Carga de trabajo aceptable en la manipulación manual de materiales

La manipulación manual de materiales contempla tareas como levantar, transportar, empujar o tirar de diversas cargas externas. La mayoría de las investigaciones realizadas en este campo se han centrado en los problemas de la zona lumbar, derivados de las tareas de levantamiento de pesos, especialmente desde el punto de vista biomecánico.
Se recomienda un nivel de carga de trabajo relativa del 21-35 % para las labores de levantamiento de pesos, que es cuando la tarea puede compararse con el consumo máximo de oxígeno obtenido en una prueba de ergociclómetro.
Las recomendaciones basadas en la frecuencia cardíaca pueden ser absolutas o relativas, en función de la frecuencia cardíaca en reposo. Los valores absolutos para hombres y mujeres son 90-112 latidos por minuto durante la manipulación continua de materiales. Estos valores son aproximadamente los mismos que los recomendados para el aumento de la frecuencia cardíaca por encima de los niveles de reposo, es decir de 30 a 35 latidos por minuto. Estas recomendaciones también son aplicables al trabajo muscular dinámico pesado en hombres y mujeres jóvenes y sanos. Sin embargo, como ya se ha dicho antes, los datos relativos a la frecuencia cardíaca deberían tratarse con cuidado, ya que también están condicionados por otros factores distintos del trabajo muscular.
Las recomendaciones para determinar una carga de trabajo aceptable durante la manipulación manual de materiales, basadas en los análisis biomecánicos, abarcan diversos factores como el peso de la carga, la frecuencia de la manipulación, la altura a la que hay que levantar la carga, la distancia de la carga al cuerpo y las características físicas de la persona.
En un estudio de campo a gran escala (Louhevaara, Hakola y Ollila 1990), se averiguó que los varones sanos podían manejar paquetes postales con pesos comprendidos entre cuatro y cinco kilos, durante una jornada entera, sin mostrar signos de fatiga, ni objetiva ni subjetiva. La mayoría de los movimientos se reali- zaban por debajo del nivel del hombro, la frecuencia media era inferior a ocho paquetes por minuto y el número total de paquetes no alcanzaba los 1.500 por turno de trabajo. La frecuencia cardíaca media de los trabajadores fue de 101 latidos por minuto y su consumo medio de oxígeno de 1,0 l/min, lo que correspondía al 31 % de la carga de trabajo relativa en relación con el máximo alcanzado en la bicicleta.
La observación de las posturas en el trabajo y el empleo de la fuerza, según el método de OWAS, por ejemplo (Karhu, Kansi y Kuorinka 1977), la valoración del esfuerzo percibido y el registro de la presión sanguínea mediante equipos portátiles son también formas adecuadas de valorar el esfuerzo y la tensión en la manipulación manual de materiales. También puede emplearse la electromiografía para valorar las tensiones locales, por ejemplo, en los músculos del brazo y de la espalda.

