VALORES SUBJETIVOS DE ESFUERZO PERCIBIDO

Un método aún más sencillo para calcular la carga de trabajo y el estrés de un trabajador es el uso de valores subjetivos del esfuerzo percibido. Dichos valores pueden reemplazar el costoso y relativamente voluminoso equipo que se requiere para realizar mediciones fi siológicas con la simplicidad de los valores verbales. Borg (1967) desarrolló la escala más popular para evaluar el ejercicio percibido durante las actividades de todo el cuerpo: la escala de Valores de Borg del esfuerzo percibido (RPE). 

Esta escala se construyó de tal manera que los valores entre 6 y 20 corresponden directamente al ritmo cardiaco (dividido entre 10) previsto para ese nivel de ejercicio (tabla 4.6). Se proporcionan anclas verbales para ayudar al trabajador en el desempeño de sus valores. 

Por lo tanto, con el fi n de garantizar una recuperación aceptable del ritmo cardiaco, con base en los lineamientos anteriores de ritmo cardiaco, la escala de Borg probablemente no deba exceder un valor de 11. Observe que los valores, debido a que son subjetivos, pueden ser afectados por experiencias anteriores y por el nivel de motivación del individuo. Por lo tanto, los valores deben utilizarse con precaución y quizá tengan que estar normalizados a los valores máximos de cada individuo.

LINEAMENTOS DEL RITMO CARDIACO - II

El ritmo cardiaco promedio se mide en dos periodos (áreas sombreadas) durante la recuperación posterior a la fi nalización de las tareas (vea la fi gura 4.22): 1) entre ½ y 1 minuto después y 2) entre 2 ½ y 3 minutos después. Una recuperación aceptable del ritmo cardiaco (y, por lo tanto, una carga de trabajo aceptable) se presenta si la primera lectura no excede de 110 latidos/minuto y la diferencia entre las dos lecturas es de al menos 20 latidos. 

Dado un típico ritmo cardiaco en reposo de 72 latidos/ minuto, la adición de un incremento aceptable de 40 latidos/minuto nos da un ritmo cardiaco de trabajo de 112 latidos/minuto, el cual está muy cercano al primer criterio de Brouha. Como comentario fi nal en relación con el ritmo cardiaco, es muy importante observar el comportamiento de éste durante horas de trabajo. Un incremento durante el trabajo en estado estable (vea la curva superior de la fi gura 4.22), que se llama elevación del ritmo cardiaco, indica una formación incremental de fatiga y una recuperación insufi ciente durante las pausas para descanso (Brouha, 1967). Es muy probable que esta fatiga sea consecuencia de la carga de trabajo físico, pero también podría ser el resultado del calor y el estrés mental y de una mayor proporción de trabajo estático en lugar de dinámico. En cualquier caso, la elevación del ritmo cardiaco debe evitarse mediante descansos adicionales.

LINEAMIENTOS PARA EL GASTO DE ENERGÍA Y PARA LA CARGA DE TRABAJO - VI

Bink (1962) propuso un límite de 5.33 kcal/min (21.3 Btu/min) para el consumo de energía aceptable en un día de trabajo de 8 horas. Este número corresponde a un tercio del consumo de energía máximo del hombre estadounidense promedio [en el caso de las mujeres, sería de 1/3 × 12 = 4 kcal/min (16 Btu/min)]. 

Si la carga de trabajo total es demasiado elevada (es decir, excede los límites recomendados), el metabolismo aeróbico podría no ser sufi ciente para proporcionar todos los requerimientos de energía y el trabajador debería depender de cantidades mayores de metabolismo anaeróbico, lo que le provocaría fatiga y la formación de ácido láctico. Por lo tanto, se debe proporcionar una sufi ciente recuperación para permitir que el cuerpo se restablezca de la fatiga y recicle el ácido láctico. Una pauta para la asignación de descanso fue desarrollado por Murrell (1965):

El valor de 1.33 kcal/min (5.3 Btu/min) es el consumo de energía durante el descanso. Considere el trabajo estresante que representa palear carbón en una tolva, que implica un gasto de energía de 9.33 kcal/min (37.3 Btu/min). Sustituyendo el valor W = 9.33 en la ecuación se obtiene R = 0.5. Por lo tanto, para proporcionar un tiempo adecuado para recuperarse de la fatiga, el trabajador necesitará permanecer en descanso aproximadamente la mitad del turno de 8 horas, es decir, 4 horas. La forma en la que se asigna el descanso también es importante. No tiene ningún sentido poner a un trabajador a laborar por 4 horas sin descanso a una velocidad de 9.33 kcal/min (37.3 Btu/min), esto es, exponerlo a sufrir de fatiga extrema y después darle un descanso de 4 horas. 

En general, la duración del ciclo de trabajo es la causa principal de que la fatiga aumente. Cuando se realiza trabajo pesado, el fl ujo sanguíneo tiende a ocluirse, lo que acelera aún más el uso de trayectorias anaeróbicas. Además, el proceso de recuperación tiende a ser exponencial, y los últimos momentos son los que menores benefi cios incrementales proporcionan. Por lo tanto, rachas cortas (de ½ a 1 minuto aproximadamente) de trabajo pesado combinado con periodos cortos de descanso proporcionan un máximo benefi cio. Durante periodos de ½ a 1 minuto, las fuentes de energía inmediatas de ATP y CP se agotan, pero pueden reabastecerse de manera muy rápida. Una vez que se acumula ácido láctico durante periodos de trabajo muy prolongados, se hace más difícil removerlo. Las micropausas de 1 a 3 segundos son de mucha utilidad ya que destapan cualquier vaso sanguíneo ocluido, y los descansos activos, durante los cuales el trabajador alterna el uso de sus manos y utiliza otros músculos, sirven para poner a descansar los músculos fatigados. También, es mejor que los trabajadores decidan el momento de tomar descansos cuando sientan la necesidad de ellos (a su ritmo) en contraste con los descansos prescritos (que dependen de la máquina). En resumen, se recomienda categóricamente el uso de ciclos trabajo/descanso cortos y frecuentes.

LINEAMIENTOS PARA EL GASTO DE ENERGÍA Y PARA LA CARGA DE TRABAJO - V

La postura también juega un papel importante debido al menor gasto de energía en las posturas con algún tipo de apoyo. Por lo tanto, una postura con el tronco inclinado, sin ningún soporte del brazo, consumirá 20% más energía que una postura totalmente vertical.

LINEAMIENTOS PARA EL GASTO DE ENERGÍA Y PARA LA CARGA DE TRABAJO - IV

La energía que se consume en una tarea varía de acuerdo con el tipo de trabajo a realizarse, la postura que se mantiene durante dicho trabajo y el tipo de transporte de carga. Se han recabado datos acerca del gasto de energía en cientos de tipos diferentes de trabajos, los más comunes de los cuales se muestran en la fi gura 4.20. De manera alterna, se puede calcular el consumo de energía mediante el empleo del modelo de predicción metabólica de Garg (1978). En el caso del manejo manual de materiales, la forma en la que se transporta la carga es un aspecto crítico, con costos de energía más bajos para cargas balanceadas sostenidas en el punto más cercano al centro de gravedad del cuerpo, donde se encuentran los grupos más grandes de músculos. Por ejemplo, una mochila en la espalda soportada por los músculos del tronco es menos demandante que cargar un peso igual en dos maletas, una en cada brazo. A pesar de que la carga está balanceada, esta última situación coloca la carga muy lejos del centro de gravedad y en músculos más pequeños como los de los brazos

LINEAMIENTOS PARA EL GASTO DE ENERGÍA Y PARA LA CARGA DE TRABAJO - III

Figura 4.18 Lista de verifi cación del análisis de therbligs.

Por lo general, el volumen de aire inspirado y expirado es el mismo, y sólo debe calcularse el porcentaje de oxígeno expirado a través del uso de un medidor de oxígeno. Se incluye un factor de conversión en una dieta típica en la que 4.9 kcal (19.6 Btu) de energía se produce por cada litro de oxígeno que se utiliza en el metabolismo.

LINEAMIENTOS PARA EL GASTO DE ENERGÍA Y PARA LA CARGA DE TRABAJO - II

La energía que se gasta en una tarea puede calcularse si se supone que la mayoría de la energía se produce a través del metabolismo aeróbico y se mide la cantidad de oxígeno consumido por el trabajador. La cantidad de aire inspirado se mide con la ayuda de un medidor de fl ujo y se asumeque contiene 21% de oxígeno. Sin embargo, no todo este oxígeno es utilizado por el cuerpo; por lo tanto, el oxígeno que se expira también debe medirse.

