evaluación de riesgos musculoesqueléticos, basado … · • fomentar la conservación,...
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Evaluación de Riesgos Musculoesqueléticos, basado en MoCap y Simulación Dinámica de
Esfuerzos con Modelos Humanos
Abril. 2012 [email protected]
Mesa 8. Programa Musculoesquelético en la Administración pública.
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Coordinación: José Javier Marín Zurdo. Dpto. Ingeniería de Diseño y Fabricación. e-mail: [email protected]
Centro Politécnico Superior de Ingenieros Edificio Torres Quevedo María de Luna, 3 Campus ACTUR. Universidad de Zaragoza 50018 ZARAGOZA Tfno.: 976 761 978 http://www.unizar.es/id-ergo/
http://www.idergo.es
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Riesgos Musculoesqueléticos ….
¿Qué pueden provocar?
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TRASTORNOS MUSCULOESQUELÉTICOS (TME)
Provocan: – Incomodidad – Molestias y dolores – Cuadros médicos más graves baja laboral y tratamiento médico.
Afectan a:
– Espalda, – Cuello, – Hombros – Extremidades superiores, – Extremidades inferiores (menos frec.)
En extremidades Superiores con trabajos repetitivos. En la espalda más relacionadas con: manipulación de cargas y posturas estáticas.
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TRASTORNOS MUSCULOESQUELÉTICOS
Provocan: – Incomodidad – Molestias y dolores – Cuadros médicos más graves baja laboral y tratamiento
médico. En los casos más crónicos, el tratamiento y la recuperación suelen ser insatisfactorios y el resultado puede ser una discapacidad permanente, con pérdida del empleo.
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No se producen como consecuencia de traumatismos sino por sobrecarga mecánica en determinadas zonas que por la acción de microtraumatismos repetitivos dan lugar a lesiones Acumulativas. Son tareas no lesivas en si, pero que pueden derivar en lesiones al acumularse su efecto negativo a lo largo del tiempo.
Son trastornos acumulativos
TRASTORNOS MUSCULOESQUELÉTICOS (TME) Microtraumatismos Repetitivos (MTR)
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TME…
Factores de Riesgo:
- Fuerza. - Postura. - Tiempo. - Repetitividad. - Recuperación.
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Coste Económico TME • Costes directos (seguros, indemnizaciones, costes médicos y
administrativos).
• Costes indirectos por la pérdida de productividad, pérdida de personal experimentado, formación del nuevo personal, repercusión del malestar en la calidad del trabajo.
• Coste en la UE: 0,5% - 2 % del PIB. Se pierden 600 mill .días laborables.
La prevención supone … ¡ un buen negocio !
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TME …
¿Cómo evitarlos?
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TME
• Modificar las tareas para eliminar o reducir los riesgos.
• Adquirir máquinas y equipos ergonómicos.
• Fomentar la conservación, reincorporación y rehabilitación de los empleados con TME.
• Ofrecer formación e información.
¿Cómo evitarlos?
Empresarios:
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TME
• Ser conscientes de los riesgos de TME y de sus repercusiones en la salud.
• Saber cómo evitar o minimizar los riesgos.
• Informarse y participar en actividades que fomenten la salud y la seguridad en el trabajo.
¿Cómo evitarlos?
Y los trabajadores:
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TME
- Evaluar las actividades laborales,
- Aplicar medidas preventivas y
- Control y seguimiento.
(para no perder efectividad con el tiempo)
¿Cómo evitarlos?
PREVENCION con Acciones Concretas:
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OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN
Evaluación y control de los riesgos para la salud y seguridad en tareas con … movimientos repetitivos en los miembros superiores.
Método OCRA (UNE-EN_1005-52007)
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Conceptos
• Tiempo de ciclo: desde que el trabajador empieza el ciclo, hasta que comienza el siguiente.
• Acción técnica: acciones manuales elementales que realiza durante el tiempo de ciclo (girar, empujar, mover...)
Método OCRA …
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Acciones Técnicas
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Acciones Técnicas
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RF = CF * PoM * FoM * ReM * AdM * (RcM * DuM)
Índice OCRA = FF / RF
Método OCRA …
Índice OCRA:
(Nº de acciones técnicas realizadas / Nº de AT recomendadas.)
