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3 FACTORES HUMANOS TERCERA EDICIÓN 39 ERGONOMÍA APLICADA El estudio del conjunto de características comunes en los miembros del grupo escogido, como posibles usuarios de un artefacto en proceso de diseño, sirve para precisar cuáles serán parte de los parámetros o determinantes para el diseño del art...

3 FACTORES HUMANOS TERCERA EDICIÓN 39 ERGONOMÍA APLICADA El estudio del conjunto de características comunes en los miembros del grupo escogido, como posibles usuarios de un artefacto en proceso de diseño, sirve para precisar cuáles serán parte de los parámetros o determinantes para el diseño del artefacto. En el estudio ergonómico se toman los que tengan suficiente injerencia en el problema particularizado que se está investigando. Estas características se dividen en: fisiológicas, psicológicas y sociológicas. La úlcera péptica es la erosión en las paredes internas del duodeno o el estómago a consecuencia de una secreción exagerada de ácidos gástricos: manifestación fisiológica. Sin embargo, la secreción de ácidos es consecuencia de una reacción de ansiedad (psicológica), que a su vez tiene como origen un conflicto de frustración motivado por las exigencias sociales de su entorno. Este ejemplo nos muestra que las tres características –fisiología, psicología y sociología– siempre estarán presentes en los estudios ergonómicos, enlazándose de tal manera que es imposible determinar una línea divisoria entre ellas. Por razones de estudio se desarrollarán separadamente; sin embargo, se debe tener en cuenta que su conjunción es inevitable en el desarrollo de cualquier investigación ergonómica. Todas las cualidades y características de los grupos en estudio que estén involucradas en los proyectos de diseño, por ser rasgos distintivos y comunes que pueden afectar las propuestas de solución, se pueden considerar como factores humanos, y se dividen en: factores fisiológicos, psicológicos y sociológicos. FACTORES FISIOLÓGICOS Se considera como estudio fisiológico, todos los factores biológicos que atañen al hombre como ser dinámico y cambiante en sus funciones vitales, con un proceso de desarrollo y cualidades orgánicas observables y mensurables. Este sistema orgánico es en parte responsable del comportamiento: capacidades y conducta del ser humano. Significa que las condiciones de funcionamiento de los órganos influyen en la capacidad física, intelectual y anímica, temporal o permanente del ser humano. Con fines ergonómicos, los factores fisiológicos se subdividen en estructurales y funcionales. Los estructurales son tratados por la anatomía y la antropometría, siendo la anatomía la que identifica la forma, ubicación y composición de los órganos y cuerpo; y la antropometría la que los dimensiona. 40 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS Los funcionales se refieren al hombre como organismo activo con sus capacidades cinéticas, homeostáticas y de desarrollo y sustitución de los tejidos; abarca los órganos sensoriales; necesidades e impulsos; capacidades musculares, sensoriales y de reacción; estudiadas por la biomecánica en el laboratorio. Para poder utilizar de manera aplicable los datos que aportan las disciplinas estructurales y funcionales, deberán ser procesadas por medio de la biometría. ESTRUCTURALES Anatomía La anatomía se ocupa del estudio de la estructura descriptiva y topográfica de los órganos y aparatos: esqueleto, articulaciones, músculos, vasos y nervios; permite comprender el cuerpo humano en sus partes y como un todo, dado que ningún órgano se halla aislado física ni funcionalmente. La ergonomía se interesa por la anatomía descriptiva que reúne los elementos anatómicos y funcionales. La anatomía descriptiva estudia huesos, nervios, músculos, etc., se subdivide en: osteología, neurología, artrología, miología, angiología, órganos de los sentidos, aparato de la digestión, aparato de la respiración y fonación, aparato urogenital y glándulas de secreción interna y externa. La anatomía nos informa de los órganos, sus conexiones e inserciones con otros órganos y de su evolución, nos muestra la proyección o apariencia superficial (anatomía superficial) y topográfica cuando se utilizan los planos cortantes. Descripción anatómica Para efectos de la descripción anatómica, el cuerpo humano se considera en posición vertical erguida. Esta se refiere a lo que está adelante del cuerpo como: anterior; detrás: posterior; afuera o lateral: externo; adentro: interno o medial; y para las posiciones extremas: arriba y abajo (fig. 6). La descripción anatómica utiliza comparaciones geométricas como: prisma, cilindro, cubo, de cara y de ángulo, de circunferencia, de diámetro, etc. Sin embargo, más que estas denominaciones lo que cuenta es la orientación en el espacio materializada por los cortes que seccionan al cuerpo humano en sentido vertical, horizontal y oblicuo. Los planos cortantes que considera la anatomía son: Mediano sagital, vertical anteroposterior que divide al cuerpo en dos partes iguales. Frontal, vertical pero perpendicular al sagital. CAPÍTULO TRES 41 ERGONOMÍA APLICADA Figura 6. Planos cortantes en el cuerpo y términos referentes a posición y dirección Craneal superior Plano sagital o medial Plano coronal o frontal Plano transverso Extremo distal del miembro inferior Lateral Posterior (dorsal) Medial Lateral Caudal o inferior Anterior (ventral) Sagitales, paralelos al mediano sagital. Transversales u horizontales son perpendiculares al eje vertical del cuerpo. Los oblicuos guardan un ángulo diferente a 90 grados con respecto al eje longitudinal del cuerpo o miembro, son los menos utilizados y más artificiales. Todos y cada uno de los cortes presentan dos caras: superior o inferior, derecha o izquierda, anterior o posterior. Algunos términos generales descriptivos de la anatomía humana 42 Posición anatómica: se considera el cuerpo de pie erguido, mirando al frente, con los brazos paralelos al eje de gravedad del cuerpo, con las palmas de las manos hacia adelante y juntos los miembros inferiores. No es una postura funcional. J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS Posición normal o fundamental: cuerpo erguido, con los brazos colgando a lo largo del tronco, las palmas de las manos mirando al