LINEAMIENTOS PARA EL GASTO DE ENERGÍA Y PARA LA CARGA DE TRABAJO - I

El proceso de contracción muscular requiere de energía. La molécula llamada ATP (adenosín-trifosfato) representa la fuente inmediata de energía, la cual interactúa físicamente con el puente de cruce de la proteína a medida que se rompe uno de los enlaces de fosfato de alta energía del ATP. Esta fuente es muy limitada pues dura sólo varios segundos y el ATP debe reabastecerse de inmediato de otra molécula llamada CP (fosfato de creatina). 

La fuente de CP también es limitada con menos de 1 minuto de duración (vea la fi gura 4.19) y debe ser regenerada a partir del metabolismo de los alimentos básicos que comemos: carbohidratos, grasas y proteínas. Este metabolismo puede ocurrir de dos modos diferentes: aeróbica, que requiere de oxígeno y anaeróbica, que no utiliza oxígeno. 

El metabolismo aeróbico, mucho más efi ciente, genera 38 ATP por cada molécula de glucosa (unidad básica de los carbohidratos), pero es relativamente lento. El metabolismo anaeróbico es muy inefi - ciente, pues produce sólo 2 ATP por cada molécula de glucosa, pero es mucho más rápido. 

Asimismo, la molécula de glucosa se fragmenta de manera parcial en dos moléculas de lactasa, las cuales en el ambiente acuoso del cuerpo humano forman ácido láctico, el cual está asociado directamente con la fatiga. Por lo tanto, durante los primeros minutos de trabajo pesado, las fuentes de energía del ATP y del CP se agotan muy rápidamente, por lo cual debe utilizarse el metabolismo anaeróbico para regenerar los almacenes de ATP. 

De un momento a otro, a medida que el trabajador alcanza el estado estable, el metabolismo aeróbico se iguala y mantiene la salida de energía, a medida que el metabolismo anaeróbico disminuye. Mediante el calentamiento y el comienzo lento del trabajo pesado, el trabajador puede minimizar la cantidad de metabolismo anaeróbico y la formación concurrente de ácido láctico asociado con la sensación de fatiga. 

A este retraso del metabolismo aeróbico completo se le conoce como défi cit de oxígeno, el cual fi nalmente debe ser compensado por la deuda de oxígeno de un periodo de enfriamiento, el cual siempre es mayor que el défi cit de oxígeno.

TRABAJO MANUAL Y LINEAMIENTOS DE DISEÑO

Aunque la automatización ha reducido drásticamente las demandas de energía humana en el ambiente industrial de nuestros días, la fortaleza muscular aún es la parte esencial de muchas ocupaciones, en particular de aquellas que involucran el manejo manual de materiales (MMH) o el trabajo manual. En dichas actividades, sobrepasarse en el movimiento de cargas pesadas puede estresar en gran medida el sistema músculo-esquelético, y dar como resultado casi un tercio de todas las lesiones que se presentan en el trabajo. Sólo la espalda inferior representa casi un cuarto de todas estas lesiones y una cuarta parte de los costos de compensación anuales de los trabajadores (Consejo de Seguridad Nacional, 2003). Las lesiones en la espalda van especialmente en detrimento de las personas debido a que a menudo dan como resultado lesiones permanentes, lo que signifi ca malestar y limitaciones del empleado así como un gasto signifi cativo para la compañía (un caso promedio que involucre cirugía puede exceder los 60 000 dólares en costos directos).

DIAGRAMA DE PROCESOS DE BIMANUAL - II

En el ejemplo, los “retrasos” y los “paros” son buenos puntos para comenzar. Por ejemplo, en la fi gura 4.17, la mano izquierda actúa como dispositivo de sujeción en casi todo el ciclo. Esto podría sugerir el desarrollo de un accesorio para fi jar el perno en U. Consideraciones adicionales para lograr movimientos balanceados de ambas manos sugieren que cuando el soporte sujete los pernos en U, ambas manos pueden utilizarse de manera simultánea de tal forma que cada una ensamble totalmente un sujetador de cable. Un estudio adicional de este diagrama puede dar como resultado la introducción de un eyector automático y de una rampa de gravedad para eliminar el elemento fi nal del ciclo “despache el ensamble”. El uso de la Lista de verifi cación del análisis de therblig (vea fi gura 4.18) puede también ser de gran utilidad en este análisis.

DIAGRAMA DE PROCESOS DE BIMANUAL - I

El diagrama de procesos de bimanual, a veces conocido como diagrama de procesos del operario, es una herramienta para el estudio del movimiento. Este diagrama muestra todos los movimientos y retrasos atribuibles a las manos derecha e izquierda y las relaciones que existen entre ellos. El propósito del diagrama de procesos de bimanual es identifi car los patrones de movimiento inefi cientes y observar las violaciones a los principios de la economía de movimientos. Este diagrama facilita la modifi cación de un método, de tal manera que se pueda lograr una operación equilibrada de las dos manos así como un ciclo parejo más rítmico que mantenga los retrasos y la fatiga del operario a niveles mínimos. 

Como de costumbre, el analista le pone el título Diagrama de procesos de dos manos y le añade toda la información de identifi cación necesaria, entre ella el número de parte, el número de diagrama, la descripción de la operación o proceso, el método actual o propuesto, la fecha y el nombre de la persona que hizo el diagrama. Inmediatamente debajo de la información de identifi cación, el analista bosqueja la estación de trabajo dibujada a escala. El bosquejo materialmente ayuda a presentar el método en estudio. La fi gura 4.17 muestra un típico diagrama de procesos de bimanual de un ensamblado sujetado por cable, con los tiempos de cada therblig obtenidos a partir de un cronómetro. 

En seguida, el analista comienza a construir el diagrama de procesos de bimanual mediante la observación de la duración de cada elemento, luego de lo cual determina la cantidad de tiempo que va a representarse en el diagrama dibujado a escala. 

Por ejemplo, en la fi gura 4.17, el primer elemento, “Obtenga el perno-U”, tiene un tiempo de 1.00 minutos y se marca un espacio largo o cinco espacios pequeños verticales. Bajo la columna “Símbolos” está escrito RE (alcanzar), que indica que se ha llevado a cabo un movimiento efi ciente. Observe también que está involucrada una sujeción (G), la cual no se mide de manera independiente, puesto que no es posible en la mayoría de los casos medir el tiempo de los therbligs de manera individual. En seguida, el analista diagrama “Colocar el perno U” y continúa con la mano izquierda. En general, es menos confuso diagramar completamente las actividades de una mano antes de estudiar la otra. 

Después de que se han diagramado las actividades de ambas manos, el analista genera un resumen en la parte inferior de la hoja, en el cual indica el tiempo del ciclo, las piezas por ciclo y el tiempo por pieza. Una vez que se ha elaborado el diagrama de procesos de bimanual de un método existente, el analista puede determinar qué mejoras puede implantar. 

A estas alturas se deben aplicar algunos corolarios importantes de los principios de la economía de movimientos: 

1. Establecer las mejores secuencias de los therbligs. 

2. Investigar cualquier variación sustancial en el tiempo que se requiere para llevar a cabo cierto therblig y determinar la causa. 

3. Examinar y analizar los titubeos para determinar y, posteriormente, eliminar sus causas. 

4. Como un objetivo a lograr, enfocarse en los ciclos y en sus partes terminadas en la menor cantidad de tiempo. Estudie las desviaciones respecto a estos tiempos mínimos para determinar las causas.

MOVIMIENTOS BÁSICOS

Como parte del análisis de movimientos, los Gilbreth concluyeron que todo trabajo, ya sea productivo o no, se realiza mediante el uso de combinaciones de 17 movimientos básicos a los que ellos llamaron therbligs (Gilbreth pronunciado al revés). Los therbligs pueden ser efi cientes o inefi cientes. Los primeros directamente estimulan el progreso del trabajo y con frecuencia pueden ser acortados, pero por lo general no pueden eliminarse por completo. Los therbligs inefi cientes no representan un avance en el progreso del trabajo y deben eliminarse aplicando los principios de la economía de movimientos. Los 17 therbligs, junto con sus símbolos y defi niciones, se muestran en la tabla 4.5.

ESTUDIO DE LOS MOVIMIENTOS - II

Figura 4.16 Lista de verifi cación de la economía de movimientos.

ESTUDIO DE LOS MOVIMIENTOS - I

El estudio de los movimientos implica el análisis cuidadoso de los movimientos corporales que se emplean para realizar una tarea. Su propósito es eliminar o reducir movimientos inefi cientes y facilitar y acelerar los movimientos efi cientes. A través del estudio de los movimientos en conjunto con los principios de la economía de movimientos, el trabajo puede rediseñarse para que incremente su efi cacia y genere un elevado índice de producción. Los Gilbreth fueron pioneros en el estudio de los movimientos manuales y desarrollaron leyes básicas de la economía de movimientos que aún se consideran fundamentales. 

