2.2 BIOMECÁNICA

Mecánica y biomecánica

Para el estudio y análisis del movimiento humano se aplica los principios de mecánica y la biomecánica en el cuerpo humano. La mecánica se utiliza en el estudio de fuerzas y sus efectos, mientras que la biomecánica se aplica en la aplicación de los principios de la mecánica, la anatomía, la antropometría, y la fisiología, para analizar a la persona tanto en movimiento como en reposo.

En otras palabras, podríamos adelantar una definición de la biomecánica como la ciencia que aplica las leyes del movimiento mecánico en los sistemas vivos, especialmente en el aparato locomotor, que intenta unir en los estudios humanos la mecánica en el estudio de la anatomía y de la fisiología, y que un gran abanico de sectores a analizar desde estudios teóricos del comportamiento de segmentos corporales a aplicaciones prácticas en el transporte de cargas. Al analizar el movimiento en la persona, la biomecánica trata de evaluar la efectividad en la aplicación de las fuerzas para asumir os objetivos con el menor coste para las personas y la máxima eficacia para el sistema productivo.

Ahora bien, un estudio completo de las fuerzas presentes en un cuerpo en movimiento es un problema complejo que no puede quedarse solo en el aspecto biomecánico lato, ya que el movimiento del cuerpo se realiza con la participación (con una alta implicación) de los sistemas nervioso y cardiovascular, y una colaboración, en mayor o menor medida, del resto de los sistemas del organismo.

Un examen elemental del sistema muscular permite comprobar que las firmas musculares no están dispuestas de la misma forma. La estructura interna de los músculos determina la fuerza que pueden producir, así como la distancia sobre la que pueden contraerse. El resultado de una contracción muscular depende además de los puntos de unión de un músculo sobre el segmento óseo del esqueleto, ya sea en el ángulo con el que el músculo ejerce una tracción sobre una palanca ósea sirve para establecer sus componentes de rotación y tracción.

Por otro lado, debemos considerar el punto de aplicación, osea, la distancia entre el punto donde un músculo está unido a un hueso y el eje articular, lo cual determina el valor del momento de la fuerza que puede producirse. Cuando dos o más músculos actúan sobre un mismo hueso, el resultado final de la fuerza desarrollada por cada músculo depende de sus ángulos de tracción y de sus posiciones con respecto al eje articular.

TERMINOLOGÍA Y CONCEPTOS BÁSICOS

La mecánica se puede dividir en dos partes: la estática y la dinámica. La estática estudia los cuerpos en equilibrio, en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme (este estado resulta de la anulación de las fuerzas y momentos que actúan sobre los cuerpos), mientras que la dinámica se interesa por los cuerpos en movimiento y comprende la cinética y la cinemática.

La cinética tiene como objeto de estudio los cuerpos en movimiento, y las fuerzas que lo producen, mientras que la cinemática estudia las relaciones entre desplazamientos, velocidades y aceleraciones en los movimientos de traslación y rotación; por tanto, describe los movimientos por ellos mismos sin tener en cuenta las fuerzas que los causan. Podríamos tipificarla como a la ciencia del movimiento.

Uno de los conceptos básicos en mecánica es la fuerza. Esta puede representar como el resultado de interacción entre dos cuerpos. Existen interacciones a distancia y otras por contacto. El peso de un cuerpo, interacción entre la tierra y el cuerpo, representa interacción a distancia. Por el contrario, la fuerza ejercida en una mesa por un destornillador que se deposita en ella representa una interacción por contacto.

Para obtener la descripción completa de una fuerza, independientemente de la cual sea la naturaleza que origina, se debe conocer, además, la línea de acción. Como el efecto es diferente, según se empuje o se tire, el sentido de la acción se convierte en un parámetro esencial en el análisis.

Finalmente, el último factor significativo que se debe determinar es el punto de aplicación de la fuerza.