cuerpo, los pies guardan un ángulo de apertura entre ellos de 30 a 40 grados a partir del eje de gravedad para aumentar la estabilidad; parte posterior del tronco, hombros y pecho algo encorvados; puede considerarse como la postura funcional. Profundidad: es una dimensión que se toma desde el eje central del cuerpo o del eje de alguna de sus partes. En todo órgano, a la parte que queda más cerca del plano medio se le llama interna; la que queda más lejos externa, la que mira adelante hacia el observador, anterior; la que mira hacia atrás, posterior; la que mira arriba, superior; y la que mira abajo, inferior. Los términos interior y exterior se reservan para los órganos huecos: interior por dentro y exterior por fuera. Superficial: se refiere a la ubicación de las partes externas del cuerpo. Distal y proximal: extremos relativos de los miembros o sus partes. El extremo proximal del miembro superior, por ejemplo, es el hombro y la mano es el distal. El codo es el proximal del antebrazo y la muñeca el distal del mismo. Eje de gravedad: visto el cuerpo lateralmente en posición normal, es la línea que pasa por la apófisis mastoidea en el cráneo y el acetábulo de la pelvis en la cadera y por la cara anterior de la articulación de la rodilla y el tobillo. El cuerpo humano anatómicamente no es simétrico. Unos órganos se hallan ubicados a derecha o izquierda, así el hígado a la derecha y el bazo a la izquierda; numerosos órganos son impares. Se considera simétrico un órgano impar cuando ambas partes laterales son iguales. ANTROPOMETRÍA La antropometría dimensiona las partes anatómicas. Esta disciplina se ocupa de las dimensiones físicas y proporciones del cuerpo humano (fig. 7). El acotamiento corporal es el que nos permite apreciar en tres dimensiones al hombre, tanto en sus partes como en su conjunto (fig. 8). Esta medición antropométrica se realiza en cada individuo integrante de un grupo poblacional en estudio; las resultantes cuantitativas de las mediciones son ordenadas en las tabulaciones y desarrolladas en histogramas biométricos. El grupo en estudio tiene características propias y diferentes a los grupos aledaños y como está en continua evolución, sufre cambios con la época en que se realice la investigación. Esto hace obligatoria la aplicación inmediata de los CAPÍTULO TRES 43 ERGONOMÍA APLICADA Figura 7. Medidas anatómicas generales b c f a d e Las dimensiones anatómicas genéricas están encaminadas a establecer las características que conforman el genotipo. a. Altura hombro b. Ancho máximo Figura 8. c. Profundidad d. Longitud del pie e. Ancho de cadera f. Talla o estatura Resolución volumétrica Se muestra el brazo con un eje longitudinal, relacionando cortes transversales en los que se observa el cambio tridimensional necesario, por ejemplo: en el diseño de moldes para guantes de protección 44 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS resultados del estudio para el momento, lugar geográfico y grupo en observación; de lo contrario, los parámetros conseguidos perderán vigencia de utilización. La dimensión antropométrica carece de aplicación posterior, puesto que registra la medida del individuo en un momento específico de su evolución y depende de la variabilidad física que es una constante en las distintas etapas de desarrollo del ser humano, debido a la edad, sexo, dieta, cultura, actividad laboral, recreativa, etc., que modifican sus particularidades somáticas e involucran factores fisiológicos y psicosociales (fig. 9). Muchas tablas publicadas en libros y folletos muestran las dimensiones promedio, para ser usadas como parámetros; estos promedios involucran un porcentaje bajo de la población en estudio y dejan por fuera la mayor porción de usuarios. De lo anterior deducimos que los promedios no pueden ser usados como cifras de trabajo en un proyecto de diseño, sino la franja presentada por la desviación estándar, comprendida entre los puntos de inflexión mínimo y máximo del histograma; o uno de los puntos de inflexión (Cálculo del histograma, pág. 62). Para la altura de un asiento se toma el punto mínimo de inflexión y para la altura de la puerta de un submarino el punto máximo de inflexión, mientras que para el asiento de un automóvil se utiliza la amplitud de variación. Figura 9. Somatotipos Ectomorfo Mesoformo Endomorfo CAPÍTULO TRES 45 ERGONOMÍA APLICADA Figura 10. Factores que inciden en el diseño Los trajes muy gruesos de los astronautas, por sus requeri-mientos de aislamiento del entorno, limitan la amplitud de movimientos Los zapatos de tacón alto y las faldas son parte de la vestimenta usada por las secretarias. La altura de la silla y los soportes están influenciados por estos factores Las posturas y atuendo que usan las personas para la ejecución de sus actividades, deben tenerse en consideración para determinar las medidas reales de los factores que inciden en el diseño. Las dimensiones deberán ser tomadas de acuerdo con las condiciones propias de la actividad en que se va a desempeñar la acción. Ropas o implementos caracteristicos de la actividad que se va a desarrollar con el objeto, deben tenerse en cuenta para la obtención de los parámetros (fig. 10). Cuando se van a determinar la dimensiones de una silla para secretaria, la altura del asiento se tomará con los zapatos de tacón alto, que son parte del atuendo profesional. La diferencia de dimensiones corporales dentro de una misma población es consecuencia de las disparidades genéticas que hace el genotipo; éste sumado a las características psicosociológicas que influyen en el individuo desde su nacimiento, es llamado fenotipo. 