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50 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III Unidade III 5 ANTROPOMETRIA Ao se estudar Ergonomia não há como não recorrer à antropometria, uma vez que esta é o estudo das dimensões físicas e proporções do corpo humano. O termo “antropometria” também tem origem grega, significando anthropo (homem) e metry (medida), servindo assim para determinar, de forma objetiva, aspectos referentes ao desenvolvimento do corpo humano (VELHO; LOUREIRO; PIRES NETO, 1993). A antropometria também é determinada como a ciência que estuda, de forma concreta, as medidas do corpo humano, conforme Panero e Zelnik (2006). Então, de uma forma simples, pode-se dizer que a antropometria estuda as características físicas do ser humano como estaturas, larguras, alturas, pesos, distâncias, comprimentos, espessuras e alcances. 5.1 Medidas Uma coisa que é clara a todos é que já temos uma diferença antropométrica entre etnias. Iida (2005) exemplifica essas questões na figura a seguir, onde se vê, pela parte posterior, a diferença entre estaturas e também nas próprias dimensões corporais. Es ta tu ra (c m ) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Branco americano Negro americano Japonês Brasileiro Nº da amostra 25.000 6.684 233 249 Idade média 23 23 25 26 Estatura (média) 174 173 161 167 Peso (kg) 70 69 55 63 Figura 16 – Diferenças entre proporções corporais de indivíduos de diferentes etnias. Já se pode entender o porquê da importância deste estudo para os trabalhos ergonômicos, uma vez que para buscar adaptar melhor os postos de trabalho ao homem é preciso ter uma boa noção 51 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA e entendimento de espaço, proporções e dimensões, respeitando assim os limites de movimentos do homem, dentro de padrões ergonomicamente corretos. Com o mundo globalizado, busca-se estabelecer padrões mundiais considerando variáveis como cultura, religião e etnias. Consideram-se três tipos básicos para constituição física humana, sendo: • ectomorfo, que é o indivíduo que tem corpo magro, com metabolismo acelerado e, com isso, baixa porcentagem de gordura e mínima massa muscular natural; corpo e membros longos e finos, ombros largos e caídos, pescoço fino e comprido, rosto magro, queixo recuado e testa alta, tórax e abdome estreitos e finos; • mesomorfo apresenta uma facilidade em ganhar massa muscular e, quando em dieta, perde gordura rapidamente, com pouca gordura subcutânea. Tipo musculoso, de forma angulosa. Cabeça cúbica, maciça com ombros e peitos largos e abdome pequeno, membros fortes e musculosos; • endomorfo é o indivíduo que tende a acumular gorduras e a sua estrutura óssea é larga e forte. Ectomorfo Mesomorfo Endomorfo Figura 17 – Tipos básicos do corpo humano segundo Sheldon Contudo, como se pode observar, a maioria das pessoas não se enquadra rigorosamente em nenhuma dos três tipos e sim em uma mistura entre as características dos três. Também há diferenças antropométricas significativas entre os sexos, tanto nas dimensões absolutas como nas proporções entre os diversos segmentos corporais. As variações externas podem ser observadas na diferença de estatura entre os homens mais altos, 188 cm, que representam 97,5% da população, e as mulheres mais baixas, 149,1 cm, 2,5% da população, sendo que estatisticamente pode-se dizer que o homem é 25% mais alto que a mulher e esta proporção também se aplica no comprimento dos braços. Já na largura do abdome, pode-se observar que no caso de mulheres grávidas há um aumento de 80% na largura do abdome e entre o tipo físico endomorfo e ectomorfo a diferença chega a 210%. 52 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III Figura 18 – Exemplos de variações corporais Outro fator importante que também tem influência nas formas e proporções do homem é a idade. Na fase da infância até a adolescência, essas mudanças são mais visíveis e apresentam três aspectos importantes, sendo: 1 − A velocidade de crescimento de cada parte do corpo é diferente e as extremidades têm um crescimento mais rápido; 2 − As proporções entre as diversas partes do corpo vão se alterando conforme a idade, devido a essa diferença de velocidade de crescimento; 3 − A taxa de crescimento anual é diferente para cada pessoa. Recém-nascido Dois anos Sete anos Adulto Figura 19 – Mudanças das proporções corporais durante o crescimento 53 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA Tabela 1 – Diferenças das proporções corporais conforme a idade Idade Estatura/cabeça Tronco/braço Recém-nascido 3,8 1,00 2 anos 4,8 1,14 7 anos 6,0 1,25 Adulto 7,5 1,50 Fonte: Iida (2005, p. 100). Após atingir trinta anos, o organismo começa a perder gradativamente a sua capacidade funcional, a estatura começa a diminuir e o processo de envelhecimento inicia-se de forma mais significativa. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Idade (anos) Es ta tu ra (% ) Figura 20 – Evolução da estatura com a idade (em % da estatura máxima) As características do Brasil exigem atenção e cuidado especiais para utilizar essas tabelas, já que a extensão do território nacional, as diferenças nas condições histórico-geográficas, as movimentações de massas de trabalhadores ao longo da história, mudando características regionais e, em tempos de globalização, as movimentações de trabalhadores pelo Mercosul e entre os demais continentes exigem análises mais criteriosas para cada projeto em cada momento, região etc. Tudo isso não favorece o planejamento projetual no que tange as características antropométricas. Conforme Felisberto e Paschoarelli (2001), é muito difícil definir um padrão brasileiro; as referências disponibilizadas oferecem dados pouco representativos de indivíduos específicos, o que torna não muito confiável a sua utilização dentro de uma análise mais ampla. E não há realmente estudos que abranjam a identificação das características antropométricas de todo o corpo humano dentro de uma amostragem que seja realmente significativa para a população brasileira. Os estudos existentes são de indivíduos específicos (MINETTI et al., 2002; PEREIRA; TEIXEIRA, 2006), abrangendo poucas variáveis antropométricas, como a estatura e a massa corporal (GUIMARÃES; BIASOLI, 2002; MARTÍNEZ-CARRIÓN; PUCHE-GIL, 2009). Outros 54 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III estudos, como os efetuados por Menin e Paschoarelli (2006), reforçam esse entendimento, pois encontraram disparidades com as medidas antropométricas ao considerar as normas e também uma amostra de indivíduos obesos do Brasil, concluindo assim que essas diferenças são pontos importantes que devem ser considerados ao se fazer o planejamento de qualquer projeto. Entretanto, não basta termos tabelas de medidas do homem se não soubermos como aplicá- las aos projetos. O bom conhecimento sobre as medidas e sua aplicação permite analisar um posto de trabalho, ou projetá-lo, determinando diversos aspectos relacionados às questões posturais, movimentos que serão executados, abrangência dos movimentos, área de atuação, ferramentais utilizados, mobiliário e tudo mais que envolve a interaçãodo trabalhador com seu posto de trabalho. Pela importância desses conceitos, a sua aplicação se estende aos produtos e equipamentos que são destinados ao uso humano. De forma geral, na grande maioria das vezes, os projetos desenvolvidos utilizam fontes decorrentes de normas e padrões internacionais, e estas, segundo Felisberto e Paschoarelli (2001), apresentam os mesmos problemas da realidade brasileira. Existem trabalhos de antropometria que tratam do tema de medidas nos diferentes países, apresentado por Melo (2009), conforme segue. • Alemanha: Kromer, Jurgens e Jenik; • Inglaterra: Murrell; • França: Bouissrt e Monod, Wisner e Rebiffé, Bouisset; • Suécia: Thiberg; • Suíça: Grandjean e Burandt; • Estados Unidos: Hertzberg, Daniels e Churchill, Morgan e colaboradores, McFarland, Henry Dreyfu; • Argentina: Hiba. Quando se trata do Brasil, no que tange a tabelas de medidas antropométricas de trabalhadores, é possível citar duas: a primeira decorrente do estudo do Instituto Nacional de Tecnologia (INT), que utilizou uma amostra de 3.100 homens trabalhadores, de um universo de 26 empresas industriais, as quais são 65% da região do Rio de Janeiro, 16,6% da região dos Estados do Nordeste, 15,7% da região de Minas Gerais e Espírito Santo, 1,2% dos Estados do Norte, Centro-Oeste e Distrito Federal, 0,8% de São Paulo e 0,7% do Sul. Este estudo apresenta resultados associados a 42 variáveis antropométricas e mais três variáveis biomecânicas associadas à força de tração e compressão, conforme a tabela a seguir. 55 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA Tabela 2 – Medidas antropométricas de 3.100 homens trabalhadores brasileiros Medida Média Desvio padrão P. 5 P. 5O P. 95 Peso 67,2 10,5 52,3 66,0 85,9 Estatura 169,9 6,6 159,5 170,0 181,0 Altura do nível dos olhos, sujeito em pé 159,4 6,6 149,0 159,5 170,0 Altura do ombro, sujeito em pé 141,1 6,0 131,5 141,0 151,0 Altura do cotovelo, sujeito em pé 104,4 4,9 96,5 104,5 112,0 Altura entrepernas 77,8 4,3 71,0 78,0 85,0 Altura da cabeça-assento 88,1 3,5 82,5 88,0 94,0 Altura do nível dos olhos-assento 77,5 3,4 72,0 77,5 83,0 Altura do ombro-assento 59,6 2,9 55,0 59,5 64,5 Altura da axila-assento 46,0 2,8 41,5 46,0 50,5 Altura do tórax assento 42,6 2,7 38,0 42,5 47,0 Altura do cotovelo-assento 23,0 2,8 18,5 23,0 27,5 Altura das coxas-assento 14,9 1,6 12,0 15,0 18,0 Altura da cabeça, sujeito sentado 129,8 5,1 121,5 130,0 138,5 Altura nível dos olhos, sujeito sentado 119,3 5,1 111,0 119,0 128,0 Altura do ombro, sujeito sentado 101,3 4,5 94,0 101,0 109,0 Altura da axila, sujeito sentado 87,7 4,4 80,5 88,0 95,0 Altura do tórax, sujeito sentado 84,3 4,3 77,0 84,5 91,0 Altura do cotovelo, sujeito sentado 64,7 3,7 58,5 65,0 71,0 Altura das coxas, sujeito sentado 56,6 2,9 52,0 56,5 61,5 Altura dos joelhos, sujeito sentado 53,0 2,7 49,0 53,0 57,5 Altura popliteal, sujeito sentado 42,6 2,4 39,0 42,5 46,5 Profundidade do tórax, sujeito sentado 23,4 2,2 20,5 23,0 27,5 Profundidade do abdômen, sujeito sentado 24,4 3,3 20,0 24,0 30,5 Profundidade nádega-popliteal, sujeito sentado 47,8 2,9 43,5 48,0 53,0 Profundidade nádega-joelho, sujeito sentado 59,7 3,0 55,0 60,0 65,0 Alcance inferior máximo, sujeito em pé 62,7 3,7 56,5 62,5 69,0 Alcance frontal máximo, sujeito sentado 85,6 4,0 79,5 85,5 92,0 Alcance dos antebraços, sujeito sentado 55,4 3,3 50,0 55,5 61,0 Largura bideltoide, sujeito sentado 44,3 2,7 40,2 44,3 48,9 Largura do tórax entre axilas, sujeito sentado 29,7 2,3 26,2 29,5 33,9 Largura cotovelo a cotovelo, sujeito sentado 45,9 4,1 39,7 45,8 53,1 Largura do quadril, sujeito em pé 32,5 1,9 29,5 32,4 35,8 Largura do quadril, sujeito sentado 34,2 2,5 30,6 34,0 38,6 56 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III Largura do pé descalço, sujeito em pé 10,2 0,5 9,3 10,2 11,2 Comprimento vértice-nível dos olhos 10,5 1,1 9,0 10,5 12,5 Comprimento do membro superior 78,4 3,8 72,5 78,5 85,0 Comprimento do braço 36,7 2,1 33,5 36,5 40,5 Comprimento do pé descalço, sujeito em pé 25,9 1,2 23,9 25,9 28,0 Comprimento interarticular ombro-cotovelo 28,4 2,3 