INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SONORA DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y ESTUDIOS DE POSTGRADO
ANTROPOMETRÍA Presentan: Ing. Claudia Elena Mungarro Ibarra. Ing. Rigoberto Monge Ruíz.
Ciudad Obregón, Sonora, a 20 de Septiembre de 2001.
Antropometría
ANTECEDENTES De los recursos con que cuenta la sociedad, el hombre es el más valioso, debido a que éste es el motor que la hace avanzar social, económica, política y tecnológicamente y la medida de este avance está dada por las capacidades y limitaciones de los miembros que la componen. Desafortunadamente, se ve que este recurso tan importante, no tiene la atención que merece y se observa en las circunstancias tan cotidianas como el transporte público, la seguridad vial o el lugar de trabajo. Las estadísticas muestran que el 27% de los accidentes suceden en el tránsito o el camino al trabajo y el 8% en escuelas y lugares públicos, lo cual demuestra la afirmación hecha al principio.
Antropometría
ANTECEDENTES Las ayudas físicas de que hace uso el hombre para facilitar su trabajo y ahorrar esfuerzos, son uno de los motivos principales de que el hombre tenga que adaptarse a ellas como parte de su estación de trabajo, principalmente por tres circunstancias: a) La gran cantidad de equipo y maquinaria que se importa de otros países altamente industrializados, los cuales no fueron diseñados para ser operados por esta nación. b) Los productores nacionales, no diseñan sus productos para el usuario del mismo, sino que se basan, erróneamente, en diseños anteriores o importados de otros países. c) No se conocen las características físicas de la población mexicana
Antropometría
INFORMACIÓN GENERAL Algunos de los factores que influyen en las dimensiones anatómicas son los siguientes: * La edad (hasta la madurez). * El sexo (masculino o femenino). * La raza. * La ocupación (granjero o camionero, comparado con un contador). * El vestido (especialmente en climas fríos). * La hora del día (por las mañanas uno mide aproximadamente 6 mm más porque los discos de la columna vertebral no están comprimidos, mientras que nuestro peso es mínimo porque se pierde agua a través de la respiración y la transpiración durante el sueño).
Antropometría
Definiciónde Antropometría: “Es la disciplina que describe las diferencias cuantitativas de las medidas del cuerpo humano, estudia las dimensiones tomando como referencia distintas estructuras anatómicas, y sirve de herramienta a la ergonomía con objeto de adaptar el entorno a las personas” “Es el estudio y medición de las dimensiones físicas y funcionales del cuerpo humano”.
Objetivos: •La búsqueda de la adaptación física entre el cuerpo humano en actividad y los diversos componentes del espacio que lo rodean. Esta es la esencia de la antropometría. •Diseñar los puestos de trabajo, aplicación de los métodos físico-científicos al ser humano para el desarrollo de los estándares de diseño, para los requerimientos específicos y para la evaluación de los diseños de ingeniería, modelos a escala, productos manufacturados, con el fin de asegurar la adecuación de estos productos a la población del usuario pretendida.
Antropometría
Tipos de antropometrìa: •Antropometría estática: Es aquella que mide las diferencias estructurales del cuerpo humano, en diferentes posiciones y sin movimiento. •Antropometría dinámica: Considera las posibles resultantes del movimiento, y vá ligada a la biomecánica.
Importancia: La importancia de la ANTROPOMETRÍA radica en que es imposible diseñar una estación ergonómicamente aceptable en la cual se va a desempeñar una labor o acción de trabajo sin tomar en cuenta las características físicas del cuerpo humano, así como sus limitantes, proporcionadas por los estudios antropométricos.
Antropometría
¿Porqué es importante la Antropometría? Las posturas estresantes, con frecuencia, se derivan de una mala adecuación entre la estación de trabajo y las personas que la utilizan. El problema es en realidad más complicado que una simple cuestión de qué tan alta está la mesa en relación con la estatura del trabajador.
¿Qué puede suceder cuando la distribución de la estación de trabajo y el diseño de las herramientas, equipo y maquinaria no se acomodan a las dimensiones físicas del trabajador? •Puede que tenga que esforzarse para alcanzar los controles o las partes, y llegar a lastimarse las muñecas, codos y hombros como resultado de trabajar en posturas incómodas. •La espalda puede estar constantemente con dolor por tener que inclinarse sobre el trabajo. •Puede que tenga que ponerse gunates que no sean de su medida; si le quedan ajustados, puede que tenga que ejercer una fuerza adicional para manipular los objetos. Si los guantes son demasiado grandes, sus manos pueden deslizarse dentro de ellos, haciendo que su agarre sua inestable y por tanto más estresante. •Si su estatura es alta, puede que se golpee en la cabeza contra los dispositivos que estén suspendidos, o tendrá que agacharse para alcanzar los objetos y los controles que estén ubicados demasiado abajo. •Si es corpulento, puede que experimente dificultad al entrar a lugares reducidos para llevar a cabo reparaciones o labores de mantenimiento. •Si sus manos son pequeñas, puede que experimente dificultad al sujetar las asas, agarraderas o mangos de las herramientas de contenedores de gran tamaño.