Ellos también fueron responsables del desarrollo de los estudios detallados de la fotografía en movimiento, conocidos como estudios de micromoción, los cuales han demostrado ser invaluables para estudiar las operaciones manuales altamente repetitivas. El estudio de los movimientos, en un sentido amplio, abarca ambos estudios que se llevan a cabo como un simple análisis visual y estudios que utilizan equipo más costoso. 

Tradicionalmente se utilizaron cámaras de película de imágenes en movimiento, pero en la actualidad se emplea de manera exclusiva videocámaras, debido a la facilidad que poseen de regresar y volver a reproducir secciones, la capacidad de congelar una imagen en grabadoras de casete de videocinta de cuatro cabezas (VCR) y la eliminación de la necesidad del revelado de la película. En vista de su costo signifi cativamente más elevado, la micromoción por lo general se emplea sólo para estudiar tareas extremadamente más activas con un alto grado de repetitividad. 

Los dos tipos de estudios pueden compararse de la siguiente manera: observe una pieza bajo una lupa y luego obsérvela bajo el microscopio. El detalle adicional que revela el microscopio es necesario sólo en el caso de las tareas más productivas. De manera tradicional, los estudios de micromoción se grababan en un diagrama de movimiento simultáneo (simo), mientras que los estudios de movimiento se registraban en un diagrama de procesos de bimanual. En realidad, un diagrama simo se utiliza rara vez en la actualidad, pero el término a veces se aplica al diagrama de procesos de bimanual.

MINIMICE LA FIJACIÓN DE LA VISTA - RESUMEN

Los principios de las capacidades humanas y la economía de movimientos se basan en una comprensión elemental de la psicología humana y deben ser de gran utilidad en la aplicación del análisis de métodos con el operario en mente. Sin embargo, el analista no necesita ser un experto en anatomía y psicología humanas para poder aplicar estos principios. En realidad, para propósitos de la mayoría de las tareas, es sufi ciente utilizar la Lista de verifi cación de la economía de movimientos, la cual resume la mayoría de estos principios en un formato tipo cuestionario (vea la fi gura 4.16).

MINIMICE LA FIJACIÓN DE LA VISTA

Aunque las fi jaciones y movimientos de los ojos no pueden eliminarse en la mayoría de los trabajos, la ubicación de los objetivos visuales principales debe optimizarse respecto al operario. La línea de vista normal es de alrededor de 15° por debajo de la horizontal (vea la fi gura 5.5) y el campo visual principal se defi ne, grosso modo, como un cono con un arco de ±15° centrado en la línea de vista. Ello implica que, dentro de esta área no son necesarios los movimientos de la cabeza y se minimiza la fatiga de los ojos.

TRABAJO CON AMBAS MANOS Y PIES DE MANERA SIMULTÁNEA

En razón de que la mayoría de los ciclos de trabajo se lleva a cabo con las manos, resulta económico liberarlas del trabajo que puede llevarse a cabo con los pies, pero sólo si este trabajo se realiza mientras las manos están ocupadas. Puesto que las manos son más hábiles que los pies, sería un poco tonto dejar que éstos ejecuten tareas mientras las manos estuvieran ociosas. Los dispositivos de pedal que permiten la sujeción, sacado de partes o alimentación a menudo pueden arreglarse para liberar las manos para otro trabajo más útil y, en consecuencia, reducir el tiempo del ciclo (vea la fi gura 4.15). Cuando las manos están en movimiento los pies no deben moverse, puesto que los movimientos simultáneos de las manos y pies son difíciles. Sin embargo, los pies pueden estar aplicando presión a algo, como, por ejemplo, a un pedal. Asimismo, el operario debe estar sentado, ya que es difícil operar un pedal mientras se está parado, lo cual signifi ca mantener el peso de todo el cuerpo con el otro pie.

USO DE LA CLASIFICACIÓN PRÁCTICA MÁS BAJA DE MOVIMIENTOS - II

4. Los movimientos de dedos, muñecas, antebrazos y brazos superiores, que comúnmente se conocen con el nombre de movimientos de hombros o de cuarta clase, requieren considerablemente más tiempo para una distancia determinada que las tres clases descritas con anterioridad. Los movimientos de cuarta clase se utilizan para realizar movimientos de transporte de partes que no se pueden alcanzar con sólo estirar el brazo. Con el fi n de reducir la carga estática de los movimientos de los hombros, las herramientas deben diseñarse de tal manera que el codo no tenga que elevarse mientras se lleva a cabo el trabajo. 

5. En los movimientos de quinta clase se incluyen movimientos corporales tales como del tronco, los cuales son los que consumen una mayor cantidad de tiempo y que, en general, deben evitarse. 

Los movimientos de primera clase requieren la menor cantidad de esfuerzo y tiempo, mientras que los de quinta clase se consideran los menos efi cientes. Por lo tanto, en la práctica utilice siempre la clasifi cación de movimientos más baja posible para realizar el trabajo de manera adecuada. Lo anterior involucrará una consideración muy cuidadosa de la ubicación de las herramientas y materiales, de tal manera que se puedan diseñar los patrones de movimiento ideales. 

Esta clasifi cación del movimiento fue demostrada de manera experimental por Langolf et al. (1976), mediante una serie de movimientos posicionales hacia y desde objetivos, conocidos como tarea de ramifi cación de Fitts (Fitts, 1954), tema que se estudia con mayor detalle en el capítulo 7. El tiempo del movimiento aumenta en función de la difi cultad de la tarea (vea la fi gura 4.14), pero también aumenta a mayores niveles de clasifi cación; esto es, la pendiente del brazo (105 ms) es más abrupta que la de la muñeca (45 ms), la cual a su vez es más abrupta que la del dedo (26 ms). El efecto se debe simplemente al tiempo adicional que se requiere para que el sistema nervioso central procese articulaciones adicionales, unidades motoras y receptores.

USO DE LA CLASIFICACIÓN PRÁCTICA MÁS BAJA DE MOVIMIENTOS - I

El conocimiento de la clasifi cación de los movimientos juega un papel importante en el uso apropiado de esta ley fundamental de la economía de movimientos en los estudios de métodos. La clasifi cación es la siguiente: 

1. Los movimientos de los dedos se llevan a cabo moviendo el o los dedos mientras que el resto del brazo se mantiene inmóvil. Éstos son movimientos de primera clase y los más rápidos de las cinco clases de movimientos. Los movimientos típicos de los dedos son enroscar una tuerca, golpear las teclas de una máquina de escribir o tomar una pieza pequeña. Por lo general

existe una diferencia muy signifi cativa en el tiempo que se requiere para llevar a cabo movimientos con los dedos, de los cuales el índice es el más rápido. Debido a que los movimientos repetitivos de los dedos pueden traer como consecuencia desórdenes de trauma acumulativo (vea el capítulo 5), las fuerzas de éstos deben mantenerse en un nivel bajo mediante el uso de interruptores de barra en lugar de interruptores de disparo. 

2. Los movimientos de dedos y muñecas se llevan a cabo mientras el antebrazo y el brazo superior se mantienen estacionarios y se conocen con el nombre de movimientos de segunda clase. En la mayoría de los casos, los movimientos de dedos y muñecas consumen más tiempo que, estrictamente, los movimientos de dedos. Los movimientos típicos de dedos y muñecas ocurren cuando se coloca una parte en una base o soporte o cuando se ensamblan dos partes que embonan. 

3. Los movimientos de dedos, muñecas o del brazo inferior, que se conocen comúnmente como movimientos del antebrazo o movimientos de tercera clase, incluyen aquellos movimientos realizados por el brazo debajo del codo mientras que el brazo superior permanece estacionario. Como el antebrazo está formado por músculos relativamente fuertes y que no se fatigan, las estaciones de trabajo deberían estar diseñadas para hacer uso de estos movimientos de tercera clase en lugar de movimientos de cuarta clase. Sin embargo, el trabajo repetitivo que involucra fuerza con los brazos extendidos pueden provocar lesiones, por lo que la estación de trabajo deberá estar diseñada de tal manera que los codos puedan mantenerse a 90° mientras se realiza el trabajo. 

