4 Biomecanica
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BIOMECANICA APLICADA EN ERGONOMIA
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La BiomecnicaLa biomecnica aplica los principios y mtodos de la Ingeniera Mecnica al estudio de las estructuras vivas. La biomecnica se ha
aplicado al hombre para comprender mejor el funcionamiento y las
limitaciones mecnicas de las diferentes estructuras del cuerpo: huesos,
msculos, ligamentos, etc. En otras palabras, la Biomecnica trata de
unir la mecnica con el estudio de la anatoma y la fisiologa.
24 Kg
37
-
Ciencias que se correlacionan en la persona humana con el objetivo comn de estudiar el cuerpo con el fin de protegerlo en su salud y obtener un mejor rendimiento, resolver algn tipo de discapacidad, o disear tareas y actividades para que la mayora de las personas puedan realizarlas sin riesgo de sufrir daos o enfermedades.
Ergonoma y Biomecnica
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reas de la Biomecnica.
Biomecnica medica
Biomecnica medica, encargada del diseo de sistemas para el
mejoramiento y rehabilitacin de determinados sistemas motores
del hombre.
-
Biomecnica deportiva, que como disciplina docente, estudia los
movimientos del hombre en el proceso de los ejercicios fsicos.
Biomecnica deportiva
-
Biomecnica ocupacional, estudia al hombre desde el punto de
vista de la tarea que se realiza, las herramientas que utiliza, el
ambiente donde trabaja con el fin de mejorar la realizacin del
trabajo sin sobrepasar los limites que puedan originar daos en
los diferentes sistemas del cuerpo humano.
Biomecnica ocupacional
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Costos estimados (USA) de personas con LME
Aos 1997 2005Costo por persona $ 4695 $ 6096
Fuente: JAMA
Tiempo total de recuperacin = 20 das
Las personas con DORT (LME) costaron un 76 % ms
en promedio que las personas sin lesin
Costos estimados (PERU) de personas con LME
Aos 2000 2010Costo por persona / da 590 soles 865 soles
Tiempo total de recuperacin = 8 das
Fuente: propia
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COSTOS ECONMICOS DE LOS TRASTORNOS MSCULO ESQUELTICOS
Para el trabajador:
Disminucin de sus ingresos
Aumento de los gastos (farmacuticos, asistenciales)
Prdida de salud
Disminucin de la autoestima, calidad de vida, estrs,
Para la empresa:
Perdidas de productividad
Sustitucin del trabajador de baja
Complementos salariales
Indemnizaciones
Para la sociedad:
Prestaciones econmicas de incapacidad
Infraestructura hospitalaria
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Tabla 1: Parmetros de peso de segmentos corporales determinados por Dempster y Clauser.
Segmento Masa
Cabeza y cuello 7.3 %
Tronco 50.7 %
Brazo 2.6 %
Antebrazo 1.5 %
Mano 0.7 %
Muslo 10.3 %
Pierna 4.3 %
Pie 1.5 %
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Parmetros de columna vertebral
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Representacin esquemtica de columna vertebral en varias
formas de manipulacin de cargas
Biomecnica aplicada a la manipulacin manual de cargas
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Representacin esquemtica de fuerza interdiscal
Ejemplo
Peso del tronco = 53 kg.
Angulo de inclinacin espalda = 45
Peso de la carga a levantar = 17.5 Kg
Dimensiones de la caja 30 x 20 cm.
a = 5 cm
b = 25 cm
h = 55 cm
-
Peso de la carga
P =17.5 kg
Peso del troncoW = 53 kg
37
Fco
Fm
5
Fs
Clculo de la fuerzas de compresin en L5/ S1.
25
55
W cos 37
W sen 37
P cos 37
P sen 37
Lnea de referencia
Sumatoria de fuerzas verticales = 0...(1)
Sumatoria de fuerzas horizontales = 0..(2)
Sumatoria de momentos = 0.(3)
Fco = Fuerza de compresin en el disco
Fm = Fuerza en msculos extensores de espalda
Fs = Fuerza cortante en el disco
-
Fs = W x sen + P x sen
Representacin esquemtica de fuerzas cortantes
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EXISTE UNA GRAN DIFERENCIA
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Representacin esquemtica de palancas de segundo genero
-
BRAZO
ANTEBRAZO
MANO
45
75
33
16
3.8
Fw = 100 N
Fa = 20 N
Fm.