Las cuatro características de una fuerza son, pues, magnitud, línea de acción o dirección, sentido y punto de aplicación. Describir una fuerza completamente es conocer estas cuatro variables.

Por lo tanto, si se quiere obtener una representación completa da la aplicación de una fuerza en una parte del cuerpo humano, por ejemplo en el antebrazo, se deberá precisa su magnitud, su punto de aplicación, su línea de acción y su sentido, ya que toda variación de uno de estos elementos produce efectos diferentes sobre el antebrazo.

Cáculo de fuerzas.

CÁLCULO DE FUERZAS

1) EJEMPLIFICADO SIN SUJETAR NADA EN LA MANO
2) SOSTENIENDO UNA BOLA DE 1KG.

TIPOS DE MOVIMIENTOS DE LOS MIEMBROS DEL CUERPO

Algunos de los movimientos que hacemos con los brazos, las piernas y otros miembros se consideran básicos. Enumeremos parte de estos movimientos con su denominación en biomecánica:

Posición de referencia anatómica: es aquella a partir de la cual se miden los movimientos articulares.
Flexión: consiste en doblarse o disminuir el ángulo entre las partes del cuerpo, movimiento en el que un segmento corporal de desplaza en un plano sagital respecto a un eje transversal, aproximándose al segmento corporal adyacente.
Extensión: consiste en enderezarse o aumentar el ángulo entre las partes del cuerpo, movimiento sagital respecto a un eje transversal tal que desde una posición de flexión, se vuelve a la posición de referencia anatómica o se sobrepasa.
Aducción: consiste en acercarse a la línea media del cuerpo, movimiento que se realiza en un plano frontal, en derredor de un eje antero – posterior, que aleja el segmento de la línea media.
Pronación: consiste en girar el antebrazo de moso que la palma de la mano quede hacia abajo.
Supinación: consiste en girar el antebrazo de modo que la palma de la mano quede hacia arriba.
Circundicción: movimiento en el que una parte del cuerpo describe un cono cuyo vértice está en la articulación y su base en la extremidad distal de esa parte y no requiere rotación.

Esencialmente, estos movimientos de los miembros del cuerpo están descritos en términos del funcionamiento de los músculos (ej. Flexión y extensión), y de la dirección de los movimientos respecto al cuerpo (ej. adducción y abducción).
Muestras de diferentes posturas de la mano y muñeca

Tanto los movimientos como en otros aspectos que estudia la biomecánica, hay que tener siempre presentes las diferencias individuales, incluidos los efectos de la condición física, sexo, edad, peso, estatura, las limitaciones funcionales subyacentes a una tarea, etc.

ÁNGULOS LÍMITES

Los movimientos que podemos realizar con las diversas articulaciones de las personas tienen unos ángulos limites, fuera de los cuales no se puede llevar ningún miembro, si bien es cierto que también aquí existen diferencias en función de los individuos, podemos caracterizar los ángulos con unos valores de referencia que agrupan a la mayoría de la población, excepción hecha de algunas patologías específicas que puede aumentar la elasticidad de contorsionistas, de torturas de huesos mal soldadas.

Seguidamente presentamos una serie de gráficos con éstos ángulos límites en posición de pie que pueden servir como referencia inicial en el análisis de algunas tareas, o en el uso de ciertos artefactos.

ÁNGULOS DE CONFORT

Cuando analizamos movimientos, hemos de tener presente que la mayoría de las veces no nos interesa el rango máximo de la articulación, sino los valores de confort de los ángulos que tienen las diversas articulaciones, fuera de los cuales el trabajo a realizar es más difícil, penoso o incluso peligroso para las personas. Cabe descartar que la orquilla de ajuste de los ángulos de confort dependerá también de la edad, en el entrenamiento físico, las diferencias anatómico – funcionales, etc.
Principales ángulos de Confort


Rangos de confort de agunos ángulos del puestode trabajo de conducción