Semana
12
Tema según SILABUS
DISENO DE ESTACION DE TRABAJO SISTEMA HOMBRE MAQUINA
Sistema Hombre - Maquina Introducción El
conjunto
recíprocamente
que para
se
complementa
conseguir
el
mejor
rendimiento.
El Hombre piensa y acciona. La maquina
se acopla al hombre: Uso y
comunicación. En un entorno físico y social
Sistema Hombre - Maquina Antecedentes y Evolución Histórica Etapa domestica Elabora utensilios para uso domestico, limitado al grupo familiar. Las condiciones sociales evolutivas y nuevas
ocupaciones como la practica de la agricultura, permiten el desarrollo de nuevas herramientas, pero siempre buscando elevar la productividad
y facilitar el trabajo.
Sistema Hombre - Maquina Antecedentes y Evolución Histórica Etapa Artesanal Se acentúa el sedentarismo Aparecen
oficios
nuevos
como
militares,
artesanos, labriegos, pescadores, etc.
Surgen roles especializados en el trabajo, con lo que se demanda nuevos y mejores utensilios
Se domestica animales,se utiliza la rueda y se
Sistema Hombre - Maquina Antecedentes y Evolución Histórica Etapa Artesanal El sistema de producción se basa en el conocimiento
familiar, transferencia en el grupo familiar. Los mercaderes realizan la distribución de los productos Producto del incremento del comercio y migraciones, se
propaga la ciencia y la tecnología (rueda, aparejos de pesca, armas, embarcaciones, textiles, telares)
Sistema Hombre - Maquina Antecedentes y Evolución Histórica Etapa Industrial Se producen las grande migraciones del campo a la
ciudad El sistema productivo se basa en la división del trabajo El empresario controla el proceso productivo y el
conocimiento del mismo. El conocimiento se transfiere de los centros científicos a los productivos. A nivel de planta, del tecnólogo a los operarios.
Sistema Hombre - Maquina Antecedentes y Evolución Histórica Etapa Industrial Se produce el
crecimiento de la población en
las
ciudades, y con ello la demanda de bienes a gran escala, se desarrollan sistemas de producción a gran escala. La maquina de vapor y el telar mecánico (Inglaterra) son
el inicio de la revolución industrial. El desarrollo tecnológico se
orienta a la fabricación de
grandes maquinas para aprovechar la fuerza y rapidez
de los sistemas mecánicos.
Sistema Hombre - Maquina Antecedentes y Evolución Histórica Etapa Industrial Se multiplica en los alrededores de las grandes ciudades
los
centros de producción industrial, se requiere combustible y mano
de obra barata. Luego de las grandes guerras mundiales, y producto del avance en las ciencias y tecnología, surgen nuevos tipos de energía y
maquinas electrónicas. Se inicia la etapa industrial moderna, la automatización y la robótica. Surge la necesidad de colocar productos en grandes mercados
Sistema Hombre - Maquina Antecedentes y Evolución Histórica Etapa Industrial El consumidor producto de la educación es refinado y
demanda productos y servicios de calidad creciente e individualizados. Se desarrollan maquinas con capacidades particulares y
de alta tecnología. Surge la ergonomía como una ciencia aplicada para el desarrollo de productos y para el diseño de centros de
trabajo mas productivos.
Sistema Hombre - Maquina Antropometría Los grupos son variados y diferentes en su conformación física La característica fundamental del hombre es la variabilidad La antropometría es la ciencia de la medición y el arte de la
aplicación que establece la geometría física, las propiedades de la masa y las capacidades de la fuerza del cuerpo humano. Planos cortantes del cuerpo humano
Sagital Frontal Traverso
Sistema Hombre - Maquina Antropometría
Sistema Hombre - Maquina Antropometría Las dimensiones antropométricas están en constante cambio debido a factores: edad, dieta, actividad laboral, actividad recreativa, modifican las características somáticas. La diferencia de características y dimensiones corporales
de una misma
población es resultado de la disparidad genética que hace el genotipo. Las características Psicosociológicas que influyen en el individuo desde su nacimiento, es llamado fenotipo.