USO DE MOVIMIENTOS CURVOS CONTINUOS

Debido a la naturaleza de los enlaces de los segmentos del cuerpo (los cuales típicamente se aproximan a las articulaciones), es más fácil que el ser humano produzca movimientos curvos, esto es, que gire alrededor de una articulación. Los movimientos en línea recta que involucran cambios repentinos y agudos de dirección requieren de más tiempo y son menos precisos. Esta ley puede demostrarse fácilmente si se mueve cualquiera de las manos siguiendo un patrón rectangular y después moviendo la misma mano, ahora con un patrón circular de aproximadamente la misma magnitud. Es muy evidente la gran cantidad de tiempo que se requiere para realizar los cambios repentinos de dirección de 90°. Para realizar un cambio de dirección, la manos deben desacelerarse, cambiar de dirección y acelerarse hasta que sea el momento de desacelerar de nuevo para hacer el siguiente cambio de dirección. Los movimientos curvos continuos no requieren desaceleración y, en consecuencia, se llevan a cabo más rápido por unidad de distancia. Lo anterior se demuestra de una manera muy precisa en la fi gura 4.13, con sujetos que realizan movimientos posicionales con la mano derecha en ocho direcciones en un plano horizontal a partir de un punto de comienzo central. El movimiento de la izquierda inferior a la derecha superior (giro alrededor del codo) requirió 20% menos de tiempo que el movimiento perpendicular desde la derecha inferior hasta la izquierda superior (movimientos adicionales no normales lineales de los brazos y hombros).

UTILICE LOS RITMOS NATURALES DEL CUERPO

Los refl ejos de la espina dorsal que excitan o inhiben los músculos también conducen a ritmos naturales en el movimiento de los segmentos del cuerpo. Éstos pueden compararse de manera lógica con los sistemas de segundo orden masa-resorte-carga, donde los segmentos del cuerpo representan la masa y el músculo resistencia interna y amortiguamiento. La frecuencia natural del sistema dependerá de los tres parámetros, pero la masa del segmento tendrá el efecto mayor. Esta frecuencia natural es fundamental para el desempeño efi caz y automático de una tarea. Drillis (1963) ha estudiado una gran variedad de tareas manuales comunes y ha sugerido ritmos óptimos de trabajo de la manera siguiente:

Figura 4.12 Estación de trabajo ideal que permite al

operario ensamblar un producto a través de una serie

de movimientos simétricos realizados de manera simultánea

hacia afuera y hacia el centro del cuerpo.

MUEVA LAS MANOS SIMÉTRICAMENTE Y DE FORMA SIMULTÁNEA HACIA Y DESDE EL CENTRO DEL CUERPO

Es natural que las manos se muevan en patrones simétricos. Cualquier desviación respecto a la simetría en una estación de trabajo para dos manos da como resultado movimientos torpes por parte del operario. La difi cultad de palmearse el estómago con la mano izquierda mientras se toca la parte superior de la cabeza con la mano derecha es algo muy familiar para muchas personas. Otro experimento que puede ilustrar fácilmente la difi cultad que representa realizar operaciones no simétricas consiste en tratar de dibujar un círculo con la mano izquierda mientras se intenta dibujar un cuadrado con la derecha. La fi gura 4.12 muestra una estación de trabajo ideal que permite al operario ensamblar un producto de acuerdo con una serie de movimientos simétricos simultáneos hacia afuera y hacia el centro del cuerpo.

COMIENCE Y TERMINE LOS MOVIMIENTOS CON AMBAS MANOS SIMULTÁNEAMENTE

Cuando la mano derecha trabaja en el área normal del lado derecho del cuerpo y la mano izquierda lo hace en el área normal a la izquierda del cuerpo, la sensación de equilibrio tiende a inducir un ritmo en el desempeño del operario, el cual da como resultado un nivel de productividad óptimo. La mano izquierda, en la gente diestra, puede ser tan efi ciente como la derecha y debe utilizarse. Un boxeador diestro aprende a golpear de una manera tan efi ciente con la mano izquierda como con la derecha. Una mecanógrafa veloz es tan buena para utilizar una mano como la otra. En un gran número de casos, se pueden diseñar las estaciones para hacer “dos a la vez”. Mediante el uso de accesorios dobles para sujetar dos componentes, ambas manos puede trabajar al mismo tiempo, haciendo movimientos simétricos en direcciones opuestas. Un corolario de este principio es que ambas manos no deben estar ociosas simultáneamente, excepto durante periodos de descanso. (Este principio fue el que siguió Frank Gilbreth al rasurarse con ambas manos de manera simultánea.)

USO DE MOVIMIENTOS BALÍSTICOS PARA ADQUIRIR VELOCIDAD

Durante los refl ejos de la espina, siempre se presenta la innervación cruzada de agonista y antagonista. Esto minimiza cualquier confl icto innecesario entre los músculos así como el consecuente gasto de un exceso de energía. Por lo general, en un movimiento corto (menor a 200 milisegundos), torpe y voluntario, el agonista es activado y el antagonista es inhibido (proceso que se llama inhibición recíproca), con el fi n de reducir contracciones musculares contraproducentes. Por otro lado, para movimientos precisos se utiliza el control de la retroalimentación de ambos conjuntos de músculos, lo cual incrementa el tiempo de los movimientos. Con frecuencia esto se conoce con el nombre de concesión velocidad-precisión.

NO INTENTE REALIZAR MOVIMIENTOS PRECISOS O CONTROL FINO INMEDIATAMENTE DESPUÉS DE REALIZAR TRABAJO PESADO

Éste es el corolario del principio anterior de las capacidades humanas. Las pequeñas unidades motoras tienden a utilizarse continuamente durante los movimientos normales y, a pesar de que son más resistentes a la fatiga que las unidades motoras grandes, pueden experimentar fatiga. Un ejemplo típico donde este principio se viola se presenta cuando los operarios cargan sus estaciones de trabajo antes de su turno o se surten de partes durante un turno. Levantar contenedores con cargas pesadas requiere la admisión de unidades motoras pequeñas, así como de unidades motoras más grandes con el fi n de generar las fuerzas musculares necesarias. Durante el levantamiento y reaprovisionamiento, algunas de las unidades motoras se fatigarán mientras que se admitirán otras para compensar las fatigadas. Una vez que el operario ha reabastecido los depósitos y regresado al trabajo de ensamble más preciso, algunas de las unidades motoras, incluyendo las de menor precisión, no estarán disponibles para su uso. Las unidades motoras más grandes admitidas para reemplazar las fatigadas proporcionarán incrementos más grandes de fuerza y un control menos preciso de los movimientos. Después de varios minutos, las unidades motoras se habrán recuperado y estarán disponibles, pero, en lo que esto sucede, la calidad y velocidad del trabajo de ensamble se verán afectadas. Una solución podría ser contratar trabajadores con menos experiencia para reabastecer los contenedores de manera regular.

UTILICE POCA FUERZA PARA REALIZAR MOVIMIENTOS PRECISOS O UN CONTROL FINO DE LOS MOVIMIENTOS

Las contracciones musculares se inician debido a la inervación neural del cerebro y la médula espinal, los cuales forman en conjunto el sistema nervioso central. Una neurona motora típica o célula nerviosa que se dirija hacia el músculo proveniente del sistema nervioso central puede inervar o tener conexiones con varios cientos de fi bras musculares.
El cociente de innervación del número de fi bras por neurona varía de menos de 10 en los músculos pequeños del ojo hasta más de 1 000 de los grandes músculos de la pantorrilla y pueden variar de manera signifi cativa aun dentro del mismo músculo. Dicho arreglo funcional se conoce con el nombre de unidad motora y tiene implicaciones importantes en el control de los movimientos.
Una vez que se ha estimulado una neurona, el potencial eléctrico se transfi ere de manera simultánea a todas las fi bras musculares inervadas por ella y la unidad motora actúa como una unidad de control contráctil o motora. Asimismo, el sistema nervioso central tiende a admitir dichas unidades motoras de manera selectiva aumentando su tamaño a medida que sean necesarias fuerzas musculares mayores (fi gura 4.11). Las unidades motoras inicialmente admitidas son de tamaño pequeño con sólo unas pocas fi bras musculares y bajas fuerzas producidas. Sin embargo, como éstas son pequeñas y de baja tensión, el cambio de la producción de fuerzas de una a dos o más unidades motoras admitidas es muy gradual y se puede generar una precisión muy fi na en el control de movimientos. En las últimas etapas de la admisión de movimiento, la fuerza muscular total es elevada y cada unidad motora adicional admitida signifi ca un gran incremento de la fuerza, con muy poca sensibilidad en términos de precisión o control.
A esta propiedad muscular a menudo se le conoce como el principio del tamaño. La actividad eléctrica de los músculos, llamada electromiogramas (EMG), es una medida de gran utilidad de la actividad muscular local. Dicha actividad se mide mediante electrodos de grabación que se colocan en la superfi cie de la piel sobre los músculos de interés, y después se modifi can y se procesan la amplitud y frecuencia de la señal. En el análisis de la amplitud, normalmente la señal se rectifi ca y se aplana (con un circuito resistencia-capacitancia). El resultado mantiene una relaciónrazonablemente lineal con la fuerza muscular ejercida (Bouisset, 1973). 

Figura 4.11 Agrupación de

músculos que demuestran el principio

del tamaño.

