Sistema Músculo Esquéletico

Estructura del Músculo En el cuerpo existen tres tipos de músculos: Esqueléticos o estriados, conectados a los huesos. Cardiacos, que están en el corazón. Plano, que se encuentra en los órganos internos y paredes de los vasos sanguíneos.

Estructura del Músculo Músculo y tendones Grupo de fibras musculares Vasos sanguineos Miofibrillas Filamentos gruesos de miosina Filamento delgado de actina

Principios de Diseño del Trabajo Logre la Máxima fortaleza muscular a la mitad del rango de movimiento Esta propiedad muscular se llama típicamente relación fuerza-longitud. Ya que una tarea que requiera una fuerza muscular considerable debe realizarse en la posición optima

Relación fuerza longitud del músculo esquéletico Fuerza Isométrica (% del Máximo) Longitud del Elemento de contracción (% de la longitud en reposo)

Principios de Diseño del Trabajo Alcance la máxima resistencia muscular con movimientos lentos A medida que las uniones moleculares se forman, rompen y reforman, la unión es menos eficiente y se produce la menor fuerza muscular. Esta propiedad muscular, que se conoce como relación fuerza – velocidad, es particularmente importante para el trabajo manual pesado

Relación fuerza velocidad del músculo esquelético Máxima fuerza muscular en movimiento lento Utilizar el impulso para apoyar al trabajo Minimizar la lucha contra la gravedad (% de la máxima) Fuerza Velocidad (% de la máxima velocidad sin carga)

Principios de Diseño del Trabajo Diseño de tareas para optimizar la capacidad del esfuerzo humano La capacidad del esfuerzo humano depende de tres factores principales de la tarea: El tipo de esfuerzo. El movimiento del músculo o articulación que se esté utilizando y La postura.

Posiciones de resistencia estática Distribución de la resistencia en brazos Uso óptimo de las posturas Utilizar los músculos mayores. Evite el uso de espalda Las tareas de diseño, de modo que la mayoría pueda hacerlo!. Asa larga Posición para prueba de resistencia de levantamiento de brazos Distribución de la resistencia en piernas Asa Corta Posición para prueba de resistencia de levantamiento de piernas Distribución de la resistencia en el torso Asa Larga * Esfuerzos de levantamiento representativos de 551 trabajadores de la industria en diferente posturas Posición para prueba de resistencia de levantamiento de torso

Tabla de los esfuerzos musculares isométricos de varias posturas

Ejemplo: Torsión de la flexión del codo Considere el diagrama de cuerpo libre de la extremidad superior con el codo a 90° de la figura. Hay tres músculos involucrados en la flexión del codo: Braquio-biceps, braquio radial y branquial. Sin embargo el biceps es el flexor principal y para los propósitos de este ejemplo, es el único músculo que se muestra, y también puede considerarse como un músculo equivalente que combina las característica de los tres músculos.

Ejemplo: Torsión de la flexión del codo El músculo equivalente se inserta aproximadamente a 2 pulgadas adelante del punto de rotación del codo. El antebrazo pesa aproximadamente 3 libras en un en hombre promedio y el peso puede considerarse que actúa el centro de gravedad del antebrazo, aproximadamente 4 pulgadas (0.33 pies) adelante del codo. La mano sostiene una carga desconocida L a una distancia de 11 pulgadas (0.92 pies) respecto al codo. La máxima carga que puede sostenerse está determinada por la torsión máxima de flexión voluntaria del codo, la cual para el 50avo percentil en el hombre es de 57 pies-libra (Vease tabla 4.1). En la posición de equilibrio estático que se muestra en la figura, la torsión en sentido contraria al de las manecillas del reloj, una para el peso de la extremidad inferior y otra para la carga: 57 = 0.33 x 3 + 0.92 x L Donde: L = 60.9 Lb por tanto la carga máxima será 61 libras.

Ejemplo: Torsión de la flexión del codo Interesante es calcular la fuerza que debe ejercer un músculo equivalente para levantar está carga. La torsión máxima voluntaria es producida por una fuerza conocida Fbiceps que actúa a través de un brazo con un impulso de 2 pulgadas (0.167 pies) . 57=0.167 X Fbiceps Entonces Fbiceps es igual a 57/0.167 o 342 lb. Lo que significa que el músculo ejerce cerca del 6(342/61) veces más fuerza a medida que se levanta la carga. Nota: Realizar el ejemplo para una mujer del 50 avo. percentil

Nivel de Esfuerzo El cuerpo humano y el tejido muscular dependen principalmente de dos tipos de energía, la aeróbica y la anaeróbica. A medida que se restringen más los suministros de flujo sanguíneo y oxígeno, las fatigas musculares serán más rápidas, el resultado será la curva de resistencia Tiempo de resistencia (minutos) Nivel de Esfuerzo (% de la máxima fuerza muscular)

CONTROL DE LOS MOVIMIENTOS # 1 Pivote en el codo movimientos curvos Use ambas manos Empezar y terminar el movimiento al mismo tiempo Se mueven simultáneamente hacia y desde el cuerpo Use los ritmos naturales - Todo el cuerpo = 17/min - Todo el brazo = 35/min - Antebrazo = 60/min Los círculos concéntricos representan intervalos idénticos

