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Introducción

El origen más comun de las lesiones músculo-esqueléticas debidas a la carga física es la sobrecarga de las articulaciones, los tendones, los ligamentos... y, en general, las estructuras corporales del aparato locomotor. Estas sobrecargas pueden derivarse de niveles excesivos de esfuerzos, de la duración y de la repetititvidad de los mismos. Además de lesiones, los sobreesfuerzos musculares pueden provocar incomodidad y fatiga.

Determinar si un esfuerzo puede resultar perjudicial es una tarea compleja dado que depende de múltiples factores. Por una parte existen condicionantes fisiológicos como la postura en la que se realiza el esfuerzo, los paquetes musculares implicados o la velocidad con la que se realiza el movimiento. Por ejemplo, cada músculo tiene una función y una disposición espacial diferente que influye en su capacidad para ejercer fuerzas dependiendo de la postura adoptada. La fuerza máxima de contracción de un músculo es aproximadamente de 8,5 kg por cada centímetro cuadrado de sección. Sin embargo, esto es solo cierto si el músculo trabaja en un nivel de contracción normal. Cuando el músculo se acerca a sus límites de contracción o estiramiento disminuye su capacidad de producir fuerza, y si el esfuerzo implica movimiento, el nivel de contracción puede variar durante el mismo. También es conocido que la fuerza desarrollada por un músculo disminuye con la velocidad con la que se realiza el movimiento. Por otra parte, existen condicionantes individuales y poblacionales. Por ejemplo, la capacidad biomecánica de los hombres es un 20% superior a la de las mujeres, e incluso entre personas con la misma constitución la capacidad biomecánica puede variar de forma considerable.

Por otra parte, existen condicionantes individuales y poblacionales. Por ejemplo, la capacidad biomecánica de los hombres es un 20% superior a la de las mujeres, e incluso entre personas con la misma constitución la capacidad biomecánica puede variar de forma considerable.

Para determinar con exactitud si una determinada acción que requiera ejercer fuerzas puede provocar incomodidad, fatiga o lesiones, es necesaria la consideración de todos los factores condicionantes mencionados. Esto es una tarea compleja que, en cierta medida, puede abordarse mediante el cálculo biomecánico (en Ergonautas puedes encontrar el software BIO-Mec para la realización de análisis biomecánicos). Sin embargo, aunque la valoración biomecánica permite una evaluación detallada y específica del riesgo, puede resultar costosa de realizar. El método de valoración del riesgo definido en la norma EN 1005-3 (Límites de fuerza recomendados para la utilización de máquinas) proporciona una manera más simple de identificar y valorar de forma cuantitativa y cualitativa estos riesgos.

Aún a pesar de la mayor simplicidad del método propuesto en la norma EN 1005-3 frente a otro tipo de técnicas de análisis del riesgo por fuerzas ejercidas, el proceso de cálculo puede resultar costoso y requiere de ciertos conocimientos de matemáticas y estadística. Por ello es recomendable el empleo de software de cálculo como Fuerzas - EN1005-3 que Ergonautas pone a tu disposición.

 Recuerda...

El origen más comun de las lesiones músculo-esqueléticas debidas a la carga física es la sobrecarga de las estructuras corporales del aparato locomotor. Estas sobrecargas pueden derivarse de niveles excesivos de esfuerzos, de la duración y de la repetititvidad de los mismos.

 Recuerda...

El riesgo por sobreesfuerzos depende de condicionantes fisiológicos, individuales y poblacionales.

Figura 1:

Disposición muscular en flexión de antebrazo.

La Norma EN 1005-3

La Norma EN 1005-3 establece los límites de aplicación de fuerzas recomendados y el procedimiento de cálculo de los niveles de riesgo asociados a las mismas, permitiendo identificar situaciones potencialmente perjudiciales o el correcto diseño de máquinas y puestos de trabajo. La norma parte de evidencias científicas respecto a la fisiología y la epidemiología del trabajo manual para establecer los límites de fuerzas recomendados. Para los procedimientos de cálculo establece ciertas simplificaciones de base estadística (sobre la población europea), que aunque reducen la precisión de los cálculos, aumentan su aplicabilidad en la práctica tanto en el ámbito laboral como en el doméstico. Así pues, la norma es aplicable tanto a trabajadores (adultos, sanos y con capacidades físicas normales) como a la población general (incluyendo jóvenes y ancianos).