DISEÑE LAS TAREAS DE TAL FORMA QUE LA MAYORÍA DE LOS TRABAJADORES PUEDAN REALIZARLAS

Como puede observarse en la fi gura 4.6, cada grupo muscular tiene un rango de resistencia considerable en la población adulta normal saludable, a la vez que la más resistente es de cinco a ocho veces más fuerte que la más débil. La existencia de estos rangos tan amplios se debe a factores individuales que afectan el desempeño de la resistencia: género, edad, si la persona es diestra o zurda y el entrenamiento/estado físico. El género constituye la variación más notable en cuanto a fuerza muscular, dado que una mujer promedio tiene de 35 a 85% de la fuerza del hombre promedio, con un efecto promedio de 66% (vea la fi gura 4.10). La diferencia es mayor en el caso de la fuerza en las extremidades superiores y es menor en el de las extremidades inferiores. Sin embargo, este efecto se debe principalmente al tamaño corporal promedio (es decir, a la masa muscular total) y no de manera estricta al género; la mujer promedio es considerablemente más pequeña y ligera que el hombre promedio. Además, debido a la amplia distribución de una fuerza muscular dada, hay muchas mujeres que son más fuertes que muchos hombres. En términos de edad, la fuerza muscular parece tener un pico a la edad de los veinte años y, después, disminuye linealmente de 20 a 25% a la edad de los sesenta (vea la fi gura 4.10). Esta disminución de la fuerza se debe a la reducción de la masa muscular y a la pérdida de fi bras musculares. Sin embargo, todavía no se sabe con certeza si esta pérdida se deba a cambios fi siológicos propios de la edad o sólo a una reducción gradual de los niveles de actividad. Se ha demostrado de manera contundente que siguiendo un programa de entrenamiento para aumentar la fuerza muscular, una persona puede aumentar su fortaleza 30% en las primeras semanas, y llegar a un incremento máximo de hasta 100% (Åstrand y Rodahl, 1986). En términos del uso de la mano derecha o izquierda, la mano no dominante típicamente produce alrededor de 90% de la fuerza de sujeción o agarre de la mano dominante, efecto menos pronunciado en los zurdos, probablemente debido a que han sido de alguna manera forzados a adaptarse a un mundo de diestros (Miller y Freivalds, 1987). De cualquier forma, es mejor diseñar herramientas y máquinas de tal forma que puedan ser utilizadas tanto por los diestros como por los zurdos con el fi n de evitar una situación en la que algún individuo se encuentre en desventaja.

UTILICE CICLOS DE TRABAJO/DESCANSO BREVES, FRECUENTES E INTERMITENTES

Ya sea que se lleven a cabo contracciones estáticas repetidas (como, por ejemplo, sostener una carga con el codo fl exionado) o una serie de elementos de trabajo dinámicos (como por ejemplo, girar manivelas con los brazos y las piernas), el trabajo y la recuperación deben distribuirse en ciclos frecuentes y cortos. Esto se debe principalmente a un rápido periodo inicial de recuperación, el cual tiende a estabilizarse al aumentar el tiempo. Por lo tanto, la mayor parte del benefi cio se gana en un periodo relativamente corto. Se puede mantener un porcentaje mucho más elevado de máxima fortaleza si se ejerce la fuerza como una serie de contracciones repetitivas en lugar de una sola contracción estática sostenida (vea la fi gura 4.9). Sin embargo, si la persona es llevada hacia una fatiga muscular completa (de todo el cuerpo), la recuperación total tomará una gran cantidad de tiempo, quizá varias horas.

Torsión de la fl exión del codo - II

Torsión de la fl exión del codo - I

Considere el diagrama de cuerpo libre de la extremidad superior con el codo a 90° de la fi gura 4.7. Hay tres músculos involucrados en la fl exión del codo: braquio-bíceps, braquio-radial y braquial (vea la fi gura 4.1). Sin embargo, el bíceps es el fl exor principal y para los propósitos de este ejemplo, es el único músculo que se muestra, y también puede considerarse como un músculo equivalente que combina las características de los tres músculos. (Observe que una solución de los tres músculos en forma independientes no es factible debido a una condición llamada indeterminancia estática.) El músculo equivalente se inserta aproximadamente a 2 pulgadas adelante del punto de rotación del codo. El antebrazo pesa aproximadamente 3 libras en un hombre promedio y el peso puede considerarse que actúa en el centro de gravedad del antebrazo, aproximadamente 4 pulgadas (0.33 pies) adelante del codo. La mano sostiene una carga desconocida L a una distancia de 11 pulgadas (0.92 pies) respecto al codo. La máxima carga que puede sostenerse está determinada por la torsión máxima de fl exión voluntaria del codo, la cual para el 50avo percentil en el hombre es de 57 pies-libra (vea la tabla 4.1). En la posición de equilibrio estático que se muestra en la fi gura 4.7, la torsión en sentido contrario al de las manecillas del reloj de 57 pies-libra está balanceada por otras dos torsiones en el sentido de las manecillas del reloj, una para el peso de la extremidad inferior y otra para la carga:

Resolviendo la ecuación obtenemos L = 60.9 libras. Por lo tanto, la máxima carga que un hombre promedio puede levantar mediante la fl exión del codo es aproximadamente de 61 libras. Sería interesante calcular cuánta fuerza debe ejercer un músculo equivalente para levantar esta carga. La torsión máxima voluntaria es producida por una fuerza muscular conocida Fbíceps que actúa a través de un brazo con un impulso de 2 pulgadas (0.167 pies).

PERMANEZCA POR DEBAJO DEL 15% DE LA MÁXIMA FUERZA VOLUNTARIA - II

PERMANEZCA POR DEBAJO DEL 15% DE LA MÁXIMA FUERZA VOLUNTARIA - I

La fatiga muscular es un criterio muy importante, pero poco utilizado para diseñar tareas adecuadas para el operario humano. El cuerpo humano y el tejido muscular dependen principalmente de dos tipos de fuentes de energía, la aeróbica y la anaeróbica (consulte la siguiente sección que trata acerca del Trabajo Manual). 

 el metabolismo anaeróbico puede suministrar energía sólo por un periodo muy pequeño, el oxígeno suministrado a las fi bras musculares a través del fl ujo sanguíneo periférico se convierte en un aspecto crítico para determinar cuánto tiempo durarán las contracciones musculares. Desafortunadamente, a medida que las fi bras musculares se contraen de una manera más fuerte, se comprimen más las arteriolas y capilaridades entrelazadas (vea la fi gura 4.2), y a medida que se restringen más los suministros de fl ujo sanguíneo y oxígeno, las fatigas musculares serán más rápidas. 

El resultado es la curva de resistencia que se muestra en la fi gura 4.8. La relación es marcadamente no lineal y varía desde un tiempo de resistencia muy corto de alrededor de 6 segundos a una máxima contracción, en cuyo punto la fuerza muscular disminuye drásticamente hasta un tiempo de resistencia muy indefi nido de alrededor de 15% de una contracción máxima.

UTILIZACIÓN DE LOS MÚSCULOS GRANDES PARA LAS TAREAS QUE REQUIEREN FUERZA

La fuerza muscular es directamente proporcional al tamaño del músculo, como lo defi ne el área de la sección transversal [específi camente, 87 psias (60 N/cm2) tanto en el caso de hombres como de mujeres] (Ikai y Fukunaga, 1968). Por ejemplo, los músculos de las piernas y del tronco deben utilizarse para levantar cargas muy pesadas, en lugar de usar los músculos más débiles de los brazos. El factor postural, aunque de alguna manera determinado por los cambios geométricos del impulso muscular o brazo de palanca, está relacionado con la longitud en reposo de las fi bras musculares que están en el rango medio del movimiento en la mayoría de las articulaciones, como quedó establecido en el primer principio de la economía de movimientos.

DISEÑO DE TAREAS PARA OPTIMIZAR LA CAPACIDAD DE ESFUERZO HUMANA - II

Figura 4.6 Posiciones de resistencia estática y resultados de 443 hombres, 108 mujeres. (Chaffi n et al., 1977.)

DISEÑO DE TAREAS PARA OPTIMIZAR LA CAPACIDAD DE ESFUERZO HUMANA - I

La capacidad de esfuerzo humana depende de tres factores principales de la tarea: 1) el tipo de esfuerzo, 2) el movimiento del músculo o articulación que se esté utilizando, y 3) la postura. Existen tres tipos de esfuerzos musculares, que se defi nen principalmente por la forma en que se mide la resistencia del esfuerzo. 

Los esfuerzos musculares que resultan en movimientos corporales son consecuencia del esfuerzo dinámico. Con frecuencia, dichos esfuerzos se llaman contracciones isotónicas, debido a que los segmentos de carga y de cuerpo levantados nominalmente conservan una fuerza externa constante en el músculo. (Sin embargo, la fuerza interna producida por el músculo varía debido a la geometría del impulso efectivo de los brazos.) 