Carga de trabajo aceptable en el trabajo muscular dinámico pesado

La valoración de la carga de trabajo aceptable en tareas dinámicas se ha basado tradicionalmente en la medida del consumo de oxígeno (o en el correspondiente gasto energético). El consumo de oxígeno puede medirse en campo con relativa facilidad mediante aparatos portátiles (sacos de Douglas, espirómetro de Max Planck, Oxylog, Cosmed), o puede estimarse a partir de los registros de frecuencia cardíaca, que se obtienen con bastante fiabilidad en el lugar de trabajo, por ejemplo, con un SportTester. La utilización de la frecuencia cardíaca en la estimación del consumo de oxígeno exige una calibración individual frente al consumo de oxígeno medido durante un trabajo estándar realizado en el laboratorio, es decir, el investigador debe conocer el consumo de oxígeno de un individuo a una frecuencia cardíaca determinada. Los registros de frecuencia cardíaca deberán manejarse con cuidado, ya que a veces se ven afectados por factores como la forma física, la temperatura ambiente, los factores psicológicos y el tamaño de la masa muscular activa. Así, las medidas de la frecuencia cardíaca pueden conducir a una sobreestimación del consumo de oxígeno, de la misma forma que los valores de consumo de oxígeno pueden dar lugar a una subestimación de la tensión fisiológica global, al reflejar sólo los requerimientos energéticos.
La carga de trabajo relativa se define como la fracción (porcentaje) del consumo de oxígeno del trabajador, medido durante el trabajo, en relación a su VO2max medido en el laboratorio. Si sólo se dispusiera de las medidas de la frecuencia cardíaca, se podría hacer un cálculo aproximado de la carga de trabajo rela- tiva, calculando el porcentaje de frecuencia cardíaca desplazada
(% FC desplazada) con la denominada fórmula de Karvonen, como en la Figura 29.12.
El VO2max suele medirse en un ergociclómetro o en una cinta sinfín, cuya eficiencia mecánica es elevada (20-25 %). Cuando la masa muscular activa es pequeña o el componente estático es elevado, el VO2max y la eficacia mecánica serán menores que en el caso de un ejercicio realizado por grupos de músculos grandes. Por ejemplo, se ha detectado que, cuando ordenan paquetes postales, el valor de VO2max de los trabajadores es sólo del 65 % del máximo medido en un ergociclómetro, y la eficiencia mecánica de la tarea es inferior al 1 %. Cuando las recomendaciones se basen en el consumo de oxígeno, el tipo de prueba para calcular el valor máximo debe aproximarse a la tarea real tanto como sea posible. Este objetivo, sin embargo, es difícil de conseguir.
Según el estudio clásico de Åstrand (1960) la carga de trabajo relativa no debería superar el 50 % durante una jornada laboral de 8 horas. En sus experimentos, al 50 % de la carga de trabajo, disminuye el peso corporal, la frecuencia cardíaca no alcanza un estado de uniformidad y la incomodidad subjetiva aumenta a lo largo del día. Esta autora recomienda un límite del 50 % de la carga de trabajo relativa, tanto para hombres como para mujeres. Más tarde averiguó que los obreros de la construcción determinan espontáneamente un nivel de carga de trabajo relativa del 40 % (entre 25-55 %) durante un día de trabajo. Algunos estudios más recientes han mostrado que el nivel de la carga de trabajo relativa aceptable es inferior al 50 %. La mayoría de los autores recomiendan que sea de un 30-35 % para toda la jornada laboral.
Originalmente, los niveles aceptables de la carga de trabajo relativa fueron desarrollados para el trabajo muscular dinámico puro, algo que raramente se produce en la vida laboral real. Puede ocurrir que los niveles aceptables de la carga de trabajo relativa no se superen, por ejemplo, en un trabajo de levantamiento de pesos, pero la carga localizada sobre la espalda puede exceder, con mucho, los niveles aceptables. Sin embargo, a pesar de sus limitaciones, el cálculo de la carga de trabajo relativa se ha utilizado frecuentemente para valorar la carga física en distintos trabajos.
Además de las medidas o estimaciones del consumo de oxígeno, hay otros métodos disponibles en el campo de la fisiología que también son útiles para cuantificar la carga física en el trabajo dinámico pesado. Las técnicas de observación pueden aplicarse para calcular el gasto energético (por ejemplo, con la ayuda de la escala de Edholm ) (Edholm 1966). La valoración del esfuerzo percibido (RPE) indica la acumulación subjetiva de la fatiga. Los nuevos equipos portátiles de toma de presión sanguínea permiten realizar un análisis más detallado de las respuestas circulatorias.

Consecuencias de la sobrecarga muscular en las actividades laborales

El grado de carga física que experimenta un trabajador en el curso de un trabajo muscular depende del tamaño de la masa muscular que interviene, del tipo de contracciones musculares(estáticas o dinámicas), de la intensidad de las contracciones y de las características individuales.
Mientras la carga de trabajo muscular no supere la capacidad física del trabajador, el cuerpo se adaptará a la carga y se recuperará rápidamente una vez terminado el trabajo. Si la carga muscular es demasiado elevada, se producirá fatiga, se reducirá la capacidad de trabajo y la recuperación será más lenta. Las cargas más elevadas o la sobrecarga prolongada puede ocasionar daños físicos en forma de enfermedades profesionales o relacionadas con el trabajo. Por otro lado, el trabajo muscular de cierta intensidad, su frecuencia y su duración, también puede tener un efecto de entrenamiento, como, por otra parte, unas exigencias musculares excesivamente bajas pueden tener efectos de desentrenamiento. Estas relaciones se representan mediante el llamado concepto de estréstensión expandido desarrollado por Rohmert (1984) (Figura 29.11).
En general, hay pocas pruebas epidemiológicas de que la sobrecarga muscular sea un factor de riesgo para las enfermedades. Sin embargo, en trabajos con grandes demandas físicas,sobre todo entre trabajadores de más edad, suelen detectarse problemas de salud, incapacidades y sobrecargas subjetivas de trabajo. Además, muchos factores de riesgo de enfermedades musculosqueléticas relacionadas con el trabajo están relacionados con distintos aspectos de la carga de trabajo muscular, como la aplicación de fuerzas, las posturas inadecuadas, el levantamiento de pesos y las sobrecargas repentinas.
Uno de los objetivos de la ergonomía ha sido determinar límites aceptables para las cargas de trabajo muscular que podrían aplicarse para evitar la fatiga y las enfermedades. Mientras la prevención de efectos crónicos es el objetivo de la epidemiología, la fisiología se centra especialmente en los efectos a corto plazo, es decir, en la fatiga producida por una determinada tarea o durante una jornada laboral.

