Capitulo 2. Carga física del trabajo. 1 Concepto de carga de trabajo. Se define como Carga de Trabajo, "El conjunto de exigencias psíquicas y físicas de un puesto de trabajo. Es decir, al conjunto de requerimientos psicofísicos a los que se ve sometido el trabajador a lo largo de su jornada laboral". Doble componente: carga física y carga mental. Toda la carga de trabajo producida por una actividad que responde a las exigencias de una tarea, presenta un componente de carga física y un componente de carga mental. Cuando los métodos de trabajo no tienen en cuenta las limitaciones de las capacidades físicas y mentales de las personas, pueden aparecer consecuencias negativas para la salud, como: lesiones musculares y esqueléticas, problemas circulatorios, agotamiento físico, estrés, etc. En este capítulo nos referimos principalmente al aspecto físico, de la carga de trabajo, y más concretamente a las posturas, los esfuerzos y repetitividad de movimientos. ⇒
La Carga Física esta producida por dos esfuerzos musculares distintos:
El esfuerzo muscular estático o trabajo estático.
El esfuerzo muscular dinámico o trabajo dinámico.
Los músculos. Los músculos son las partes del cuerpo humano que generan las fuerzas biomecánicas estáticas y dinámicas originadas a partir de la energía producida por el metabolismo de los alimentos. El tejido muscular está compuesto por las fibras musculares que al presentar la propiedad de contraerse por la acción de los estímulos nerviosos, acortan su longitud.
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A medida que se realiza un esfuerzo muscular mayor, las adaptaciones fisiológicas que realiza el cuerpo humano para transportar mediante la sangre, las sustancias energéticas y el oxígeno que necesita el músculo, son el aumento de la frecuencia respiratoria, y el aumento de la frecuencia cardiaca.
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Capacidad física del trabajo.
Las dos variables determinan al final un mayor aporte de oxígeno y sustancias energéticas al músculo. Existe un límite para realizar un esfuerzo físico determinado o "Capacidad Física de trabajo o esfuerzo" y que depende de cada persona. Los factores que determinan la capacidad física de trabajo, son:
Edad.
Sexo.
Constitución física.
Estado de salud.
Etc.
Debido a ello, cuando se realizan estudios para determinar límites recomendables de esfuerzo, se considera un hombre medio o una mujer media con unas características estándares.
2 Esfuerzos estáticos. Posturas. 2.1
Posturas inadecuadas.
Toda tarea, para su realización, requiere de una postura determinada. El mantenimiento prolongado de una postura inadecuada requerirá por parte del trabajador un mayor esfuerzo en la realización de la tarea. Las posturas de trabajo desfavorables, no sólo originan disconfort y cansancio, sino que a largo plazo pueden ocasionar lesiones y alteraciones funcionales. Las posturas se dan en dos formas de trabajo:
Trabajo de pie.
Por regla general, todos los trabajos que implican un gran esfuerzo muscular o
desplazamientos (manejo de varias máquinas, máquinas de grandes dimensiones longitudinales, etc.) se realizan en posición de pie. 2
La posición de pie implica una sobrecarga de los músculos de las piernas, espalda y hombros, por lo tanto, es importante que esta posición, al igual que cualquier otra, pueda alternarse con otras posturas, disminuyendo de este modo, la carga física postural. Los trabajos que obligan a la permanencia de pie, con baja movilidad corporal pueden ser más fatigantes que los esfuerzos dinámicos moderados. La postura de pie, a parte de la fatiga, entraña una mala circulación sanguínea en las piernas pudiendo originar la aparición de varices y otros trastornos circulatorios. La
precaria
base
que
sustentan
los
pies
hace
del
mantenimiento del equilibrio vertical una actividad muscular que genera fatiga. Por tal motivo, deberían eliminarse los puestos de pie durante gran parte de la jornada laboral, disponiendo de sillas adecuadas al plano de trabajo y a las tareas a realizar. De ser esto imposible, se debe permitir que el trabajador pueda cambiar de postura, desplazándose y sentándose a menudo, a fin de mejorar la circulación y evitar la fatiga. La mejor postura de trabajo es la que permite modificarse periódicamente, si bien, en los casos que haya que optar, por una única postura, y siempre que pueda ser, es preferible la de sentado a la permanentemente de pie.
