Universidad Nacional de San Juan
Facultad de Ingeniería
Departamento de Electrónica, Automática y Bioingeniería
Carrera de Bioingeniería
Asignatura “Biomecánica”
Unidad Nº 2: “Biomecánica Postural”
Parte 4: Biomecánica de la postura de sedestación
Dra. Ing. Silvia E. Rodrigo
2018
UNIDAD 2: BIOMECÁNICA POSTURAL
• Análisis de la postura corporal desde el punto de vista geométrico y cinético.
Conceptos de estabilidad, balance y equilibrio. Biomecánica de las posturas de
bipedestación y sedestación. Aplicación a la Ergonomía.
Cualquier postura o actividad del cuerpo humano lleva consigo un esfuerzo
músculo-esquelético. A fin de evitar fatiga muscular o lesiones musculares, los
movimientos articulares no han de exceder los rangos normales y los esfuerzos
musculares puestos en juego han de estar dentro de los límites fisiológicos.
Se entiende por fatiga muscular a una debilidad del sistema muscular ocasionada
por el agotamiento de oxígeno en uno o varios músculos, en un esfuerzo conocido
como "anaeróbico“, acompañado frecuentemente por dolor muscular.
Conceptos relacionados con la Biomecánica de la Postura
Si el esfuerzo muscular ocurre en una área particular del cuerpo (por ejemplo,
en los músculos del hombro por repeticiones sucesivas de su actividad durante
largos periodos de abducción), la fatiga se localiza en esa área y se caracteriza
por cansancio e inflamación.
Si ocurre a nivel general del cuerpo (por acarreo de objetos pesados, transporte
de cargas, subir escaleras, etc.), se produce fatiga en todo el cuerpo y puede
conducir a un accidente cerobrovascular.
En sedestación, la base de sustentación del cuerpo (muslos y pies) es mayor que en
bipedestación y menor que en decúbito, lo que permite usar las extremidades
superiores para efectuar trabajos, movilizar la cabeza y dirigir la vista, mientras el
tronco y las extremidades inferiores permanecen en reposo.
Biomecánica de la Postura de Sedestación
Se distinguen tres tipos de posturas sentadas:
- Anterior (inclinación hacia adelante): en donde el centro de masa corporal está delante de las
tuberosidades isquiáticas. A nivel de los pies en contacto con el suelo, éste soporta más del 25%
del peso corporal y es la postura común para el trabajo de escritorio (A y B).
- Centro (relajado, sin apoyo): el centro de masa se ubica directamente por encima de las
tuberosidades isquiáticas. El suelo soporta el 25% del peso corporal y la columna lumbar se
posiciona en forma recta o ligeramente cifótica (C).
- Posterior (inclinación hacia atrás): el centro de masa está por detrás de las tuberosidades
isquiáticas. El suelo soporta menos del 25% del peso corporal. Es común en sillas con respaldos
reclinables. Posición ideal para descansar (D).
Otra cuestión importante a considerar es la
orientación de las vértebras lumbares y sacras, ya
que en estas vértebras y en sus respectivos discos y
músculos es donde recae toda la carga vertebral de
la persona sentada.
Los respaldos con apoyo lumbar reducen la fatiga
muscular. Un respaldo con un ángulo obtuso
ayuda a estabilizar la rotación de la pelvis.
Lo ideal es un respaldo en posición reclinada y
con apoyo lumbar, que forme entre el eje del torso
y el de las piernas un ángulo entre 105 (trabajo) y
135° (descanso).
Además del cuidado de la columna, cuando se diseña un banco ha de considerarse también
el tipo de asiento, ya que el contacto de las piernas con el asiento se produce sólo mediante
dos huesos redondos: las tuberosidades isquiáticas, cubiertas por muy poco músculo.
Ilion
Estudios señalan que en sedestación, el asiento soporta aproximadamente el 75% del peso
corporal total sobre un área de 25 cm2 de las tuberosidades isquiáticas y la capa de
músculos subyacentes.
También indican que las personas en sedestación se encuentran más confortables cuando su
peso recae fundamentalmente sobre las tuberosidades isquiáticas recubiertas por la capa
muscular.
De acuerdo con las curvas de presión de una distribución confortable del peso corporal sobre
las nalgas, ésta va disminuyendo desde los 90 gr/cm2 (máxima presión) en las tuberosidades
isquiáticas, hasta 10 gr/cm2 en las curvas periféricas. No obstante, esta carga es suficiente
para producir fatiga de compresión si la duración de la carga es significativa.
Fatiga de compresión: reducción de la circulación
sanguínea a través de los capilares, que afectan las
terminaciones nerviosas locales y generan sensación
de dolor, adormecimiento y malestar. Esta fatiga se
reduce drásticamente con asientos acolchados con
espuma de poliuretano, que disminuyen la presión bajo
los glúteos cerca del 400% y aumentan el área de
contacto entre 900 a 1050 cm2.
