DIMENSIONAMENTO PRELIMINAR DE POSTOS DE TRABALHO E PRODUTOS - MODELOS ANTROPOMÉTRICOS EM ESCALA. Luiz Carlos Felisberto Prof. Dr. do Depto. de Desenho Industrial da FAAC/Unesp, campus de Bauru (luizcf@bauru.unesp.br). Av. Eng. Luiz E. C. Coube, s/n. 17033-360-Bauru-SP. fone: (14) 221 6062; fax: (14) 221 6054. Luis Carlos Paschoarelli Prof. Ms. do Depto. de Desenho Industrial da FAAC/Unesp, campus de Bauru (lcpascho@bauru.unesp.br) Av. Eng. Luiz E. C. Coube, s/n. 17033-360-Bauru-SP. fone: (14) 221 6062; fax: (14) 221 6054. Preliminary sizing of work-stations and products anthropometric models in scale. Anthropometry is an important discipline of the correlation Ergonomics/Design, facilitating the measuring of spaces and technical devices. Presenting characteristics and own limitations for application, it intended with this work to define new antropometrics parameters and starting from these to create human models in scale, representing the adult population, of the males and females, and in the percentiles 05, 50 and 95. Such models present limitations, but they facilitate the preliminary sizing of work-stations and products. Anthropometry, Ergonomics, Design 1. Introdução Design e Ergonomia caracterizam-se como ramos do conhecimento relativamente novos, que se correlacionam em seus contínuos processos de desenvolvimento. Dentre seus objetivos estão a satisfação humana em sua vivência social e física. Independente das mais variadas e distintas definições, estas disciplinas destacam-se ainda pelos aspectos tecnológicos, uma vez que seus fins são sempre aplicativos. Além disto, participam de seus procedimentos e objetivos, outras disciplinas e ciências, incluindo a antropometria. Esta disciplina é imprescindível para o dimensionamento do espaço e dispositivos de uso humano, já que caracteriza-se pela... aplicação dos métodos científicos de medidas físicas nos seres humanos, buscando determinar as diferenças entre indivíduos e grupos sociais, com a finalidade de se obter informações utilizadas nos projetos de (...) desenho industrial (...) e, de um modo geral, para melhor adequar esses produtos a seus usuários (BOUERI FILHO, 1999). A importância desta disciplina no aspecto projetual justifica-se pelos problemas de interface entre produtos e usuários, uma vez que os primeiros são produzidos num conceito de padronização, em oposição as características físicas dos segundos, os quais apresentam diferenças antropométricas individuais - observadas quanto ao sexo, idade e variações extremas; diferenças étnicas e de evoluções na população - época, clima, internacionalidade e migrações, dentre outros fatores de influência (IIDA, 1990). Os resultados tecnológicos da antropometria apresentam-se desde o dimensionamento preliminar, até o dimensionamento final de um espaço ou dispositivo de vivência ou trabalho humano. Entretanto, isto relaciona-se às necessidades projetuais, aos dados disponíveis e à confiabilidade nos mesmos, além da observação irrestrita quanto a origem dos dados antropométricos, caracterizados pelos contextos: espacial/geográfico; organizacional; etário/sexual; e científico.
