BIOMECÂNICA E ANÁLISE DA POSTURA

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1 6 BIOMECÂNICA E ANÁLISE DA POSTURA A biomecânica e a análise da postura estuda a interação entre o trabalho e homem sob o ponto de vista dos movimentos músculos-esqueletais envolvidos e suas conseqüências. Trabalho estático O trabalho estático é aquele que exige contração contínua de alguns músculos para manter o corpo ou parte do corpo em uma determinada posição. O trabalho estático é altamente fatigante e, sempre que possível, deve ser evitado. Na impossibilidade de se evitar o trabalho estático, a fatiga pode ser aliviada através de mudanças freqüentes da postura, melhorando-se o posicionamento de peças e ferramentas ou utensílios ou ainda providenciando-se apoio para partes do corpo com o objetivo de reduzir as contrações estáticas dos músculos. Também se podem programar pausas de curta duração com elevada freqüência permitindo o relaxamento muscular e o alívio da fadiga. Trabalho dinâmico O trabalho dinâmico é aquele que permite contrações e relaxamentos alternados dos músculos, como na tarefa de martelar, serrar, serrar, girar um volante ou caminhar. No trabalho dinâmico os músculos recebem mais oxigênio aumentando sua resistência à fadiga, sendo, portanto, o trabalho mais recomendado. Posturas do corpo O corpo, trabalhando ou em repouso, assume três posturas básicas: deitada, sentada e de pé. Em cada uma dessas posturas estão envolvidos esforços musculares para manter a posição relativa de partes do corpo, distribuída da seguinte forma conforme o tipo físico e o sexo: PARTES DO CORPO % DO PESO TOTAL Cabeça 06 a 08% Tronco 40 a 46% Membros superiores 11 a 14% Membros inferiores 33 a 40% Posição deitada Na posição deitada não há concentração de tensão em nenhuma parte do corpo. O Sangue flui livremente para todas as partes do corpo, contribuindo para eliminar os resíduos do metabolismo e as toxinas dos músculos, provocadores de fadiga. O consumo energético assume o valor mínimo, aproximando-se do metabolismo basal. 48

2 A postura deitada é a mais recomendada para repouso e recuperação do estado e fatiga. Em alguns casos, essa posição é assumida para realizar algum tipo de trabalho de manutenção, exigindo um grande esforço da musculatura do pescoço para manter a cabeça erguida, se tornado uma postura altamente fatigante. Posição sentada A posição sentada exige atividade muscular do dorso e do ventre. Praticamente todo peso do corpo é suportado pela pele que cobre o osso ísquio, nas nádegas. O consumo energético é de 3 a 10% maior em relação a posição deitada. A posição ligeiramente inclinada para frente é mais natural e menos fatigante que a postura ereta. O assento deve permitir mudanças freqüentes de postura, para retardar o aparecimento da fadiga. A posição sentada apresenta a vantagem de liberar os braços e pés para tarefas produtivas, permitindo grande mobilidade desses membros, além de ter um ponto de referência relativamente fixo no assento. Posição de pé A posição para de pé é altamente fatigante devido ao trabalho estático da musculatura para manter esta posição. O coração encontra maiores resistências para bombear sangue para os extremos do corpo. O trabalho dinâmico de pé ou de poucos movimentos é menos fatigante. Essa posição torna difícil o uso dos pés para realização de tarefas, necessitando de apoio para mãos e braços para manter a postura, além da dificuldade de manter um ponto de referência. Posturas inadequadas mantidas por um longo tempo podem provocar fortes dores localizadas nos conjuntos de músculos solicitados na conservação dessas posturas: POSTURA Em pé Sentado em encosto Assento muito alto Braços esticados Pegas inadequadas em ferramentas RISCO DE DORES Pés e pernas (varizes) Músculos extensores do dorso Parte inferior das pernas, joelhos e pés Ombros e braços Antebraços Muitas vezes é necessário inclinar a cabeça para frente para se ter uma visão melhor em determinada tarefas. Esta postura provoca fadiga rápida nos músculos do pescoço e do ombro para manter o peso da cabeça (4 a 4.5Kg). Esta necessidade de inclinar a cabeça geralmente ocorre quando: 1. O assento é muito alto; 2. A mesa é muito baixa; 49