46 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS Figura 11. Diferentes dimensiones corporales Gimnasta rítmica Pesista Basquetbolista Luchador de sumo Femenino Pequeñas, delgadas Masculino Gran desarrollo muscular 20 a 35 años Masculino o femenino Estatura elevada, esbeltos 12 a 30 años Masculino Obesos, pesados Adolescentes 18 a 30 años Las características de la actividad deportiva se reflejan en las dimensiones y proporciones antropométricas El genotipo y fenotipo se evidencian en todo estudio dimensional y establecen la individualidad antropométrica, expresada en tablas y gráficas; se señalan como principales variables: sexo, edad, ocupación, localización geográfica, status y aspectos culturales. La ocupación es un ejemplo de variabilidad antropométrica: basquetbolistas, niñas gimnastas rítmicas, pesistas, luchadores de sumo, etc., muestran diferencias típicas (fig. 11). Si se realiza el estudio ergonómico de una cabina de camión, éste mostrará diferencias con la cabina de un automóvil que generalmente está ocupada por personas con un rango social y estatura mayores al de los conductores de camión. Dimensiones antropométricas Las dimensiones que se toman en un estudio antropométrico están determinadas por las variables predominantes de la actividad en análisis. Consecuentemente, la movilidad postural del sujeto en su accionar resuelve cuáles deberán ser las dimensiones CAPÍTULO TRES 47 ERGONOMÍA APLICADA Figura 12. Movilidad postural - Dimensiones antropométricas El operario inclina el torso ligeramente o descansa recargándose en el espaldar de la silla, el brazo se flexiona cubriendo varias distancias del alcance cuando opera los mandos; también se considera el desplazamiento en varias direcciones de la pelvis en el asiento para permitir el libre flujo sanguíneo; el movimiento de la cabeza para fijar la vista en los diferentes puntos del tablero; los movimientos corporales generales y ritmo, para mantener el equilibrio homeostásico como cambios de posturas de piernas y pies. En este ejemplo se puede determinar que el estudio del manejo de un control involucra un compendio extenso de posturas y movimientos, donde las dimensiones antropométricas sirven para calcular los desplazamientos. La biomecánica estudia los elementos del movimiento, desplazamiento y umbrales de cansancio, fuerza y capacidad de acción, en cuanto a velocidad de reacción y delicadeza de precisión. involucradas. Estas dimensiones estáticas de la secuencia del movimiento permiten elaborar tablas con información procesable biométricamente (fig. 12). La fiabilidad de los datos aportados por la antropometría es resultante de la escogencia de la muestra, que debe ser representativa del grupo en estudio. Estudios ya elaborados como los encontrados en las tablas, compendios libros de antropometría para actividades y espacios, son fuentes tomadas sobre grupos de personas civiles o militares que han tenido cambios por la evolución propia del género humano. Estas tablas sólo pueden servir como ejemplo para desarrollar los estudios de antropometría concernientes al reconocimiento del problema específico. 48 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS Medición antropométrica La antropometría para llevar a cabo sus mediciones utiliza instrumentos, entre otros: Escalas métricas, goniómetro, antropómetro, calibrador de piel plegada, calibrador de deslizamiento, cinta métrica, compás, tabla osteométrica, palatómetro, orbitómetro, carta de colores para cabello, carta de colores para ojos, báscula y muchos otros instrumentos diseñados a propósito del estudio dimensional del hombre. En la mayoría de casos no es posible conseguir el aparato apropiado, lo que obliga al diseño y fabricación del instrumento (Fig. 13) Figura 13. Dimensionamiento antropométrico por fotografía a A. Escala sacada de la medida (a) B. Escala directa de la fotografía Las medidas antropométricas pueden ser tomadas con suficiente precisión de una fotografía que muestre un elemento de dimensión conocida (a), de este objeto se saca una escala que se mueve sobre la fotografía, tomando las dimensiones necesarias de una persona ejecutando una acción o de un individuo estático. En el primer caso ilustrado se tomó la dimensión conocida de la caja (a) de un estudio que muestra malas posturas. Para el segundo se usó una escala graduada en centímetros que se colocó en el plano sagital, cercana al cuerpo; se toma la foto o video con el eje de la lente de la cámara a mitad de altura de fenómeno observado. CAPÍTULO TRES 49 ERGONOMÍA APLICADA FUNCIONALES Motivaciones e impulsos Los motivos que incitan a las personas a ejecutar acciones que las impulsen a satisfacer sus necesidades, oscilan entre impulsos básicos como son el hambre alimentaria y sexual, hasta otros psicosociológicos derivados de un complicado sistema social de relaciones interpersonales, que establecen motivaciones complejas, producto de un proceso de aprendizaje individual. La amistad, el prestigio y el éxito, son algunos ejemplos de estas motivaciones. Clasificación de los motivos Primarios, que no dependen del aprendizaje y surgen en el transcurso de la maduración, y secundarios, consecuencia del aprendizaje, que incluyen los temores inculcados y la mayoría de las motivaciones sociales. La característica de los impulsos primarios no son resultado del aprendizaje, sino de los fines que los satisfacen y los mecanismos de conducta correlativa que desarrollan. Los primarios se dividen en impulsos fisiológicos y generales. Los impulsos fisiológicos son el resultado de una necesidad interna. Los impulsos generales son independientes de las necesidades fisiológicas o del aprendizaje y serán tratados en el capítulo quinto de este libro. Necesidades biológicas Todo ser viviente está sujeto al ambiente que lo rodea. El aire que respiramos nos mantiene en dependencia con el entorno, en todo momento necesitamos de aire y podemos sobrevivir sólo unos minutos sin él. Y así mismo todas las necesidades biológicas son causantes de un mecanismo de reposición para mantener el equilibrio fisiológico; así, cuando aparece la necesidad biológica de mantener el cuerpo con las suficientes proteínas, grasas, azúcares, vitaminas y minerales, el organismo humano desarrolla una conducta cuyo objetivo es reducir esta necesidad. Consecuentemente con lo anterior se puede decir que las necesidades de supervivencia del hombre están divididas en: 1. Mantener el equilibrio fisiológico interno, que puede ser alterado por los agentes físicos del medio ambiente y a los cuales debe adaptarse. Estas necesidades son: oxígeno, equilibrio térmico, luz solar, control de sonido y vibración, entre otros, y los llamados impulsos generales. 