Sistema Hombre - Maquina Antropometría
Sistema Hombre - Maquina Antropometría Las dimensiones que se toman en un estudio antropométrico están determinadas por las variables predominantes de la actividad en análisis, la movilidad postural del sujeto en su accionar define las dimensiones involucradas. Las dimensiones antropométricas se deben obtener para cada estudio
en
particular,
de
una
muestra
determinada
estadísticamente.
Las mediciones se realizan empleando instrumentos como: cintas métricas, calibrador de piel, palatometro.
balanza, goniómetro, antropómetro,
Sistema Hombre - Maquina Antropometría : Principales Medidas para Diseñar
Sistema Hombre - Maquina Antropometría : Proporción de alturas
Sistema Hombre - Maquina Antropometría Articulo
Lectura:
Photoshop
antropométricas: Resumen
Cometarios Aplicaciones en su entorno laboral
8
para
obtener
medidas
Sistema Hombre - Maquina Biomecánica Estudia el movimiento del cuerpo humano, para conocer los rangos y
capacidades
de
alcance,
fuerza,
fatiga,
limitaciones
de
movimientos angulares y de rotación.
La biomecánica es el
estudio científico de carácter estructural y
fisiológico, del comportamiento mecano - químico del cuerpo de los seres vivos al realizar una acción. La estructura corporal del hombre le permite realizar una gama
amplia
de
movimientos,
simultáneamente
y
en
múltiples
direcciones. La estructura óseo muscular y las articulaciones le permite realizar rotaciones, extensiones, elevaciones, inclinaciones, flexiones.
Sistema Hombre - Maquina Biomecánica: Movimiento Rectilíneo Rotacional
Sistema Hombre - Maquina Biomecánica: Flexión antebrazo
Sistema Hombre - Maquina Biomecánica: Sistema Óseo muscular Músculos actores(protagonistas) y opositores (antagonistas): Bíceps y tríceps
Los músculos y huesos están dispuestos en tres tipos de palancas.
Palanca primer genero Palanca de segundo genero
Palanca de tercer genero
Sistema Hombre - Maquina Biomecánica: Palanca Primer genero
Sistema Hombre - Maquina Biomecánica: Palanca de Segundo Genero
Sistema Hombre - Maquina Biomecánica: Palanca tercer Genero
Sistema Hombre - Maquina
Biometría
En lo que respecta a la ergonomía, la biometría esta limitada al estudio de los fenómenos que suministren resultados aplicables al diseño.
Emplea métodos estadísticos y matemáticos al estudio biológico de los seres vivos.
Procesa
los
datos
obtenidos
por
la
antropometría y la biomecánica, para obtener aplicaciones al diseño
Sistema Hombre - Maquina Biometría Las dimensiones antropométricas y biomecánicas de una población, normalmente muestran cifras variables, pero mantienen cierta tendencia
y frecuencia que
revelan un principio de organización. La característica en estudio con cierta frecuencia de aparición, se puede definir entonces como una variable
aleatoria, que debe ser manejada por la estadística, y obtenida a partir de un tamaño de muestra.
Sistema Hombre - Maquina Biometría:
Variables
a
considerar
para
el
estudio de una variable (rasgo) Amplitud de variación.- Oscila entre los valores máximo y mínimo del fenómeno en estudio
Modo.- Es el valor que se repite con mas frecuencia Media.- Es el promedio de la suma de todos los valores dividido entre el numero de valores
Las variables indicadas se deben utilizar para el diseño: la amplitud contiene la porción mas representativa del grupo, la media representa la tendencia central y debe ser utilizado con la desviación estándar; se debe elaborar un histograma con los datos
obtenidos
Sistema Hombre - Maquina Biometría: Histograma
Sistema Hombre - Maquina Biometría: Histograma a: Valores del rasgo en estudio b: Frecuencia de aparición c:Desviación
en
relación
con
la
provisional
d:Producto de la frecuencia * desviación e: Producto de Desviación * valores de d
f: frecuencia teórica ideal del histograma
media
Sistema Hombre - Maquina Biometría: Histograma La media Provisional (PM): suma de los extremos dividida entre 2
Mp= 156 + 180 / = 168 Media de las desviaciones (MD): Sumatoria de producto de la frecuencia (b) por las desviaciones
(c), es decir (d) dividido por el numero de casos observados (b). MD= ∑ d / ∑ b= 3 / 238= 0.013
Sistema Hombre - Maquina Biometría: Histograma La media Verdadera (MV): Suma de la media provisional y la media de desviación
MV= MP + MD= 168 + 0.013= 168.013 Calcula de la desviación estándar (DS): Media del cuadrado de desviaciones (Me) Me= ∑ e / ∑ b= 5995 / 238 = 25.189 Cuadrado de la media de desviaciones (DM) MD 2 = (0.013) * (0.013)= 0.00017 DS = √ Me - MD = √ 25.189 – 0.00017= 5.0188
Sistema Hombre - Maquina Biometría: Histograma - SPSS Estadísticos ergo N
Válidos Perdidos
238 0
Media
168.0126
Mediana
168.0000
Desv. típ.
