Ergonomia Veicular BAJA Profª Drª. Maria Lúcia L. Ribeiro Okimoto Curitiba-2014

Ergonomia VeicularBAJA

Profª Drª. Maria Lúcia L. Ribeiro Okimoto

Curitiba-2014

Ergonomia veicularErgonomia veicular

Ergonomia veicularpretende....

Adequar o projeto de veículos aos seus usuários em relação a conforto, segurança e saúde.

Ergonomia veicularErgonomia veicular• Finalidade de uso do produto • Quem é o usuário ?

– Ônibus, veículos de passeio, tratores, caminhões, veículos de transporte, empilhadeiras, barcos, aviões, etc.

• Quais são as características da população– Homens/mulheres – Crianças (transporte escolar)– Jovens ou idosos


• Projetos para os diversos segmentos de mercado– jovens ( carro esportivo/ de velocidade)– adultos 35 a 45 anos ( carro familiar)– idosos ( carro de estima)

– carro trabalho ( serviços/delivery/ taxi/rent-car/ ambulância/ etc)

• País e tipo de população– USA e Europa( com maior envelhecimento da

população)– USA- o carro é uma necessidade– Europa- é uma opção


• População idosa – não faz mais viagens longas– usualmente vão a shopping e viagens médicas

• Problemas das pessoas idosas– dificuldades de dirigir a noite– dirigem em menor velocidade– possuem maior dificuldade de visão/audição – redução degenerativa da força muscular– Possuem maior dificuldade de entrar e sair do

veiculo

Ergonomia veicular

Componentes da tarefa do piloto

Alto nível da tarefa -Visual, manual e cognitivo

Tarefa física_ uso de força / Mãos/ Pés/ rotação de

tronco e de pescoço/ atividade de longa duração e esforço

Ergonomia veicular

O Posto do Piloto (cock-pit)

• Acomodação dos comandos (assento, em

relação a cabeça e olhos)

• Antropometria (diferenças da população)

• CATIA


Problema projetual- Ergodesign

• Aonde deverá ser colocado o banco e onde deve ser posicionado o volante e pedais?

• Quanto tempo o condutor vai permanecer neste posto?


Elementos que relacionam o pedal, volante e ponto de referencia do assento

• SgRP- Seating Reference point- ponto de referência no indivíduo em relação ao assento.H-point quando representa o 95% percentil masculino da população americana.

• SRP- Seatinfg Rerence Point - é o ponto localizado no plano sagital pela intercessão de outros dois planos, entre o encosto e o assento, no plano de compressão do ponto extremo interno.

• Eye Point - posição dos olhos

Normas da SAE - Society Automotive Engineering


SgRP

SRP


Eye Point


Esfera espacial mínima



120o.

120o

50.10o.

10o.

fonte: IKA

Figura – Posição Ideal de Assento nos Veículos

Bancos motorista

Para satisfazer esta necessidade de projeto, os equipamentos do veículo também devem ser dotados de fixações ajustáveis.

devem possuir regulagem de profundidade, do encosto, de altura, de lombar e ter encosto de cabeça com regulagem de altura e profundidade.

os cintos de segurança devem ter regulagem de altura e o volante, de altura e profundidade.

Medidas de antropometria estática da população norte americana, baseadas em uma amostra de 52744 homens de 18 a 79 anos e 53343 mulheres de 18

a 79 anos, realizada entre 1960 e 1962.

40.435.631.043.136.331.2Largura dos quadris sentado

50.541.934.849.038.431.2Largura entre cotovelos

17.514.910.917.513.710.4Largura das coxas

64.059.254.162.556.951.8Comprimento nadega joelho

54.949.543.953.348.043.2Comprimento nádega poplítea

49.043.939.444.539.935.6Altura poplítea

59.454.449.054.649.845.5Altura do joelho sentado

29.524.118.827.923.418.0Altura do cotovelo a partir do assento ereto

93.086.680.388.182.075.2Altura da cabeca sentado, a partir do assento natural

96.590.784.390.784.878.5Altura da cabeca sentado, a partir do assento ereto

184.9173.5161.5170.4159.8149.9Estatura corpo ereto

987557905247Peso

95%50%5%95%50%5%

HomensmulheresMedidas de antropometria estatica (cm)