3 3. A cadeira é muito longe do trabalho; 4. Há uma necessidade específica. As dores no pescoço começam a aparecer quando a inclinação da cabeça é maior que 30 em relação à vertical. Correção deve ser feita para manter a cabeça com inclinação até 20. Se isso não for possível, como nos casos de atividades específicas, recomenda-se pausas para relaxamento, com a cabeça na posição vertical. Áreas dolorosas - diagrama de Corlett e Manenica Corlett e Manenica desenvolveram um diagrama, dividindo o corpo humano em diversos segmentos que facilita a identificação de áreas em que o sujeito observado sente dores. A técnica consiste na entrevista com o sujeito, solicitando que este aponte as regiões dolorosas do corpo e em seguida pede-se que ele avalie subjetivamente o grau de desconforto em cada segmento, numa escala de um (extremamente confortável) até sete (extremamente desconfortável). Esse diagrama juntamente com o registro da postura possibilitam o levantamento de muitos dados em produtos, máquinas ou postos de trabalho, tornando mais claro o nível de intervenção do designer na solução de problemas posturais (ver diagrama 1). Aplicação de forças As forças humanas são resultantes de contrações musculares. Algumas forças dependem de apenas alguns músculos, enquanto outras exigem uma contração coordenada de diversos músculos, principalmente se envolver combinações complexas de movimentos, como tração e rotação simultâneas. Características dos movimentos Para fazer um determinado movimento, diversas combinações de contrações musculares podem ser utilizadas, cada uma delas tendo diferentes características de velocidade, precisão e movimento. Portanto, conforme a combinação de músculos que participem de um movimento, este pode ter características e custos energéticos diferentes. Um operador de máquina experiente se fatiga menos porque aprende a usar aquela combinação mais eficiente em cada caso, economizando as suas energias. Para grandes esforços deve-se usar preferencialmente a musculatura das pernas, que são as mais resistentes. Além disso, sempre se deve usar a gravidade e a quantidade de movimento (massa x velocidade) a seu favor. Precisão - os movimentos de maior precisão são realizados com as pontas dos dedos. Se envolvermos sucessivamente os movimentos do punho, cotovelo e ombro, aumentaremos a força, com prejuízo da precisão. Isso pode ser observado em operações manuais altamente repetitivas. Quando os dedos fatigam-se, há uma tendência de substituí-los pelos movimentos do punho, cotovelo e ombros, com progressiva perda da precisão. Ritmo - os movimentos devem ser suaves, curvos e rítmicos. Acelerações ou desacelerações bruscas, ou rápidas mudanças de direção são fatigantes, porque exigem maiores contrações musculares. 50

4 LOCALIZAÇÃO E GRAU DE DESCONFORTO POSTURAL Posto ou produto: Postura: Duração: Freqüência: DESCONFORTO LADO ESQUERDO VISTA DE COSTAS LADO DIREITO PARTES DO CORPO PARTES DO CORPO DESCONFORTO Nº Nº Pescoço Pescoço 1 2 Costa superior Costa superior 2 3 Costa média Costa média 3 4 Costa inferior Costa inferior 4 5 Bacia Bacia 5 11 Ombros Ombros 6 12 Braços Braços 7 13 Antebraços Antebraços 8 14 Punhos Punhos 9 15 Mãos Mãos Coxas Coxas Pernas Pernas Tornozelos e pés Tornozelos e pés 18 51

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6 Movimentos retos - o corpo, sendo constituído de alavancas que se movem em torno de articulações, tem uma tendência natural para executar movimentos curvos. Portanto, os movimentos retos são mais difíceis e imprecisos, pois exigem uma complexa integração de movimentos de diversas juntas. Terminações - os movimentos que exigem posicionamentos precisos, com acompanhamento visual, são difíceis e demorados. Sempre que possível esses movimentos devem ser terminados com um posicionamento mecânico, como no caso da mão batendo contra um anteparo, ou botões e alavancas que têm posições discretas de paradas. Transmissão de movimentos e forças Num posto de trabalho, as exigências de forças e torques devem ser adaptadas às capacidades do operador, nas condições operacionais. No caso de uma alavanca, por exemplo, isso significa que a força deve ser medida na posição exata em que essa alavanca estiver situada, na postura corporal exigida e no tipo de deslocamento que será efetuado. Além disso, a resistência dessa alavanca ao movimento, ou seja, a força necessária para movimentá-la, deve estar dentro de uma faixa tal que um operador mais fraco consiga movimentá-la (valor máximo) e também ter um certo atrito ou inércia (valor mínimo), para evitar acionamentos acidentais. Força para empurrar e puxar A capacidade para empurrar e puxar depende de diversos fatores como a postura, dimensões antropométricas, sexo, atrito entre o sapato e o chão e outros. Em geral, as forças máximas para empurrar e puxar, oscila entre 200 e 300N (newton = kg.m.s 2 ) para homens sendo que as mulheres apresentam 40 a 60% dessa capacidade. Se for usados o peso do corpo e a força dos ombros para empurrar, conseguem-se valores até 500N (para transformar newtons em quilogramas-força divida o valor em newtons por 9,81. Exemplo: 200N = 20,4 kgf). Chaffrin, Andres e Carg (Iida 1990), construíram um dinamômetro para medir as forças máximas de empurrar e puxar na horizontal, em três alturas diferentes: 68, 109 e 152 cm do solo. O resultado conseguido com estudantes de 21 a 23 anos encontra-se na tabela a seguir. Outros estudos demonstraram que os melhores resultados se conseguem com a peça abaixo de 90 cm de altura. Comparado com a força total dos dois braços, observou-se que o uso de apenas um braço (aquele preferencial de cada sujeito) dava 65% a 73 /o do valor dos dois braços. Isso significa dizer que o uso do segundo braço pode aumentar a força transmitida de 37 a 54% em relação à força de apenas um braço. MULHERES HOMEM FORÇA (N) Empurrar Puxar Empurrar Puxar Médi D.P. Média D.P. Média D.P. Média D.P. a Altura da pega em cm Média