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Diseño ergonómico y la antropometría A la hora de diseñar antropométricamente un mueble, una máquina, una herramienta, un puesto de trabajo con displays de variadas formas, controles, etc., se deben tomar en cuenta los siguientes supuestos básicos: 1. Principio de diseño para extremos. 2. Principio de diseño para un intervalo ajustable. 3. Principio del diseeño para el promedio.
Antropometría
Principio del diseño para los extremos En ciertos casos, se tiene que diseñar para una medida extrema de la población. Los requerimientos dependerán del uso y propósito del elemento en cuestión. Por ejemplo: •“Una entreda deberá ser lo suficientemente alta para acomodar a la persona de más elevada estatura que la utilice, así cualquiera que tenga una estatura menor podrá utilizarla sin el riesgo de una lesión”. •“Un panel de control deberá ser colocado de tal manera que el trabajador con los brazos más cortos, pueda utilizarlo cómodamente”.
¿Cuándo se debe diseñar para los extremos? Es importante en lo que respecta a las aplicaciones de seguridad. Por ejemplo, una guarda en una máquina que deberá evitar que el usuario inserte su mano en los puntos que pudieran aplastarla; deberá estar diseñada para evitar la entrada de los dedos más delgados.
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Principio del diseño para un intervalo ajustable En algunas aplicaciones, un rango de dimensiones del ser humano deberá acomodarse. Por ejemplo: una forma de reducir el estrés relacionado con el levantamiento. Arregalra la distribución de la estación de trabajo de tal manera que los trabajadores no tengan que levantar o depositar objetos pesados en lugares más altos que sus hombros o más bajos que sus rodillas. Esto disminuye el tener que doblarse por la cintura y el estrés en los hombros.
Este es el caso del sillón del dentista o del barbero, ya que el ajuste se efectúa por comodidad de estos y no de los clientes, a quienes no les hace falta por disponer de apoyapiés. Este diseño es idóneo porque el operario ajusta el objeto a su medida, a sus necesidades, pero el más caro por los mecanismos de ajuste. El objetivo es decidir los límites del intervalo.
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Principio del diseño para un intervalo ajustable Por ejemplo, considerando la diferencia de estaturas, ¿En qué rango respecto a las alturas conviene realizar los levantamientos? En este caso, el rango aceptable se encuentra entre la altura de las rodillas del trabajador de más elevada estatura y la altura de los hombros del trabajador de más baja estatura. El rango preferente se encuentra entre la altura de los nudillos del trabajador de más elevada estatura y la altura de los hombros del trabajador de menor estatura.
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Principio del diseño para el promedio Es un error frecuente el diseñar para la persona promedio, ya que las personas más grandes o pequeñas no podrán acomodarse. Esto es lo que puede suceder: Si una entrada se diseña para la altura promedio, ¡La mitad de las personas que la utilicen se golpearán la cabeza!. Un banco de trabajo diseñado para la estatura promedio requerirá que el trabajador mas bajo promedio estire los brazos y los hombros para alcanzar el trabajo.
Nota: Solo se utiliza en contadas situaciones, cuando la precisión de la dimensión tiene poca importancia o su frecuencia de uso es muy baja. La situación se complica cuando la población es numerosa, para ello se necesita una muestra representativa. Los datos antropométricos tienen una distribución normal, la curva de Gauss está presente en la antropometría. Conociendo la media y la desviación estándar de cada dimensión de cada dimensión de la población, se pueden hacer cálculos y tomar decisiones.
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Términos especiales utilizados en Antropometría Frecuencia: el número de individuos en una población que tienen una medida en particular para cierta característica física. Por ejemplo, si 35 individuos en su población están entre 173 centímetros (68 pulgadas) y 175 centímetros (69 pulgadas) de esta estatura, entonces 35 es la frecuencia para ese rango de estaturas. Distribución de frecuencia: en antropometría, la distribución de frecuencia se refiere a una presentación estadística, con frecuencia en la forma de una gráfica, que muestra ciertas características físicas de la población. Por ejemplo, antes de decidir cuántos pares de guantes de varios tamaños habrá que ordenar una distribución de frecuencia en cuanto a las longitudes de las manos de su población, mostrando el número de personas cuyas manos son de las longitudes designadas. Percentil: la medición para una característica física por debajo de la cual un cierto porcentaje de la población queda incluído. Por ejemplo, la 5a percentil para estatura entre la población de mujeres americanas es de 152 cm (60 pulgadas). Esto significa que el 5% de las mujeres americanas son de una estatura menor de 152 cm (60 pulgadas).