CF = “constante de frecuencia” de acciones técnicas por minuto = 30.
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POSTURAS (PoM)
Parte del tiempo del ciclo
Posturas forzadas Menos de
1/3; del 1% al
24%
1/3; del 25% al
50%
2/3; del 51% al
80%
3/3; más del
80%
Supinación de codo (≥ 60º) Extensión (≥ 45º) o flexión de muñeca (≥ 45º) Agarre en pinza o en gancho o palmar (apertura amplia)
1 0.7 0.6 0.5
Pronación de codo (≥ 60º) o flexión/extensión (≥ 60º) del codo Desviación radio-ulnar de muñeca (≥ 20º) Agarre de fuerza fino (≤ 2cm)
1 1 0.7 0.6
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FUERZA
El multiplicador para la fuerza (FoM) se aplica al nivel de fuerza medio, en función del tiempo. Según la tabla:
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EVALUACIÓN FINAL
Índice OCRA Zona Evaluación del Riesgo
≤ 2,2 Verde Aceptable
2,3 a 3,5 Amarillo Aceptable condicionalmente
> 3,5 Rojo No aceptable
Método OCRA …
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Método OCRA
OK, evalúa todos los Factores de Riesgo:
- Fuerza. - Postura. - Tiempo. - Repetitividad. - Recuperación.
Pero …
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Método OCRA
La base del método recae en:
Definición de las ACCIONES TECNICAS
- Trabajo muy tedioso -> Tiempo de Aplicación muy alto
- Influenciado por la subjetividad del evaluador.
Su debilidad en la práctica
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Evaluación de Riesgos de Tareas Repetitivas.
Basado en cálculo de esfuerzos en las articulaciones de la EESS y en los cambios de rotación que soportan las articulaciones durante cada ciclo de fabricación.
Move-HUMAN Forces
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Método predictivo de riesgo musculesquelético
Sistema Move-Human FORCES
Fundamentado en:
- Cambios de rotación en (EESS + Columna)
- Y posturas estáticas (mantenidas en exceso)
Detectar y contabilizar los INSTANTES DE RIESGO …
En cada articulación y ángulo
Estima el riesgo evaluando ciertos factores
Y en esos instantes …
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Para llegar al nivel de precisión que se desea lograr …
Se requiere un sistema de Captura de Movimiento (MoCap)
Si es posible: - No invasivo para el trabajador.
- Utilizable en los propios P.T.
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Sistema MoveHuman – Sensors
Sistema portátil para captura y análisis tridimensional del movimiento humano en situaciones reales
Basado en Sensores Inerciales de movimiento
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En campo
Análisis Ergonómico
Análisis biomecánico
Move Human - Sensors
Simulación 3D Modelos humanos
MoCap
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Componentes del Sistema
En campo y oficina
Tablet
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EMG de Superficie
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Wireless
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¿Cómo se detecta un cambio de rotación?
Determinación de los INSTANTES DE RIESGO
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Instantes de Riesgo …
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(cambio de rotación o postura estática > 4-6 seg)
- Magnitud del ángulo de rotación – y otros ángulos implicados.
- Arco de giro recorrido desde el último cambio. (a mayor arco -> menor riesgo)
- Velocidad angular (poco antes o poco después de la parada). Grado de aceleración / deceleración sufrida.
- Fuerzas axiales y de corte.
- Momentos flectores y torsión.
- Para la mano – tipo de agarre.
¿Qué factores de riesgo tiene en cuenta?
En cada INSTANTE DE RIESGO …
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Detectado un Instante de Riesgo …
- Calcula ciertas variables (ángulos, Vel.Ang, Fuerzas …)
- Aplica un factor de riesgo a cada variable (curvas paramétricas). 1.0 – 1.5
- Multiplicar los factores =>
- Riesgo en ese instante.
- Riesgo respecto al máx => % => Nivel Riesgo (0-4)
- Suma los riesgos instantáneos => RiesgoArticulación y ángulo.
- RiesgoArticulación / TiempoCiclo => Riesgo art. X min.
- Resumen de resultados:
- Riesgo en articulación (suma ponderada de Riesgo-ángulo)
- Nivel de riesgo (0 – 4). También zona lumbar
- Nº cambios y % según nivel riesgo (0-4) => Carga Postural.