La norma EN 1005-3 evalua el riesgo basándose en la capacidad de generar fuerza de los usuarios o trabajadores siguiendo el esquema general de cálculo que se muestra en la Figura 2 (puedes agrandar la imagen haciendo click sobre ella). Aunque el procedimiento detallado de cálculo se expondrá más adelante se describe ahora de forma general. Como suposiciones de partida se considera que los esfuerzos pueden realizarse de manera óptima y bajo circunstancias ideales, es decir, con la posición adecuada de las extremidades y el tronco, con un intervalo de movimiento dentro de los rangos permisibles, con una adecuada dirección de aplicación de las fuerzas y permitiendo la variación de los movimientos y esfuerzos realizados. El cálculo debe realizarse para cada una de las acciones de aplicación de fuerzas presentes en la actividad evaluada. Solo si alguna acción es poco frecuente o exige ejercer muy poca fuerza puede ser evaluada de un modo más general.

En el esquema general de cálculo pueden distinguirse tres pasos:

Paso A

En este primer paso se parte del tipo de acción de aplicación de fuerzas que se está evaluando y de la población de usuarios/trabajadores potenciales. A partir de estos datos se establece la distribución estadística de las Fuerzas Isométricas para la acción evaluada y se determina la Fuerza Isométrica Máxima (FB) para la población de usuarios potenciales.

Un fuerza isomométrica es aquella en la que, durante se aplicación, no se produce una variación en la longuitud del músculo, no provocándose ningún movimiento de la carga o punto de aplicación de la fuerza resistente. La Fuerza Isométrica Máxima (FB) se obtiene a partir de la distribución estadística de las Fuerzas Isométricas para la acción evaluada considerando qué fuerza máxima podría ejercer un determinado porcentaje de la población sin producirle fatiga. La norma establece ese porcentaje de población protegida en un 85% cuando el cálculo se realiza para trabajadores o usuarios profesionales, y en un 99% cuando estudia a la población general.

Para el cálculo de la Fuerza Isométrica Máxima (FB) se pueden emplear tres procedimientos diferentes que se expondrán más adelante, y que se distinguen por su precisión y complejidad de cálculo.

Paso B

Determinada la Fuerza Isométrica Máxima (FB) en el paso anterior, en el Paso B se consideran las condiciones en las que se realiza la acción. Como se ha indicado anteriormente, el riesgo no depende únicamente de la magnitud de la fuerza ejercida, sino también de su duración, su frecuencia y su velocidad. A a partir de estos tres factores, y de la Fuerza Isométrica Máxima (FB), se calcula en este paso la Fuerza Isométrica Máxima Reducida o Corregida (FBr). Ésta es la fuerza que, en las condiciones dadas (tipo de acción, población de trabajadores/usuarios, velocidad, frecuencia y duración de la acción) podría ejercerse sin una fatiga significativa. Para obtener FBr se multiplica FB por un conjunto de multiplicadores.

Paso C

La norma establece tres zonas de riesgo para las acciones de aplicación de fuerzas: Recomendada, No Recomendada y A evitar. Conocida la Fuerza Isométrica Máxima Reducida o Corregida (FBr), el cálculo continúa determinando la Fuerza Máxima Recomendada para la acción evaluada. Este valor se obtiene multiplicando el valor de FBr por un multiplicador que depende de la zona de riesgo que se desea para la acción (en general, Recomendada). Finalmente, comparanfo la Fuerza Máxima Recomendada con la realmente observada se obtiene un Indice de Riesgo.

Figura 2:

Esquema de cálculo de la norma EN 1005-3.

 Recuerda...

La norma EN 1005-3 establece los límites de fuerzas recomendados y el procedimiento de cálculo de los niveles de riesgo asociados a las mismas.

Como suposiciones de partida se considera que los esfuerzos pueden realizarse de manera óptima y bajo circunstancias ideales.

El cálculo debe realizarse para cada una de las acciones de aplicación de fuerzas presentes en la actividad evaluada.

 Recuerda...

En el esquema general de cálculo de la norma EN 1005-3 pueden distinguirse tres pasos.

En el PASO A se determina la Fuerza Isométrica Máxima (FB) para la población de usuarios potenciales.

En el PASO B se determina la Fuerza Isométrica Máxima Reducida (FBr) considerando la duración, la frecuencia y la velocidad de la acción.

En el PASO C se establece el nivel de riesgo de la acción de entre tres niveles posibles: Recomendado, No recomendado y A evitar

Procedimiento de cálculo: Paso A

Determinación de las acciones de fuerza a evaluar

Para comenzar se analizará detalladamante la actividad del trabajador/usuario en las tareas que requieran acciones de aplicación de fuerzas. Dependiendo de si se está evaluando una actividad ya existente, o diseñando una actividad nueva, las acciones serán las observadas o las que se preven que vayan a realizarse. Tras el análisis se establecerán qué acciones son las que se evaluarán. En general, el cálculo debe realizarse para cada una de las acciones observadas. Solo si alguna acción es poco frecuente o exige ejercer muy poca fuerza puede ser evaluada de un modo más general.

