Avaliação ergonômica do sistema bicicleta-usuário do modelo Barra Circular da Monark

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1 Avaliação ergonômica do sistema bicicleta-usuário do modelo Barra Circular da Monark Ivanildo Fernandes Araujo (GPERGO/UAEP/UFCG) José de Arimatéa Ramos (GPERGO/UAEP/UFCG) Windsor Ramos da Silva (GPERGO/UAEP/UFCG) Resumo Este trabalho tem por objetivo realizar uma avaliação ergonômica do sistema bicicletausuário do modelo Barra Circular produzido pela Monark. Para tanto foi necessário conhecer o perfil antropométrico dos usuários, estudar a biomecânica dos movimentos envolvidos, levantar na literatura especializada a musculatura envolvida no uso do produto, avaliar a biomecânica através de manequins com as medidas do usuário de estatura média encontrada na amostra, e coletar informações, por meio de entrevistas semi-estruturadas, da percepção dos usuários quanto a sensação de conforto e reclamações de dores após o uso da bicicleta. Os principais resultados apontam para a inadequação dimensional do objeto em relação ao padrão antropométrico dos usuários e as maiores reclamações estão relacionadas as dores nas coxas, costas e nádegas. Palavras-chave: Ergonomia, Biomecânica, Bicicleta. 1. Introdução Apesar da disponibilidade dos meios de transportes coletivos como opção de locomoção nos centros urbanos, sejam estes, grandes conglomerados ou pequenas cidades e, até certo ponto, das facilidades que estes veículos oferecem em termos de conforto, rapidez e segurança é elevado o número de pessoas que ainda utilizam a bicicleta como meio de deslocamento. Entre estas, incluem-se trabalhadores da construção civil, carteiros, jornaleiros, mecânicos e operários da indústria em geral. Muitos destes usuários são pessoas de baixa renda e como tal, residem nas periferias dos centros mais desenvolvidos ou em regiões rurais próximas destes. Esta realidade também se faz presente no Estado da Paraíba, sobretudo nos dois maiores centros populacionais do estado: as cidades de João Pessoa e Campina Grande. Particularmente em Campina Grande, a maioria destes usuários utiliza a bicicleta como meio de locomoção de casa para o trabalho e vice-versa, perfazendo um tempo de uso diário em torno de duas horas. Entre estes usuários existem aqueles que têm uma freqüência de uso maior, devido residirem em municípios vizinhos. Existem também outros que usam a bicicleta como ferramenta de trabalho, como jornaleiros, carteiros entregadores e leiteiros, por esta razão o tempo de utilização diário é muito alto. Para exemplificar citamos o exemplo do jornaleiro Josemar Candido da Silva que segundo depoimento, para entregar seus jornais precisa se deslocar do centro da cidade até áreas da periferia da grande João Pessoa, necessitando chegar até às praias da cidade fazendo um percurso diário em torno de 25 km. Nas últimas décadas, a popularidade do uso da bicicleta nos desportos e nas atividades recreativas proporcionou mudanças e inovações formais deste produto, na busca de minimizar danos físicos, aumentar o conforto e o prazer por parte do usuário deste produto, com isso surgiram novos estilos e modelos diferentes do produto, com sistemas de suspensão e o emprego de novos materiais. 1

2 Estas inovações não estão, ainda, popularizadas e modelos mais tradicionais se mantém no mercado em função da robustez, da durabilidade e preço final do produto, o que tem sido fator de preferência de algumas categorias profissionais. Com estas características de produto destacamos o modelo Barra Circular do fabricante Monark, que ainda é preferido entre diversos profissionais. Na tabela 1 mostramos a distribuição de usuários em algumas empresas visitadas, onde foi encontrado um número considerável de usuários deste modelo de transporte. Empresa Cidade Número de Usuários Quantidade Modelo pesquisado Brascorda Bayeux Caranguejo S/A Campina Grande Construtora Júnior LTDA Campina Grande ECT - Central Campina Grande Jornal da Borborema Campina Grande O Norte S/A João Pessoa Pró- Memória João Pessoa Sisal S/A Bayeux SP Alpargatas S/A Campina Grande Fonte: Pesquisa realizada em outubro de 2005 Tabela 1 Distribuição de usuários de bicicleta por empresa, cidade e modelo pesquisado Algumas destas contagens foram feitas, considerando um período de trabalho, através de observação direta nos estacionamentos das empresas, outras através de informações de superiores e outras ainda por diálogos com os próprios operários nos canteiros de obras. Por este motivo esta pesquisa tem como objetivo realizar uma avaliação ergonômica do sistema bicicleta-usuário, tomando como base o modelo Monark Barra Circular (figura 1). Para tanto foi avaliada a relação dimensional do produto com as dimensões antropométricas dos usuários considerados mais altos, médios e mais baixos da amostra levantada. 