Estas cuestiones son importantes cuando
se realizan actividades que principalmente
requieren una postura sedente (un
estudiante pasa 1000 horas sentado por
año). Pueden solucionarse con un asiento
regulable en altura o un apoyo para los
pies.
Además, si la silla es demasiado baja respecto al plano del suelo, se produce un exceso de
peso en las tuberosidades isquiáticas y puede dar lugar a los síntomas referidos. Si en
cambio es demasiado alta, se produce la compresión en el hueco poplíteo.
Para una adecuada postura de sedestación, se requiere entonces:
- darle soporte a la pelvis sin que exista oblicuidad;
- brindar apoyo y estabilidad a las extremidades inferiores;
- restaurar las curvas fisiológicas de la columna y la orientación escápulo-torácica
en el tronco y en las extremidades superiores mediante apoyos;
- mantener alineados la cabeza y el cuello.
Algunas de las variables más importantes para diseñar una silla que no genere alteraciones posturales, son:
1- soporte lumbar;
2- ángulo mínimo de inclinación del respaldo de 105°;
3- espacio abierto para la proyección posterior del sacro
y las nalgas;
4- apoyo toráxico convexo a la altura de escápulas
inferiores;
5- soporte de hombros a 105°;
6- inclinación ajustable del respaldo pivotado en línea
con la cadera;
7- longitud máxima del asiento de 41 cm;
8- altura del asiento desde el suelo de 41 cm;
9- asiento curvado hacia abajo detrás de rodillas;
10- espacio libre para los pies bajo el asiento;
11- inclinación hacia arriba del asiento de 5° para
mantener la espalda pegada al respaldo.
Como conclusión, la postura de sedestación es un factor de riesgo para la
columna vertebral, lo que lleva a la recomendación no sólo de alternar los
periodos obligatorios de sedestación con otros de movimiento y descanso, sino
también de efectuar un diseño ergonómico de la silla.
El término “ergonomía” proviene de las raíces griegas ergon (trabajo) y nomos
(ley, regla), y puede interpretarse como las normas que regulan la actividad
humana.
Aplicación de Biomecánica Postural a la Ergonomía
El principal objetivo de la ergonomía es adaptar los productos, tareas, herramientas,
espacios, puestos de trabajo y el entorno en general, a la capacidad funcional del
cuerpo humano y a la necesidad de las personas, de manera que mejore la eficiencia,
seguridad, bienestar y calidad de vida de los consumidores, usuarios o trabajadores,
lo cual se vincula con el campo laboral de la Bioingeniería.
La ergonomía es una ciencia multidisciplinaria que abarca un cuerpo de
conocimientos interrelacionados provenientes de la anatomía, fisiología,
antropometría, biomecánica, psicología, ingeniería y diseño industrial, entre otras.
En particular, la antropometría trata con las características físicas del cuerpo
humano referidas al tamaño y peso de los segmentos corporales y del cuerpo
humano completo, capacidad de trabajo del mismo, etc.
Una de las ramas de la Ergonomía, llamada Ergonomía Física, se ocupa de las características
anatómicas, antropométricas, fisiológicas y biomecánicas relacionadas con la actividad física
del cuerpo humano, con el objeto de brindar herramientas que permitan:
- evaluar posturas inadecuadas, fuerzas inadecuadas y movimientos repetidos en puestos
de trabajo, así como las posibles lesiones músculo-esqueléticas de origen laboral,
- diseñar puestos de trabajo y elementos que ayuden a corregir posturas inadecuadas,
- establecer normas de seguridad y salud ocupacional.
En el campo laboral, la tarea del ergónomo está referida a:
• identificar y evaluar los factores de riesgo en puestos de trabajo,
• resolver casos de ergonomía utilizando las herramientas de análisis específico,
• diseñar, corregir y adaptar puestos de trabajo,
• adecuar puestos de trabajo a los percentiles de una población en particular,
• realizar peritajes en base a la normativa vigente sobre higiene y seguridad laboral.
Ejemplo de evaluación ergonómica de postura
Evaluación de la postura de trabajo en sedestación: se considera postura inadecuada a aquella que se
aleja de una posición neutra o fisiológica, donde también juegan un papel importante el tiempo que se
mantenga dicha postura.
Evaluación de la postura de trabajo relacionada con el levantamiento y transporte manual de
cargas: se considera que una fuerza es inadecuada cuando supera los límites fisiológicos o la fuerza se
realiza durante un tiempo prolongado, de forma tal que produce fatiga muscular.
Una de las escalas cualitativas utilizadas para evaluar el nivel de fuerza efectuado es la Escala de Borg,
basada en la sensación del esfuerzo que manifiesta el/la trabajador/a cuando se le solicita que cuantifique
en una escala de 0 a 10 con qué intensidad percibe el esfuerzo que está realizando.
