manipulados, como ranuras o asas, tal como se encuentran en otros sectores industriales. El estudio del comportamiento biomecánico de cada uno de los tipos de agarre estudiados, se basa en la relación entre la fuerza y la actividad electromiográfica desarrolladas, lo cual permitirá realizar una comparación entre ellos de fuerzas y niveles de activación.

Un adecuado conocimiento de las diferencias biomecánicas entre el agarre en pinza, digito-palmar y palmar completo permitirá diseñar líneas de prevención en tareas con manipulación manual de carga en el sector en base a la interpretación de la dificultad y nivel de riesgo para el trabajador relacionado con los agarres y otros factores analizados. Diversos estudios biomecánicos consideran como criterio que la inestabilidad generada en un acople deficiente de las manos en la carga manipulada generará a su vez inestabilidad postural durante las tareas que incluyan manipulación manual de cargas. [6- 10]. Por lo tanto un adecuado control de esta variable permitirá diseñar tareas en los procesos productivos más seguras, eficientes y eficaces.

AGARRE Y MANIPULACIÓN MANUAL DE CARGA

La evaluación de riesgo de lesiones dorsolumbares en tareas con manipulación manual de carga está dividida en tres factores principales, fisiológicos, biomecánicos y psicofisiológicos. Lo anterior ha permitido a diferentes grupos de investigación definir los principales factores de riesgo que deben ser evaluados en este tipo de tareas. Los factores que han sido seleccionados para hacer parte de este tipo de evaluación son: distancia horizontal, distancia vertical, desplazamiento vertical de la carga, frecuencia de manipulaciones manuales de carga y el tipo de agarre empleado durante la tarea.

Desde un punto de vista del modelo de evaluación los factores de distancia horizontal, distancia vertical, desplazamiento vertical y frecuencia son invariables en relación al tipo de tarea que se estudia debido a que su definición está dada de manera que es aplicable en cualquiera de las situaciones que se evalúe.

Por otra parte, la clasificación del agarre en los métodos validados y reconocidos por la comunidad internacional están diseñados y pensados para tareas con manipulación manual de cargas del sector industrial, lo cual implica una importante dificultad durante la evaluación de los tipos de agarre en otros sectores productivos donde los procesos productivos, materiales, y exigencias del entorno condicionan la característica del agarre empleado por el trabajador.

Los aspectos científico-técnicos, que se han de considerar para evaluar de manera adecuada un agarre empleado en una tarea definida en un proceso productivo, deben considerar variables biomecánicas de acople, dimensionales de los materiales manipulados y técnicos relativos a ayudas técnicas disponibles para facilitar el acople (mano-material).

Una adecuada definición de los agarres ejecutados en el sector de la construcción en tareas que impliquen manipulaciones manuales de carga es importante para posteriores clasificaciones y evaluaciones. A su vez, el análisis de la dificultad representada por cada uno de los agarres es importante para el desarrollo de un modelo adecuado de evaluación de este factor de riesgo. En este estudio tanto la descripción de nuevas formas de agarre y la comparación del desempeño biomecánico de cada uno de ellos pretenden dar información en futuros trabajos para un desarrollo adecuado de estos modelos. [1, 3, 10].

Tipo de Agarre y Riesgo de Lesiones Dorsolumbares

El estudio del riesgo de lesiones dorsolumbares incluye el análisis del tipo de agarre o acople biomecánico que se produce durante la tarea, tal como se ha señalado; un agarre deficiente del material manipulado puede aumentar el riesgo de lesiones dorsolumbares en una tarea determinada. [6]

En base a un análisis sistémico es importante estudiar el tamaño de los materiales, las condiciones de sus superficies (liso, rugoso, cortante etc.) la presencia o no de ayudas técnicas para su manipulación y el tipo de agarre que se requiere para manipularlo. [11]

Con el objeto de señalar algunos criterios ergonómicos para la evaluación y diseño de tareas con manipulación manual de cargas, la comisión ergonómica europea ha expuesto criterios imprescindibles de ser analizados, como el tamaño límite para los materiales y sus pesos, entre otros. Sin embargo, las condiciones en el sector de la construcción difieren bastante de los otros sectores tal como se ha señalado, ya sea por los materiales diferentes y los distintos tipos de agarre empleados.