Trabajo muscular estático

En el trabajo estático, la contracción muscular no produce movimientos visibles, por ejemplo, en un miembro. El trabajo estático aumenta la presión en el interior del músculo lo que, junto con la compresión mecánica, ocluye la circulación total o parcial de la sangre. El aporte de nutrientes y de oxígeno al músculo y la eliminación de productos metabólicos finales del mismo quedan obstaculizados. De esta forma, en los trabajos estáticos, los músculos se fatigan con más facilidad que en los trabajos dinámicos.
La característica circulatoria más destacada del trabajo estático es el aumento de la presión sanguínea. La frecuencia cardíaca y el gasto cardíaco no varían mucho. Por encima de una determinada intensidad de esfuerzo, la presión de la sangre aumenta en relación directa con la intensidad y la duración del esfuerzo. Además, a igual intensidad relativa del esfuerzo, el trabajo estático realizado con grandes grupos musculares produce una mayor respuesta de la presión sanguínea que el trabajo con músculos más pequeños. (Véase la Figura 29.10.)
En principio, la regulación de la ventilación y de la circulación en el trabajo estático es similar a la del trabajo dinámico, pero las señales metabólicas de los músculos son más fuertes y provocan un patrón de respuestas diferente.

Fisiología del trabajo muscular: Trabajo muscular dinámico

En el trabajo dinámico, los músculos esqueléticos implicados se contraen y relajan rítmicamente. El flujo sanguíneo que llega a los músculos aumenta para satisfacer las necesidades metabólicas. Este aumento del flujo sanguíneo se logra incrementando el bombeo del corazón (gasto cardíaco), reduciendo el flujo que llega a las áreas inactivas, como los riñones y el hígado, y aumentando el número de vasos sanguíneos abiertos en la musculatura que está interviniendo en el trabajo. La frecuencia cardíaca, la presión sanguínea y el consumo de oxígeno en los músculos, aumentan en relación directa a la intensidad del trabajo.

También aumenta la ventilación pulmonar, debido a la mayor profundidad de las respiraciones y al aumento de la frecuencia respiratoria. La finalidad de la activación de todo el sistema cardiorrespiratorio es mejorar la llegada de oxígeno a los músculos implicados. El nivel de consumo de oxígeno, medido durante un trabajo muscular dinámico pesado, indica la intesidad del trabajo. El consumo máximo de oxígeno (VO indica la capacidad máxima de la persona para el trabajo 2max) aeróbico. Los valores de consumo de oxígeno pueden traducirse en gasto energético (1 litro de oxígeno consumido por minuto corresponde a aproximadamente 5 kcal/min o 21 kJ/min).
En el caso del trabajo dinámico, cuando la masa muscular activa es pequeña (por ejemplo, en los brazos), la capacidad máxima de trabajo y el consumo máximo de oxígeno son menores que en el trabajo dinámico realizado con músculos de mayor tamaño. A igual producción de trabajo externo, el trabajo dinámico con músculos pequeños provoca mayores respuestas cardiorrespiratorias (por ejemplo, frecuencia cardíaca, presión sanguínea) que el trabajo con músculos grandes (Figura 29.10).

TRABAJO MUSCULAR: El trabajo muscular en las actividades laborales

En los países industrializados, aproximadamente el 20 % de los trabajadores continúan desarrollando trabajos que requieren un esfuerzo muscular (Rutenfranz y cols. 1990). El número de trabajos físicos pesados convencionales se ha reducido pero, en cambio, muchos trabajos se han vuelto más estáticos, asimétricos y sedentarios. En los países en desarrollo, el esfuerzo muscular de todo tipo sigue siendo una práctica muy extendida.
El trabajo muscular en las actividades laborales puede dividirse, en general, en cuatro grupos: el trabajo muscular dinámico pesado, la manipulación manual de materiales, el trabajo estático y el trabajo repetitivo. El trabajo muscular dinámico pesado lo hallamos en las actividades forestales, agrícolas y en la construcción. La manipulación manual de materiales es común, por ejemplo, en las labores de enfermería, transporte y almacenaje, mientras que el trabajo estático existe en las oficinas, en la industria electrónica y en las tareas de mantenimiento y reparación. Las tareas repetitivas pueden encontrarse, por ejemplo, en las industrias de procesamiento de alimentos y de la madera.
Es importante destacar que la manipulación manual de materiales y el trabajo repetitivo son básicamente trabajos musculares dinámicos o estáticos, o una combinación de ambos.

