Fundamentos da biomecanica2007

Fundamentos da Ergonomia
e
Ergonomia aplicada ao projeto de
produtos industriais
Prof. Maria Lucia Leite Ribeiro Okimoto
Março de 2007
O que e a Ergonomia?
• Surgiu após a 2a. Guerra Mundial como
conseqüência do trabalho multidisciplinar
A Ergonomia objetiva modificar os sistemas de
trabalho para adequar a atividade nele existentes às
características, habilidades e limitações das
pessoas com vistas ao seu desempenho eficiente,
confortável e seguro (ABERGO, 2000).
Figura - : Campos da ergonomia contemporânea CESERG- COPPE-RJ
Organismo HumanoFunções do organismo humano que interessam diretamente a ERGONOMIA
. ( que influem nas atividades do trabalho humano)
•
•
1.Função neuromuscular
– 1.1 Sistema nervoso
• Impulsos elétricos
– 1.2 Sinapses
– 1.3Músculos
• Contração muscular
• Irrigação sanguínea do músculo
– 1.4 Biomecânica ( sistemas de alavancas
2. Coluna Vertebral
-2.1 Nutrição
- 2.2Deformações
• Lordose
• Cifose
• escoliose
Organismo Humano• 3. Metabolismo
-
3.1Alimentação
3.2Capacidade Muscular
3.3Metabolismo basal
3.4 Energia gasta no trabalho
• 4. Visão
–
–
–
–
4.1Aspectos da visão
4.2 Acuidade Visual
4.3 Acomodação
4.4Convergência
Organismo Humano
1.1. Sistema nervoso
•1.Função neuromuscular
–1.1 Sistema nervoso
•Impulsos elétricos
–1.2 Sinapses
–1.3Músculos
•Contração muscular
•Irrigação sanguínea do músculo
–1.4 Biomecânica ( sistemas de alavancas
Organismo Humano
•1.Função neuromuscular
–1.1 Sistema nervoso
•Impulsos elétricos
–1.2 Sinapses
–1.3Músculos
•Contração muscular
•Irrigação sanguínea do músculo
–1.4 Biomecânica ( sistemas de alavancas
–1.2 Sinapses
Impulsos elétricos
Organismo Humano
Os músculos são órgãos responsáveis
pelo movimento dos animais. O
músculo funciona aproximando a
origem e inserção muscular pela
contração.
Os músculos são constituídos por tecido
muscular e caracterizam-se pela sua
contractilidade.
A contração muscular ocorre com a
saída de um impulso elétrico do sistema
nervoso central que é conduzido até ao
músculo através de um nervo.
Esse estímulo elétrico desencadeia o
potencial de ação, que resulta na entrada
de cálcio (necessário à contração)
dentro da célula, e a saída de potássio
da mesma.
•1.Função neuromuscular
–1.1 Sistema nervoso
•Impulsos elétricos
–1.2 Sinapses
–1.3Músculos
•Contração muscular
•Irrigação sanguínea do músculo
–1.4 Biomecânica ( sistemas de alavancas
Organismo Humano
•1.Função neuromuscular
–1.1 Sistema nervoso
•Impulsos elétricos
–1.2 Sinapses
–1.3Músculos
•Contração muscular
•Irrigação sanguínea do músculo
–1.4 Biomecânica ( sistemas de alavancas
Temos aproximadamente 212 músculos,
112 na região frontal e 100 na região dorsal.
Cada músculo possui o seu nervo motor, o qual
divide-se em muitos ramos para poder controlar
todas as células do músculo..
O sistema muscular é capaz de efetuar imensa
variedade de movimento, atraves de contrações
musculares controladas e coordenadas pelo
cérebro.
A importância dos músculos na postura e nas
dores, muitas lombalgias ou cervicalgia são
provocadas por encurtamento de músculos.
O encurtamento dos músculo da cadeia
posterior e fraqueza dos músculos da cadeia
anterior pode provocar dores e posicionamento
inadequado do indivíduo.
As patologias mais comuns desse desequilíbrio
são: as lombalgias, dorsalgias, etc.
Organismo Humano
•1.Função neuromuscular
–1.1 Sistema nervoso
•Impulsos elétricos
–1.2 Sinapses
–1.3Músculos
•Contração muscular
•Irrigação sanguínea do músculo
–1.4 Biomecânica ( sistemas de alavancas
Organismo Humano
Fadiga Muscular
•1.Função neuromuscular
–1.1 Sistema nervoso
•Impulsos elétricos
–1.2 Sinapses
–1.3Músculos
•Contração muscular
•Irrigação sanguínea do músculo
–1.4 Biomecânica ( sistemas de alavancas
• A contração forte e prolongada de um músculo leva-o ao estado
de fadiga muscular. Isso decorre da incapacidade dos processos
metabólicos e contráteis das fibras musculares em continuarem
proporcionando o mesmo trabalho.