24,3 28,8 31,8 Comprimento interarticular cotovelo-pulso 25,3 1,6 22,9 25,3 28,3 Comprimento interarticular joelho-tornozelo 39,8 2,6 35,5 40,0 44,3 Força máxima de tração, membro superior 592,7 125,8 406,5 587,5 780,7 Força máxima de compressão, membro superior 493,7 124,7 311,3 483,1 714,7 Força máxima de compressão, membro inferior 1586,0 475,6 929,0 1521,3 2414,2 Fonte: Silva (2010, p. 48). A outra fonte é apresentada no estudo de Couto (1995), no qual ele utilizou uma amostra de 400 trabalhadores do sexo masculino e 100 trabalhadores de uma fábrica na região paulista do ABC, apresentados na tabela a seguir. Tabela 3 – Medidas antropométricas de 400 trabalhadores e 100 trabalhadores de uma fábrica na região paulista do ABC Medidas antropométricas estática (cm) Mulheres Homens 5% 50% 95% Média D.P. 5% 50% 95% Média D.P. 1.1 Estatura 149 159 169 158,8 6,13 160 171,5 183,5 171,5 6,79 1.2 Altura dos olhos 138,5 147,5 157,5 147,6 5,98 149 159,5 172 160 6,61 1.3 Altura dos ombros 122 131 139,5 131 5,45 133 143 154,5 143,2 6,46 1.4 AItura dos cotovelos 92,5 99,5 107 99,5 4,29 100,5 109 118 109,1 5,31 1.5 Altura das mãos 56,5 61,5 67 61,8 3,31 59,5 66 73 66,1 4,31 1.9 Largura do tronco 34 38 44 38,9 3,27 36 43 49 42,8 4,70 1.10 Largura do quadril 33 39 45 39,1 4,03 29 36 42 35,5 3,63 2.6 Altura poplítea 36,5 40,5 45,5 40,9 2,56 44 48,5 53 48,8 2,75 2.9 Compr. poplítea-nádegas 41,6 45,5 49 45,3 2,62 42,5 47 51 46,9 2,67 4.1 Tamanho da mão 15 16,5 17,5 16,6 1,06 16 18 20 18,2 1,17 Fonte: Iida (2005, p. 122). 57 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA Iida (2005) indica as variáveis a serem utilizadas nas medidas das regiões corporais na ilustração a seguir. 1,1 2,1 2,2 2,3 2,4 2,6 2,8 2,5 2,8 2,11 2,10 2,12 2,13 1,2 1,3 3,3 3,5 3,2 3,4 3,1 5,2 5,1 4,7 4,1 4,3 4,4 4,54,6 4,2 5,3 1,5 1,4 1,3 1,8 1,8 1,9 1,10 Figura 21 – Principais variáveis a serem utilizadas em medidas de antropometria Trabalhando com os dados apresentados por Iida (2005) e Panero e Zelink (2006), Felisberto e Paschoarelli (2001) definiram parâmetros antropométricos utilizando técnicas estatísticas e chegaram aos dados a seguir Tabela 4 – Resultados finais do tratamento estatístico das variáveis antropométricas (valores em cm) Faac/Unesp/Bauru Homens Mulheres Dimensões dos segmentos corpóreos humanos % 05 % 50 % 95 % 05 % 50 % 95 01 Estatura 159 171 182 149 160 170 02 Altura piso - ombros 132 142 152 123 133 143 03 Altura piso - olhos 151 161 172 141 151 161 04 Altura assento - cabeça 82 88 93 76 83 89 05 Altura assento - ombro 54 58 63 46 54 59 06 Profundidade do tórax 23 26 29 21 25 32 07 Profundidade do abdome 19 22 26 17 21 26 08 Largura do tórax 26 29 34 - - - 09 Largura do bideltoide (ombros) 39 43 47 34 38 42 10 Distância alcance frontal máximo 69 76 83 62 71 79 11 Comprimento do braço 33 36 40 - - - 58 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III 12 Comprimento intercular ombro - cotovelo 24 29 32 - - - 13 Comprimento intercular cotovelo - punho 23 25 28 - - - 14 Comprimento cotovelo - ponta do dedo médio45 49 55 36 43 50 15 Comprimento intercular joelho - maleolo 35 40 44 - - - 16 Altura assento - coxa 12 14 17 11 14 17 17 Altura piso - poplitea 34 44 55 36 40 44 18 Altura piso - joelho 50 54 58 49 54 59 19 Distância nádega - poplitea 43 48 53 42 47 52 20 Distância nádega - joelho 55 60 65 52 58 63 21 Largura do quadril 30 34 38 31 36 41 22 Altura entre pernas 76 80 87 66 73 80 23 Altura da cabeça a partir do queixo 21 23 24 19 22 24 24 Largura da cabeça 17 18 19 14 15 16 25 Profundidade da cabeça 18 19 20 16 18 19 26 Comprimento do pé 24 26 28 22 24 26 27 Largura do pé 9 10 11 9 10 11 28 Largura do calcâneo 6 7 8 6 6 7 29 Comprimento das mãos 18 19 20 16 17 19 Fonte: Schoenardie (2010). Os autores consideraram 29 variáveis antropométricas neste estudo, sendo elas apresentadas na figura anterior. Saiba mais O Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE, no ano de 2013, elaborou um manual de antropometria para ser utilizado durante a Pesquisa nacional de Saúde, em que dá as orientações para o levantamento das medidas de tamanho e proporções do corpo humano: BRASIL. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Manual de Antropometria. Rio de Janeiro, 2013. Disponível em: <http://www.pns.icict. fiocruz.br/arquivos/Novos/Manual%20de%20Antropometria%20PDF.pdf>. Acesso em: 16 jul. 2014. O correto estudo antropométrico permite analisar esforços excessivos executados pelo trabalhador para se alcançar controles do seu equipamento, ferramentas e peças durante a sua operação. A 59 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA falta de um projeto correto pode ocasionar posturas inadequadas e provocar esforços excessivos ou desnecessários que resultarão em distúrbios, gerando dor, como a lombar, quando as costas precisam se curvar para pegar componentes ou peças que estejam distantes na sua bancada de trabalho. 