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Medidas básicas para el diseño de puestos de trabajo 1.
POSICIÓN SENTADO:
2. POSICIÓN DE PIÉ:
• • • • • • • • • • • • •
(AP) (SP) (SR) (MA) (MS) (CA) (AmínB) (AmáxB) (AOs) (ACs) (CC) (RP) (RA)
•(E) Estatura •(CSp) Altura de codos de pie •(AOp) Altura de ojos de pié •(Anhh) Anchura de hombro a hombro
Altura poplítea Distancia sacro-poplítea Distancia sacro-rótula Altura del muslo desde el asiento Altura del muslo desde el suelo Altura del codo desde el asiento Alcance mínimo del brazo Alcance máximo del brazo Altura de los ojos desde el suelo Anchura de caderas sentado Anchura de codo a codo Distancia respaldo-pecho Distancia respaldo-abdomen
CLASIFICACIÓN DE LAS MEDICIONES ANTROPOMETRICAS MEDICIONES EFECTUADAS CON EL SUJETO PARADO ERECTO CODIFICACION
DESCRIPCION
920
PESO
805
ESTATURA
328
ALTURA AL OJO
23
ALTURA AL HOMBRO
309
ALTURA AL CODO
949
ALTURA A LA CINTURA
398
ALTURA AL GLUTEO
973
ALTURA A LA MUÑECA
265
ALTURA AL DEDO MEDIO EN POSICION NORMAL
122
ANCHO DE HOMBROS
223
ANCHO DE PECHO
457
ANCHO DE CADERA
32
LARGO DEL BRAZO EN POSICION NORMAL
CLASIFICACIÓN DE LAS MEDICIONES ANTROPOMETRICAS Peso DEFINICION: Peso del cuerpo. Peso.- debe tomarse en una báscula normal en kilogramos. El sujeto permanece parado erecto, mirando hacia el frente, con el peso distribuido equitativamente en ambos pies. APLICACION: Descripción general del cuerpo; Tamaño de la ropa y equipo de protección personal; Distribución de espacio de trabajo; Diseño de equipo: soporte estructural para asientos, plataformas, sillas y sistemas de soporte del cuerpo.
Altura al ojo DESCRIPCIÓN: La altura, desde el piso, hasta el angulo palpebral externo. El sujeto permanece parado erecto viendo hacia el frente. APLICACION: Descripción general del cuerpo, tamaño de la ropa y equipo de protección personal; Distribución de espacio de trabajo; Diseño de equipo:
CLASIFICACIÓN DE LAS MEDICIONES ANTROPOMETRICAS Altura al hombro DEFINICION: Distancia vertical del piso al acromio (la parte más alta del hombro). El sujeto permanece parado erecto, mirando hacia el frente, con el peso distribuido equitativamente en ambos pies. APLICACION: Descripción general del cuerpo; Distribución de espacios de trabajo.
Ancho de codos con las manos al centro del pecho DEFINICION: La distancia entre los codos, medidos con los brazos flexionados horizontalmente, las palmas de las manos hacia abajo, los dedos derechos y juntos y los pulgares tocando el pecho. El sujeto permanece erecto con la vista hacia el frente. APLICACION: Descripción general del cuerpo. Distribución de espacio de trabajo. Diseño de equipo.