Trabajo sentado. La posición de trabajo más confortable es la de sentado. Dentro de ella la más cómoda es aquella que posibilita que el tronco se mantenga derecho y erguido frente al plano de trabajo y lo más cerca posible del mismo. Por regla general, los trabajos que implican baja fuerza muscular o pocos desplazamientos, se realizan en posición sentada. La ventaja principal de esta posición durante una tarea es la menor carga estática sobre los músculos posturales. Sin embargo un mal diseño entre el asiento y la mesa o plano de trabajo, puede realmente aumentar la carga estática sobre ciertos grupos de músculos. Por lo que, el estatismo postural podrá evitarse o disminuir adaptando el diseño entre el plano de trabajo y la silla, al trabajador. Es importante por ejemplo, que el nivel de la superficie sobre la que se trabaja esté horizontal o un poco más baja, con la longitud codo- brazo, cuando se está sentado-erguido. Las partes del cuerpo que más comunmente son afectadas por esta posición, son: miembros inferiores en general, especialmente los muslos; espalda, especialmente la región lumbar y el cuello.
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2.2
Efectos de las posturas sobre el organismo.
Las malas posturas durante la realización del trabajo pueden, aparte de producir una fatiga o sobrecarga estática, a largo plazo, entrañar alteraciones funcionales graves o lesiones:
Congestión de las piernas, formación de edemas o de varices. Deformación de los pies (Postura de pie prolongada).
Desviación de la columna vertebral. Afecciones y lesiones de los discos intervertebrales, contractura muscular, hernia discal.
Afección de hombros y brazos. Riesgo de periartritis en los hombros.
En relación a las afecciones debidas al levantamiento y transporte de pesos, tenemos: deterioro y desgaste de los discos intervertebrales, dolores de espalda, (lumbalgia, ciática, hernia discal, etc).
3 Esfuerzos dinámicos. Movimientos. Los esfuerzos físicos, tanto de carácter estático como dinámico, son numerosos y sus efectos también (microtraumatismos, sobreesfuerzos, etc.) En este apartado aparte de las posturas correspondientes, analizaremos movimientos y esfuerzos debidos exclusivamente al movimiento y manipulación de cargas y a la repetitividad en los movimientos. Si desea ampliar información sobre este punto tiene disponible en el apartado BIBLIOTECA el RD 487 sobre Manipulación Manual de Cargas.
Existen muchos puestos, en los que el trabajador se ve obligado, con cierta frecuencia a levantar, transportar o depositar pesos. Esto implica importantes esfuerzos de tipo estático, que pueden provocar molestias o lesiones sobre todo en la espalda, además de la correspondiente sobrecarga muscular. Por ello, los levantamientos y transportes de cargas deben evitarse, en la medida de lo posible, utilizando equipos mecánicos o modificando las tareas. En caso de no ser posible ninguna de estas medidas y tener que manipular cargas manualmente, el trabajador deberá emplear una técnica de levantamiento adecuada al tipo de esfuerzo. De manera general, las técnicas de levantamiento tienen como principio básico mantener la espalda recta y hacer el esfuerzo con las piernas.
El trabajo repetitivo de miembros superiores, se caracteriza por la realización continuada de ciclos de trabajo similares. Cada ciclo de trabajo se parece al siguiente en la secuencia temporal, en el patrón de fuerzas, y en las características espaciales del movimiento. Los ciclos se suelen dividir en ciclos de trabajo fundamentales (partes independientes de un ciclo). Desde un punto de vista biomecánico y fisiológico estos ciclos se subdividen, a su vez en elementos de trabajo, cada uno de los cuales impone demandas diferenciadas al trabajador.
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Existen diversas definiciones sobre el concepto de repetitividad. Una definición que se considera muy aceptada por todos, es aquella que define como trabajo repetitivo, "aquél cuya duración del ciclo de trabajo es menor de 30 segundos o cuando un ciclo de trabajo fundamental constituye más del 50% del ciclo total". En general, las lesiones asociadas a los trabajos repetitivos se dan comunmente en los tendones, los músculos y nervios del hombro, antebrazo, muñeca y mano.