- Otros …
Sistema Move-Human Forces
¿Qué hace MH-Forces?
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A un valor de (Angulo, Velocidad, Fuerza …)
Le corresponde un Factor de Riesgo
Curvas paramétricas Valor – Riesgo: lumbar_Rx # Flexión -30 1.5 -20 1.2 -5 1 5 1
70 1.2 120 1.5
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140
lumbar_Rx # Flexión
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Curvas paramétricas …
Vel.Ang. Factor Riesgo Otras Zonas VA.max 0 1 Cervical. VAmax = 260 [º/seg]
90 [º/seg] 1.4 Hombro. VAmax = 700 [º/seg] 90*2 = 180 1.5 Codo. VAmax = 600 [º/seg] 90*3 = 270 1.5 Cervical. VAmax = 1000 [º/seg]
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
0 50 100 150 200 250 300
Factor Riesgo de Vel.Ang. Zona Lumbar.
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File: Cambios de Giro y Factores de Riesgo en las articulaciones. Date: 2011-10-10_00.39.28 Posturas/seg = 50 Fr.Totales Fr.Ini Fr.Fin Rango exportado [seg] = 14.02 701 900 1600
Tiempo de ciclo [seg] = 15 Efectivo para el cálculo de riesgos x min. Puede coincidir o no con el rango exportado.
1. Magnitud del Angulo en ese frame [º]. 2. > Factor Riesgo asociado a Magnitud del ángulo. 3. Arco de Giro Recorrido desde el último cambio de sentido de giro 4. > Factor Riesgo asociado al Arco de Giro Recorrido. 5. Magnitud máxima de los otros ángulos implicados en la articulación. 6. > Factor Riesgo derivado de Giros Combinados. 7. Velocidad Angular max. entre los extremos del intervalo y su punto central [º/s]. 8. > Factor Riesgo derivado de Velocidad Angular. 9. Magnitud de Fuerza Axial [Kgr]. 10.> Factor Riesgo derivado de Fuerza Axial. 11. Magnitud de Fuerza Corte [Kgr]. 12.> Factor Riesgo derivado de Fuerza Corte. 13. Magnitud de Momento Torsor [Kgr m]. 14.> Factor Riesgo derivado Momento Torsor. 15. Magnitud de Momento Flector [Kgr m]. 16.> Factor Riesgo derivado de Momento Flector.
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2.1.CERVICAL Flex/Ext.: Nº cambios = 6 Nº cambios / min = 24 Cambios x Fact.Ri. = 12.82 Cambios x Fact.Ri. / min = 51.29 0.2 (Peso respecto a los otros ángulos) [0, 1, 2, 3, 4] [5, 15, 25, 50] Nivel Riesgo % del Max. Risk en Fr. 0.Frame 1.Angulo 2.Ri.Ang
1 6.3 1.61 898 7.47 1.02 1 9.12 2.34 941 28.19 1.15 1 9.23 2.37 1461 10.63 1.04 1 8.5 2.18 1491 4.57 1 1 8.26 2.12 1531 17.26 1.08 1 8.63 2.21 1571 11.52 1.04
3.Arco 4.Ri.Arco 5.OtrosGiros 6.Ri.GiComb 7.VA[g/s] 8.Ri.VA 0 1 8.14 1.08 0 1
20.72 1.41 5.91 1 19.5 1.06 17.56 1.42 22.76 1.18 11.36 1.03
6.05 1.47 14.34 1.08 24.48 1.08 12.68 1.44 5.86 1 12.1 1.04
5.73 1.47 5.8 1 13.28 1.04
Resultado para cada articulación y ángulo::
Factores de Riesgo:
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9.F.axial[Kg] 10.Ri.Faxial 11.Fcorte[Kg] 12.Ri.Fcorte
-6.22 1.25 0.82 1.03 -6.33 1.25 0.46 1.02 -6.35 1.25 0.11 1 -6.33 1.25 0.04 1 -6.33 1.25 0.19 1.01 -6.26 1.25 1.17 1.04
13.Mtorsor[Kg.m] 14.Ri.Mtorsor 15.Mflector[Kg.m] 16.Ri.Mflector
-0.11 1.09 0.25 1.05 0.02 1.01 0.24 1.05 0.01 1.01 0.15 1.03
-0.01 1 0.05 1.01 0 1 0.15 1.03 0 1 0.28 1.06
Fuerzas y momentos en las articulaciones:
Resultado para cada articulación y ángulo (continuación)::
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En la muñeca, se añade el riesgo relativo al Tipo de Agarre
8.2.CARPO Izq Desv.: Nº cambios = 10 Nº cambios / min = 40 Cambios x Fact.Ri. = 26 Cambios x Fact.Ri. / min = 103 0.6 [0, 1, 2, 3, 4] [5, 15, 25, 50] Nivel Riesgo % del Max Riks en Fr 0.Frame 17.TipoAgarre 18.Ri.Agarre
1 5.3 2 986 1 1 1 7.9 3 1091 1.5 1.1 1 8.5 3.3 1141 2.5 1.4 1 6.6 2.5 1156 2.5 1.4 1 9.5 3.7 1176 2.5 1.4 1 6.2 2.4 1191 2.5 1.4 1 7.6 2.9 1271 2 1.2 1 5.2 2 1291 2 1.2 1 5 1.9 1536 1.5 1.1 1 5.7 2.2 1561 1.5 1.1
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X
Z
Y
X
Z
Y
X
Z
Y
X
Z
Y
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Motor de Cálculo
1º Paso: Estimar las reacciones en los puntos de apoyo y en las distintas situaciones posibles
2º Paso: Cálculo de los esfuerzos en las articulaciones.
Manteniendo el equilibrio en cada instante
Función de …
- Postura en cada instante (movimiento) - Antropometría del sujeto - Fuerzas externas sobre las manos (fuerzas y momentos) - Fuerzas inercias en los C.G. de los segmentos corporales:
- Aceleraciones/deceleraciones del cuerpo (lineales y angulares) - De la masa del objeto que manipula.
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Contempla distintas situaciones de apoyo:
Las fuerzas de reacción cambian …
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Valoración del Riesgo (0-4):
0. Trivial
1. Tolerable
2. Moderado
3. Importante
4. Muy importante
Método predictivo de riesgo ME de la EESS
Sistema Move-Human Forces
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Tabla Resumen de Riesgos
[5, 15, 25, 50] [0, 1, 2, 3, 4]
RESUMEN RESULTADOS [Riesgo/min]: Pesos % del
Max Nivel Riesgo RIESGO Nº
Cambios Nº Cambios por nivel %Nivel 0 %Nivel 1 %Nivel 2 % Nivel 3 %Nivel 4
LUMBAR. : 16.73 0.24 2.18 0 Sin riesgo 9 [ 0., 9., 0., 0., 0.] 0 100 0 0 0
CERVICAL. : 51.9 0.2 6.75 1 Riesgo Bajo 17 [ 0., 17., 0., 0., 0.] 0 100 0 0 0
HOMBRO Dch. : 86.39 0.12 11.24 1 Riesgo Bajo 28 [ 2., 24., 2., 0., 0.] 7.14 85.71 7.14 0 0
HOMBRO Izq. : 100.5 0.12 13.07 1 Riesgo Bajo 32 [ 0., 31., 1., 0., 0.] 0 96.88 3.13 0 0
CODO Dch. : 161.3 0.06 20.97 2 Riesgo Medio 25 [ 0., 24., 1., 0., 0.] 0 96 4 0 0
CODO Izq. : 178.5 0.06 23.22 2 Riesgo Medio 28 [ 0., 27., 1., 0., 0.] 0 96.43 3.57 0 0
CARPO Dch. : 108.4 0.1 9.4 1 Riesgo Bajo 24 [ 1., 23., 0., 0., 0.] 4.17 95.83 0 0 0
CARPO Izq. : 130.6 0.1 11.32 1 Riesgo Bajo 28 [ 4., 24., 0., 0., 0.] 14.29 85.71 0 0 0
Coef. Nivel Act. (H/M) = 1 Riesgo x min (Lumbar.Cervical) = 14.4
Riesgo x min (Brazo.Dcho) = 30.88
Riesgo x min (Brazo.Izdo) = 35.83
Riesgo TOTAL x min = 81.1
Evolución de Riesgos Acumulados Ponderados por min: LUMBAR. Frame: 898 898 898 1199 1199 1199 1500 1500 1500 1600 Risk.acumulado: 0.27 0.67 1.34 1.62 2.05 2.76 3.05 3.47 4.18 4.18 Risk.acumul.min: 0.89 2.23 4.46 4.06 5.13 6.91 6.09 6.94 8.37 16.73
Resumen de resultados
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Aspectos adicionales que considera:
Afecta a los valores máximos de esfuerzos
en articulaciones
¡ El riesgo aumente con inactividad o si es mujer !