7 Empurrar Puxar Empurrar Alcance vertical Quando o braço é mantido na posição elevada, acima dos ombros, os músculos dos ombros e do bíceps se fatigam rapidamente, e podem aparecer dores provocadas por uma tendinite dos bíceps, especialmente nas pessoas mais idosos, que tem menos mobilidade nas juntas. Alcance horizontal No alcance horizontal, com um peso nas mãos, devido à distância relativamente grande desse peso em relação ao ombro, há uma solicitação maior dos músculos do ombro para contrabalançar o momento criado pelo peso. Com o braço estendido a 50 cm para frente, o tempo máximo que se pode suportar uma carga de apenas 5N é de 5min e, se a carga for de 10 N, esse tempo cai para 2,5min. Acima desses limites surgem dores nos braços e ombros. Se for usado um apoio para o cotovelo, para reduzir a solicitação sobre os músculos do ombro, esses tempos podem ser triplicados. Tanto no caso do alcance vertical como no alcance horizontal indica-se que os braços têm pouca resistência em manter cargas estáticas. Os tempos para isso não devem ser maiores que 1 ou 2min. Neste caso, deve-se serem evitadas situações em que um dos braços fica segurando a peça para a outra executar a operação requerida. Essa carga, na medida do possível, deve ser aliviada, providenciando-se suportes ou fixadores para manter a peça na posição desejada enquanto se executa a operação. Levantamento e transporte de cargas As atividades quanto ao levantamento de pesos podem ser classificadas em dois tipos. Uma delas se refere ao levantamento esporádico de cargas e, outra, ao trabalho repetitivo com levantamento de cargas. A primeira está relacionada com a capacidade muscular para levantar a carga e a segunda, onde entra o fator de duração da atividade, está relacionada com a capacidade energética do sujeito e a fadiga física. Resistência da coluna A musculatura das costas é a que mais sofre com o levantamento de pesos. Devido à estrutura da coluna vertebral, composta de discos superpostos, ela tem pouca resistência a forças que não tenham a direção de seu eixo. Portanto, na medida do possível, a carga sobre a coluna vertebral deve ser feita no sentido vertical, evitando-se as cargas com as costas curvadas. 54

8 Capacidade de carga máxima Para determinar a capacidade de carga repetitiva, deve-se determinar, primeiro, a capacidade de carga isométrica das costas, que é a máxima carga que uma pessoa consegue levantar, flexionando as pernas e mantendo o dorso reto, na vertical. A carga recomendada para movimentos repetitivos será, então, 50% dessa carga isométrica máxima. A capacidade de carga máxima varia consideravelmente, conforme se usem as musculaturas das pernas, braços ou dorso. As mulheres possuem aproximadamente metade da força dos homens para o levantamento de pesos: Forças (kgf) para MULHERES HOMENS Movimentos não repetitivos 95% 50% 5% 95% 50% 5% Forças das pernas Forças dos braços Força do dorso Força máxima das pernas, braços e costas, segundo Chaffin (Iida, 1980). A capacidade de carga é influenciada ainda pela sua localização em relação ao corpo e outras características como dimensões e facilidade de manuseio. Em relação à localização relativa, para movimentos repetitivos, a força máxima para o levantamento de peso é exercida quando a carga encontrase a 30cm de distância do corpo e a 30cm de altura do solo. Essa capacidade diminui quando a carga se afasta do corpo, chegando praticamente a zero a 90cm de distância do corpo: Distância (m) a partir do: CAPACIDADE DE LEVANTAMENTO DE PESO (Kg) CORPO PISO MULHERE HOMENS S (horizontal) (Vertical) 50% 95% 50% 95% , ,