La implementación de ayudas técnicas, mecanización y otras soluciones es una realidad hoy en día en este sector. Sin embargo, el trabajo humano en muchassituaciones aún está presente, ya sea para proveer o retirar materiales y en situaciones donde la mano de obra del trabajador es irremplazable aunque estén presentes máquinas en las tareas. A continuación se presentan algunos ejemplos de materiales manipulados en el sector de la construcción, ver figura 1:

Figura 1. Figura. Materiales en la Construcción

En la evaluación de riesgo de lesiones dorsolumbares, el análisis de las formas de agarre es imprescindible. Son las formas de agarre en conjunto con otros factores como por ejemplo: condiciones del entorno los que determinarán la estabilidad postural al momento de realizar dicha tarea. Los instrumentos de evaluación deben adaptarse a los tipos de agarre ejecutados en las tareas estudiadas con el fin de obtener evaluaciones más asertivas [3, 11]

Por otra parte, las tareas con manipulación manual de carga no pueden ser realizadas sin emplear esfuerzos en manos y antebrazos. Un esfuerzo excesivo y repetitivo en manos y antebrazos pueden derivar, a su vez, en lesiones musculoesqueléticas y dificultar las tareas de manipulación manual de carga empobreciendo las técnicas de manipulación representando de ese modo un riesgo para la persona. [8, 12]

Las prensiones en mano en este estudio las clasificaremos en tres tipo “frecuentes en los procesos constructivos”: agarre en pinza, agarre digito-palmar y agarre palmar completo [12-14]

Las prensiones en pinza son agarres digitales donde la fuerza principal la realizan los dedos. Las prensiones digito-palmares como aquellas donde participa la palma de la mano junto a dedos sin cierre de puño y la prensión palmar donde la prensión es completa donde existe un agarre completo de la mano.

Figura 2. Tipos de agarre empleados en construcción

MÉTODO

El objetivo de este estudio es analizar las actividades electromiográfica y fuerza que ocurren durante la realización de los tres tipos de agarre los más frecuentes en las tareas de manipulación manual de carga en el sector de la construcción. En este estudio se presentarán resultados preliminares.

El estudio incluyó la medición de fuerza de agarre para los tres tipos seleccionados, pinza, digito-palmar y palmar completo y la medición de la actividad electromiográfica de la musculatura extensora y flexora de muñeca durante la acción requerida.

Se diseñó el protocolo para realizar las pruebas biomecánicas, la postura de evaluación considera al sujeto de pie, con flexión de 90º de codo, extremidad superior pegada al cuerpo, muñeca en posición neutra. Las fuerzas se midieron con dinamómetros hidráulicos (Jamar) con escala de 0-90 Kg. Y Pinzómetro Baseline Pinchgauge Kg.

Figura 3. Posición de evaluación para agarre digitopalmar y palmar completo. **Posición para agarre en pinza similar con antebrazo en pronación

Figura 4. Pinzómetro y Dinamómetro Jamar.

Participantes

Los sujetos en estudio fueron 10 sujetos en edad laboral (4 hombres y 6 Mujeres), muestra preliminar. El promedio de edad de 23 años (entre 18 y 32 años). Todos los participantes no presentaron sintomatología y/o antecedentes de trastornos musculoesquelético de extremidad superior durante el último año. Se informó el protocolo de estudio a cada participante y se obtuvo el consentimiento de cada uno de ellos.

Protocolo

La preparación de la evaluación consistió en: Limpieza de la zona de colocación de electrodos (electrodos SX 210 Biometrics) con alcohol. El protocolo de colocación de los electrodos y preparación de la piel se hizo en base a las recomendaciones dadas para evaluación a través de la técnica de análisis de electromiografía de superficie [15]. Se definió la colocación de los electrodos sobre el grupo muscular de flexoressuperficiales y sobre el grupo muscular extensor de muñeca.

Figura 5. Zona de colocación electrodos

Se realizó la evaluación EMG en reposo MMs. extensores y flexores de muñeca durante 10 segundos, con sujeto sentado y extremidad superior apoyada, enreposo.

Una vez capturada la señal EMG en reposo se evaluó EMG máxima de MMs. extensores y flexores de muñeca durante 10 segundos, en base a los protocolos descritos por Daniel’s [16]. Se revisó posición dinamómetro hidráulico Jamar (segunda posición) y Pinzómetro.

Para realizar la evaluación de cada tipo de agarre de fuerza y actividad electromiográfica, se realizaron las prensiones con máximo esfuerzo en las tres posiciones predefinidas agarre en pinza, digito-palmar y palmar completo. Durante el desarrollo de cada prensión se le solicitó a cada sujeto en estudio que realizara un esfuerzo máximo durante 5-10 segundos y con descanso dos minutos entre cada evaluación.