Fc
Fm.
Fc.
Fb = 32 N
Fh.
33
17
Fw = 100 N
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Inclinacin
de espalda
Fc = 3(Pc) sen@ + 0.5(WxL) + 0.8(Pc /2 + L)
W= Peso carga (lb.)
L (pulg.)
Pc = Peso corporal (lb.)
< 750 lbs
Calculo simplificado de fuerza en el disco intervertebral
El valor mximo para la fuerza de compresin de 3.400 N para hombres y un 25% menos para mujeres.
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Ejemplo:
Cual es la fuerza interdiscal que se produce en el siguiente levantamiento y para
el trabajador mostrado en la figura. Es limeo de 34 aos de edad, peso corporal
65 Kg , peso de la caja 12 kg.
62 cm.
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CARGA FISICA
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Es una reduccin de la capacidad o potencia fisiolgica de un
tejido u rgano en un momento dado.Es una estado fsico de
alteracin de la homeostasis debida al trabajo Que provoca una
disminucin de la capacidad productiva y de la eficienciaY que
se manifiesta por cansancio, disminucin de la motivacin y
somnolencia.
Fatiga
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Carga fsica y
mental
FATIGA
Ambiente
fsico
Ritmos
biolgicos Factores de
Riesgo
psicosociales
NutricinDolencias
RECUPERACION
CAUSALIDAD PREVALENTE DE LA FATIGA
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Carga fsica
Cualquier objeto susceptible de ser movido, incluyendo personas,
animales y materiales que se manipulen por medio de gra u otro
medio mecnico pero que requiere del esfuerzo humano para
moverlos o colocarlos en su posicin definitiva.INST ESPAA
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Manipulacin manual de cargas
De acuerdo a la norma ISO 11228-1, manejo manual se define
como cualquier actividad que requiere el uso de fuerza humana
para levantar, descender, transportar, sostener o ejecutar otra
accin que permita poner en movimiento o detener un objeto.
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Los factores de riesgo disergonomico en carga fsica
Sobreesfuerzos
Movimientos repetitivos
Posturas inadecuadas
Agarre mano pinza
Jalar / empujar cargas:
Cargas sobre la cabeza
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Sobreesfuerzos
Los sobreesfuerzos estn en la gnesis del 20-25% de los
accidentes laborales, malas posturas y microtraumatismos
repetidos, siendo las patologas msculo-esquelticas una
de las principales causas de absentismo laboral.
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El tiempo de cada ciclo, para considerarse repetitivo vara segn
distintos estudiosos del tema, pero orientativamente se podra
hablar de ciclos que van de unos pocos segundos a 30 segundos de
duracin, en tareas, por ejemplo, de empaque, encintado, montaje,
etc.
Silverstein en 1986
Movimientos repetitivos
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Posturas inadecuadas.
Implica la mala alineacin simtrica y proporcional de los
segmentos corporales alrededores del eje de la gravedad.
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Jalar / empujar cargas:
Esfuerzo fsico humano donde la fuerza aplicada es al frente del
cuerpo y en una direccin hacia el cuerpo, mientras ste se para o se
mueve hacia atrs.
Empujar:
Esfuerzo fsico humano donde la fuerza aplicada es dirigida hacia el
frente y lejos del cuerpo del operador, mientras ste se para o se
mueve hacia adelante.
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MANO - PINZA
Desde el punto de vista fisiolgico, la prehension mano pinza representa la
culminacin de la extremidad ejecutora de la mano. constituye su soporte y
le permite presentarla en la posicin ms favorable para una accin
determinada. La mano forma con el cerebro un par funcional indisociable,
en donde cada trmino reacciona dialcticamente sobre el otro
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Los trastornos msculo-esquelticos de origen laboral (TME)
se han incrementado de una manera notable en la ltima dcada, afectando a trabajadores de todos los sectores y ocupaciones con independencia de la edad y el gnero.