Debido a las diferentes variables involucradas en dichas contracciones, algunas de ellas necesitan obligadamente ser restringidas con el fi n de obtener un esfuerzo medible. Por lo tanto, las mediciones del esfuerzo dinámico se han realizado típicamente mediante el empleo de dinamómetros de velocidad constante (isocinéticos) como, por ejemplo, el Cybex o el Mini-Gym (Freivalds y Fotouhi, 1987). 

En el caso donde el movimiento del cuerpo es restringido, se obtiene un esfuerzo isométrico o estático. Como se puede observar en la fi gura 4.5, el esfuerzo isométrico es necesariamente mayor que el esfuerzo dinámico debido a la conexión más efi ciente de los fi lamentos musculares de desplazamiento más bajos.
En la tabla 4.1 se muestran algunos esfuerzos musculares isométricos representativos de varias posturas mientras que en la fi gura 4.6 se muestran esfuerzos de levantamiento representativos de 551 trabajadores de la industria en diferentes posturas.

Por lo general, la mayoría de las tareas industriales involucra algún movimiento; por lo tanto, las contracciones totalmente isométricas son raras. Por lo normal, la gama de movimientos es limitada de alguna manera, y la contracción dinámica no es en realidad una contracción isocinética, sino que es un conjunto de contracciones cuasicinéticas. 

Por lo tanto, los esfuerzos dinámicos son en gran medida dependientes de la tarea y de la condición y se ha publicado muy poco respecto a los datos del esfuerzo dinámico. Por último, un tercer tipo de capacidad de esfuerzo muscular, el esfuerzo psicofísico, se defi ne para aquellas situaciones en las que se requieren demandas de esfuerzo durante un tiempo prolongado. Una capacidad estática de esfuerzo no es representativa por necesidad de lo que sería repetitivamente posible en un turno de 8 horas. 

Por lo general, la carga máxima aceptable (determinada mediante el ajuste de la carga levantada o fuerza ejercida hasta que el sujeto sienta que la carga o fuerza sería aceptable con base en repeticiones por un periodo determinado) es entre 40 y 50% menor que el esfuerzo estático una sola vez. Se han elaborado tablas extensivas de los esfuerzos psicofísicos con varias frecuencias y posturas (Snook y Ciriello, 1991). Un resumen de estos valores se proporciona en las tablas 4.2, 4.3 y 4.4.

UTILICE EL IMPULSO PARA AYUDAR A LOS EMPLEADOS SIEMPRE QUE SEA POSIBLE; MINIMÍCELO SI ES CONTRARRESTADO POR ESFUERZO MUSCULAR

Existe una concesión entre los principios segundo y tercero. Los movimientos más rápidos generan un mayor impulso y mayores fuerzas de impacto en el caso de los codos. Los movimientos hacia abajo son más efi caces que los movimientos hacia arriba, debido a la ayuda que proporciona la fuerza de gravedad. Para hacer un uso total del impulso que se forma, las estaciones de trabajo deben permitir que los operarios liberen una parte terminada en un área de entrega mientras sus manos estén en el proceso de tomar las partes o las herramientas para comenzar el ciclo de trabajo siguiente.

ALCANCE LA MÁXIMA RESISTENCIA MUSCULAR CON MOVIMIENTOS LENTOS

El segundo principio de la capacidad humana se basa en otra propiedad de la teoría de los fi lamentos deslizantes y la contracción muscular. A medida que las uniones moleculares se forman, rompen y reforman, la unión es menos efi ciente y se produce la menor fuerza muscular. Éste es un efecto no lineal pronunciado (vea la fi gura 4.5) donde la fuerza muscular máxima se produce sin un acortamiento medible externamente (es decir, a velocidad cero o contracción estática), y a una mínima fuerza muscular que está siendo producida a la velocidad máxima de la contracción del músculo. La fuerza es sufi ciente para desplazar la masa de ese segmento del cuerpo. Esta propiedad muscular, que se conoce como relación fuerza-velocidad, es particularmente importante para el trabajo manual pesado.

Figura 4.4 Típica postura relajada que asume la gente en condiciones sin peso. (De: Thornton, 1978, fi gura 16.)

PRINCIPIOS DE DISEÑO DEL TRABAJO: CAPACIDADES HUMANAS Y ECONOMÍA DE LOS MOVIMIENTOS

LOGRE LA MÁXIMA FORTALEZA MUSCULAR A LA MITAD DEL RANGO DE MOVIMIENTO 

El primer principio de la capacidad humana se deriva de la propiedad de U-invertida de la contracción muscular que se muestra en la fi gura 4.3. A la longitud de reposo, se presenta la conexión óptima entre los fi lamentos grueso y delgado, lo cual da como resultado una fuerza muscular considerablemente disminuida (casi cero). 

De manera similar, en estado totalmente contraído, se presenta interferencia entre los fi lamentos delgados opuestos, lo que otra vez evita una conexión óptima y una disminución de la fuerza muscular. Esta propiedad muscular se llama típicamente relación fuerzalongitud. Por lo tanto, una tarea que requiera una fuerza muscular considerable debe realizarse en la posición óptima. 

Por ejemplo, la posición neutral o recta proporciona la fuerza de sujeción más grande a los movimientos de muñecas. Para la fl exión del codo, la posición más fi rme sería con el codo doblado en una posición mayor a 90°. Para una fl exión de las plantas (es decir, para liberar un pedal), de nuevo la posición óptima es ligeramente mayor a 90°. 

Una regla práctica para encontrar el rango medio del movimiento es considerar la postura que toma un astronauta en condiciones de peso nulo cuando tanto los músculos agonistas como los antagonistas alrededor de la articulación están muy relajados y la extremidad alcanza una posición neutral (vea la fi gura 4.4).

SISTEMA MÚSCULO-ESQUELÉTICO - figuras

Figura 4.2 Estructura del

músculo.

(De: Anatomía de Gray, 1973, con

el permiso de W. B. Saunders Co.,

Londres)

SISTEMA MÚSCULO-ESQUELÉTICO

El cuerpo humano puede generar movimientos debido a un complejo sistema de músculos y huesos que, en conjunto, se llama sistema músculo-esquelético. Los músculos están conectados a los huesos junto a toda articulación (vea la fi gura 4.1), de tal manera que uno o varios de ellos, llamados agonistas, actúan como los principales activadores del movimiento. Otros músculos, llamados antagonistas, contrarrestan a los agonistas y se oponen al movimiento. 

Para fl exionar el codo, lo cual representa una disminución del ángulo interno de la articulación, los músculos bíceps, braquiorradial y el braquial forman al agonista, mientras que el tríceps forma al antagonista. Sin embargo, para extenderlo, lo cual representa un aumento del ángulo de la articulación, el tríceps se convierte en el agonista mientras que los otros tres músculos conforman el antagonista. En el cuerpo humano existen tres tipos de músculos: músculos esqueléticos o estriados, los cuales están conectados a los huesos; músculo cardiaco, que está en el corazón; y músculo plano, que se encuentra en los órganos internos y en las paredes de los vasos sanguíneos. En este texto sólo se estudiarán los músculos esqueléticos (de los cuales existen alrededor de 500 en el cuerpo humano), debido a su relevancia para el movimiento. Cada músculo está formado por un gran número de fi bras musculares, de alrededor de 0.004 pulgadas (0.1 mm) de diámetro y cuya longitud varía entre 0.2 y 5.5 pulgadas (5 a 140 mm), dependiendo del tamaño del músculo. 

Por lo general, dichas fi bras están conectadas entre sí en paquetes a través de tejido conectivo, el cual se extiende hasta los extremos de los músculos y ayuda para conectar fi rmemente el músculo y sus fi bras al hueso (vea la fi gura 4.2). Estos paquetes son penetrados por pequeños vasos sanguíneos que transportan oxígeno y nutrientes a las fi bras musculares, así como también por pequeñas terminaciones nerviosas que transportan impulsos eléctricos del cordón espinal y del cerebro. Cada fi bra muscular se subdivide en miofi brillas más pequeñas y fi nalmente en fi lamentos proteicos que proporcionan el mecanismo de contracción. Existen dos tipos de fi lamentos: fi lamentos gruesos, compuestos por grandes proteínas con cabezas moleculares, llamadas miosina; y fi lamentos delgados, compuestos por proteínas globulares, llamados actina. 