5.2 Antropometria dinâmica As informações apresentadas até agora tratam de questões estáticas, mas com as dimensões já apresentadas em posições estáticas, a antropometria dinâmica trata de medir o alcance dos movimentos corporais para entender e conhecer a abrangência dos movimentos corporais. No primeiro momento, com as informações das dimensões e medidas do corpo, pode-se projetar e dimensionar espaços, ferramentas e produtos em que apenas poucos e pequenos movimentos serão executados. Contudo, na maioria das vezes, pode-se observar que o homem tem em sua rotina executar movimentos com raios de cobertura maiores enquanto executa suas atividades. Quando esses movimentos estão presentes, tornam-se necessárias pequenas alterações no projeto que considerou apenas as dimensões do corpo em condições estáticas. Em situações em que há um conjunto de movimentos sendo executados simultaneamente, em atividades que vão se tornando mais complexas, é preciso um estudo mais detalhado, procurando entender as necessidades dos movimentos dentro da tarefa executada e, assim, buscar uma harmonia melhor entre o corpo e a atividade, estudando a funcionalidade de todo conjunto. Os estudos devem levar em consideração que os movimentos executados pelo corpo são tridimensionais e, portanto, é preciso tomar cuidado para compreender adequadamente toda a abrangência dos movimentos executados na tarefa sob análise. Para bons resultados no estudo dos movimentos envolvidos em uma tarefa, meios que registrem estes movimentos, como fotografias, filmagens, etc. contribuem para um entendimento melhor e mais detalhado. Figura 22 – Exemplos de dimensões antropométricas dinâmicas Deve-se também saber registrar corretamente os movimentos utilizando os termos corretos para cada tipo de movimento, como na figura a seguir. 60 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III Figura 23 - Principais tipos de movimentos dos braços e mãos Já na figura a seguir, encontram-se os valores médios, fornecidos em graus, de rotações voluntárias do corpo. São considerados movimentos voluntários aqueles feitos pelo próprio indivíduo. 61 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA Figura 24 – Valores médios de rotações voluntárias na antropometria dinâmica Um recurso muito utilizado nesses estudos é construir modelos tridimensionais, como manequins, androides, quando mais elaborados, e, com a evolução tecnológica, modelos computacionais também são bons recursos para esses estudos. 62 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III Com isso, podem-se projetar postos de trabalho de forma mais adequada para atender às necessidades da atividade a ser executada, e também buscar se adaptar ao tipo de trabalho que será executado, como na figura a seguir. Trabalho de precisão Trabalho leve Trabalho pesado 100-110 95-105 90-95 85-90 75-90 70-85 cm Homens cm Mulheres +20 cm +10 cm 0 -10 cm -20 cm -30 cm Figura 25 – Alturas de bancadas conforme a altura do cotovelo e o tipo de trabalho a ser executado Para cada atividade, esforço demandado, frequência de movimentos etc. há recomendações específicas para as dimensões a serem adotadas. A recomendação a seguir segue a norma francesa. Dimensões em cm Espaço p/ trabalho Superfície para os braços soltos Superfície para apoio antebraços Superfície para agarrar peças pesadas A al tu ra d ep en de d as di m en sõ es d a pe ça 90 ± 3 11 0 ± 1 10 0 ± 3 10 0 20 30 30 30 50 50 10 10 Posto de trabalho - posição em pé Bom Aceitável Sofrível Figura 26 – Dimensões para um posto de trabalho em pé A maioria das atividades executadas ocorrem sob superfícies horizontais e, desta forma, passam a ter uma importância para a Ergonomia, estudando-se os alcances de modo que todas as pessoas consigam pegar facilmente as ferramentas, peças ou o que for necessário para sua atividade. 63 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA 25 35 - 45 55 - 65 50 cm 100 160 Figura 27 – Alcances óptimos e máximos em uma superfície de trabalho Esses estudos permitem definir na área de trabalho diferentes zonas para poder programar melhor os movimentos, conforme as atividades a serem executadas e a localização de cada elemento nesta superfície. As zonas de alcance horizontal foram divididas em quatro por Robert Bosch, que determinou o centro de trabalho, o centro de trabalho expandido, a zona de uma mão e a zona de uma mão expandida, visando a uma melhor organização das atividades, ferramentas, peças etc. na superfície de trabalho. 6 FUNDAMENTOS DA FISIOLOGIA E METABOLISMO Como já foi falado, a Ergonomia abrange diversos conhecimentos multidisciplinares para que o profissional possa aplicá-la com sucesso. Entre eles, questões relativas ao conhecimento do corpo humano são fundamentais. Desta forma, neste tópico, serão apresentadas de forma resumida as principais funções do organismo humano relevantes para a Ergonomia. 6.1 Função neuromuscular Um dos elementos fundamentais para a movimentação do corpo humano são os músculos. Para que eles “funcionem”, é necessário um estímulo. Este estímulo vem em forma de impulso elétrico controlado pelo sistema nervosocentral, responsável em comandar os movimentos musculares. O sistema nervoso central é formado por células nervosas, chamadas de neurônios, sensíveis a estímulos e com a capacidade de conduzir os sinais elétricos através de impulsos elétricos, gerados a partir de reações eletroquímicas. Estes impulsos se deslocam pelas fibras nervosas até chegarem ao seu destino. Todo estímulo recebido pelo homem, seja ele gerado pelo próprio corpo ou do meio externo, como som, olfato, tato, luz e movimentos do corpo, gera um impulso que será conduzido ao sistema nervoso central (via aferente) e este irá interpretá-lo e processá-lo, gerando uma resposta. Esta resposta retorna pelos nervos motores (via eferente) que, na sua extremidade final se encontram conectados aos músculos e resultam em uma contração muscular que irá gerar algum movimento muscular, resultando, por exemplo, em um movimento das pernas, mãos etc. 64 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III Corte de módulo espinhal Axônio de outro neurônio motor Axônio de um neurônio motor Junção neuromuscular Figura 28 – Placa motora ou sinapse muscular Para percorrer todo esse caminho, tanto pela via aferente como eferente, o impulso elétrico é transmitido por uma cadeia de neurônios que se conectam entre si por meio de sinapses. Figura 29 – Neurônios Para entender um pouco como a sinapse se dá é necessário olhar o neurônio mais de perto e entender sua estrutura básica. Eles possuem um corpo celular e dois tipos de terminações, os dendritos, que são terminais de recepção e, na outra extremidade, o axônio, terminal de transmissão. Os sinais circulam em um único sentido, entrando pelos dendritos e saindo pelo axônio. Os dendritos podem receber estímulos originados de diversos outros neurônios, mas só irá transmiti-los para um único. 