Existe un conjunto de factores que interactúan con la repetitividad y la duración de los ciclos de trabajo, aumentando el riesgo de lesión y de fatiga. Estos factores pueden ser entre otros: la fuerza, y pesos elevados. Igualmente, las velocidades altas de los movimientos y las aceleraciones aumentan el riesgo de lesiones. La duración de la exposición, y el número de años, también influyen en el riesgo de lesiones. Lo mismo que la inexperiencia en la tarea. Además, tanto los datos epidemiológicos como los experimentales indican que la postura es un factor modificante. Así, las posturas extremas aumentan el riesgo de lesiones.
4 Cargas, esfuerzos y tensiones. Concepto de momento. En la realización de estudios biomecánicos, se considera al cuerpo humano como un sistema de barras articuladas, cuyas longitudes masas y momentos de inercia, son los correspondientes a los segmentos corporales que representan. Esta consideración es utilizada principalmente en estudios biomecánicos, para determinar posibles lesiones músculo esqueléticas en trabajos con carga física o fatiga, debido a esfuerzos estáticos o dinámicos, sostenimiento de posturas inadecuadas y repetitividad de movimientos y esfuerzos. La carga o peso que en principio soporta un cuerpo humano equivale a la suma del peso de su propio cuerpo más las cargas sostenidas. La representación biomecánica de la carga o peso del conjunto de una manera simplificada, la podemos observar en la figura siguiente:
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Así, cuanto más alejado esté un peso (P) del punto de apoyo del sistema, mayor será el efecto que produce, o sea, mayor tendrá que ser la resistencia o esfuerzo que tendremos que aplicar (R).
4.1
Modelos biomecánicos de la realidad humana.
Los modelos biomecánicos son representaciones gráficas y matemáticas que simulan la realidad del cuerpo humano, cuando éste se considera como un sistema biológico sometido a las leyes de la mecánica y se quiere facilitar su comprensión y estudio. Aunque los modelos biomecánicos son generalmente representados por modelos matemáticos (fórmulas de Shanne), la inclusión en los estudios de las representaciones gráficas (somatografía) facilita mucho los cálculos. Los modelos gráficos dividen el cuerpo humano en segmentos o eslabones (1 eslabón = cuerpo entero; 6 eslabones =mano-antebrazo; brazo-hombro; pierna-pie; cadena-tronco; etc.). Los modelos biomecánicos de la realidad humana pueden ser: MODELOS BIDIMENSIONALES. Son muy utilizados para estudios estáticos basados en la geometría, y representados principalmente en el plano sagital o lateral. Como ejemplo tenemos el modelo bidimensional estático de Chaffin y Anderson (1984), en el que relacionando el peso del objeto respecto al centro del disco L5/S1 (lumbosacro), se obtiene la fuerza de compresión que se compara directamente con los límites de acción y los límites máximos. MODELOS TRIDIMENSIONALES Y DINÁMICOS. Son modelos más acordes con las necesidades. Mediante programas de diseño CAD, estos modelos permiten introducir efectos dinámicos, donde criterios dinámicos como el factor velocidad, etc., desvirtúan las fuerzas obtenidas por procedimientos estáticos. 6
Con estos modelos en general, se pueden predecir desde una carga concreta en una posición determinada, así como de la posición del cuerpo y partes del cuerpo que intervienen más directamente en el sistema (ángulos de flexión), los valores de los momentos producidos y compararlos, en su caso, con los momentos máximos admisibles en las articulaciones. Estos modelos biomecánicos de la realidad humana, tienen o son una similitud de la realidad del sistema máquina y en parte desempeñan funciones parecidas. Esta afirmación podemos observarla en el siguiente cuadro de elementos y funciones.
5 Determinación de la producción de calor metabólico. El consumo metabólico, como una conversión de energía química en mécanica y térmica, mide el coste energético de la carga muscular y da un índice numérico de la actividad. Es necesario conocer el consumo metabólico para medir la producción de calor metabólico, y así evaluar la regulación térmica en el hombre. La Norma UNE-EN-ISO 8996 (puede consultar en el apartado BIBLIOTECA, la nota técnica elaborada por el INSHT sobre la “determinación del metabolismo energético”)
6 Otros métodos de valoración de carga física. A continuación, exponemos dos métodos muy utilizados y que deben tenerse en cuenta cuando se quiere valorar el nivel de carga física, bajo el aspecto de la posible lesión biomecánica producida por la realización de una actividad. Estos métodos son: el método NIOSH y el método OWAS. A - MÉTODO NIOSH.