Determinación del tipo de las acciones

Conocidas las acciones de aplicación de fuerza que se incluirán en la evaluación se establecerá a qué tipo de acción corresponde cada una de ellas. La norma define 13 posibles tipologías de acción divididas en 4 grupos que se muestran a continuación.


Grupo: Trabajo con la mano
Grupo:Trabajo con el cuerpo completo de pie
Grupo:Trabajo con el pie sentado con apoyo del tronco
Grupo: Trabajo con el brazo en posición sentada


Determinación de los trabajadores/usuarios potenciales

Dado que las fuerzas isométricas máximas dependen del sexo y la edad, debe establecerse que trabajadores/usuarios realizarán las acciones. Pueden darse diferentes casos:

  • Un solo trabajador/usuario específico: Es el caso en el que las acciones las llevará a cabo un trabajador concreto. La evaluación se realizará considerando el sexo y la edad del trabajador.
  • Multiples trabajadores/usuarios: Es el caso en el que las acciones las llevará a cabo un grupo de trabajadores con diferentes edades y sexos. En este caso es necesario definir la porcentaje de hombres y mujeres en el grupo, así como el porcentaje de trabajadores en cada rango de edad (menores de 20 años, entre 20 y 50 años y mayores de 50 años). Se escogerá esta opción si las acciones serán realizadas por un grupo de trabajadores o usuarios concreto y conocido de los que es posible obtener la proporción o número de hombres y mujeres y rangos de edad. También se empleará esta opción si las acciones las realizará una población de trabajadores de la que tenemos datos estadísticos de la proporción de hombres, mujeres y edades. Es el caso, por ejemplo, de la población española, de la que podemos obtener los datos consultando tablas demográficas.
  • Población estimada: Si las acciones serán realizadas por un grupo numeroso de personas de las que desconocemos datos estadísticos respecto al sexo y la edad, la norma permite emplear la distribución de sexo y edad de la población laboral europea general para realizar los cálculos. Esta es la opción más conveniente, por ejemplo, para calcular las fuerzas máximas en el diseño de una máquina que está destinada a ser empleada por trabajadores en múltiples lugares de trabajo, o cuando las acciones serán realizadas por un grupo muy numeroso de trabajadores. La distribución en porcentaje de sexo y edad de los trabajadores que se empleará en ese caso será la mostrada en la Tabla 1.

Determinación del nivel de protección de la población

La Fuerza Isométrica Máxima (FB) se obtiene a partir de la distribución estadística de las Fuerzas Isométricas para la acción evaluada considerando qué fuerza máxima podría ejercer un determinado porcentaje de la población sin producirle fatiga. La norma establece ese porcentaje de población que debe protegerse en un 85% cuando el cálculo se realiza para trabajadores o usuarios profesionales, y en un 99% cuando estudia a la población general o el ámbito es doméstico.

Cálculo de la Fuerza Isométrica Máxima (FB)

Una vez conocidas las acciones de aplicación de fuerza a evaluar, los tipos a los que pertenecen, los trabajadores/usuarios potenciales, la distribución de su edad y sexo y el ámbito del estudio (profesional o doméstico), es posible calcular la Fuerza Isométrica Máxima (FB). Para su cálculo la norma estable tres posibles alternativas de diferente precisión y complejidad. Cada una de ellas puede emplearse cuando se dan ciertas condiciones y asumen ciertas simplificaciones en el cálculo, salvo la Alternativa 3 que realiza un cálculo más exacto. Las tres alternativas de cálculo se expondrán más adelante en este documento.

Edad Mujeres Hombres
Menores de 20 años 1,6% 2,0%
Entre 20 y 50 años 31,6% 43,8%
Más de 50 años 7,6% 13,4%

Tabla 1:

Distribución porcentual del sexo y la edad en la población laboral adulta europea.

 Recuerda...

En el Paso A del procedimiento de cálculo se debe:

Determinar las acciones de fuerza a evaluar. En general, el cálculo debe realizarse para cada una de las acciones observadas.

Determinar el tipo de las acciones. La norma define 13 posibles tipologías de acción.

Determinar los trabajadores/usuarios potenciales. Las opciones son: Un solo trabajador/usuario específico, multiples trabajadores/usuarios o población estimada.

Determinar el nivel de protección de la población. Debe protegerse al 85% cuando el cálculo se realiza para trabajadores o usuarios profesionales, y al 99% cuando estudia a la población general o el ámbito es doméstico.

Calcular la Fuerza Isométrica Máxima (FB). Para ello se empleará alguno de los 3 procedimientos de cálculo establecidos por la norma.