50 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS 2. Las necesidades biológicas más destacadas que exigen el mantenimiento del metabolismo energético, son: agua y alimento, eliminación de desechos, impulso sexual, sueño y descanso, mantener la posición normal, actividad, movimiento y ritmo. Toda necesidad genera un impulso que lleva a una conducta y esta a su vez tiende a reducir o suprimir las condiciones que le dieron origen. A las consecuencias psicológicas de afirmación de las necesidades corporales las llamamos impulsos. Homeostasia (según Cannon, 1932), es la tendencia del cuerpo a mantener el equilibrio de las condiciones fisiológicas internas, como mecanismo para la preservación de la vida. Las necesidades fisiológicas son motores poderosos que generan conductas psicosociológicas complejas, pero el motivo inicial, que es la necesidad primaria, permanece invariable aunque el hombre haya conseguido logros espectaculares. Los astronautas seguirán necesitando del oxígeno, la comida, bebida y la eliminación de sus desechos. Las cápsulas y los trajes que usan deberán tener las posibilidades de satisfacer estas necesidades. Los impulsos fisiológicos son activados por los estímulos sensoriales, tisulares, hormonales y pueden ser múltiples o desconocidos dependiendo del caso. Estímulos Se llama estímulo a cualquier cambio de energía que activa órganos sensoriales. De todas las formas de energía física que existen en el mundo, nuestros órganos son sensibles –limitadamente, a algunas– e insensibles por completo a otras. El ojo, por ejemplo, responde solamente a una pequeña parte del espectro electromagnético total, y el oído responde únicamente a un rango limitado de vibraciones del aire, en tanto que los rayos cósmicos y las ondas de radio no activan directamente a los órganos de los sentidos, aunque sí los alteran. Hay seis clases de estímulos que activan a nuestros receptores: mecánicos, térmicos, luminosos, acústicos, químicos y eléctricos. Todas estas formas de cambio de energía deben considerarse como información potencial para el organismo, y los órganos de los sentidos han de entenderse como informadores. El ojo, la piel, la parte auditiva y recepción vestibular del oído interno proporcionan información espacial principalmente, pero también de tiempo. El oído es especialmente agudo para efectuar distinciones temporales. Los sentidos químicos –el olfato y el gusto–, tienen poco que ver con el espacio o el tiempo y nos hablan sobre todo de la composición de las materias en que se sustenta la vida, de la bebida y de los alimentos. Las restantes formas de sensibilidad están dirigidas a la captación de acontecimientos internos, de hechos que tienen lugar en el aparato digestivo CAPÍTULO TRES 51 ERGONOMÍA APLICADA y en los músculos (cuadro 2, Modalidades sensoriales principales y órganos de los sentidos). Llamamos sensación a la impresión que recibimos por medio de los sentidos. Las sensaciones pueden describirse en términos de sus dimensiones: cualidad, intensidad, extensión y duración. La cualidad nos dice lo “que es”, la intensidad “cuán fuerte es”, la extensión “cuán grande” y la duración “cuán prolongada” es la impresión sensorial. En todas las formas de la sensibilidad se observa al fenómeno del umbral. Para cada vía sensorial existe una magnitud del estímulo, pequeño pero mensurable, por debajo de la cual no hay sensación, llamado umbral mínimo absoluto, y por encima se aprecian los diversos brillos, volúmenes de sonido, intensidades de presión, etc. También existe el umbral máximo absoluto que es la magnitud máxima soportable; por encima de ésta se produce daño fisiológico. Muchos factores tanto internos como externos respecto del organismo de las distintas personas, varían de acuerdo con el momento en que se sucede la estimulación, la atención, el estado anímico, experiencias previas, etc., que afectan el tamaño de este umbral absoluto. Por lo tanto, los valores del umbral absoluto son cifras inestables. Necesidades fisiológicas En la búsqueda de la mejor satisfacción de sus necesidades fisiológicas el hombre ha ideado (inventado) artefactos y elementos cada vez más complejos. Las necesidades fisiológicas son fuentes del diseño; la ergonomía estudia y concluye los parámetros que sirven de soporte para el diseño de los productos que solucionan estas necesidades. Un ejemplo de ésto, son todos los artefactos y elementos que sirven para solucionar la necesidad de comer y beber: desde el arado, siembra y recolección con máquinas especializadas; el almacenamiento y preservación en refrigeradores; la preparación de alimentos por licuadoras y ayudantes de cocina, luego su cocción en ollas, estufas y hornos; los elementos de servicio en la mesa como platos, tazas y cubiertos, la mesa y sillas de comedor: todo lo anterior requiere de artefactos, que deben ser diseñados con parámetros ergonómicos. Las necesidades fisiológicas que deben considerarse son aquellas que tengan incidencia en el estudio particularizado. Las listadas a continuación no cubren la totalidad, pero son las más importantes: Necesidad de oxígeno Como se refirió al principio, el hombre requiere respirar aire continuamente y la falta por algunos minutos es causa de su deceso. También se debe anotar que el enrarecimiento del aire –como sucede en las alturas– cambia la conducta normal 52 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS de las personas: aparecen síntomas de deficiencia de coordinación muscular, pérdida de la memoria y una sensación de euforia que minimiza la apreciación de la grave situación en que se encuentra; se sabe del fin trágico de montañistas y aeronautas por esta sintomatología. Cuando en un recinto cerrado, caliente (+ de 22 °C), como podría ser el ambiente de una sala de clase sin aire acondicionado, los participantes sentirán un adormecimiento por la reducción del nivel del oxígeno. Cuando ocurre un incendio, la presencia de gases nocivos (monóxido de carbono) en el medio ambiente son detectados por el organismo a través del olfato y la dificultad de respirar, lo que motiva la acción de desalojo del lugar. Alimentos y agua Para mantener el metabolismo en un nivel normal se debe sostener el nivel de agua, reponiendo la cantidad perdida en función de la temperatura y humedad ambiente. La excreción de los riñones y la evaporación en el proceso de transpiración y respiración, se recupera bebiendo. Los tejidos biológicos exigen las cantidades de proteínas, grasas y azúcares para generar la energía necesaria en la normal actividad