65 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA Substância de Nissl (retículo granuloso) Núcleo Dendritos Corpo celular Axônio Neurofibras Nódulo de Ranvier (nó neurofibroso) Ramificação do axônio (telodendro) Núcleo do glicócito (célula de Schwann) Bainha de mielina (estrato mielínico) Figura 30 – Esquema de um neurônio Os neurônios se classificam em: • neurônios receptores (aferentes), também chamados de neurônios sensitivos, recebendo estímulos sensoriais e conduzindo-os até o sistema nervoso central. São encontrados, por exemplo, na retina, sensíveis à luz; na pele, principalmente nas extremidades dos membros, para o tato; no ouvido, para os estímulos sonoros etc.; • neurônios motores (eferentes), também chamados de efetores, que conduzem o impulso de resposta ao estímulo recebido para os músculos, glândulas, etc., ou seja, o estímulo motor; • neurônios associativos ou interneurônios, que fazem as conexões entre os receptores e motores. De uma forma resumida, pode-se ver um exemplo de todo o percurso gerado desde o estímulo nervoso, a interpretação do sistema nervoso central e a resposta que atinge seu destino provocando o estímulo. Estímulo Sinapse Neurônio Impulso nervoso Impulso nervoso Neurônio Vesículas com acetilcolina Figura 31 – Sinapse neural 66 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III A importância de entender esse sistema é que, em determinadas atividades, ambientes e situações, ele poderá responder de forma diferente devido às suas características. Um exemplo é a questão da fadiga, quando os estímulos resultam em uma frequência elevada de sinapses, gerando uma diminuição na sua capacidade de transmissão e, consequentemente, as respostas esperadas não ocorrem como deveriam. Outra situação encontrada é conhecida como efeito residual, causado por um estímulo que se repete rapidamente utilizando o mesmo canal. Observa-se que o segundo estímulo é transmitido mais facilmente e entende-se que os neurônios são capazes de armazenar informações por um período que pode variar de minutos a horas. Quando esse estímulo é repetido por um período mais longo, como vários dias, pode causar uma alteração física da sinapse, fazendo com que ela ocorra com maior facilidade – conclui-se, assim, que existe uma capacidade de memória e aprendizado. Também pode-se observar que algumas alterações do ph sanguíneo resultam em alterações na atividade neuronal, sendo que um teor alcalino aumenta a excitabilidade enquanto a acidez reduz consideravelmente a resposta neural. Um exemplo é a cafeína, que provoca o efeito de aumentar a resposta neural; por outro lado, os fármacos anestésicos geram o efeito contrário, diminuindo-a. 6.2 Sistema muscular Agora iremos ver um pouco sobre os músculos, outro ponto importante do conhecimento para aplicação da Ergonomia. Os músculos apresentam as seguintes funções: • sustentação; • locomoção (movimentação); • fornecimento de calor; • manutenção da forma do corpo; • pressão sanguínea (coração). Os músculos fazem parte do sistema locomotor do corpo, transformando a energia química em movimento por meio da contração muscular. 67 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA Grande adutor Grande glúteo Bíceps femural Gastrocnêmio internoGastrocnêmio externo Tendão de aquiles Tíbia anterior Recto femural Grande adutor Grande oblíquo do abdome Grande oblíquo do abdomen Solear Costureiro Trapézio Trapézio Deltoide Extensor comum dos dedos e do pulso Grande peitoral Músculos faciais Músculo frontal Músculo temporal Músculo occiptal Tríceps Vasto interno Grande dorsal Bíceps braquial Músculoas abdominais Figura 32 – Musculatura esquelética Basicamente, os músculos trabalham em pares, sendo que enquanto um se contrai, o outro se estende. Bíceps contraído Tríceps relaxado Figura 33 – Contração 68 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III Bíceps relaxado Tríceps contraído Figura 34 – Extensão muscular Tendões Músculo contraído Músculo relaxado Figura 35 – Músculos esqueléticos Saiba mais Veja a animação demonstrando a contração muscular e a estrutura microscópica do músculo em: BRASIL. Ministério da Educação e Culura. Contração muscular. [s.d.]. Disponível em: <http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10087/contracao_ muscular.swf>. Acesso em: 25 set. 2014. 