Procedimiento de cálculo: Paso B

Determinación de la capacidad corregida

En el Paso A se ha calculado la Fuerza Isométrica Máxima (FB), en el Paso B se considerarán las condiciones en las que se realiza la acción. Como se ha indicado anteriormente, el riesgo no depende únicamente de la magnitud de la fuerza ejercida, sino también de su duración, su frecuencia y su velocidad. A a partir de estos tres factores, y de la Fuerza Isométrica Máxima (FB), se calcula en este paso la Fuerza Isométrica Máxima Reducida o Corregida (FBr). Ésta es la fuerza que, en las condiciones dadas (tipo de acción, población de trabajadores/usuarios, velocidad, frecuencia y duración de la acción) podría ejercerse sin una fatiga significativa.

Para obtener FBr se multiplica FB por tres multiplicadores: multiplicador de velocidad (mv), multiplicador de frecuencia (mf) y multiplicador de duración (md).


FBr = FB * mv * mf * md

Multiplicador de velocidad (mv)

La fuerza de contracción desarrollada por un músculo disminuye con la velocidad con la que se realiza el movimiento. El factor multiplicador de movimiento considera este hecho disminuyendo la Fuerza Isométrica Máxima si el movimiento es rápido. El valor de mv se obtiene de la Tabla 2.

Multiplicador de frecuencia (mf)

Un acción repetida frecuentemente provoca fatiga, lo que hace dismuir la capacidad muscular para genera fuerza. El grado de disminución de la capacidad de contracción muscular depende tanto del tiempo de duración de la acción como de la frecuencia. Mayor frecuencia y duración de la acción implican una mayor disminución de la Fuerza Isométrica Máxima (FB). El valor de mv se obtiene de la Tabla 3.

Multiplicador de duración (md)

La fatiga producida por el desarrollo de una acción es acumulativa, es decir, aumenta con el tiempo que la acción es desarrollada. Asi pues, dada una acción concreta, se proce fatiga con el tiempo en los paquetes musculares implicados en la aplicación de fuerza en función de su duración. Pero además, otras acciones, que sin ser iguales a la evaluada son similares por activar los mismos paquetes musculares, acumulan también fatiga en ellos. Por ello, para determinar el factor Multiplicador de duración (md), se tendrá en cuenta que la duración de la acción son las horas de trabajo dedicadas a la acción que se está considerando más las dedicadas a todas las acciones similares a ella.

En definitiva, la duración total de las acciones es la duración de la tarea en la que se realizan las acciones de fuerza. Debe considerar el tiempo de trabajo de la acción actual incluyendo las interrupciones, así como la de todas las acciones similares a ésta. Se entiende por similares a las acciones que se realizan en una postura parecida con la misma parte del cuerpo. Por ejemplo, si la acción actual es empujar con un brazo en posición sentada, y existe otra acción tirar con un brazo en posición sentada, ambas serían acciones similares, y al introducir la duración total de las acciones debe considerarse la duración conjunta de ambas. El valor de mv se obtiene de la Tabla 4.

Velocidad del movimiento mv
Inmovilidad o movimiento muy lento 1
Movimiento apreciable 0,8

Tabla 2:

Multiplicador de velocidad (mv)

  Duración de la acción
(min)
Frecuencia de la
acción (min-1)
≤ 0,05 > 0,05
≤ 0,2 1,0 0,6
> 0,2 - 2 0,8 0,4
> 2 - 20 0,5 0,2
> 20 0,3 no aplicable

Tabla 3:

Multiplicador de frecuencia (mf)

Duración (h) ≤ 1 > 1 - 2 > 2 -  8
md 1,0 0,8 0,5

Tabla 4:

Multiplicador de duración (md)

 Recuerda...

En el Paso B del procedimiento de cálculo se calcula la Fuerza Isométrica Máxima Reducida o Corregida (FBr). Ésta es la fuerza que podría ejercerse sin una fatiga significativa.

Para calcular FBr es necesario calcular previamente: el multiplicador de velocidad (mv), el multiplicador de frecuencia (mf) y el multiplicador de duración (md).

Conocidos los multiplicadores FBr se calcula con la fórmula: FBr = FB * mv * mf * md

Procedimiento de cálculo: Paso C

Determinación del riesgo de la acción

En el Paso B se ha calculado la Fuerza Isométrica Máxima Reducida o Corregida (FBr). Ésta es la fuerza que, en las condiciones dadas (tipo de acción, población de trabajadores/usuarios, velocidad, frecuencia y duración de la acción) podría ejercerse sin una fatiga significativa. Sin embargo, el hecho de que realizar la acción aplicando la fuerza máxima corregida en las condiciones dadas no suponga fatiga no implica que no pueda ser perjudicial para la salud. Los tejidos del aparato locomotor (articulaciones, tendones y vainas tendinosas, ligamentos, músculos, etc) tienen ciertos límites en su tolerancia al esfuerzo que deben ser considerados para establecer el riesgo de la acción.