del ser vivo; las vitaminas y minerales para mantener los procesos de crecimiento; los carbohidratos que son fuente de las calorías. Cuando falta cualquiera de estos elementos, se siente hambre, que en este caso es la causa del “impulso”. El organismo no solamente regula cuándo y cuánto se debe comer, sino que también selecciona el alimento que viene a suplir la deficiencia específica, ya sean proteínas, carbohidratos, vitaminas o minerales. Los niños con deficiencia de calcio, escarban las paredes de las casas o comen tierra, como mecanismo de consecución del mineral faltante. Este mecanismo selectivo se va deteriorando con la evolución social del individuo, por ingestión continuada de comidas muy elaboradas y abundantes. Eliminación de desechos La necesidad biológica de suplir de alimento al tejido orgánico es responsable de producir la eliminación de los productos finales del proceso digestivo. La evacuación del exceso de líquidos por la micción y de los sólidos por la defecación, constituyen necesidades que en los primeros meses de vida son naturales pero modificadas por conductas aprendidas que nos llevan a escoger el momento y lugar de la excreción (fig. 14). Necesidad de rehuir al mal olor Que a veces se hace insoportable, nos indica que debemos alejarnos del lugar que contiene microorganismos que nos podrían infectar. CAPÍTULO TRES 53 ERGONOMÍA APLICADA Figura 14. Eliminación de desechos Todos los elementos en cada cuarto de baño se conjugan para cumplir y facilitar la eliminación de desechos, higiene personal y acicalamiento. Este ejemplo muestra la evolución de una necesidad primaria a la complejidad de costumbres sociales de la manera, momento y lugar en que se efectúan. Control de temperatura El hombre requiere mantener una temperatura interior de aproximadamente 37°C; este nivel se afecta por la temperatura ambiente. El control homeostásico, hace que las personas se quiten prendas, busquen lugares frescos, la sombra, o el aire acondicionado cuando sienten calor; se cubran con cobijas abrigadas, vestidos térmicos o se acerquen a fogatas cuando es frío lo que sienten. La temperatura normal ambiente para que una persona se sienta confortable, difiere notablemente debido al clima donde acostumbra vivir. Alguien que viva en la zona tropical en temperatura que fluctúa entre los 18 y 20°C, cuando llega a lugares de tempera54 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS Figura 15. Adaptación a la temperatura ambiental Esquimal con su vestido Indio del Amazonas con taparrabo Las condiciones ambientales del lugar geográfico en que habita el grupo, obligan a usar prendas que se acomoden al clima para poder mantener su equilibrio homeostásico. tura de 13°C sentirá un frío molesto, o bien un calor sofocante para las personas que llegan a climas cálidos provenientes de climas fríos. La determinación de frío o calor, corresponde a la comparación habitual de la zona en que habita el grupo en particular (fig. 15). Impulso sexual La necesidad de procrear para la supervivencia de la especie posee una significación especial y conduce a una motivación de intensidad muy fuerte. La motivación y el mecanismo de satisfacción será consecuencia de las hormonas sexuales y de los hábitos adquiridos mediante el aprendizaje. Las hormonas influyen en los caracteres sexuales, pero es en la conducta sexual en la que tienen mayor injerencia el aprendizaje, los hábitos y la experiencia. Las diferencias fisiológicas con respecto al sexo y la edad son notables; influyen anatómicamente el comportamiento de eliminación de desechos, la capacidad muscular y postura, la tendencia a actividades relativas a la maternidad en un CAPÍTULO TRES 55 ERGONOMÍA APLICADA período de gestación y cuidados del niño en la infancia, entre otras. También son importantes las diferencias fisiológicas por la edad, que tienen una gran importancia sobre todo en la actividad. En la medida en que el hombre o mujer avanza en edad tiende a una menor actividad, esto mismo ocurre en el interés sexual u otros motivos. La causa, probablemente está en los procesos somáticos. La edad fisiológica varía en cada persona, hay quienes a pesar de tener avanzada edad conservan su aparato fisiológico en la misma condición de otros que cronológicamente están veinte o más años atrás. Al definir el grupo se considera este aspecto. El sueño Es el impulso fisiológico que nos lleva al descanso y reposición de la energía y el equilibrio orgánico. No se sabe sobre el mecanismo del sueño pero se ha pensado que está controlado por los centros nerviosos cerebrales. El sueño vigilia es un estado de somnolencia que permite a la persona descansar, pero sus sentidos permanecen alerta para cualquier peligro o señal que considere importante para despertar completamente. Descanso Tenemos que tomar una actitud de descanso para permitir la reposición de nuestras fuerzas dismimuidas; después de un período de actividad se llega a la fatiga y es cuando el organismo necesita reposo. Dentro de los mecanismos de reposo están los de acostarse, sentarse o tomar posiciones de descanso que son características culturales por imitación. (ver figura 42). Movimiento Los seres humanos se mantienen en movimiento sin una razón aparente, pero esto es una necesidad fisiológica; si observamos a las personas, podemos ver que continuamente mueven las manos, la cabeza o diferentes partes del cuerpo sin razón aparente: esto es una necesidad de todo el sistema biológico motor, involucra el sistema nervioso, músculos y tendones. El desarrollo motor del niño exige un alto nivel de actividad, mientras que en los ancianos el metabolismo es más lento, lo cual hace que los movimientos exijan menor esfuerzo y mayor período entre movimientos. 