2. Caracterização do Produto Avaliado O modelo estudado está caracterizado por ter um quadro em aço carbono, com aros (jantes) de 26 em aço cromado, sistema de freios em varão, sela com molas e acabamento em plástico, com guarda lamas, bagageiro traseiro, transmissão em velocidade única (não apresenta sistema de machas), cobre corrente e descanso lateral, modelo esse indicado pelo fabricante para trânsito em todo tipo de terreno. Quadro Sela Bagageiro Guarda Lama Cobre Corrente Corrente Descanso Lateral r Guidom Manopla Freio dianteiro Manopla Freio traseiro Eixo de centro Pedal Círculo do giro do Pedal 2

3 3. Metodologia Adotada Realizamos o levantamento do número total de bicicletas e o modelo estudado, direto nos estacionamentos de algumas empresas nas cidades de João Pessoa e Campina Grande e Bayeux, só foram contabilizados um turno de trabalho. Foi feito um registro fotográfico de alguns destes estacionamentos para posterior comprovação. Nas empresas em que conseguimos ter acesso e contato direto com usuários do produto estudado, realizamos um levantamento antropométrico com 30 usuários, através do qual obtivemos algumas estatísticas das dimensões relacionadas com o uso do produto. Foi aplicada, também, uma entrevista semi-estruturada, onde foram abordadas questões relacionados a caracterização pessoal, relacionados ao uso da bicicleta, sensações e gráfico de distribuição de dores, entre outros aspectos, com cada um destes 30 usuários, com o fim de obtermos informações com as quais pudéssemos fazer uma análise mais coerente com relação ao sistema bicicleta-usuário. Não deixamos, portanto de realizar uma pesquisa bibliográfica com relação aos movimentos realizados na utilização da bicicleta, bem como os músculos que participam destes movimentos. Com base no levantamento antropométrico calculamos a média, desvio padrão amostral e populacional e percentis 5%, 50% e 90% da amostra coletada. Registramos, através de fotos, quatro usuários com dimensões relativas aos percentis analisados, nas posições de frente, perfil e posterior. Confeccionamos manequins do percentil 50%, para estudo da posição do ciclista sobre a bicicleta, sua proporções e posturas. Confrontamos as observações e reclamações com as posturas assumidas, de acordo com as dimensões antropométricas dos usuários. 4. Biomecânica Apresentamos no quadro 1 a relação dos movimentos e principal musculatura envolvida, de acordo com as partes do corpo humano, associada aos movimentos realizados na utilização de uma bicicleta. Como se sabe um determinado movimento resulta das ações de vários músculos trabalhando em conjunto. Este quadro foi montado consultando diversos autores na literatura especializada, no sentido de facilitar a visualização, por parte dos pesquisadores, da principal musculatura envolvida no uso do produto, conforme as regiões do corpo onde o usuário reclama sofrer dores musculares. Sistema Muscular Figura 1 Componentes da Bicicleta Monark modelo Barra Circular O prazer proporcionado pela atividade de andar de bicicleta perde-se muitas vezes devido ao mau posicionamento na bicicleta, proporcionando dores nas costas, no pescoço ou nos joelhos, podendo ir mesmo ao ponto do adormecer das mãos. Buscar um posicionamento adequado apresenta vantagens para o ciclista como evitar lesões e dores crônicas, através de pesquisas de biomecânica. Os fatores considerados, nesta pesquisa, para avaliar a biomecânica do sistema bicicletausuário, foram as variáveis caracterizadas pela distância do pedal-sela e altura da sela confrontados com o comprimento das pernas, a posição dos pés sobre o pedal, distância entre os punhos, triângulo formado pelo guidom-sela-eixo do pedal e distância guidom-sela com a postura do tórax com relação ao comprimento dos braços. 3