Para recoger dicha tolerancia al riesgo se define un factor, denominado multiplicador de riesgo (mr), cuyo valor determina tres zonas de riesgo posibles. El riesgo en función del valor de mr se obtiene de la Tabla 5.

Suponiendo que dada una acción se ha observado que la fuerza que aplica el usuario/trabajador es Fo, y que FBr es la Fuerza Isométrica Máxima Reducida que se ha calculado para dicha acción, la siguiente ecuación nos permite conocer el valor de mr, y por tanto el riesgo asociado a la acción consultando la Tabla 5. En este caso a mr también se le conoce en determinadas aplicaciones como Indice de Riesgo.

mr = Fo / FBr 

Por otra parte, si se desea establecer cuál es la Fuerza Máxima Recomendada (FR) para una acción concreta de la que hemos calculado FBr, puede emplearse la misma fórmula pero con la forma siguiente:

FR = mr * FBr 

En esta fórmula, dando a mr el valor 0,5 obtendríamos la Fuerza Máxima Recomendada (FR). Dando a mr valores entre 0,5 y 0,7 obtendríamos intensidades de fuerza no recomendables y, finalmente, asignando a mr el valor 0,7 obtendríamos la cota inferior de las intensidades de fuerza a evitar.

Zona de Riesgo mr
Recomendada ≤ 0,5
No recomendada > 0,5 - 0,7
A evitar > 0,7

Tabla 5:

Multiplicador de riesgo (mr)

Zonas de Riesgo

La norma EN 1005-3 establece las tres zonas de riesgo mostradas en la Tabla 5. Cada una de ellas implica tomar decisiones sobre la intervención necesaria para reducir el riesgo detectado. Segun la norma EN 1005-3 estás serían:

Zona de Riesgo Intervención necesaria
Recomendada "El riesgo de trastornos o lesiones es despreciable. No es necesario intervenir."
No recomendada "El riesgo de trastornos o lesiones no puede igmorarse. Por ello el riesgo debe evaluarse y analizarse con más rigor, considerando factores adicionales de riesgo, incluidos los citados en este documento posteriormente. Este análisis puede dar como resultado que un valor del multiplicador del riesgo de 0,7 sea considerado como aceptable. Si, por otra parte, el análisis concluye que la utilización prevista de la máquina implica un riesgo, puede ser necesaria una modificación del diseño u otras medidas destinadas a reducir el riesgo."
A evitar "El riesgo de trastornos o lesiones es evidente y no puede aceptarse. Por esta razón es necesario tomar medidas para evitarlo."

Tabla 6:

Intervención necesaria en función del riesgo detectado

Factores adicionales que afectan al riesgo

La norma EN 1005-3 realiza ciertas suposiones de partida respecto a los esfuerzos realizados. Se considera que los esfuerzos evaluados se realizan de manera óptima y bajo circunstancias ideales, es decir, con la posición adecuada de las extremidades y el tronco, con un intervalo de movimiento dentro de los rangos permisibles, con una adecuada dirección de aplicación de las fuerzas y permitiendo la variación de los movimientos y esfuerzos realizados. Si las fuerzas evaluadas no se realizan en dichas condiciones, además de en otras referidas al entorno de trabajo, a aspectos psicosociales o a equipos de protección individual, puede producirse una infravaloración del riesgo. La Tabla 7 recoge los factores que, según la norma EN1005-5, deben ser considerados porque pueden provocar una infravaloración del riesgo evaluado.

Factor de Riesgo Descripción
Postura de trabajo Durante la actividad debe permitirse al trabajador/usuario cambiar su postura fácilmente de manera frecuente, sin que existan restricciones de movimiento. Además, debe evitarse que tenga que adoptar posturas en las que las articulaciones estén en posiciones extremas.
Aceleración y precisión del movimiento Los esfierzos que se realizan con gran aceleración provocan esfuerzos elevados en los tejidos del aparato locomotor. De la misma forma, los esfuerzos realizados con movimientos que requieren precisión provocan mayores requierimientos.
Vibración Las vibraciones son un factor de riesgo para los trastornos músculo-esqueléticos. Además, la combinación de esfuerzos y vibraciones pueden incrementar los riesgos independiendientes de ambos. Debería evitarse que las máquinas trasmitan vibraciones al trabajador.
Interacción hombre-máquina El trabajador debe poder controlar el ritmo de su trabajo, pudiendo activar o desactivar las máquinas que controla.
Equipos de protección individual Los equipos de protección individual pueden entorpecer los movimientos del trabajador. Esto debe tenerse en cuenta durante el diseño o evaluación del espacio de trabajo, considerando el entorpecimiento de movimientos o la disminución de fuerza que pueden provocar.
Entorno de trabajo Es necesario considerar condiciones del espacio de trabajo como la iluminación, el ruido o el ambiente térmico. La temperatura excesiva puede provocar fatiga rápidamente, mientras que temperaturas bajas pueden hacer necesario el uso de abrigos o guantes disminuyendo la movilidad o la destreza.