CONTROL DE LOS MOVIMIENTOS # 2 El tiempo de movimiento aumenta la dificultad de la tarea, pero también aumenta a mayores niveles de clasificación. Brazo Duración de los movimientos (mseg) Muñeca Dedo Dificultad de la Tarea

DIRECTRICES MANUAL DE TRABAJO ATP = fuente de energía inmediata El metabolismo aeróbico eficiente → 38 ATP El metabolismo anaeróbico → 2 ATP + ácido láctico! E (kcal / min) = 4,9 x V (0.21- Eo2) consumo de oxígeno Límite = ⅓ Emax ≈ ⅓ x 16 = 5.33 kcal / min consumo aceptable de energía para las mujeres 4 kcal/min Glicólisis aeróbica Ingestas de O2 litros/min (watts) Suministro de Energía Glicólisis anaeróbica (formación de ácido láctico)

COSTO DE LA ENERGIA DEL TRABAJO Ejemplos de costos energéticos de diferentes tipos de actividad humana en Kcal/min

COSTO DE LA ENERGIA DEL TRABAJO

COSTO DE LA ENERGIA DEL TRABAJO Ejemplo: Un trabajador palea arena a una velocidad de 8 kcal/min. ¿Qué cantidad de descanso necesita durante un turno de 8 hr.?. Como se distribuye el descanso. rantw

Ritmo Cardiaco (RC) RC , proporcional al gasto de energía RA = (∆RC/40 – 1) x 100 ∆RC = RC Trabajo–RC Descanso = 110 – 70 = 40 latidos/min RA = (40/40 -1) x 100 = 0 - No se necesita descanso RA = (60/40 -1) x 100 = 50% (1min de descanso - 2 min de trabajo) Ritmo Cardiaco (latidos/ minuto) Consumo de Energía (kcal/min) Donde RA: Reposo permitido

Ritmo cardiaco: latidos por minuto TASA DE RECUPERACIÓN El ritmo cardiaco promedio (áreas sombreadas) se mide en dos periodos durante la recuperación posterior a la finalización de las tareas: de 0.5 a 1 min (RC1) de 2.5 a 3 min (RC2) Trabajo aceptable si: RC1 <110 lat/min (Aceptable) RC2 - RC1 ≥ 20 lat/min. La diferencia entre las dos lecturas deberá ser mayor a 20 lat/min Ritmo de trabajo Ritmo cardiaco: latidos por minuto Ritmo de trabajo Pulso en Reposo Pulso trabajando Pulso en recuperación Descanso Trabajo Recuperación

Ejemplo Un trabajador con un ritmo cardiaco en reposo de 80 lat/min comienza a trabajar en la colocación de cajas sobre una tarima. Durante el descanso matinal se mide el ritmo cardiaco y encuentra un valor pico de 130 lat/min, un valor de 115 lat/min un minuto después de haber dejado de trabajar y 105 lat/min después de 3 minutos de que ha dejado de trabajar.

ANATOMIA DE LA ESPALDA 25 vértebras (los huesos) Proteger la médula espinal En forma de S (bueno) de absorción de impactos Alternando como discos amortiguador natural. Región cervical Región torácica Región lumbar Sacro

ANOTOMIA DE LA ESPALDA Los huesos vertebrales están separado por medio de tejido blando, los discos intervertebrales, que sirven de articulaciones y permiten un amplio rango de movimiento de la espina, a pesar de que la mayor parte de la flexión del tronco ocurre en las dos articulaciones inferiores, la que están en la frontera entre la vertebra lumbar inferior y el sacro (llamado disco L5/S1)

DEGENERACIÓN DE LOS DISCOS estado normal La reducción de los nervios, pellizcado Hernia de disco, la extrusión de gel en la raíz del nervio

LA ESPALDA COMO SISTEMA PALANCA L5=Vértebra lumbar inferior S1 = Sacro Sube y baja con el disco como punto de apoyo El análisis del equilibrio estático con ΣM = 0 2”xFM = 30X50 = 750 lb Fcomp=FM+50 Fcomp=800 lb Donde: FM = Fuerza Muscular Fcomp = Fuerza total de comprensión

NIOSH Directrices de elevación Limite recomendado peso(RWL) Fcomp = 770 libras E = 4,7 kcal / min Peso óptimo para la tarea de ajustar Carga> RWL, entonces las lesiones ↑ RWL <1.0

RWL = LC x HM x VM x DM x AM x FM x CM LC = constante de carga= 51 lbs HM = multiplicador horizontal =10/H VM = multiplicador vertical =1 – 0.0075|V-30| DM = multiplicador de la distancia = 0.82 + 1.8/D AM =multiplicador de asimetría = 1 – 0.0032A FM, CM from Tabla 4-7, 4-8

RWL (lb) = 51 x (10/H) x(1-0. 0075│V-30│)x (0. 82+1. 8/D) x (1-0 RWL (lb) = 51 x (10/H) x(1-0.0075│V-30│)x (0.82+1.8/D) x (1-0.0032A) x FM x CM  

H, V, D Limites: 10≤H≤25 0≤V≤70 10≤D≤70 0≤A≤135

IE 327

Factor de Acoplamiento (CM) Tipo V<30 V≥30 Bueno 1.00 Medio 0.95 Pobre 0.90

APLICACIÓN Indice de Levantamiento(LI) = Peso/RWL Medida de la tensión relativa tareas de comparación Siempre dos cálculos RWL 1) el origen y destino.

