Análisis Ergonómico en Tiempo Real

Escola Politécnica Superior de Ferrol

PROYECTO

FIN DE CARRERA

INGENIERÍA INDUSTRIAL

Título:

DESARROLLO DE UNA APLICACIÓN PARA EL ANÁLISIS

ERGONÓMICO DE TAREAS MANUALES EN TIEMPO REAL

Autora:

REBECA CASANOVA PÉREZ

Fecha:

SEPTIEMBRE 2014

Escola Politécnica Superior de Ferrol

PROYECTO

FIN DE CARRERA

INGENIERÍA INDUSTRIAL

Título:

DESARROLLO DE UNA APLICACIÓN PARA EL ANÁLISIS

ERGONÓMICO DE TAREAS MANUALES EN TIEMPO REAL

Autora:

REBECA CASANOVA PÉREZ

Tutores:

DIEGO CRESPO PEREIRA

ADOLFO LAMAS RODRÍGUEZ

Fecha:

SEPTIEMBRE 2014

EPS. Ingeniería Industrial Desarrollo de una aplicación para el análisis de tareas manuales en tiempo real Proyecto Fin de Carrera

Universidade da Coruña i

Índice

Índice de figuras ............................................................................................................................ v

Índice de tablas ............................................................................................................................. xi

1. Introducción .......................................................................................................................... 1

2. Antecedentes ........................................................................................................................ 3

2.1. Ergonomía y trastornos musculoesqueléticos. ............................................................. 3

2.2. Legislación aplicable ...................................................................................................... 6

2.3. Métodos de evaluación ergonómica. ............................................................................ 7

2.3.1. Método RULA ...................................................................................................... 11

2.3.2. Método INSHT de manipulación manual de cargas ............................................ 19

2.4. Simulación. Modelos Digitales Humanos (DHM). ....................................................... 24

2.5. Estudio ergonómico. Toma de datos. ......................................................................... 25

2.5.1. Sensor de profundidad. Principio de funcionamiento. ....................................... 29

2.6. Aplicaciones del sensor de profundidad en ergonomía. ............................................. 34

2.7. Taller de tubos ............................................................................................................. 43

2.7.1. Transporte de los materiales a las máquinas de trabajo .................................... 44

2.7.2. Tareas realizadas en las mesas de trabajo .......................................................... 44

2.7.3. Operaciones de soldadura .................................................................................. 45

2.7.4. Colocación de materiales en el almacén ............................................................. 45

3. Desarrollo de la herramienta .............................................................................................. 46

3.1. Cálculo de los grados de libertad necesarios para el método RULA ........................... 46

3.1.1. Flexión y abducción del brazo ............................................................................. 49

3.1.2. Levantamiento de hombros ................................................................................ 51

3.1.3. Flexión del antebrazo .......................................................................................... 52

3.1.4. Rotación del antebrazo ....................................................................................... 52

3.1.5. Flexión e inclinación lateral del cuello ................................................................ 54

3.1.6. Flexión e inclinación lateral del tronco ............................................................... 55

3.1.7. Rotación del tronco ............................................................................................. 57

3.2. Cálculo de los grados de libertad necesarios para la aplicación de la guía técnica del

INSHT de manipulación de cargas. .......................................................................................... 58

3.2.1. Zona de manipulación de la carga. ...................................................................... 59

3.2.2. Desplazamiento vertical ...................................................................................... 61


Universidade da Coruña ii

3.2.3. Giro del tronco .................................................................................................... 61

3.2.4. Frecuencia de manipulación ............................................................................... 62

3.3. Tratamiento de los datos obtenidos ........................................................................... 63

3.4. Cálculo del tiempo de ciclo ......................................................................................... 64

3.5. Herramienta y empleo del sensor Asus Xtion Pro ....................................................... 65

3.5.1. Interfaz gráfica .................................................................................................... 65

3.5.2. Resultados proporcionados................................................................................. 68

3.6. Adaptación de la herramienta al sensor de profundidad Kinect 2 ............................. 69

3.6.1. Interfaz gráfica .................................................................................................... 70

4. Validación de la herramienta .............................................................................................. 72

4.1. Medida de la sensibilidad del sensor Asus Xtion Pro para los grados de libertad

calculados ................................................................................................................................ 72

4.1.1. Flexión del brazo ................................................................................................. 72

4.1.2. Abducción del brazo ............................................................................................ 75



4.1.5. Flexión del cuello ................................................................................................. 79

4.1.6. Inclinación lateral del cuello ................................................................................ 81

4.1.7. Flexión del tronco ................................................................................................ 83

4.1.8. Inclinación lateral del tronco ............................................................................... 84


4.2. Medida de la sensibilidad del sensor Kinect 2 para los grados de libertad calculados

87

4.2.1. Flexión del brazo ................................................................................................. 87

4.2.2. Abducción del brazo ............................................................................................ 88



4.2.5. Flexión del cuello ................................................................................................. 91

4.2.6. Inclinación lateral del cuello ................................................................................ 92

4.2.7. Flexión del tronco ................................................................................................ 94

4.2.8. Inclinación lateral del tronco ............................................................................... 95


5. Aplicación a un caso real: taller de tubos ........................................................................... 97


Universidade da Coruña iii

5.1. Tareas analizadas ........................................................................................................ 97

5.1.1. Tarea 1: Carga de materiales en máquinas de corte ........................................... 97

5.1.2. Tarea 2. Traslado de tubería cortada a zona de estiba ....................................... 98

5.1.3. Tarea 3: Colocación de accesorios ligeros en estantería .................................... 99

5.1.4. Tarea 4: Colocación de accesorios pesados en estantería ................................ 101

5.2. Resultados ................................................................................................................. 102

5.2.1. Tarea 1: Carga de materiales en máquinas de corte ......................................... 103

5.2.2. Tarea 2: Traslado de tubería cortada a zona de estiba. .................................... 108

5.2.3. Tarea 3: Colocación de accesorios ligeros en estantería .................................. 112


5.3. Medidas correctoras ................................................................................................. 120


5.3.2. Tarea 2: Traslado de tubería cortada a zona de estiba. .................................... 121

5.3.3. Tarea 3: Colocación de accesorios ligeros en estantería. ................................. 121


5.4. Comprobación de las medidas correctoras ............................................................... 123


5.4.2. Tarea 2: Traslado de tubería cortada a zona de estiba ..................................... 128

5.4.3. Tarea 3: Colocación de accesorios ligeros en estantería .................................. 133


5.5. Resultado del análisis ergonómico del taller de tubos ............................................. 146

6. Conclusiones...................................................................................................................... 149

7. Trabajo futuro ................................................................................................................... 150

Bibliografía ................................................................................................................................ 151

Anexos ....................................................................................................................................... 153

Anexo 1. Plano del taller de tubos. ....................................................................................... 154

Anexo 2. Sensibilidad del sensor Asus Xtion Pro, usuario 1. ................................................. 155

Anexo 3. Sensibilidad del sensor Asus Xtion Pro, usuario 2. ................................................. 157

Anexo 4. Sensibilidad del sensor Kinect 2. ............................................................................ 159


Universidade da Coruña iv


Universidade da Coruña v

Índice de figuras

Figura 1. Localización de la dolencia del trabajador. .................................................................... 4

Figura 2. Metodología estudio ergonómico. ................................................................................. 8

Figura 3. Puntuaciones RULA del brazo. ..................................................................................... 12

Figura 4. Modificación de la puntuación RULA del brazo. .......................................................... 12

Figura 5. Puntuación RULA del antebrazo. ................................................................................. 13

Figura 6. Modificación de la puntuación RULA del antebrazo. ................................................... 13

Figura 7. Puntuación RULA de la muñeca. .................................................................................. 13

Figura 8. Modificación de la puntuación RULA de la muñeca. ................................................... 14

Figura 9. Puntuación RULA del giro de la muñeca. ..................................................................... 14

Figura 10. Puntuación RULA del cuello. ...................................................................................... 15

Figura 11. Modificación de la puntuación RULA del cuello. ....................................................... 16

Figura 12. Puntuación RULA del tronco. ..................................................................................... 16

Figura 13. Modificación de la puntuación RULA del tronco. ...................................................... 16

Figura 14. Puntuación RULA de las piernas................................................................................. 17

Figura 15. Peso teórico INSHT en función de la posición de la carga. ........................................ 20

Figura 16. Árbol de decisión de la tolerancia del riesgo INSHT. ................................................. 22

Figura 17. Componentes del sensor Asus Xtion. ......................................................................... 30

Figura 18. Mapa de profundidad, escala de grises. .................................................................... 31

Figura 19. Esqueleto con NITE 2. ................................................................................................ 32

Figura 20. Arquitectura del OpenNI 2. ........................................................................................ 32

Figura 21. Sensor de profundidad Kinect 2. ................................................................................ 34

Figura 22. Esqueleto con colores según el riesgo postural. ........................................................ 38

Figura 23. Disposición de los elementos en Air-Modelling. ........................................................ 41

Figura 24. Puntos de coordenadas conocidas respecto al sensor. ............................................. 47

Figura 25. Sistema de coordenadas fijo, ligado al sensor. .......................................................... 47

Figura 26. Vectores utilizados en el cálculo de los grados de libertad RULA. ............................. 48

Figura 27. Sistema de coordenadas locales 1. ............................................................................ 49

Figura 28. Cálculo de los vectores unitarios del sistema de coordenadas locales 1. ................. 50


Figura 30. Vector pAntebrazo para el cálculo de la rotación del antebrazo.............................. 53

Figura 31. Vector v para el cálculo de la rotación del antebrazo. .............................................. 53



Universidade da Coruña vi



Figura 35. Distancias horizontal (H) y vertical (V) de manipulación de la carga. ........................ 59



Figura 38. Ejemplo de datos de abducción filtrados. .................................................................. 64

Figura 39. Ejemplo de tarea repetitiva. ...................................................................................... 65

Figura 40. Interfaz gráfica método RULA. ................................................................................... 67

Figura 41. Interfaz gráfica método INSHT. .................................................................................. 68

Figura 42. Introducción de variables manuales en cliente. ........................................................ 70

Figura 43. Flexión del brazo, vista frontal, sujeto 1. ................................................................... 73

Figura 44. Flexión del brazo, vista frontal, sujeto 2. ................................................................... 73

Figura 45. Flexión del brazo, vista lateral, sujeto 1. .................................................................... 74

Figura 46. Flexión del brazo, vista lateral, sujeto 2. .................................................................... 74

Figura 47. Abducción del brazo, vista frontal, sujeto 1............................................................... 75

Figura 48. Abducción del brazo, vista frontal, sujeto 2............................................................... 75

Figura 49. Flexión del antebrazo, vista frontal, sujeto 1. ............................................................ 76

Figura 50. Flexión del antebrazo, vista frontal, sujeto 2. ............................................................ 76

Figura 51. Flexión del antebrazo, vista lateral, sujeto 1. ............................................................ 77

Figura 52. Flexión del antebrazo, vista lateral, sujeto 2. ............................................................ 77

Figura 53. Rotación del antebrazo, vista frontal, sujeto 1. ......................................................... 78

Figura 54. Rotación del antebrazo, vista frontal, sujeto 2. ......................................................... 78

Figura 55. Flexión del cuello, vista frontal, sujeto 1. .................................................................. 79

Figura 56. Flexión del cuello, vista frontal, sujeto 2. .................................................................. 79

Figura 57. Flexión del cuello, vista lateral, sujeto 1. ................................................................... 80

Figura 58. Flexión del cuello, vista lateral, sujeto 2. ................................................................... 80

Figura 59. Inclinación lateral del cuello, vista frontal, sujeto 1. ................................................. 81

Figura 60. Inclinación lateral del cuello, vista frontal, sujeto 2. ................................................. 81

Figura 61. Inclinación lateral del cuello, vista lateral, sujeto 1. .................................................. 82

Figura 62. Inclinación lateral del cuello, vista lateral, sujeto 2. .................................................. 82

Figura 63. Flexión del tronco, vista frontal, sujeto 1. ................................................................. 83

Figura 64. Flexión del tronco, vista frontal, sujeto 2. ................................................................. 83

Figura 65. Flexión del tronco, vista lateral, sujeto 1. .................................................................. 84

Figura 66. Flexión del tronco, vista lateral, sujeto 2. .................................................................. 84


Universidade da Coruña vii

Figura 67. Inclinación lateral del tronco, vista frontal, sujeto 1. ................................................ 85

Figura 68. Inclinación lateral del tronco, vista frontal, sujeto 2. ................................................ 85

Figura 69. Rotación del tronco, vista frontal, sujeto 1. ............................................................... 86

Figura 70. Rotación del tronco, vista frontal, sujeto 2. ............................................................... 86

Figura 71. Flexión del brazo con el sensor Kinect 2, vista frontal. .............................................. 87

Figura 72. Flexión del brazo con el sensor Kinect 2, vista lateral. .............................................. 88

Figura 73. Abducción del antebrazo con sensor Kinect 2, vista frontal. ..................................... 89

Figura 74. Flexión del antebrazo con sensor Kinect 2, vista frontal. .......................................... 89

Figura 75. Flexión del antebrazo con sensor Kinect 2, vista lateral. ........................................... 90

Figura 76. Rotación del antebrazo con sensor Kinect 2, vista frontal......................................... 91

Figura 77. Flexión del cuello con sensor Kinect 2, vista frontal. ................................................. 91

Figura 78. Flexión del cuello con sensor Kinect 2, vista lateral. .................................................. 92

Figura 79. Inclinación lateral del cuello con sensor Kinect 2, vista frontal. ................................ 93

Figura 80. Inclinación lateral del cuello con sensor Kinect 2, vista lateral. ................................ 93

Figura 81. Flexión del tronco con sensor Kinect 2, vista frontal. ................................................ 94

Figura 82. Flexión del tronco con sensor Kinect 2, vista lateral. ................................................. 94

Figura 83. Inclinación lateral del tronco con sensor Kinect 2, vista frontal. ............................... 95

Figura 84. Rotación del tronco con sensor Kinect 2, vista frontal. ............................................. 96

Figura 85. Operario cogiendo tubo de máquina de corte (izquierda) y depositándolo en palé

(derecha). .................................................................................................................................... 98

Figura 86. Disposición de los accesorios ligero (izquierda) y pesado (derecha) en palé. ......... 100

Figura 87. Operarios colocando accesorio pesado. .................................................................. 101

Figura 88. Puntuación RULA total, tarea 1. ............................................................................... 103

Figura 89. Puntuación parcial RULA brazos, tarea 1. ................................................................ 104

Figura 90. Puntuación parcial RULA antebrazos, tarea 1. ......................................................... 104

Figura 91. Puntuación parcial RULA cuello, tarea 1. ................................................................. 105

Figura 92. Puntuación parcial RULA espalda, tarea 1. .............................................................. 106

Figura 93. Peso máximo recomendado, peso teórico y peso real, tarea 1. .............................. 106

Figura 94. Factor de corrección desplazamiento vertical, tarea 1. ........................................... 107

Figura 95. Factor de corrección rotación del tronco, tarea 1. .................................................. 107

Figura 96. Puntuación RULA total, tarea 2. ............................................................................... 108

Figura 97. Puntuación parcial RULA de los brazos, tarea 2. ...................................................... 109

Figura 98. Puntuación parcial RULA de los antebrazos, tarea 2. .............................................. 109

Figura 99. Puntuación parcial RULA del cuello, tarea 2. ........................................................... 110


Universidade da Coruña viii

Figura 100. Puntuación parcial RULA de la espalda, tarea 2. ................................................... 110

Figura 101. Peso máximo recomendado, peso teórico y peso real, tarea 2. ............................ 111

Figura 102. Factor de corrección desplazamiento vertical, tarea 2. ......................................... 111

Figura 103. Factor de corrección giro del tronco, tarea 2. ....................................................... 112

Figura 104. Puntuación RULA total, tarea 3. ............................................................................. 113

Figura 105. Puntuación parcial RULA de los brazos, tarea 3..................................................... 113

Figura 106. Puntuación parcial RULA de los antebrazos, tarea 3. ............................................ 114

Figura 107. Puntuación parcial RULA del cuello, tarea 3. ......................................................... 115

Figura 108. Puntuación parcial RULA de la espalda, tarea 3. ................................................... 115

Figura 109. Peso máximo recomendado y peso real, tarea 3. .................................................. 116

Figura 110. Puntuación RULA total, tarea 4, sesión 1. .............................................................. 117

Figura 111. Puntuación parcial RULA de los brazos, tarea 4, sesión 1. .................................... 117

Figura 112. Puntuación parcial RULA de los antebrazos, tarea 4, sesión 1. ............................. 118

Figura 113. Puntuación parcial RULA del cuello, tarea 4, sesión 1. .......................................... 118

Figura 114. Puntuación parcial RULA de la espalda, tarea 4, sesión 1. .................................... 119

Figura 115. Peso máximo recomendado y peso real, tarea 4, sesión 1. ................................... 119

Figura 116. Puntuación RULA total, tarea 1, propuesta de mejora. ......................................... 124

Figura 117. Puntuación parcial RULA brazos, tarea 1, propuesta de mejora. .......................... 125

Figura 118. Puntuación parcial RULA antebrazos, tarea 1, propuesta de mejora. ................... 125

Figura 119. Puntuación parcial RULA cuello, tarea 1, propuesta de mejora. ........................... 126

Figura 120. Puntuación parcial RULA espalda, tarea 1, propuesta de mejora. ........................ 126

Figura 121. Peso máximo recomendado, peso teórico y peso real, tarea 1, propuesta de

mejora. ...................................................................................................................................... 127

Figura 122. Factor de corrección desplazamiento vertical, tarea 1, propuesta de mejora. ..... 127

Figura 123. Factor de corrección giro del tronco, tarea 1, propuesta de mejora..................... 128






Figura 129. Peso máximo recomendado, peso teórico y peso real, tarea 2, propuesta de

mejora. ...................................................................................................................................... 131

Figura 130. Factor de corrección desplazamiento vertical, tarea 2, propuesta de mejora. ..... 132

Figura 131. Factor de corrección giro del tronco, tarea 2, propuesta de mejora..................... 132


Universidade da Coruña ix






Figura 137. Peso máximo recomendado y peso real, tarea 3, propuesta de mejora. .............. 136

Figura 138. Puntuación RULA total, tarea 3, propuesta de mejora 2. ...................................... 137

Figura 139. Peso máximo recomendado y peso real, tarea 3, propuesta de mejora 2. ........... 137


Figura 141. Puntuación parcial RULA brazos, tarea 4, propuesta de mejora 1. ....................... 139

Figura 142. Puntuación parcial RULA antebrazos, tarea 4, propuesta de mejora 1. ................ 139

Figura 143. Puntuación parcial RULA cuello, tarea 4, propuesta de mejora 1. ........................ 140

Figura 144. Puntuación parcial RULA espalda, tarea 4, propuesta de mejora 1. ..................... 140



Figura 147. Puntuación parcial RULA brazos, tarea 4, propuesta de mejora 2. ....................... 142

Figura 148. Puntuación parcial RULA antebrazos, tarea 4, propuesta de mejora 2. ................ 143

Figura 149. Puntuación parcial RULA cuello, tarea 4, propuesta de mejora 2. ........................ 143

Figura 150. Puntuación parcial RULA espalda, tarea 4, propuesta de mejora 2. ..................... 144





Universidade da Coruña x


Universidade da Coruña xi

Índice de tablas

Tabla 1. Evidencia de la relación entre los factores de riesgo y el desarrollo de TME. ................ 5

Tabla 2. Puntuación global para el grupo A. ............................................................................... 14

Tabla 3. Puntuaciones globales para el grupo B. ........................................................................ 17

Tabla 4. Puntuación para la actividad muscular y la fuerza aplicada. ........................................ 18

Tabla 5. Puntuación final del método RULA. .............................................................................. 18

Tabla 6. Grado de actuación recomendado. ............................................................................... 18

Tabla 7. Factor de corrección de desplazamiento vertical INSHT............................................... 20

Tabla 8. Factor de corrección del giro del tronco INSHT. ........................................................... 21

Tabla 9. Factor de corrección del tipo de agarre INSHT. ............................................................ 21

Tabla 10. Factor de corrección de la frecuencia de manipulación INSHT. ................................. 21

Tabla 11. Factores ergonómicos a considerar en el método INSHT. .......................................... 23

Tabla 12. Factores individuales a considerar en el método INSHT. ............................................ 23

Tabla 13. Características del sensor Asus Xtion Pro. .................................................................. 30

Tabla 14. Características del sensor Kinect 2. ............................................................................. 33

Tabla 15. Procesos desarrollados en casa nave del taller de tubos. ........................................... 43

Tabla 16. Grados de libertad del método RULA.......................................................................... 46

Tabla 17. Sistemas de coordenadas locales utilizados en el método RULA. .............................. 48

Tabla 18. Grados de libertad necesarios de la Guía Técnica del INSHT sobre manipulación de

cargas. ......................................................................................................................................... 58

Tabla 19. Sistemas de coordenadas locales utilizados en el método INSHT .............................. 59

Tabla 20. Código de colores según la puntuación parcial RULA. ................................................ 68

Tabla 21. Altura de las bandejas en el almacén del taller de tubos. .......................................... 99

Tabla 22. Resultados de la evaluación ergonómica del taller de tubos. ................................... 148


Universidade da Coruña xii


Universidade da Coruña 1

1. Introducción

Los procesos de producción se han automatizado cada vez más, pero a pesar de eso, existen

procesos con una complejidad muy elevada que deben ser llevados a cabo por personas, ya

que se trata de trabajos muy minuciosos y exhaustivos en los que se requieren tareas

manuales. El desarrollo de estas actividades puede dar lugar a TME (Trastornos

Musculoesqueléticos) que son las lesiones en el aparato locomotor, es decir, que afectan a

músculos, tendones, huesos, articulaciones, ligamentos y nervios del cuerpo.

Existen diversos factores de riesgo que pueden contribuir al desarrollo de TME, por ejemplo

movimientos repetitivos, posturas forzadas estáticas o dinámicas, fuerzas muy intensas,

esfuerzo muscular intenso o duradero, etc. Algunos de estos factores de riesgo se pueden

evitar con un diseño adecuado del puesto de trabajo. Es recomendable realizar un estudio

ergonómico para tratar de mitigar los factores de riesgo que conllevan el sufrimiento de un

TME, ya que de este modo se reduce el número de bajas, lo que es beneficioso tanto para la

empresa como para el trabajador.

Otro aspecto a tener en cuenta en el diseño del puesto de trabajo es el tiempo de ciclo de

realización de las tareas, ya que está directamente relacionado con la productividad y es de

vital importancia para el rendimiento de la empresa.

Estos dos criterios (ergonomía y tiempo de ciclo) están muy relacionados, ya que si el

trabajador está cómodo y puede desarrollar su actividad sin dificultad podrá trabajar más

rápido y sin riesgo de sufrir una lesión. Por lo tanto, en el diseño del puesto de trabajo se

tendrá en cuenta en primer lugar la consecución de unas condiciones ergonómicas adecuadas

y, en segundo lugar, la reducción del tiempo de ciclo.

El proceso de toma de datos previo al análisis ergonómico ha evolucionado desde los métodos

de observación directa a otros métodos más exactos, pero que tienen sus inconvenientes,

como es el caso de los métodos de procesado de imágenes o los métodos de captura de

movimiento (MoCaps). Los primeros son sistemas laboriosos, ya que implica analizar mucha

información correspondiente con las posturas que se realizan durante el desarrollo de la tarea,

aunque tienen la ventaja de que son sistemas poco costosos. Por otro lado, los sistemas de

captura de movimiento son muy precisos y además la información se adquiere de forma

automática en el ordenador, pero tienen el inconveniente de ser muy caros y además, pueden



interferir y molestar al trabajador al llevar a cabo su tarea, ya que es necesario colocar

dispositivos al operario para registrar sus movimientos.

Este Proyecto Fin de Carrera pretende proporcionar una alternativa a los métodos de toma de

datos que existen en la actualidad, reuniendo las ventajas de ambos: en primer lugar, la

herramienta resultante proporciona información de los movimientos y posturas realizados por

el trabajador de forma automática, sin la necesidad de colocar dispositivos al trabajador y con

un coste bastante menor que el de los sistemas de captura de movimiento tradicionales y,

además, es un sistema portátil y fácil de manipular.

Además, la herramienta permitirá recabar información ergonómica en tiempo real, a la vez

que el trabajador desempeña su tarea. Esta herramienta se apoyará en el uso del sensor de

profundidad Asus Xtion Pro para la captura de datos y se implementará en lenguaje de

programación Java, utilizando las librerías de código abierto OpenNi 2 y Nite 2.2.0.11. La

herramienta mostrará un esquema del esqueleto humano siguiendo un código de colores

según el riesgo de sufrir una lesión utilizando el método ergonómico RULA (Rappid Upper Limb

Assessment) y permitirá calcular el tiempo de ciclo de la tarea de forma automática, tras una

etapa de calibración inicial en la que se indican el principio y final de dicha tarea.

A mediados del mes de julio de 2014 Microsoft lanza un nuevo sensor de profundidad, el

Kinect 2, que tiene una mayor precisión y resolución que los sensores de la generación

anterior. Para utilizar los datos proporcionados por este sensor, se desarrolla una aplicación en

lenguaje de programación C# que proporciona los datos de los puntos de unión de las

articulaciones a la herramienta desarrollada anteriormente.



2. Antecedentes

2.1. Ergonomía y trastornos musculoesqueléticos.

La ergonomía es la ciencia cuyo objetivo es adecuar el entorno de trabajo a las capacidades del

trabajador, de forma que se contribuya a su bienestar físico, social y mental. Busca optimizar

las interacciones del operario con la maquinaria, así como el ambiente de trabajo, para lograr

mejorar tanto la calidad de vida del trabajador como la seguridad en el desempeño de su

tarea. Para ello, tiene en cuenta las características físicas, fisiológicas, antropométricas,

psicológicas y socioculturales, que son distintas para cada trabajador, y es donde radica la gran

dificultad de la ergonomía: diseñar un puesto de trabajo ergonómicamente válido para un

conjunto de personas.

La ergonomía está directamente relacionada con la productividad en un doble sentido: en

primer lugar, si el trabajador está cómodo puede realizar su tarea de forma más rápida y

eficaz, logrando reducir los tiempos de ciclo; por otro lado, debido a que el diseño del puesto

de trabajo es adecuado, el trabajador no debe enfrentarse a posturas que le causen cansancio

o fatiga y, por lo tanto, el riesgo de sufrir un trastorno musculoesquelético (en adelante TME)

es mucho menor, lo que se traduce en un menor número de bajas y absentismo laboral.

Los TME son lesiones que causan dolor, molestias y pérdida de funcionalidad en músculos,

articulaciones, tendones, ligamentos, nervios, huesos y sistema circulatorio, causadas o

agravadas fundamentalmente por el trabajo y los efectos del entorno en el que éste se

desarrolla. Afectan a un gran número de trabajadores, sin limitarse a un sector o actividad

profesional concretos. Pueden producirse en cualquier parte del cuerpo, aunque los más

frecuentes son en espalda, cuello, codos, manos y muñecas.

El riesgo de padecer un TME depende de factores intrínsecos a la persona, como son la edad,

el género (Widanarko et al., 2011), la capacidad física, el historial médico, el tipo de trabajo a

realizar y factores psicosociales, como el estrés y la ansiedad en el trabajo (Eatough, Way, &

Chang, 2012). Sin embargo, existen ciertos factores de riesgo comunes a todas las personas

que es conveniente evitar. Entre ellos se pueden mencionar:

- Movimientos repetitivos.

- Posturas forzadas y estáticas, que se deben mantener durante un cierto periodo de

tiempo.



- Manipulación de cargas (levantamiento, transporte, tracción, empuje…).

- Aplicación de fuerzas importantes.

- Vibraciones.

- Trabajo prolongado y sin descansos.

- Aumento del ritmo de trabajo.

- Diseños ergonómicos inadecuados.

También se consideran factores de riesgo determinadas situaciones en el entorno de trabajo

que pueden causar incomodidad al trabajador, como por ejemplo entornos fríos o

excesivamente calurosos, iluminación insuficiente, niveles de ruido elevados…

Los TME más frecuentes se dan en las extremidades superiores y en la espalda. Según la VII

Encuesta Nacional de Condiciones de Trabajo del INSHT (Instituto Nacional de Seguridad e

Higiene en el Trabajo) del año 2013, el 77,5% de los trabajadores siente alguna molestia física

que achaca a posturas y esfuerzos derivados del trabajo que realiza. Entre las molestias más

frecuentes figuran las localizadas en la zona baja de la espalda (44,9%), la nuca/cuello (34,3%)

y la zona alta de la espalda (27,1%). La Figura 1 muestra las dolencias más frecuentes que

sufren los trabajadores expresadas en porcentaje.

Figura 1. Localización de la dolencia del trabajador.

(www.insht.com)

34,3%

13,8%

12,6%

25,0%

10,8%

27,1%

44,9%

5,5%

1,0%

7,5%

11,8%

6,1%

0,1%

22,4%

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Nuca/cuello

Hombro/s

Brazo/s y/o antebrazo/s

Codo/s

Mano/s, muñeca/s, dedo/s

Zona alta de la espalda

Zona baja de la espalda

Nalgas/Caderas

Muslos

Rodillas

Piernas

Pies/Tobillos

No sabe (espontáneo)

Ninguna



Tras una revisión bibliográfica de alrededor de 600 artículos, el INSHT nos proporciona

información sobre la evidencia de sufrir un TME en distintos miembros debido a la existencia

de determinados factores de riesgo en el trabajo. Los resultados de esta revisión se muestran

en la Tabla 1. Esta información nos proporciona un punto de partida en el diseño del puesto de

trabajo; ya que al existir evidencia de sufrir un TME, deberemos evitar a toda costa la

presencia de estos factores de riesgo.

Tabla 1. Evidencia de la relación entre los factores de riesgo y el desarrollo de TME.

Parte del cuerpo Factor de riesgo Fuerte

evidencia Evidencia

Evidencia insuficiente

Cuello y Cuello/Hombro

Repetición •

Fuerza •

Postura •

Vibración •

Hombro

Repetición • Fuerza

• Postura • Vibración •

Codo

Repetición • Fuerza •

Postura • Combinación •

Mano/muñeca Síndrome del túnel

carpiano

Repetición •

Fuerza •

Postura • Vibración •

Combinación •

Mano/muñeca Tendinitis

Repetición •

Fuerza •

Postura •

Combinación •

Mano/muñeca Síndrome de la

vibración mano/brazo Vibración •

Espalda

Manipulación de cargas

•

Postura forzada •

Trabajo físico pesado

•

Vibración de cuerpo completo

•

Postura estática •



La estrategia para afrontar los TME es minimizar sus factores de riesgo adaptando el trabajo a

la persona, es decir, adoptando medidas que hagan el trabajo más cómodo y seguro, lo que se

consigue con un buen diseño del puesto de trabajo.

Existen numerosas herramientas que nos ayudan a analizar la situación laboral del trabajador,

son los llamados métodos de evaluación ergonómica. Estos métodos son muy diversos y su

elección no es inmediata, ya que cada uno es aplicable a una situación concreta y su nivel de

precisión y rapidez de utilización varía de uno a otro.

El proceso de evaluación ergonómica comienza con un primer análisis basado en la

observación de los puestos de trabajo, con el objetivo de detectar los posibles factores de

riesgo existentes. Además, se debe consultar el historial de lesiones de los trabajadores, ya

que es una evidencia de la necesidad de introducir mejoras en el espacio de trabajo, así como

tener en cuenta la opinión y experiencia del operario en cuanto a las posibles modificaciones

del lugar de trabajo que hagan su trabajo más cómodo y seguro. Tras realizar este primer

análisis se tiene conocimiento de los puestos que necesitan mejoras ergonómicas y de los

factores de riesgo predominantes en los mismos. En función de esta información y teniendo en

cuenta los recursos de que disponemos, la rapidez con que queremos realizar el análisis y el

nivel de precisión deseado, estamos en condiciones de determinar qué método de evaluación

ergonómica se adapta mejor a cada puesto.

2.2. Legislación aplicable

El presente Proyecto Fin de Carrera pretende facilitar una herramienta para el cálculo del

riesgo ergonómico en el desarrollo de tareas manuales, pero no exime del cumplimiento de la

normativa relativa a la prevención de riesgos laborales, que debe ser contemplada y cumplida

por las empresas, independientemente del empleo de la herramienta.