40.435.631.043.136.331.2Largura dos quadris sentado

50.541.934.849.038.431.2Largura entre cotovelos

17.514.910.917.513.710.4Largura das coxas

64.059.254.162.556.951.8Comprimento nadega joelho

54.949.543.953.348.043.2Comprimento nádega poplítea

49.043.939.444.539.935.6Altura poplítea

59.454.449.054.649.845.5Altura do joelho sentado

29.524.118.827.923.418.0Altura do cotovelo a partir do assento ereto

93.086.680.388.182.075.2Altura da cabeca sentado, a partir do assento natural

96.590.784.390.784.878.5Altura da cabeca sentado, a partir do assento ereto

184.9173.5161.5170.4159.8149.9Estatura corpo ereto

987557905247Peso

95%50%5%95%50%5%

HomensmulheresMedidas de antropometria estatica (cm)

Medidas de antropometria estática da população norte americana, baseadas em uma amostra de 52744 homens de 18 a 79 anos e 53343 mulheres de 18 a 79 anos, realizada entre 1960 e 1962.Fonte: (us public health publication n.1000 – series 11, 1965) Itiro Lida


Ergonomia veicularErgonomia veicular• Avaliação do projeto / SOftware

Avaliação ErgonômicaAvaliação Ergonômica

• Biomecânica (conceitos a serem aplicados no Biomecânica (conceitos a serem aplicados no

projeto veicular)projeto veicular)

• Segurança veicular Segurança veicular

• Modelos de avaliação biomecânicaModelos de avaliação biomecânica

– Modelos em CAD - Catia– Realidade Virtual

As medidas de comprimento são médias do percentil 50 de tripulações da Força Aérea Norte Americana

A coluna vertebral é dividida em quatro partes:

sete vértebras cervicais, logo abaixo da caixa craniana, doze vértebras torácicas, cinco vértebras lombares, que estão imediatamente acima do sacro contendo o cóccix.

A ordenação das vértebras é de cima para baixo; assim, a primeira vértebra cervical está sustentando a cabeça e a quinta vértebra lombar é a última antes do sacro, que, por sua vez, está rigidamente ligado à pelve.

A linha definida pela coluna de uma pessoa em pé não é reta, mesmo em posição normal, mas curva “em S” com variação de concavidade, como ilustra a Figura . A coluna vertebral faz parte do esqueleto e participa da sustentação do corpo.

L5 S1

• Existem discos fibrosos entre as vértebras que amortecem as forças para baixo e os outros impactos na coluna vertebral. Entretanto, a pressão ( força/área) permanece aproximadamente constante para todos os discos. O disco rompe numa pressão de cerca de 107 Pa (100 atmosferas).

•

Comportamento da coluna vertebral

• O comprimento da coluna vertebral pode encurtar o seu comprimento normal de cerca de 0,7 cm de até 1,5 cm durante o curso de um dia ativo. Isto não é permanente e o comprimento é restabelecido durante o sono noturno. Entretanto, a coluna vertebral encolhe permanentemente com a idade devido.

Figura 2.22 – Esquema das condições anormais da coluna vertebral (a) lordose (b) cifose (c) escoliose (d) condição normal da coluna. Adaptado de A Guide to Physical Examination, B. Bates, J.P. Lippincott, Philadelphia, PA, pp. 261-262, (1974)

Figura –

Esquema das condições anormais da coluna vertebral

(a) lordose

(b) cifose

(c) escoliose

e (d) condição normal da coluna.

Adaptado de A Guide to Physical Examination, B. Bates, J.P. Lippincott, Philadelphia, PA, pp. 261-262, (1974)

Normalmente o ângulo lombossacral é cerca de 30º.

Levantamento de peso. (a) Esquema das forças usadas. (b) A força onde T é uma aproximação para todos as forças musculares e R é a força resultante na Quinta vértebra lombar (L5). Note que a força de reação R na Quinta vértebra lombar é grande. (Adaptado de L. A. Strait, V. T. Inman, e H. J. Ralston, Amer. J. Phys., 15, 1947, pp. 377-378).

• Figura Pressão na coluna vertebral.

Figura (a) (A) -A pressão no terceiro disco

lombar para um sujeito de pé, (B) de pé segurando 20 kg, (C) erguendo 20 kg corretamente

dobrando os joelhos e (D) levantando 20 kg incorretamente

sem dobrar os joelhos. Figura (b) pressão instantânea no

terceiro disco lombar enquanto está se erguendo 20 kg corretamente e incorretamente. Note a pressão de pico muito maior durante o levantamento incorreto.