MEDICIONES EFECTUADAS CON EL SUJETO SENTADO ERECTO CODIFICACION
DESCRIPCION
507
ANCHO DE LA ESPALDA CON LOS BRAZOS EXTENDIDOS HACIA EL FRENTE
459
ANCHO DE LA CADERA
859
ANCHO DE LOS MUSLOS CON LAS RODILLAS JUNTAS
758
ALTURA DEL ASIENTO A LA CABEZA
312
ALTURA DEL ASIENTO AL CODO A 90 GRADOS
856
ALTURA AL MUSLO
381
LONGITUD DEL CODO A 90 GRADOS AL DEDO MEDIO
2FGM
ALTURA DE LA CABEZA AL SUELO
914
ALTURA DEL ASIENTO AL DEDO MEDIO CON LOS BRAZOS HACIA ARRIBA
912
ALTURA AL CENTRO DEL PUﾃ前, CON LOS BRAZOS HACIA ARRIBA
200
LONGITUD DE LA PARTE ANTERIOR DE LA RODILLA, AL RESPALDO DE LA SILLA
194
LONGITUD DE LA RODILLA AL RESPALDO DE LA SILLA
529
ALTURA DEL SUELO A LA RODILLA
678
ALTURA DEL SUELO A LA PARTE ANTERIOR DE LA RODILLA
330
ALTURA DEL ASIENTO A LOS OJOS
25
ALTURA DEL ASIENTO AL HOMBRO
4FGM
ALTURA DEL SUELO AL ASIENTO
MEDICIONES EFECTUADAS CON EL SUJETO SENTADO ERECTO Diámetro de agarre interior DEFINICION: El máximo diámetro que se puede asir con el dedo pulgar y el dedo medio al nivel mas ancho de un cono.
APLICACION: Descripción general del cuerpo. Diseño de equipo. Diseño de herramienta.
Altura del asiento a la cabeza DEFINICION: La distancia vertical del asiento a la parte superior de la cabeza (vertex). El sujeto se sienta erecto, mirando hacia el frente, con sus rodillas y tobillos en ángulo recto. APLICACION: Descripción general del cuerpo. Distribución del espacio de trabajo. Diseño de equipo: mínimo claro vertical de la superficie del asiento al operador sentado.
MEDICIONES EFECTUADAS CON EL SUJETO SENTADO ERECTO
Altura del asiento a los ojos DEFINICION: La distancia vertical desde la superficie del asiento al angulo palpebral externo. El sujeto se sienta erecto, mirando hacia el frente, con sus rodillas y tobillos en ángulo recto. APLICACION: Descripción general del cuerpo; Distribución de espacio de trabajo; Diseño de equipo: distancia vertical del asiento a la posición del ojo del operador para óptima visión de espacio de trabajo.
Altura del asiento al codo a 90º DEFINICION: La distancia vertical desde la superficie del asiento hasta la parte más baja del codo. El sujeto permanece erecto con su brazo colgado relajadamente y el antebrazo y mano extendidos horizontalmente hacia adelante. APLICACION: Distribución de espacio de trabajo. Diseño de equipo: distancia vertical desde la superficie del asiento hasta la parte superior del descansabrazo.
OTRAS MEDICIONES EFECTUADAS EN EL SUJETO CODIFICACIÓN 430 144 165
DESCRIPCIÓN CIRCUNFERENCIA DE LA CABEZA DISTANCIA DE OIDO A OIDO SOBRE LA CABEZA ANCHO DE LA CARA A LA ALTURA DE LAS PATILLAS
427 595
ANCHO DE LA CABEZA ALTURA DE LA BARBILLA A LA PARTE SUPERIOR DE LA CABEZA
420 656 402 411 797
LONGITUD DE LA MANO LONGITUD DE LA PALMA DE LA MANO DIAMETRO DE AGARRE ANCHO DE LA PALMA DE LA MANO ANCHO DE LOS BRAZOS EXTENDIDOS LATERALMENTE
798
ANCHO DE CODOS CON LAS MANOS AL CENTRO DEL PECHO
80
LARGO DEL BRAZO A 90 GRADOS CON RESPECTO A LA PARED
752
DISTANCIA DE LA PARED AL CENTRO DEL PUÑO A 90 GRADOS
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PLANEANDO PARA LAS MEDICIONES Los elementos de un Plan de Medición son los siguientes: a)
Las facilidades. El espacio donde se efectuarán las mediciones debe ser privado y debe estar adecuado con todos los implementos necesarios (sillas, escritorios, etc.). Es recomendable utilizar cuartos separados cuando más de un sujeto está siendo medido.
b)
El equipo. El equipo de medición debe tener disponible los instrumentos antropométricos necesarios, las sillas, mesas, etc. El equipo de cómputo necesario y los formatos para anotaciones también deben tenerse a mano.
c)
Verificar el software y los procedimientos.
d)
El Personal. Cada medición que vaya a efectuarse a un individuo, requiere del trabajo de dos analistas: uno para efectuar físicamente la medición y otro para realizar las anotaciones. Es recomendable también que los hombres midan a los hombres y las mujeres a su mismo sexo también.
e)
Un entrenador. Las personas encargadas de la medición, necesitan un entrenador o capacitador, para que les valide el hecho de estar utilizando la misma técnica de medición y anotación
CÁLCULO DEL PERCENTIL Cuando se va ha analizar una población numerosa, se selecciona una muestra representativa que se debe determinar mediante la siguiente expresión: n = Z2 α/2 σ2/ e2 Donde: σ = Desviación estándar. Z α/2 = Porcentaje que se deja fuera a cada lado del intervalo. e = Error admitido. Al conocer la media y la desviación estándar de cada dimensión de la población, se pueden hacer cálculos y tomar desiciones utilizando la siguiente expresión y considerando que los datos antropometricos tienen una distribución normal. P = X +/- Zσ Donde: P = Medida del percentil en centimetros o el intervalo donde se incluye el porcentaje de la población. Z = Es el número de veces que sigma esta separada de la media.