5.02943
Varianza
25.295
Rango Percentiles
24.00 95
177.0000
Sistema Hombre - Maquina Biometría: Histograma - SPSS Calculo Manual P= M + z * s P= Percentil M= media
S=desviacion tipica Z= Coeficiente que depende del percentil
Sistema Hombre - Maquina Biometría: Histograma Frecuencia Válidos
ergo
Porcentaje
Porcentaje válido
Porcentaje acumulado
156.00
2
.8
.8
.8
157.00
1
.4
.4
1.3
158.00
4
1.7
1.7
2.9
159.00
6
2.5
2.5
5.5
160.00
8
3.4
3.4
8.8
161.00
6
2.5
2.5
11.3
162.00
9
3.8
3.8
15.1
163.00
6
2.5
2.5
17.6
164.00
13
5.5
5.5
23.1
165.00
16
6.7
6.7
29.8
166.00
15
6.3
6.3
36.1
167.00
22
9.2
9.2
45.4
168.00
20
8.4
8.4
53.8
169.00
21
8.8
8.8
62.6
170.00
17
7.1
7.1
69.7
171.00
14
5.9
5.9
75.6
172.00
16
6.7
6.7
82.4
173.00
8
3.4
3.4
85.7
174.00
10
4.2
4.2
89.9
175.00
6
2.5
2.5
92.4
176.00
6
2.5
2.5
95.0
177.00
5
2.1
2.1
97.1
178.00
1
.4
.4
97.5
179.00
4
1.7
1.7
99.2
180.00
2
.8
.8
100.0
238
100.0
100.0
Total
Sistema Hombre - Maquina Biometría: Histograma
Sistema Hombre - Maquina Biometría: Práctica Trabajo de clase Dimensiones muestra n= 20 Longidtud de brazo Distancia Hombrlos 63 33 64 40 79 45 75 38 72 37 68 40 70 41 71 42 66 43 78 35 70 34 65 42 68 43 77 40 79 36 65 38 71 35 69 42 72 35 73 37
Calcular los datos que correspondan y dibujar el croquis de la superficie de la mesa de trabajo para el percentil 95 y 5
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de
trabajo 1. Evitar las cargas estáticas y posturas fijas Cargas externas impuestas la cuerpo generar momentos de torsión alrededor del centro de gravedad, es necesario reducir el momento externo minimizando a palanca, para reducir al compensación interna. La forma de transportar carga afecta al sistema cardiovascular y al sistema óseo muscular; el mejor método de carga es el doble bulto (337 kcal/min) y permitirá que la persona
se
incline 10 grados hacia adelante (mal diseñado aumentara el ángulo a 20 grados a mas); ver tipos de calzado y la variación
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de
trabajo Trabajo de pie, afecta la circulación de sangre e incrementa el ritmo cardiaco, el corazón tiene que bombear sin ayuda de los músculos que condiciones
de
movimiento
actúan
en como
succionadores. El trabajo isométrico afecta la presión diastólica, pero no le afecta el trabajo isotónico.