El apartado 3 del Artículo 5 del R.D. 39/1997, por el que se aprueba el Reglamento de los

Servicios de Prevención, establece como métodos o criterios de evaluación de riesgos los

siguientes:

Cuando la evaluación exija la realización de mediciones, análisis o ensayos y la normativa no

indique o concrete los métodos que deben emplearse, o cuando los criterios de evaluación



contemplados en dicha normativa deban ser interpretados o precisados a la luz de otros

criterios de carácter técnico, se podrán utilizar, si existen, los métodos o criterios recogidos en:

a) Normas UNE.

b) Guías del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, del Instituto

Nacional de Silicosis y protocolos y guías del Ministerio de Sanidad y Consumo, así

como de Instituciones competentes de las Comunidades Autónomas.

c) Normas internacionales.

d) En ausencia de los anteriores, guías de otras entidades de reconocido prestigio en la

materia y otros métodos o criterios profesionales descritos documentalmente que

proporcionen confianza sobre su resultado y proporcionen un nivel de confianza

equivalente.

La herramienta desarrollada en este Proyecto Fin de Carrera se emplea para evaluar dos

factores de riesgo en el trabajo: la carga postural y la manipulación manual de cargas.

Para la evaluación del factor de riesgo carga postural se emplea el método RULA, de fama

internacional y prestigio reconocido, empleado por diversas instituciones.

En cuanto al factor de riesgo manipulación manual de cargas, se tiene en cuenta lo establecido

en el Real Decreto 487/1997, de 14 de abril, sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud

relativas a la manipulación manual de cargas que entrañe riesgos, en particular

dorsolumbares, para los trabajadores.

Resulta de gran ayuda para la aplicación del R.D. 487/1997 la Guía Técnica desarrollada por el

Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) para la evaluación y prevención

de los riesgos relativos a la manipulación manual de cargas, ya que proporciona los valores

máximos de carga como referencia para una manipulación manual en condiciones adecuadas

de seguridad y salud, así como los factores correctores en función de las características

individuales, de la carga y de la forma y frecuencia de la manipulación manual.

2.3. Métodos de evaluación ergonómica.

A lo largo de las dos últimas décadas se han desarrollado diversos métodos de evaluación

ergonómica del puesto de trabajo, cuya aplicación resulta más o menos adecuada

dependiendo del factor de riesgo predominante.



En primer lugar, se puede hacer una distinción entre el nivel de especificidad, distinguiendo

entre métodos globales y métodos específicos. Los métodos globales son útiles para realizar

una primera valoración de carácter general, ya que abarcan la mayoría de los factores de

riesgo, y permiten detectar los aspectos en los que se debe profundizar con un método

específico de evaluación ergonómica. Por lo tanto, una buena forma de abordar el estudio

ergonómico del puesto de trabajo consiste en una primera aplicación de un método de

evaluación global, lo que nos permite detectar el factor de riesgo predominante, y una

segunda aplicación de un método de evaluación específico, adecuado a ese factor de riesgo

(Figura 2).

Figura 2. Metodología estudio ergonómico.

Uno de los métodos de evaluación global más conocido es el método LEST (Laboratorie

d’Economie et Sociologie du Travail). Este método hace un doble análisis objetivo y subjetivo

para tener en cuenta tanto las condiciones físicas como los aspectos psicosociales y la carga

mental. Para ello se establecen 16 variables agrupadas en 5 dimensiones: entorno físico, carga

física, carga menta, aspectos psicosociales y tiempos de trabajo. A cada una de las variables se

le asigna una puntuación entre 0 y 10 y el resultado global se representa en forma de

histograma. La ventaja de este método es que nos permite obtener una visión global, teniendo

en cuenta muchos de los factores de riesgo que pueden darse en la actividad laboral y además

su aplicación es bastante rápida, pero presenta el inconveniente de que el nivel de detalle

proporcionado es muy reducido.

Los métodos específicos de evaluación ergonómica se centran en el análisis de un único factor

de riesgo. Los más conocidos se ocupan del estudio de tres principales factores de riesgo: la

repetitividad de movimientos, la carga postural o la manipulación de carga.

Método ergonómico

global

Detección de factor de riesgo predominante

Repetitividad de movimientos

Carga posturalMétodo

ergonómico específico

Manipulación de cargas



• En cuanto al primero, la repetitividad de movimientos, un método de evaluación muy

extendido es el Check List OCRA (Occupational Repetitive Action), que es un método de rápida

aplicación que permite obtener una valoración del riesgo por movimientos repetitivos de los

miembros superiores. El método evalúa por una parte el riesgo intrínseco del puesto de

trabajo y, por otro lado, permite obtener el índice de riesgo asociado al trabajador, obteniendo

información independiente para cada uno de ellos. Para ello tiene en cuenta los siguientes

factores: duración del movimiento repetitivo, periodos de recuperación o descanso, frecuencia

de las acciones, duración y tipo de fuerza ejercida, postura de hombros, codos, muñecas y

manos y existencia de factores de riesgo adicionales. Tras la aplicación del método se obtiene

un resultado numérico que viene acompañado de una descripción del riesgo existente en el

lugar de trabajo y una recomendación de acción al respecto.

Como se ha comentado, la ventaja de este método es su rápida aplicación, sin embargo, esto

implica el hecho de que la información obtenida no es suficientemente detallada, por lo que

no es aconsejable realizar cambios en el puesto de trabajo basándose simplemente en los

resultados de este análisis, sino que se debe hacer un estudio más exhaustivo, utilizando otro

método de evaluación.

• Si el factor de riesgo es la carga postural, existen diversos métodos de evaluación

ergonómica entre los que cabe mencionar el método OWAS y el método RULA.

o El método OWAS (Ovako Working Analysis System) se basa en la observación de las

posturas que realiza el trabajador durante la realización de la tarea y en la asignación de un

código identificativo a cada una de ellas. A partir de este código de postura el método

establece cuatro categorías de riesgo y para cada una de ellas indica la necesidad de

rediseño y la urgencia del mismo.

Este método presenta una gran limitación: cada código de postura no permite distinguir

diferentes condiciones de gravedad, es decir, para una postura de flexión, no permite

diferenciar diferentes grados de flexión y, por lo tanto, niveles de incomodidad para el

trabajador, por lo que es necesario la aplicación de un método complementario que recoja

esta información.

o El método RULA (Rapid Upper Limb Assessment) es muy conocido y utilizado en los

sistemas actuales de evaluación ergonómica debido a que es un método claro y de fácil

aplicación. Permite evaluar la carga postural a la que se ven sometidos los miembros



superiores del operario durante el ciclo de trabajo y evidencia las necesidades de rediseño

del puesto. Este método se explicará con más detalle en el apartado 2.3.1, debido a que es

el método escogido para desarrollar la herramienta objeto de este Proyecto Fin de Carrera.

• Por último ,si el factor de riesgo predominante es la manipulación de carga, un método

muy famoso es el método NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health), que

se basa en el empleo de una ecuación cuyos componentes se definen a partir de tres criterios:

- Biomecánico: refleja la transmisión de momentos mecánicos por los segmentos

corporales hasta las vértebras en el levantamiento de cargas.

- Fisiológico: tiene en cuenta que los movimientos repetitivos pueden superar las

capacidades normales de energía del trabajador, disminuyendo su resistencia.

- Psicofísico: se basa en datos sobre la resistencia y capacidad de los trabajadores bajo

diferentes condiciones de frecuencia y duraciones en el levantamiento de las cargas.

Considera conjuntamente los criterios biomecánico y fisiológico.

La ecuación NIOSH presenta factores multiplicadores para penalizar las situaciones en que la

carga se levante alejada del cuerpo, el origen o destino de la carga se encuentre en posiciones

muy bajas o muy elevadas, el recorrido vertical de la carga sea grande, situaciones en las que

se requiera torsión del tronco, elevaciones realizadas con mucha frecuencia o elevaciones en

las que el agarre de la carga sea deficiente. A partir de esta ecuación se obtiene como

resultado el peso límite recomendado en el levantamiento de la carga y, con este, el índice de

levantamiento, que valora el riesgo que supone la tarea para el trabajador y permite identificar

levantamientos peligrosos.

La aplicación de este método de evaluación ergonómica resulta útil y rápida. El carácter

multiplicativo de la ecuación permite observar cómo la situación estudiada se aleja de la

situación ideal y reconocer los factores sobre los que se debe actuar. Las limitaciones que

presenta este método residen en que se consideran unas condiciones bajo las que se

desarrolla la tarea y, en caso de que estas no se cumplan, deben evaluarse mediante otros

medios.

En España, un método equivalente al NIOSH es el método proporcionado por el INSHT para la

evaluación de los riesgos relativos a la manipulación de cargas. De la misma manera que el

método NIOSH, nos proporciona un peso límite recomendado para distintas condiciones de

manipulación de la carga. Este método se utiliza para la elaboración de la herramienta objeto

de este Proyecto Fin de Carrera, por lo que se explica en profundidad en el apartado 2.3.2.



El inconveniente que presentan estos métodos de evaluación ergonómica, si no se

complementan con la utilización de otras herramientas, es que requieren un trabajo de

recolección de información muy elevado. Cada análisis se corresponde con una única postura

del trabajador, por lo que si la tarea es muy duradera o si presenta una gran cantidad de

movimientos habrá que hacer un primer análisis visual para detectar las posturas críticas, es

decir, aquellas que a priori parecen ser más perjudiciales para el operario. Esto conlleva una

gran inversión de tiempo, y además, se podría incurrir en errores si el observador no posee la

destreza y experiencia necesarias.

Además, en caso de introducir cambios en la distribución o en las tareas que se realizan en el

puesto de trabajo, es necesario realizar un nuevo análisis ergonómico para verificar que las

condiciones tras el rediseño son aceptables, por lo que el trabajo anterior se multiplica en

función del número de planteamientos de diseño propuestos.

Sin embargo, estos métodos suponen la base teórica sobre la que se apoyan las herramientas y

métodos ergonómicos que se emplean en la actualidad.

2.3.1. Método RULA

El método RULA (Rapid Upper Limb Assessment) fue desarrollado para evaluar la exposición de

los trabajadores a los factores de riesgo que pueden causar lesiones en los miembros

superiores del cuerpo (McAtamney & Nigel Corlett, 1993). Consiste en la medida de los

ángulos formados por determinadas extremidades del operario al adoptar una postura

concreta en la realización de la tarea. La elección de la postura o posturas a analizar surge

después de la observación completa del ciclo de trabajo, y corresponde a aquellas que sean

más significativas, ya sea por suponer una carga postural más elevada o porque la postura se

mantiene durante un tiempo elevado.

El método divide el cuerpo en dos grupos: el grupo A, formado por los brazos, antebrazos y

muñecas, y el grupo B, por las piernas, tronco y cuello. A cada miembro se le da una

puntuación en función de su ángulo, lo que nos permite obtener una puntuación global tanto

para el grupo A como para el B. A continuación, estas puntuaciones se modifican según el tipo

de actividad muscular y la fuerza aplicada, obteniendo así las puntuaciones C y D,

respectivamente. Por último, ingresamos estas dos puntuaciones en una tabla que nos da la

puntuación final del método, la que nos permite definir el grado de actuación recomendado

por el método RULA.



• Puntuación del grupo A: Esta puntuación se obtiene en función de los ángulos de

brazos, antebrazos y muñecas.

- Puntuación del brazo: En función del ángulo formado por el brazo y el tronco

obtenemos la puntuación para el mismo, como se observa en la Figura 3.

Figura 3. Puntuaciones RULA del brazo.

Esta puntuación puede verse modificada si se dan alguna de las siguientes situaciones

(Figura 4):

o Si el hombro se encuentra levantado o el brazo rotado: la puntuación se

incrementa en una unidad.

o Si los brazos están abducidos: la puntuación se incrementa en una unidad.

o Si el brazo tiene un punto de apoyo: la puntuación se disminuye en una

unidad.

Figura 4. Modificación de la puntuación RULA del brazo.

- Puntuación del antebrazo: Se obtiene en función del ángulo formado entre el

antebrazo y el brazo tal y como se observa en la Figura 5.



Figura 5. Puntuación RULA del antebrazo.

Esta puntuación puede verse modificada si se dan alguna de las siguientes

circunstancias (Figura 6):

o Si la proyección vertical del antebrazo se encuentra más allá de la

proyección vertical del codo: la puntuación se incrementa en una unidad.

o Si el antebrazo cruza la línea central del cuerpo: la puntuación se

incrementa en una unidad.

Figura 6. Modificación de la puntuación RULA del antebrazo.

- Puntuación de la muñeca: se obtiene en función del ángulo de flexión entre la

muñeca y el antebrazo, como se observa en la Figura 7.

Figura 7. Puntuación RULA de la muñeca.



Esta puntuación puede verse modificada en caso de que exista desviación radial o

cubital de la muñeca, en ese caso la puntuación se incrementará un una unidad (Figura

8).

Figura 8. Modificación de la puntuación RULA de la muñeca.

- Giro de la muñeca: una vez obtenida la puntuación de la muñeca se evalúa su giro,

obteniendo una puntuación que es independiente de la anterior y nos servirá para

obtener posteriormente la puntuación global del grupo A. En este caso la

puntuación será 1 si existe pronación o supinación en rango medio y 2 si existe en

rango extremo, como se observa en la Figura 9.

Figura 9. Puntuación RULA del giro de la muñeca.

La puntuación global del grupo A se obtiene entrando en la Tabla 2 con las puntuaciones

obtenidas para cada miembro del grupo.

Tabla 2. Puntuación global para el grupo A.

Brazo Antebrazo

Muñeca

1 2 3 4

Giro de muñeca Giro de muñeca Giro de muñeca Giro de muñeca

1 2 1 2 1 2 1 2

1

1 1 2 2 2 2 3 3 3

2 2 2 2 2 3 3 3 3

3 2 3 3 3 3 3 4 4



2

1 2 3 3 3 3 4 4 4

2 3 3 3 3 3 4 4 4

3 3 4 4 4 4 4 5 5

3

1 3 3 4 4 4 4 5 5

2 3 4 4 4 4 4 5 5

3 4 4 4 4 4 5 5 5

4

1 4 4 4 4 4 5 5 5

2 4 4 4 4 4 5 5 5

3 4 4 4 5 5 5 6 6

5

1 5 5 5 5 5 6 6 7

2 5 6 6 6 6 7 7 7

3 6 6 6 7 7 7 7 8

6

1 7 7 7 7 7 8 8 9

2 8 8 8 8 8 9 9 9

3 9 9 9 9 9 9 9 9

• Puntuación del grupo B: Esta puntuación se obtiene en función de los ángulos del

cuello, tronco y piernas.

- Puntuación del cuello: se obtiene en función del ángulo formado entre el cuello y

el tronco, tal y como se observa en la Figura 10.

Figura 10. Puntuación RULA del cuello.

Esta puntuación debe incrementarse en una unidad tanto si el cuello está rotado como

si existe inclinación lateral (Figura 11).



Figura 11. Modificación de la puntuación RULA del cuello.

- Puntuación del tronco: se obtiene en función de si el trabajador está sentado o de

pie, y en el segundo caso en función del grado de flexión del mismo, como se

observa en la Figura 12.

Figura 12. Puntuación RULA del tronco.

Esta puntuación se incrementará en una unidad tanto si existe torsión del tronco como

si existe inclinación lateral del mismo (Figura 13).

Figura 13. Modificación de la puntuación RULA del tronco.

- Puntuación de las piernas: La puntuación de las piernas será 1 si el trabajador está

sentado, con pies y piernas bien apoyados o si está de pie con el peso



simétricamente distribuido y espacio para cambiar de posición. Por otro lado, la

puntuación será 2 si los pies no están apoyados, o si el peso no está

simétricamente distribuido (Figura 14).

Figura 14. Puntuación RULA de las piernas.

La puntuación para el grupo B se obtiene entrando en la Tabla 3 con las puntuaciones

obtenidas para cada miembro del grupo.

Tabla 3. Puntuaciones globales para el grupo B.

Cuello

Tronco

1 2 3 4 5 6

Piernas Piernas Piernas Piernas Piernas Piernas

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

1 1 3 2 3 3 4 5 5 6 6 7 7

2 2 3 2 3 4 5 5 5 6 7 7 7

3 3 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 7

4 5 5 5 6 6 7 7 7 7 7 8 8

5 7 7 7 7 7 8 8 8 8 8 8 8

6 8 8 8 8 8 8 8 9 9 9 9 9

• Puntuación del tipo de actividad muscular desarrollada y la fuerza aplicada: Las

puntuaciones de los grupos A y B se incrementarán en una unidad si la actividad es

principalmente estática o bien si es repetitiva (se repite más de 4 veces cada minuto).

Por otro lado, si la tarea es poco frecuente o de corta duración se considerará

actividad dinámica y las puntuaciones no se verán modificadas. Además, las



puntuaciones A y B se verán incrementadas según las fuerzas ejercidas o la carga

manejada según se muestra en la Tabla 4.

Tabla 4. Puntuación para la actividad muscular y la fuerza aplicada.

Puntos Posición

0 Si la carga o fuerza es menor de 2 kg y se realiza intermitentemente.

1 Si la carga o fuerza está entre 2 y 10 kg y se levanta intermitentemente.

2 Si la carga o fuerza está entre 2 y 10 kg y es estática o repetitiva.

2 Si la carga o fuerza es intermitente y superior a 10 kg.

3 Si la carga o fuerza es superior a los 10 kg y es estática o repetitiva.

3 Si se producen golpes o fuerzas bruscas o repentinas.

El resultado de sumar a las puntuaciones A y B la puntuación del tipo de actividad muscular y

fuerza aplicada son las puntuaciones C y D, respectivamente. Entrando con estas puntuaciones

en la Tabla 5 obtenemos la puntuación final del método.

Tabla 5. Puntuación final del método RULA.

Puntuación C Puntuación D

1 2 3 4 5 6 7+

1 1 2 3 3 4 5 5

2 2 2 3 4 4 5 5

3 3 3 3 4 4 5 6

4 3 3 3 4 5 6 6

5 4 4 4 5 6 7 7

6 4 4 5 6 6 7 7

7 5 5 6 6 7 7 7

8 5 5 6 7 7 7 7

Por último, con la puntuación final e ingresando en la Tabla 6 se obtiene el grado de actuación

recomendado, es decir, la urgencia y necesidad de rediseño del puesto de trabajo.

Tabla 6. Grado de actuación recomendado.

Nivel Puntuación

final Actuación

1 1 o 2 La postura es aceptable.

2 3 o 4 Es conveniente profundizar en el estudio, pueden requerirse

cambios en la tarea.

3 5 o 6 Se requiere el rediseño de la tarea, es necesario realizar

actividades de investigación.

4 7 Se requieren cambios urgentes en el puesto de trabajo.



2.3.2. Método INSHT de manipulación manual de cargas

Este método ha sido desarrollado por el INSHT en el año 2003 y se basa en las

recomendaciones del R.D. 487/1997. Permite evaluar los riesgos derivados de las tareas de

levantamiento y depósito de cargas en postura “de pie”. Será necesario realizar un estudio

más exhaustivo si las tareas no se realizan en dicha postura, si se trata de puestos de trabajo

multitareas (si las tareas que se realizan son muy diferentes unas de otras), si la tarea entraña

un esfuerzo físico adicional importante o si se trata de una situación poco usual en general.

En todo caso, el método indica que no se deben manipular cargas de más de 5 kg en postura

sentada, siempre que el levantamiento se realice en una zona próxima al tronco, evitando

manipular cargas a nivel del suelo o por encima del nivel de los hombros y giros e inclinaciones

del tronco, ya que la capacidad de levantamiento en estas condiciones es menor que cuando

se manejan cargas en posición de pie y la mayor parte del esfuerzo debe hacerse con los

músculos más débiles de los brazos y el tronco.

El método proporciona un peso máximo teórico de la carga que sirve de referencia para una

manipulación manual en condiciones adecuadas de seguridad y salud. A efectos prácticos se

pueden considerar como cargas los objetos que pesen más de 3 kg. Sin embargo, si la

frecuencia de manipulación de la carga es muy elevada, aun siendo esta de menos de 3 kg,

podrían aparecer lesiones de otro tipo. En dichas circunstancias, debería estudiarse el puesto

de trabajo utilizando otro método de evaluación ergonómica.

En caso de existir manipulación de cargas en el puesto de trabajo la primera medida que se

debe considerar es la sustitución de la misma, mediante automatización de los procesos o el

empleo de equipos mecánicos que supongan una ayuda en el levantamiento. Solo en caso de

que esta medida no pueda llevarse a cabo se realizará la evaluación.

El método considera además determinados factores multiplicadores que disminuyen el peso

teórico para tener en cuenta las condiciones desfavorables de levantamiento de la carga,

obteniendo el peso límite aceptable bajo dichas condiciones. Este peso límite aceptable se

obtiene a partir de la siguiente fórmula:

PA = PT · FC�� · FC� · FC� · FC�

Donde:

- PA: Peso límite aceptable.

EPS. Ingeniería IndustrialProyecto Fin de Carrera

20

- PT: Peso teórico. Se calcula en función de la posición de la carga, de acuerdo con la

Figura 15. Los da

general en la que el 85% de la población estaría protegida

protección, en la que el 95% de la població

peso teórico obtenido en la

obteniendo un peso teórico máximo

esporádicas, en el caso de trabajadores jóvenes y entrenados, se puede multiplicar

por un factor de corrección de valor 1,6, equivalente a un punto de partida de peso

teórico máximo de 40 kg, en lugar de 25 kg.

Figura 15. Peso teórico INSHT en función de la posición de la carga.

- FC��: Factor de corrección en función del desplazamiento vertical, su cálculo está

reflejado en la Tabla

recorre la misma desde que se inicia el levantamiento hasta que finaliza la

manipulación.

Tabla 7. Factor

Desplazamiento vertical

Hasta 100 cm

Hasta 175 cm

Más de 175 cm

EPS. Ingeniería Industrial Desarrollo de una aplicación para el análisis de tareas manuales en tiempo realProyecto Fin de Carrera

Universidade da Coruña

PT: Peso teórico. Se calcula en función de la posición de la carga, de acuerdo con la

Los datos recogidos en dicha figura corresponden

general en la que el 85% de la población estaría protegida. Si se desea una mayor

protección, en la que el 95% de la población quede protegida, se multiplicará el

peso teórico obtenido en la Figura 15 por un factor de corrección de valor 0,6,

obteniendo un peso teórico máximo de 15 kg, en lugar de 25 kg. En situaciones



teórico máximo de 40 kg, en lugar de 25 kg.

Peso teórico INSHT en función de la posición de la carga.

: Factor de corrección en función del desplazamiento vertical, su cálculo está

Tabla 7. El desplazamiento vertical de una carga es la distancia que


Factor de corrección de desplazamiento vertical INSHT.

Desplazamiento vertical Factor de corrección

Hasta 25 cm 1

Hasta 50 cm 0,91

Hasta 100 cm 0,87

Hasta 175 cm 0,84

Más de 175 cm 0

Desarrollo de una aplicación para el análisis de tareas manuales en tiempo real


PT: Peso teórico. Se calcula en función de la posición de la carga, de acuerdo con la

corresponden a una situación

Si se desea una mayor

n quede protegida, se multiplicará el

por un factor de corrección de valor 0,6,

de 15 kg, en lugar de 25 kg. En situaciones



Peso teórico INSHT en función de la posición de la carga.

: Factor de corrección en función del desplazamiento vertical, su cálculo está

El desplazamiento vertical de una carga es la distancia que




- FC�: Factor de corrección correspondiente al grado de giro del tronco, su cálculo

está reflejado en la Tabla 8. Se define el giro del tronco como el ángulo formado

entre la línea que une los hombros y la línea que une los talones de los pies.

Tabla 8. Factor de corrección del giro del tronco INSHT.

Giro del tronco Factor de corrección

Sin giro 1

Poco girado (hasta 30 ⁰) 0,9

Girado (hasta 60 ⁰) 0,8

Muy girado (90 ⁰) 0,7

- FC�: Factor de corrección correspondiente al tipo de agarre, su cálculo está

reflejado en la Tabla 9.

Tabla 9. Factor de corrección del tipo de agarre INSHT.

Tipo de agarre Factor de corrección

Agarre bueno 1

Agarre regular 0,95

Agarre malo 0,9

o Se considera que el agarre es bueno cuando la carga tiene asas u otro tipo

de agarres con una forma y tamaño que permita un agarre confortable con

toda la mano, permaneciendo la muñeca en una posición neutral, sin

desviaciones ni posturas desfavorables.

o El agarre es regular cuando la carga tiene asas o hendiduras no tan buenas,

de forma que el agarre no sea tan confortable. También se incluyen

aquellas cargas sin asas que pueden sujetarse flexionando la mano 90 ⁰

alrededor de la carga.

o El agarre es malo cuando no se cumplen los requisitos del agarre medio.

- FC�: Factor de corrección correspondiente a la frecuencia de manipulación de la

carga, su cálculo está reflejado en la Tabla 10.

Tabla 10. Factor de corrección de la frecuencia de manipulación INSHT.

Duración de la manipulación

≤ 1 h/día > 1 h y ≤ 2 h > 2h y ≤ 8 h

Frecuencia de manipulación Factor de corrección

1 vez cada 5 minutos 1 0,95 0,85

1 vez/minuto 0,94 0,88 0,75



4 veces/minuto 0,84 0,72 0,45

9 veces/minuto 0,52 0,30 0,00

12 veces/minuto 0,37 0,00 0,00

> 15 veces/minuto 0,00 0,00 0,00

Por otro lado, el método establece un árbol de decisión para determinar si el riesgo es o no

tolerable, que se puede ver en la Figura 16. Para poder aplicar este árbol de decisión

necesitamos saber el peso real de la carga que se está manipulando, el peso límite

recomendado, la distancia horizontal de transporte de la carga y el peso total transportado

diariamente. Además, antes de determinar la tolerancia del método se tienen en cuenta una

serie de factores ergonómicos (Tabla 11) e individuales (Tabla 12) de cada trabajador.

Figura 16. Árbol de decisión de la tolerancia del riesgo INSHT.



Tabla 11. Factores ergonómicos a considerar en el método INSHT.

¿Se inclina el tronco al manipular la carga?

¿Se ejercen fuerzas de empuje o tracción elevadas?

¿El tamaño de la carga es mayor de 60 x 50 x 60 cm?

¿Puede ser peligrosa la superficie de la carga?

¿Se puede desplazar el centro de gravedad?

¿Se pueden mover las cargas de forma brusca o inesperada?

¿Son insuficientes las pausas?

¿Carece el trabajador de autonomía para regular su ritmo de trabajo?

¿Se realiza la tarea con el cuerpo en posición inestable?

¿Son los suelos irregulares o resbaladizos para el calzado del trabajador?

¿Es insuficiente el espacio de trabajo para una manipulación correcta?

¿Hay que salvar desniveles del suelo durante la manipulación?

¿Se realiza la manipulación en condiciones termohigrométricas extremas?

¿Existen corrientes de aire o ráfagas de viento que puedan desequilibrar la carga?

¿Es deficiente la iluminación para la manipulación?

¿Está expuesto el trabajador a vibraciones?

Tabla 12. Factores individuales a considerar en el método INSHT.

¿La vestimenta o el equipo de protección individual dificultan la manipulación?

¿Es inadecuado el calzado para la manipulación?

¿Carece el trabajador de información sobre el peso de la carga?

¿Carece el trabajador de información sobre el lado más pesado de la carga o sobre su centro de gravedad (en caso de estar descentrado)?

¿Es el trabajador especialmente sensible al riesgo (mujeres embarazadas, trabajadores con patologías dorso-lumbares, etc.)?

¿Carece el trabajador de información sobre los riesgos para su salud derivados de la manipulación manual de cargas?

¿Carece el trabajador de entrenamiento para realizar la manipulación con seguridad?

Estos factores ergonómicos e individuales no se incluyen en el desarrollo de la herramienta,

que únicamente considera los factores necesarios para obtener el peso límite recomendado.

Sin embargo, a la hora de la aplicación de la herramienta desarrollada en este Proyecto Fin de

Carrera en un caso real, se deben tomar en consideración estos factores para determinar si el

riesgo se considera tolerable o no tolerable.

En caso de que el riesgo resulte no tolerable es necesario realizar cambios en el puesto de

trabajo de forma inmediata hasta lograr reducir el riesgo. Además, si el riesgo resulta tolerable

se debe revisar esta condición periódicamente o en caso de que cambien las condiciones de

trabajo.



2.4. Simulación. Modelos Digitales Humanos (DHM).

La aplicación de los métodos de evaluación ergonómica explicados en el apartado 2.3 no es

directa, sino que implica una fase previa de observación de la tarea y elección de las posturas

más representativas y de mayor riesgo. En el caso de tareas con una complejidad elevada el

proceso de evaluación ergonómica se hace muy laborioso.

La simulación supone un gran avance con respecto a los métodos de observación directa, ya

que permite analizar la tarea en su totalidad, contemplando todos los movimientos que realiza

el operario durante la ejecución de la misma. La simulación persigue dos claros objetivos: por

un lado reproducir fidedignamente el espacio de trabajo y, por otro, representar las

características físicas del cuerpo humano mediante un maniquí, para lo que se emplean los

DHM (Modelos Digitales Humanos).

Los DHM comienzan a desarrollarse en la década de los 60 y suponen un complemento a los

modelos de evaluación ergonómica. El DHM se utiliza para representar las posturas y

movimientos realizados por los operarios en la ejecución de su tarea, así como para realizar el

análisis ergonómico de esas posiciones, pudiendo así considerar las consecuencias que podría

tener el proceso y tomar decisiones al respecto.

La gran ventaja que entrañan es que permiten realizar experimentos y conocer cómo se

comporta el trabajador ante un cambio o mejora del puesto de trabajo propuesto antes de

ejecutarlo en la realidad, con la consiguiente disminución de tiempo y ahorro de costes en

prototipos, pruebas o en rediseños posteriores. Se pretende reproducir el escenario en el que

se va a encontrar el trabajador y simular todas las posturas y esfuerzos que llevará a cabo

hasta encontrar una situación de calidad ergonómica.

Del análisis ergonómico mediante simulación se obtienen resultados precisos de la carga

postural que soporta el trabajador, la biomecánica, las consecuencias de la manipulación

manual de cargas y el consumo de energía del operario durante la realización de la tarea.

La principal desventaja es que se requiere un proceso de toma de datos muy laborioso para

que el modelo de simulación sea lo más parecido posible a la realidad. Además, la

representación del cuerpo humano mediante un avatar o maniquí es una labor muy

complicada debido a que existen diferencias entre grupos de individuos debidas a la edad,

sexo, raza, constitución… Actualmente es posible encontrar bases de datos que recogen las

características antropométricas de los diferentes grupos de población. Sin embargo, al ser



características generales, no coinciden exactamente con las del operario que vaya a realizar la

tarea, por lo que puede conducir a pequeños errores.

Por otro lado, un estudio ergonómico mediante técnicas de simulación debe ser realizado por

personal cualificado, que conozca el software y tenga experiencia para interpretar los

resultados correctamente. Además, el proceso de evaluación ergonómica consta de las fases

de recolección de datos, creación del modelo, validación del mismo, simulación e

interpretación de los resultados. Este proceso dura más o menos dependiendo de la

complejidad y duración de la tarea, pero en todo caso, los resultados no se obtienen

inmediatamente, sino que es un proceso que dura cierto tiempo.

Por lo tanto, los modelos de simulación suponen una mejora significativa con respecto a los

métodos de evaluación ergonómica manuales, sin embargo, presentan el inconveniente de

que hay que esperar un cierto tiempo hasta obtener los resultados.

La herramienta objeto de este Proyecto Fin de Carrera pretende superar este inconveniente,

ya que los resultados se obtienen en tiempo real, por lo que a medida que se realiza el análisis

se pueden ir pensando las acciones correctoras y comprobar su eficacia inmediatamente.

2.5. Estudio ergonómico. Toma de datos.

En todo estudio ergonómico la primera fase es la toma de datos en el lugar de trabajo, para

conocer y entender la tarea que está realizando el trabajador, poder dividirla en subtareas

adecuadas que faciliten el estudio y para hacer un buen planteamiento del propio estudio

ergonómico.

Existen varios métodos de toma de datos, siendo el más simple la observación directa del

trabajador durante el desarrollo de su tarea. Este método tienen las ventajas de que es muy

sencillo de utilizar, se puede emplear en un amplio rango de situaciones y es apropiado para

evaluar un gran número de trabajadores a un relativo bajo coste. Sin embargo, proporciona

información no muy exacta y resultados bastante amplios.

El siguiente método a tener en cuenta es el de procesado de imágenes o videos. Esta técnica

presenta la ventaja de que la información obtenida puede visualizarse en un monitor con la

oportunidad de ver la tarea de nuevo e incluso ralentizar el vídeo o parar la imagen para

realizar mediciones sobre ella. Sin embargo, el empleo de este método puede llevar a errores,



ya que si la cámara no está colocada en el lugar adecuado pude dar lugar a distorsiones en la

medida de ángulos. En ocasiones, si la tarea es compleja, será necesario incluso grabar la

escena simultáneamente mediante varias cámaras situadas en diferentes posiciones para

estudiar la tarea con exactitud.