AntropometrĂa
EJEMPLO DE CĂ LCULO DEL PERCENTIL Factors for Computing Percentiles from Standard Deviations Percentile 30 70 25 75 20 80 15 85 10 90 5 95 2.5 97.5 1 99 0.5 99.5
K1 0.524 0.674 0.842 1.036 1.282 1.645 1.96 2.326 2.576
Central Percentaje Covered 40 50 60 70 80 90 95 98 99
K2 = 2K1 1.045 1.349 1.683 2.073 2.563 3.29 3.92 4.653 5.152
xamples: To find the 95th percentile, use K1=1.645. When X=35.1 cm and S=1.5 cm: 1.5 * 1.645 = 2.5 cm 35.1 + 2.5 = 37.6 cm, the 95th percentile. To find tha range needed to accommodate the middle 90% of the same group: 1.5 * 3.29 = 4.9 cm, the range of adjustment.
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EJEMPLO DE CÁLCULO DEL PERCENTIL
Ejemplo 2: Supongamos que la media de las estaturas de los tripulantes de un barco tiene un valor de X = 170 cm y la desviación estándar es de 5 cm; determinemos qué medida tendría que tener la altura de las puertas de los camarotes de los barcos, para que el 95% de la población no tuviese problemas de acceso. Como en este supuesto se está diseñando para máximos (para el percentil 95), en la siguiente tabla se busca el valor correspondiente de Z para este percentil. P 1 Y 99 2.5 Y 97.5 3 Y 97 5 Y 95 10 Y 90 15 Y 85 20 Y 80 25 Y 75 30 Y 70 40 Y 60 50
Z 2.326 1.96 1.88 1.645 1.28 1.04 0.84 0.67 0.52 0.25 0
P(95) ------- z = 1.645 P (95) = 170 + 1.645 * 5 P (95) = 178.2 cm
Nota: la puerta deberá tener una altura de 178.2 cm para que el 95% de la población pueda utilizar el acceso sin dificultad. Del percentil 95 en adelante, tendrán problemas de acceso.
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EJEMPLO DE CÁLCULO DEL PERCENTIL
Ejemplo 3: Imaginemos ahora que se quiere diseñar la distancia entre el respaldo del asiento y el punto más alejado de un panel de control. Para ello deberemos considerar a los operarios de alcance de brazo menor, por ejemplo el percentil 10. Con una media de 70 cm y una desviación de 2 cm, el resultado será: P (10) = 70 – 1.282 * 2 P(10) = 67.4 cm.
Nota: los operarios con un alcance máximo del brazo de 67.4 cm o más podrán utilizar el panel, y quedará un 10% de la población fuera del alcance, o que tendrá que realizar un sobre-esfuerzo, lo que significa que el 90% de la población accederá a ese punto con facilidad.
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EJEMPLO DE ANTROPOMETRÍA APLICADA Nota: la siguiente metodología fue tomada del estudio realizado por Enrique de la Vega Bustillos y Pedro López Hernández, en 1996, denominado “Cartas antropométricas de la población laboral de la República Mexicana”
1.
Posición del sujeto: la mayoría de las medidas son hechas con el sujeto en una de las dos posiciones siguientes: parado erecto o sentado erecto. a) Parado erecto: el sujeto permanece parado erecto, viendo hacia el frente, con los tobillos juntos, el peso distribuído equitativamente en ambos piés y con sus brazos colgando naturalmente a sus lados. b) Sentado erecto: el sujeto permanece sentado erecto, con la vista hacia el frente, los brazos colgando relajadamente, antebrazos y manos extendidos hacia delante, los muslos horizontales, y los piés descansando en una superficie ajustada de manera que las rodillas estén flexionadas en un ángulo de 90°.
2. Técnica de medición: las medidas deben tomarse con el personal semidesnudo y sin zapatos. 3. Los datos: los datos se pueden dividir, dependiendo del objetivo, por sexo, por grupos de edad, por región geográfica de nacimiento, entre otros. Una vez obtenidos los datos, se le trata estadísticamente.