La
presión
sistólica
aumenta
con
el
trabajo
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de
trabajo 2 Fijar la altura de trabajo 50 mm pr debajo del
codo Optimiza el costo fisiológico y aumenta la productividad. La altura de trabajo se define en relación al codo mas que de la distancio del piso, estatura
variable
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de
trabajo La altura definida no esta estandarizada, pero el consenso
es debajo el codo, a 50 mm. por arriba
del codo se le asigno el 99.99% de la producción, a 50 mm por debajo del codo se le asigno el 100% de la producción, a 150 mm por debajo s ele asigno 97.2% de la producción. Métodos: Modificar la altura de la maquina, ajustar
la altura del coso del operador (silla regulable,
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de
trabajo 3.Dar apoyo a los cabeza.- Problemas cuando la línea de visión esta a mas de 15 grados respecto a la horizontal; dolor cuello y resplandor de la luz. Brazos.- Peso del brazo, mano y muñeca es de 4.4 para un hombre de 90 kg, cualquier trabajo requiere que la palanca se minimice o se apoye para evitar soportar el peso del brazo .
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo 3.Dar apoyo a los Piernas.- Peso de pie, pantorilla y toda la pierna 14.5 kg (para hombre de 90kg), cuando se ajusta la altura de trabajo a 50 mm del codo, la piernas
pueden quedar en el aire, el apoyo se
realiza entonces por la parte posterior de los muslos, presionado con el filo del asiento, evitando la circulación.
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de
trabajo
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de
trabajo 4. Aprovechar la Gravedad Siempre que se levanta un objeto, se tiene que incluir el peso de los huesos y musculo, para bajar el brazo en forma controlada también se necesita
esfuerzo,
preferible
es
ejecutar
movimientos
horizontales que verticales Para mover objetos, convertir la energía potencial en energía cinética; tolvas, transportadores en
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de
trabajo
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de
trabajo 5. Conservar el Momento Se
requiere
tiempo
y
energía
para
acelerar
y
desacelerar el cuerpo, (en el calculo de TS con tiempos predeterminados, alcanzar una distancia de 45 cm, con cambio de dirección se le concede 39% mas de tiempo) Para las manos, emplear movimientos circulares mas que de bombeo: pulir, colocación NO precisa de piezas acabadas (mejor es tirar), asir al paso)
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo Empleo de las dos manos en vez de una mano, esta basado en menor costo fisiológico por unidad producida y el menor tiempo por unidad de producción. La diferencia del consumo de kcal/min consumidas por movimientos con una mano, no difiere mucho para movimientos con las dos manos, lo que hace el costo
fisiológico menor por unidad.
Sistema Hombre - Maquina Para el cuerpo,
los momentos se producen al
mover cargas, siempre el peso a mover debe ser
menor que el peso del operario, la capacidad de mover esta asociada con el coeficiente de fricción de la suela del calzado. Un trabajador industrial masculino puede empujar con una fuerza inicial de 26 kg, arrastrar con una
fuerza de 24 kg.
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo 6. Mantener los movimientos del brazo en el área normal de trabajo
Organización Básica
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo 6. Mantener los movimientos del brazo en el área normal de trabajo Horizontal
Ejemplo para mujeres USA Nota Para Hombres multiplique por 1.09
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo 6. Grafico Completo de la Curva para área normal de Trabajo Vertical
Ejemplo para mujeres USA Nota Para Hombres multiplique por 1.09
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo 6. Grafico Completo de la Curva para área normal de Trabajo Mano Derecha
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo 6. Mantener los movimientos del brazo en el área normal de trabajo
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo
Las coordenadas del arco PQ están determinadas por: X = A1 cos θ + A2 cos (65 + (73/90) θ ) Y = A1 cos θ + A2 sen (65 + (73/90) θ) A1: distancia OC (del codo hasta el hombro) A2: distancia (del codo al extremo el pulgar) θ : Angulo en un momento cualquiera para el radio que barre el arco CD
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo 7. Mujer pequeña debe alcanzar y hombre grande debe acomodarse
Diseñar para una gama de la población mas que para la
media El diseño deberá considerar que la “mayoría de la población” (s) pueda utilizarlo Considerar el diseño para los dos sexos Considerar poblaciones de diferente procedencia
La población industrial no es lo mismo que la población general
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo
La mayoría de la población puede referirse a los percentiles
inferior, superior o medio, para el diseño se recomienda utilizar el percentil 95
Sistema Hombre - Maquina Principios de diseño físico de la estación de trabajo
La área normal de trabajo de Farley y Squires, difieren de la que considera los percentiles (Konz)