Son un problema de primera magnitud en materia de salud en todos los pases industrializados, y una de las primeras causas de absentismo laboral. ( 29 % )
Magnitud del problema
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ALGUNAS ESTADISTICASLA LUMBALGIA ES LA PRIMERA CAUSA DE
CONSULTA A NIVEL MUNDIAL ........OMS
Solo el 4 % de los pacientes que consultan requieren ciruga
La OIT afirma que la manipulacin manual es una de
las causas ms frecuentes de accidentes laborales con
un 20-25% del total de los producidos
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COSTOS GENERADOS POR LAS ENFERMEDADES PROFESIONALES
De acuerdo con la Organizacin Internacional del Trabajo (Ver cuadro Adjunto), el 40% de los costos generados por riesgos profesionales
se debe a enfermedades profesionales del sistema osteomscular (OM), el 16% a enfermedades profesionales del sistema cardio-cerebro-
vascular (ECV), el 14% a accidentes de trabajo, el 9% a enfermedades profesionales respiratorias crnicas (ERC) y el 8% a enfermedades
profesionales del sistema nervioso central (SNC).
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Distribucin de Enfermedad Estadio Preclinico
CEPRIT-1997-2007
10010089TOTAL
33.093339Otros
1.2118Dorsolumbalgia
1.6157Sindr. Hombro Doloroso
3.5356Cervicalgia
11.21133Dorsalgia
49.44986Lumbago
10010089TOTAL
33.093339Otros
1.2118Dorsolumbalgia
1.6157Sindr. Hombro Doloroso
3.5356Cervicalgia
11.21133Dorsalgia
49.44986Lumbago
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Algunas estadsticas de localizacin
1.4Muslos2.0Codos
6.7rodillas
5.4Manos y muecas6.2Brazos y antebrazos
6.9Nalgas y caderas8.0Pies y tobillos
19.7 Espalda alta26.9Cuello39.9Espalda baja
11.7piernas
porcentajeGrupo muscular
1.4Muslos2.0Codos
6.7rodillas
5.4Manos y muecas6.2Brazos y antebrazos
6.9Nalgas y caderas8.0Pies y tobillos
19.7 Espalda alta26.9Cuello39.9Espalda baja
11.7piernas
porcentajeGrupo muscular
CEPRIT-1997-2007
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DOLOR
LME
FACTORES BIOMECANICOS
FACTORES AMBIENTALES
FACTORES PRODUCTIVOS
FACTORES PSICOSOCIALES
Restricciones de
espacio
Flexin
Torsin
LateralizacinPeso / Fuerza de
la carga
Frecuencia
Condicin fisica y
Nutricin
Vibracin
Ambiente
termico
Iluminacin
Ambiente
sonoro
Orden y
limpieza
Diseo del
puesto de
trabajo
Radiaciones
electromagneticas
Turnos
Pausas
Organizacin del
trabajo
Sobretiempos Montonia
Satisfaccin
laboral
Responsabilidades
Estrs
Valores
Retroalimentacin
Factores de riesgo de Lesiones Msculo Esquleticos
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Parmetros de referencia
Se aplica al levantamiento manual de objetos con una masa de 3 Kg. ms
Velocidad de marcha moderada, es decir 0,5 m/s a 1 m/s sobre una
superficie plana horizontal.
Esta norma no incluye la utilizacin de una sola de las manos
Esta norma no incluye la manipulacin en postura sentada
No incluye la manipulacin de cargas por dos o ms personas
Esta norma tiene como base un da laboral de 8 horas, no se trata de
tareas combinadas durante ese da.
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Limites de carga acumulada diariamente en un turno de 8 horas en funcin de la distancia de transporte.
Distancia de transporte (metros) Kg/ Da transportados (mximo)Hasta 10 m 10.000 Kg.Ms de 10 m 6.000 Kg.
EMPUJE O TRACCIN
Para poner en movimiento (o detener) una carga: 250N = 25 Kg.
Para mantener el movimiento de una carga: 100N = 10 Kg.
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La herramienta de evaluacin que se propone tiene por objetivo
evaluar los riesgos ergonmicos derivados de la exposicin a la
carga fsica de trabajo, entendida como el conjunto de
requerimientos fsicos a los que la persona est expuesta a lo largo
de su jornada laboral, y que, de forma independiente o combinada,
pueden alcanzar un nivel de intensidad, duracin o frecuencia
suficientes para causar un dao a la salud a las personas expuestas.
CARGA FSICA DE TRABAJO
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MANIPULACION MANUAL DE CARGAS. TABLAS DE SNOOK Y CIRIELLO..ISO 11228
El levantamiento/descarga manual de cargas
El jalar/empujar las cargas manualmente.