Tabla 7:

Factores adicionales de riesgo


Alternativas para el cálculo de la Fuerza Isométrica Máxima (FB)

Durante el Paso A de cálculo en el procedimiento establecido por el método es necesario calcular la Fuerza Isométrica Máxima (FB). Su cálculo no es inmediato y requiere de ciertos conocimientos de mátématicas y estadística básica. Para su cálculo la norma estable tres posibles alternativas de diferente precisión y complejidad. Cada una de ellas puede emplearse cuando se dan ciertas condiciones y asumen ciertas simplificaciones en el cálculo, salvo la Alternativa 3 que realiza un cálculo exacto. El software  Fuerzas - EN1005-3 que Ergonautas pone a tu disposición emplea la Alternativa 3.


Alternativa 1 de cálculo de la Fuerza Isométrica Máxima

La Alternativa 1 es el procedimiento de cálculo más simple de la Fuerza Isométrica Máxima (FB). Emplea los valores precalculados de FB mostrados en la Tabla 8. Los valores mostrados en dicha tabla han sido calculados empleando la Alternativa 3 de cálculo que se mostrará más adelante, considerando la proporción de sexo y edad de la población laboral europea (mostrada en la Tabla 1).

Esta alternativa de cálculo solo debe emplearse cuando se estima que la población de trabajadores usuarios es muy numerosa y sigue la misma distribución de sexo y edad que la población laboral europea. Como contrapartida a su simplicidad no permite evaluar acciones realizadas por un trabajador usuario específico o realizadas por un grupo de trabajadores/usuarios cuya distribución de sexo y edades sea diferente a la de la población laboral europea.

Tipo de Acción Ámbito
Grupo Acción Profesional Doméstico
Trabajo con la mano Asir con toda la mano 250 N 184 N
Trabajo con el brazo
en posición sentada
Hacia arriba 50 N 31 N
Hacia abajo 75 N 44 N
Hacia fuera 55 N 31 N
Hacia dentro 75 N 49 N
Empujando con apoyo del tronco 275 N 186 N
Empujando sin apoyo del tronco 62 N 30 N
Tirando con apoyo del tronco 225 N 169 N
Tirando sin apoyo del tronco 55 N 28 N
Trabajo con el cuerpo
completo de pie
Empujando 200 N 119 N
Tirando 145 N 96 N
Trabajo con el pie sentado
con apoyo del tronco
Acción de tobillo 250 N 154 N
Acción de pierna 475 N 308 N
Tabla 8: Fuerza Isométrica Máxima (FB) en newtons calculada para la población laboral europea.

Alternativa 2 de cálculo de la Fuerza Isométrica Máxima

La Alternativa 2 es un procedimiento de cálculo simplificado que permite realizar una estimación de la Fuerza Isométrica Máxima (FB). Del mismo modo que la Alternativa de cálculo 1, solo debe emplearse cuando se estima que la población de trabajadores usuarios es muy numerosa y sigue la misma distribución de sexo y edad que la población laboral europea, o cuando no se dispone de datos demográficos de los potenciales específicos. Igual que la Alternativa 1, no permite evaluar acciones realizadas por un trabajador usuario específico o realizadas por un grupo de trabajadores/usuarios cuya distribución de sexo y edades sea conocida y diferente a la de la población laboral europea.

En esta alternativa de cálculo se emplean los valores de la media (F) y desviación tipica (σ) mostrados en la Tabla 9 para hacer una estimación de la distribución de la Fuerza Isométrica considerando ésta como una distribución normal. Los valores de la tabla corresponden a la población de mujeres adultas, que se emplean como grupo de referencia. Así pues, este procedimiento de cálculo esta asumiendo simplificaciones respecto a la distribución de las fuerzas y sobre el grupo de referencia (mujeres adultas).