56 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS Posición Las posiciones erguida o sedente son las más usuales, aprendidas o no, son utilizadas para desplazamiento, descanso y actividad; son notablemente diferentes en los ancianos, niños o mayores; como también por etnia y región geográfica. Cuando se adopta una posición insólita, como cabeza abajo, la acumulación de sangre en la cabeza así como la distorsión perceptual, causan malestar. Cambio de postura en la posición sedente Para evitar la congestión circulatoria y mantener el metabolismo, debemos cambiar constantemente de postura. Cuando se permanece mucho tiempo en una posición estática, estando parado, sentado o acostado, se siente incomodidad; entonces cambiamos de posición para permitir el libre flujo sanguíneo del músculo oprimido y evitar calambres (fig. 16). Figura 16. Silla ortopédica Esta silla muestra una buena apariencia estética, pero obliga a una posición estática que no permite la fácil circulación de la sangre en las partes presionadas, ya que no se puede cambiar de postura para liberarlas y permitir el flujo sanguíneo para evitar calambres. El diseñador se equivocó al plantear la hipótesis de que ésta proporcionaba gran descanso si seguía las curvas del cuerpo y olvidó la importancia de la necesidad fisiológica del movimiento conti-nuado y el cambio de postura. CAPÍTULO TRES 57 ERGONOMÍA APLICADA Figura 17. Cambios de postura durante el sueño 2 4 7 5 6 8 9 La ilustración muestra algunos cambios de postura durante siete horas de sueño, cada cambio permite aliviar la congestión sanguínea de los músculos presionados y evitar los calambres musculares. En el período de descanso acostado, una persona cambia de postura más de cincuenta veces mientras duerme. El control de temperatura también se logra mediante el mecanismo inconsciente de cubrir o destapar partes del cuerpo con la cobija. 58 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS En el sueño la persona cambia de postura de cincuenta a setenta veces durante ocho horas regulares. Estos movimientos también sirven para mantener el equilibrio térmico. La transpiración, el jadeo, el tiritar o el destapar inconscientemente todo o parte del cuerpo, son mecanismos de ajuste a los cambios de temperatura ambiental (fig. 17). Ritmo Se considera como la actividad o necesidad de movimiento no repetitivo que permite a cada uno de los músculos trabajar en períodos regulares de tiempo para mantener el equilibrio homeostásico. Es parte de la necesidad de movimiento y deberá ser tenido en cuenta en el diseño de consolas de control o máquinas de accionamiento repetitivo. Necesidad de supresión del dolor y rasquiña Para determinar cuál es la causa que produce el dolor, debemos observar los estímulos que lo originan: el pinchazo de una aguja, un golpe, el exceso de sonido, electricidad, etc.; pero la gran cantidad de factores componentes hacen difícil expresarlos en términos físicos. Si aplicamos calor radiante a una parte de la piel, en primera instancia sentiremos calor, pero si se aumenta en intensidad comenzaremos a sentir dolor. El organismo avisa que debe suprimirse esa sensación para evitar lesiones tisulares. La rasquiña significa también un mecanismo de defensa de menor intensidad que el dolor. Luz solar Necesitamos la luz del sol que trae los rayos ultravioleta e infrarrojos, entre otros, y sirve para mantener la vida. La luz solar es la responsable del principio de la vida: la evolución desde los aminoácidos hasta los vertebrados fue posible gracias a ella. La producción de la vitamina D necesaria para el metabolismo del calcio y la descomposición en la piel de la bilirrubina para prevenir la ictericia es consecuencia de los rayos solares. Supresión de ruidos molestos o dañosos Ya se vio como el ruido estimula el oído y se define como el “sonido no deseado” porque causa una sensación desagradable cuando se escucha. Los parámetros de medida son la frecuencia y la intensidad. La exposición del oído a un ruido ambiente intenso y continuado causa sordera, razón por la cual los obreros en fábricas ruidosas usan tapaoídos para prevenirla. El cambio de umbral puede ser solamente temporal y depende del tiempo e intensidad de exposición al ruido. La supresión absoluta del sonido es uno de los más molestos de los aislamientos sensoriales. CAPÍTULO TRES 59 ERGONOMÍA APLICADA Supresión de vibración o electromagnetismo molestos o dañosos Es el movimiento oscilatorio rápido que produce un cuerpo al desplazarse circular o linealmente. Como el sonido se mide por su intensidad y frecuencia, la percepción de la vibración se hace por medio de los órganos exteroceptores de la piel; sin embargo pueden afectar, si son muy fuertes, los órganos vestibulares del oído o células cerebrales. La disonancia afecta en diferentes frecuencias al cuerpo humano: sabemos que una frecuencia induce a ampliar la movilidad de una estructura, si la vibración es igual a la frecuencia de vibración de la estructura; como el cuerpo humano está compuesto de diferentes órganos, huesos, músculos, sangre, masa encefálica, etc., por lo tanto, una parte del cuerpo puede ser activada por una vibración que podría causarle daño siempre que la intensidad y duración sean lo suficientemente fuertes para la persona en particular. Muchos aparatos electrodomésticos pueden producir, y de hecho producen ondas electromagnéticas de luz, sonido o vibración, que dependiendo de su intensidad y duración, afectan los órganos que responden al tipo de señal emitida por estos aparatos. Algunas veces sentimos malestar, intranquilidad o agresividad, sin entender por qué sucede: es por causa de alguna fuente productora de ondas ultrasonoras o electromagnéticas, que estando por debajo o encima de nuestros umbrales perceptivos, no poseemos los órganos sensores con capacidad sensitiva para captar estas manifestaciones de energía, pero que sí nos afectan. La irradiación de rayos X, lo mismo que el campo electromagnético de un conductor eléctrico, son ejemplos de esta agresión. Algunos resultados fisiológicos a estos fenómenos, son: el cansancio visual y mental por ondas lumínicas producidas por tubos de neón; la vibración o ultrasonido imperceptible del motor de una máquina hace irascible al operario; la agresividad de un grupo numeroso de jóvenes asistentes a un concierto por el ritmo de tambor persistente y cercano al período del pulso del corazón; o bien, el malestar cerebral producido por una onda ultrasonora, cuya fuente es un radio receptor o aparato de sonido que la emite. El malestar sentido es el aviso para que nos alejemos de ese lugar, o suprimamos la fuente, aunque no podamos discernir qué es lo que nos está produciendo esta desagradable sensación. ADAPTACIÓN DEL INDIVIDUO AL MEDIO AMBIENTE La adaptación del individuo al medio ambiente es la capacidad del ser humano para sobrevivir en regiones de condiciones ambientales adversas o muy difíciles; está condicionada a la acomodación fisiológica, que funciona en rangos bastante amplios. Ejemplo: esquimales o beduinos. Sería muy difícil sobrevivir si el organismo trabajara demandando solamente condiciones ideales. 