69 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA Existem tipos diferentes de músculos, com características distintas: • os tecidos musculares estriados esqueléticos são os mais importantes para os estudos ergonômicos, uma vez que estão sob o controle consciente e são responsáveis pelos trabalhos externos. Praticamente 40% de todos os músculos do corpo são estriados esqueléticos, totalizando 434. Em torno de 36% deles são responsáveis pela postura, trabalhando sempre em pares; • os tecidos musculares lisos estão presentes em diversos órgãos internos e nas paredes dos vasos sanguíneos. O controle de contração tem pouco ou nenhum controle consciente; • os tecidos musculares estriados cardíacos encontram-se, obviamente,no coração. São diferentes dos demais, apresentando estriação transversal e contração involuntária, sem receber sinais do sistema nervoso central. Figura 36 – Formatos dos diferentes tipos de tecido muscular Quadro 1– Características dos tipos musculares Tipos de músculos Nº de núcleos por célula Estrias transversais Velocidade (da contração) Comando nervoso Não estriado, liso ou visceral 1 Ausentes Lenta Sistema Nervoso Autônomo (involuntário) Estriado cardíaco 1 Presentes Rápida Sistema Nervoso Autônomo (involuntário) Estriado esquelético Vários Presentes Rápida Cerebral (voluntário) 70 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III A estrutura da célula (fibra) muscular estriada esquelética está representada na figura a seguir, desde o músculo visível a olho nu em (1) até o nível ultramicroscópico em (6). 1 2 3 4 5 6 A A H SE M I I SE M I I SE M I I Actina Miosina SE M I I H Z Z Z Z Figura 37 – Estrutura do músculo esquelético O músculo é constituído de um grande número de fibras ou células. A célula apresenta-se com estriação transversal e, se observarmos uma célula isolada, podemos ver que ela contém no seu interior inúmeras fibrilas dispostas longitudinalmente, sendo chamadas de miofibrilas. Na figura anterior, nos esquemas 4 a 6, há um aumento crescente, porções de uma miofibrila. Nota-se que a miofibrila apresenta estriações transversais que seguem um padrão definido: o trecho compreendido entre duas estrias Z denomina-se sarcômero, formando a unidade estrutural e fisiológica da contração, constituída pelos filamentos de proteínas conhecidos como miosina (mais grossos) e actina (mais delgados); a faixa mais clara, situada entre duas bandas A, chama-se banda I. No momento da contração o que se verifica é que os filamentos formados pela actina e miosina não alteram o tamanho, mas sim deslizam entre elas, resultando em uma diminuição do tamanho dos sacômeros, chegando a atingir a metade do seu comprimento original. Estágio A Estágio B Estágio C Figura 38 – Representação da sequência de contração da fibra muscular sendo (A), relaxada e (C), totalmente contraída 71 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA Essa estrutura define a força do músculo conforme a quantidade de fibras contraídas. Os homens possuem uma massa muscular mais espessa que as mulheres, possuindo mais fibras e, por isso, as mulheres podem exercer uma potência máxima de 70% em relação aos homens. 6.3 Fisiologia muscular Como citado anteriormente, a atividade muscular acontece por meio de uma transformação energética química. Um pouco de conhecimento de bioquímica é necessário para compreender a fisiologia muscular. A amiofibrila apresenta água (solvente), íons minerais catalisadores (Ca++, Mg++, K+), ATP (fonte imediata de energia), CP (creatina-fosfato ou fosforilcreatina, que é uma fonte de energia de reserva) e actomiosina (actina + miosina), constituindo o material contrátil. A energia necessária para a contração muscular é fornecida pela ATP e essa contração ocorre na presença de íons magnésio, potássio e cálcio. A actomiosina só se contrai na presença de tais elementos. A energia para formar moléculas de ATP vem do glicogênio, que é um carboidrato complexo, formado por muitas moléculas de glicose associadas. Pela atividade enzimática das células, a grande molécula de glicogênio se parte nas suas unidades de glicose. As moléculas de glicose são então quimicamente rompidas por dois processos diferentes, o de fermentação (anaeróbico) ou da respiração aeróbia, sendo que os dois processos ocorrem nos músculos, liberando energia, que será armazenada na ATP. Entretanto, cabe uma observação: quando o processo da respiração aeróbica não é suficiente ou há deficiência na oxigenação, geralmente durante uma atividade intensa ou prolongada, o outro processo biológico da quebra da molécula da glicose, fermentação, é utilizado, mas neste caso, na sequência de reações bioquímicas tem-se o ácido pirúvico sendo convertido em ácido lático (fermentação lática). Ele se acumula entre as fibras musculares, gerando a dor muscular; também é um processo menos eficiente que adianta a fadiga muscular e faz com que o organismo queime carboidratos armazenados nos músculos que, portanto, devem ser repostos para outras atividades serem executadas. Leva tempo para eliminar o ácido lático do corpo, o que provoca desconforto e dor muscular. O excesso de ácido lático acumulado no músculo faz com que ele não consiga se contrair ou responder aos estímulos, agindo como um agente tóxico para o músculo. Ao retomar a oxigenação normal da musculatura, parte do ácido lático que se acumulou converte- se em ácido pirúvico e então passa pela série de reações do ciclo de Krebs, havendo uma liberação muito maior de energia. O ácido lático remanescente é conduzido ao fígado pela corrente sanguínea, e então convertido em glicogênio. Para cada molécula de glicose utilizada na glicólise, há um lucro final de duas moléculas de ATP. Esse processo libera somente cerca de 5% de energia química potencial da molécula da glicose em relação ao que é obtido na respiração aeróbia. 