Los métodos de observación directa y de procesamiento de imágenes tienen el inconveniente

de que si la tarea es muy duradera o compleja no se puede analizar en su totalidad, ya que

supondría una gran dedicación de tiempo tanto en el proceso de toma de datos como en la

fase de análisis de esa información. Por lo tanto, solo se hace un análisis de las tareas o

posición del trabajador más críticas o características, siendo imposible analizar el resto de

tareas o posiciones.

Los métodos de medición directa o métodos de captura de movimiento (MoCap), emplean

sensores que van unidos al operario para medir variables determinadas. Estos métodos

proporcionan datos exactos, pero presentan los inconvenientes de que pueden interferir en la

tarea del trabajador, la adquisición del equipo necesario requiere una inversión inicial

considerable, los costes de mantenimiento son elevaos y, además, supone la contratación de

empleados cualificados y entrenados en el uso de estos equipos (Diego-Mas & Alcaide-Marzal,

2013).

Dependiendo de su principio de funcionamiento se distinguen cuatro categorías: ópticos,

mecánicos, inerciales y electromagnéticos (Furniss, 1999).

Los ópticos extrapolan la posición de los puntos de unión del cuerpo mediante triangulaciones

entre imágenes tomadas desde diferentes cámaras. Dentro de los MoCaps ópticos podemos

distinguir dos variantes: con marcadores activos (emiten luz) y pasivos (reflejan la luz

procedente de un foco luminoso). En ambos casos un software se encarga de reconocer la

figura humana y sus segmentos. La ventaja de este método con respecto al de procesamiento

de videos es que en este caso no es necesario realizar mediciones manuales a posteriori, en

lugar de eso se obtienen las mediciones de forma automática gracias a la ayuda de un

programa de ordenador.

Un ejemplo de sistema de captura de movimiento óptico pasivo muy empleado y conocido es

el sistema Vicon. El inconveniente que presenta este sistema es que conlleva un gran consumo

de tiempo inicial al tener que colocar al trabajador los marcadores. Además, para captar todos

los marcadores cuando el operario se mueve de su situación inicial, se deben colocar un



número elevado de cámaras rodeando al trabajador, lo que supone una inversión de tiempo

considerable y un encarecimiento si se desea obtener una precisión elevada.

En los métodos de captura de movimiento mecánicos el operario lleva un conjunto de piezas

metálicas, que constituyen un esqueleto muy básico, unidas al cuerpo. Cuando se mueve, el

exoesqueleto se ve forzado a realizar el mismo movimiento que el operario. En cada punto de

unión existen sensores que registran los movimientos y ángulos de rotación. Otros tipos de

sistemas de captura de movimiento mecánicos pueden incluir guantes o brazos mecánicos.

La ventaja de estos métodos es que proporcionan resultados exactos. Sin embargo, sus

inconvenientes son que requiere una calibración inicial, no se obtienen posiciones absolutas

del cuerpo, sino solo los ángulos que forman las extremidades y además no se sabe la

orientación del trabajador a menos que se utilice otro sensor adicional.

En los métodos inerciales el operario lleva un conjunto de unidades de medición inercial

(IMUs), que son dispositivos que miden la velocidad, orientación y fuerzas gravitacionales de

un aparato. Cada IMU integra tres tipos de sensores diferentes: un acelerómetro (permite la

medición de la aceleración lineal), un giróscopo (permite la medición de las rotaciones) y un

magnetómetro (mide datos de orientación).

Las ventajas de estos métodos son que pueden utilizarse en cualquier lugar y bajo cualquier

condición de luz y el tamaño de los dispositivos es muy pequeño por lo que no limita los

movimientos del operario. Además, se ha demostrado que estos dispositivos pueden utilizarse

para realizar un estudio ergonómico de la tarea que desempeña el trabajador en tiempo real

(Vignais et al., 2013). Sin embargo, se pueden producir interferencias con la presencia de

objetos metálicos que distorsionen los resultados y necesita una etapa de calibración previa al

tratamiento de los datos.

En los métodos de captura de movimiento electromagnéticos el operario lleva un conjunto de

receptores magnéticos que permiten hacer un seguimiento de su ubicación con respecto a un

transmisor magnético estático. Se suelen utilizar de 6 a 11 o más sensores por persona para

recoger el movimiento de los segmentos del cuerpo. Estos dispositivos están conectados con el

ordenador que, con ayuda de un software adecuado, permite representar las posiciones y

rotaciones del cuerpo en tres dimensiones.

La ventaja de estos dispositivos es que permiten conocer las posiciones absolutas de los

segmentos del cuerpo respecto al transmisor. Además, estas mediciones se pueden realizar en



tiempo real. Sin embargo, presenta el inconveniente de que se pueden producir distorsiones

magnéticas a medida que la distancia entre transmisor y receptor aumenta. Además, si existen

campos magnéticos o materiales metálicos cercanos pueden interferir con la señal dando lugar

a resultados erróneos.

Este Proyecto Fin de Carrera propone una alternativa a los métodos de toma de datos

convencionales mediante el uso de un sensor de profundidad, el Asus Xtion Pro, que nos

proporciona información del movimiento realizado por el operario en las tres dimensiones del

espacio. Con esta información se pueden conocer las posiciones de los puntos de unión que

definen el esqueleto del trabajador en cada instante de tiempo.

Se trata de un sistema de captura de movimiento óptico, con las ventajas que ello conlleva y

con ventajas adicionales respecto a los sistemas ópticos tradicionales: no es necesario colocar

marcadores al trabajador, lo que supone un ahorro de tiempo considerable, ya que el sensor

utiliza la medida en profundidad para reconocer al operario. Además, es una solución

considerablemente más barata que los sistemas de captura de movimiento existentes y no

requiere personal entrenado y con experiencia para su utilización.

Se desarrolla una herramienta que permite obtener la información del sensor y realizar de

forma automática las mediciones y cálculos necesarios para evaluar ergonómicamente el

puesto de trabajo. El personal que se encargue de realizar el estudio únicamente debe tener

cualificación a la hora de interpretar los resultados y ejecutar las acciones correctoras.

Existen ciertas publicaciones que comparan la precisión del sensor de profundidad con los

sistemas de captura de movimiento convencionales. Concluyen que presentan resultados

similares y proponen la utilización del sensor en el campo de la ergonomía.

En 2012, algunos miembros de la Universidad de Melbourne, Australia (Clark et al., 2012),

estudian la posibilidad de utilización del sensor Kinect de Microsoft para hacer un seguimiento

del cuerpo humano en tiempo real. Comparan sus resultados con los obtenidos a través de un

sistema de captura de movimiento óptico pasivo, el sistema VICON Nexus V1.5.2, que adquiere

datos de 12 cámaras VICON MX. El estudio consiste en la realización de tres experimentos:

máximo alcance frontal, máximo alcance lateral y equilibrio sobre una pierna. Los

experimentos se estudian simultáneamente mediante el sensor Kinect y el sistema VICON.

Se sitúan marcadores VICON en la cabeza, brazos, muñecas, manos, tronco, pelvis, piernas y

pies y se comparan con los puntos de unión medidos con el sensor Kinect. Una vez realizados



los experimentos se hace un estudio estadístico de los resultados, concluyendo que las

mediciones adquiridas con el sensor Kinect son comparables a las mediciones provenientes del

sistema VICON.

En 2014, miembros de la Universidad de Bruselas, Bélgica (Bonnechère et al., 2014) estudian la

validez y reproducibilidad del sensor de profundidad Kinect. Para ello desempeñan un estudio

en el que 88 voluntarios realizan movimientos de abducción de brazos, flexión de antebrazo,

abducción de piernas y flexión de rodillas, procedimiento que se repite una semana después

para medir la reproducibilidad. Los resultados del sensor Kinect se comparan con un sistema

Vicon de 8 cámaras, que se considera como referencia.

Se concluye que ambos dispositivos (el sensor Kinect y el sistema Vicon) presentan una buena

reproducibilidad, ya que no presentan diferencias significativas entre la primera y segunda

sesión. En cuanto a la validez, las diferencias entre las medidas tomadas con ambos sistemas

en la parte superior del cuerpo son muy pequeñas. Sin embargo, en la parte inferior del

cuerpo, se obtienen errores mayores.

A la vista de las conclusiones recabadas en estos artículos, queda justificado el empleo de un

sensor de profundidad como método de captura de movimiento para realizar evaluaciones

ergonómicas en los miembros superiores del cuerpo.

En cuanto a la elección del sensor de profundidad a escoger, autores de la Universidad de Vigo

(Gonzalez-Jorge, Riveiro, Vazquez-Fernandez, Martínez-Sánchez, & Arias, 2013) hacen una

evaluación de las mediciones obtenidas por el sensor Kinect de Microsoft y el sensor Asus

Xtion de PrimeSense, llegando a la conclusión de que ambos sensores presentan una exactitud

y precisión similares.

2.5.1. Sensor de profundidad. Principio de funcionamiento.

Los sensores de profundidad son dispositivos que permiten medir la distancia que existe entre

el propio dispositivo y el entorno, generando mapas de profundidad, con lo que se consigue

obtener una imagen en tres dimensiones. Se pueden encontrar en el mercado varios sensores

de profundidad, los más conocidos son Kinect de Microsoft y Asus Xtion de PrimeSense, ambos

con características similares. En este Proyecto Fin de Carrera se utilizará el sensor Asus Xtion

Pro, cuyas características se pueden ver en la Tabla 13.



Tabla 13. Características del sensor Asus Xtion Pro.

Distancia de uso 0,8 - 3,5 metros

Campo de visión 58 ⁰ (horizontal), 45 ⁰ (vertical), 70 ⁰ (diagonal)

Sensor RGB + profundidad + micrófono

Resolución profundidad VGA (640 x 480) a 30 fps o QVGA (320 x 240) a 60 fps.

Resolución RGB SXGA (1280x1024)

Interfaz USB 2.0

Dimensiones 18 x 3,5 x 5 cm

El mecanismo que permite obtener la visión en profundidad está formado por un proyector

láser de luz infrarroja, invisible para el ojo humano por estar fuera del espectro visible; y un

sensor monocromático, es decir, que captura una única longitud de onda, lo que permite la

captura de datos bajo cualquier condición de iluminación. Por otro lado, el dispositivo dispone

también de una cámara RGB, que nos permite capturar imágenes en color. En la Figura 17 se

pueden observar los componentes del sensor Asus Xtion.

Figura 17. Componentes del sensor Asus Xtion.

El proceso de medición de la profundidad es el mismo que se emplea en un sonar: el proyector

de luz infrarroja emite un patrón de puntos que rebotan sobre los objetos presentes en la

escena y son capturados por el sensor monocromático. La disparidad entre el patrón de puntos

emitidos y el patrón de puntos captados es la que nos permite obtener información de la

profundidad de los objetos.

En la pantalla de nuestro ordenador la información de profundidad se representa mediante

una escala de grises, de modo que cuanto más cercanos sean los puntos, su color será más

claro y cuanto más lejanos, su color será más oscuro (Figura 18).



Figura 18. Mapa de profundidad, escala de grises.

Los sensores presentan ciertas limitaciones que implican que las mediciones en profundidad

tengan un margen de error. Por ejemplo, una de las limitaciones es que la malla de puntos

infrarrojos no es uniforme en todo el espacio, de forma que los puntos de la malla se separan

más cuanto mayor sea la profundidad, lo que conlleva que algunos píxeles de la imagen tengan

que ser interpolados. Otra limitación radica en que cuando la luz infrarroja incide sobre un

objeto se pueden generar sombras sobre los objetos que están por detrás, impidiendo realizar

la medida de profundidad. Otro inconveniente es que no todos los objetos reflejan la luz por

igual.

Como consecuencia de la captura de la imagen con el sensor de profundidad, la información

que obtenemos en el ordenador y, que es el fundamento por el cual se utiliza este sensor, son

las tres coordenadas (x,y,z) de cada punto del espacio captado por el sensor.

Además, gracias a la presencia de las dos cámaras (infrarroja y RGB) en el sensor, es posible

obtener dos imágenes, una en color y otra en escala de grises indicando la profundidad. Estas

dos imágenes se superponen, identificando los puntos coincidentes en ambas, con una

pequeña limitación: como las dos cámaras no se encuentran situadas en el mismo lugar del

dispositivo, las dos imágenes obtenidas no son exactamente iguales, por lo que habrá que

aplicar algún método de ajuste que permita solventar este hecho. Además, es posible que

ambas imágenes no se capturen en el mismo instante de tiempo, por lo que estarían

desfasadas. Existen varias librerías de código abierto que nos permiten controlar los sensores,

proporcionando métodos que solventen estos errores.


32

En este Proyecto Fin de Carrera

(Open Natural Interaction), que permite acceder a los sensores de profundidad compatibles

con la misma, inicializarlos y recibir secuencias de video con información de la profundidad,

RGB o IR.

Por otro lado, el middleware NITE 2 nos permite

puntos de unión de los usuarios captados por el sensor, es decir, información del esqueleto

humano en prácticamente tiempo real. Estos puntos son las posiciones del centro de las

uniones principales del cuerpo humano o, en su d

principales miembros (cabeza, espina, manos y pies).

reconocimiento del usuario (en color verde) y la representación de los puntos característicos

de su esqueleto, gracias al empleo de la librería NITE 2.

La arquitectura del API OpenNI 2 junto con los posibles middle

2, se puede observar en la Figura



En este Proyecto Fin de Carrera se utilizará el API (Application Programmin Interface)

, que permite acceder a los sensores de profundidad compatibles


Por otro lado, el middleware NITE 2 nos permite obtener información de la posición de los



uniones principales del cuerpo humano o, en su defecto, son estimaciones del centro de los

principales miembros (cabeza, espina, manos y pies). En la Figura 19 se puede observar el

usuario (en color verde) y la representación de los puntos característicos

de su esqueleto, gracias al empleo de la librería NITE 2.

Figura 19. Esqueleto con NITE 2.

del API OpenNI 2 junto con los posibles middleware, como es el caso del NITE

Figura 20.

Figura 20. Arquitectura del OpenNI 2.



el API (Application Programmin Interface) OpenNI 2

, que permite acceder a los sensores de profundidad compatibles


mación de la posición de los



estimaciones del centro de los

se puede observar el

usuario (en color verde) y la representación de los puntos característicos

ware, como es el caso del NITE



- Devices: corresponde al hardware, es decir, los dispositivos de adquisición de

imágenes (RGB, IR y profundidad) y audio (micrófonos).

- OpenNI: es una interface que permite la conexión de los dispositivos con los

middleware y las aplicaciones.

- Middleware, librerías: analizan la información obtenida a partir de los sensores y

nos proporcionan datos específicos para su uso en las aplicaciones. En este

Proyecto Fin de Carrera se utiliza la librería Nite 2.

- Application: corresponde a la capa de desarrollo de las aplicaciones. La aplicación

desarrollada en este Proyecto Fin de Carrera se encarga del cálculo de todos los

grados de libertad necesarios para la aplicación de los métodos de evaluación

ergonómica de carga postural y manipulación de cargas utilizados. Además, realiza

dicha evaluación ergonómica en tiempo real proporcionando los resultados

mediante una escala de colores, además de un fichero con los valores numéricos

obtenidos.

El 15 de Julio de 2014, Microsoft lanza una nueva versión de su sensor de profundidad, el

Kinect 2, que posee una mayor precisión en la medida de la profundidad y una mayor

resolución de imagen. En la Tabla 14 se pueden observar las características técnicas de este

sensor.

Tabla 14. Características del sensor Kinect 2.

Distancia de uso 0,5 - 4,5 metros

Campo de visión 70 ⁰ (horizontal), 60 ⁰ (vertical)

Sensor RGB + profundidad + micrófono

Resolución profundidad 512 x 424 (30 fps)

Resolución RGB Full HD de 1080p (30 fps)

Resolución IR 512 x 424 (30 fps)

Interfaz USB 3.0

Dimensiones 24,9 x 6,6 x 6,7 cm

Este sensor (Figura 21) supone una mejora considerable con respecto a los sensores de la

generación anterior. Se aumenta el campo de visión y el rango de profundidad que es capaz de

captar, lo que permite hacer un seguimiento de un espacio de trabajo más grande. El

inconveniente que presenta es que sus dimensiones son mayores y su fuente de alimentación

es externa.



Figura 21. Sensor de profundidad Kinect 2.

Además, en la fecha de su lanzamiento, Microsoft pone a disposición de los desarrolladores

una nueva librería, la SDK 2.0, que permite hacer un seguimiento de las personas a partir de 25

puntos de unión de su esqueleto.

2.6. Aplicaciones del sensor de profundidad en ergonomía.

Desde la salida al mercado de los sensores de profundidad Kinect en Noviembre de 2010 y

Asus Xtion poco después, han surgido diversas aplicaciones de los mismos relativas a la

ergonomía, dando lugar a numerosas publicaciones al respecto.

A continuación se muestra una revisión bibliográfica de las principales publicaciones que

utilizan el sensor de profundidad Kinect en el campo de la ergonomía, lo que nos da una idea

del estado del arte del empleo del sensor en este campo y nos presenta sus limitaciones y

posibles mejoras.

En 2012, (Martin et al., 2012) se desarrolla un sistema que permite una observación en tiempo

real de las tareas manuales realizadas y que manda una señal de alerta cuando las tareas que

se están desarrollando presentan peligro de ocasionar un TME. Además, esta herramienta se

utiliza para entrenar a los operarios en la observación y evaluación de una gran variedad de

entornos industriales. Para el desarrollo de este sistema se emplea el sensor de profundidad

Kinect junto con el SDK de Microsoft, con lo que se consigue hacer un seguimiento del

operario identificando los puntos de unión de su esqueleto.

El proceso de desarrollo de la herramienta parte del propósito de calcular los ángulos que

forman las extremidades del operario. Se escoge el método ergonómico OSHA, porque este

método ayuda a determinar un peso máximo recomendable para tareas de levantamiento de

cargas. Las ecuaciones del método OSHA se adaptan e integran en el sistema, de modo que



algunas variables pueden ser medidas directamente por el sensor y otras se introducen

manualmente.

Tras una primera etapa de experimentación se encuentran con problemas de falta de precisión

del Kinect cuando existe algún punto de unión que el sensor no puede captar directamente.

Para intentar resolver estos problemas, en la segunda etapa de experimentación adaptan el

código de la herramienta para poder utilizar dos sensores de profundidad simultáneamente.

Sin embargo, el problema de las oclusiones persiste y además el sensor tiene dificultad para

reconocer los puntos de unión cuando el operario sujeta una caja de prueba.

La herramienta se divide en dos partes: una de ellas tiene por objetivo entrenar a los operarios

en cuanto a las posturas que deben evitar para no sufrir lesiones, y la otra la de evaluar en

tiempo real el espacio de trabajo. En la primera, la parte destinada a entrenar al operario, no

se producen los problemas que se mencionaban anteriormente, ya que no existen oclusiones.

Sin embargo, la parte encargada de evaluar la tarea se utiliza dentro de la fábrica, por lo que

estos problemas aún persisten. Además se observa que la exactitud del sensor Kinect

disminuye cuando éste no se encuentra situado frontalmente al operario.

En la Universidad de A Coruña, en el Grupo de Organización Industrial (Rego-Monteil et al.,

n.d.) se desarrolla una metodología de toma de datos basada en el empleo de dos sistemas

distintos: una cámara convencional y un sensor de profundidad. El sensor de profundidad

utilizado es el Asus Xtion Pro junto con la librería OpenNI. Se emplea este doble sistema para

afrontar el hecho de que el sensor de profundidad presenta limitaciones en las que no se

puede captar la posición de todas las extremidades del operario. Para solventar este

inconveniente se sitúa una cámara convencional en un lugar estratégico que permita captar el

movimiento que realiza el trabajador.

También se desarrolla una herramienta en lenguaje de programación Java que permite calcular

los ángulos de las extremidades del operario y guardarlos para su posterior evaluación. Los

ángulos calculados son aquellos que resultan necesarios para definir la postura en Delmia

V5R20, el software comercial para simular modelos digitales humanos. Además, los datos

obtenidos son suavizados para minimizar el ruido y estabilizar los puntos de unión a lo largo

del tiempo.

Otros autores (Colombo, Regazzoni, Rizzi, & De Vecchi, 2012) pretenden crear una

herramienta que permita analizar las posturas y movimientos de los trabajadores, para asistir



en el análisis ergonómico y en la fase de diseño. Proponen dos sistemas de captura de

movimiento (MoCaps):

- El primero consiste en 6 webcams Sony Eye dispuestas en semicírculo con la ayuda

del software iPisoft que permite transformar la información obtenida por las 6

webcams en un esqueleto formado por 27 puntos de unión.

- El segundo sistema propuesto consiste en dos sensores Kinect. Gracias a las

librerías de Kinect, es posible obtener el esqueleto humano definido por sus

puntos de unión (aunque el software iPisoft también es compatible con el sensor

kinect, y se podría utilizar también en este caso para la obtención del esqueleto

humano).

Se diferencian tres fases principales en el análisis que llevan a cabo: la primera es la de captura

de movimiento, para la cual se emplean los dos sistemas expuestos en el apartado anterior; la

segunda, la de transformación de esa información para obtener el esqueleto humano; y la

tercera, la de traspaso de esa información al entorno de simulación. Para ello es necesario

transformar los ficheros que contienen la información de los puntos de unión del esqueleto

humano a un fichero compatible con el software de simulación, que permite la creación del

modelo digital humano (DHM) y su posterior análisis. En este trabajo se emplea el software

comercial LifeMOD que es un plug-in del software ADAMS (sistema de análisis multicuerpo).

Una vez realizado todo el proceso anterior, los resultados obtenidos son la orientación y

movimiento de los segmentos del cuerpo (que ya se obtenían en la fase segunda) y las fuerzas

y momentos que actúan sobre ellos (obtenidos en la tercera fase).

Para comprobar los resultados obtenidos con los dos sistemas de captura de movimiento

propuestos proponen dos experimentos: el primero consiste en coger y colocar elementos en

las distintas estanterías de un mueble de supermercado; y el segundo pretende analizar la

forma de caminar de cada persona. Estos experimentos son realizados por 10 personas de

distinto sexo y altura para comprobar si los sistemas de captura de movimiento se ven

afectados por estos aspectos. Estas personas deben realizar una rutina de movimientos

concreta, para que sus resultados sean comparables, mientras son grabadas simultáneamente

por los dos sistemas MoCap establecidos.

Tras la realización de los experimentos se observa que no existen grandes diferencias entre los

resultados obtenidos para los dos sistemas de captura de movimiento propuestos, sin



embargo, el kinect tiene la ventaja de que no necesita una etapa inicial de calibración, a

diferencia del sistema compuesto por 6 webcams. Además, el kinect es un sistema menos

sensible a la luz y fácil de transportar, por lo que podría tener aplicaciones en el análisis de

movimientos en exteriores. Pero presenta el inconveniente de que su campo de visión es

reducido.

Posteriormente, en 2013, algunos de los autores del trabajo anterior (Regazzoni & Rizzi, 2013)

utilizan la misma metodología compuesta en primer lugar por 6 webcams Sony Eye y en

segundo lugar por 2 sensores Kinect. Ambos sistemas proporcionan la información para la

creación del modelo antropométrico necesario en la fase de simulación, en la cual se emplea

de nuevo el software comercial LifeMOD y, a mayores, se utiliza el software Jack. En esta

ocasión el análisis a realizar es el de una planta de refrigeración de un supermercado: se trata

de simular las operaciones de mantenimiento de un compresor.

Tras una etapa de recolección de información sobre las tareas específicas que debe realizar el

operario escogen la subtarea que incurre un mayor riesgo ergonómico para su análisis, esta es

la operación de sustitución de un filtro para el fluido refrigerante. En este caso los sistemas de

captura de movimiento no pueden visualizar el cuerpo humano en su totalidad, ya que los

brazos deben introducirse en el compresor, quedando ocultos. Sin embargo, sí se puede ver y

analizar el resto del cuerpo. Para la etapa de análisis utilizan el sistema LifeMOD a la hora de

evaluar el esfuerzo y fatiga del operario, y el software Jack para realizar las tareas predecibles,

debido a que este software ofrece una gran flexibilidad. Con los resultados obtenidos el equipo

encargado del diseño tiene información suficiente para realizar un nuevo planteamiento del

compresor que evite las posturas no deseadas en las tareas de mantenimiento.

En 2013 se desarrolla una herramienta cuyo fundamento radica en el uso del sensor Kinect y

que permite obtener en tiempo real las puntuaciones parciales del método de evaluación

ergonómica RULA (Haggag, Hossny, Nahavandi, & Creighton, 2013). Este trabajo se apoya en el

uso del software SDK de Microsoft, que proporciona la información de los puntos de unión del

esqueleto humano de la persona que está siendo monitorizada. A partir de las tres

coordenadas de los puntos de unión se calculan los ángulos necesarios para la aplicación del

método RULA utilizando dos métodos diferentes: El primero consiste en determinar unos

vectores adecuados, cuyo ángulo entre ellos se corresponda con los grados de libertad del

método RULA. El segundo método emplea una estimación de los ángulos basada en voxels

(pixel volumétrico). Se establecen una serie de voxels que comprendan toda la imagen


38

capturada y se observa en qué voxels se encuentran situados los puntos de unión del

esqueleto. A partir de la localización

una estimación de los ángulos necesarios.

Una vez obtenidos los ángulos

corresponde y se asigna una escala de colores dependiendo del riesgo de la postura. Los

distintos miembros que componen el esqueleto se dibujan en el color que le corresponda

según el nivel de riesgo en tiempo real

Figura 22

Sin embargo, la herramienta propuesta no permite realizar una evaluación ergonómica

completa ya que los autores se limitan a calcular los grados de libertad medibles

automáticamente con la herramienta, llegando

parciales correspondientes a dichos grados de libertad.

En este trabajo se encontraron tres principales limitaciones: la primera consiste en la

determinación del tamaño del voxel, ya que es un factor que se puede ajus

la precisión de los cálculos. Es necesario llegar a una situación de compromiso, ya que cuanto

más pequeño sea el voxel mayor será la precisión, pero mayor el número de cálculos y, por lo

tanto, más lento. La segunda limitación es la posi

imposible la visualización de todas las part

todas las mediciones pertinentes. Y la tercera, que el sensor Kinect no permite hacer un



se observa en qué voxels se encuentran situados los puntos de unión del

esqueleto. A partir de la localización de dichos puntos dentro de cada voxel se pu

una estimación de los ángulos necesarios.

obtenidos los ángulos requeridos, se calcula la puntuación RULA parcial que le



o en tiempo real (Figura 22).

22. Esqueleto con colores según el riesgo postural.

(Haggag et al., 2013)



automáticamente con la herramienta, llegando únicamente a obtener las puntuaciones

parciales correspondientes a dichos grados de libertad.


determinación del tamaño del voxel, ya que es un factor que se puede ajustar para aumentar



tanto, más lento. La segunda limitación es la posible aparición de oclusiones que hagan

imposible la visualización de todas las partes del cuerpo, lo que conlleva




se observa en qué voxels se encuentran situados los puntos de unión del

dentro de cada voxel se puede hacer

, se calcula la puntuación RULA parcial que le





únicamente a obtener las puntuaciones


tar para aumentar



ble aparición de oclusiones que hagan

no poder realizar




seguimiento de las manos, por lo que el método RULA no se puede aplicar en su totalidad, sino

que únicamente se pueden obtener sus puntuaciones parciales.

También en 2013, dos miembros de la Universidad de Valencia (Diego-Mas & Alcaide-Marzal,

2013) realizan una publicación en la que pretenden determinar el posible uso del sensor de

profundidad kinect junto con el método de evaluación ergonómica OWAS para evaluar el

factor de riesgo de carga postural. Además, comparan los datos obtenidos mediante el uso del

sensor con datos proporcionados por imágenes o videos para determinar cómo se ven

afectados los resultados dependiendo de la orientación del trabajador respecto del sensor.

Para el desarrollo de la herramienta se elabora una aplicación escrita en lenguaje de

programación Delphi XE. Como interfaz con el sensor se utiliza el SDK de Microsoft y para los

cálculos geométricos y representaciones gráficas se utiliza GLScene, una librería 3D de código

abierto válida para Delphi. Esta herramienta se puede descargar de forma gratuita en

http://www.ergonautas.upv.es/lab/kinect/.

La herramienta captura tanto la imagen en color como el mapa de profundidad. A partir de

esta información y con la ayuda de las librerías citadas anteriormente, se obtiene el esqueleto

humano representado por 20 puntos de unión. Otra funcionalidad que presenta esta

herramienta es que en el caso en que un punto de unión no pueda ser captado por el sensor,

se deduce a partir de los puntos de unión que lo rodean, pudiendo decidir el usuario si la

estimación es adecuada o desecharla si no se corresponde con la realidad.

Para la determinación de los grados de libertad necesarios para la aplicación del método

OWAS se definen tres planos auxiliares con respecto al operario: el plano sagital se calcula

como aquel que es perpendicular a la línea de la cadera y que pasa por el centro de la misma;

el plano frontal es un plano vertical que pasa por la línea de la cadera; y el plano de tronco se

calcula como aquel que pasa por la línea de las caderas a la vez que por el punto que

representa el cuello. Por otro lado, la carga soportada por el operario no se puede captar

directamente con el sensor, sino que se introduce de forma manual en el sistema.

Para comprobar la sensibilidad del sensor dependiendo del ángulo formado respecto al

operario deciden utilizar un único sensor, cambiando su orientación, mientras que el operario

repite la misma secuencia de movimientos. Otra posibilidad sería grabar simultáneamente la

tarea con distintos sensores, pero podría haber interferencias entre las proyecciones IR de

cada uno que disminuyeran la exactitud del sistema a la hora de detectar las posiciones del



operario. Tras la etapa de experimentación se llega a la conclusión de que los datos del sensor

son más exactos cuando éste se encuentra en frente del operario.

En 2013, cinco miembros de la Universidad de Bohemia Oeste (Horejsi, Gorner, Kurkin,

Polasek, & Januska, 2013) estudian la inversión requerida en tiempo y dinero a la hora de

realizar un estudio ergonómico basado en la utilización del sensor Kinect en comparación con

la creación de un modelo virtual humano.

Para llevar a cabo este estudio se utiliza el software Tecnomatix desarrollado por Siemens PLM

Software. En concreto, se utiliza el módulo humano de la herramienta de simulación Process

Simulate. Este módulo permite parametrizar el modelo humano según el género, nacionalidad,

altura, peso, percentil… y utilizarlo para realizar simulaciones de tareas manuales y crear

estudios ergonómicos. El módulo permite realizar análisis ergonómicos utilizando los métodos

NIOSH, RULA y OWAS y obtener información de los ángulos del cuerpo, la carga soportada por

las articulaciones y el rendimiento en la realización de la tarea. Además, Siemens proporciona

una herramienta, la Skeletal Tracking, que permite transferir los movimientos reales del

operario al modelo humano creado para realizar la simulación.

En la fase de experimentación se utiliza una acción simple: el levantamiento de una caja

contenedora de productos. En primer lugar, el proceso se simula manualmente, es decir, se

crea el modelo humano así como todas las posiciones que experimenta el trabajador de forma

manual, mediante la utilización de comandos en el ordenador. Y en segundo lugar, el modelo

humano se crea automáticamente con la ayuda del sensor Kinect.

El estudio concluye que el uso del sensor Kinect permite ahorrar mucho tiempo y, aunque

requiere una inversión inicial de adquisición del mismo, esta inversión resulta 250 veces menos

costosa que los sistemas de captura de movimiento convencionales. Sin embargo, habrá que

tener en cuenta que el sensor presenta ciertas limitaciones que suponen una deformación del

esqueleto humano cuando no es posible captar todas las partes del cuerpo, ya sea debido a la

existencia de obstáculos o a la existencia de herramientas o instrumentos cercanos al operario

que se puedan confundir como parte de su cuerpo.

En 2014, en Colombia, tres autores (Arroyave, Osorio-Gómez, & Hoyos, 2014) publican un

artículo en el que dan a conocer una herramienta que permite analizar los aspectos

ergonómicos en la realización de tareas manuales durante la etapa de conceptualización del

producto usando herramientas de modelización basadas en realidad aumentada. Para ello



cuentan con una herramienta de realidad aumentada, la Air

crear y situar piezas virtuales en el espacio usando sus manos como interfaz.

piezas virtuales se obtiene a partir de sus dimensiones y del material preseleccionado.

Además, complementan su herramienta con

analizar en tiempo real las posturas y movimientos del usuario en relación a las cara

de las piezas virtuales que está manipulando.