60 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS Esta conducta está sujeta a modificaciones tanto fisiológicas como psicológicas. El hombre aprende a adaptarse al ambiente en que vive y transferir este aprendizaje a nuevas situaciones para acomodarse a un medio que cambia constantemente. Esta capacidad de acomodación permite que el individuo se adapte a la zona geográfica con todas sus condiciones ambientales de temperatura, humedad, altura sobre el nivel del mar, período solar y todos los factores propios de la combinación de lugar geográfico y geológico, como: productos vegetales y animales para la dieta del grupo social; todo esto afecta su aparato fisiológico impartiéndole características anatómicas propias cuando el período de permanencia es suficientemente largo, como es el caso de los grupos étnicos (fig. 18). Figura 18. Adaptación del individuo al medio ambiente Los factores geográficos condicionan las necesidades impuestas por el medio ambiente, que el grupo soluciona utilizando los recursos de su entorno. Pieles para abrigos, gorros y botas en los siberianos y túnicas sueltas de color muy claro para reflejar el calor, en los beduinos. BIOMECÁNICA Concepto de biomecánica La biomecánica estudia el funcionamiento mecánico de los seres vivos y busca la explicación física de los fenómenos vitales. El interés por el estudio del movimiento del cuerpo humano nace de la necesidad de reconocer los rangos de capacidad de alcance, fuerza, velocidad y fatiga; además de las limitaciones de direcciones de movi- CAPÍTULO TRES 61 ERGONOMÍA APLICADA Figura 19. Movimiento rectilíneo A B A. Línea recta de desplazamiento en la vista lateral. B. Desplazamiento curvilíneo del codo. Todo movimiento rectilíneo de desplazamiento está compuesto por movimientos circulares, como se aprecia en la gráfica. Figura 20. Movimiento de un segmento (flexión) Punto de giro del hombro Húmero Punto de giro del codo Radio Punto de giro de la muñeca Cúbito Biceps Braquiorradial Triceps Punto de inserción del músculo El movimiento de flexión del antebrazo es mostrado aisladamente sin involucrar movimientos de hombro, brazo, muñecas, mano o dedos. En la ilustración se destacan algunos músculos, los puntos de giro proximal y distal del segmento y los puntos de inserción de los músculos en la estructura ósea. 62 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS miento angulares y de rotación, en una actividad específica de un grupo en estudio. Debe recordarse que estas cifras varían dependiendo de las diferencias anatómicas a consecuencia de factores tales como: edad, sexo, raza, fenotipo, ocupación, clase de ejercicio, posición del cuerpo; si lleva ropa y elementos de protección: máscaras, delantales, gafas, cascos, botas, guantes, e instrumentos propios de la actividad, o se encuentra desnudo, etc. La biomecánica es el estudio científico de índole estructural y fisiológico del comportamiento mecanoquímico del cuerpo en los seres vivos al realizar una acción. Este estudio puede ejecutarse en el laboratorio; sin embargo, muchas acciones deben ser observadas en el entorno propio de su condición. Por la observación y análisis, la biomecánica investiga los estados dinámicos consecutivos del cuerpo y de sus partes, de un accionar voluntario o involuntario, como una serie de reacciones musculares coordinadas e interdependientes. La estructura corporal del hombre le proporciona la posibilidad de realizar una amplia gama de movimientos, simultáneamente y en múltiples direcciones, por la acción coherente de sus segmentos. La estructura ósea, muscular, las articulaciones le facultan para realizar rotaciones, extensiones, elevaciones, inclinaciones, flexiones, abducciones y aducciones, entre otros, que logran el trabajo mecánico necesario para realizar las más diversas tareas. Es indispensable reconocer que “todo movimiento es rotacional, aún en el caso en que un segmento se esté desplazando en línea recta, este movimiento es consecuencia de la rotación de dos o más segmentos”. El tronco puede ascender o descender en línea recta, en un eje perpendicular al piso, esto es consecuencia de la rotación combinada de los segmentos: muslo, pierna y pie (fig. 19). El dimensionamiento de la energía necesaria para ejecutar un movimiento o combinación, es necesario para establecer el rango de aguante y los umbrales. Su estudio requiere de la contribución de disciplinas tales como: biofísica, anatomía, antropometría, física, mecánica, fisiología. Estas aportan datos en relación con capacidades, comportamientos, propiedades, relaciones mecánicas y reacciones a condiciones ambientales de diversa índole. La biomecánica permite entender el funcionamiento de los sistemas móviles del cuerpo, propiedades de los músculos y esqueleto, la fuente de energía, potencias desarrolladas, esfuerzos, etc., en un entorno. Ejemplo de esto es el trabajo mecánico desarrollado por los músculos esqueléticos del brazo, cuando se accionan para elevar un peso (fig. 20). Se utiliza la biomecánica para establecer las condiciones de trabajo que afectan al operario en cuanto a la parte fisiológica, cualificando y cuantificando las capacidades y sus efectos; estos incluyen los provocados por el entorno (fig. 21). CAPÍTULO TRES 63 ERGONOMÍA APLICADA Figura 21. Análisis biomecánico para el diseño de una valija Eje del cuerpo Eje de gravedad A A B Eje del cuerpo Eje de gravedad A Centro de gravedad de la maleta B B Punto de apoyo C Punto de apoyo (para cada tipo de maleta se requiere un estudio específico). Algunos de los factores biomecánicos para tener en cuenta son: A. Puntos de giro B. Amplitud de balanceo del cuerpo y maleta C. Separación de la maleta con el cuerpo para impedir el roce molesto al caminar, oscilación externo lateral D. Vestimenta E. Fuerza y umbral de fatiga por peso y tiempo F. Peso, volumen y dimensiones de la valija (ancho, largo y alto) G. Forma, tamaño y disposición del asa La capacidad muscular Es el dimensionamiento de la fuerza y aguante de un individuo cuando realiza una actividad. La fuerza se refiere al peso que puede levantar el individuo violando la ley de la gravedad, la presión que puede lograr con manos y brazos, el empuje o tracción, y el aguante al tiempo que puede mantenerse ejerciendo esta fuerza o movimiento. Tanto en la fuerza como en el aguante se pueden medir los umbrales en tiempo y en kilográmetros. 