4 Parte Movida Movimento Músculos envolvidos Cabeça e pescoço Flexão (inclinação do pescoço para frente) Estenocleidomastóideo Extensão (inclinação do pescoço para traz) Trapézio; sacro - espinhal Tronco Flexão (inclinação do tronco para frente) Reto do abdomem Extensão (inclinação da parte superior do tronco Sacro espinhal, iliocostal lombar para traz) Rotação (giro do tronco de um lado para outro) Oblíquo externo do abdome Quadril Joelho Tornozelo Coleta de dados antropométricos Flexão (inclinação do quadril para frente) Extensão (inclinação do quadril para traz) Adução Flexão (dobra o joelho) Extensão (extende a perna para frente) Flexão plantar Dorsiflexão com inversão (curvatura do pé para a frente e para dentro) Flexão plantar com inversão (curvatura do pé para baixo e para dentro) Flexão plantar com inversão (curvatura do pé para fora e para baixo) Oblíquo interno do abdome Iliopsoas Glúteo máximo Adutor magno Adutor longo Adutor curto Bíceps femoral, semitendíneo, semimembranáceo Quadríceps femoral (reto femoral, vasto medial, vastointermédio) Gastrocnêmio, sóleo Tibial anterior Tibial posterior Tibial posterior Ombro Flexão Deltóide (porção anterior) Cotovelo Flexão Bíceps braquial, braquioradial Extensão Tríceps braquial Supinação do antebraço Bíceps braquial, supinador Pronação do antebraço Pronador redondo, pronador quadrado Punho Flexão Flexor radial do carpo, flexor ulnar do carpo Extensão Extensor radial longo do carpo Extensor radial curto do carpo Extensor ulnar do carpo Quadro 1 - Demonstrativo dos movimentos realizados e principais músculos utilizados no uso da bicicleta Esse levantamento coletou medidas lineares de 11 variáveis as quais são apresentados através da média amostral, desvio padrão amostral e desvio padrão populacional e estão dispostos na tabela 2. Desvio Desvio Variável Média padrão Padrão Amostral Populacional Idade 33,57 14,26 13,92 Altura em pé -A 162,57 10,01 9,77 Peso 61,76 8,19 7,99 Comprimento do braço - B 72,47 4,38 4,28 Dist. Int. ombros - C 42,33 2,46 2,38 Largura bacia - D 45,57 2,60 2,53 Distância ombro/bacia - E 53,38 3,12 3,05 Distância joelho/chão - F 50,24 3,92 3,83 Distância bacia/ Joelho - G 41,29 5,62 5,49 Distância púbis/ chão 83,04 6,26 6,11 Comprimento da mão - H 19,26 0,89 0,87 Distância tornozelo ponta do pé - I 22,19 1,44 1,40 Comprimento do pé - J 26,48 1,63 1,59 Largura do pé - L 10,40 0,80 0,80 Fonte: Pesquisa realizada em outubro de 2005 dados em centímetros Tabela 2 Distribuição das médias e desvio padrão amostral e populacional dos segmentos corporais do ciclista em pé 4

5 5. Interpretação Ergonômica Propulsão e fadiga A propulsão humana exige certo esforço muscular. Esse esforço chega a desenvolver alguns músculos, como está sendo visto na figura 4 o indivíduo ao contrair e estender o músculo da perna chegou a desenvolvê-lo bastante. O movimento realizado na bicicleta é muito acelerado, exige maior esforço físico provocando fadiga muscular que é agravada quando se percorre grandes distâncias e ao subir ladeiras. A fadiga muscular caracteriza-se por sensação dolorosa, por incapacidade progressiva e enfraquecimento do movimento muscular. O músculo pode ficar fatigado quando há uma dilatação muscular que ocasiona um aumento do fluxo sanguíneo o qual provoca um aumento do volume do tecido. A fadiga muscular não é causada só pelo que passa no músculo, mas está relacionada com fatores do sistema nervoso, e possivelmente com a revitalização nervosa do próprio músculo, como também quando o músculo for usado de um modo que não é habitual, a sensação de dor aparece muito mais facilmente. O que quer que seja que interfira ou reduza o abastecimento de oxigênio a um músculo aumentará a propensão para a fadiga. Postura e conforto Na utilização da bicicleta todo um conjunto de músculos entra em atividade e se o indivíduo não se posicionar corretamente irá sentir, em curto período, cansaço muscular. Observou-se que apesar da bicicleta possuir algumas dimensões adequadas para faixa maior de usuários, mesmo assim estes usuários não obtêm uma boa postura, tendo em vista a má utilização do produto. Por outro lado, também, uma grande maioria não assume uma boa postura em virtude da inadequação de suas medidas antropométricas em relação a algumas dimensões