La ecuación de NIOSH para el levantamiento manual de cargas, propone una ecuación simple para establecer el límite de carga admisible en función del tipo de tarea, caracterizada por las posiciones de partida y destino de la carga, así como por la frecuencia de los levantamientos, torsión del tronco, tipo de agarre y porcentaje de la jornada de trabajo empleado en las tareas de elevación de las cargas. Este método establece por tanto un límite de carga que se denomina Límite de Peso Recomendado (L.P.R.), correspondiente a la carga que prácticamente cualquier trabajador sano puede levantar, sin que se incremente el riesgo de padecer lesiones de espalda.
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Si se desea obtener más información acerca del cálculo de la determinación de la ecuación de NIOSH para el levantamiento manual de cargas puede consultar el ANEXO II.
Los valores límites de carga necesarios para la determinación del índice de transporte, se han obtenido a partir de los estudios desarrollados por Snook y Ciriello (1991). Estos valores aparecen en función de los siguientes factores:
El índice de transporte se calculará entonces como el cociente entre la carga transportada y el límite de carga recomendado.
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Además de los levantamientos y transportes manuales de cargas, existen otras tareas que implican grandes esfuerzos en la espalda. Uno de las tareas más frecuentes que se pueden presentar es la de desplazamientos de carros, transpaletas y otros elementos; normalmente la carga descansa sobre el suelo y el trabajador, efectúa una fuerza dinámica para empujarla o arrastrarla. Por tanto, para poder determinar la fuerza máxima que debe realizarse para desplazar una carga empujándola o arrastrándola, de forma segura, conviene tener en cuenta los siguientes conceptos:
Los valores límites recomendados de fuerzas iniciales y sostenidas para desplazar una carga empujándola, se han obtenido a partir de los estudios desarrollados por Snook y Ciriello (1991). El índice de la fuerza de empuje inicial se calculará entonces como el cociente entre la fuerza inicial de empuje ejercida y el límite de fuerza inicial recomendado. Para los empujes se calculan dos índices parciales:
De estos dos índices, se obtiene el índice global, definido como el máximo del inicial y del sostenido. Índice de empuje = máximo (índice empuje fuerza inicial, Índice empuje fuerza sostenida).
Las tareas múltiples son aquellas que están constituidas por un conjunto de tareas simples, y que se realizan simultáneamente dentro de la misma actividad operativa. Para determinar el riesgo asociado a las tareas múltiples, se han de considerar la suma del índice de riesgo de la tarea simple de mayor riesgo, más un incremento asociado a cada una de las demás tareas simples. 9
Tareas múltiples. •
Levantamientos de cargas en los que se va variando alguno(s) de los parámetros, por ejemplo, la altura origen de la carga.
•
Empujes de cargas en los que se va variando alguno(s) de los parámetros, por ejemplo, la altura de empuje.
•
Combinación de levantamientos y transportes.
•
Combinación de empujes.
El proceso detallado del cálculo del riesgo acumulado de una tarea múltiple es el siguiente: Siendo:
B- MÉTODO OWAS.
Este método tiene por objeto determinar el riesgo asociado a tareas con posturas forzadas, no teniendo en consideración, los tiempos de exposición de las diferentes actividades que realiza el trabajador debido a la imposibilidad de determinarlos con cierta precisión, por lo que generalmente son tareas con una distribución de cargas poco uniformes que se producen durante la jornada de trabajo.
La metodología de OWAS (Karhu, Kansi y Kuorinka, 1977). La concretamos:
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Esta metodología está basada en la determinación de posturas de trabajo, estandarizando para ello, los movimientos que realiza el trabajador en función de las posturas del tronco, de los brazos y de las piernas, considerando además el nivel de carga o esfuerzo muscular. Los niveles que se establecen son los siguientes:
Se pueden establecer diferentes niveles de riesgo según la fuerza sea menor a 10 Kg, entre 10 y 20 Kg, o mayor a 20 kg. En las siguientes tablas se muestran los niveles de riesgo o intervención ergonómica de las 252 combinaciones posibles de posturas y cargas. ⇒ Niveles de riesgo con fuerza menor a 10 Kg.