Para hacer posible el funcionamiento del módulo de evaluación ergonómica es necesario

uso de un sensor de profundidad y sus

conocer la posición del usuario que se está monitorizando así como reconstruir su

través de 15 puntos de unión. A partir de estos datos de entrada y con la aplicación del

método de evaluación ergonómica RULA, se puede realizar un análisis ergonómico de las

posturas y movimientos que experimenta el operario durante el desarrollo de la tarea.

disposición de los elementos necesarios para el correcto funcionamiento de la herramienta

Air-Modelling puede verse en la

Figura 23

El módulo de evaluación ergonómica

de la sesión de diseño desde un punto de vista ergonómico, indicando si las piezas

manipuladas tienen un peso excesivo o si las posturas que se desarrollan no son

recomendables. Esta información puede ser

es recomendable porque podría provocar distracciones y hacer

difieran de las posturas reales.

EPS. Ingeniería Industrial Desarrollo de una aplicación para el análisis de tareas manuales en tiempoProyecto Fin de Carrera

cuentan con una herramienta de realidad aumentada, la Air-Modelling, que permite al usuario

crear y situar piezas virtuales en el espacio usando sus manos como interfaz.

zas virtuales se obtiene a partir de sus dimensiones y del material preseleccionado.

complementan su herramienta con un módulo de evaluación ergonómica

analizar en tiempo real las posturas y movimientos del usuario en relación a las cara

de las piezas virtuales que está manipulando.

Para hacer posible el funcionamiento del módulo de evaluación ergonómica es necesario

de un sensor de profundidad y sus librerías correspondientes. Gracias a ello se puede

del usuario que se está monitorizando así como reconstruir su

15 puntos de unión. A partir de estos datos de entrada y con la aplicación del


as y movimientos que experimenta el operario durante el desarrollo de la tarea.


Modelling puede verse en la Figura 23.

23. Disposición de los elementos en Air-Modelling.

(Arroyave et al., 2014).

El módulo de evaluación ergonómica (EAM) proporciona como resultado un informe técnico



Esta información puede ser visualizada por el operario en tiempo real, pero no

ble porque podría provocar distracciones y hacer que las tareas realizadas

difieran de las posturas reales.


41

Modelling, que permite al usuario

crear y situar piezas virtuales en el espacio usando sus manos como interfaz. El peso de las

zas virtuales se obtiene a partir de sus dimensiones y del material preseleccionado.

un módulo de evaluación ergonómica (EAM) para

analizar en tiempo real las posturas y movimientos del usuario en relación a las características

Para hacer posible el funcionamiento del módulo de evaluación ergonómica es necesario el

Gracias a ello se puede

del usuario que se está monitorizando así como reconstruir su esqueleto a

15 puntos de unión. A partir de estos datos de entrada y con la aplicación del


as y movimientos que experimenta el operario durante el desarrollo de la tarea. La


(EAM) proporciona como resultado un informe técnico



visualizada por el operario en tiempo real, pero no

que las tareas realizadas



Las ventajas de esta propuesta son que gracias a esta herramienta se puede realizar un estudio

ergonómico en la etapa de diseño, sin necesidad de realizar prototipos o inversiones

materiales. Por otro lado, como las piezas y materiales que manipula el operario son virtuales,

no se producen oclusiones y el sensor de profundidad puede captar la escena en su totalidad.

Además, por ser el análisis en tiempo real se pueden extraer rápidas conclusiones, lo que

facilita el trabajo del diseñador.

En definitiva, se pueden distinguir tres tipos de aplicaciones de los sensores de profundidad en

el campo de la ergonomía:

- Recolección de datos de la anatomía humana para la posterior creación de un

modelo digital humano, con el que realmente se realiza el estudio ergonómico.

Esta metodología permite realizar un análisis más completo, obteniendo los

esfuerzos a que se ven sometidos los distintos segmentos corporales. Sin embargo,

se aleja de los objetivos de este Proyecto Fin de Carrera, ya que se pierde la

principal característica de análisis en tiempo real.

- Análisis ergonómico con realidad aumentada. El empleo de herramientas de

realidad aumentada es un buen complemento al uso del sensor de profundidad ya

que permite realizar las tareas de recolección de datos, simulación y análisis de la

tarea simultáneamente, lo que es muy útil en la etapa de diseño.

- Análisis ergonómico en tiempo real. Esta es la aplicación que más se corresponde

con el objetivo del presente Proyecto Fin de Carrera. Sin embargo, las

herramientas existentes son incompletas y tienen en cuenta un único factor de

riesgo ergonómico.

La herramienta desarrollada en este Proyecto Fin de Carrera permite evaluar el puesto de

trabajo teniendo en cuenta tanto el factor de riesgo ergonómico de carga postural, como el de

manipulación manual de cargas. Ambos métodos se aplican en su totalidad y aunque existen

datos de entrada que no se pueden calcular automáticamente con la información

proporcionada por el sensor, la herramienta permite introducirlos manualmente. Además, la

herramienta presenta la funcionalidad de cálculo del tiempo de ciclo de forma automática y

exacta.



2.7. Taller de tubos

Una vez concluida la etapa de desarrollo de la herramienta se procederá a su aplicación en un

caso real: las tareas realizadas en un taller de fabricación de tubos.

Este taller se dedica a la fabricación de tubos de distintos diámetros nominales y

características específicas destinados a la industria naval. Las tareas pertinentes se realizan en

5 naves contiguas, tal y como se muestra en la Tabla 15.

Tabla 15. Procesos desarrollados en casa nave del taller de tubos.

Nave 1 Línea de fabricación de tubos de DN ≤ 150

Nave 2 Línea de fabricación de tubos de 400 ≥ DN > 150

Nave 3 Línea de fabricación de tubos de 800 ≥ DN > 400

Nave 4 Zonas de mecanizado y almacenaje

Nave 5 Área de paletizado

El proceso productivo es análogo para las distintas líneas de fabricación y se puede observar en

el Anexo 1. En primer lugar se realiza el traslado de los tubos desde la zona de estiba a la zona

de corte, donde los tubos se cortan de acuerdo a las necesidades del cliente. A continuación,

los tubos que necesiten ser curvados se trasladan a la zona de curvado y posteriormente a la

zona de fabricación. Por otro lado, los tubos rectos se trasladan directamente a la zona de

fabricación.

En la zona de fabricación entran los tubos procedentes de operaciones anteriores de corte y

curvado así como los materiales o accesorios necesarios para su elaboración (bridas,

manguitos, penetraciones, salientes…), que se transportan desde el almacén.

Los tubos que requieren soldadura fuerte capilar o la técnica de punteo de soldadura TIG son

soldados directamente en la zona de fabricación por soldadores homologados. A continuación

los tubos pasan a la zona de soldadura, en la que los tubos que no hayan sido soldados

anteriormente en la zona de fabricación, son soldados por soldadores homologados.

Una vez han sido soldados, los tubos se envían en camión a la zona de limpieza y protección,

donde se limpian y se protegen sus extremos para impedir la introducción de elementos

extraños en su interior.

Por último, los tubos se envían a la zona de paletizado, donde se colocan en bandejas de

acuerdo con las necesidades de montaje.



En todo el proceso se distinguen varios puestos de trabajo en los cuales es necesario realizar

actividades manuales. De cara a la realización de un estudio ergonómico distinguiremos cuatro

tipos de tareas:

- Transporte de los materiales a las máquinas de trabajo.

- Tareas realizadas en las mesas de trabajo.

- Operaciones de soldadura.

- Colocación de materiales en el almacén.

2.7.1. Transporte de los materiales a las máquinas de trabajo

Tal como se indica en el proceso productivo del taller, es necesario trasladar los materiales

desde distintas zonas de estiba a las zonas de trabajo. Aquellos materiales con un peso elevado

se trasladan con ayuda de un puente grúa, por lo que no entrañan riesgos ergonómicos para el

trabajador.

A efectos de la evaluación ergonómica nos interesan aquellos transportes que, por no poseer

los materiales un peso demasiado elevado, se realizan manualmente. Los operarios deciden

cargar con estos materiales porque las distancias son cortas y supone una disminución del

tiempo de ciclo de la tarea, al no tener que esperar hasta la llegada y colocación de los medios

mecánicos.

La mayoría de las máquinas de trabajo tienen una altura adecuada desde un punto de vista

ergonómico. Sin embargo, las zonas de estiba presentan alturas variables, lo que provoca que

no todos los levantamientos se realicen en las condiciones óptimas, pudiendo adquirir el

trabajador posturas no recomendadas.

Asimismo, una vez acabado el proceso objeto de la máquina de trabajo (corte, curvado,

mecanizado…), el operario debe trasladar nuevamente el material acabado a una nueva zona

de estiba, que también será objeto de estudio ergonómico.

2.7.2. Tareas realizadas en las mesas de trabajo

En primer lugar, se deposita la tubería en la superficie de trabajo manualmente o con la ayuda

de un puente grúa (en función de su peso y tamaño) y se sujeta a la mesa con pernos metálicos

para poder trabajarla.

Las operaciones desarrolladas en la mesa consisten en unir a la tubería los accesorios que le

correspondan según el diseño de la misma. Estos accesorios (cazoletas, codos, bridas...) se



colocan y manipulan manualmente. Cuando el diseño y forma de la pieza a elaborar no

permite la colocación de los accesorios sobre la mesa de trabajo se aguantan y posicionan

utilizando artilugios de posicionamiento denominados “potros”, de 8 kg de peso, que

manipulan y regulan manualmente para ponerlos a la altura necesaria.

El proceso de elaboración parte de la limpieza de los lugares de unión, tanto de la tubería

como de los accesorios que se unirán a ella, y de la realización de chaflanes en la boca de las

tuberías. Una vez están listas, se montan según el diseño establecido y se unen mediante

puntos de soldadura. La pieza terminada es trasladada con la ayuda de un puente grúa a la

zona de soldadura.

Cuando la pieza a elaborar es pequeña se puede mover de forma manual. En cambio, cuando

es más grande los trabajadores deben adaptarse a su forma, lo que implica la adopción de

posturas incómodas para poder trabajarla.

2.7.3. Operaciones de soldadura

Estas tareas, a priori, no suponen la manipulación de ninguna carga. Su interés, desde un

punto de vista ergonómico, radica en que el operario puede verse obligado a adquirir posturas

incómodas si el volumen o la forma de la pieza a soldar no permiten una colocación que facilite

la tarea. En este caso el trabajador deberá estirarse o encorvarse el tiempo que dure la tarea

para poder realizar la soldadura.

2.7.4. Colocación de materiales en el almacén

El almacén de materiales de construcción está formado por una serie de estanterías de

diferentes alturas, de modo que los materiales más ligeros se colocan en las zonas más altas y

menos accesibles y los más pesados en las zonas más cercanas al suelo.

Por lo general, los materiales pesados se colocan con la ayuda de un puente grúa, pero existen

situaciones en las que, por no tratarse de pesos demasiado elevados, los operarios realizan la

colocación de los materiales manualmente.

En definitiva, algunos materiales medianamente pesados se depositan en estanterías de altura

cercana al suelo de forma manual, lo que supone la adopción de posturas con una flexión de la

espalda considerable que suponen un considerable riesgo ergonómico.



3. Desarrollo de la herramienta

3.1. Cálculo de los grados de libertad necesarios para el método RULA

Los grados de libertad necesarios para la aplicación del método RULA se pueden observar en la

Tabla 16. Existen ciertas limitaciones que dificultan el cálculo de la totalidad de los grados de

libertad, en la Tabla 16 se reflejan los que pueden ser calculados directamente (en blanco), los

que se pueden obtener indirectamente (en amarillo) y los que no pueden ser calculados (en

rojo). Los dos últimos tipos de grados de libertad se introducirán manualmente en la

herramienta con la ayuda de una interfaz gráfica.

Tabla 16. Grados de libertad del método RULA.

Grados de libertad del método RULA

Grupo A

Brazo

Flexión del brazo

Abducción del brazo

Levantamiento de hombros

Operario sentado

Antebrazo Flexión del antebrazo

Rotación del antebrazo

Muñeca

Flexión muñeca

Desviación muñeca

Rotación muñeca

Grupo B

Cuello

Flexión del cuello

Rotación del cuello

Inclinación del cuello

Tronco

Flexión del tronco

Operario sentado

Torsión del tronco

Inclinación lateral del tronco

Piernas Operario sentado

Pies apoyados, peso simétricamente distribuido

El sensor de profundidad nos proporciona la posición de una serie de puntos que definen el

esqueleto humano, tal y como se muestra en la Figura 24. Estos puntos están expresados en el

sistema de coordenadas fijo (x�, y�, z�) con origen en el sensor y dirección x� correspondiente a la

horizontal, dirección y� correspondiente a la vertical y dirección z� correspondiente a la

profundidad(Figura 25).



Figura 24. Puntos de coordenadas conocidas respecto al sensor.

Figura 25. Sistema de coordenadas fijo, ligado al sensor.

A partir de estos 15 puntos de coordenadas conocidas se definirán una serie de vectores que

nos permiten calcular los grados de libertad necesarios para la aplicación del método RULA.

Los principales vectores utilizados se muestran en la Figura 26. También se utilizarán

proyecciones de los mismos, que se explicarán con detalle en el momento de su utilización.


48

Figura 26. Vectores utilizados en el c

Estos vectores, por defecto, están expresados en el sistema de coordenadas fijas ligado al

sensor. Para el cálculo de los grados de libertad del método RULA se definirán unos sistemas

de coordenadas locales ligados al esqueleto del usuario que esté siendo monitorizado, por lo

que habrá que expresar los vectores en el sistema

cada caso. En concreto, definiremos cinco

observar en la Tabla 17, relacionados con los grado

Tabla 17. Sistemas de coordenadas locales utilizados

Sistema de coordenadas locales

1

2

3

4

5



Vectores utilizados en el cálculo de los grados de libertad RULA.


Para el cálculo de los grados de libertad del método RULA se definirán unos sistemas


que habrá que expresar los vectores en el sistema de coordenadas locales

aso. En concreto, definiremos cinco sistemas de coordenadas locales que

, relacionados con los grados de libertad que permitirán calcular.

Sistemas de coordenadas locales utilizados en el método RULA

Sistema de coordenadas locales Cálculo de:

Flexión brazo derecho

Figura Abducción brazo derecho

Flexión antebrazo derecho

Rotación antebrazo derecho

Flexión brazo izquierdo

Figura Abducción brazo izquierdo

Flexión antebrazo izquierdo

Rotación antebrazo izquierdo

Flexión cuello Figura

Inclinación lateral cuello

Flexión espalda Figura

Inclinación lateral espalda

Rotación espalda Figura



álculo de los grados de libertad RULA.


Para el cálculo de los grados de libertad del método RULA se definirán unos sistemas


que convenga en

sistemas de coordenadas locales que se pueden

s de libertad que permitirán calcular.

en el método RULA.

Figura

Figura 27

Figura 29

Figura 32

Figura 33

Figura 34



3.1.1. Flexión y abducción

Para la aplicación del método RULA es necesario, en primer lugar, medir el ángulo que forma el

brazo con respecto al tronco, ya que dependiendo de

determinada. Además, esta puntuación puede verse modificada en el caso de que exista

abducción del brazo.

En primer lugar se explicará el proceso de cálculo de la flexión y abducción del brazo derecho,

y posteriormente se indicarán las diferencias que existen para el cálculo del lado izquierdo.

Es necesario definir el sistema de coordenadas

cuyos vectores unitarios siguen las direcciones

- x�� : Línea que une los dos hombros.

- y�� : Dirección vertical en el plano definido por el tronco

- z�� : Dirección perpendicular a las dos anteriores.

Estas direcciones así como el sentido de los vectores unitarios

Figura

Los tres componentes del sistema de coordenadas locales 1 se calculan tal y como se

en la Figura 28. El vector x�� se calcula como el vector unitario que va del hombro derecho al

hombro izquierdo. A continuación se calcula el vector que va desde

el torso, al que llamaremos t�p��. El vector unitario y�� se calcula haciendo la resta entre


y abducción del brazo


brazo con respecto al tronco, ya que dependiendo de esa postura se asignará una puntuación



e indicarán las diferencias que existen para el cálculo del lado izquierdo.

sistema de coordenadas locales 1, con centro en el hombro

cuyos vectores unitarios siguen las direcciones que se indican a continuación:

que une los dos hombros.

Dirección vertical en el plano definido por el tronco.

: Dirección perpendicular a las dos anteriores.

Estas direcciones así como el sentido de los vectores unitarios se reflejan en la

Figura 27. Sistema de coordenadas locales 1.

Los tres componentes del sistema de coordenadas locales 1 se calculan tal y como se

� se calcula como el vector unitario que va del hombro derecho al

hombro izquierdo. A continuación se calcula el vector que va desde el hombro derecho hasta

t��, y se proyecta sobre el vector unitario x�� , obteniendo el vector

� se calcula haciendo la resta entre t�� y p�� y normalizando el vector


49


postura se asignará una puntuación



e indicarán las diferencias que existen para el cálculo del lado izquierdo.

en el hombro derecho,

que se indican a continuación:

en la Figura 27.

Los tres componentes del sistema de coordenadas locales 1 se calculan tal y como se observa

se calcula como el vector unitario que va del hombro derecho al

el hombro derecho hasta

� , obteniendo el vector

y normalizando el vector



resultante. Por último, el vector unitario z�� se calcula haciendo el producto vectorial de los

vectores unitarios x�� e y�� .

x�� = unitario(hombroDerecho → hombroIzquıerdo��)

y�� = unitario(t�� − p��)

z�� = x�� × y��

Figura 28. Cálculo de los vectores unitarios del sistema de coordenadas locales 1.

Conocidas las coordenadas del hombro y del codo derechos, en primer lugar se define el

vector brazo�� como aquel cuyo punto de aplicación se encuentra en el hombro y se dirige hacia

el codo. Este vector está expresado en el sistema de coordenadas fijo, con origen en el sensor,

y se debe expresar en el sistema de coordenadas locales 1 (Figura 27). A continuación, se

proyecta el vector brazo sobre el plano definido por los vectores unitarios locales z�� e y�� , es

decir, se elimina su componente x, obteniendo el vector proyección brazo (pBrazo��).

La abducción se obtiene calculando el ángulo formado entre los vectores brazo�� y pBrazo��:

abducción brazo = arccos 0brazo�� · pBrazo��brazo · pBrazo1

La flexión del brazo se obtiene mediante el cálculo del ángulo formado entre el vector pBrazo��

y el vector unitario y�� .

2lexión brazo = arccos 0pBrazo�� · y� 5pBrazo 1



En el caso del cálculo de la flexión y abducción del

coordenadas locales 2 (Figura

análogas al sistema de coordenadas locales 1, utilizado para el cálculo del

este caso, el vector x65 es el vector un

cálculo del vector y65 se utiliza el vector

proyecta sobre x65 para obtener

de los vectores t6�� y p6��. Por último, el vector

dos vectores unitarios anteriores.

Figura

Los vectores brazo�� y pBrazo��locales 2, correspondiente al lado izquierdo. El proceso de cálculo de los ángulos es igual al del

lado derecho.

3.1.2. Levantamiento de hombros

La puntuación RULA obtenida en el apartado anterior se debe

caso de que el trabajador tenga los hombros levantados. Para medir esta circunstancia, se

calculará el vector que va del hombro a la cadera

El levantamiento de hombros se obtiene calculando el

la situación de reposo, este módulo tendrá un valor inicial y, cuando el módulo se vea

incrementado significa que se ha producido el alzamiento de los hombros.

levantamiento


cálculo de la flexión y abducción del brazo izquierdo, se utiliza

Figura 29), que tiene su centro en el hombro izquierdo y direcciones

sistema de coordenadas locales 1, utilizado para el cálculo del

5 es el vector unitario que va del hombro izquierdo al derecho. Para el

5 se utiliza el vector t6�� que va del hombro izquierdo al torso, que se

5 para obtener p6��. El vector y65 es el vector unitario que proviene de la resta

. Por último, el vector z6� se calcula mediante el producto vectorial de los

dos vectores unitarios anteriores.


pBrazo�� izquierdos deben expresarse en el sistema de coordenadas

correspondiente al lado izquierdo. El proceso de cálculo de los ángulos es igual al del

Levantamiento de hombros

La puntuación RULA obtenida en el apartado anterior se debe incrementar en una unidad en el


calculará el vector que va del hombro a la cadera al que llamaremos hombroCadera��El levantamiento de hombros se obtiene calculando el módulo del vector hombroCadera��

, este módulo tendrá un valor inicial y, cuando el módulo se vea

incrementado significa que se ha producido el alzamiento de los hombros.

levantamientohombros |hombroCadera��|


51

se utiliza el sistema de

tiene su centro en el hombro izquierdo y direcciones

sistema de coordenadas locales 1, utilizado para el cálculo del lado derecho. En

itario que va del hombro izquierdo al derecho. Para el

que va del hombro izquierdo al torso, que se

es el vector unitario que proviene de la resta

se calcula mediante el producto vectorial de los

izquierdos deben expresarse en el sistema de coordenadas

correspondiente al lado izquierdo. El proceso de cálculo de los ángulos es igual al del

incrementar en una unidad en el


hombroCadera��. hombroCadera��. En

, este módulo tendrá un valor inicial y, cuando el módulo se vea



3.1.3. Flexión del antebrazo

La puntuación del método RULA para el antebrazo se define en función del grado de flexión del

mismo. Para su cálculo se utilizan los mismos sistemas de coordenadas locales que en el caso

de flexión y abducción del brazo: sistema 1 (reflejado en la Figura 27) para el lado derecho, y

sistema 2 (que se muestra en la Figura 29) para el lado izquierdo.

A partir de las coordenadas de codos y manos (tanto derechos como izquierdos), se define el

vector antebrazo�� como aquel con punto de aplicación en el codo y dirección hacia la mano,

expresado en el sistema de coordenadas fijo. Es necesario realizar la transformación de ese

vector para expresarlo en los sistemas de coordenadas locales correspondientes a los lados

derecho e izquierdo.

La flexión del antebrazo se obtiene a partir del ángulo formado por los vectores brazo�� y

antebrazo��:

2lexión antebrazo = arccos 0brazo�� · antebrazo��brazo · antebrazo1

3.1.4. Rotación del antebrazo

La puntuación obtenida en el apartado anterior en función del grado de flexión del antebrazo,

puede verse incrementada en una unidad en caso de que exista rotación del antebrazo.

Para calcular si existe rotación del antebrazo utilizaremos dos vectores: la proyección del

antebrazo (pAntebrazo��) sobre un plano perpendicular al vector brazo�� y un vector contenido

en el plano yz (definido por el sistema de coordenadas locales 1 en el lado derecho, y por el

sistema de coordenadas locales 2 en el izquierdo) y perpendicular al vector brazo��, que

llamaremos v��.

Para el cálculo del vector pAntebrazo�� se crea un vector unitario uBrazo��, en la dirección del

vector Brazo��, y se escala a un valor igual a la proyección del vector antebrazo�� sobre el mismo.

El vector pAntebrazo�� se calcula como la suma entre el vector antebrazo�� y uBrazo��, tal y como

se puede observar en la Figura 30.

pAntebrazo�� = antebrazo�� − uBrazo��



Figura 30. Vector

Por otro lado, el vector v�� se calcula como el producto vectorial entre el vector

brazo (pBrazo��) utilizado para el cálculo de la flexión y abducción del mismo, por el vector

unitario x� de los sistemas de coordenadas locales 1 o 2, dependiendo de si se trata del cálcul

del lado derecho o izquierdo, respectivamente.

Figura 31. Vector

La rotación del antebrazo se obtiene mediante el cálculo del ángulo formado por los vectores

pAntebrazo�� y v��:

rotación


Vector pAntebrazo�� para el cálculo de la rotación del antebrazo.

se calcula como el producto vectorial entre el vector

) utilizado para el cálculo de la flexión y abducción del mismo, por el vector

de los sistemas de coordenadas locales 1 o 2, dependiendo de si se trata del cálcul

del lado derecho o izquierdo, respectivamente. Este vector se puede ver en la

v�� pBrazo�� , x�

Vector v�� para el cálculo de la rotación del antebrazo.


rotaciónantebrazo arccos 0pAntebrazo�� v��pAntebrazo � v1


53

para el cálculo de la rotación del antebrazo.

se calcula como el producto vectorial entre el vector proyección del

) utilizado para el cálculo de la flexión y abducción del mismo, por el vector

de los sistemas de coordenadas locales 1 o 2, dependiendo de si se trata del cálculo

Este vector se puede ver en la Figura 31.



54

3.1.5. Flexión e inclinación lateral del cuello

El método RULA establece una puntuación en función del grado de flexión del cuello, que se

pude ver incrementada en una unidad cuando exista inclinación lateral del mismo.

Para empezar es necesario definir el sistema de coordenadas locales 3 como aquel situado en

el punto del esqueleto reconocido como cuello. Las direcciones de sus vectores unitarios son:

- x85: Línea que une los dos hombros.

- y85: Dirección vertical en el plano definido por el tronco

- z8� : Dirección perpendicular a las dos anteriores.

Estas direcciones así como su sentido se pueden ver

Figura

El vector y85 es el vector unitario que va

lado, el vector x85 es el vector unitario que va desde el cuello al hombro izquierdo. Para

asegurarnos de que estos vectores son perpendiculares entre sí, se proyecta el vector

y85 y se redefine el vector x85 como el

menos dicha proyección. El vector

A continuación, se calcula el vector

ambos de coordenadas conocidas. Este así calculado está expresado en el sistema de

coordenadas fijo, por lo que habrá que transformarlo para expresarlo en el sistema de

coordenadas locales 3.



Flexión e inclinación lateral del cuello

RULA establece una puntuación en función del grado de flexión del cuello, que se



l punto del esqueleto reconocido como cuello. Las direcciones de sus vectores unitarios son:

: Línea que une los dos hombros.

Dirección vertical en el plano definido por el tronco.


sí como su sentido se pueden ver en la Figura 32.


es el vector unitario que va desde el cuello al torso, cambiado de signo. Por otro

5 el vector unitario que va desde el cuello al hombro izquierdo. Para

asegurarnos de que estos vectores son perpendiculares entre sí, se proyecta el vector

5 como el vector unitario resultante de restar el antiguo valor d

menos dicha proyección. El vector z8� se obtiene al hacer el producto vectorial entre

ón, se calcula el vector cuello�� como aquel que va desde el cuello a la cabeza,





RULA establece una puntuación en función del grado de flexión del cuello, que se



l punto del esqueleto reconocido como cuello. Las direcciones de sus vectores unitarios son:

desde el cuello al torso, cambiado de signo. Por otro

el vector unitario que va desde el cuello al hombro izquierdo. Para

asegurarnos de que estos vectores son perpendiculares entre sí, se proyecta el vector x85 sobre

resultante de restar el antiguo valor de x85

se obtiene al hacer el producto vectorial entre x85 e y85.

como aquel que va desde el cuello a la cabeza,





Análogamente a la metodología seguida en apartados anteriores, se calcula la proyección del

vector anterior sobre el plano definido por los ejes locales y85 y z8� , al que llamaremos pCuello��.

La inclinación lateral del cuello se obtiene calculando el ángulo existente entre los vectores

cuello�� y pCuello��.

inclinación lateral cuello = arccos 0cuello�� · pCuello��cuello · pCuello1

Por otro lado, la flexión del cuello se obtiene mediante el cálculo del ángulo existente entre el

vector pCuello�� y el vector unitario y85.

2lexión cuello = arccos 0pCuello�� · y85pCuello 1

Es necesario determinar, además de la magnitud de la flexión del cuello, si se trata de un

movimiento de flexión o de extensión, ya que la puntuación parcial RULA es diferente para

cada caso. Para ello, se realiza el producto vectorial entre el vector cuello�� y el vector unitario

y85, que da como resultado otro vector en la dirección del vector unitario x85. Si el sentido del

vector resultante es el mismo que el del vector x85, entonces se tratará de un movimiento de

extensión y en caso contrario, flexión.

Para comprobar si el vector resultante y el vector unitario x85 tienen el mismo sentido, se

realiza su producto escalar. Si el resultado es un número positivo, significa que tienen el mismo

sentido y si es un número negativo, que tienen sentido contrario.

3.1.6. Flexión e inclinación lateral del tronco

Otro grado de libertad importante para la aplicación del método RULA es la flexión del tronco,

ya que existe una puntuación que depende del grado de flexión del mismo. Además, también

es necesario el cálculo de la inclinación lateral del tronco, ya que la puntuación anterior puede

verse incrementada en una unidad en caso de que el tronco estuviese inclinado lateralmente.

Para el cálculo de tanto la flexión como la inclinación lateral del tronco se necesita definir un

nuevo sistema de coordenadas locales, el 4. Este sistema 4 se sitúa en el centro de la línea de

la cadera. Las direcciones de sus vectores unitarios son:

- x95: Línea de la cadera.

- y95: Dirección vertical en el plano definido por las piernas.


56

- z9� : Dirección perpendicular a las dos anteriores.

Este sistema de coordenadas

observar en la Figura 33.

Figura

El vector y95 se calcula como el vector unitario que va desde el punto central de la línea de la

cadera al punto central de la línea que une los pies, cambiado de signo. El vector

que va del punto central de la línea de la cadera hac

que dichos vectores unitarios son ortogonales eliminamos la parte de

a y95. Para ello se proyecta x95hace unitario el vector resultante.

x95 e y95.

Se define el vector tronco�� como aquel cuyo punto de aplicación se sitúa en el punto central de

la línea de la cadera y se dirige al cuello.

en el sistema de coordenadas locales 4.

Por otro lado, se define el vector

formado por los vectores y95 y

La inclinación lateral del tronco

y pTronco��:




Este sistema de coordenadas con las direcciones y sentido de sus vectores unitarios se puede


se calcula como el vector unitario que va desde el punto central de la línea de la

cadera al punto central de la línea que une los pies, cambiado de signo. El vector

que va del punto central de la línea de la cadera hacia la cadera izquierda. Para asegurarnos de

que dichos vectores unitarios son ortogonales eliminamos la parte de x95 que no sea ortogonal

95 sobre y95 y se resta al antiguo valor de x95 dicha proyección

r resultante. Por último, z9� se obtiene mediante el producto vectorial de

como aquel cuyo punto de aplicación se sitúa en el punto central de

la línea de la cadera y se dirige al cuello. Es necesario transformar este vector para expresarlo

el sistema de coordenadas locales 4.

Por otro lado, se define el vector pTronco�� como la proyección del vector tronco��5 y z9� .

La inclinación lateral del tronco se obtiene a partir del ángulo formado por los vectores



con las direcciones y sentido de sus vectores unitarios se puede

se calcula como el vector unitario que va desde el punto central de la línea de la

cadera al punto central de la línea que une los pies, cambiado de signo. El vector x95 es aquel

ia la cadera izquierda. Para asegurarnos de

5 que no sea ortogonal

5 dicha proyección, y se

se obtiene mediante el producto vectorial de

como aquel cuyo punto de aplicación se sitúa en el punto central de

Es necesario transformar este vector para expresarlo

tronco�� sobre el plano

se obtiene a partir del ángulo formado por los vectores tronco��



inclinación

La flexión del tronco se obtiene a partir del ángulo formado por el vector

unitario y95.

2lexión

3.1.7. Rotación del tronco

Por último, la puntuación RULA obtenida en el apartado anterior puede ser incrementada en

una unidad en caso de que el tronco se encuentre rotado.

Para el cálculo de la rotación del tronco se necesita definir

adicional. Este sistema 5 está situado en el punto cadera izquierda, y las direcciones de sus

vectores unitarios son:

- x:5: Línea de la cadera.

- y:5: Dirección vertical del tronco

- z:� : Dirección perpendicular a las dos

El sistema de coordenadas locales 5, con la dirección y sentido de

puede ver en la Figura 34.

Figura


inclinaciónlateraltronco arccos0tronco�� pTronco��tronco � pTronco1

La flexión del tronco se obtiene a partir del ángulo formado por el vector pTronco��

2lexióntronco arccos0pTronco�� y95pTronco 1

Rotación del tronco


una unidad en caso de que el tronco se encuentre rotado.

Para el cálculo de la rotación del tronco se necesita definir un sistema de coordenadas locales


: Línea de la cadera.

vertical del tronco.


El sistema de coordenadas locales 5, con la dirección y sentido de sus vectores unitarios se



57

1

pTronco�� y el vector

5


un sistema de coordenadas locales


sus vectores unitarios se



El vector x:5 se calcula como el vector unitario que va del lado izquierdo de la cadera al lado

derecho. A continuación se calcula el vector t:�� como aquel que va del lado izquierdo de la

cadera al torso y se realiza su proyección sobre x:5, a la que llamaremos p:��. El vector y:5 es el

vector unitario resultante de la resta entre los vectores t:�� y p:��. En último lugar, el vector z:� se

calcula como el producto vectorial de los dos vectores unitarios anteriores.