Evaluación de fuerza
Evaluación combinada de postura inadecuada y movimiento repetitivo
Se considera que un trabajo es de alta repetición cuando los ciclos de trabajo duran menos de
30 segundos, o cuando un ciclo de trabajo fundamental constituye más del 50% del ciclo de
trabajo y el trabajo se realiza más de 1 hora al día (Kilbom, 1999).
Según la Norma ISO/DIS 11226:1998, se considera que en un puesto de trabajo existen
posturas inadecuadas y movimientos repetitivos cuando existan las siguientes condiciones
(ejemplos de inclinación hacia delante de la columna, flexión y abducción del hombro y
flexión de la cabeza):
(*) Se recomienda mantener posturas de trabajo con la espalda erguida, en particular
si el tiempo de mantenimiento de la postura es prolongado, que requieran una
postura estática sin un tiempo de recuperación adecuado, o sin un apoyo corporal
correcto o si se da una elevada frecuencia de movimientos.
A. tolerable si hay apoyo correcto de toda la espalda. Si no hay apoyo de toda la
espalda, la aceptabilidad depende de la duración de la postura y del periodo de
recuperación.
B. tolerable si hay un apoyo correcto de toda la espalda.
COLUMNA: INCLINACIÓN HACIA ADELANTE (flexión) o HACIA
ATRÁS (hiperextensión)
MOVIMIENTO
ESPALDA POSTURA
ESTÁTICA
BAJA
FRECUENCIA
(< 2 mov/min)
ALTA
FRECUENCIA
(+ 2 mov/min)
I (*): Flexión 0º-20º tolerable tolerable tolerable
II: Flexión 20º - 60º tolerable con
condición (A) tolerable
tolerable con
condición C
III: Flexión > 60º no tolerable tolerable con condición
(B) no tolerable
IV: Hiperextensión no tolerable tolerable con condición
(B) no tolerable
C. No tolerable si el tiempo de mantenimiento de la postura es prolongado.
Excepción: tolerable para movimientos de baja frecuencia en la zona IV si hay un apoyo correcto de la espalda.
No es tolerable un apoyo de toda la espalda si está inclinada hacia delante, a menos que se demuestre que los riesgos para
la salud son bajos o inexistentes para la mayoría de los adultos sanos considerando el periodo de tiempo de exposición.
(*) Se recomienda mantener posturas de trabajo con los brazos caídos, en
particular si la el tiempo de mantenimiento de la postura es prolongado, que
requieran una postura estática sin un tiempo de recuperación adecuado, o
sin un apoyo corporal correcto o si se da una elevada frecuencia de
movimientos.
A. tolerable si hay apoyo correcto del brazo. Si no hay apoyo del brazo, la
aceptabilidad depende de la duración de la postura y del periodo de
recuperación.
HOMBRO: FLEXIÓN - ABDUCCIÓN
MOVIMIENTO
HOMBRO: FLEXIÓN
o ABDUCCIÓN
POSTURA
ESTÁTICA
BAJA
FRECUENCIA
(< 2 mov/min)
ALTA
FRECUENCIA
(+ 2 mov/min)
I (*): 0º - 20º tolerable tolerable tolerable
II: 20º - 60º tolerable con
condición (A) tolerable
tolerable con
condición C
III: > 60º no tolerable tolerable con
condición (B) no tolerable
IV: < 0º no tolerable tolerable con
condición (B) no tolerable
B. No tolerable si el tiempo de mantenimiento de la postura es prolongado.
C. No tolerable si se da una frecuencia > 10 mov/min o si la máquina debe ser utilizada por la misma persona durante
periodos de tiempo prolongados.
Un apoyo correcto para el brazo puede conseguirse por ejemplo colocando el codo o el antebrazo sobre la máquina. Sin
embargo, debe señalarse que cualquier restricción a moverse libremente provoca puntos de presión localizada.
(*) En el caso de una postura erguida de la espalda se recomienda
que la dirección de la mirada esté algo por debajo de la horizontal,
en particular si la actividad debe ser desarrollada por la misma
persona durante periodos de tiempo prolongados, que requieran
una postura estática sin un tiempo de recuperación adecuado, o si
se da una elevada frecuencia de movimientos.
A. No tolerable si el tiempo de mantenimiento de la postura es
prolongado.
CUELLO: DIRECCIÓN DE LA CABEZA EN PLANO VERTICAL
MOVIMIENTO
CABEZA Y CUELLO POSTURA
ESTÁTICA
BAJA
FRECUENCIA
(< 2 mov/min)
ALTA
FRECUENCIA
(+ 2 mov/min)
I (*): aprox. -10º y +10º tolerable tolerable tolerable
II: aprox. > 40º
ó < -10º no tolerable
tolerable con
condición (A) no tolerable
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