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⇒ Niveles de riesgo con fuerza entre 10 y 20 Kg.
⇒ Niveles de riesgo con fuerza mayor a 20 Kg.
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De acuerdo con todo lo que ha sido expuesto anteriormente, la técnica que puede ser utilizada para la elaboración de un estudio ergonómico asociado a tareas con posturas forzadas, se basaría en la asociación cuantitativa entre los factores de exposición y la presunta presencia de lesiones músculo esqueléticas. El presente método recomienda efectuar codificaciones de posturas cada cierto intervalo de tiempo, siendo recomendable efectuarlas entre 10 y 30 segundos durante un ciclo de trabajo. La precisión del método es bastante aceptable, una vez que se hayan superado las 80 mediciones.
7 ANEXO. ANEXO I – Método NIOSH –Levantamiento de cargas. Para el levantamiento de cargas podemos considerar varios aspectos: ⇒
Criterios de límite de carga. Los criterios seguidos por el método para establecer los límites de carga son de tipo biomecánico, fisiológico y psicofísico. Los límites establecidos por estos tres criterios de manera individual se refieren a cargas aceptables por el 75% de las mujeres o por el 99% de los hombres. 13
No obstante, al considerar los tres criterios en conjunto y establecer como límite en cada situación el valor mínimo de los tres criterios, se generan límites aceptables para más del 90% de las mujeres y para la práctica totalidad de los hombres. ⇒
Conceptos de la metodología NIOSH. La metodología de la Ecuación del National Institute of Occupational Safety and Health para la manipulación manual de cargas (NIOSH, 1994), la podemos concretar en:
No obstante, los criterios de la evaluación para España, clasifica los niveles de riesgo en :
⇒
o
Riesgo limitado, cuando el índice de levantamiento es menor que 1.
o
Riesgo moderado, cuando el índice de levantamiento está comprendido entre 1 y 1,6.
o
Riesgo acusado, cuando el índice de levantamiento es mayor que 1,6
Ecuación del Peso Límite Recomendado. La ecuación propuesta por NIOSH, determina el límite de Peso Recomendado a partir del producto de siete coeficientes:
LC: Constante de Carga. Es un peso de referencia o peso teórico máximo permitido en la mejor de las condiciones posibles de levantamiento. La constante de carga establecida por la Guía para la evaluación del riesgo por manipulación manual de cargas del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, es de 25 Kg. HM: Factor de distancia horizontal. Penaliza los levantamientos en los que el centro de gravedad de la carga está separada del cuerpo. Con la carga pegada toma su valor máximo 1 y va disminuyendo a medida que se separa. VM: Factor de altura. Penaliza los levantamientos en los que la carga debe cogerse desde una posición baja, que puede obligar a flexionar el tronco, o demasiado elevada. Este factor vale 1 cuando la carga está situada a 75 cm del suelo y disminuye a medida que la posición inicial está por debajo o por encima de dicha altura.
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DM: Factor de desplazamiento vertical. Depende de la diferencia entre las alturas verticales inicial y final de la carga. Su valor es 1 si el desplazamiento vertical de la carga es igual o inferior a 25 cm y disminuye a medida que se supera este valor. AM: Factor de asimetría. Penaliza las tareas en el que los levantamientos van acompañados de torsión del tronco. FM: Factor de frecuencia. Depende de la frecuencia de elevaciones y del porcentaje del tiempo de trabajo que se dedique a efectuar los levantamientos. CM: Factor de agarre. Tiene en cuenta la facilidad y seguridad con la que puede asirse la carga. Se penalizan las tareas que implican agarrar objetos sin asas, de tamaño inadecuado, forma variable, con bordes, formas irregulares, etc. Un vez calculado el Límite de Peso Recomendado (L.P.R) se compara este valor con el peso realmente levantado. Si éste es superior al límite establecido, debe disminuirse la carga o modificar las características de la tarea, de forma que el Límite de Peso Recomendado crezca hasta ser igual o superior a la carga realmente levantada. ⇒
Aplicación de la fórmula de Límite del Peso Recomendado. El parámetro utilizado para evaluar una tarea que implica levantamiento de cargas es el Índice de Levantamiento, que es el cociente entre la Carga Levantada y el Límite de Peso Recomendado.