ANTROPOMETRIA: Antropometría dinámica

La antropometría estática puede proporcionar una gran cantidad de información sobre el movimiento si se ha elegido un conjunto adecuado de variables. Sin embargo, cuando los movimientos son complicados y se desea realizar un buen ajuste con el entorno industrial, como sucede con la mayoría de las interfaces usuariomáquina y persona vehículo, es necesario realizar un análisis preciso de las posturas y los movimientos. Esto puede hacerse por medio de simulaciones adecuadas, que permiten el trazado de las líneas de alcance, o de fotografías. En este último caso, una cámara equipada con una lente telescópica y una varilla antropométrica, colocada en el plano sagital del sujeto, permiten realizar fotografías estandarizadas con poca distorsión de la imagen. Pequeñas etiquetas en las articulaciones del sujeto permiten el seguimiento exacto de los movimientos.
Otra forma de estudiar los movimientos es establecer los cambios posturales de acuerdo con una serie de planos horizontales y verticales que pasan a través de las articulaciones. Nueva- mente, con el uso de modelos humanos informatizados y los sistemas de diseño asistido por ordenador (CAD), es posible incluir la antropometría dinámica en el diseño del lugar de trabajo ergonómico.

ANTROPOMETRIA: Estudios de adaptación y regulación

La adaptación del espacio o equipo de trabajo al usuario puede depender no sólo de las dimensiones corporales, sino también de otras variables como la tolerancia a la incomodidad y al tipo de actividades, ropa, herramientas y condiciones medioambientales. Puede utilizarse la siguiente combinación: una lista de comproba ción de factores relevantes, un simulador y una serie de estudios de ajuste en los que se utilice una muestra de individuos elegidos para representar el intervalo de tamaños corporales de la población de usuarios esperada.
El objetivo es determinar los intervalos de tolerancia para todos los individuos. Si los intervalos se superponen, es posible seleccionar un intervalo final más estrecho que no esté fuera de los límites de tolerancia de ninguno de los individuos. Si no hay superposición, será necesario hacer que la estructura sea ajustable o bien, proporcionarla en distintos tamaños. Si hay más de dos dimensiones ajustables, el individuo puede no ser capaz de decidir cuál de los posibles ajustes sea el más adecuado para él.
La capacidad de adaptación puede ser un tema complicado, especialmente cuando las posturas incómodas producen fatiga. Así, es necesario proporcionar al usuario indicaciones precisas, ya que, frecuentemente, éste sabe muy poco acerca de sus propias características antropométricas. En general, un diseño preciso debería reducir la necesidad de ajustes al mínimo. En cualquier caso, es preciso recordar siempre que el tema de la investigación es la antropometría, y no sólo la ingeniería.

ANTROPOMETRIA: Antropometría poblacional

Aún sin considerar el tan criticado concepto de “raza”, las poblaciones humanas son muy variables tanto en lo referente al tamaño de los individuos como a la distribución de los tamaños. En general, las poblaciones humanas no son estrictamente mendelianas; son, en general, el resultado de la suma de caracteres. En ocasiones, dos o más poblaciones, con distintos orígenes y grado de adaptación, viven juntas en la misma zona sin que haya mezcla entre ellas. Esto complica la distribución teórica de las características. Desde el punto de vista antropométrico, los sexos son poblaciones distintas. Las poblaciones de empleados pueden no corresponder exactamente a la población biológica de la misma zona como consecuencia de una posible selección de aptitudes o de una autoselección debido a la elección del trabajo. Las poblaciones de distintas áreas pueden diferir como consecuencia de distintas condiciones de adaptación o de estructuras biológicas y genéticas.
Cuando es importante realizar un ajuste preciso, es necesario realizar un análisis en una muestra aleatoria.