Tipo de Acción F σ
Grupo Acción
Trabajo con la mano Asir con toda la mano 278,0 N 62.2N
Trabajo con el brazo
en posición sentada
Hacia arriba 58,0 N 18,4 N
Hacia abajo 88,6 N 33,2 N
Hacia fuera 65,5 N 26,2 N
Hacia dentro 85,6 N 24,6 N
Empujando con apoyo del tronco 312,0 N 84,8 N
Empujando sin apoyo del tronco 78,0 N 42,7 N
Tirando con apoyo del tronco 246,0 N 45,7 N
Tirando sin apoyo del tronco 67,9 N 33,5 N
Trabajo con el cuerpo
completo de pie
Empujando 233,7 N 81,0 N
Tirando 164,6 N 44,9 N
Trabajo con el pie sentado
con apoyo del tronco
Acción de tobillo 293,4 N 104,7 N
Acción de pierna 542,5 N 156,2 N
Tabla 9: Media (F) y desviación tipica (σ) de la distribución de la Fuerza Isométrica en newtons calculada para la población femenina adulta.

A partir del tipo de acción que se esté valorando se busca en la Tabla 9 el valor de la media (F) y desviación tipica (σ). Con estos parámetros se define la distribución de la Fuerza Isométrica Máxima para el conjunto de la población como una distribución normal de media media (F) y desviación tipica (σ). La Figura 3 muestra la función de distribución de la Fuerza Isométrica Máxima para la acción Trabajo con el cuerpo completo empujando.

La norma establece el porcentaje de población que debe protegerse en un 85% cuando el cálculo se realiza para trabajadores o usuarios profesionales, y en un 99% cuando estudia a la población general o el ámbito es doméstico. Así pues, conocida la distribución de la Fuerza Isométrica Máxima para la acción desada es necesario calcular el percentil 15 de dicha distribución en caso de trabajadores o usuarios profesionales, o el percentil 1 en el caso de población general o ámbito doméstico.

Al tratarse de percentiles bajos y estar trabajando en un extremo de la distribución, la norma recomienda realizar una trasformación logarítmica para calcular el percentil. Dicha trasformación se realiza como:

Fln = ln F  ;  σln = ln [ (F + σ) / F ]

Figura 3:

Ejemplo de función de distribución de la Fuerza Isométrica Máxima .


En el ejemplo de la acción Trabajo con el cuerpo completo empujando, expuesto en la Figura 3, el valor de Fln y σln  para usuarios o trabajadores profesionales (percentil 15) resultarían:

Fln = ln F = ln (233,7) = 5,454 ;  σln = ln [ (F + σ) / F ] = ln [ (233,7 + 81,0) / 233,7 ] = 0,298

Tras la trasformación, se calcularán los percentiles como:

Fln%  = Fln + Z% * σln

donde:

  • Z% = Z15% = -0,5244 para trabajadores o usuarios profesionales.

  • Z% = Z1%  = -2,0537 cuando estudia a la población general o el ámbito es doméstico.

Así pues, en el ejemplo de la acción Trabajo con el cuerpo completo empujando, expuesto en la Figura 3, el valor de Fln 15% para usuarios o trabajadores profesionales (percentil 15) se calculará como:

Fln 15%Fln + Z15% * σln = 5,454 - 0,5244 * 0,298 = 5,298

Finalmente, es necesario deshacer el cambio a escala logarítmica realizado anteriormente para regresar a la escala lineal y obtener la Fuerza Isométrica Máxima (FB). Este cambio se lleva a cabo de la siguiente forma:

FB = exp ( Fln)

En el ejemplo seguido hasta ahora, la Fuerza Isométrica Máxima (FB) para la acción Trabajo con el cuerpo completo empujando para usuarios o trabajadores profesionales (percentil 15) será:

FB =  exp ( Fln) = exp (5,298) = 199,88

Alternativa 3 de cálculo de la Fuerza Isométrica Máxima

Las Alternativas 1 y 2 de cálculo son procedimientos de cálculo simplificado que permite realizar una estimación de la Fuerza Isométrica Máxima (FB). Cada una de ellas puede emplearse cuando se dan ciertas condiciones y asumen ciertas simplificaciones en el cálculo. La Alternativa 3 realiza un cálculo más exacto y permite valorar usuarios y trabajadores específicos o grupos de trabajadores con distribuciones de sexo y edad concretas conocidas. El proceso de cálculo puede resultar costoso y requiere de ciertos conocimientos de matemáticas y estadística. Por ello es recomendable el empleo de software de cálculo como Fuerzas - EN1005-3 que Ergonautas pone a tu disposición, y que emplea esta alternativa de cálculo.

La Alternativa 3 emplea los valores de la media (F) y desviación tipica (σ) mostrados en la Tabla 10 para hacer una estimación de la distribución de la Fuerza Isométrica considerando ésta como una distribución normal. Los valores de la tabla corresponden a la mujeres con edades comprendidas entre 20 y 30 años que se emplean como grupo de referencia.