El diseño del protocolo de evaluación y posturas está ceñido a las posiciones más frecuentes de agarre utilizadas por los trabajadores durante las tareas de manipulación manual de cargas, en el sector de la construcción y las posiciones estandarizadas para realizar este tipo de evaluación. [1, 12] Una vez capturadas la EMG y Fuerza de las 3 posiciones, fuerza máxima y reposo se grabó la información en carpeta predeterminada para cada sujeto en el Datalog PC Software Versión 3.00.

Para cada señal capturada se aplicaron los filtros correspondientes para obtener la carga de actividad electromiográfica en la musculatura durante las acciones protocolizadas. Los valores son expresados mV (milivolts). Se utilizó un Sampling Rate de 1000/sec y un Frecuency width entre 0 y 500 Hz. Los datos del estudio fueron estadísticamente analizados mediante gráfico de dispersión con dos variables fuerza y emg, la variable dependiente fue la fuerza y la variable independiente fue la EMG relacionada.

RESULTADOS

Las gráficas muestran los resultados preliminares del estudio de biomecánico de los tipos de agarre pinza, digito-palmar y palmar completo. Los resultados se expresan en base a la fuerza en función de la EMG. El análisis de los resultados esta elaborado en base a la interpretación de los siguientes parámetros, Kilogramos realizados y el porcentaje del MCV desarrollada por los dos grupos musculares (Flexores y Extensores de muñeca) para cada tipo de agarre estudiado. En estos resultados preliminares serealiza un análisis global de los resultados obtenidos. Se realizó una gráfica de dispersión para observar la disposición en la gráfica de cada tipo de agarre y analizar la correlación entre fuerza y emg desarrollada, para efecto del análisis final, sin embargo la baja correlación obtenida entre EMG y Fuerza era esperada, diversos autores han descrito la variabilidad interindividual de los niveles de activación electromiográfica.

Por otro lado, se aprecia que la fuerza desarrollada en pinza es menor que la fuerza desarrollada en agarre digito-palmar y palmar completo, este último a su vez, es el que mayor desarrollo de fuerza logra durante la prueba. Por su parte las activaciones electromiográficas en los distintos tipos de agarre no presentan un comportamiento que denote una correlación lineal entre fuerza y emg, por lo que un gran desarrollo de fuerza no implica gran activación electromiográfica y vice-versa. Por lo cual, la comparación entre los distintos tipos de agarre es de un agarre en pinza con poca capacidad de desarrollo de fuerza y un comportamiento de activación electromiográfica similar a los otros agarres. A su vez, los agarres digitopalmar y palmar completo son generadores de mayor fuerza y con un comportamiento también variable de actividad electromiográfica, sin embargo, es de destacar que no representan mayor activación que el agarre en pinza.

A continuación, en las siguientes gráficas, se expresan los resultados obtenidos a través de la dispersión de los valores de emg y fuerza obtenidos para cada tipo de agarre y dividido por grupos musculares, flexores y extensores de muñeca.

Agarre_Pinza-Extensores

60

50

40

30 Serie1

Text Box: Kg

20100

0 20 40 60 80

EMG%MCV

Fig. Dispersión Agarre en Pinza. MMs Extensores. R= 0,05


Agarre_Pinza_Flexores60504030                                                                                               Ser ie120

10

00 20 40 60 80

EM G%M C V

Fig. Dispersión Agarre en Pinza. MMs Flexores. R= 0,33

Agarre_DigPal_Extensores

60

50

40

30

Text Box: Kg

20100

0 10 20 30 40 50 60 70

EMG%MCV

Fig. Dispersión Agarre Digito palmar. MMs Extensores. R= -0,11

Agarre_DigPal_Flexores

60

50

40

30

20

10

00 20 40 60 80

EM G %M C V

Fig. Dispersión Agarre Digito palmar. MMs Flexores. R= -0,16

Agarre_PalC_Extensores

60

50

40

30

20

10

00 20 40 60 80

EM G %M C V

Fig. Dispersión Agarre Palmar completo. MMs. Extensores. R= -0,2

Agarre_PalC_Flexores

60

50

40

30

20

10

0

-10 10 30 50 70

EM G %M C V

Fig. Dispersión Agarre Palmar completo. MMs. Flexores. R= -0,3

La relación entre fuerza desarrollada y actividad electromiográfica se expresa en la siguiente tabla, dividido por sexo. En esta tabla de resultados se aprecia que existe una diferencia entre los niveles de fuerza desarrollados en los agarres de pinza, digitopalmar y palmar completo y el nivel de actividad electromiográfica según tipo de agarre. Se observa que los agarres en pinza poseen la menor relación entre emg y fuerza. A su vez el agarre digitopalmar y palmar completo de manera preliminar poseen una relación mayor entre ambas variables.