• O nervo continua funcionando adequadamente, os impulsos
nervosos passam normalmente através da junção neuromuscular, mas a contração vai se tornando cada vez mais débil
por causa do redução de fornecimento da energia pelas
mitocôndrias nas fibras musculares.
• A interrupção do fluxo sangüíneo para um músculo leva-o
rapidamente à fadiga em aproximadamente um minuto, devido
à evidente perda de suprimento nutritivo.
• Para o estudo de analise de
movimento dinâmico e estático se
aplicam os princípios da mecânica
e biomecânica do corpo humano.
• Apóiam-se na aplicação dos
princípios da mecânica,
anatomia, antropometria e
fisiologia.
• as quatro características da
forca são: magnitude, línea de
ação, o direção, sentido e
ponto de aplicação.
Biomecânica
ocupacional
Observamos o seguinte exemplo:
quando não se tem nenhum objeto
na mão, K se calcula mediante a
equação de equilíbrio de momentos.
Os momentos no sentido dos ponteiros
do relógio, se consideram positivos,
e os de sentidos contrários
negativos.
F= m.a
F= peso do objeto x aceleração da
gravidade
F= P do objeto X =~ 10
F= PX 10
Modelo Biomecânico
• Segundo Chaffin and Anderson
Modelo de segmento Estático simplesAssumindo que um operador esta segurando uma carga de 20 Kg
de massa com as duas mãos no plano sagital. O operador, sexo
masculino, 50% percentil.
• O peso da carga pode ser calculado:
W=mg
Re= Resistencia do Elbow cotovelo
Rh= Resist. Hand/ mão
m = e a massa do objeto manipulado
G = a foca de gravidade
W = medido em Newtons( e o peso)
Assim:
W= 20 kg . 9,8 m/s2= 196 N
Sob condições de carregamento simétricos, cada carga da mão pode ser
calculado do seguinte modo:
ΣF=0
então -196 N +Rh = 0
-196+ 2Rh= 0
Rh=98 N
Dados : Assume-se que a linha de ação de carga esta
Passando através do centro de gravidade da mao.
Alem disso50% masculino apresenta 17.2 cm ou
35.5 cm de dist. Cotovelo ao centro de massa da
mao, respectivamente. O peso do centro de massa do
antebraco de 157 N p/ 50% adulto masculino.
antebraço
Forca Reativa do Cotovelo = Re pode ser assim calculada :
ΣF=0
-98 -15.7N + Re = 0
Re= 113.7 N
O momento do cotovelo Me
ΣF=0
( e vetorial)
(-98). (0,355m). + (-15,7) .( 0,172 m) + Me= 0
Me = 37,5 Nm
Braço / dois segmentos estáticos
ΣF=0
-R’e- Wua + Rs=0
-113,7 –20,6 +Rs=0
Rs=134,3 N
ΣM =0
Ms= (0,132m).(20,6 N) +
( 0,329,0)(113,7N) + 37N.m=
= 77,6 N.m
Conhecimentos da Biomecânica/ Fisiologia e Antropometria
são necessários para adequar as condições do posto ou da
tarefa ao individuo
de (Dul
trabalho
• Princípios daPostura
Biomecânica
& Weerdmeester,
2004)
As articulações devem ocupar uma posição neutra
Conservar os pesos próximos ao corpo
Evitar curvar-se para frente
Evitar inclinar a cabeça para frente
Evitar torções do tronco
Evitar movimentos bruscos que produzam picos de
tensão
Alterne posturas e movimentos
Restrinja a duração do esforço muscular continuo
Postura de trabalho
Quanto maior o esforço muscular continuo, menor se torna o
tempo suportável
(Dul & Weerdmeester, 2004)
•Previna a exaustão muscular
Postura
de
trabalho
•Pausas curtas e freqüentes são melhores
(Dul & Weerdmeester, 2004)
Fisiologia
• Gasto energético
– Tarefas usuais durante longo período sem
sentir fadiga pelo esgotamento energético,
desde que não exceda 250 Watts (1 W=0,06
kj/min= 0,0143 kcal/min). Esta cifra inclui a
quantidade de energia de aproximadamente 80
W ( metabolismo basal)
– Tarefas LEVES < 250 W ( digitação,
montagem de pequenas pecas, andar a passo
normal, etc. )
(250x0,0143=3.575 kcal/min)
Postura de trabalho
(Dul & Weerdmeester,2004)