ANTROPOMETRIA: Muestreo y análisis

Dado que no es posible obtener datos antropométricos de la población completa (excepto en los pocos casos en que la pobla- ción es particularmente pequeña), generalmente es necesario tomar muestras de la población. El punto inicial de cualquier análisis antropométrico debería ser la definición aleatoria de la muestra. Para mantener el número de sujetos medidos en un nivel razonable, generalmente es necesario recurrir a muestras estratificadas con múltiples fases. Esto permite una subdivisión más homogénea de la población en varias clases o estratos.
La población puede subdividirse por sexo, grupo de edades, área geográfica, variables sociales, actividad física, etc.
Las formas de análisis deben diseñarse teniendo en cuenta tanto el procedimiento de medición como el tratamiento de los datos. Debe realizarse un estudio ergonómico preciso del procedimiento de medición con el fin de reducir la fatiga del operador y los posibles errores. Por este motivo, las variables deben agru- parse de acuerdo con el instrumento utilizado y ordenarse secuencialmente para reducir la cantidad de flexiones que debe realizar el operador.
Para reducir el efecto de los errores personales, un solo operador debe realizar el análisis. Si es necesario que participe más de un operador, estos deberán entrenarse para garantizar que las mediciones sean reproducibles.

ANTROPOMETRIA: Tratamiento estadístico

Los datos antropométricos deben ser analizados mediante procedimientos estadísticos, especialmente en el campo de los métodos de inferencia, en los que se aplican métodos de una sola variable (media, moda, percentiles, histogramas, análisis de varianza, etc.), de dos variables (correlación, regresión) o de múltiples variables (correlación y regresión múltiples, análisis factorial, etc.). Se han desarrollado varios métodos gráficos basados en aplicaciones estadísticas para clasificar los tipos humanos (antropometrogramas, morfosomatogramas).

ANTROPOMETRIA: Precisión y errores

La precisión en las dimensiones de los organismos vivos debe considerarse de forma estocástica, ya que el cuerpo humano es sumamente impredecible, tanto como estructura estática como dinámica.
Un solo individuo puede crecer o cambiar su masa muscular o la cantidad de grasa, sufrir cambios a nivel esquelético como consecuencia del envejecimiento, la enfermedad o un accidente o modificar su comportamiento o su postura. Distintos sujetos tienen proporciones diferentes, no sólo en cuanto a sus dimensiones generales. Los sujetos altos no son sólo versiones alargadas de los más bajos: los tipos de constitución y los somatotipos varían probablemente más que las dimensiones Pueden derivarse errores de la mala interpretación de los puntos de referencia y del uso incorrecto de los instrumentos(errores personales), del uso de instrumentos poco precisos o inexactos (errores instrumentales) o de los cambios posturales del sujeto (errores del sujeto). Estos últimos pueden deberse a dificultades en la comunicación si los antecedentes culturales o lingüísticos del sujeto son distintos de los del operador.

ANTROPOMETRIA: Sistemas de variables

Un sistema de variables antropométricas es un conjunto coherente de medidas corporales obtenidas para resolver un problema específico.
En el campo de la ergonomía y la seguridad, el problema principal consiste en adaptar el equipo y el espacio de trabajo a las personas y determinar las tallas exactas de la ropa.
El equipo y el espacio de trabajo requieren principalmente mediciones lineales de las extremidades y de segmentos corpo- rales, que pueden calcularse fácilmente a partir de las alturas y diámetros de referencias. El tamaño de la ropa, en cambio, se basa principalmente en las mediciones de arcos, contornos y longitudes determinadas con una cinta flexible. Ambos sistemas pueden combinarse de acuerdo con las necesidades.
En cualquier caso, es absolutamente necesario contar con una referencia espacial precisa para cada medición. Por lo tanto, los puntos de referencia deben estar relacionados con alturas y diámetros y cada arco o contorno debe tener un punto de refe- rencia definido. También deben indicarse las alturas y las pendientes.
En un estudio concreto, el número de variables debe limitarse al mínimo para evitar un estrés innecesario al sujeto y al operador.
El conjunto básico de variables para el espacio de trabajo se ha reducido a 33 variables medidas (Figura 29.9) más 20 derivadas de cálculos sencillos. Para un estudio militar con fines generales, Hertzberg y sus colaboradores utilizaron 146 varia- bles. Para el diseño de ropa y con fines biológicos generales, el Ente italiano de la moda (Ente Italiano della Moda) utiliza un conjunto de 32 variables de uso general y 28 variables técnicas. La norma alemana (DIN 61 516) de control de dimensiones corporales para el diseño de ropa incluye 12 variables. La recomendación de la Organización Internacional de Normalización (ISO) para las mediciones antropométricas incluye una lista básica de 36 variables (véase Tabla 29.1). Las Tablas Internacionales de Datos Antropométricos publicadas por la OIT indican 19 dimensiones corporales para las poblaciones de 20 regiones distintas del mundo (Jürgens, Aune y Pieper 1990).