El entrelazamiento de los dos tipos de fi lamentos les otorga la apariencia estriada y da origen a su nombre alterno, como se muestra en la fi gura 4.3. Esto permite que el músculo se contraiga a medida que los fi lamentos de deslizan unos sobre otros, lo cual se presenta a medida que se forman puentes moleculares o uniones, se rompen y se reforman entre las cabezas de miosina y los glóbulos de actina. Esta teoría del fi lamento deslizante explica por qué la longitud del músculo puede variar hasta aproximadamente el 50% de su longitud en reposo (la longitud no contráctil neutral en aproximadamente el punto medio del rango normal del movimiento) totalmente contraído, hasta 180% de su longitud en reposo cuando se encuentra totalmente extendido (vea la fi gura 4.3).

Diseño del trabajo manual

El diseño del trabajo manual fue introducido por los Gilbreth a través del estudio de movimientos y los principios de la economía de movimientos y, después, de manera científi ca, por especialistas en factores humanos en aplicaciones militares. Tradicionalmente, los principios se han dividido en tres subdivisiones básicas: 1) el uso del cuerpo humano, 2) el arreglo y las condiciones del lugar de trabajo, y 3) el diseño de herramientas y equipo. Algo más importante, aunque desarrollado de manera empírica, es que los principios están basados en principios anatómicos, biomecánicos y psicológicos conocidos del cuerpo humano. Dichos principios forman la base científi ca de la ergonomía y el diseño del trabajo. 

De acuerdo con lo anterior, se presentarán algunos antecedentes teóricos de tal manera que los principios de la economía de movimiento pueden comprenderse mejor, en lugar de aceptarse como reglas que se deban memorizar. Además, los principios convencionales de la economía de movimientos se han diseminado de forma considerable y, en la actualidad, se llaman principios y lineamientos para el diseño del trabajo. Este capítulo presenta los principios relacionados con el cuerpo humano y los lineamientos para diseñar el trabajo en relación con la actividad física. El capítulo 5 abarca los principios relacionados con el diseño de estaciones de trabajo, herramientas y equipo. 

El capítulo 6 presenta los lineamientos para diseñar el ambiente de trabajo. El capítulo 7 presenta el diseño del trabajo cognitivo, tema que, aunque no ha sido convencionalmente incluido como parte de la ingeniería de métodos, se ha convertido en un aspecto de gran importancia del diseño del trabajo. El capítulo 8 estudia el lugar de trabajo y la seguridad de los sistemas.

REFERENCIAS - Análisis de operaciones

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Salvendy, Nueva York: John Wiley & Sons, 1992.
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Taguchi, Genichi, Introduction to Quality Engineering, Tokyo, Japón: Asian Productivity Organization,
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Wick, Charles y Raymond F. Veilleux, Quality Control and Assembly, 4, Detroit, MI: Society of Manufacturing Engineers, 1987.

PROBLEMAS - Análisis de operaciones

1. La tolerancia del acabado del eje de la fi gura 3.4 se modifi có de 0.004 pulgadas a 0.008 pulgadas. ¿Qué cantidad de mejora de costo dio como resultado este cambio? 

2. La compañía Dorben está diseñando una parte de hierro fundido cuya resistencia T es una función conocida del contenido de carbón C, donde T = 2C2 + 3/4C – C3 + k. Para maximizar la resistencia, ¿qué contenido de carbón debe especifi carse? 

3. Para hacer que una determinada parte sea intercambiable, fue necesario reducir la tolerancia del diámetro externo de ±0.010 a ±0.005, lo que generó un aumento del costo de 50% de la operación de torneado. La operación de torneado representa 20% del costo total. Hacer la parte intercambiable signifi có que el volumen de esta parte pudiera incrementarse 30%. El aumento de volumen hará posible la producción a 90% del costo anterior. ¿Deberá el ingeniero de métodos proceder con este cambio de tolerancias? Explique su respuesta. 

4. El complejo del Grupo Dorben consta de cinco ofi cinas, con áreas y relaciones como se muestra en la fi gura 3.27. Obtenga una distribución óptima, utilizando el SLP de Muther y SPIRAL. Compare y contraste las distribuciones resultantes. 

5. Utilizando el diagrama desde-hacia (presentado en esta página) que muestra el número de unidades manejadas de un área a otra por hora y el tamaño deseado de cada área (en pies cuadrados), desarrolle una confi guración óptima mediante el uso del SLP de Muther y SPIRAL. Observe que será necesario que usted observe el esquema de relaciones de los fl ujos dados. Asimismo, * signifi ca relación indeseable.

PREGUNTAS - Análisis de operaciones - Part 3

24. ¿Cómo pueden manejarse de mejor manera los materiales?

25. ¿Cómo se relaciona el diagrama de recorridos con el SLP de Muther?

26. ¿Por qué el diagrama de recorrido tiene una mayor aplicación en la distribución por procesos que en la distribución por productos?

27. Explique el propósito fundamental de la tecnología de grupos.

28. Explique cómo la conservación de varilla para soldar puede dar como resultado un ahorro de 20% en materiales.

29. Identifi que algunos componentes de automóvil que antes eran construidos de metal y ahora lo son de plástico.

30. ¿Dónde encontraría usted una aplicación de la mesa hidráulica elevadora?

31. ¿Cuál es la diferencia entre una plataforma y una tarima?

PREGUNTAS - Análisis de operaciones - Part 2

Figura 3.26 Lista

de verifi cación del

análisis de operaciones

para la fabricación

para la cobija

eléctrica controlada

por botón.

16. Señale algunas aplicaciones del código de barras para mejorar la productividad. 

17. ¿Cuáles son los dos tipos generales de distribuciones de plantas? Explique cada uno de ellos a detalle. 

18. ¿Cuál es la mejor forma de probar una distribución propuesta? 

19. ¿Qué preguntas debe realizar el analista cuando estudia el trabajo que se realiza en una estación de trabajo específi ca? 

20. Explique las ventajas del uso de una lista de verifi cación. 

21. En relación con los vehículos guiados automáticos, ¿por qué los costos varían muy poco en función de la distancia? 

22. ¿De qué depende el alcance del herramental? 

23. ¿De qué forma el control de la planeación y de la producción afecta el tiempo de la confi guración (setup)?

PREGUNTAS - Análisis de operaciones - Part 1

1. Explique cómo se puede aplicar la simplifi cación del diseño en el proceso de manufactura.

2. ¿Cómo se relaciona el análisis de operaciones con la ingeniería de métodos?

3. ¿Por qué se desarrollan las operaciones innecesarias en una industria?

4. Compare y contraste el análisis de operaciones con el método de la manufactura esbelta.

5. ¿Cuáles son los siete desperdicios (mudas)?

6. ¿Qué son los pilares 5S?

7. ¿Qué se entiende por tolerancias “estrictas”?

8. Explique por qué es deseable “hacer muy estrictas” las tolerancias y especifi caciones.

9. ¿Qué quiere decir inspección lote por lote?

10. ¿Cuándo no es justifi cable un procedimiento elaborado para controlar la calidad?

11. ¿Cuáles son los seis puntos que deben considerarse cuando la misión consiste en reducir los costos de materiales?

12. ¿De qué forma una situación de trabajo y equipo cambiantes afecta el costo de los componentes comprados?

13. Explique de qué forma la reconfi guración de operaciones puede generar ahorros.

14. Por lo general, ¿qué proceso se considera el más rápido para defi nir y dimensionar operaciones?

15. ¿Cómo debe el analista investigar la confi guración y herramientas con el fi n de desarrollar mejores métodos?

RESUMEN - Análisis de operaciones

Los nueve principales análisis de operaciones representan un método sistemático para analizar los hechos que se incluyen en los diagramas de operaciones y de fl ujo de procesos. Dichos principios se aplican de la misma forma en la planeación de nuevo trabajo como en la mejora de trabajo que ya está realizándose. Mientras que una reducción en desperdicios, un incremento en producción y una calidad mejorada consistente con los principios de la manufactura esbelta representan los resultados principales del análisis de operaciones, también proporcionan beneficios a todos los trabajadores mediante la implantación de mejores métodos y condiciones de trabajo. 

Un método sistemático para recordar y aplicar los nueve análisis de operaciones se presenta por medio de una lista de verifi cación de las preguntas pertinentes, como se muestra en la fi gura 3.26. En la fi gura, la lista de verifi cación demuestra cómo su uso dio como resultado una reducción de costos en una manta eléctrica con un eje en el control de botón. El rediseño del eje de tal manera que pueda ser económicamente producido mediante fundición en lugar de una parte de una máquina con tornillo, redujo el costo de fábrica de $68.75 por 1 000 piezas a $17.19 por la misma cantidad de piezas. Esta hoja de verifi cación es también útil como una guía para ofrecer los métodos para entrenar a los capataces y superintendentes de las fábricas. Las preguntas que invitan al análisis minucioso, cuando se utilizan con inteligencia, ayudan a los supervisores de las fábricas a desarrollar ideas constructivas y a ayudar en el análisis de operaciones.