Para el cálculo de la rotación se calculará el vector hombros��, que va del hombro izquierdo al

hombro derecho, que se transforma este vector para expresarlo en el sistema de coordenadas

locales 5. Posteriormente, se obtiene el vector pHombros�� proyectando el vector hombros��

sobre el plano definido por los vectores unitarios x:5 y <:� .

La rotación del tronco se obtiene a partir del ángulo formado por el vector pHombros�� y la

línea que une los pies, es decir, el vector unitario x:5:

rotación tronco = arccos 0pHombros�� · x:5pHombros 1

3.2. Cálculo de los grados de libertad necesarios para la aplicación de la guía técnica del INSHT de manipulación de cargas.

Los grados de libertad necesarios para la aplicación de la Guía Técnica proporcionada por el

INSHT se pueden observar en la Tabla 18. Los datos que aparecen en negro se pueden calcular

directamente, en cambio, los datos en amarillo no, por lo que habrá que introducirlos

manualmente.

Tabla 18. Grados de libertad necesarios de la Guía Técnica del INSHT sobre manipulación de cargas.

Grados de libertad del método INSHT de manipulación de cargas

Zona de manipulación de la carga. Distancia vertical de la carga.

Distancia horizontal de la carga.

Desplazamiento vertical.

Giro del tronco.

Tipo de agarre.

Frecuencia de manipulación. Duración de la manipulación

Veces/minuto de realización de la tarea.

Peso total transportado.

Distancia de transporte.



Para el cálculo de estos grados de libertad se utilizan dos sistemas de coordenadas locales, que

se pueden observar en la Tabla

Tabla 19. Sistemas de coordenadas locales utilizados en el método INSHT

Sistema de coordenadas locales

6

7

3.2.1. Zona de manipulación de la carga.

El peso máximo teórico que puede manipular el operario en condiciones de seguridad

depende de la zona donde se realice dicha manipulación. Para el cálculo

tienen en cuenta tanto las distancias vertical y horizontal entre pies y manos

de la manipulación (Figura 35

Figura 35. Distancias horizontal (H) y vertical (V) de manipulación de la carga.

Para el cálculo de estas distancias será necesario definir el sistem

que está situado en el centro de la línea que une los pies y

unitarios son:

- x=5: Dirección perpendicular a los dos vectores siguientes.

- y=5: Dirección de las piernas.

- z=� : Dirección de la línea que une el punto central de pies y manos



Tabla 19, indicando para qué se utiliza cada uno.

Sistemas de coordenadas locales utilizados en el método INSHT

Sistema de coordenadas locales Cálculo de:

Distancia vertical de la carga

Distancia horizontal de la carga

Rotación espalda

Zona de manipulación de la carga.


depende de la zona donde se realice dicha manipulación. Para el cálculo

tienen en cuenta tanto las distancias vertical y horizontal entre pies y manos

35).

. Distancias horizontal (H) y vertical (V) de manipulación de la carga.

Para el cálculo de estas distancias será necesario definir el sistema de coordenadas locales 6,

está situado en el centro de la línea que une los pies y las direcciones de sus vectores

Dirección perpendicular a los dos vectores siguientes.

: Dirección de las piernas.

de la línea que une el punto central de pies y manos


59


Sistemas de coordenadas locales utilizados en el método INSHT

Figura

Figura 36

Figura 37


depende de la zona donde se realice dicha manipulación. Para el cálculo de dicha zona se

tienen en cuenta tanto las distancias vertical y horizontal entre pies y manos en el momento

. Distancias horizontal (H) y vertical (V) de manipulación de la carga.

a de coordenadas locales 6,

las direcciones de sus vectores

de la línea que une el punto central de pies y manos.




pueden ver en la Figura 36.


El vector y=5 es el vector unitario que va desde el punto central de la línea que une los pies al

punto central de la línea de las caderas. Es necesario definir el vector dıstancıa��, cuyo origen se

encuentra en el punto central de los pies y sentido hacia el punto central de las manos. A

continuación, se calcula la proyección del vector dıstancıa�� sobre y=5, que llamaremos p=��. El

vector z=� es el vector unitario resultante de la resta entre el vector dıstancıa�� y p=��. Por último,

el vector x=5 se calcula a partir del producto vectorial de los vectores unitarios anteriores.

Para el cálculo de los grados de libertad necesarios en este apartado, es necesario, en primer

lugar transformar el vector dıstancıa��, expresado en referencia al sistema de coordenadas fijo

ligado al sensor, para obtener sus coordenadas en referencia al sistema de coordenadas

locales 6 que se acaba de definir.

La distancia vertical se calcula como la proyección del vector dıstancıa�� sobre el vector unitario

y=5.

distancia vertical = dıstancıa�� · y=5

La distancia horizontal se calcula como la proyección del vector dıstancıa�� sobre el vector

unitario z=� .



distancia horizontal = dıstancıa�� · z=�

3.2.2. Desplazamiento vertical

El desplazamiento vertical de la carga se define como la distancia vertical que recorre la carga

desde el comienzo del levantamiento hasta el momento en que la carga es depositada en su

lugar de destino. Para el cálculo de este grado de libertad se utilizan eventos de teclado: en el

momento de inicio del levantamiento se pulsa una tecla, con lo que se guarda la distancia

vertical desde el punto central de las manos al punto central de los pies en ese determinado

momento. Cuando termina la manipulación se pulsa de nuevo una tecla, con lo que se guarda

la distancia vertical en el momento en el que finaliza el transporte de la carga. El

desplazamiento vertical se calcula como la diferencia entre la distancia vertical en el inicio y

final del levantamiento, y se toma en valor absoluto.

desplazamiento vertical = |distancia vertical>?>@>A − distancia vertical2>?BC|

3.2.3. Giro del tronco

Para el cálculo de la rotación del tronco se necesita definir el sistema de coordenadas locales 7.

Este sistema está situado en el pie izquierdo, y las direcciones de sus vectores unitarios son:

- x:5: Línea que une los pies.

- y:5: Dirección vertical de las piernas.

- z:� : Dirección perpendicular a las dos anteriores.


puede ver en la Figura 37.

El vector xD5 se calcula como el vector unitario que va del pie izquierdo al pie de derecho. A

continuación, se calcula el vector tD�� como aquel que va del pie izquierdo al punto cadera

izquierda y se realiza su proyección sobre xD5, a la que llamaremos pD��. El vector yD5 es el vector

unitario resultante de la resta entre los vectores tD�� y pD��. En último lugar, el vector zD� se calcula

como el producto vectorial de los dos vectores unitarios anteriores.




Para el cálculo del giro del tronco se utiliza el vector hombros��, calculado en un apartado

anterior, expresado en el sistema de coordenadas locales 7. Y se obtiene el vector pHombros��

proyectando el vector hombros�� sobre el plano definido por los vectores unitarios xD5 y <D� .

El giro de tronco se obtiene a partir del ángulo formado por los vectores pHombros�� y el vector

unitario xD5, que tiene la dirección de la línea que une los pies :

giro tronco = arccos FpHombros · xD5��pHombros G

3.2.4. Frecuencia de manipulación

Para la obtención del factor de corrección frecuencia de manipulación hay que tener en cuenta

dos parámetros: la duración y la frecuencia (expresada en veces/minuto) a la que se realiza la

manipulación de la carga.

El cálculo de la duración está relacionado con los eventos de teclado: cada vez que se inicia un

levantamiento de carga es necesario pulsar una tecla para registrar tanto la posición del

operario en ese determinado momento como el instante de tiempo en que se realiza la acción.

Al finalizar dicho levantamiento, se vuelve a pulsar una tecla para guardar esas dos

características. Gracias e ello podemos calcular la duración de cada levantamiento de carga. La

duración total de la manipulación se calcula como la suma de las duraciones individuales de

cada levantamiento.



Por otro lado, la frecuencia de la manipulación se calcula teniendo en cuenta el número de

veces que se inicia una manipulación de carga a lo largo de la duración total de la sesión de

trabajo y expresando el resultado en veces/minuto.

Hay que tener en cuenta que para obtener estos dos datos es necesario monitorizar el ciclo de

trabajo en su totalidad. Si se quiere analizar una parte concreta de una tarea se introducirán

estos datos manualmente en la herramienta.

3.3. Tratamiento de los datos obtenidos

Los grados de libertad, necesarios para la aplicación del método de evaluación ergonómica

RULA, obtenidos de forma automática con el sensor de profundidad sufren unas ciertas

variaciones o ruido. Esto se debe a que son datos experimentales y por lo tanto habrá que

someterlos a un proceso de filtrado para obtener unos resultados más realistas.

El método de ajuste que mejor se adapta a los datos obtenidos es el ajuste mediante regresión

lineal múltiple, que cumple la relación:

y = A + B · x + C · x6

Siendo y el ángulo expresado en grados y x el instante de tiempo. Las constantes A, B y C se

obtienen a partir de los datos experimentales.

Para realizar el filtrado de los datos obtenidos experimentalmente se utiliza la librería

“org.apache.commons.math3.stat.regression” que nos proporciona una clase, la

OLSMultipleLinearRegression, que permite someter un conjunto de datos a una regresión

lineal múltiple.

Se utilizan los últimos cinco valores relativos al grado de libertad que se desea filtrar con sus

cinco valores de tiempo correspondientes para formar el conjunto de datos de entrada al

modelo de regresión. Con el empleo de la librería citada en el párrafo anterior se obtienen las

tres constantes (A, B y C) de la ecuación de regresión, con lo que es posible obtener el grado

de libertad que estamos analizando filtrado. Este proceso se realiza para cada uno de los

grados de libertad analizados.



En la Figura 38 se puede observar un ejemplo en el que se calcula la abducción del brazo

derecho y se somete al proceso de filtrado. Se observa que los datos experimentales sufren

cambios bruscos, mientras que los datos filtrados son mucho más suaves.

Figura 38. Ejemplo de datos de abducción filtrados.

3.4. Cálculo del tiempo de ciclo

El cálculo del tiempo de ciclo se fundamenta en el uso de unos vectores que definen por

completo la posición del operario en cada momento. Las componentes de estos vectores son

las posiciones de algún punto característico del trabajador, como su centro de gravedad, y los

grados de libertad de sus extremidades, como la flexión de su brazo, antebrazo, tronco,

cuello...

Se definen dos vectores de posición del trabajador: uno a lo largo del tiempo (IJ��) y otro al

inicio de cada tarea de la que deseamos conocer el tiempo de ciclo (IK��, siendo i el número de

tarea).

Para obtener el tiempo de ciclo de una tarea concreta se calcula el módulo de la diferencia

entre el vector de posición del trabajador al inicio de esa tarea y el vector de posición a lo largo

del tiempo, es decir, |IJ�� − IK��|. Esta diferencia es 0 en el momento inicial y se va haciendo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1

82

16

3

24

4

32

5

40

6

48

7

56

8

64

9

73

0

81

1

89

2

97

3

10

54

11

35

12

16

12

97

13

78

14

59

15

40

16

21

17

02

17

83

18

64

19

45

20

26

21

07

21

88

22

69

23

50

24

31

Gra

do

s

Tiempo

Abducción

Abducción filtrada



mayor a medida que el operario se aleja de la posición de comienzo de tarea. Cuando el

trabajador regresa a la posición de partida, correspondiendo al instante de cálculo del tiempo

de ciclo, en la diferencia entre los vectores se alcanzan valores mínimos (Figura 39).

Figura 39. Ejemplo de tarea repetitiva.

Una vez detectados los mínimos de la gráfica del módulo de las distancias, teniendo en cuenta

el instante en que se producen, se procede al cálculo del tiempo de ciclo de la tarea,

obteniendo un resultado muy exacto.

3.5. Herramienta y empleo del sensor Asus Xtion Pro

La herramienta desarrollada en lenguaje de programación Java es compatible con el sensor de

profundidad Asus Xtion Pro. A continuación se muestran la interfaz gráfica y resultados

proporcionados.

3.5.1. Interfaz gráfica

Tanto para el cálculo de la puntuación total del método de evaluación ergonómica RULA, como

para la obtención del peso límite recomendado del método INSHT se necesitan una serie de

variables que no se pueden obtener de forma automática con la información proporcionada

por el sensor de profundidad. Estas variables se introducen de forma manual en la

herramienta con la ayuda de la interfaz gráfica desarrollada.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 50 100 150 200 250 300 350

|st-s1|



La interfaz gráfica consta de tres ventanas principales:

- En la primera ventana se muestra la imagen en profundidad, en escala de grises,

así como el esqueleto del operario que se está monitorizando. La silueta del

operario aparece coloreada en rojo o en otro color dependiendo de si en la

manipulación de carga se supera el peso límite recomendado o no,

respectivamente.

- La segunda ventana permite introducir en la herramienta las variables manuales

necesarias para la aplicación del método RULA.

- Y la tercera ventana permite introducir las variables manuales necesarias para la

aplicación del método proporcionado por el INSHT.

La ventana destinada a la introducción de las variables RULA (Figura 40) está compuesta por

una serie de botones. El primero de ellos, el de calibración, tiene la finalidad de guardar la

longitud de las extremidades del operario en posición de frente y en reposo. Este botón se

debe pulsar al inicio de la grabación, ya que la longitud de las extremidades puede variar a lo

largo de la tarea, dependiendo de la sensibilidad del sensor a cada postura.

Los cinco siguientes botones permiten determinar los instantes en que el operario se

encuentra sentado, su peso no se encuentra simétricamente distribuido entre sus dos piernas

o las tiene sin apoyar, su cuello se encuentra rotado o su muñeca está rotada o desviada

lateralmente. Inicialmente todos se encuentran en la situación más favorable, es decir, “NO”.

Tras pulsarlos la primera vez cambian a la situación “SI”, y si son pulsados de nuevo retornan a

la posición inicial.

Los siguientes tres botones permiten introducir la puntuación de la muñeca, dependiendo de

su grado de flexión. En caso de no pulsar ninguno de ellos se considera que nos encontramos

en la situación más favorable de las tres, es decir, puntuación 1 (sin flexión).

Por último, para introducir la condición de la carga se dispone un menú desplegable que

permite escoger entre distintas situaciones con las que nos podemos encontrar. En caso de no

escoger ninguna de ellas, se considera que nos encontramos en la situación más favorable.



Figura 40. Interfaz gráfica método RULA.

Por otro lado, la ventana destinada a la introducción de las variables necesarias para la

aplicación del método proporcionado por el INSHT de manipulación manual de cargas se

muestra en la Figura 41.

En primer lugar, contiene un editor de texto que permite introducir el peso real que está

manipulando el trabajador. En caso de no introducir ninguna cantidad, se considera que el

peso es 0. Esto no impide el cálculo del peso máximo recomendado para cada postura, pero sí

impide la visualización en tiempo real de los instantes en que el peso real supera al peso

recomendado.

A continuación, para poder realizar el cálculo del factor de corrección correspondiente a la

frecuencia de manipulación se disponen dos menús desplegables: uno correspondiente a la

duración de la manipulación y el segundo, a la frecuencia de la misma. En caso de no

seleccionar ninguna opción, se considera que nos encontramos en la situación más favorable

de ambas.

Por último, se compone de cuatro botones correspondientes al inicio y final del levantamiento.

Los botones de inicio de levantamiento tienen una segunda funcionalidad que consiste en el



cálculo del factor de corrección correspondiente al tipo de agarre. En caso de que la

manipulación comience con un tipo de agarre y éste cambie a la largo de la misma, se puede

pulsar de nuevo otro botón de inicio correspondiente al nuevo tipo de agarre.

Figura 41. Interfaz gráfica método INSHT.

Por último, la interfaz gráfica no presenta ningún botón para el cálculo de los tiempos de ciclo.

La forma de introducir en la herramienta el comienzo o final de una tarea consiste en pulsar

cualquier tecla del ordenador, con la única condición de que debe estar seleccionada la

primera ventana, es decir, la de visualización de la imagen en profundidad y el esqueleto. En el

fichero de resultados que se genera tras la ejecución de la herramienta aparece registrado el

momento en que se ha pulsado cualquier tecla, así como la tecla de la que se trata.

3.5.2. Resultados proporcionados

La herramienta, tras su ejecución, proporciona dos tipos de resultados:

Resultados en tiempo real: consiste en un código de colores en el dibujo del esqueleto, de

modo que cuando más cálido sea el color mayor es la puntuación RULA parcial de cada

miembro (Tabla 20).

Tabla 20. Código de colores según la puntuación parcial RULA.

Puntuación RULA Color

1 o 2 Verde

3 o 4 Amarillo

5 o 6 Rojo



Además, cuando se produce una manipulación manual de una carga, el color del operario se

vuelve de color rojo en caso de que el peso que esté manipulando sea mayor al peso límite

recomendado para la postura que está ejecutando.

Por otro lado, al finalizar la ejecución de la herramienta se genera un fichero de resultados

que contiene la siguiente información:

- Coordenadas (x,y,z) de los 15 puntos de unión que definen el esqueleto.

- Puntuaciones RULA parciales y total.

- Factores de corrección INSHT y peso límite recomendado.

- Grados de libertad y variables necesarias para los métodos RULA e INSHT.

- Distancias entre vectores para el cálculo del tiempo de ciclo.

- Instante de tiempo en que se realiza cada cálculo.

Esta información permite realizar un estudio posterior a la tarea y es de gran ayuda a la hora

de redactar el informe de la evaluación ergonómica.

3.6. Adaptación de la herramienta al sensor de profundidad Kinect 2

Tras el lanzamiento del sensor Kinect 2 de Microsoft, de mejores características que los

sensores de la generación anterior, se ha realizado una adaptación de la herramienta para que

sea compatible con el mismo.

La herramienta, desarrollada en lenguaje de programación Java, es incompatible con el sensor

de profundidad Kinect 2 de Microsoft, ya que este solo admite lenguajes de programación de

la plataforma .NET. Para solventar este inconveniente se crea una aplicación en lenguaje de

programación C# capaz de interactuar con el sensor de profundidad. Esta aplicación se encarga

de recabar la información de los puntos de unión del esqueleto proporcionados por el sensor

de profundidad Kinect y enviarlos a la herramienta objeto de este Proyecto Fin de Carrera.

El envío de información se hace a través de sockets. Los sockets son mecanismos de

comunicación entre procesos que permiten que un proceso envíe o reciba información de otro

proceso, estando los procesos en la misma máquina (como es nuestro caso) o incluso en

máquinas distintas.



Los sockets permiten implementar una arquitectura cliente-servidor. En nuestro caso el cliente

será la aplicación desarrollada en lenguaje de programación C# y el servidor la herramienta

principal, desarrollada en lenguaje de programación Java.

En primer lugar se ejecuta el servidor que tiene un socket que responde a un puerto específico

del ordenador y espera a que el socket del cliente haga una petición. El socket del cliente se

conecta a través de la dirección IP del ordenador y un puerto específico, que debe coincidir

con el puerto al que el servidor está conectado. A continuación, el servidor acepta la conexión

y obtiene un socket adicional sobre un puerto diferente para atender al socket original. En este

momento, el cliente y el servidor pueden comunicarse escribiendo o leyendo desde sus

respectivos sockets.

El cliente le proporciona al servidor los datos de las articulaciones del cuerpo del operario y el

servidor, una vez los adquiere, se encarga de realizar los cálculos necesarios para obtener los

grados de libertad necesarios para la aplicación de los métodos de evaluación ergonómica

RULA e INSHT.

3.6.1. Interfaz gráfica

La interfaz gráfica desarrollada responde al hecho de que algunas variables no pueden ser

calculadas directamente por la herramienta, sino que se deben introducir manualmente.

Dicha interfaz gráfica está formada por una ventana principal, en la que existe una zona

destinada a la introducción de las variables manuales y otra zona en la que se visualiza el

esqueleto del operario que ejecuta la tarea.

La zona de introducción de variables está compuesta por 2 botones, 7 recuadros de selección y

una barra desplegable (Figura 42).

Figura 42. Introducción de variables manuales en cliente.



El primer botón, el de conectar, es el que permite establecer la conexión con el servidor, es

decir, la herramienta base, desarrollada en lenguaje de programación Java.

El segundo botón, el de avanzar, es un contador que se incrementa en una unidad cada vez

que es pulsado. Este botón resulta muy útil para marcar momentos claves de la tarea, tales

como el inicio o el final de un levantamiento o el inicio de una tarea.

Los 7 recuadros de selección permiten introducir las variables necesarias para la aplicación del

método RULA que no se pueden calcular directamente a través de la herramienta, tales como

el grado de flexión de la muñeca, la desviación lateral o rotación de la misma, la rotación del

cuello, si el operario se encuentra sentado o si su peso se encuentra simétricamente

distribuido ente ambos pies. Estas opciones se pueden seleccionar en un instante determinado

y volver al estado inicial posteriormente.

Por último, la barra desplegable permite seleccionar la condición de la carga que manipula el

operario.



4. Validación de la herramienta

Una vez concluido el desarrollo de la herramienta y anteriormente a su empleo en un caso de

aplicación real es necesario realizar una serie de experimentos de laboratorio para validar la

herramienta y comprobar su exactitud.

Se realizan dos tipos de experimentos. El primero consiste en realizar mediciones de los grados

de libertad necesarios para la aplicación de los métodos de evaluación ergonómica RULA e

INSHT para así poder obtener la sensibilidad de la herramienta. El segundo experimento

consiste en monitorizar una tarea repetitiva para corroborar el cálculo automático del tiempo

de ciclo.

4.1. Medida de la sensibilidad del sensor Asus Xtion Pro para los grados de libertad calculados

En este primer experimento el objetivo es determinar la exactitud de la información obtenida

a partir del sensor de profundidad comparada con un método de análisis de la información

basado en imágenes. Así, se obtiene la variabilidad de cada grado de libertad con respecto a

los dos métodos. Considerando el método de procesamiento de imágenes como el más exacto

de los dos, se observa para qué grados de libertad y para qué magnitud de los mismos se

podrían cometer errores a la hora de obtener la puntuación RULA o el peso máximo

recomendado INSHT.

Para comprobar la dependencia de los resultados de las características morfológicas del

operario, el experimento se realiza a dos sujetos. El sujeto 1 se corresponde a un hombre de

altura 1,79 m, y el sujeto 2, a una mujer de altura 1,63 m.

Además, las mediciones se realizan para dos posiciones del sensor. La primera posición

consiste en el sensor colocado frontalmente al operario, y la segunda, el sensor colocado

lateralmente al operario. En todas las mediciones el sensor se sitúa a una altura de 0,85 m y a

una distancia del operario de 2,40 m.

Los resultados de este experimento se adjuntan en el anexo 2 en el caso del sujeto 1 y en el

anexo 3 para el sujeto2.

4.1.1. Flexión del brazo

Para el estudio del grado de libertad consistente en la flexión del brazo el sujeto desempeña 5

posiciones. La primera posición es la situación de reposo y las cuatro siguientes consisten en



varios grados de flexión progresivos, correspondientes a los límites de flexión que definen las

puntuaciones RULA.

Los resultados del experimento con el sensor situado frontalmente al sujeto se pueden

observar en la Figura 43, en el caso del sujeto 1 y en la Figura 44, en el caso del sujeto 2.

Figura 43. Flexión del brazo, vista frontal, sujeto 1.

Figura 44. Flexión del brazo, vista frontal, sujeto 2.

Se observa que, en ambos casos, las medidas son más exactas para las dos posiciones

intermedias. La posición de reposo presenta un error muy elevado. Las posiciones 4 y 5

también presentan un error elevado.

Se tendrá en cuenta que en el cambio de zona I a zona II se puede cometer un error del 31,54

%; en el cambio de la zona II a la zona III, del 9,65 %; y en el cambio de la zona III a la zona IV,

del 19,20 %.

0

20

40

60

80

100

120

Posición 1 Posición 2 Posición 3 Posición 4 Posición 5

Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

0

20

40

60

80

100

120


Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



Los resultados con el sensor colocado lateralmente al mismo, se muestran en la Figura 45, en

el caso del sujeto 1 y en la Figura 46, en el caso del sujeto 2.

Figura 45. Flexión del brazo, vista lateral, sujeto 1.

Figura 46. Flexión del brazo, vista lateral, sujeto 2.

Cuando el sensor se coloca lateralmente al sujeto, los resultados varían dependiendo del

mismo. En el caso del sujeto 1 se producen errores muy pequeños para las posiciones 2, 3 y 4.

En cambio, en el caso del sujeto 2, se produce un error elevado para cada una de las

posiciones.

Para los dos sujetos la posición de reposo así como la posición de flexión en torno a los 20-30 °

presentan errores elevados.

0

20

40

60

80

100

120


Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

0

20

40

60

80

100

120


Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



Se tendrá en cuenta que en el cambio de la zona I a la zona II puede producirse un error del

67,34 %; en el cambio de la zona II a la zona III, del 11,97 %; y en el cambio de la zona III a la

zona IV, del 7,95 %.

4.1.2. Abducción del brazo

Para el estudio del grado de libertad abducción del brazo, cada sujeto parte de la posición de

reposo y desempeña otras tres posiciones más. En este caso el método RULA no establece una

magnitud máxima a partir de la cual se considera que hay abducción. Se considera que existe

abducción cuando esta supera los 20 ⁰.



Figura 47. Abducción del brazo, vista frontal, sujeto 1.

Figura 48. Abducción del brazo, vista frontal, sujeto 2.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Posición 1 Posición 2 Posición 3 Posición 4

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90


Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



A la vista de los resultados se puede observar que en el caso de abducciones pequeñas los

datos proporcionados por el sensor son bastante exactos. A medida que aumenta la magnitud

de la abducción se pierde sensibilidad, ya que los datos proporcionados por el sensor son

mayores que la situación real. Esto no supone un problema ya que en este caso el objetivo es

determinar si existe o no abducción del brazo, considerando que existe cuando supera el límite

20 ⁰, medida para la que el error es admisible.


En el caso del estudio del grado de libertad flexión del antebrazo cada sujeto parte de la

posición de reposo y desempeña tres posiciones más, correspondientes con los límites que

definen la puntuación RULA.



Figura 49. Flexión del antebrazo, vista frontal, sujeto 1.

Figura 50. Flexión del antebrazo, vista frontal, sujeto 2.

0

20

40

60

80

100

120

140


Zona II

Zona I

Zona II

Sensor

Imágenes

0

20

40

60

80

100

120

140


Zona II

Zona I

Zona II

Sensor

Imágenes



Se observa el mismo problema que ocurría en la flexión del brazo: la situación de reposo

presenta un error considerable. Sin embargo, a medida que aumenta la magnitud de flexión

del antebrazo, las medidas se aproximan más a las verdaderas. Las medidas tomadas en las

posiciones 1, 2 y 3 presentan un error relativo inferior al 10 %, que consideraremos admisible.

Los resultados del experimento con el sensor situado lateralmente al sujeto se pueden


Figura 51. Flexión del antebrazo, vista lateral, sujeto 1.

Figura 52. Flexión del antebrazo, vista lateral, sujeto 2.

Si el sensor se coloca lateralmente al sujeto los errores que se cometen son mayores, llegando

en la posición 2 a errores relativos del 25 %. Estos errores se deben a que el sensor no puede

captar el hombro izquierdo y, por lo tanto, la línea que une los hombros no es exacta.

0

20

40

60

80

100

120

140


Zona II

Zona I

Zona II

Sensor

Imágenes

0

20

40

60

80

100

120

140


Zona II

Zona I

Zona II

Sensor

Imágenes



Teniendo en cuenta que esta línea es la base de definición del sistema de coordenadas locales

que facilita el cálculo de la flexión del antebrazo, al no ser exacta su definición, el cálculo de la

flexión del antebrazo tampoco lo es.


Para el estudio del grado de libertad rotación del antebrazo cada sujeto desempeña tres

posiciones: rotación nula, rotación interior y rotación exterior del antebrazo. Como el método

RULA no establece una magnitud máxima a partir de la cual existe rotación del antebrazo, se

considera que existe rotación del antebrazo cuando su magnitud supera los 30 ⁰.



Figura 53. Rotación del antebrazo, vista frontal, sujeto 1.

Figura 54. Rotación del antebrazo, vista frontal, sujeto 2.

0

10

20

30

40

50

60

Posición 1 Posición 2 Posición 3

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

0

10

20

30

40

50

60

70


Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



A pesar de que el error relativo en el cálculo de la flexión del antebrazo puede ser muy

elevado, como es el caso de la posición 3 del sujeto 2, no nos interesa tanto el valor de su

magnitud como saber si está por encima de un valor límite, que es el que define si existe o no

rotación del antebrazo. Teniendo esto en cuenta se concluye que los resultados del sensor en

cuanto al cálculo de la rotación del antebrazo son válidos.

4.1.5. Flexión del cuello

Para el estudio del grado de libertad flexión del cuello los sujetos parten de la posición de

reposo y desempeñan dos posiciones de flexión y una de extensión a mayores.



Figura 55. Flexión del cuello, vista frontal, sujeto 1.

Figura 56. Flexión del cuello, vista frontal, sujeto 2.

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70


Zona III

Zona II

Zona I

Zona IV

Sensor

Imágenes

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70


Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



Se observa que el sensor no tiene la precisión suficiente para el cálculo de la flexión del cuello.

El sensor capta cuando la magnitud de la flexión aumenta, pero el grado de aumento es menor

que en la realidad.



Figura 57. Flexión del cuello, vista lateral, sujeto 1.

Figura 58. Flexión del cuello, vista lateral, sujeto 2.

Con el sensor colocado lateralmente al sujeto la situación es la misma, el sensor no es válido

para el cálculo de la flexión del cuello, ya que los errores que se cometen son muy elevados.

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70


Zona III

Zona II

Zona I

Zona IV

Sensor

Imágenes

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70


Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



El sensor permite detectar cuando se produce extensión del cuello con un error bastante

pequeño. Pero en cuanto a la flexión, la precisión es muy pequeña, dando lugar a

puntuaciones parciales RULA erróneas.

4.1.6. Inclinación lateral del cuello

Para el estudio del grado de libertad inclinación lateral del cuello los sujetos parten de la

posición de reposo y desempeñan dos posiciones de inclinación lateral: una hacia la izquierda y

la otra hacia la derecha. El método RULA no establece un valor máximo a partir del cual existe

inclinación lateral del cuello. Se considera que existe inclinación lateral del cuello cuando la

magnitud de la misma supere los 7 ⁰.



Figura 59. Inclinación lateral del cuello, vista frontal, sujeto 1.

Figura 60. Inclinación lateral del cuello, vista frontal, sujeto 2.

0

5

10

15

20

25

30

35

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Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

0

5

10

15

20

25

30

35

40


Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes





Figura 61. Inclinación lateral del cuello, vista lateral, sujeto 1.

Figura 62. Inclinación lateral del cuello, vista lateral, sujeto 2.

En el cálculo de la flexión o inclinación lateral del cuello la precisión del sensor es reducida,

tanto cuando este está colocado de frente al sujeto, como cuando está colocado lateralmente.

Sin embargo, lo que interesa es determinar si existe o no flexión lateral del cuello, es decir, si la

magnitud de flexión supera un cierto valor. Por lo tanto, los resultados en el cálculo de la

flexión lateral del cuello se consideran válidos.

0

5

10

15

20

25

30

35

40


Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



4.1.7. Flexión del tronco

Para el estudio del grado de libertad flexión del tronco los sujetos parten de la posición de

reposo y desempeñan dos posiciones de flexión de magnitud creciente.



Figura 63. Flexión del tronco, vista frontal, sujeto 1.

Figura 64. Flexión del tronco, vista frontal, sujeto 2.

El cálculo de la flexión del tronco mediante el empleo del sensor provoca errores bastante

elevados, en el cambio de la zona I a la zona II, el valor de flexión del sensor duplica el valor

real. En el cambio de la zona II a la zona III, también se produce un error bastante elevado, del

27,64 %.

0

10

20

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50

60

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Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

0

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20

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70


Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes





Figura 65. Flexión del tronco, vista lateral, sujeto 1.

Figura 66. Flexión del tronco, vista lateral, sujeto 2.

Si el sensor se coloca lateralmente al sujeto, los errores continúan siendo elevados, si bien

dependen de cada sujeto. En el caso del sujeto 1, en el cambio de zona I a zona II, las lecturas

del sensor duplican a las reales. En el caso del sujeto 2, en el cambio de zona I a zona II se

produce un error del 18,21 % y en el cambio de la zona II a la zona III, del 25,29 %.

4.1.8. Inclinación lateral del tronco

Para el estudio del grado de libertad inclinación lateral del tronco cada sujeto parte de la

posición de reposo y desempeña otras dos posiciones a mayores: inclinación lateral hacia la

0

10

20

30

40

50

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Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

0

10

20

30

40

50

60

70


Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



izquierda e inclinación lateral hacia la derecha. En este caso, no existe un valor límite

establecido por el método RULA a partir del cual existe inclinación lateral. Se considera que

existe inclinación lateral a partir de una magnitud de la misma superior a 10 ⁰.