Devido a estas características, contextos e situações, o uso e aplicação da antropometria - mais precisamente de dados antropométricos - no projeto deve ser observado com bastante atenção e cuidado. 2. Antropometria Brasileira No Brasil, os estudos na área da Antropometria podem ainda ser amplamente desenvolvidos, uma vez que devido as condições histórico-geográficas do país, torna-se difícil definir um padrão brasileiro, caracterizando as poucas referências de inestimável valor. Estes poucos dados encontrados são ainda representativos de situações - populacionais, geográficas, organizacional e etário/sexual - bastante específicas, tornandoos relativamente pouco confiáveis se consideradas e aplicadas em outras circunstâncias. Além disto apresentam-se normalmente na forma numérica (em tabelas), o que dificulta a aplicação prática. Outras fontes intensamente exploradas são aquelas originadas de normas e padrões internacionais, as quais apresentam problemas semelhantes aos já citados e podem retratar menos ainda a realidade brasileira. Assim, durante o processo projetual, particularmente na fase preliminar, dois tipos de problemas são enfrentados quanto aos dados antropométricos: qual referência antropométrica utilizar e como facilitar o uso prático dos dados normalmente apresentados na forma de tabela. Este trabalho objetiva definir parâmetros antropométricos (a partir de dados de diversas fontes e através de tratamento estatístico), que possam subsidiar a definição de modelos humanos em escala. Estes poderão ser utilizados no projeto e dimensionamento preliminares de postos de trabalho, vivência e dispositivos tecnológicos, de modo a facilitar esta tarefa. 3. Metodologia A partir desta proposta de trabalho, buscou-se desenvolver um método para elaboração e definição destes novos parâmetros antropométricos, com base em relações e equações estatísticas. Os primeiros procedimentos foram de coleta de dados de antropometria estática junto às principais fontes de informação, entidades e referências bibliográficas relacionadas à antropometria. Assim, foram selecionados dados de origem brasileira (INT, 1988; RODRIGUES, 1992; IIDA e WIERZBICKI, 1973 apud IIDA, 1990), bem como internacionais, cujas condições históricas e constituição étnica permitem sua utilização em determinadas regiões do Brasil com erro tolerável para fases preliminares de projeto (IIDA, 1990) - como dados dos EUA (STOUDT et alii, 1965, apud PANERO y ZELNIK, 1989); além de dados que devido ao seu caráter e representatividade científicos, são respeitados nos meios acadêmicos (DIN-33402, 1981 e BS-3044, 1990). Uma vez reunido este material, objetivou-se utilizar os dados relativos aos percentis 05 (%05), 50 (%50) e 95 (%95), para os sexos masculino e feminino, identificados para uma população adulta - acima dos 18 anos. Foram observadas 29 dimensões dos segmentos corpóreos humanos, que uma vez associadas viriam subsidiar a construção de modelos humanos em escala nas vistas frontal, sagital e Os procedimentos utilizados no tratamento estatístico podem ser observados a partir do seguinte desenvolvimento: Para a definição do percentil 50 final (% 50) f de cada uma das 29 variáveis antropométricas, realizou-se uma média dos dados deste percentil. Neste caso, foram
consideradas apenas aquelas referências que apresentavam o valor - do percentil 50 - de uma determinada variável; Para definição do percentil 05 final (% 05) f de cada uma das variáveis antropométricas, desenvolveu-se o seguinte procedimento: obteve-se o desvio padrão (SD) para cada fonte SD (50-05) = (%50) (%05) / 1,645 (IIDA, 1990) obteve-se a variância (Va) Va (50-05) = SD 2 (50-05) a partir da variância de cada fonte, obteve-se a variância total média (VT) VT (50-05) = Va (50-05)1 +Va (50-05)2 +...+ Va (50-05)n / n (LEME, 1959) com a variância total média, obteve-se o desvio padrão total (SDT) SDT (50-05) = ( VT (50-05) ) com o desvio padrão total e com o percentil 50 final, obteve-se o percentil 05 final. (%05) f = (%50) f - (SDT (50-05) x 1,645) Para definição do percentil 95 final (% 95) f de cada uma das variáveis antropométricas, desenvolveu-se o mesmo procedimento utilizado para o percentil 05: obteve-se o desvio padrão (SD) para cada fonte SD (95-50) = (%95) (%50) / 1,645 (IIDA, 1990) obteve-se a variância (Va) Va (95-50) = SD 2 (95-50) a partir da variância de cada fonte, obteve-se a variância total média (VT) VT (95-50) = Va (95-50)1 +Va (95-50)2 +...+ Va (95-50)n / n (LEME, 1959) com a variância total média, obteve-se o desvio padrão total (SDT) SDT (95-50) = ( VT (95-50) ) com o desvio padrão total e com o percentil 50 final, obteve-se o percentil 95 final. (%95) f = (% 50) f + (SDT (95-50) x 1,645) Em alguns casos, quando algumas das variáveis foram encontradas em apenas uma das fontes, os valores dos percentis 05, 50 e 95 foram transferidos integralmente para a tabela final; e mesmo assim algumas das variáveis não foram definidas por falta de dados. Os resultados numéricos obtidos podem ser observados na Tabela 1 e Figura 1. Figura 1 - Representação Bidimensional das 29 variáveis antropométricas.