9 Recomendações para o levantamento de cargas a) Mantenha a coluna reta e use a musculatura das pernas, como fazem os halterofilistas; b) Mantenha a carga o mais próximo possível do corpo, para reduzir o momento provocado pela carga; c) Procure manter cargas simétricas, usando as duas mãos para evitar a criação de momentos em torno do corpo; d) A carga deve estar a 40 cm acima do piso. Se estiver abaixo, o carregamento deve ser feito em duas etapas. Coloque-a inicialmente sobre uma plataforma e depois pegue-a em definitivo. e) Antes de levantar um peso, remova todos os obstáculos que possam atrapalhar os movimentos. Transporte manual de cargas Da mesma forma que no caso de levantamento de cargas, durante o transporte manual de cargas, a coluna vertebral deve ser mantido, o máximo possível, na vertical. Deve-se também evitar pesos muito distantes do corpo ou cargas assimétricas, que tendem a provocar momento, exigindo um esforço adicional da musculatura dorsal para manter o equilíbrio. Esses pontos podem ser resumidos nas seguintes recomendações: a) Manter a carga na vertical - isso significa que o centro de gravidade da carga deve passar, o mais próximo possível, pelo eixo longitudinal (vertical) do corpo. Nesse aspecto, vê-se o acerto dos povos primitivos e gente do interior, que carregam pesos diretamente colocados sobre a cabeça. b) Manter a carga próxima do corpo - para o transporte de carga com os dois braços deve-se mantê-la o mais próximo possível perto do corpo, na altura da cintura, conservando-se os braços estendidos. O transporte de carga com os braços flexionados (fazendo ângulo no cotovelo) aumenta a carga estática dos músculos e cria momento em relação ao centro de gravidade do corpo, que se situa à altura do umbigo. c) Caixas grandes - caixas grandes devem ser transportadas com os braços esticados, bem próximos do corpo, ou com braço e antebraço formando ângulo reto, com o corpo ligeiramente inclinado para trás, de modo que o centro de gravidade da carga se aproxime da linha vertical do corpo, reduzindo-se assim o momento. d) Usar cargas simétricas - Sempre que possível, deve ser mantida uma simetria de cargas, com os dois braços carregando aproximadamente o mesmo peso. No caso de cargas grandes, compridas ou desajeitadas, devem ser usadas duas pessoas para facilitar essa simetria. e) Usar meios auxiliares - Os meios auxiliares devem ser usados para cargas de formas ou texturas que dificultem o manuseio. Isso inclui o uso de luvas, ganchos, cordas, correias e assim por diante. Para o transporte de geladeiras, cofres, móveis e outros objetos que não permitem uma pega adequada, devem ser colocadas cordas ou correias que passem pelo dorso, para serem carregadas. Esses dispositivos, sempre que possível, devem permitir que os braços fiquem estendidos, evitando-se a perda de energia com a flexão dos mesmos. f) Trabalhar em equipe - O trabalho em equipe deve ser usado quando a carga for excessiva para uma só pessoa. Assim se evitam lesões no trabalhador ou danos à carga. Para casos mais complexos, envolvendo o trabalho de diversas 56