Fuerza Palmar Gancho
Agarre en pinza
- Tipo de agarre (sin, pinza, gancho, de fuerza o palmar)
- Nivel de actividad regular del trabajador: Inactividad (0) – Inactividad moderada – Activa moderada – Actividad (4)
- Sexo
- Tiempo de ciclo -> Importante para Riesgos x Minuto.
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Detectar riesgos por Carga Postura…
- Calcula posturas a 25 pfs
- Tiene en cuenta las fuerzas de inercia provocadas por el movimiento de la persona o por las cargas que manipula.
- Valora un nivel de riesgo en cada cambio / postura estática detectada.
- En tabla resumen: calcula, % de instantes de riesgo detectados, por niveles riesgo.
Aporta valor añadido respecto a métodos como
REBA
Detecta qué articulaciones pueden tener más riesgo y en qué %
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Evaluación de manipulación de cargas
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Añade valor a los métodos más utilizados:
- Los momentos de coger y dejar la carga coinciden con cambios en la rotación de la columna lumbar.
- Tiene en cuenta las fuerzas de inercias provocadas por : - El movimiento del propio cuerpo (brazos + cabeza + tórax) - Masa del objeto que maneja y de las aceleraciones/deceleración
que el trabajador realiza durante su manipulación.
- Calcula posturas intermedias (entre coger-dejar) -> pueden ser nocivos.
- Considera con precisión la composición de los 3 ángulos lumbares (flexión, lateralización y rotación/torsión).
Riesgos por Manipulación
CARGAS
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Esfuerzos ejercidos por las manos …
- Esfuerzos lineales y - Momentos o pares.
Análisis más allá de esfuerzos verticales por manipulación cargas
En cualquier dirección y sentido del espacio
Posibilidad de variar magnitud, dirección a lo largo del tiempo
- Contempla distintas situaciones que se dan en la práctica.
- Al variar las fuerzas externas => Valora los efectos sobre el Riesgo.
- Permite análisis de alternativas o propuestas de mejora.
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Modos Visualización…
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Ejemplos de Posturas…
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Aplicable a PT existentes y …
Diseño de Puestos de Trabajo a nivel de proyecto.
Se puede utilizar el software-animación 3D para: - Importar el entorno (de CAD) o crearlo - Reproducir las posturas “claves” del trabajador.
Recrear el movimiento (interpolando) = MoCap
Aplicar el método MH-Forces
Realizar cambios hasta lograr un riesgo aceptable
Acciones en la Etapa de Diseño => Ahorro de costes !!!
(Colaboración Ing.Diseño <-> Tec.Prevención)
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CONCLUSIONES …
El nuevo método de Evaluación (hardware + software) ha logrado:
Superar las limitaciones de los métodos actuales
En dos aspectos claves:
- Fácil de aplicar => libera de tareas tediosas.
- Automatiza la medida del riesgo => No influenciado por la subjetividad.
Sustentado en:
- Sistema MoCap utilizable en los P.T.
- Motor de cálculo de esfuerzos dinámicos con modelos humanos.
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El nuevo método predictivo de riesgo ME de la EESS
Move-Human Forces
Constituye un avance significativo en la evaluación de riesgos en
el ámbito de tareas repetitivas a alta frecuencia, útil a:
- Ingenieros de producción, métodos y tiempos.
- Técnicos en Prevención de Riesgos Laborales.
- Médicos del trabajo.
- Terapistas en salud laboral. Fisioterapeutas.
-Técnicos afines a la ergonomía / biomecánica.
CONCLUSIONES …