FAAC / UNESP / BAURU Homens Mulheres Dimensões dos Segmentos Corpóreos % 05 % 50 % 95 % 05 % 50 % 95 Humanos 01 Estatura 159 171 182 149 160 170 02 Altura Piso - Ombros 132 142 152 123 133 143 03 Altura Piso Olhos 151 161 172 141 151 161 04 Altura Assento Cabeça 82 88 93 76 83 89 05 Altura Assento Ombro 54 58 63 46 54 59 06 Profundidade do Tórax 23 26 29 21 25 32 07 Profundidade do Abdome 19 22 26 17 21 26 08 Largura do Tórax 26 29 34 - - - 09 Largura do Bideltoide (ombros) 39 43 47 34 38 42 10 Distância alcance frontal máximo 69 76 83 62 71 79 11 Comprimento do Braço 33 36 40 - - - 12 Comprimento intercular Ombro 24 29 32 - - - Cotovelo 13 Comprimento intercular Cotovelo 23 25 28 - - - Punho 14 Comprimento Cotovelo - Ponta do dedo 45 49 55 36 43 50 médio 15 Comprimento intercular Joelho 35 40 44 - - - Maleolo 16 Altura Assento Coxa 12 14 17 11 14 17 17 Altura Piso Poplítea 34 44 55 36 40 44 18 Altura Piso Joelho 50 54 58 49 54 59 19 Distância Nádega Poplítea 43 48 53 42 47 52 20 Distância Nádega Joelho 55 60 65 52 58 63 21 Largura do Quadril 30 34 38 31 36 41 22 Altura entre pernas 76 80 87 66 73 80 23 Altura da Cabeça a partir do queixo 21 23 24 19 22 24 24 Largura da Cabeça 17 18 19 14 15 16 25 Profundidade da Cabeça 18 19 20 16 18 19 26 Comprimento do Pé 24 26 28 22 24 26 27 Largura do Pé 9 10 11 9 10 11 28 Largura do Calcâneo 6 7 8 6 6 7 29 Comprimento das mãos 18 19 20 16 17 19 Tabela 1 - Resultados finais do tratamento estatístico das variáveis antropométricas (dados em cm). 4. Tratamento Gráfico Com os resultados finais do tratamento estatístico, iniciou-se o desenvolvimento da modelagem gráfica, com o objetivo de se obter modelos humanos bidimensionais. Foram obtidas três vistas principais frontal, sagital e transversal; de indivíduos adultos, dos sexos masculino e feminino para os três percentis especificados: 05, 50 e 95. Este procedimento foi necessário, uma vez que ao aplicar parâmetros antropométricos no projeto do espaço ou dispositivos técnicos - mas precisamente no dimensionamento preliminar - a forma gráfica é superior à numérica, tanto no que refere-se a facilidade de aplicação como na visualização do contexto projetual. Dadas as particularidades da determinação dos dados antropométricos para confecção destes modelos; e das limitações quanto à aplicação, optou-se pelo uso de
formas poligonais para definição gráfica dos mesmos. Também, procurou-se distinguir o modelo humano masculino do feminino, agregando à cabeça deste último um volume considerado como sendo os cabelos. Outra particularidade dá-se com a representação da vista transversal, onde os modelos apresentam-se com o braço direito em extensão máxima e o outro apenas com o ante-braço e mão em extensão máxima enquanto que o braço permanece relaxado. Algumas dimensões, como por exemplo a largura dos joelhos em vista frontal, foram obtidas pela relação de proporcionalidade corpórea humana, uma vez que não haviam dados suficientes para a determinação destas. Entretanto considera-se que estas dimensões não caracterizam-se como significativas no dimensionamento preliminar de postos de trabalho. Com o uso de um software gráfico, foram criados ao total 18 (dezoito) modelos antropométricos (Figuras 2, 3, 4, 5, 6 e 7). 