72 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III Contração Contração Relaxamento Actomiosina - ATP Actomiosina - ADP Glicose ATP ADP + Pi +P Glicogênio (Fonte primária) Creatina fosfato CreatinaRespiração aeróbica Fermentação láctica Relaxamento Relaxado Contraído e e Figura 39 – Mecanismo da atividade muscular Os íons de cálcio participam da reação de quebra da ligação fosfato da ATP, na presença da enzima ATPase, necessária para a liberação da energia para a contração. A fonte primária de energia para a contração é o glicogênio do músculo. A creatina-fosfato é uma fonte energética utilizada na síntese da ATP no relaxamento muscular. Seguindo esta linha de raciocínio, é preciso abordar um pouco sobre a irrigação sanguínea do músculo, uma vez que ela é responsável em levar os suprimentos de oxigênio e glicogênio, entre outras substâncias. O sistema circulatório é formado pelas artérias que, a partir do coração, vão se ramificando ao longo do corpo e diminuindo de calibre até se tornarem vasos capilares. Existem diversos vasos capilares no interior dos músculos; eles são extremamente finos, chegam a ter o diâmetro equivalente a um glóbulo vermelho (que possui 0,007mm), o que os força a fluírem pelo capilar um atrás do outro, facilitando assim a transferência de substâncias do sangue através da parede do capilar para o tecido adjacente – no caso, o tecido muscular. Esses vasos capilares circulam nas bainhas conjuntivas do tecido muscular. Capilares Endomísio Epimísio Perimísio Vasos sanguíneos Músculo estriado esquelético em corte transversal Figura 40 – Representação dos vasos capilares dentro do tecido muscular estriado 73 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA Como os vasos capilares estão inseridos entre as fibras musculares, quando elas se contraem, acabam comprimindo as paredes dos capilares e diminuindo, se não parando, a circulação sanguínea. Quando o músculo relaxa, a circulação volta a ocorrer. Por isso é importante que a musculatura alterne entre a contração e relaxamento com certafrequência para que a circulação ocorra adequadamente. O efeito da irrigação sanguínea deficiente no tecido muscular leva à fadiga muscular. Para sua recuperação, torna-se necessário um período de descanso. Uma das principais consequências da circulação deficiente é a falta de oxigenação adequada e, conforme já visto anteriormente, desencadeando o processo anaeróbico que ira produzir um acúmulo de ácido lático, potássio, dióxido de carbono, água e também calor. A diminuição da circulação devido à contração muscular será maior conforme esta contração for mais forte e, portanto, menor o tempo que ela poderá ser mantida. Te m po su po rt áv el (m in ) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Contração muscular (% da força máxima) 0 20 40 60 80 100 Figura 41 – Relação entre o grau de contração e o tempo suportável 6.4 Metabolismo Ao se realizar um trabalho qualquer, o nosso corpo está transformando, produzindo ou consumindo energia, que pode ser térmica, química ou elétrica. De uma forma simples, pode-se comparar o homem a um processo em que, de um lado, temos a entrada de ar (comburente) e alimentos (combustível) e de outro, uma série de reações químicas (bioquímica) que irão resultar em atividades mentais, musculares etc. que resultarão em algum tipo de trabalho. O metabolismo é exatamente o estudo das questões energéticas sofridas em um organismo vivo; pode-se defini-lo como sendo o conjunto de transformações e reações por meio das quais são realizados os processos de síntese e degradação que liberam energia. 74 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III A origem da palavra “metabolismo” vem do grego (metabolê = mudança), e essas reações químicas são necessárias para a manutenção da vida. Em resumo, temos que a alimentação, em conjunto com a respiração, são as fontes físicas e biológicas que, quando transformadas em energia, possibilitam o funcionamento do organismo. Quando se analisa a questão energética, pode-se comparar o organismo humano a um complexo sistema térmico no qual os alimentos que foram ingeridos serão transformados em combustível. Este combustível é chamado de glicogênio, passando por uma reação exotérmica, na qual ele é oxidado, resultando em energia. Este processo se dá com ajuda de enzimas e há a produção de subprodutos como o dióxido de carbono, a água o próprio calor, e todos eles serão eliminados por meio de algum processo específico. Há três funções que são vitais para que este processo ocorra: a nutrição, que é a ingestão dos elementos essenciais para o nosso organismo; a respiração, que torna possível a oxidação desses elementos e produz energia química; e a síntese, que ocorre com moléculas estruturais que se utilizam da energia produzida. Os processos metabólicos são divididos em dois grupos: anabolismo (reações de síntese) e catabolismo (reações de degradação). Essas reações são importantes, uma vez que o anabolismo representa reações químicas construtivas, que produzem nova matéria orgânica nos seres vivos, e o catabolismo constitui reações químicas destrutivas, com uma quebra de substâncias. O metabolismo do organismo humano pode ser dividido conforme a sua função, sendo: • metabolismo energético; e • metabolismo basal. O metabolismo energético, no qual as reações químicas dizem respeito ao gasto de energia da célula, se divide em dois grandes grupos: o aeróbico, com consumo de oxigênio, e o anaeróbico, que acontece por meio de fermentação no interior do tecido muscular, conforme já abordado anteriormente. A energia gasta para manter as funções vitais, tais como a respiração, a batida do coração e a temperatura corporal, entre outras, é chamada de metabolismo basal, sendo uma quantidade considerável de energia. Fatores como peso, prática de atividade física, idade, sexo, altura, genética etc. influenciam o metabolismo, fazendo com que se gastem quantidades maiores ou menores de energia. Isso pode ser visto em pessoas magras que se mantêm magras mesmo comendo de tudo enquanto outras pessoas vivem sempre na luta contra a balança. 