El transporte manual de cargas.
Manipulacin de cargas livianas a alta frecuencia
Esfuerzo muscular localizado mantenido.
Evaluacin de posturas de trabajo estticas
Se aplica al levantamiento manual de objetos con una masa de mas de 3 Kg.
Se aplica a velocidad moderada de marcha, es decir de 0,5 m/s a 1 m/s sobre una
superficie plana horizontal
No incluye la utilizacin de una sola mano
No incluye manipulacin manual en postura sentada
No incluye la manipulacin por dos o mas personas
Tiene como base un da laboral de 8 horas
No trata el anlisis de tareas combinadas en un turno durante un da
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VALORACIN CUANTITATIVA DEL RIESGO DERIVADO DEL
LEVANTAMIENTO / DESCARGA MANUAL DE MATERIALES
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Estimacin del riesgo
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Estimacin del riesgo
Estimacin del riesgo
Intensidad
baja
Intensidad
moderada
Intensidad elevada Ergonmicamente no
tolerable
Tiempo de
exposicin
Corto Muy leve leve Moderado Grave
Medio Leve Moderado Grave Ergonmicamente no
tolerable
Largo Moderado Grave Ergonmicamente
no tolerable
Ergonmicamente no
tolerable
Riesgo muy leve y leve: No es necesario aplicar acciones correctoras, s es necesario llevar un seguimiento peridico de las condiciones de trabajo
Riesgo moderado: se considera necesario realizar un anlisis ms exhaustivo. Es preciso establecer medidas preventivas
Riesgo grave: Deben aplicarse medidas correctivas y convertir la situacin en un riesgo controlado.
Riesgo ergonmicamente no tolerable: Esta situacin no se puede permitir.
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Encuentre la estimacin del riesgo.
Un obrero levanta una caja que pesa 14 Kg, (ver figura).
la frecuencia es 1 vez / min
El trabajo se realiza durante 6 horas / da
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105
46 41
-
Valoracin estimada del riesgo derivado del transporte manual de cargas
En el puesto de trabajo, deben medirse o registrarse los valores de los siguientes
factores de riesgo:
a)Por un lado: la distancia recorrida, la altura de sujecin de la carga y la
frecuencia de transporte.
Por otro lado: el sexo de la persona que realiza el transporte.
b) Una vez determinados dichos valores, se marcan en la tabla E7 siguiente, en la
que se obtiene el peso mximo recomendado en kg que se puede transportar para
conseguir un nivel de seguridad y salud en el 90% de poblacin expuesta (P).
En caso de tener que valorar distancias o frecuencias intermedias, deben
interpolarse los valores de la tabla.
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A continuacin, se calcula el cociente entre el peso real de la carga transportada y el valor de peso
recomendado, con lo que se obtiene el ndice de manipulacin manual de transporte (IT):
Peso real (kg)
IT =
Peso recomendado segn tablas (kg)
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Estimacin del riesgo
Estimacin del riesgo
Intensidad
baja
Intensidad
moderada
Intensidad elevada
Tiempo de
exposicin
Corto Muy leve leve Moderado Grave
Medio Leve Moderado Grave Ergonmicamente no
tolerable
Largo Moderado Grave Ergonmicamente
no tolerable
Ergonmicamente no
tolerable
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Un obrero transporta una carga (ver figura) . alejada 36 cm del tronco. Lo
realiza una vez cada minuto, recorriendo una distancia de 2 m.
Realice la estimacin del riesgo
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Valoracin estimada del riesgo derivado de empujar cargas o de tirar de ellas manualmente
Metodologa de aplicacin para empujar cargas
a)En el puesto de trabajo, deben medirse o registrarse los valores
de los factores de riesgo siguientes:
Inicialmente, medir la fuerza inicial (FI) y de mantenimiento
(FM) real en kg. Se recomienda utilizar un dinammetro.
La distancia desplazada, la altura de agarre de la carga y la
frecuencia de transporte.
Por otro lado: determinar el sexo de la persona que realiza el
transporte.
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Seguidamente se calcula el cociente entre la fuerza real inicial o de
mantenimiento ejercida y el valor recomendado segn las tablas,
con lo que se obtienen 2 ndices de empuje (IP): el inicial y el de
mantenimiento.