64 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS Velocidad de reacción y acción Una persona recibe un estímulo sensorial, razona una decisión y envía a sus músculos una orden de acción. El proceso completo requiere de un tiempo que es mensurable. La velocidad determinada de este proceso nos sirve para saber si una máquina puede ser manejada dentro de la capacidad de reacción de un grupo. Esta velocidad es variable: entre mayor sea el período de actuación, por el cansancio y las condiciones del entorno es más lenta. Deben considerarse todos los factores posibles que intervengan en la operación en estudio. Recursos de estudio, por: Fotografía, incluso la estereoscópica. Películas (cinematográfico) o el video. Simulación en computador. Radiografía. Electromiografía, entre otros. BIOMETRÍA La biometría procesa de manera coherente los datos obtenidos por la antropometría y la biomecánica, aplicando métodos estadísticos y matemáticos al estudio biológico de los seres vivientes. Es una ciencia extensa, pero en lo que atañe a la ergonomía, está limitada al estudio de los fenómenos que provean resultados aplicables a un proyecto de diseño. Cuando se observa una tabulación ordenada de dimensiones antropométricas o biomecánicas de una población, tales como talla, umbrales de capacidad auditiva, visual, resistencia a un esfuerzo muscular, se muestran cifras variables: ningún individuo es igual a otro de su grupo, las dimensiones son distintas de una persona a otra y a primera vista, no permiten una interpretación aplicable. Las características reconocibles de la vida son: la diversidad y el cambio. En la mayoría de los casos, un rasgo biológico muestra tendencias semejantes en sus valores y sus frecuencias similares revelan un principio de organización. Si para un rasgo, un valor se repite en un grupo de manera similar, es probable que esté representado con la misma amplitud de variación en un grupo análogo. De lo anterior se colige que la frecuencia de un valor nos está informando de su “probabilidad de aparición”, considerada como variable aleatoria, que puede ser manejada como un fenómeno estadístico. Algunas veces se acumulan cifras que no muestran regularidad o tendencia y de las que no se puede obtener ninguna información práctica o que arrojan conclusiones inexactas, en muchos casos es consecuencia de la escogencia indebida de la muestra. CAPÍTULO TRES 65 ERGONOMÍA APLICADA Extensión de aparición, es el intervalo de frecuencia de aparición de un fenómeno biológico. Este alcance oscila entre los límites de máximo y mínimo su extensión constituye la amplitud de variación y conforman la porción más representativa del grupo; el diseñador debe usar para su trabajo las cifras de la amplitud de variación. Modo, es el valor que se repite con mas frecuencia y media, es la medida aritmética. Modo y media son parámetros de posición que muestran la tendencia central. La media aritmética es el valor de medida que se consigue sumando todos los valores y dividiéndolos por el número de ellos. La media es un dato útil pero insuficiente; es fácil de calcular, pero el deseo de expresar en un número único un fenómeno complejo, conduce al riesgo de dejar por fuera del uso del artefacto a un crecido grupo de personas que se encuentran alejadas de la media. Se debe tener en cuenta que a los lados de la media, existe una dispersión, que constituye la mencionada amplitud de variación. La aplicación de la biometría sirve para encontrar datos manejables y aplicables, obtenidos del elevado número de variables propias de cada factor en una actividad específica, dentro de un grupo social. Así, se puede reconocer y considerar rasgos tales como: temperaturas corporales, velocidad de reflejos, frecuencias cardíacas, potencias musculares, tiempos de ejecución de una tarea, fatiga; estaturas y alcance y otros dimensionamientos del cuerpo humano. También tiene aplicación para factores sensoriales: la vista, oído etc.; y aspectos psicosociológicos como cansancio mental, miedos... La manera de determinar matemáticamente la amplitud de variación, para concluir con los parámetros de diseño, se logra por medio de una gráfica llamada histograma, donde se procesan matemáticamente los datos obtenidos. La abscisa muestra los valores sucesivos del rasgo en estudio y la ordenada la frecuencia de aparición de cada valor. Tomando como ejemplo la talla de un grupo en estudio (cuadro 1), se observa en el cuadro que entre más se desvía una talla de la media, menor será su frecuencia de aparición: los gigantes o enanos no son los más comunes. El histograma nos muestra que de un aparente desorden de datos, existe una organización (gráfica 1). 66 J. ALBERTO CRUZ G. - G. ANDRÉS GARNICA G. FACTORES HUMANOS Cuadro 1. Modelo de tabulación a b c d bxc 156 57 58 59 160 61 62 63 64 65 66 67 2 1 4 6 8 6 9 6 13 16 15 22 –12 –11 –10 –9 –8 –7 –6 –5 –4 –3 –2 –1 –24 –11 –40 –54 –64 –42 –54 –30 –52 –48 –30 –32 68 20 0 –471 69 170 71 72 73 74 75 76 77 78 79 180 21 17 14 16 8 10 6 6 5 1 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 21 34 42 64 40 60 42 48 45 10 44 24 e cxd f 288 121 400 486 512 294 324 150 208 144 60 22 2 3 4 6 7 9 11 13 15 18 21 22 21 68 126 256 200 360 294 384 405 100 484 288 22 21 18 16 13 10 8 6 4 3 2 1 474 N.C.= 238 Σ= 3 Σ = 5.995 Columnas a. Valores sucesivos del rasgo en estudio. Se colocan en la abscisa. b. Frecuencia de aparición de los casos observados. Al final de la columna el total de frecuencias, igual al total de casos observados. c. Desviación en relación con la media provisional. d. Producto de la frecuencia por la desviación; y las sumatorias de los productos negativos y de los positivos. e. Producto de las desviaciones por los valores de d; sumatoria. f. La frecuencia ideal sin las asperezas accidentales, debidas a un reducido número de observaciones. Se leen de la curva ya confeccionada. CAPÍTULO TRES 67