Ecuación de NIOSH Antes de que el diseño de automóviles cambiará, no era extraño tener que doblar la espalda y extender los brazos mientras se colocaba un objeto dentro de la cajuela del auto (ver figura). Suponga que se carga un paquete de 30 libras desde el piso hasta la cajuela. Si es un poco flojo, el ocupante simplemente gira 90° para levantar la caja desde el nivel del piso (V=0) a una distancia horizontal corta (H=10 pulg). La distancia de recorrido vertical es la diferencia entre la ubicación vertical del paquete hasta su destino (suponga que en el fondo de la cajuela está a 25 pulg. Respecto al piso). Suponga que este un levantamiento que se realiza de una sola vez; por lo tanto, FM=1. También suponga que el paquete es muy pequeño y compacto, pero no tiene asas. Por lo tanto, el acoplamiento es razonable con un valor CM = 0.95. Lo cual nos permite hacer el siguiente cálculo.

Levantar una caja RWLor = 51(10/H)(1-.0075|V-30|)(.82+1.8/D)(1-.0032A)FMxCM RWL (origen)= 51 * (10/10) * (1-.0075 |0-30|) * (.82 + 1.8/25) * (1-.0032(90)) * 1 *.95 = 23.85 Suponiendo una distancia de alcance mayor (H=25 pulg) hasta la cajuela debido a que la defensa y al elevado tope de la cajuela, sin girar, hasta la cajuela, sin girar, la distancia de recorrida permanece igual, y el acoplamiento es suficiente, el calculo de destino es: RWLdest = 51(10/H)(1-.0075|V-30|)(.82+1.8/D)(1-.0032A)FMxCM RWL (dest)= 51 * (10/25) * (1-.0075|25-30|) * (.82 + 1.8/25) * (1-.0032(0)) * 1 *.95 = 16.64 Calculando el índice de levantamiento: LI = peso de carga/RWL LI = 30/16.6= 1.81 Donde: No es una carga segura para el personal

Ejercicio 1 Un operario levanta una bola de hierro de 30 lb. (de 10 pulg de diámetro) desde el piso hasta una base a 40 pulgadas del piso. Se asume un tiempo estándar de operación de 0.5 min. El operario trabajo 8 hr. de jornada laboral. Asuma que no existe giro, el acoplamiento de la bola es pobre. Considere un Hdest de 20 pulg.

Ejercicio 1 VARIABLES DEL EJERCICIO VARIABLE RWLORG RWLDEST CARGA (lb) 30 H (pulg) 10 20 V (pulg) 40 D (pulg) A (grados) 0° F (levan/min) 2 Agarre Malo

Ejercicio 1 COEFICIENTES DEL EJERCICIO COEFICIENTE RWLORG RWLDEST LM 51 HM = 10/H 1 0.5 VM = 1-0.0075|V-30| 0.775 0.925 DM = (0.82+1.8/D) 0.865 AM = 1 – 0.0032A FM (8hr,2 lev) 0.65 CM (Pobre) 0.90 RWL 20 11.9 LI 1.5 2.5 Donde: 2.5 > 1. Entonces es insegura la carga.

Ejercicio 2 Un operario tiene como labor suministrar piezas hacia una tolva. La máquina necesita la piezas en promedio cada 10 minutos. El trabajador las lleva en un carrito transportador en cajas de 30 lb de peso. El carrito esta a 6 pulg del piso. La piezas son levantadas desde el carrito y echadas dentro de la tolva que se encuentra a 70 pulgadas del piso. El operario levanta 5 cajas por minuto. Considerar Hdest = 25 pulg, la labor del operario es de 8 horas, considere un ángulo de giro de 0° y un acoplamiento regular.

Ejercicio 2 RWLorg = 11.8 RWLdest = 4.03 LI = 30/4 = 7.5 No es conveniente la carga

LPR = 23·HM·VM·DM·AM·FM·CM RWL (Kg.) COEFICIENTE LIMITES HM = 25/H 25 ≤ H≤63 cm. VM = (1-0,003 IV-75I) 0≤V≤175 cm. DM = 0.82+4.5/D 25≤V≤175 cm. AM = 1-0.0032A 0°≤V≤135° FM (ver tabla 4.7)   CM (ver tabla 4.8) LPR = 23·HM·VM·DM·AM·FM·CM IL = carga/LPR

Guias para levantar objetos Planee la elevación Encuentra las mejores técnicas de elevación. Busque la mejor manera de sujetar la carga Tire de la carga a una posición cercana al cuerpo Alterne las tareas: el levantamiento de carga con trabajo ligero.