da bicicleta, como pode ser mostrado na figura 2, usuário tem estatura de 1,78 m % e na figura 3, usuário com estatura de 1,63 m (média), e serem mais confortaveis em relação a bicicleta, ao contrário dos usuários na figuras 4 e 5, onde estes têm estaturas de 1,55m e 1,38 m respectivamente, medidas abaixo da média, não assumem uma boa postura na utilização do produto. Posicionamento sentado Observamos que no caso destes dois usuários de estaturas mais baixas (indivíduo na figura 4 e o indivíduo com a menor estatura da amostra, figura 5), não há uma boa postura, pois eles precisam deslocar-se para frente, sentando-se à beira do assento a fim de alcançar os pedais e o guidom e assim adquirir uma melhor posição para pedalar. Percebe-se que, nas fotos de perfil (figuras 2, 3, 4, 5) quanto menor as pernas do usuário, maior será seu deslocamento para frente, proporcionando como conseqüência uma postura mais inadequada em relação às pernas. O comprimento e formato da sela dependem da distância entre os ossos da bacia e o formato da pélvis, quanto maior for a distância entre os ossos da bacia e redonda a pélvis mais largo tem de ser a sela, como também o comprimento da sela depende da posição do tronco. Teixeira e Florindo (2004) comentam que ao sentar-se em uma posição que a coluna está bastante curva, uma sela estreita e mais confortável e funcional, se estiver sentado numa 5

6 posição mais ereta, normalmente uma sela mais larga se torna mais confortável. Se a sela estiver inclinada para trás o ciclista corre o risco de deixar dormentes algumas partes do corpo e vai inclinar a pélvis para trás, o que vai resultar numa maior pressão na zona lombar. Se estiver inclinado para frente o ciclista tenderá a mover-se para frente o que é muito desconfortável porque a parte mais estreita da sela não oferece apoio suficiente provocando demasiada pressão nos braços, pulsos e mãos. A altura da sela é fator importante para se conseguir uma posição confortável, se estiver muito alto o ciclista corre o risco de esticar em demasia os músculos e se estiver muito baixo a pressão nos quadríceps pode torna-se demasiado alta. Observa-se que na figura 5 o usuário senta-se com a região do cóccix (vértebras do final da coluna) Figura 2 Perfil Figura 3 Perfil Figura 4 Perfil Figura 5 Perfil - usuário Altura: 1,78 m Altura: 1,66 m Altura: 1,45 Altura: 1,38 m -menor estatura na amostra Figura 6 Posterior Figura 7 Posterior Figura 8 Posterior Na figura 4 o usuário já se aproxima mais do ponto de apoio da sela. Na figura 3 a aproximação ainda é maior e na figura 2 o usuário é o que melhor se adapta ao apoio da sela. No entanto, constatamos que a ponta da sela incomoda a região escrotal, necessitando talvez de um estudo mais aprofundado. Posicionamento da coluna e dos membros superiores Observando as figuras 2, 3, 4 e 5 verificamos como os braços dos ciclistas ficam estendidos para que as mãos alcancem o guidom, provocando um esforço sobre o músculo erector da coluna. Esta postura dificulta a mobilidade do usuário em realizar curvas no percurso, nestes casos, o usuário é obrigado a realizar uma torção no tórax, como forma de compensar a distância entre a sela e o guidom (figuras 4 e 5). Percebe-se que o guidom se encontra muito baixo em relação aos quatro usuários, (em certos casos chegando a ficar mais baixo do que a sela) fazendo com que o peso do tórax exerça pressão sobre as mãos, provocando dores no músculo palmar. O problema de o guidom ser extremamente baixo se dá pelo fato de que o dispositivo de ajuste de sua altura (espigão do guidom) é muito pequeno não possibilitando um ajuste mais fino no sentido de aumentar a sua altura. Nada que não pudesse ser solucionado aumentando-se a amplitude do espigão, como também modificando-se o próprio desenho do guidom para proporcionar maior aproximação 6