Figura 67. Inclinación lateral del tronco, vista frontal, sujeto 1.

Figura 68. Inclinación lateral del tronco, vista frontal, sujeto 2.

Los resultados presentan variación con respecto a los dos sujetos, ya que en el primer sujeto

se producen errores relativos elevados y en el segundo sujeto, no. Igual que ocurría con

algunas de las variables anteriores, en este caso interesa saber si la magnitud de la inclinación

0

5

10

15

20

25

30

35

40


Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

0

5

10

15

20

25

30

35

40


Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



lateral del tronco supera un cierto valor, caso en el que se considera que existe inclinación

lateral del tronco. Por lo tanto, los datos obtenidos por el sensor en este caso se consideran

válidos.


Para el estudio del grado de libertad rotación del tronco cada sujeto parte de la posición de

reposo y desempeña otras dos posiciones a mayores: rotación del tronco hacia la derecha y

hacia la izquierda. En este caso, no existe un valor límite establecido por el método RULA a

partir del cual existe rotación del tronco. Se considera que existe rotación del tronco a partir

de una magnitud del mismo superior a 20 ⁰.



Figura 69. Rotación del tronco, vista frontal, sujeto 1.

Figura 70. Rotación del tronco, vista frontal, sujeto 2.

0

10

20

30

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70

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Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

0

10

20

30

40

50

60

70


Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



Este caso es muy similar al anterior ya que, a pesar de que se alcanzan errores relativos

bastante elevados para algunas posiciones, lo que interesa realmente es comprobar que la

magnitud de rotación del tronco supera un cierto límite, lo que significa que existe rotación del

tronco. Por lo tanto, los resultados obtenidos en este caso se consideran válidos.

4.2. Medida de la sensibilidad del sensor Kinect 2 para los grados de libertad calculados

En este apartado se repite el experimento llevado a cabo en el apartado anterior con el

objetivo de determinar la exactitud en la medición de los ángulos del sensor Kinect 2.

Los experimentos se realizan a una mujer de 1,63 m de altura desde dos posiciones del sensor:

frontalmente y lateralmente al operario. El sensor se sitúa a una altura de 0,75 m y a una

distancia del operario de 2,40 m.

Los resultados de este experimento se adjuntan en el anexo 4 .

4.2.1. Flexión del brazo

Para el estudio del grado de libertad consistente en la flexión del brazo el sujeto desempeña 5

posiciones. La primera posición es la situación de reposo y las cuatro siguientes consisten en

varios grados de flexión progresivos, correspondientes a los límites de flexión que definen las

puntuaciones RULA.



Figura 71. Flexión del brazo con el sensor Kinect 2, vista frontal.

0

20

40

60

80

100

120


Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



Se observa que el sensor proporciona información muy exacta en la situación de reposo y su

precisión decrece a medida que la magnitud de flexión aumenta.

Se tendrá en cuenta que en el cambio de zona II a zona III se puede cometer un error del 20,75

% y en el cambio de la zona III a la zona IV, del 17,87 %.

Los resultados con el sensor colocado lateralmente al mismo, se muestran en la Figura 72.

Figura 72. Flexión del brazo con el sensor Kinect 2, vista lateral.

En el caso del sensor colocado lateralmente al operario, los errores que se pueden cometer en

el cálculo de la flexión son los siguientes: en el cambio de zona I a zona II se puede cometer un

error del 24,04 %; en el cambio de la zona II a la zona III, del 12,32 %; y en el cambio de la zona

III a la zona IV, del 16,25 %.

Tanto los errores procedentes del experimento para el cálculo de la flexión con el sensor

colocado frontalmente al usuario como el experimento con el sensor colocado lateralmente al

mismo se consideran admisibles.

4.2.2. Abducción del brazo

Para el estudio del grado de libertad abducción del brazo, cada sujeto parte de la posición de

reposo y desempeña otras tres posiciones más. En este caso el método RULA no establece una

magnitud máxima a partir de la cual se considera que hay abducción. Se considera que existe

abducción cuando esta supera los 20 ⁰.

-10

10

30

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70

90

110

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Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes





Figura 73. Abducción del antebrazo con sensor Kinect 2, vista frontal.

Se observa que el cambio de la zona I a la zona II está bien diferenciado, por lo que se

consideran admisibles los errores del sensor en el cambio de zona.


En el caso del estudio del grado de libertad flexión del antebrazo cada sujeto parte de la

posición de reposo y desempeña tres posiciones más, correspondientes a los límites que

definen la puntuación RULA.



Figura 74. Flexión del antebrazo con sensor Kinect 2, vista frontal.

0

10

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80

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Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

0

20

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60

80

100

120

140


Zona II

Zona I

Zona II

Sensor

Imágenes



Se observa que los valores de flexión obtenidos con ambos métodos son bastante parecidos.


observar en la Figura 75. El error máximo que se obtiene es de 11,74 %, que se considera

admisible.

Figura 75. Flexión del antebrazo con sensor Kinect 2, vista lateral.

Cuando el sensor se sitúa lateralmente al operario el error aumenta a medida que se aumenta

la magnitud de la flexión, con un error máximo de 14,82 % en la segunda posición.


Para el estudio del grado de libertad rotación del antebrazo cada sujeto desempeña tres

posiciones: rotación nula, rotación interior y rotación exterior del antebrazo. Como el método

RULA no establece una magnitud máxima a partir de la cual existe rotación del antebrazo, se

considera que existe rotación del antebrazo cuando su magnitud supera los 30 ⁰.



0

20

40

60

80

100

120

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Zona II

Zona I

Zona II

Sensor

Imágenes



Figura 76. Rotación del antebrazo con sensor Kinect 2, vista frontal.

En el cálculo de la rotación del antebrazo se obtienen errores bastante elevados pero, a pesar

de ello, lo que nos interesa saber en este caso es si la magnitud de la rotación supera los 30 °,

ya que a partir de este valor se considera que existe rotación. Por lo tanto, a pesar de los

elevados errores, los resultados son admisibles.

4.2.5. Flexión del cuello

Para el estudio del grado de libertad flexión del cuello los sujetos parten de la posición de

reposo y desempeñan dos posiciones de flexión y una de extensión a mayores.



Figura 77. Flexión del cuello con sensor Kinect 2, vista frontal.

0

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40

50

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Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

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-10

0

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20

30

40

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Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



Los resultados obtenidos para el cálculo de la flexión del cuello con el sensor Kinect 2 no son

admisibles, igual que ocurría en el caso del sensor Asus Xtion Pro. La herramienta detecta

cuándo aumenta la flexión, pero con errores muy elevados. Por otro lado, la extensión del

cuello se detecta sin problema.



Figura 78. Flexión del cuello con sensor Kinect 2, vista lateral.

Cuando el sensor se coloca lateralmente al operario, existen problemas en la detección de la

flexión en la posición de reposo, que se detecta como extensión. Además, los errores que se

producen en las posiciones 2 y 3 son muy elevados, por lo que la precisión del sensor no es

admisible para el cálculo de la flexión del cuello.

4.2.6. Inclinación lateral del cuello

Para el estudio del grado de libertad inclinación lateral del cuello los sujetos parten de la

posición de reposo y desempeñan dos posiciones de inclinación lateral: una hacia la izquierda y

la otra hacia la derecha. El método RULA no establece un valor máximo a partir del cual existe

inclinación lateral del cuello. Se considera que existe inclinación lateral del cuello cuando la

magnitud de la misma supere los 7 ⁰.



-40

-20

0

20

40

60

80


Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



Figura 79. Inclinación lateral del cuello con sensor Kinect 2, vista frontal.

En el caso de la inclinación lateral del cuello lo que interesa es saber si la magnitud de la

inclinación supera un valor límite, a partir del cual se considera que existe inclinación. Por lo

tanto, a pesar de los elevados errores que se obtienen, los datos obtenidos son admisibles.



Figura 80. Inclinación lateral del cuello con sensor Kinect 2, vista lateral.

Cuando el sensor se coloca lateralmente al sujeto, no se detecta de forma correcta la

inclinación lateral del cuello hacia el sensor. En cambio, cuando la inclinación lateral supone

alejarse del sensor, la medición es bastante exacta.

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5

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Zona II

Zona I

Sensor

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5

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25

30

35

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45

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Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



4.2.7. Flexión del tronco

Para el estudio del grado de libertad flexión del tronco los sujetos parten de la posición de

reposo y desempeñan dos posiciones de flexión de magnitud creciente.



Figura 81. Flexión del tronco con sensor Kinect 2, vista frontal.

En el cálculo de la flexión del tronco se deberán tener en cuenta los siguientes errores de

cambio entre zonas: en el cambio entre la zona I y la zona II se produce un error relativo del

32,23 % y en el cambio entre la zona II y la zona III, del 7,38%.



Figura 82. Flexión del tronco con sensor Kinect 2, vista lateral.

0

10

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Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes

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50

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70

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Zona III

Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



Cuando el sensor se coloca lateralmente al sujeto, el error cometido en la segunda medida es

superior. Se tendrá en cuenta que en el cambio de la zona I a la zona II se obtiene un error

relativo del 62,88 %, que resulta muy elevado, por lo que se intentará que el sujeto se coloque

de frente al sensor cuando haya que realizar medidas de este tipo.

4.2.8. Inclinación lateral del tronco

Para el estudio del grado de libertad inclinación lateral del tronco cada sujeto parte de la

posición de reposo y desempeña otras dos posiciones a mayores: inclinación lateral hacia la

izquierda e inclinación lateral hacia la derecha. En este caso, no existe un valor límite

establecido por el método RULA a partir del cual existe inclinación lateral. Se considera que

existe inclinación lateral a partir de una magnitud de la misma superior a 10 ⁰.



Figura 83. Inclinación lateral del tronco con sensor Kinect 2, vista frontal.

La precisión de la medida de la inclinación lateral del tronco es mayor para la posición de

reposo y disminuye a medida que se aumenta la magnitud de la inclinación. Sin embargo, dado

que solo interesa determinar si la magnitud de la inclinación supera un valor límite de 10 °, los

resultados se consideran admisibles.


Para el estudio del grado de libertad rotación del tronco cada sujeto parte de la posición de

reposo y desempeña otras dos posiciones a mayores: rotación del tronco hacia la derecha y

0

5

10

15

20

25

30

35

40


Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



hacia la izquierda. En este caso, no existe un valor límite establecido por el método RULA a

partir del cual existe rotación del tronco. Se considera que existe rotación del tronco a partir

de una magnitud del mismo superior a 20 ⁰.



Figura 84. Rotación del tronco con sensor Kinect 2, vista frontal.

En el cálculo de la rotación, nuevamente nos interesa determinar si la magnitud de la rotación

supera un valor límite de 20 °, a partir del cual se considera que existe rotación del tronco. Por

lo que los resultados obtenidos resultan válidos, a pesar de que en la tercera posición el error

sea demasiado elevado.

0

10

20

30

40

50

60

70


Zona II

Zona I

Sensor

Imágenes



5. Aplicación a un caso real: taller de tubos

El objetivo de este análisis es identificar y valorar los factores de riesgo ergonómicos que

existen en los puestos de trabajo del taller de tubo en las distintas operaciones de su proceso

productivo.

Una vez detectados los factores de riesgo presentes en el puesto, se debe reducir su presencia

o, si es posible, eliminarlos. Para ello se proponen acciones de mejora concretas del puesto de

trabajo que suponen que el trabajador desempeñe su tarea de forma más cómoda y segura.

Además, con el fin de evaluar si las propuestas de mejora son realmente efectivas, se volverá a

analizar el puesto de trabajo con las medidas ya adoptadas y se estudiarán los resultados.

5.1. Tareas analizadas

Las tareas que suponen un riesgo para el trabajador y que son objeto de estudio del presente

estudio ergonómico son las siguientes:

- Tarea 1: Carga de materiales en máquinas de corte.

- Tarea 2: Traslado de tubería cortada a zona de estiba.

- Tarea 3: Colocación de accesorios ligeros en estantería.

- Tarea 4: Colocación de accesorios pesados en estantería.

5.1.1. Tarea 1: Carga de materiales en máquinas de corte

Las tareas realizadas en la zona de corte consisten en el traslado de los tubos de la zona de

estiba a la máquina de corte y, una vez el tubo ha sido cortado, el traslado de los tubos

cortados a la siguiente zona de estiba. Antes de realizar el corte, el operario coloca el tubo en

la posición requerida y realiza una marca por donde el tubo debe ser cortado para cumplir con

el diseño establecido.

En esta tarea el operario se ve obligado a manipular una carga manualmente y, además, esta

manipulación se realiza con cuidado para no dañar los tubos, por lo que el operario se ve

obligado a mantener su postura durante unos segundos antes de depositar la tubería. Para

tener en cuenta estos dos tipos de factores de riesgo se aplicarán los métodos de evaluación

ergonómica frente a manipulación de cargas y frente a carga postural.


98

La operación a analizar en este apartado consiste en el traslado

de 16,42 kg desde la zona de estiba

unos 95 cm de altura).

Para la aplicación del método RULA, las variables que se deben introducir manualmente en la

herramienta son las siguientes:

- La muñeca se encuentra rotada y desviada lateralmente.

- La flexión de la muñeca se considera nula.

- La carga es superior a 10 kg y se realiza de forma intermitente.

Y en cuanto a la aplicación del método INSHT, se tendrá en cuenta que:

- La duración de la tarea es inferior a 1 hora.

- La frecuencia de la tarea es del orden de 1 vez cada

- El agarre del tubo se considera malo.

5.1.2. Tarea 2. Traslado de tubería cortada a zona de estiba

Esta tarea es muy similar a la tarea 1: una vez ha terminado el

operario debe recoger la tubería resultante y trasladarla a la zona de estiba siguiente

20 cm de altura). Los factores de riesgo presentes en el desarrollo de la tarea son la carga

postural y la manipulación manual

e INSHT.

En la Figura 85 se muestra a un operario realizando el traslado del tubo desde la

corte hasta un palé.

Figura 85. Operario cogiendo tubo de máquina de corte (izquierda) y depositándolo en palé (derecha).



La operación a analizar en este apartado consiste en el traslado de forma manual de un tubo

de 16,42 kg desde la zona de estiba (de unos 20 cm de altura) hasta la máquina de corte


siguientes:

La muñeca se encuentra rotada y desviada lateralmente.

La flexión de la muñeca se considera nula.

La carga es superior a 10 kg y se realiza de forma intermitente.

Y en cuanto a la aplicación del método INSHT, se tendrá en cuenta que:

ón de la tarea es inferior a 1 hora.

La frecuencia de la tarea es del orden de 1 vez cada 5 minutos.

El agarre del tubo se considera malo.

Tarea 2. Traslado de tubería cortada a zona de estiba

Esta tarea es muy similar a la tarea 1: una vez ha terminado el proceso automático de corte, el

operario debe recoger la tubería resultante y trasladarla a la zona de estiba siguiente

Los factores de riesgo presentes en el desarrollo de la tarea son la carga

postural y la manipulación manual de cargas, por lo que serán de aplicación los métodos RULA

a un operario realizando el traslado del tubo desde la

Operario cogiendo tubo de máquina de corte (izquierda) y depositándolo en palé (derecha).



de forma manual de un tubo

hasta la máquina de corte (de


proceso automático de corte, el

operario debe recoger la tubería resultante y trasladarla a la zona de estiba siguiente (de unos

Los factores de riesgo presentes en el desarrollo de la tarea son la carga

de cargas, por lo que serán de aplicación los métodos RULA

a un operario realizando el traslado del tubo desde la máquina de

Operario cogiendo tubo de máquina de corte (izquierda) y depositándolo en palé (derecha).



El peso de la tubería es de 14,69 kg y los parámetros que se deben introducir manualmente en

la herramienta coinciden con la tarea anterior.

Para la aplicación del método RULA:

- La muñeca se encuentra rotada y desviada lateralmente.

- La flexión de la muñeca se considera nula.

- La carga es superior a 10 kg y se realiza de forma intermitente.

Y para la aplicación del método INSHT:


- La frecuencia de la tarea es del orden de 1 vez cada 5 minutos.

- El agarre del tubo se considera malo.

5.1.3. Tarea 3: Colocación de accesorios ligeros en estantería

La presente tarea consiste en la colocación de codos de algo menos de 2 kg de peso en

distintas estanterías en el almacén de materiales de fabricación.

Las estanterías del almacén están formadas por tres bandejas de diferentes alturas (Tabla 21),

de modo que los materiales más ligeros se colocan en la bandeja superior y los más pesados en

la inferior. Dicha estantería tiene una profundidad de 127 cm, pero la longitud máxima a

alcanzar por parte del operario es la mitad de dicha profundidad, es decir, 63,5 cm, ya que se

puede acceder a la tubería por ambos lados.

Tabla 21. Altura de las bandejas en el almacén del taller de tubos.

Bandeja Altura

Bandeja inferior 27 cm

Bandeja central 114 cm

Bandeja superior 200 cm

Los codos se encuentran en un palé de 21 cm de altura y 80 cm de fondo, separado a una

distancia de 60 cm de la estantería en que se deben colocar. En la Figura 86 se muestra la

colocación del palé con respecto a la estantería.



Figura 86. Disposición de los accesorios ligero (izquierda) y pesado (derecha) en palé.

La tarea a analizar consiste en la colocación de 4 codos en la estantería por un operario. Los

codos se encuentran en el punto central del palé y se deben depositar en la bandeja central de

la estantería. De los 4 tubos que se manipulan, dos de ellos se sitúan en el borde de la bandeja

y los restantes en el centro.

En este puesto de trabajo está presente el factor de riesgo de carga postural, ya que el número

de veces que se debe repetir la tarea es del orden de 200. Por otro lado, aunque el peso de los

codos es inferior a 2 kg, por lo que no se consideran como carga, se aplicará el método de

evaluación ergonómica frente a manipulación manual de cargas con motivo de determinar el

peso máximo que podría manipular el operario en función de su posición.



- Es necesario rotar la muñeca en los momentos de manipulación de los codos.

- La flexión y desviación lateral de la muñeca se consideran nulas.

- La carga es inferior a 2 kg y se realiza de forma intermitente.



Y en cuanto a la aplicación del método INSHT, se tendrá en cuenta que se deben estibar

alrededor de 200 codos, por lo que la frecuencia de la tarea es muy elevada. Los parámetros

manuales que se deben introducir son:


- La frecuencia de la tarea es del orden de 12 veces/minuto.

- El agarre del tubo se considera regular.

5.1.4. Tarea 4: Colocación de accesorios pesados en estantería

El objetivo de esta tarea es estibar codos de 11 kg de peso en el lugar que le corresponda del

almacén de materiales para fabricación. Las alturas de las estanterías coinciden con las

expuestas en el apartado anterior (Tabla 21).

Los codos se descargan del camión de transporte en un palé de 21 cm de altura y 80 cm de

fondo, que se coloca a una distancia de 60 cm del lugar de almacenaje.

En esta cuarta tarea dos operarios transportan dos codos de 11 kg de peso desde el centro del

palé hasta el borde de la bandeja inferior, donde serán empujados hasta el centro de la

bandeja.

Figura 87. Operarios colocando accesorio pesado.

Los factores de riesgo presentes en esta tarea comprenden tanto el de carga postural, ya que

el número de veces que se repite la tarea es del orden de 50 veces; como el de manipulación



manual de cargas. Por lo tanto, se aplicarán los métodos de evaluación ergonómica RULA e

INSHT.



- Existe desviación lateral de la muñeca.

- La flexión y rotación de la muñeca se consideran nulas.

- La carga es superior a 10 kg y se realiza de forma repetitiva.

Y en cuanto a la aplicación del método INSHT, se deberán introducir los siguientes

parámetros:


- La frecuencia de la tarea es inferior a 9 veces/minuto.

- El agarre del tubo se considera regular.

5.2. Resultados

Los resultados de la evaluación ergonómica para cada una de las tareas descritas en el

apartado anterior se muestran en este apartado.

Para cada una de las tareas se muestra la puntuación final proporcionada por el método de

evaluación ergonómica RULA frente al factor de riesgo de carga postural y el peso máximo

recomendado obtenido tras la aplicación de la Guía Técnica del INSHT frente a manipulación

manual de cargas.

En los casos en que la puntuación total RULA o el peso máximo INSHT resulten desfavorables,

se indicarán las puntuaciones parciales de los miembros del cuerpo o los factores de

corrección respectivamente para facilitar el rediseño del puesto de trabajo. El objetivo del

rediseño es eliminar las condiciones que hacen inaceptable el desarrollo de las tareas propias

del puesto de trabajo.

Además, en las tareas que contienen levantamientos de carga, se indica tanto el momento de

inicio del levantamiento como su fin, para detectar qué postura resulta menos segura para el

trabajador.



Esta indicación del inicio y fin de la manipulación de la carga también nos permite realizar

marcas temporales en las gráficas de puntuaciones RULA, que nos orientan a la hora de la

toma de decisiones.


La presente tarea se monitoriza con ayuda del sensor de profundidad. Una vez finalizada, se

consulta el fichero de resultados generado por la herramienta creada en este Proyecto Fin de

Carrera. Los resultados muestran que las condiciones en que se desarrolla la tarea no son las

adecuadas.

En primer lugar, se muestra la puntuación RULA total a lo largo de la tarea (Figura 88). Se

observa que dicha puntuación es máxima en el inicio del levantamiento, coincidiendo con el

momento en que el operario se agacha para recoger el tubo. Esta puntuación disminuye a

medida que el operario adopta una posición más favorable, adquiriendo al final del

levantamiento una puntuación de cinco unidades.

Figura 88. Puntuación RULA total, tarea 1.

A efectos de entender por qué la puntuación final RULA es tan elevada se tendrá en cuenta

que tanto la puntuación del grupo A como del grupo B se incrementa en dos unidades por

tratarse de una carga superior a 10 kg y realizarse de forma intermitente. Además, a

continuación se presentan las puntuaciones parciales RULA para cada extremidad.

En cuanto al grupo A, la puntuación parcial para los brazos derecho e izquierdo se muestra en

la Figura 89. Se debe observar la evolvente de ambas puntuaciones, ya que para el cálculo de

0

1

2

3

4

5

6

7

3,0

7

4,1

4

5,2

0

6,2

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7,3

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8,4

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7

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,54

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,60

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,80

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,94

18

,00

19

,07

Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

RULA_Final

Inicio levantamiento

Fin levantamiento



la puntuación total RULA se utiliza la mayor de las puntuaciones de los dos lados del cuerpo,

izquierdo o derecho.

Figura 89. Puntuación parcial RULA brazos, tarea 1.

La puntuación de los brazos es mayor en el inicio del levantamiento, debido a que el operario

realiza grandes flexiones del brazo para alcanzar la carga. Al final del levantamiento la

puntuación es mínima, debido a que el lugar donde se debe depositar la carga se encuentra a

una altura adecuada, que no obliga al trabajador a ejecutar movimientos incómodos del brazo.

En la Figura 90 se muestra la puntuación parcial RULA para los antebrazos. Se observa que esta

puntuación alcanza su valor máximo para ambos brazos en la totalidad de la tarea.

Figura 90. Puntuación parcial RULA antebrazos, tarea 1.

0

1

2

3

4

5

63

,07

4,1

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5,2

0

6,2

7

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7

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,54

11

,60

12

,67

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,74

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,80

15

,87

16

,94

18

,00

19

,07

Zona III

Zona II

Zona I

Brazo derecho

Brazo izquierdo


Fin levantamiento

0

1

2

3

3,0

7

4,1

4

5,2

0

6,2

7

7,3

4

8,4

0

9,4

7

10

,54

11

,60

12

,67

13

,74

14

,80

15

,87

16

,94

18

,00

19

,07

Zona III

Zona II

Zona I

Antebrazo derecho

Antebrazo izquierdo


Fin levantamiento



La puntuación de la muñeca (variable que se introduce de forma manual) es de dos unidades a

lo largo de toda la tarea, ya que se considera que no existe flexión, obteniendo una puntuación

parcial de una unidad, pero se incrementa en otra unidad por considerar que existe desviación

lateral.

En cuanto al giro de muñeca, se considera que existe pronación en rango extremo, por lo que

se obtiene una puntuación parcial de dos unidades.

Por otro lado, en cuanto a las puntuaciones RULA del grupo B, la puntuación parcial del cuello

se muestra en la Figura 91. Se observa que para la presente tarea, las puntuaciones oscilan

entre una y tres unidades.

Figura 91. Puntuación parcial RULA cuello, tarea 1.

La evolución de la puntuación parcial RULA para la espalda se muestra en la Figura 92. Dado

que el operario debe recoger el tubo desde una altura próxima al suelo se ve obligado a

realizar una gran flexión de la espalda, lo que se traduce en unas puntuaciones de espalda

bastante elevadas al inicio del levantamiento. En cambio, al finalizar el levantamiento, al

encontrarse el operario en posición "de pie" con flexión de la espalda prácticamente nula, la

puntuación parcial correspondiente a la espalda es aceptable.

0

1

2

3

4

5

6

3,0

7

4,1

4

5,2

0

6,2

7

7,3

4

8,4

0

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7

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,54

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,60

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,67

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,74

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,80

15

,87

16

,94

18

,00

19

,07

Zona III

Zona II

Zona I

Cuello


Fin levantamiento



Figura 92. Puntuación parcial RULA espalda, tarea 1.

La puntuación parcial de las piernas es de una unidad, ya que el operario se encuentra en

posición de pie y con el peso simétricamente distribuido entre ambos pies.

Con respecto al método INSHT, en la Figura 93 se muestra la evolución del peso límite

recomendado para cada postura, en comparación con el peso real que se está manipulando y

el peso teórico, que es el peso que se obtiene antes de aplicar los factores de corrección.

Se observa que al comienzo del levantamiento el peso teórico es inferior al peso real, por lo

tanto, el peso máximo recomendado aún es inferior al peso real, debido al efecto reductor de

los factores de corrección.

Figura 93. Peso máximo recomendado, peso teórico y peso real, tarea 1.

0

1

2

3

4

5

6

3,0

7

4,1

4

5,2

0

6,2

7

7,3

4

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0

9,4

7

10

,54

11

,60

12

,67

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,74

14

,80

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,87

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,94

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,00

19

,07

Zona III

Zona II

Zona I

Espalda


Fin levantamiento

0

5

10

15

20

25

30

3,0

7

4,0

0

4,9

4

5,8

7

6,8

0

7,7

4

8,6

7

9,6

2

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,54

11

,47

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,40

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,34

14

,27

15

,20

16

,14

17

,07

18

,00

18

,94

Peso máximo recomendado

Peso real

Peso teórico



A continuación se muestra la evolución de los factores de corrección del método, con objeto

de dilucidar las causas de disminución del peso teórico del método INSHT y encontrar

soluciones a su efecto.

El factor de corrección de distancia vertical evoluciona tal y como se muestra en la Figura 94.

Este factor de corrección disminuye de la unidad a un valor de 0,97, debido a que la distancia

vertical a la que se transporta la carga es superior a 50 cm e inferior a 100 cm.

Figura 94. Factor de corrección desplazamiento vertical, tarea 1.

La evolución del factor de corrección de giro del tronco se puede observar en la Figura 95. Se

observa que en la tarea no se producen rotaciones del tronco elevadas, pese a alcanzarse un

valor puntual de 0,8. El descenso que se produce al final de la gráfica tiene lugar una vez ha

finalizado la tarea.

Figura 95. Factor de corrección rotación del tronco, tarea 1.

Por último, el factor de corrección del tipo de agarre adquiere el valor de 0,9, por tratarse de

una situación de agarre mala; y el factor de corrección de frecuencia de manipulación, de 1, ya

que la duración de la tarea es inferior a una hora y la frecuencia de manipulación es inferior a 1

vez cada 5 minutos.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

3,0

7

4,1

4

5,2

0

6,2

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7,3

4

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0

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7

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,54

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,60

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,67

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,74

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,80

15

,87

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,94

18

,00

19

,07

F. C. Desplazamieno vertical

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

3,0

7

4,1

4

5,2

0

6,2

7

7,3

4

8,4

0

9,4

7

10

,54

11

,60

12

,67

13

,74

14

,80

15

,87

16

,94

18

,00

19

,07

F. C. Giro del tronco



Por lo tanto, se concluye que esta tarea necesita mejoras debido a que, tras la aplicación de los

métodos de evaluación ergonómica frente a los factores de riesgo de carga postural y

manipulación manual de cargas, se obtienen resultados no admisibles, que requieren rediseño

inmediato del puesto de trabajo.

5.2.2. Tarea 2: Traslado de tubería cortada a zona de estiba.

Una vez finalizada la ejecución de la tarea se genera un fichero con los resultados de la

evaluación, incluyendo la puntuación total RULA y el peso máximo recomendado por el

método INSHT para cada postura del operario.

La puntuación total RULA se muestra en la Figura 96. Se observa que la puntuación más

desfavorable se obtiene al final del levantamiento, coincidiendo con el instante en que el

operario se debe agachar para depositar la carga en el palé. Se debe tener en cuenta que las

puntuaciones de los grupos A y B se incrementan en dos unidades por ser la carga mayor de 10

kg y manipularse de forma intermitente, por eso se alcanzan puntuaciones totales RULA tan

elevadas.


A continuación, se muestra la evolución de las puntuaciones parciales del método RULA. En

primer lugar, se presentan las puntuaciones parciales correspondientes grupo A, es decir,

brazos, antebrazos, muñeca y giro de muñeca.

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1

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3

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6

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4,4

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5,3

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3

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9

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,06

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,73

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,66

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,58

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,53

Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

RULA_Final


Fin levantamiento



En la Figura 97, se puede observar la puntuación parcial RULA de los brazos. Se advierte que

las mayores puntuaciones de brazos coinciden con el final del levantamiento. Esto se debe a

que el operario debe estirar los brazos para depositar el tubo en su lugar de destino.

Figura 97. Puntuación parcial RULA de los brazos, tarea 2.

En la Figura 98 se muestra la puntuación parcial RULA de los antebrazos. Se observa que se

alcanza la puntuación máxima la mayoría del tiempo para ambos brazos.

Figura 98. Puntuación parcial RULA de los antebrazos, tarea 2.

Con respecto a las puntuaciones parciales correspondientes a la mano, se considera que no

existe flexión de la muñeca pero sí está desviada lateralmente, por lo que su puntuación es de

dos unidades. Con respecto al giro de la muñeca, se considera que existe pronación en grado

extremo, por lo que su puntuación es de dos unidades.

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1

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4,4

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6,3

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,06

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,58

17

,53

Zona III

Zona II

Zona I

Brazo derecho

Brazo izquierdo


Fin levantamiento

0

1

2

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4,4

5

5,3

9

6,3

3

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6

8,1

9

9,1

2

10

,06

10

,99

11

,93

12

,86

13

,79

14

,73

15

,66

16

,58

17

,53

Zona III

Zona II

Zona I

Antebrazo derecho

Antebrazo izquierdo


Fin levantamiento



En cuanto al grupo B, es decir, el correspondiente al cuello, espalda y piernas, sus

puntuaciones parciales se presentan a continuación. En primer lugar, en la Figura 99 se

muestra la puntuación parcial RULA del cuello, que alcanza un máximo de tres unidades al

finalizar el levantamiento.

Figura 99. Puntuación parcial RULA del cuello, tarea 2.

En la Figura 100 se muestra la puntuación parcial RULA de la espalda. Se observa que esta

puntuación aumenta en el momento en que se deposita la carga, debido que al agacharse el

operario realiza una flexión de la espalda elevada.

Figura 100. Puntuación parcial RULA de la espalda, tarea 2.

Además, una variable que es necesario introducir manualmente es la puntuación RULA parcial

de las piernas. Esta puntuación es de una unidad ya que el operario se encuentra de pie con el

peso simétricamente distribuido.

0

1

2

3

4

5

6

4,4

5

5,3

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6,3

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9

9,1

2

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,06

10

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,58

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Zona III

Zona II

Zona I

Cuello


Fin levantamiento

0

1

2

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4

5

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4,4

5

5,3

9

6,3

3

7,2

6

8,1

9

9,1

2

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,06

10

,99

11

,93

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,86

13

,79

14

,73

15

,66

16

,58

17

,53

Zona III

Zona II

Zona I

Espalda


Fin levantamiento



Por otro lado, los resultados de la aplicación del método proporcionado por la Guía Técnica del

INSHT revelan que el peso que manipula el operario supera el peso máximo recomendado por

el método en el instante en que se deposita la carga (Figura 101). Además, se observa cómo le

afectan al peso teórico los factores de corrección, provocando su disminución. El peso teórico

es inferior al peso real manipulado por el operario en el momento en que este deposita la

carga y da lugar a un peso máximo recomendado aún menor por efecto de los factores de

corrección.