Sexo

Tipo de agarre

Mms. Ext

Mms. Flex

Femenino

Pinza

0,35

0,31

Digito-Palmar

0,85

0,86

Palmar-Completo

1,03

0,80

Masculino

Pinza

0,27

0,42

Digito-palmar

0,95

2,6

Palmar completo

1,43

1,6

Tabla. Relación entre fuerza generada y actividad electromiográfica requerida (promedio de fuerza/promedio EMG). Dividido por sexo y tipo de agarre.

DISCUSIÓN Y CONCLUSIÓN

Los resultados preliminares permiten observar relaciones entre fuerza y EMG para cada tipo de agarre, donde el agarre en pinza, digito-palmar y palmar completo presentan diferentes niveles de desarrollo de fuerza y activación electromiográfica y por ende eficiencia biomecánica (relación entre fuerza y actividad electromiográfica requerida).

El buen conocimiento de las exigencias a las cuales es sometido el trabajador y una adecuada clasificación de estas en los modelos de evaluación de riesgo de lesiones dorsolumbares permitirá diseñar planes de prevención y diseño y rediseño de puestos de trabajo y tareas con el fin de obtener trabajos más saludables y eficientes.

AGRADECIMIENTO

Agradecimientos al Servei Gaudí de Prevenció por el soporte a la investigación en Ergonomía en el sector de la Construcción. A los colaboradores de la Escuela de Kinesiología. Facultad de Medicina. Universidad de Chile y al Centro de Ergonomía y Prevención Universidad Politécnica de Cataluña por el desarrollo de las nuevas líneas de investigación. Y a la empresa VitaErgo.

REFERENCIA

1. Cerda, E. Ergonomics in the construction sector: the EC2 method. in XVI International Congress IEA. Diversity in Ergonomics. 2006. Maastrich. Netherland.

  • 2. Forde  M.,  Buchholz  B.,.  Task  content  and  physical  ergonomics  risk  factors  in construction ironwork. International Journal of Industrial Ergonomics. 2004. 34: p. 319333.
  • 3. Cerda, E., Mondelo, P. Ergonomía en la Construcción Descripción cualitativa de las tareas con manipulación manual de carga en la construcción. in ORP Santiago 2005. 2005. Santiago de Chile.
  • 4. Buchholz, B., Paquet, V.,, PATH: A work samplingbased approach to ergonomic job analysis for construction and other nonrepetitive work. Applied Ergonomics, 1996. 27(3): p. p. 177187.
  • 5. Forde, M.S., Buchholz, B., Task content and physical ergonomic risk factors in construction iron work. International Journal os Industrial Ergonomics, 2004. 34: p. 319333.
  • 6. Ferguson,  S.A.a.W.S.M.,  A  literature  review  of  low  back  disorder  surveillance measures and risk factors. Clinical Biomechanics, 1997. 12(4): p. 211226.
  • 7. Pan., C., Chiou., Sharon,, Analysis of biomechanical stresses during drywall lifting. International  Journal of Industrial Ergonomics, 1999. 23: p. 505511.
  • 8. Chaffin,   D.B.,   Andersson,   Gunnar   B.,   Martin,   Bernard   J.,,   Occupational Biomechanics. 3ª edición ed, ed, ed. J.W. Sons. 1999, New York.
  • 9. Pan,  C.,  Chiou,  S.,Hendricks,  S.,,  The  effect  of  drywall  lifting  method  on workers`balance in a laboratorybased simulation. Occupational ergonomics, 2003. 3: p. 235249.
  • 10. Niosh, Applications manual for the revised Niosh lifting equation. International Journal of Industrial Ergonomics, 1994. 23(3): p. 181191.
  • 11. Waters, T., PutzAnderson, V., Revised  Niosh  equation  for  the  design  and evaluation of manual material handling tasks. Ergonomics, 1993. 36(7): p. 749766.
  • 12. Duque, J., D. Masset, and J. Malchaire, Evaluation of handgrip force from EMG measurements. Applied Ergonomics, 1995. 26(1): p. 6166.
  • 13. Morose, T., Greig, M., Utility of using a force and moment wrench to describe hand demand. Occupational ergonomics, 2004. 4: p. 110.
  • 14. CDC, D.o.H.a.H.S.U.S., Selected topics in Surface Electromyography for Use in the Occupational Setting, in DHHS (NIOSH) Publication Nº 91100, NIOSH, Editor. 1992.
  • 15. Kumar, S., Mital, A., Electromyography in Ergonomics, ed. Taylor&Francis. 1996, London.
  • 16. Hislop, H., Montgomery, J., Pruebas Funcionales Musculares. Sexta ed. 1999, Madrid: Marban.