10 pessoas, deverá haver um deles apenas para orientar e coordenar os esforços das demais, principalmente quando há obstáculos na trajetória da carga. Análise da postura Na prática, numa atividade qualquer, o corpo pode assumir centenas de posturas diferentes. Em cada tipo de postura, um diferente conjunto da musculatura é acionado. Uma simples observação visual não é suficiente para analisar essas posturas detalhadamente. Existem diversas técnicas para registros de posturas, porém, devido às limitações de recursos utilizaremos apenas os registros de observações diretas. A técnica utilizada consiste na observação direta do sujeito durante a realização de tarefas, registrando-se as posturas conforme um conjunto de posturas pré-definidas nos planos sagital, coronal e transversal, conforme for o caso, registrando-se a freqüência, duração média e sentida da força quando se tratar de esforço e os sintomas provocados pela postura assumida. Registro dos movimentos Existem diversas técnicas aplicadas ao registro de movimentos, entre eles o recurso de TV e fotografia com a devida correção de paralaxe. Registros mais simples podem ser feitos diretamente sobre uma folha de papel fixada num plano onde são feitos riscos com uma caneta ou giz em escala natural. O registro de movimentos é feito em um sistema de planos triortogonais. O plano originário é o que divide o corpo em duas partes simétricas, chamado sagital. Todos os planos paralelos ao plano sagital são chamados planos sagitais à esquerda e à direita do plano sagital de simetria. Os planos verticais perpendiculares aos planos sagitais chamam-se planos coronais ou frontal anterior e plano frontal posterior. Os planos horizontais, paralelos ao piso, são chamados de planos transversais. O plano transversal superior ou cranial localiza-se na altura dos ombros, o plano transversal inferior localiza-se na altura dos quadris e o plano transversal caudal localiza-se na base dos pés. O alcance dos membros pode ser registrado nestes planos triortogonais, sagital, coronal e transversal. A conjugação destes três registros fornece um traçado volumétrico de alcance. Estes registros podem representar dois tipos de alcances, um para área preferencial e outro para alcance máximo. O primeiro corresponde ao movimento realizado mais facilmente com movimentos dos braços, enquanto que os alcances máximos envolvem movimentos simultâneos de tronco e ombros. Nas páginas seguintes são apresentados alguns diagramas de registros da postura. Planos de registros da postura do corpo humano 57

11 Figura 1- Planos de representação e nomenclatura Figura 2 - Planos de projeção triortogonal Nomenclatura dos movimentos corporais Figura 3 - Nomenclatura dos movimentos do corpo. 58

12 DIFERENTES POSTURAS DO CORPO POSTURA DE PÉ POSTURA DE PÉ POSTURA ARQUEADA POSTURA FLEXIONADA POSTURA AGACHADA SAGITAL 01 SAGITAL 02 SAGITAL 03 SAGITAL 04 POSIÇÃO DO BRAÇO E ANTEBRAÇO PENDENTES POSIÇÃO 90º CORONAL 05 SAGITAL 05 CORONAL 06 SAGITAL 06 POSIÇÃO >90º POSIÇÃO >90º CORONAL 07 SAGITAL 07 CORONAL 08 SAGITAL 08 ESTENDIDO NA HORIZONTAL ESTENDIDO NA VERTICAL CORONAL 09 SAGITAL 09 CORONAL 10 SAGITAL 10 59

13 DIFERENTES POSTURAS DO CORPO BRAÇOS E ANTEBRAÇOS NA POSTURA SENTADO POSTURA 90º POSTURA <90º POSTURA ESTENDIDA POSTURA ERGUIDA SAGITAL 11 SAGITAL 12 SAGITAL 13 SAGITAL 14 POSTURA DO TRONCO ENCOSTADO INCLINADO PARA FRENTE INCLINADO PARA TRÁS ROTAÇÃO DO CORPO SAGITAL 15 SAGITAL 16 SAGITAL 17 TRANSVERSAL 18 POSTURA DO ASSENTO POSIÇÃO PARA FRENTE POSIÇÃO NO MEIO POSIÇÃO PARA TRÁS SAGITAL 19 SAGITAL 20 SAGITAL 21 POSTURA DAS PERNAS INCLINADAS PARA TRÁS INCLINADAS PARA FRENTE RETAS SAGITAL 22 SAGITAL 23 SAGITAL 24 60

14 DIFERENTES POSTURAS DO CORPO POSTURA DO FEMUR INCLINADO PARA CIMA HORIZONTAL INCLINADO PARA BAIXO SAGITAL 24 SAGITAL 25 SAGITAL 26 CURAVATURA DA COLUNA SEM CURVATURA INCLINADA MUITO INCLINADA SAGITAL 27 SAGITAL 28 SAGITAL 29 POSTURA DA CABEÇA PROLONGAMENTO DO BUSTO INCLINADA MUITO INCLINADA SAGITAL 30 SAGITAL 31 SAGITAL 32 61

15 Zona de tolerancia de conforto ambiental 1 A faixa entre os círculos indica a zona de tolerância para conforto. Fora deste limite grande desconforto ou danos fisiológicos é encontrado. Fontes consultadas IIDA, Itiro. Ergonomia: projeto e produção. São Paulo: Edgrad Blücher, MORAES, Anamaria; MONT ALVÃO, Cláudia. Ergonomia: conceitos aplicações. Rio de Janeiro: 2AB, (Série Design). SANTOS, Néri; FIALHO, Francisco. Manual de análise ergonômica do trabalho. Curitiba: Gênesis, RASCH, J. Phillip e all. Cinesiologia e anatomia aplicada. Rio de Janeiro: Guanabara, DREYFUSS, Henry. The measure of man. New York,