Tipo de Acción F σ
Grupo Acción
Trabajo con la mano Asir con toda la mano 270,0 N 62.54.1N
Trabajo con el brazo
en posición sentada
Hacia arriba 56,0 N 18,4 N
Hacia abajo 88,0 N 33,2 N
Hacia fuera 63,5 N 26,2 N
Hacia dentro 83,4 N 24,6 N
Empujando con apoyo del tronco 303,0 N 81,0 N
Empujando sin apoyo del tronco 75,5 N 42,7 N
Tirando con apoyo del tronco 242,0 N 44,9 N
Tirando sin apoyo del tronco 65,7 N 33,5 N
Trabajo con el cuerpo
completo de pie
Empujando 228,0 N 84,8 N
Tirando 161,0 N 45,7 N
Trabajo con el pie sentado
con apoyo del tronco
Acción de tobillo 282,0 N 96,5 N
Acción de pierna 528,5 N 157,6 N
Tabla 10: Media (F) y desviación tipica (σ) de la distribución de la Fuerza Isométrica en newtons calculada para la población femenina entre 20 y 30 años.

A partir del tipo de acción que se esté valorando se busca en la Tabla 10 el valor de la media (F) y desviación tipica (σ). Con estos parámetros se define la distribución de la Fuerza Isométrica Máxima para las mujeres entre 20 y 30 años como una distribución normal de media media (F) y desviación tipica (σ). Ahora, es necesario estimar las distribuciones para los restantes grupos de edad y sexo. Los valores de las medias y distribuciones típicas de cada grupo se calcularán como:

Mujeres:  Ffi = F * αfi ; σfi = σ * sfi

Hombres:  Fmi = F * αmi ; σmi = σ * smi

  Medias αxx   Desviaciones típicas sxx
Grupos de Edad 1 2 3 Grupos de Edad 1 2 3
Mujeres (αfi) 0,96 1,00 0,93 Mujeres (sfi) 1,03 1,00 0,96
Hombres (αmi) 1,95 2,16 1,70 Hombres (smi) 1,57 1,65 1,81

Tabla 11:

Multiplicadores de los subgrupos de edad y sexo.


En estas fórmulas f y m se refieren al sexo (femenino y masculino respectivamente), e i indica el grupo de edad, siendo 1 el grupo de menos de 20 años, 2 entre 20 y 50 años y 3 los mayores de 50. Los valores de αfi y αmi se obtienen de la Tabla 11.

De esta forma se habrán obtenido seis distribuciones de Fuerza Isométrica Máxima, una por cada grupo de edad y sexo, caracterizadas por sus medias (Ff1, Ff2, Ff3, Fm1, Fm2 y Fm3) y sus desviaciones típicas (σf1, σf2, σf3, σm1, σm2 y σm3). La Figura 4 muestra las funciónes de distribución de la Fuerza Isométrica Máxima para la acción Trabajo con el cuerpo completo empujando. Las líneas de color rojo corresponden a la población femenina de cada Grupo de Edad, mientras que las azules corresponden a la población masculina. Calculando el percentil 1 o 15 de cada distribución (en función de si la población es profesional o el ámbito es doméstico) de la misma forma que se indicó en la Alternativa de cálculo 2 se obtendrá  la Fuerza Isométrica Máxima para cada grupo de edad y sexo. En Figura 4 aparecen dichos valores calculados para la acción Trabajo con el cuerpo completo empujando.

Dado que el objetivo es calcular la Fuerza Isométrica Máxima para una composición de la población concreta, es necesario ponderar la distribución de cada grupo de edad y sexo por su tamaño relativo. En Figura 4 se ha calculado la distribución ponderada (de color negro en la gráfica) para la distribución de la población laboral europea. Finalmente, la Fuerza Isométrica Máxima (FB) resultante se calculara de la misma forma que en la Alternativa 2 empleando la media y la desviación típica de dicha distribución ponderada.

Figura 4:

Ejemplo de cáculo de la Fuerza Isométrica Máxima en la Alternativa 3.



Bibliografía recomendada

  • EN 1005-3:2002+A1, 2009, Seguridad de las máquinas. comportamiento físico del ser humano. Parte 3: Límites de fuerza recomendados para la utilización de máquinas

  • Diego-Mas, J.A., 2015. Análisis biomecánico estático coplanar. Ergonautas, Universidad Politécnica de Valencia, 2015. Disponible online: https://www.ergonautas.upv.es/metodos/biomecanica/biomecanica-ayuda.php


Citar este documento

  • Diego-Mas, Jose Antonio. Evaluación del riesgo por las fuerzas ejercidas en el puesto de trabajo o en la utilización de máquinas mediante la norma EN 1005-3. Ergonautas, Universidad Politécnica de Valencia, 2019. Disponible online: https://www.ergonautas.upv.es/metodos/fuerzas/fuerza-maxima-ayuda.php



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