Figura 101. Peso máximo recomendado, peso teórico y peso real, tarea 2.

A continuación se muestra cómo varían los factores de corrección del método INSHT a lo largo

de la ejecución de la tarea.

En la Figura 102 se muestra el factor de corrección de desplazamiento vertical. Se puede

apreciar que este factor de corrección se mantiene en un valor de una unidad hasta instantes

antes de depositar la carga, que es cuando se produce un cambio en la altura de la carga.

Figura 102. Factor de corrección desplazamiento vertical, tarea 2.

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5

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Peso real

Peso teórico

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,79

14

,73

15

,66

16

,58

17

,53

F. C. Desplazamiento vertical



Se observa en la Figura 103 que el factor de corrección correspondiente al giro del tronco

oscila entre la unidad y un valor de 0,9, a pesar de adquirir el valor de 0,8 en un momento

puntual.

Figura 103. Factor de corrección giro del tronco, tarea 2.

Con respecto al factor de corrección correspondiente al tipo de agarre, se introduce

manualmente en la herramienta un valor de 0,9, que corresponde a una situación de agarre

malo. Por último, en cuanto al factor de corrección correspondiente a frecuencia de

manipulación, se tendrá en cuenta que la duración de la tarea es menor que una hora y que la

frecuencia de manipulación es inferior a 1 vez cada 5 minutos.

Se puede concluir que este puesto de trabajo requiere mejoras de forma inmediata, ya que los

resultados tras la aplicación de los métodos de evaluación ergonómica frente a los factores de

riesgo de carga postural y de manipulación manual de cargas no son admisibles.


El fichero de resultados que genera la herramienta tras la ejecución de la tarea revela unas

puntuaciones del método de evaluación ergonómica RULA bastante desfavorables, por lo que

el puesto de trabajo debe ser rediseñado.

En la Figura 104 se puede observar la evolución de la puntuación RULA total a lo largo de la

tarea. En dicha figura se representan los 4 levantamientos de carga indicando su comienzo y su

fin. Se observa que se obtienen puntuaciones RULA de seis unidades al comienzo de todos los

levantamientos, es decir, cuando el operario se agacha para coger el tubo. En cambio, al

finalizar la manipulación de la carga, la puntuación total es mucho más reducida, debido a que

la posición en que se encuentra el operario es más adecuada.

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

4,4

5

5,3

9

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3

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6

8,1

9

9,1

2

10

,06

10

,99

11

,93

12

,86

13

,79

14

,73

15

,66

16

,58

17

,53





Se comienza la evaluación por los miembros superiores del cuerpo, que se corresponden con

el grupo A. En la Figura 105 se muestra la puntuación parcial de los brazos, donde se observa

que la evolvente de la puntuación de ambos brazos varía entre tres y cuatro unidades a lo

largo de los levantamientos de carga.

Figura 105. Puntuación parcial RULA de los brazos, tarea 3.

0

1

2

3

4

5

6

7

2,0

1

2,8

2

3,6

2

4,4

2

5,2

1

6,0

2

6,8

2

29

,37

30

,17

30

,98

31

,77

32

,57

33

,37

34

,17

34

,97

35

,77

36

,58

37

,37

38

,17

38

,98

39

,78

40

,58

41

,38

42

,18

42

,97

43

,77

44

,57

45

,37

46

,17

46

,98

47

,78

48

,58

49

,38

Zona IV Zona III Zona II

Zona I RULA_Final Inicio levantamiento

Fin levantamiento

0

1

2

3

4

5

6

2,0

1

2,8

2

3,6

2

4,4

2

5,2

1

6,0

2

6,8

2

29

,37

30

,17

30

,98

31

,77

32

,57

33

,37

34

,17

34

,97

35

,77

36

,58

37

,37

38

,17

38

,98

39

,78

40

,58

41

,38

42

,18

42

,97

43

,77

44

,57

45

,37

46

,17

46

,98

47

,78

48

,58

49

,38

Zona III Zona II Zona I

Brazo derecho Brazo izquierdo Inicio levantamiento

Fin levantamiento



La puntuación correspondiente a los antebrazos se muestra en la Figura 106. Teniendo en

cuenta la evolvente formada por la puntuación máxima de cada lado del cuerpo, la puntuación

de los antebrazos se mantiene en tres unidades durante toda la tarea.

Figura 106. Puntuación parcial RULA de los antebrazos, tarea 3.

En la ejecución de la tarea no existe flexión ni desviación lateral de la muñeca, por lo que su

puntuación parcial es de una unidad. Sin embargo, sí existe rotación de la misma, por lo que la

puntuación parcial correspondiente al giro de la muñeca es 2.

Se continúa la evaluación presentando las puntuaciones RULA correspondientes a los

miembros inferiores, es decir, al grupo B. En la Figura 107 se muestra la puntuación parcial del

cuello. La máxima puntuación que se alcanza es de cuatro unidades coincidiendo con los

instantes de comienzo del levantamiento.

0

1

2

3

2,0

1

2,7

53

,48

4,2

24

,95

5,6

86

,42

28

,74

29

,64

30

,38

31

,12

31

,84

32

,57

33

,31

34

,04

34

,77

35

,51

36

,25

36

,98

37

,71

38

,44

39

,18

39

,91

40

,65

41

,38

42

,12

42

,84

43

,57

44

,31

45

,04

45

,77

46

,51

47

,24

47

,98

48

,72

49

,45


Antebrazo derecho Antebrazo izquierdo Inicio levantamiento

Fin levantamiento



Figura 107. Puntuación parcial RULA del cuello, tarea 3.

En cuanto a la puntuación de la espalda, en la Figura 108 se observa que es elevada en el

instante en que comienza el levantamiento y desciende en el momento en que finaliza el

mismo.

Figura 108. Puntuación parcial RULA de la espalda, tarea 3.

Se considera que el peso se distribuye simétricamente entre los dos pies del operario, por lo

que su puntuación parcial es de una unidad.

0

1

2

3

4

5

6

2,0

1

2,8

8

3,7

5

4,6

2

5,4

8

6,3

5

28

,81

29

,84

30

,72

31

,57

32

,44

33

,31

34

,17

35

,04

35

,92

36

,78

37

,64

38

,51

39

,38

40

,25

41

,11

41

,98

42

,84

43

,71

44

,57

45

,44

46

,31

47

,18

48

,05

48

,92


Cuello Inicio levantamiento Fin levantamiento

0

1

2

3

4

5

6

2,0

1

2,8

8

3,7

5

4,6

2

5,4

8

6,3

5

28

,81

29

,84

30

,72

31

,57

32

,44

33

,31

34

,17

35

,04

35

,92

36

,78

37

,64

38

,51

39

,38

40

,25

41

,11

41

,98

42

,84

43

,71

44

,57

45

,44

46

,31

47

,18

48

,05

48

,92


Espalda Inicio levantamiento Fin levantamiento



Por otro lado, tras la aplicación de la Guía Técnica del INSHT con respecto a manipulación

manual de cargas, se observa que no existen riesgos relacionados con la manipulación de

cargas en el puesto de trabajo. En la Figura 109 se muestra que el peso máximo recomendado

por el método INSHT para cada postura del operario supera con creces el peso real

manipulado.

Figura 109. Peso máximo recomendado y peso real, tarea 3.

Los resultados obtenidos evidencian la necesidad de rediseño del puesto de trabajo para

erradicar el riesgo de lesión frente a carga postural elevada.


Tras la revisión del fichero de resultados se observa que la puntuación RULA total es muy

elevada a lo largo de la tarea, por lo que se requiere un rediseño inmediato del lugar de

trabajo.

La puntuación RULA en los momentos en que se realiza la manipulación alcanza su puntuación

máxima de 7, tal y como se muestra en la Figura 110. En dicha figura se indican los instantes en

que comienza y finaliza el levantamiento de la carga.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

2,0

1

3,4

8

4,9

5

6,4

2

29

,64

31

,12

32

,57

34

,04

35

,51

36

,98

38

,44

39

,91

41

,38

42

,84

44

,31

45

,77

47

,24

48

,72


Peso real



Figura 110. Puntuación RULA total, tarea 4, sesión 1.

A continuación, se muestran las puntuaciones parciales del método RULA comenzando por las

correspondientes al grupo A. En la Figura 111 se muestra la puntuación parcial RULA de ambos

brazos. Se observa que, aunque no se llega a alcanzar la puntuación máxima, la evolvente de la

puntuación de ambos brazos es bastante elevada.

Figura 111. Puntuación parcial RULA de los brazos, tarea 4, sesión 1.

En la Figura 112 se puede observar la puntuación parcial RULA de los antebrazos. Se observa

que la evolvente de esta puntuación es máxima al cabo de toda la tarea.

0

1

2

3

4

5

6

7

4,2

6

5,2

6

6,2

6

7,2

6

8,2

6

9,2

6

10

,26

11

,26

12

,26

13

,26

14

,26

15

,26

16

,26

17

,26

18

,26

19

,26

Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

RULA_Final


Fin levantamiento

0

1

2

3

4

5

6

4,2

6

5,2

6

6,2

6

7,2

6

8,2

6

9,2

6

10

,26

11

,26

12

,26

13

,26

14

,26

15

,26

16

,26

17

,26

18

,26

19

,26

Zona III

Zona II

Zona I

Brazo derecho

Brazo izquierdo


Fin levantamiento



Figura 112. Puntuación parcial RULA de los antebrazos, tarea 4, sesión 1.

La puntuación parcial RULA de la mano es de 2, ya que en la ejecución de la tarea la flexión de

la mano es nula y existe desviación lateral de la misma. La puntuación parcial correspondiente

al giro de muñeca es 1, ya que no existe rotación de la muñeca.

En lo concerniente a la puntuación RULA del grupo B, en la Figura 113 se muestra la

puntuación parcial del cuello. Se observa que se alcanzan puntuaciones bastante elevadas,

alcanzando las cuatro unidades.

Figura 113. Puntuación parcial RULA del cuello, tarea 4, sesión 1.

En la Figura 114 se muestra la puntuación parcial correspondiente a la espalda. Se alcanzan

puntuaciones muy elevadas debido a las grandes flexiones de espalda que realiza el operario y

a que se realizan rotaciones e inclinaciones laterales del tronco en la ejecución de la tarea.

0

1

2

3

4,2

6

5,2

6

6,2

6

7,2

6

8,2

6

9,2

6

10

,26

11

,26

12

,26

13

,26

14

,26

15

,26

16

,26

17

,26

18

,26

19

,26

Zona III

Zona II

Zona I

Antebrazo derecho

Antebrazo izquierdo


Fin levantamiento

0

1

2

3

4

5

6

4,2

6

5,2

6

6,2

6

7,2

6

8,2

6

9,2

6

10

,26

11

,26

12

,26

13

,26

14

,26

15

,26

16

,26

17

,26

18

,26

19

,26

Zona III

Zona II

Zona I

Cuello


Fin levantamiento



Figura 114. Puntuación parcial RULA de la espalda, tarea 4, sesión 1.

La puntuación de las piernas es de una unidad, ya que se considera que el peso se distribuye

uniformemente entre los dos pies.

Por último, a la vista de los resultados de la evaluación ergonómica frente al factor de riesgo

de manipulación manual de cargas, realizado con ayuda de la Guía Técnica del INSHT destinada

a ese propósito, se concluye que no existe riesgo de lesiones debido a las cargas que se

manipulan.

En los dos levantamientos realizados el peso máximo recomendado para cada postura del

operario supera o iguala el peso real manipulado (Figura 115).

Figura 115. Peso máximo recomendado y peso real, tarea 4, sesión 1.

0

1

2

3

4

5

6

4,2

6

5,2

6

6,2

6

7,2

6

8,2

6

9,2

6

10

,26

11

,26

12

,26

13

,26

14

,26

15

,26

16

,26

17

,26

18

,26

19

,26

Zona III

Zona II

Zona I

Espalda


Fin levantamiento

0

5

10

15

20

25

30

4,2

6

5,1

9

6,1

3

7,0

6

7,9

9

8,9

3

9,8

6

10

,80

11

,73

12

,66

13

,59

14

,53

15

,46

16

,39

17

,33

18

,26

19

,20

20

,13


Peso real

Peso teórico



Por lo tanto, se concluye que no se requieren cambios en cuanto al peso que manipulan los

operarios. Sin embargo, el puesto de trabajo ha de ser rediseñado para reducir la carga

postural a la que se ve sometido el trabajador.

5.3. Medidas correctoras

En este apartado se presentan las propuestas de mejora para cada una de las tareas

analizadas.


La puntuación RULA resultante de la evaluación es máxima para la mayoría de la tarea y, por lo

tanto, requiere mejoras inmediatas. Además, el peso del tubo es inadmisible, ya que supera el

peso límite recomendado por la Guía Técnica del INSHT.

Se propone como acción de mejora aumentar la altura de la zona de estiba a una posición

intermedia entre el nivel de las manos y de los codos del trabajador. Además, se debe permitir

que el trabajador se pueda acercar lo suficiente, de modo que en el momento en que se inicia

la manipulación no se vea obligado a estirar los brazos. Con esta medida, se espera también

que la flexión del tronco se reduzca considerablemente, disminuyendo la puntuación parcial

RULA correspondiente. Además, esta medida también permitiría la reducción del factor de

corrección desplazamiento vertical, ya que la altura del lugar de recogida del tubo y de la

máquina de corte serían más parecidas.

En concreto para esta tarea, se desea una altura de la zona de estiba de 95 cm. Esta medida

tiene el inconveniente de que no todos los trabajadores tienen la misma altura. Se intentará

llegar a una situación de compromiso en la que la altura de la zona de estiba sea adecuada

para los trabajadores más altos y más bajos simultáneamente.

Por otro lado, se debe intentar entrenar al operario para reducir la rotación del tronco en el

desarrollo de la tarea, lo que permitiría reducir tanto la puntuación parcial RULA de la espalda

como el factor de corrección INSHT de giro del tronco. En este entrenamiento se puede utilizar

la herramienta desarrollada en este Proyecto Fin de Carrera. En el laboratorio, los operarios

harán una simulación de la tarea que deben ejecutar y, en tiempo real, la herramienta indicará

si el movimiento se está realizando de la forma más adecuada posible.



5.3.2. Tarea 2: Traslado de tubería cortada a zona de estiba.

El gran inconveniente que presenta la segunda tarea objeto de evaluación es que la zona de

estiba tiene una altura de unos 20 cm, muy cercana al suelo, por lo que los operarios se ven

forzados a realizar grandes flexiones de tronco para depositar el tubo. Además, la diferencia de

altura entre la máquina de corte y la zona de estiba provoca que se alcancen factores de

corrección de desplazamiento vertical elevados, que conviene disminuir para causar un

aumento en el peso máximo permitido por el método INSHT. La nueva altura de la zona de

estiba se fija en 95 cm.

Otro factor de corrección que se podría mejorar es el de rotación del troco. Para ello se

propone entrenar al operario utilizando la herramienta desarrollada en este Proyecto Fin de

Carrera. Con la disminución de la rotación del tronco se lograría reducir, además del factor de

corrección del método INSHT, la puntuación parcial RULA correspondiente a la espalda.

5.3.3. Tarea 3: Colocación de accesorios ligeros en estantería.

Tras la evaluación de los resultados procedentes de la tercera tarea se concluye que no existe

riesgo vinculado a la manipulación manual de cargas. En cambio, sí existe un alto riesgo

relacionado con la carga postural, al alcanzarse puntuaciones RULA muy elevadas.

Los movimientos que necesitan una mejora inmediata son los relativos a los brazos,

antebrazos y espalda.

Las puntuaciones más desfavorables se alcanzan en el instante en que el operario se agacha

para coger los tubos situados en el palé, a 21 cm de altura. En este movimiento el operario

realiza una gran flexión de la espalda, además de flexionar los brazos y extender los

antebrazos.

Por lo tanto, la primera medida que se debe tomar es la de aumentar la altura del palé, hasta

que su superficie alcance los 95 cm. Para ello la empresa deberá adquirir algún mecanismo de

elevación de los palés y unas mesas de altura cercana a 74 cm. El palé se colocaría sobre la

mesa alcanzando la altura total deseada.

Se realizará una primera evaluación consistente en el traslado de accesorios ligeros desde el

palé situado a 95 cm hasta la bandeja central, para mostrar a la empresa los resultados de

conservar las estanterías actuales.



Tras la adopción de esta medida se esperan resultados favorables, tanto con respecto a la

puntuación RULA total como al peso máximo recomendado por el método INSHT. En primer

lugar se espera una reducción en la flexión de la espalda, con la consiguiente disminución de

sus puntuaciones parciales RULA.

Por otro lado, se espera un aumento en el peso teórico proporcionado por el método INSHT,

ya que la postura de las manos con respecto a los pies es cercana a la situación ideal y,

además, el factor de corrección de desplazamiento vertical se mantendrá cercano a la unidad,

pues la distancia vertical de traslado de la carga es muy pequeña.

En segundo lugar se propone que el operario transporte los codos de dos en dos, lo que

supondría un peso total inferior a los 4 kg. En este supuesto, cambiarían las condiciones de la

carga, que pasaría a ser mayor de 2 kg realizándose la manipulación de forma intermitente.

La segunda propuesta persigue aumentar la productividad de la empresa, reduciendo el

tiempo de ciclo de la tarea a la mitad.


Los accesorios que se manipulan en esta tarea son codos de 11 kg de peso, sin embargo, al ser

transportados por dos operarios, cada operario soporta en realidad 5,5 kg de peso. Los

resultados de la evaluación ergonómica frente a manipulación manual de cargas son

favorables, ya que no se supera el peso máximo recomendado por el método INSHT.

En cuanto a los resultados procedentes del método RULA, se alcanzan puntuaciones muy

elevadas en los momentos de manipulación de la carga. Estas puntuaciones tienen su origen

en puntuaciones parciales muy elevadas para brazos, antebrazos, cuello y espalda.

El diseño actual consiste en el transporte de los accesorios desde un palé de 21 cm de altura a

la bandeja inferior de la estantería, de 27 cm de altura. Para realizar esta tarea el operario se

ve obligado a realizar grandes flexiones de espalda y cuello. Además, el codo se encuentra en

el centro del palé y se deposita en el borde de la estantería, arrastrándolo posteriormente al

centro de la misma. Esto explica las grandes flexiones de brazos y extensiones de antebrazo

que realiza el operario.

Para esta tarea se proponen dos mejoras: la primera respetando las alturas de estantería

actuales y la segunda acomodando las bandejas a una altura más cómoda para el operario.



La condición común a ambas mejoras es la elevación de la superficie del palé hasta llegar a los

95 cm. Para ello, la empresa deberá dotarse de algún sistema de elevación de palés y de una

mesa de altura cercana a los 74 cm, para que el conjunto mesa-palé alcance la altura final

deseada.

En la primera propuesta se evalúa una tarea de transporte de un codo desde el palé situado a

95 cm hasta la bandeja central de la estantería, situada a 114 cm de altura.

En la segunda propuesta se evalúa la misma tarea, pero en este caso el transporte se realiza

desde el palé situado a 95 cm hasta una estantería cuya bandeja se encuentra también a 95

cm. Con esta medida se obtiene un factor de desplazamiento vertical de una unidad y el peso

teórico se mantiene cercano al máximo, ya que la postura de las manos con respecto a los pies

se acerca a la situación ideal.

Por lo tanto, se espera que los resultados procedentes de la primera propuesta mejoren la

situación actual pero, por otro lado, la segunda propuesta daría lugar a unos resultados aún

mejores.

Por último, se estudiará la posibilidad de que sea un solo operario el que realice el transporte

de los accesorios en las condiciones de la segunda propuesta. En caso de obtener resultados

favorables, la tercera propuesta supondría una mejora de la productividad de la empresa, ya

que no habría que esperar a que dos operarios quedasen libres para realizar la tarea.

En la tercera propuesta las condiciones de la carga varían, ya que pasa a tratarse de una carga

superior a 10 kg realizándose la manipulación repetitivamente.

5.4. Comprobación de las medidas correctoras

Una vez adoptadas las acciones de mejora propuestas, se realiza una evaluación con el fin de

comprobar si el riesgo ergonómico realmente ha disminuido. En este apartado se presentan

los resultados de este nuevo análisis, demostrando que el nuevo diseño del espacio de trabajo

es más seguro y cómodo para los trabajadores. Además, se exponen las opciones de que

dispone la empresa para mejorar su productividad.




Para esta tarea la acción de mejora propuesta es el aumento de la altura de las superficies de

estiba, para evitar que el operario se tenga que agachar al recoger el tubo. Una vez realizados

los cambios, se realiza un nuevo análisis ergonómico contemplando los dos factores de riesgo

existentes: carga postural y manipulación manual de cargas.

Los resultados revelan puntuaciones totales RULA más favorables con respecto al diseño

actual, tal y como se muestra en la Figura 116. La puntuación mayoritaria a lo largo del

levantamiento es de cinco unidades, alcanzándose puntualmente puntuaciones de seis y de

cuatro unidades, que se corresponden con errores en la medición.

Se debe tener en cuenta que en el levantamiento las puntuaciones parciales de los grupos A y

B se ven incrementadas en dos unidades por ser el peso de la carga superior a los 10 kg y

realizarse la manipulación intermitentemente.

Figura 116. Puntuación RULA total, tarea 1, propuesta de mejora.

A continuación se verá en qué medida se han disminuido las puntuaciones parciales de los

miembros del cuerpo una vez se han introducido las mejoras en el puesto de trabajo. Se

comienza por las puntuaciones parciales de los miembros superiores, es decir, el grupo A.

En la Figura 117 se muestra la puntuación parcial de los brazos. En la mayoría de la tarea esta

puntuación es de una unidad, alcanzándose en momentos puntuales un máximo de dos

unidades.

0

1

2

3

4

5

6

7

1,7

0

2,4

4

3,1

7

3,9

1

4,6

4

5,3

6

6,1

1

6,8

3

7,5

6

8,3

1

9,0

4

9,7

7

10

,51

11

,24

11

,97

12

,71

Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

RULA_Final


Fin levantamiento



Figura 117. Puntuación parcial RULA brazos, tarea 1, propuesta de mejora.

En la Figura 118 se muestra la puntuación parcial de los antebrazos. Esta puntuación sigue

siendo máxima a lo largo de la mayoría de la tarea, pero no afecta en gran medida a la

puntuación RULA total.

Figura 118. Puntuación parcial RULA antebrazos, tarea 1, propuesta de mejora.

Las puntuaciones correspondientes a la muñeca y al giro de la muñeca son las mismas, ya que

el tipo de agarre del tubo no varía. Por lo tanto, la puntuación de la muñeca es de dos

unidades y la del giro de muñeca, también de dos unidades.

0

1

2

3

4

5

6

1,7

0

2,4

4

3,1

7

3,9

1

4,6

4

5,3

6

6,1

1

6,8

3

7,5

6

8,3

1

9,0

4

9,7

7

10

,51

11

,24

11

,97

12

,71

Zona III

Zona II

Zona I

Brazo derecho

Brazo izquierdo


Fin levantamiento

0

1

2

3

1,7

0

2,4

4

3,1

7

3,9

1

4,6

4

5,3

6

6,1

1

6,8

3

7,5

6

8,3

1

9,0

4

9,7

7

10

,51

11

,24

11

,97

12

,71

Zona III

Zona II

Zona I

Antebrazo derecho

Antebrazo izquierdo


Fin levantamiento



A continuación se muestran las puntuaciones parciales correspondientes a los miembros del

grupo B. En primer lugar, en la Figura 119 se muestra la puntuación parcial correspondiente al

cuello, que varía entre una y dos unidades.

Figura 119. Puntuación parcial RULA cuello, tarea 1, propuesta de mejora.

En la Figura 120 se muestra la puntuación parcial de la espalda, que se mantiene en dos

unidades dado que la flexión de la espalda es inferior a 20 °.

Figura 120. Puntuación parcial RULA espalda, tarea 1, propuesta de mejora.

La puntuación parcial correspondiente a las piernas es de una unidad, por encontrarse el

operario en postura "de pie" con el peso simétricamente distribuido entre ambos pies.

0

1

2

3

4

5

6

1,7

0

2,4

4

3,1

7

3,9

1

4,6

4

5,3

6

6,1

1

6,8

3

7,5

6

8,3

1

9,0

4

9,7

7

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,51

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,24

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12

,71

Zona III

Zona II

Zona I

Cuello


Fin levantamiento

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1

2

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5

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1,7

0

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4

3,1

7

3,9

1

4,6

4

5,3

6

6,1

1

6,8

3

7,5

6

8,3

1

9,0

4

9,7

7

10

,51

11

,24

11

,97

12

,71

Zona III

Zona II

Zona I

Espalda


Fin levantamiento



Los resultados concernientes a la aplicación del método propuesto por la Guía Técnica de

levantamiento de cargas desarrollada por el INSHT, muestran que en el peso real de la carga

no supera el peso máximo recomendado para la postura del operario en la realización de la

carga (Figura 121).

Figura 121. Peso máximo recomendado, peso teórico y peso real, tarea 1, propuesta de mejora.

El motivo principal del aumento del peso máximo recomendado es la posición de la carga

respecto al operario. En estas nuevas condiciones la carga se manipula en un lugar próximo al

operario entre la altura de sus nudillos y de sus codos, por lo que el peso teórico es el máximo

posible, de 25 kg.

Además, dado que no es necesario realizar desplazamientos verticales de la carga, el factor de

corrección de desplazamiento vertical se mantiene en una unidad a lo largo de la manipulación

(Figura 122).

Figura 122. Factor de corrección desplazamiento vertical, tarea 1, propuesta de mejora.

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5

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7,0

3

7,7

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8,3

7

9,0

4

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1

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,37

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,04

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,71

12

,38


Peso real

Peso teórico

0

0,2

0,4

0,6

0,8

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1,7

0

2,4

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3,1

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3,9

1

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6,1

1

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6

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1

9,0

4

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7

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,51

11

,24

11

,97

12

,71




Por otro lado, el resto de factores de corrección evolucionan de igual forma que lo hacían

antes de las mejoras, como es el caso del factor de corrección del giro del tronco (Figura 123).

Figura 123. Factor de corrección giro del tronco, tarea 1, propuesta de mejora.

El factor de corrección del tipo de agarre se mantiene en 0,9 y el de frecuencia de

manipulación en una unidad.

A la vista de los resultados tras la aplicación de las mejoras, se puede concluir que el trabajo en

estas nuevas condiciones es seguro para el operario, ya que cumple con los requisitos de los

dos métodos de evaluación ergonómica frente a carga postural y manipulación manual de

cargas: RULA e INSHT, respectivamente.

5.4.2. Tarea 2: Traslado de tubería cortada a zona de estiba

La propuesta de mejora para la presente tarea es el aumento de la altura de las zonas de

estiba. Tras la realización de los cambios oportunos se realiza una evaluación ergonómica de la

tarea, dando lugar a los resultados que se muestran a continuación.

En primer lugar, se muestra la puntuación RULA total (Figura 124). Se observa una mejora con

respecto a la puntuación total antes del rediseño del puesto de trabajo, obteniéndose una

puntuación de cuatro unidades a lo largo del levantamiento, con valores puntuales de cinco

unidades.

Además, se debe tener en cuenta que en el intervalo de tiempo en que transcurre el

levantamiento la puntuación parcial de los grupos A y B se ve incrementada en dos unidades

por tratarse de una carga superior a los 10 kg y realizarse la manipulación de manera

intermitente.

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

11

,70

2,4

4

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1

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6

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1

9,0

4

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7

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,51

11

,24

11

,97

12

,71





Se muestra a continuación la variación de las puntuaciones parciales del método RULA

comenzando por el grupo A. En la Figura 125 se muestra la puntuación parcial correspondiente

a los brazos, que se mantiene en una unidad salvo en tres momentos puntuales en los que

alcanza una puntuación de dos unidades.


En la Figura 126 se muestra la puntuación parcial correspondiente a los antebrazos. Esta

puntuación es de dos unidades en el momento del levantamiento.

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1

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Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

RULA_Final


Fin levantamiento

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3,4

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4,3

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5

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2

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9

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,46

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,32

12

,19

13

,06

13

,92

14

,79

15

,66

Zona III

Zona II

Zona I

Brazo derecho

Brazo izquierdo


Fin levantamiento




En cuanto a las puntuaciones correspondientes a la muñeca y al giro de muñeca, se conservan

las condiciones anteriores, por lo que no se ven modificadas. Por lo tanto, la puntuación de la

muñeca es de dos unidades y la del giro de muñeca, también de dos unidades.

Con respecto al grupo B, en la Figura 127 se muestra la puntuación parcial correspondiente al

cuello, que varía entre puntuaciones de una y tres unidades en momentos previos al

levantamiento y entre una y dos unidades en la realización del levantamiento.


En la Figura 128 se muestra la puntuación parcial correspondiente a la espalda, que se

mantiene en dos unidades, puesto que la flexión de la espalda se mantiene entre 0 y 20 °.

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Zona III

Zona II

Zona I

Antebrazo derecho

Antebrazo izquierdo


Fin levantamiento

0

1

2

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5

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3,4

8

4,3

6

5,2

2

6,1

3

6,9

8

7,8

5

8,7

2

9,5

9

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,46

11

,32

12

,19

13

,06

13

,92

14

,79

15

,66

Zona III

Zona II

Zona I

Cuello


Fin levantamiento




La puntuación parcial correspondiente a las piernas es de una unidad por encontrarse el

operario de pie con el peso simétricamente distribuido entre ambos pies.

Además, los resultados de la aplicación del método de evaluación ergonómica INSHT frente al

factor de riesgo de levantamiento de cargas muestran que en ningún momento de la

manipulación se supera el peso máximo recomendado para la postura que ejecuta el operario

(Figura 129).

Figura 129. Peso máximo recomendado, peso teórico y peso real, tarea 2, propuesta de mejora.

La reducción del peso máximo recomendado con respecto al diseño anterior del puesto de

trabajo se debe a que la manipulación de la carga se realiza en la zona ideal, es decir, con las

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2

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,66

Zona III

Zona II

Zona I

Espalda


Fin levantamiento

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3,4

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3

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6,4

6

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,86

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,59

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,33

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,06

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,79

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,52

15

,26

15

,99


Peso real

Peso teórico



manos cerca del cuerpo del operario y con una altura intermedia entre los nudillos y codos,

con lo que se consigue un peso teórico máximo de 25 kg.

Además, el factor de corrección de desplazamiento vertical se mantiene en una unidad (Figura

130), ya que el operario no desplaza verticalmente la carga más de 25 cm.

Figura 130. Factor de corrección desplazamiento vertical, tarea 2, propuesta de mejora.

El resto de factores de corrección varían de forma parecida a como lo hacían en el anterior

diseño, como es el caso del factor de corrección de giro del tronco (Figura 131).

Figura 131. Factor de corrección giro del tronco, tarea 2, propuesta de mejora.

El factor de corrección de tipo de agarre se mantiene en 0,9 y el de frecuencia de manipulación

en una unidad.

A la vista de los resultados se concluye que la propuesta de mejora es adecuada, ya que se

obtienen puntuaciones mejores que en las condiciones anteriores, tanto frente a factor de

riesgo de carga postural como frente a factor de riesgo de manipulación manual de cargas.

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,46

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,32

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,19

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,06

13

,92

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,79

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,66





El diseño actual de las estanterías no provoca riesgo desde el punto de vista de manipulación

manual de cargas, ya que el peso máximo recomendado que se obtiene es superior al peso

real que se manipula. Sin embargo, existe riesgo desde el punto de vista de la carga postural,

ya que se obtienen puntuaciones del método RULA muy elevadas.

Se propone como primera mejora del puesto un aumento de la altura de la superficie del palé

hasta unos 95 cm. Tras la introducción de los cambios, se realiza una nueva evaluación

ergonómica para comprobar la efectividad de dicha propuesta. La tarea a evaluar consiste en

el traslado de dos codos desde el palé a la bandeja central de la estantería.

Una vez introducida la primera modificación en el puesto se obtiene una puntuación RULA

total de tres unidades, alcanzando puntualmente las cuatro unidades (Figura 132). Se debe

tener en cuenta que en esta tarea las puntuaciones de los grupos A y B no se incrementan para

el cálculo de la puntuación total, pues se manipula una carga inferior a los 2 kg.


A continuación se muestran las puntuaciones parciales de los grupos A y B para apreciar las

causas de la disminución de la puntuación RULA total. En primer lugar, se comienza por los

miembros superiores del cuerpo, es decir, el grupo A.

En la Figura 133 se muestra la puntuación parcial correspondiente a los brazos. Se observa que

en el momento en que se cogen los tubos del palé la puntuación parcial es de una unidad,

mientras que en el instante en que se depositan en la bandeja central de la estantería, la

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,31

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,18

Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

RULA_Final


Fin levantamiento



puntuación asciende a cuatro unidades, alcanzando puntuaciones de cinco unidades en

momentos puntuales.