Fuerza inicial o de mantenimiento real(kg)
IP =
Fuerza inicial o de mantenimiento recomendada en tablas (kg)
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Metodologa de aplicacin para tirar de cargas Los valores a aplicar son los mismos que para empujar cargas, teniendo en cuenta que la fuerza inicial para
tirar (FI) es un 13% inferior a la FI correspondiente para empujar en las mismas condiciones de trabajo, y
la fuerza de mantenimiento para tirar (FM) es un 20% inferior a la FM correspondiente para empujar en las
mismas condiciones de trabajo.
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Estimacin del riesgo
Estimacin del riesgo
Intensidad
baja
Intensidad
moderada
Intensidad elevada
Tiempo de
exposicin
Corto Muy leve leve Moderado Grave
Medio Leve Moderado Grave Ergonmicamente no
tolerable
Largo Moderado Grave Ergonmicamente
no tolerable
Ergonmicamente no
tolerable
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Un obrero empuja la carga en el coche mostrado recorriendo una distancia de
10 m. Realiza esta actividad una vez cada 5 minutos
La fuerza inicial para sacar del reposo es 125 N y para mantenerla 30 N.
Altura de toma de manija 1.45 m (altura de los hombros)
Realice la estimacin del riesgo
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Manipulacin de cargas livianas a alta frecuencia
NTC 5693 3
ISO 11228 -3; 2007
Carga liviana.- Cualquier objeto (incluyendo personas, animales y
materiales) susceptible de ser manipulado, cuyo peso es igual o
inferior a 3 Kilogramos, y requiere el uso de fuerza humana para
ser movido en el espacio o colocado en su posicin definitiva
Frecuencia de ciclo.- Numero de ciclos por unidad de tiempo
Ciclo de trabajo.- secuencia de acciones que se repiten siempre
de la misma manera
Accin tcnica.- Acciones manuales elementales que se requieren
para completar las operaciones dentro de un ciclo. Ejemplo:
Sostener, girar, empujar, sostener
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Procedimiento de evaluacin OCRA para trabajos mono tarea.
El mtodo OCRA es la proporcin entre el numero de acciones tcnicas reales
(ATA) que se realizan durante un turno de trabajo y el numero de acciones
tcnicas de referencia RTA, para cada extremidad superior
PASO 1: Se calcula en numero total de acciones tcnicas reales ( nATA ) llevadas a cabo en un turno por cada extremidad superior
a) Se cuenta el numero de acciones tcnicas reales en un ciclo, (nTC)
b) Se evala la frecuencia (f) por minuto ,considerando el tiempo del ciclo tC en
segundos f = nTC) x 60 / tC
c) Se evala la duracin neta (t ) de la tarea repetitiva en el turno, en minutos
d) Se calcula el numero total de acciones reales llevadas a cabo en un turno
El numero total de acciones tcnicas reales nATA = f x t
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PASO 2: Se calcula el numero total de acciones de referencia dentro del turno
nRPA = kf x FM x PM x ReM x AM x t kf Constante de frecuencia, kf, de acciones tcnicas = 30 / min
FM Multiplicador de fuerza
PM Multiplicador de repetitividad
AM Multiplicador adicional
t Duracin de la tarea repetitiva, en minutos
nRPA Numero parcial de referencia de acciones tcnicas en un turno
nRTA = nRPA x fM x RcM
nRTA = Numero total de acciones tcnicas de referenciafM = Multiplicador de duracin
RcM = Multiplicador de recuperacin
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Evaluacin de posturas de trabajo estticasISO 11226NTC 5723
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Valoracin estimada del riesgo derivado de la exposicin a posturas forzadas (E4), movimientos repetitivos (E5) y esfuerzo muscular localizado mantenido (E6)
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FCM: fuerza de contraccin muscular mxima. Valor que se puede registrar con un dinammetro de mano
considerando el valor de fuerza ejercido durante los primeros 4 segundos desde el inicio de la contraccin.
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Estimacin del riesgo
Estimacin del riesgo
Intensidad
baja
Intensidad
moderada
Intensidad elevada
Tiempo de
exposicin
Corto Muy leve leve Moderado Grave
Medio Leve Moderado Grave Ergonmicamente no
tolerable
Largo Moderado Grave Ergonmicamente
no tolerable
Ergonmicamente no
tolerable