75 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA Oxigênio Alimentos Proteínas Carboidratos Gorduras Estômago e intestinos Pulmões PulmõesFígado Músculos Aminoácidos Aminoácidos Hidrocarbonetos Gorduras Estoque Glicogênio Ácido lático Energia Calor CO2 CO2 CO2 Oxidação CO2 O2 H2O O2 Figura 42 – Representação esquemática das funções do metabolismo humano Resumo A antropometria mostra-se de extrema importância para a Ergonomia, uma vez que é responsável em estudar as dimensões do corpo humano e as diferenças de estatura, largura, altura, peso, distância, comprimento, espessura e alcance dos movimentos. Vários estudiosos desenvolveram suas técnicas e propostas para obter as medidas, diferenciando etnias e constituições físicas. Contudo, em cada um desses estudos é possível encontrar resultados diferentes, o que nos leva a concluir que deve-se ter o discernimento de escolher um ou mais métodos para serem aplicados a cada projeto executado, conforme a sua finalidade, características da sua população e das atividades que serão executadas por elas. 76 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III Além de todas as questões antropométricas, o conhecimento sobre o sistema muscular e seu funcionamento complementa o estudo necessário para poder definir os tipos de esforços, intensidades e frequências que serão executados e, além de tudo isso, possibilita entender as lesões possíveis quando seus limites não forem respeitados. Para isso, torna-se necessário aprofundar o conhecimento sobre as fibras musculares, seus tipos e suas respostas tanto na questão do esforço quanto da velocidade de resposta. É preciso também compreender, no nível celular, as reações bioquímicas que ocorrem para garantir o acesso aos nutrientes e à oxigenação, conforme o trabalho a que está sendo submetido, bem como a retirada dos resíduos oriundos dessas reações e que serão a fonte de distúrbios ou lesões dos tecidos. Exercícios Questão 1. A imagem a seguir ilustra a preocupação com a adaptação do ambiente de trabalho ao trabalhador. Nesse sentido, a antropometria permite caracterizar adequadamente as dimensões físicas do aparelho locomotor a fim de ter êxito nessa tarefa. Leia as afirmativas a seguir, relacionadas a essa ideia: Figura Disponível em: <http://lcmtreinamento.com.br/wp-content/uploads/2014/05/ergon.jpg.>. Acesso em: 10 out. 2014. I – A falta de um projeto correto de análise dos esforços executados pelo trabalhador para se alcançar o controle do seu equipamento, ferramentas e peças durante a sua operação, pode ocasionar posturas inadequadas e provocar esforços excessivos ou desnecessários que resultarão em distúrbios no aparelho locomotor e/ou em dor. 77 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a ERGONOMIA II – As características de grande extensão do território brasileiro exigem uma atenção e cuidado especial ao se utilizar tabelas referenciais idênticas em todo território nacional, pois as características antropométricas de trabalhadores da região norte podem ser distintas das características de trabalhadores da região sul. Por isso, é necessária uma análise mais criteriosa para cada projeto, em cada momento e regiãodo Brasil. III – São muitos os fatores que afetam as características antropométricas de um indivíduo, por exemplo, a etnia, o tipo físico, a constituição ectomorfa, mesomorfa e endomorfa, a idade e o nível de desenvolvimento, entre outros. Com base nas afirmativas apresentadas anteriormente, escolha a alternativa correta: A) As três afirmativas estão incorretas. B) A afirmativa II está correta e as afirmativas I e III estão incorretas. C) As afirmativas I e II estão corretas e a afirmativa III está incorreta. D) A afirmativa I está correta e as afirmativas II e III estão incorretas. E) As três afirmativas estão corretas. Resposta correta: alternativa E. Análise das afirmativas I – Afirmativa correta. Justificativa: o ajuste do ambiente ao trabalhador permite que a postura adotada durante a execução da tarefa laboral seja mais adequada e confortável, minimizando assim a sobrecarga às estruturas do aparelho locomotor e diminuindo o risco de lesões. II – Afirmativa correta. Justificativa: a grande extensão do território nacional, bem como os movimentos de imigração ao longo da história do Brasil, fez com que as características antropométricas fossem distintas de região para região e particularmente diferentes de tabelas referenciais usadas em outros países. Por isso, deve- se levar em conta essas características para que se tenha êxito no ajuste do ambiente de trabalho ao trabalhador. III – Afirmativa correta. Justificativa: são muitos os fatores que interferem nas características antropométricas dos trabalhadores, como a etnia, o tipo físico, a constituição ectomorfa, mesomorfa e endomorfa, a idade, o nível de desenvolvimento, entre outros. 78 Re vi sã o: N om e do re vi so r - D ia gr am aç ão : N om e do d ia gr am ad or - d at a Unidade III Questão 2. (SEAP/SES-DF 2014) A figura apresentada mostra duas maneiras diferentes de se levantar um objeto pesado. Errado Certo Figura Uma postura inadequada, durante uma prática laboral, pode levar a acidentes que causam afastamento do trabalhador, o que acarreta prejuízos de diversas ordens. A esse respeito, o conjunto de saberes que estuda as relações entre segurança e prevenção de acidentes de trabalho é denominado A) Ergonomia. B) Psicologia. C) Parapsicologia. D) Ecologia. E) Capacitação. Resposta desta questão na plataforma.
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