La evolvente de la puntuación parcial correspondiente a los antebrazos se mantiene en su

valor máximo a lo largo de toda la tarea (Figura 134). Sin embargo, queda demostrado que la

puntuación total RULA no es demasiado sensible a la puntuación parcial de los antebrazos.


El tipo de agarre del tubo se mantiene igual que en las condiciones de partida, por lo que las

puntuaciones parciales correspondientes a la muñeca y al giro de muñeca no varían, se

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Zona II

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Zona III

Zona II

Zona I

Antebrazo derecho

Antebrazo izquierdo


Fin levantamiento



mantienen en una y dos unidades respectivamente, debido a que no existe flexión ni

desviación lateral de la muñeca pero sí rotación de la misma.

Las puntuaciones parciales correspondientes al grupo B mejoran considerablemente. En la

Figura 135 se muestra la puntuación parcial correspondiente al cuello. Se observa que dicha

puntuación varía entre una y dos unidades.


En la Figura 136 se muestra la puntuación parcial correspondiente a la espalda, que se

mantiene en dos unidades a lo largo de toda la tarea, debido a que la flexión de la espalda no

supera los 20 °.


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5

7,4

4

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5

9,8

4

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,64

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,45

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,24

13

,05

Zona III

Zona II

Zona I

Espalda


Fin levantamiento



La puntuación de las piernas es de una unidad a lo largo de toda la tarea, ya que el peso se

encuentra simétricamente distribuido entre los pies del operario.

A pesar de que el peso máximo recomendado proporcionado por el método INSHT superaba el

peso manipulado en el diseño anterior, se comprueba nuevamente esta condición para el

nuevo diseño del puesto. En la Figura 137 se observa que el peso máximo recomendado

cuadriplica el peso real manipulado una vez han sido introducidas las mejoras en el puesto de

trabajo.

Figura 137. Peso máximo recomendado y peso real, tarea 3, propuesta de mejora.

A la vista de los resultados anteriores se estudia la posibilidad de que el operario traslade dos

codos simultáneamente, sumando un total de unos 4 kg. Esta propuesta supone una mejora de

la productividad de la empresa, ya que se reduce a la mitad el tiempo de ciclo de la tarea.

Partiendo de los datos de la propuesta anterior, el único dato que cambia en cuanto a la

aplicación del método RULA es la condición de la carga. La carga manipulada por el operario

pasa a ser superior a 2 kg, realizándose la manipulación de forma repetitiva, por lo que las

puntuaciones de los grupos A y B se incrementan en dos unidades previamente al cálculo de la

puntuación RULA total.

En estas nuevas condiciones la puntuación RULA total en el momento de la manipulación

aumenta a las seis unidades, alcanzándose puntualmente puntuaciones de 7, por lo que la

propuesta incumple las condiciones de seguridad ergonómica (Figura 138).

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Peso real



Figura 138. Puntuación RULA total, tarea 3, propuesta de mejora 2.

Sin embargo, se observa una contradicción en los métodos de evaluación ergonómica RULA e

INSHT, ya que el peso máximo recomendado duplica el peso real manipulado (Figura 139).

Figura 139. Peso máximo recomendado y peso real, tarea 3, propuesta de mejora 2.

Se concluye que la primera propuesta es la más recomendable, pues se obtienen resultados

favorables para los dos métodos de evaluación ergonómica. La adopción de la segunda

propuesta de mejora, a pesar de suponer una mejora de la productividad de la empresa,

implica la existencia de riesgo en cuanto a la carga postural del operario.

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,24

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Peso real




La evaluación ergonómica de esta tarea con las condiciones de trabajo anteriores, revelaba

puntuaciones RULA máximas, por lo que resultaba inadmisible. Para mejorar esta situación se

proponen varias alternativas: la primera alternativa emplea las estanterías de que dispone la

empresa en la actualidad, y las dos siguientes alternativas proponen una estantería distinta,

más adecuada para el trabajador.

5.4.4.1. Propuesta de mejora 1

En esta propuesta se incrementa la altura de la superficie del palé a unos 95 cm, utilizando

como superficie de destino la bandeja central de la estantería actual.

Se realiza una nueva evaluación ergonómica en estas condiciones y los resultados muestran

puntuaciones RULA elevadas en el instante en que se deposita el accesorio en la bandeja

central (Figura 140).


Al tratarse de una carga de peso superior a 2 kg y realizarse la manipulación de forma

repetitiva, las puntuaciones de los grupos A y B se incrementan en dos unidades para realizar

el cálculo de la puntuación RULA total.

En la Figura 141 se muestra la evolución de la puntuación parcial correspondiente a los brazos,

que es de una unidad al inicio del levantamiento y alcanza las tres unidades al final del mismo.

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Fin levantamiento



Figura 141. Puntuación parcial RULA brazos, tarea 4, propuesta de mejora 1.

En la Figura 142 se muestra la puntuación parcial correspondiente a los antebrazos, que es de

dos unidades durante el levantamiento.

Figura 142. Puntuación parcial RULA antebrazos, tarea 4, propuesta de mejora 1.

La puntuación correspondiente a la muñeca y al giro de la misma se mantiene igual a las

condiciones anteriores, ya que el tipo de agarre del accesorio no varía. Por lo tanto la

puntuación de la muñeca es de dos unidades, por existir desviación lateral de la muñeca en

condiciones de flexión nula de la misma; y la puntuación del giro de muñeca es de una unidad,

ya que no existe rotación de la misma.

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Zona III

Zona II

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Antebrazo derecho

Antebrazo izquierdo


Fin levantamiento



En la Figura 143 se muestra la puntuación parcial correspondiente al cuello, donde se observa

una gran mejora con respecto a las condiciones anteriores al alcanzarse una puntuación de dos

unidades a lo largo de toda la tarea.

Figura 143. Puntuación parcial RULA cuello, tarea 4, propuesta de mejora 1.

La puntuación parcial de la espalda también es más favorable con respecto a las condiciones

anteriores, ya que se mantiene en dos unidades en toda la tarea (Figura 144).

Figura 144. Puntuación parcial RULA espalda, tarea 4, propuesta de mejora 1.

La puntuación parcial correspondiente a las piernas se mantiene en una unidad, ya que la

distribución del peso es simétrica con respecto a las dos piernas del operario.

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5

6

2,3

2

3,0

6

3,7

9

4,5

3

5,2

6

5,9

8

6,7

2

7,4

5

8,1

8

8,9

2

9,6

5

10

,38

11

,12

11

,85

12

,58

13

,33

Zona III

Zona II

Zona I

Espalda


Fin levantamiento



Los resultados de la aplicación del método de evaluación ergonómica INSHT frente a

manipulación manual de cargas, revelan que el peso manipulado no supera el peso máximo

recomendado para las posturas que experimenta el operario en el desarrollo de la tarea

(Figura 145). Sin embargo, se puede observar que el peso máximo recomendado disminuye

cuando el operario deposita la carga en la bandeja superior.



A pesar de que los resultados de la propuesta 1 son más favorables que los resultados

obtenidos en la evaluación inicial, se pueden obtener resultados incluso mejores con la

propuesta de mejora 2.

En este caso, se propone aumentar la altura de la superficie del palé a unos 95 cm y utilizar

una estantería distinta a las que existen en el taller de tubos. La altura de la bandeja de la

estantería deseada también es de 95 cm. Con esta mejora se espera disminuir las

puntuaciones que se obtienen en el momento en que el operario alcanza la bandeja central de

la estantería.

La puntuación RULA total tras la realización de los cambios oportunos es de cuatro unidades

durante el transporte del accesorio (Figura 146), con lo que se demuestra que la segunda

propuesta mejora los resultados procedentes de la propuesta anterior y, por lo tanto, supone

una alternativa preferible frente al diseño actual del puesto de trabajo.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

2,3

2

2,9

9

3,6

6

4,3

3

4,9

9

5,6

6

6,3

2

6,9

8

7,6

5

8,3

2

8,9

8

9,6

5

10

,32

10

,98

11

,65

12

,32

12

,99

13

,66


Peso real




Tanto la puntuación del grupo A como la del grupo B se deben incrementar en dos unidades

por tener el accesorio un peso mayor de 2 kg y realizarse la manipulación de forma repetitiva.

La puntuación del grupo A proviene de las siguientes puntuaciones parciales de los miembros

superiores: en primer lugar, la Figura 147 muestra la puntuación parcial correspondiente a los

brazos, que se mantiene en el mínimo de una unidad durante toda la tarea.

Figura 147. Puntuación parcial RULA brazos, tarea 4, propuesta de mejora 2.

En la Figura 148 se muestra la puntuación parcial correspondiente a los antebrazos, que se

mantiene en dos unidades durante prácticamente la totalidad de la tarea.

0

1

2

3

4

5

6

7

2,2

5

3,1

2

3,9

9

4,8

6

5,7

2

6,5

8

7,4

6

8,3

3

9,1

9

10

,06

10

,93

11

,79

12

,65

13

,53

14

,39

15

,26

Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

RULA_Final


Fin levantamiento

0

1

2

3

4

5

6

2,2

5

3,1

2

3,9

9

4,8

6

5,7

2

6,5

8

7,4

6

8,3

3

9,1

9

10

,06

10

,93

11

,79

12

,65

13

,53

14

,39

15

,26

Zona III

Zona II

Zona I

Brazo derecho

Brazo izquierdo


Fin levantamiento



Figura 148. Puntuación parcial RULA antebrazos, tarea 4, propuesta de mejora 2.

La puntuación de la muñeca es de dos unidades por existir desviación lateral de la misma en

condiciones de flexión nula y la puntuación del giro de la muñeca es de una unidad por no

existir rotación de la misma.

La puntuación del grupo B se mantiene prácticamente igual a la obtenida para la primera

propuesta de mejora, ya que las condiciones de espalda, cuello y piernas no varían.

En la Figura 149 se muestra la puntuación parcial correspondiente al cuello, que se mantiene

en dos unidades la mayor parte de la tarea, reduciéndose a una unidad en momentos

puntuales.

Figura 149. Puntuación parcial RULA cuello, tarea 4, propuesta de mejora 2.

0

1

2

3

2,2

5

3,1

2

3,9

9

4,8

6

5,7

2

6,5

8

7,4

6

8,3

3

9,1

9

10

,06

10

,93

11

,79

12

,65

13

,53

14

,39

15

,26

Zona III

Zona II

Zona I

Antebrazo derecho

Antebrazo izquierdo


Fin levantamiento

0

1

2

3

4

5

6

2,2

5

3,1

2

3,9

9

4,8

6

5,7

2

6,5

8

7,4

6

8,3

3

9,1

9

10

,06

10

,93

11

,79

12

,65

13

,53

14

,39

15

,26

Zona III

Zona II

Zona I

Cuello


Fin levantamiento



En la Figura 150 se muestra la puntuación parcial correspondiente a la espalda. Esta

puntuación es de dos unidades durante la totalidad de la tarea.

Figura 150. Puntuación parcial RULA espalda, tarea 4, propuesta de mejora 2.

La puntuación de las piernas es de una unidad, por distribuirse el peso simétricamente entre

los dos pies del operario.

Para finalizar la evaluación se aplica el método INHST para manipulación manual de cargas. En

la Figura 151 se muestra que el peso máximo recomendado supera con creces el peso real

manipulado por el operario.


0

1

2

3

4

5

62

,25

3,1

2

3,9

9

4,8

6

5,7

2

6,5

8

7,4

6

8,3

3

9,1

9

10

,06

10

,93

11

,79

12

,65

13

,53

14

,39

15

,26

Zona III

Zona II

Zona I

Espalda


Fin levantamiento

0

5

10

15

20

25

2,2

5

2,9

8

3,7

3

4,4

6

5,1

9

5,9

2

6,6

5

7,3

9

8,1

3

8,8

6

9,5

9

10

,33

11

,06

11

,79

12

,52

13

,26

13

,99

14

,73


Peso real




La tercera propuesta no representa una mejora ergonómica, sino que lo que se intenta

mejorar es la productividad de la empresa. Teniendo en cuenta los resultados de la segunda

propuesta de mejora, se estudia la posibilidad de que el transporte del accesorio a la

estantería se realice por un solo operario. De este modo, el trabajo se podría realizar en

cualquier momento, y habría que esperar a que dos operarios estuvieran libres.

En la Figura 152 se muestra la puntuación RULA total en las condiciones de la tercera

propuesta de mejora. A pesar de que los resultados son mejores que los que se obtienen con

el diseño actual del puesto de trabajo, se alcanzan puntuaciones del método RULA muy

elevadas.


Sin embargo, los resultados de la aplicación del método INSHT de manipulación manual de

cargas son favorables, ya que el peso máximo recomendado supera el peso real manipulado

por el operario (Figura 153).


0

1

2

3

4

5

6

7

1,3

8

2,0

5

2,7

3

3,4

0

4,0

6

4,7

2

5,3

9

6,3

3

6,9

9

7,6

6

8,3

3

8,9

9

9,6

6

10

,32

10

,98

11

,66Zona IV

Zona III

Zona II

Zona I

RULA_Final


Fin levantamiento

0

5

10

15

20

1,3

8

1,9

9

2,5

9

3,1

9

3,7

9

4,3

9

4,9

9

5,5

9

6,4

6

7,0

6

7,6

6

8,2

6

8,8

6

9,4

6

10

,06

10

,65

11

,25

11

,86


Peso real



En esta propuesta de mejora se vuelven a encontrar resultados contradictorios entre los

métodos de evaluación ergonómica RULA e INSHT, por lo que dependerá de la propia empresa

decidir qué propuesta de mejora aplicarán a su puesto de trabajo. Desde el punto de vista de

la normativa española, se respetan las condiciones de seguridad frente a la manipulación

manual de cargas.

5.5. Resultado del análisis ergonómico del taller de tubos

El análisis ergonómico de las tareas desarrolladas en la zona de corte y en el almacén de

materiales de fabricación desvela que las operaciones llevadas a cabo en dichos puestos

suponen un riesgo ergonómico para el trabajador que las desempeña, llegando en algunos

casos a puntuaciones RULA totales de siete unidades, lo que supone una urgente necesidad de

rediseño del puesto.

Por ello, se proponen cambios concretos y se realiza un nuevo análisis, para garantizar que el

nuevo diseño del puesto resulta adecuado desde el punto de vista ergonómico. En la tercera y

cuarta tarea se estudia también la posibilidad de mejorar el tiempo de ciclo. Sin embargo, el

objetivo principal es adecuar el trabajo a la ergonomía del trabajador, quedando relegado el

estudio de la productividad de la empresa a un segundo plano.

Los cambios propuestos para cada tarea tienen un aspecto en común, en todos ellos se

aumenta la altura del palé o zona de estiba hasta unos 95 cm. La altura final se consigue ya sea

por medio de la utilización de mesas de 74 cm de altura, que permiten la posterior colocación

del palé sobre ellas; o bien, mediante la adquisición de superficies de estiba de 95 cm.

En la primera y segunda tarea, esta propuesta es suficiente para mejorar las condiciones del

puesto, ya que la superficie de la máquina de corte se encuentra a una altura aceptable, que

no es necesario modificar. Con la medida introducida se mejora la puntuación RULA total y,

además, se aumenta el peso límite recomendado, al mantener el operario una postura

adecuada durante todo el recorrido.

En la tercera tarea se realizan dos propuestas, en las que el cambio en el diseño es el aumento

de la altura del palé a 95 cm. Para evitar que la empresa tenga que adquirir nuevas estanterías

en la zona de almacén, se conservan las estanterías actuales y se realiza un análisis consistente



en el traslado de accesorios desde el palé a la bandeja central, dando lugar a resultados

adecuados.

La segunda propuesta tiene por objetivo mejorar el tiempo de ciclo de la tarea mediante el

traslado de dos accesorios simultáneamente, uno con cada mano. Sin embargo, los resultados

muestran contradicciones entre los métodos de evaluación ergonómica RULA e INSHT.

Por último, en la tercera tarea se establecen tres propuestas de mejora. La condición común a

todas ellas es la de aumentar la altura del palé a 95 cm.

La primera mejora consiste en utilizar las estanterías existentes, pero en lugar de situar los

accesorios en la bandeja inferior (como se hace actualmente), se realiza el análisis de la

colocación de los mismos en la bandeja central. Los resultados obtenidos son mejores que en

las condiciones actuales, pero se pueden mejorar con la segunda propuesta.

La segunda acción de mejora propone utilizar estanterías de altura 95 cm, con lo que se

elimina la necesidad de desplazar el codo verticalmente, además de que el operario mantiene

durante toda la tarea una posición cercana a la ideal.

Con la segunda propuesta se obtienen resultados muy favorables, que incitan a pensar que se

podría realizar el desplazamiento de los codos por un solo operario, logrando mejorar la

productividad de la empresa. La tercera propuesta de mejora consiste en analizar esta

situación. Sin embargo, los resultados obtenidos muestran contradicción entre los dos

métodos de evaluación ergonómica RULA e INSHT.

Ante las contradicciones en los métodos de evaluación ergonómica obtenidas en la segunda y

tercera propuesta correspondientes a la tercera y cuarta tarea, respectivamente, solo cabe

resaltar que la decisión final recaerá en la empresa. Se debe tener en cuenta que la normativa

española se cumple para todas las opciones de mejora propuestas, a pesar de que en algunas

de ellas se obtengan puntuaciones elevadas del método RULA.

El presente estudio muestra los resultados de la evaluación y recomienda a la empresa adoptar

las medidas que dan lugar a condiciones más seguras del puesto de trabajo, que en el caso de

la tercera y cuarta tarea son la primera y segunda propuesta, respectivamente.

En la Tabla 22 se muestra un resumen de los resultados de la evaluación ergonómica, tanto en

las condiciones de trabajo actuales como tras la realización de los cambios propuestos.



Tabla 22. Resultados de la evaluación ergonómica del taller de tubos.

Tarea Resultados Situación

actual Propuesta de mejora

1 2 3

1

Puntuación RULA total 7 5 - -

¿Peso máximo recomendado > Peso

real? NO SI - -

2

Puntuación RULA total 7 6 - -


real? NO SI - -

3

Puntuación RULA total 6 3 6 -


real? SI SI SI -

4

Puntuación RULA total 7 6 4 6


real? SI SI SI SI

Teniendo en cuenta los dos métodos de evaluación ergonómica contemplados en la

herramienta desarrollada en este Proyecto Fin de Carrera, es posible realizar una clasificación

de los pesos límite que se pueden manipular para cada altura de la estantería. Lo que

permitiría realizar una distribución de los materiales en estanterías de modo que el riesgo

ergonómico fuera el mínimo posible.

En todo caso, la herramienta es útil para realizar una simulación de la tarea, ejecutando las

posturas que experimenta el operario con el objetivo de determinar si la carga que va a

manipular tiene un peso adecuado o si, por el contrario, deberá realizarse otro tipo de

manipulación con ayuda, incluso, de un puente grúa.

Además, la herramienta sirve para entrenar al operario en las posturas que ejecuta, gracias a la

visualización en tiempo real de una escala de colores en los miembros del cuerpo según las

puntuaciones parciales RULA. El objetivo es conseguir puntuaciones parciales RULA mínimas

en cada movimiento.



6. Conclusiones

Tras la realización del presente Proyecto Fin de Carrera, queda demostrada la utilidad de la

herramienta en la realización de análisis ergonómicos de tareas en tiempo real. Se prueba la

rapidez de la herramienta frente a los métodos de recolección de datos tradicionales,

consistentes en tomar fotografías o realzar mediciones directas sobre el trabajador.

La diferencia de tiempo entre los dos métodos es considerable, ya que con la ayuda de la

herramienta los datos se obtienen en tiempo real y el tiempo dedicado a su estudio puede ser

de 10 minutos como máximo para cada tarea. Por otro lado, las decisiones de mejora son

fácilmente apreciables teniendo en cuenta la evolución de las puntuaciones parciales RULA y

los factores de corrección INSHT.

En el caso del análisis fotográfico o medición directa sobre el operario, el tiempo de

adquisición de datos es bastante más elevado, pudiendo llegar a las 2 horas para una sola

postura. Por lo que el análisis queda limitado a analizar las posturas más características, ya que

el análisis de la tarea completa es inviable. Como consecuencia, con la aplicación de este

método es imposible ver la evolución de las puntuaciones a lo largo del tiempo.

Además, comparado con los sistemas de captura de movimiento (MoCap), el sistema

resultante es mucho más rápido y barato. A pesar de existir limitaciones en el cálculo de

determinados miembros del cuerpo, la precisión final es suficiente para realizar análisis

ergonómicos.

Esta herramienta permite entrenar a los operarios de modo que las posturas que desarrollan

en la realización de la tarea se lleven a cabo en condiciones ergonómicas aceptables.



7. Trabajo futuro

Tras el desarrollo de este Proyecto Fin de Carrera las perspectivas de trabajo futuro en esta

línea de investigación son alentadoras. Las principales limitaciones de la herramienta actual

son su falta de precisión para determinados grados de libertad, la dependencia de la

orientación del sensor respecto al trabajador y la incapacidad de obtener todos los grados de

libertad necesarios para la aplicación de los métodos de evaluación ergonómica. Se espera que

las nuevas versiones de software tengan mayor definición y resolución, lo que permitiría

aumentar la precisión de la captura. Además, las nuevas versiones de software permiten la

detección de más partes del cuerpo humano, como son las manos y los dedos, facilitando el

cálculo de sus respectivos grados de libertad.

Por otro lado, para mejorar el seguimiento del trabajador, una solución sería adaptar la

herramienta al empleo de varios sensores de profundidad simultáneamente, que se colocarían

desde distintos ángulos respecto al trabajador. Con esta medida, se obtendrían distintas

lecturas de los grados de libertad del operario, pudiendo decidir posteriormente cuáles de

ellas son más acertadas.

Además, se espera que aumenten factores como el campo de visión y la profundidad, lo que

permitiría captar desplazamientos más largos o detectar más personas en la escena.

Otro aspecto en el que se esperan mejoras son las condiciones de luz. Con la versión actual del

software se producen interferencias si la luz natural incide directamente sobre el trabajador.

Todo indica que en las nuevas versiones se solventará este problema, haciendo incluso posible

la detección del grado de iluminación de la sala, que constituye un factor de riesgo

ergonómico.

Se esperan también mejoras en la monitorización de las constantes vitales del usuario, como

por ejemplo su ritmo cardíaco, que se podría relacionar con el grado de esfuerzo y el cansancio

del trabajador.

Otra línea de trabajo futuro se podría centrar en el acoplamiento entre los datos del sensor y

la creación directa de un DHM (Modelo Digital Humano), que permitiría obtener resultados

más completos, incluyendo los esfuerzos que sufre cada miembro del cuerpo (en concreto la

espalda) con cada movimiento del trabajador.



Bibliografía

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Páginas web de consulta:

http://www. Fecha de consulta:

www.insht.es Julio de 2014

www.boe.es Julio de 2014

ergonautas.upv.es Julio de 2014

osha.europa.eu Julio de 2014



Anexos



Anexo 1. Plano del taller de tubos.



Anexo 2. Sensibilidad del sensor Asus Xtion Pro, usuario 1.

GDL Vista Información Posiciones


Flexión brazo

Frontal

Sensor 19.964779 16.2331738 45.8900314 94.7933022 97.3711832

Imágenes 4.77376865 23.7107602 50.7922919 79.5256101 88.0981706

Error -318.22% 31.54% 9.65% -19.20% -10.53%

Lateral

Sensor 22.6893398 7.56768518 55.6872074 80.4516328 98.272162

Imágenes 5.60927445 23.1676272 56.3704495 77.8107082 99.5931343

Error -304.50% 67.34% 1.21% -3.39% 1.33%

Abducción brazo Frontal

Sensor 8.00885868 27.5143714 56.4681942 74.1354788

Imágenes 9.25970023 29.0981948 50.8649766 59.2549191

Error 13.51% 5.44% -11.02% -25.11%

Extensión tronco

Frontal

Sensor 428.130208 438.347678 432.628058 432.625538

% Sensor - 2.39% -1.30% 0.00%

% Imágenes - 8.39% -6.92% 10.73%

Lateral

Sensor 434.166556 432.453906

% Sensor - -0.39%

% Imágenes

Flexión antebrazo

Frontal

Sensor 30.8581296 40.5774488 79.9186562 125.228038

Imágenes 22.0111784 44.6938449 73.5238574 115.290011

Error -40.19% 9.21% -8.70% -8.62%

Lateral

Sensor 49.861513 68.2052688 90.897474 97.0196182

Imágenes 20.8497882 53.7567659 89.7949213 116.980282

Error -139.15% -26.88% -1.23% 17.06%

Rotación antebrazo

Frontal

Sensor 20.6550504 40.685024 55.0340112

Imágenes 3.9027076 33.2703841 50.4123638

Error -429.25% -22.29% -9.17%

Flexión tronco

Frontal

Sensor 6.38975124 16.9070396 41.296506

Imágenes 5.12738566 4.55501682 17.4682118

Error -24.62% -271.17% -136.41%

Lateral

Sensor 4.42302416 28.0460412 43.8671578

Imágenes 7.62604692 13.2416749 21.4469263

Error 42.00% -111.80% -104.54%

Flexión cuello

Frontal

Sensor 8.9524662 22.0271676 34.042473 -8.8225227

Imágenes 16.5439359 43.4349309 62.9243488 -

14.3944539

Error 45.89% 49.29% 45.90% 38.71%

Lateral

Sensor 10.8625075 26.9252666 40.686029 -

17.1674467

Imágenes 15.6933335 39.0258193 58.2719492 -

11.2866911

Error 30.78% 31.01% 30.18% -52.10%



Flexión lateral cuello

Frontal

Sensor 0.25440438 9.8592072 15.4082852

Imágenes 0.77738909 20.7249569 35.800082

Error 67.27% 52.43% 56.96%

Lateral

Sensor 2.06369022 20.3928002 11.2017126

Imágenes 0.51550634 28.169901 38.3217363

Error -300.32% 27.61% 70.77%

Flexión lateral tronco

Frontal

Sensor 1.74984738 27.7100396 36.4996878

Imágenes 2.1210964 22.8407322 24.745014

Error 17.50% -21.32% -47.50%

Rotación tronco Frontal

Sensor 1.99432672 54.2605856 73.6111368

Imágenes 1.65907217 55.1861549 63.9957291

Error -20.21% 1.68% -15.03%



Anexo 3. Sensibilidad del sensor Asus Xtion Pro, usuario 2.



Flexión brazo

Frontal

Sensor 22.071348 25.5340156 50.209852 92.40961 117.37502

Imágenes 5.97300192 26.8401021 52.4899888 78.5332631 101.066182

Error -269.52% 4.87% 4.34% -17.67% -16.14%

Lateral

Sensor 20.4531372 18.3991622 48.1527676 82.8606852 94.927732

Imágenes 7.21704014 31.381625 54.7020689 89.726531 116.351922

Error -183.40% 41.37% 11.97% 7.65% 18.41%

Abducción brazo

Frontal

Sensor 7.27749054 21.338447 49.3041874 83.6509288

Imágenes 8.23650589 20.5560452 49.0010386 75.1121216

Error 11.64% -3.81% -0.62% -11.37%

Extensión tronco

Frontal

Sensor 378.671102 393.055668

% Sensor - 3.80%

% Imágenes - 14.45%

Lateral

Sensor 408.829612 421.181672

% Sensor - 3.02%


Flexión antebrazo

Frontal

Sensor 34.1782414 59.5719914 92.5413388 127.606127

Imágenes 18.0713359 54.187782 84.6990735 119.47598

Error -89.13% -9.94% -9.26% -6.80%

Lateral

Sensor 38.8867644 69.6120464 86.912934 127.098893

Imágenes 15.7688831 57.550693 95.2700402 127.200432

Error -146.60% -20.96% 8.77% 0.08%

Rotación antebrazo

Frontal

Sensor 14.4935842 58.0177316 65.8925604

Imágenes 6.37390637 55.0270311 40.7338964

Error -127.39% -5.43% -61.76%

Flexión tronco

Frontal

Sensor 6.76512348 27.8376888 69.407404

Imágenes 3.40948524 14.4849186 54.3761687

Error -98.42% -92.18% -27.64%

Lateral

Sensor 13.7245674 28.2801074 65.190538

Imágenes 3.59940115 23.9233126 52.0334226

Error -281.30% -18.21% -25.29%

Flexión cuello

Frontal

Sensor 7.52566768 17.2064086 26.9574438 -7.9797565

Imágenes 24.6704618 37.2488252 64.1315448 -

14.7203664

Error 69.50% 53.81% 57.97% 45.79%

Lateral

Sensor 11.7359347 19.0930572 24.4213412 -

16.6648086

Imágenes 20.1970449 40.5344283 62.0377678 -

10.7861718

Error 41.89% 52.90% 60.63% -54.50%




Frontal

Sensor 3.02820712 27.5490468 20.1481142

Imágenes 4.81355089 32.2683055 33.207286

Error 37.09% 14.63% 39.33%

Lateral

Sensor 2.94029976 40.7383562 25.7314788

Imágenes 1.32235508 30.4319397 28.8367456

Error -122.35% -33.87% 10.77%


Frontal

Sensor 0.30106288 16.4814328 12.7630367

Imágenes 1.32559515 17.8881645 13.3649558

Error 77.29% 7.86% 4.50%

Rotación tronco

Frontal

Sensor 3.63881348 36.917188 38.621329

Imágenes 5.65990526 50.0809355 26.3707058

Error 35.71% 26.28% -46.46%



Anexo 4. Sensibilidad del sensor Kinect 2.



Flexión brazo

Frontal

Sensor 7.75934054 19.425926 50.31473 90.8174062 118.057946

Imágenes 8.74762149 21.5560078 41.6700559 77.05192 105.050143

Error 11.30% 9.88% -20.75% -17.87% -12.38%

Lateral

Sensor 10.8740536 27.4367088 44.1011124 78.7578232 105.689925

Imágenes 4.33175989 22.1186031 50.2962068 94.0365866 125.003116

Error -151.03% -24.04% 12.32% 16.25% 15.45%

Abducción brazo

Frontal

Sensor 11.5470982 29.161118 54.42658 86.550404

Imágenes 3.75225241 25.4619057 47.9882762 84.0567416

Error -207.74% -14.53% -13.42% -2.97%

Extensión tronco

Frontal

Sensor 0.46986239 0.49725358

% Sensor - 5.83%


Lateral

Sensor 0.57338318 0.57588046

% Sensor - 0.44%


Flexión antebrazo

Frontal

Sensor 24.9575516 61.0048556 97.135992 135.965742

Imágenes 22.3356152 68.3053643 94.1483248 128.367485

Error -11.74% 10.69% -3.17% -5.92%

Lateral

Sensor 17.1577544 45.8188718 81.6044112 116.782897

Imágenes 17.1496542 53.7913538 94.1480513 136.214758

Error -0.05% 14.82% 13.32% 14.27%

Rotación antebrazo

Frontal

Sensor 9.922282 57.5981218 37.2161432

Imágenes 4.37629507 41.9878866 57.4917492

Error -126.73% -37.18% 35.27%

Flexión tronco

Frontal

Sensor 6.6448528 23.558768 61.1873686

Imágenes 2.77360902 34.7642375 66.0604293

Error -139.57% 32.23% 7.38%

Lateral

Sensor 10.4814992 13.6506764 69.0471624

Imágenes 3.27999542 36.7790242 72.756013

Error -219.56% 62.88% 5.10%

Flexión cuello

Frontal

Sensor 4.60570306 25.2837174 35.883124 -24.457578

Imágenes 15.5383069 35.9311335 61.1296741 -

15.7633819

Error 70.36% 29.63% 41.30% -55.15%

Lateral

Sensor -

11.9585272 3.35604522 27.390229

-33.0657486

Imágenes 22.674603 38.0775914 71.1499097 -

16.6450382

Error 152.74% 91.19% 61.50% -98.65%




Frontal

Sensor 2.83205534 23.3056342 23.4528358

Imágenes 1.12946849 37.9825618 34.7214837

Error -150.74% 38.64% 32.45%

Lateral

Sensor 9.2699129 4.416426 29.6179928

Imágenes 2.94726474 37.7109294 32.8339283

Error -214.53% 88.29% 9.79%


Frontal

Sensor 2.55762184 24.3654448 18.8688486

Imágenes 1.86767884 28.6320946 26.1021501

Error -36.94% 14.90% 27.71%

Rotación tronco

Frontal

Sensor 5.38984722 28.167451 20.6382748

Imágenes 2.8398693 47.6535218 56.8424651

Error -89.79% 40.89% 63.69%

Documents

Análisis Ergonómico en Tiempo Real