DISEÑO DEL TRABAJO

Debido a problemas recientes de tipo regulatorio (es decir, la OSHA) y de salud (por ejemplo, los crecientes costos de compensaciones médicas y para los trabajadores), las técnicas de diseño del trabajo se estudiarán con detalle en capítulos independientes. El capítulo 4 aborda el tema del trabajo manual y los principios de la economía del movimiento; el capítulo 5 trata acerca de los principios ergonómicos del lugar de trabajo y del diseño de herramientas; el capítulo 6 aborda el tema de las condiciones de trabajo y ambientales; el capítulo 7 presenta el trabajo congnitivo con respecto a la entrada informacional desde pantallas, procesamiento de información e interacción con computadoras; por su parte, el capítulo 8 trata de la seguridad en el lugar de trabajo y en los sistemas.

CONFIGURACIÓN ASISTIDA POR COMPUTADORA - II

Todos estos programas para elaborar la distribución de plantas se desarrollaron originalmente para ser usados en grandes computadoras. Con la llegada de las computadoras personales, los algoritmos han sido incorporados a los programas de PC, así como a otros algoritmos. 

Uno de ellos, el SPIRAL, fue diseñado para optimizar la relación adyacente mediante la suma de las relaciones positivas y la resta de las negativas en áreas adyacentes. Esencialmente, éste es un método cuantifi cado de Muther y se describe con más detalle en Goestschalckx (1992). Por ejemplo, si se ingresan los datos del ejemplo de Dorben Consulting obtenemos una distribución ligeramente diferente, como se muestra en la fi gura 3.25. Observe que existe una tendencia a generar ofi cinas largas y angostas con el fi n de minimizar la distancia entre los centros. Esto representa un gran problema en los programas CRAFT, ALDEP, etc. 

Por suparte, SPIRAL al menos intenta modifi car esta tendencia agregando una penalización por la forma. También, en muchos de estos programas existe la tendencia (es decir, aquellos que son programas de mejora, como el CRAFT, que se construyen sobre una distribución inicial) a alcanzar una distribución mínima local y no la distribución óptima. Este problema puede solucionarse comenzando con distribuciones alternas. 

Esto no representa mayor problema con programas de construcción, tales como SPIRAL, el cual genera una solución desde el comienzo. Un conjunto de programas más poderoso y quizá más útil son FactoryPLAN, FactoryFLOW y FactoryCAD, que ingresan archivos AutoCAD existentes de distribuciones de pisos y crean distribuciones muy detalladas apropiadas a la planeación arquitectónica.-

CONFIGURACIÓN ASISTIDA POR COMPUTADORA - I

Cierto software disponible en el mercado puede ayudar a los analistas a desarrollar distribuciones realistas de una manera rápida y a bajo precio. El programa de Ubicación de Instalaciones Relativamente Computarizadas (CRAFT) es un programa que se utiliza de manera muy amplia. El centro de actividades podría ser un departamento o centro de trabajo dentro de un departamento. Cualquier centro de actividades puede identifi carse como fi jo, lo que lo libera y permite libertad de movimiento de aquellos que pueden moverse fácilmente. 

Por ejemplo, a menudo se quiere congelar centros de actividad tales como elevadores, salas de descanso y escaleras. Los datos de entrada incluyen los números y ubicaciones de los centros fi jos de trabajo, costos del manejo de materiales, fl ujo interactivo en el centro y una representación de la distribución mediante bloques. 

El algoritmo heurístico que gobierna pregunta: ¿Qué cambios sufrirán los costos del manejo de material si los centros de trabajo fueran intercambiados? Una vez que se ha almacenado la respuesta, la computadora procede de una manera iterativa hasta que llega a una buena solución. CRAFT calcula la matriz de distancia como las distancias rectangulares desde los centroides de los departamentos. Otro programa para realizar distribuciones se llama CORELAP. Los insumos de entrada del CORELAP son el número de departamentos, las áreas departamentales, las relaciones departamentales y los pesos de dichas relaciones. 

Luego, el programa elabora distribuciones y ubica los departamentos mediante el empleo de áreas rectangulares. El objetivo es proporcionar una distribución donde se encuentren juntos los departamentos de “alto rango”.

ALDEP es otro programa para realizar distribuciones que distribuye las plantas con base en la selección aleatoria de un departamento al que ubica en un determinado arreglo. El diagrama de relaciones es posteriormente escaneado y los departamentos que tengan un alto valor de cercanía se introducen en la distribución. Este proceso continúa hasta que el programa coloca todos los departamentos. Después, el programa ALDEP calcula una puntuación de la distribución y repite el proceso un número específi co de veces. El programa también puede proporcionar distribuciones en múltiples pisos.

EJEMPLO 3.2 Distribución de la planta de Dorben Consulting basada en el SLP

El grupo Dorben Consulting desea planear una nueva área de ofi cinas. Existen siete áreas de actividad: la ofi cina de M. Dorben, la ofi cina de ingeniería (ocupada por dos ingenieros), el área secretarial, el recibidor y el área de espera para visitantes, el área del archivo, el área de copiado y la bodega. 

Las relaciones entre actividades son analizadas subjetivamente por M. Dorben, como se muestra en el diagrama de relaciones de la fi gura 3.20. El diagrama también indica la asignación de espacios para cada área, los cuales varían desde un valor de 20 pies cuadrados correspondiente al área de copiado hasta 125 pies cuadrados para la ofi cina de M. Dorben. 

Por ejemplo, la relación entre M. Dorben y la secretaria se considera absolutamente importante (A), mientras que la que existe entre el área de ingeniería y el recibidor se considera no deseable (X), para que los ingenieros no sean distraídos de su trabajo por los visitantes. Un primer intento relativamente bueno de un diagrama de relación de actividades da como resultado la fi gura 3.21. Si se suman el tamaño relativo de cada área el resultado es el diagrama de relación de espacios de la fi gura 3.22. Comprimiendo las áreas se obtiene la distribución fi nal que se muestra en la fi gura 3.23. 

Debido a que la ofi cina de Dorben y el área de ingeniería son prácticamente del mismo tamaño, pueden intercambiarse de una manera muy sencilla, lo cual dejaría dos distribuciones alternas. Dichas distribuciones se evalúan (figura 3.24) con base en el aislamiento de personal (el cual es muy importante para M. Dorben, que le asigna una ponderación de 8), movimiento de suministros, recep ción de visitantes y fl exibilidad. 

La enorme diferencia entre las distribuciones es la cercanía del área de ingeniería al recibidor. Por lo tanto, la alternativa B (que se muestra en la fi gura 3.23) de 68 puntos, comparada con los 60 puntos de la alternativa A, resulta la distribución predilecta.

PLANEACIÓN SISTEMÁTICA DE LA DISTRIBUCIÓN DE MUTHER - III

4. Elabore relaciones de espacio en la distribución. Después, se crea una representación espacial escalando las áreas en términos de su tamaño relativo. Una vez que los analistas están satisfechos con la distribución, las áreas se compactan en un plano. Esta tarea no es tan fácil como parece, por lo cual el analista normalmente debe utilizar patrones. Además, se pueden introducir modifi caciones al plano con base en las necesidades del manejo de materiales (por ejemplo, el departamento de embarques o de recepción necesariamente deben estar ubicados en una pared exterior), instalaciones de almacenamiento (quizá necesidades para el acceso exterior similares), necesidades del personal (una cafetería o sala de descanso localizadas en las inmediaciones), características del edifi cio (actividades con grúas en un área elevada; operaciones de levantamiento sobre el piso) y los servicios generales. 

5. Evalúe una distribución alterna. Debido a que existen tantas opciones de distribución, no es nada raro encontrar que varias aparentan ser igualmente probables. En ese caso, el analista debe evaluar las diferentes opciones para poder determinar la mejor solución. Primero, es necesario que identifi que factores que se consideran importantes: por ejemplo, la posibilidad de que se desee ampliar las instalaciones en el futuro, fl exibilidad, efi ciencia de fl ujo, manejo de materiales efi ciente, seguridad, facilidad de supervisión, apariencia y estética, etc. Segundo, la importancia relativa de dichos factores debe establecerse a través de un sistema de ponderaciones, como por ejemplo de 0 a 10. Luego se le asigna un valor a cada opción para satisfacer cada factor. Muther (1973) sugiere la misma escala de 4 a –1; 4 representa casi perfecto; 3, especialmente bueno; 2, importante; 1, resultado ordinario, 0, sin importancia; y –1, no aceptable. Después, cada valor se multiplica por su peso. Los productos de cada opción se suman y el valor más grande indica la mejor solución. 

6. Seleccione la distribución e instálela. El paso fi nal consiste en implantar el nuevo método.

Tabla 3.3 Valores de relación del SLP