5. Discussão e considerações finais A antropometria é importante no dimensionamento ergonômico de espaços e dispositivos tecnológicos. Deste modo, considerando a particularidade geográfica e étnica brasileira que impossibilitam estabelecer um padrão antropométrico, muitos estudos ainda podem - e devem - ser desenvolvidos. Neste trabalho, foram tratados, com ferramentas estatísticas, dados reunidos de significativas referências antropométricas. Isto permitiu a definição de uma série de dados antropométricos os quais possibilitaram a construção de modelos humanos em escala. Os dados utilizados e o procedimento metodológico utilizado na obtenção dos modelos apresentam uma série de limitações que interferem no uso e aplicação dos resultados finais. Entretanto, estes resultados podem ser considerados suficientemente precisos e satisfatórios para o dimensionamento preliminar de postos de trabalho e produtos, uma vez que esta fase do projeto antecipa outras posteriores tais como a obtenção de dados da população alvo e a construção de mock-ups, onde então simula-se a interface física com a população usuária, permitindo reajustes naquelas dimensões mais críticas. Figura 2 - Modelos humanos masculinos, adultos, percentil 05, vistas frontal, sagital e
Figura 3 - Modelos humanos masculinos, adultos, percentil 50, vistas frontal, sagital e Figura 4 - Modelos humanos masculinos, adultos, percentil 95, vistas frontal, sagital e
Figura 5 - Modelos humanos femininos, adultas, percentil 05, vistas frontal, sagital e Figura 6 - Modelos humanos femininos, adultas, percentil 50, vistas frontal, sagital e
Figura 7 - Modelos humanos femininos, adultas, percentil 95, vistas frontal, sagital e Nota - Artigo apresentado no 4 o Congresso Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento em Design, realizado em Novo Hamburgo RS entre os dias 29/10 e 01/11/2000 Bibliografia BOUERI FILHO, J. J. (1999). Antropometria Aplicada à Arquitetura, Urbanismo e Desenho Industrial. São Paulo, FAU,. BS-3044. (1990). Guide to Ergonomics Principles in the Design and Selection of Furniture. London, Brithish Standards Institution. CRONEY, J. (1978) Antropometria para Diseñadores. Barcelona, Gustavo Gili. DIN-33402. (1981). Human Body Dimensions: Values. Berlin, DIN. FELISBERTO, L. C. (1994). Contribuição para o Estudo de uma Fresadora CNC de Pequeno Porte com Cabeçote Reversível do Tipo P. Huré. São Carlos, EESC-USP. (dissertação de mestrado) IIDA, I. (1990) Ergonomia - Projeto e Produção. São Paulo, Edgard Blucher. IIDA, I e WIERZBICKI, H. A. J. (1973) Ergonomia. São Bernardo do Campo, Comunicação, Universidade e Cultura. INT. (1988) Pesquisa Antropométrica dos Operários da Indústria de Transformação do Rio de Janeiro (volumes I e II). Rio de Janeiro, Instituto Nacional de Tecnologia. LEME, R. A. S. (1959). Curso de Estatística. São Paulo, Escola Politécnica da USP. PANERO, J. y ZELNIK, M. (1989). Las Dimensiones Humanas en los Espacios Interiores Estándares Antropométricos. Cidade do México, Gustavo Gili. RODRIGUES, O. V. (1992) Levantamento Antropométrico dos Trabalhadores Rurais do Estado de São Paulo. Bauru, FAAC/UNESP. SANTOS, N. dos (s.d.). Análise Ergonômica do Trabalho. Florianópolis. UFSC. STOUDT, H. W. et alii (1965). National Health Survey 1962: Weight, Heigth and Select Body Dimensions of Adults, United States 1960-1962. Washington D.C., U.S. Government Printing Office, Public Health Service Publication N o 1000.