7 entre a área de pega do guidom e o tórax ou ombros. O ângulo de inclinação vertical (Ø) do punhos é regulável permitindo um bom ajuste, no entanto o ângulo horizontal ( ) é fixo, tendo que o ciclista se adequar a sua forma. (Figuras 9 e 10). Figura 9 ângulo vertical Figura 10 Ângulo horizontal Constatamos também que ao fazer uma curva o indivíduo torce o seu tronco, e os braços ficam estendidos dificultando a realização da curva, fato este agravado pela distância entre o guidom e a sela. Posicionamento dos membros inferiores Na atividade analisada, os membros inferiores realizam um esforço muscular mais intensivo. Nos usuários com medidas acima da média, percebemos que a distância entre a sela e os pedais não apresenta problema, por ser regulada, sendo possível chegar até 77 cm no ponto mais baixo do pedal, e também pelas medidas das pernas dos usuários mais altos serem em torno de 105 centímetros. Para os usuários que estão abaixo da média amostral, com distância calcanhar-bacia inferior a altura do quadro, que mede 75 centímetros, é quase impossível de se posicionar sobre a bicicleta, quando esta estiver parada, tendo o usuário de menor estatura que se posicionar com uma perna sobre o quadro e a outra no chão, como também, quando em movimento, o usuário fica impossibilitado de completar o ciclo dos pedais, se estiver sentado na sela, mesmo esta estando na altura mínima. A correta posição dos pés sobre os pedais é importante para que se tenha estabilidade suficiente para se manter o joelho e a cocha na linha de força e não perder potência na pedalada. A distância transversal entre os pedais é outra variável a ser considerada, quanto mais afastada estiver esta distância do eixo do corpo, mais desconfortável será a postura, maior a fadiga do usuário e menor será a potência muscular da pedalada. O pé deve está suportado pelo eixo do pedal na região dos joanetes. Quanto mais próximo estiver o eixo do pedal da região do joanete melhor será o aproveitamento da potência muscular e quando mais próximo do calcanhar menor será a potência, menor será a flexibilidade dos movimentos musculares dos pés, pernas e coxas com isso mais rápida será a fadiga muscular. Um outro aspecto observado foi a distância entre os braços da manivela do pedais que é de XX centímetros, o que favorece que o usuário, na busca de encontrar uma posição confortável, aproxime muito os pés do eixo de centro, da manivela dos pedais e do cobre corrente, provocando assim constantes ferimentos e contusões nos tornozelos, pés e parte inferior das pernas. Ângulo de Visão Verificamos que a inadequação dimensional do triângulo pedal-sela-guidom as dimensões antropométricas dos usuários de menor estatura, favorece a uma postura desconfortável em virtude deste projeta seu tórax para frente na busca de alcançar o guidom. Assim o usuário força a cabeça para traz para melhorar seu campo de visão, provocando com esse movimento 7

8 uma extensão do músculo trapézio e do sacro-espinhal, facilitando o surgimento de dores nos ombros e pescoço. Considerações finais Com a realização da avaliação ergonômica do sistema bicicleta-usuário do modelo Barra Circular da Monark, pode-se perceber inadequações dimensionais do produto em relação às medidas antropométricas coletadas, principalmente dos usuários de menor estatura, abaixo da média amostral. O formato do guidom e sua distância para a sela, estão relacionados a má postura do tórax do usuário. O formato da sela incomoda o usuário depois de alguns minutos de uso e necessita de um estudo mais aprofundado. A dimensão do quadro por ser muito alta, dificulta o acesso à sela. A percepção dos usuários quanto a sensação de conforto, as maiores reclamações foram relacionadas a dores nas coxas, costas e nádegas. Referências DUARTE, Francisco (org). Ergonomia e projeto na indústria de processo contínuo. Rio de Janeiro: COPPE/RJ: Lucerna, EDHOLM, O. G. A biologia do trabalho. Editora Inova Limitada, 1978 GANONG Willian F. Fisiologia Médica. 2ª edição. Atheneu Editora S.A, São Paulo, GOMES FILHO, João. Ergonomia do objeto: sistema técnico de leitura ergonômica. Escrituras Editora. São Paulo. P GRANDJEAN, Etiene. Manual de ergonomia: adaptando o trabalho ao homem.4º Edição. Trad. João Pedro Stein: Porto Alegre, IIDA, Itiro. Ergonomia projeto e produção. 3ª reimpressão. Editora Edgar Blücher Ltda. São Paulo, 1995 PALMER, Colin. Ergonomia. 1ª edição. Editora Fundação Getúlio Vargas. Rio de Janeiro, SHESTACK, Robert. Fisioterapia Prática. 3ª Edição. Manole Ltda, São Paulo, STANTON, Nevelle A. & YOUNG, Mark S. A guide to methodology in ergonomics. Taylor & Francis, London and New York, TEIXEIRA, Joaquim & FLÓRIDO, Renato. Ergonomia. Revista BIKE SPORT, nºs 11 e 12. ano 2004, Lisboa. acesso 20/04/