Una vez definidos los parámetros que caracterizan las tareas de levantamiento de cargas, puede aplicarse la formula anteriormente expuesta:
Donde los factores se calculan de la siguiente forma: LC: el límite de carga se fija en 25 Kg. HM: el factor de distancia horizontal se calcula como: HM = 25 / H donde H es la distancia horizontal de la carga en cm. Los valores permisibles están comprendidos entre 25 cm y 63,5 cm. Si H es inferior a 25 cm, se supondrá que HM vale 1. Si H es superior a 63,5 cm, debe rediseñarse la tarea hasta que resulte inferior. VM: el factor de posición vertical de la carga se calcula como: VM =1 - 0,003 x
V – 75
donde V es la posición vertical de la carga en cm. V está limitado entre 0 y 178 cm. No se consideran admisibles tareas que impliquen elevar una carga por encima del valor máximo. DM: el factor de desplazamiento de la carga se calcula como:
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DM =0,82 +
4,5 2
donde D es la distancia de elevación de la carga en cm. Si D es menor que 25 cm, DM vale 1. El valor máximo permitido para D es 175 cm. AM: el factor de asimetría se calcula como: AM = 1 - (0,0032 x A) donde A es el ángulo de asimetría en grados. Se admiten valores entre 0 y 135º. FM: El factor de frecuencia se calcula a partir de la frecuencia de elevaciones de la carga (en elevaciones / minuto), de la posición vertical de la carga (V) y de la duración del período de trabajo. Para obtener el factor de frecuencia se utilizan los valores de la tabla siguiente:
FRECUENCIA ELEVAMIENTO
0.2 0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 > 15
CORTA DURACIÓN > 1 HORA V < V > 75 75 1 1 0.97 0.97 0.94 0.94 0.91 0.91 0.88 0.88 0.84 0.84 0.80 0.80 0.75 0.75 0.70 0.70 0.60 0.60 0.52 0.52 0.45 0.45 0.41 0.41 0.37 0.37 0 0.34 0 0.31 0 0.28 0 0
DURACIÓN DURACIÓN MODERADA 1 – 2 HORAS V < 75 V > 75 0.95 0.92 0.88 0.84 0.79 0.72 0.60 0.50 0.42 0.35 0.30 0.26 0.23 0.21 0 0 0 0
0.95 0.92 0.88 0.84 0.79 0.72 0.60 0.50 0.42 0.35 0.30 0.26 0.23 0.21 0 0 0 0
LARGA DURACIÓN 2 – 8 HORAS V < 75 V > 75 0.85 0.81 0.75 0.65 0.55 0.45 0.35 0.27 0.22 0.18 0 0 0 0 0 0 0 0
0.85 0.81 0.75 0.65 0.55 0.45 0.35 0.27 0.22 0.18 0.15 0.13 0 0 0 0 0 0
Cuando la carga está por debajo de 75 cm de altura, el factor de frecuencia disminuye hasta cero a frecuencias inferiores que si la carga se encuentra por encima de 75 cm. Es decir, se toleran frecuencias mayores cuando se trabaja por encima de la zona óptima, pero no si hay que agacharse. CM: Factor de agarre. El factor asociado a la facilidad de agarre se obtiene a partir de los datos de la tabla, en función de la facilidad de agarre (buena, regular o mala) y de la altura vertical a la que se maneja la carga. 16
TIPO DE AGARRE Bueno Regular Mala
CM V < 75 V > 75 1 1 0.95 1 0.90 0.90
Factor de agarre
Una vez calculados los factores, pueden aplicarse los valores correspondientes en la fórmula, obteniéndose el valor del Límite de Peso Recomendado, que representa el peso máximo recomendable para la tarea definida. Comparando el peso realmente levantado con el máximo recomendado, se está en condiciones de evaluar la tarea y tomar las acciones oportunas, si éste es superior. Hay que señalar que debe aplicarse la fórmula a la posición inicial de la carga y también a la final, siempre que en el destino se exija control sobre la misma. Se calcularán los Límites de Peso Recomendado en ambos casos, considerándose el más desfavorable. Por tanto el Índice de Levantamiento, es el indicador que determina la severidad con la que se realiza la tarea, asumiendo que el riesgo de lesión crece a medida que aumenta el Índice de Levantamiento.
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