(Adaptado de A. Nachemson and G. Elfstrom, Scand. J. Rehab. Med., Suppl. 1, 1970, pp. 21-22.)

• Forças de puxar e empurrar 2000Newtons

» The biomechanical load during pushing and pulling isfar less studied compared to lifting. Most studies whichconsider the force direction predicts modest lumbarspine compression forces for pushing, typically in therange of 2000N (de Looze et al., 1995; Lee et al., 1991;Resnick and Chaffin, 1995; Schibye et al., 1997). Forpulling in front of the body, higher compression forceshave been found (de Looze et al., 1995; Lee et al., 1991;Troup and Chapman, 1969).

Força de levantamento -Lifting Force – NIOSH -3400Newtons

Colisões x coluna vertebral

COLISÕES ENVOLVENDO VEÍCULOS• Colisões de carros modernos de alta

velocidades sujeitam os ocupantes a forças aceleradoras e desaceleradoras muito grandes. Num acidente o carro pára freqüentemente num curto intervalo de tempo, produzindo forças muito grandes. O resultado destas forças no condutor e passageiros pode ser fraturas de ossos, lesões internas e morte.

• - Lesões nas batidas.(a ) O tronco de uma pessoa sentada num automóvel batido por trás é acelerado para frente por forças atuando no assento.

• (b) a inércia da cabeça faz ela permanecer no lugar enquanto o tronco do corpo move-se para frente , deixando um severo alongamento na região do pescoço.

• (c ) Um momento após a cabeça é acelerada para frente

Figura - (a) Um automóvel viajando a 15 m/s (54 km/h) é envolvido numa colisão. (b) e pára em 0.5 m. (c ) Um passageiro usando um cinto de segurança é girado para frente e bate no painel. 1 g é igual a aceleração da gravidade.

• Um critério para capacetes de ciclistas é a habilidade da cabeça do condutor resistir um impacto a 24 km/h contra uma superfície plana rígida.

• O material do capacete deve ter a dureza apropriada a compressão de modo que o colapso da almofada do capacete prolongue a desaceleração e assim reduza as forças na região da cabeça.

• Deve-se lembrar, entretanto, que dispositivos de proteção não fornecem proteção absoluta.

Ergonomia veicularErgonomia veicular• Materiais e métodos


CONDUTOR (ângulo) (ângulo) (ângulo) (ângulo)

1 116 22 146 153

2 98 18 116 163

3 117 41 146 142

4 99 56 157 135

Desvio Padrão

10,41 17,63 17,61 12,31


Distância SgRP/SRP mm SgRP SAE - SgRP Real Altura total

(mm)

Percentil da altura corresponde na tabela

antropométrica (ROEBUCK,1995)

Condutor 3 140,5 24,3 1670 25%

Condutor 1 154,3 10,5 1740 50%

Condutor 2 136,1 28,7 1750 50%

Condutor 4 126,6 38,2 1820 90%

Norma SAE J1100 164,8 - 1840 95%

Questionário dedesconforto

• ConfortoConforto- Desconforto

Corllet

P e s c o ç o

S e m p r e

F r e q ü e n t e O c a s i o n a l

N u n c a

S e n t e d o r o u d e s c o n f o r t o n e s t a r e g i ã o ?

C o t o v e l o

S e m p r e


N u n c a

A n t e b r a ç o

S e m p r e


N u n c a

P u l s o / M ã o

S e m p r e


N u n c a

C o x a

S e m p r e


N u n c a

P e r n a

S e m p r e


N u n c a

O m b r o s

S e m p r e


N u n c a

D o r s a l

S e m p r e


N u n c a

L o m b a r

S e m p r e


N u n c a

Q u a d r i l

S e m p r e F r e q ü e n t e O c a s i o n a l

N u n c a

J o e l h o s

S e m p r e


N u n c a

O u t r o _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

S e m p r e


N u n c a

T o r n o z e l o / P é

S e m p r e


N u n c a



S e n t e d o r o u d e s c o n f o r t o n e s t a r e g i ã o ? S e n t e d o r o u d e s c o n f o r t o n e s t a r e g i ã o ?







Análise Ergonômica SAE MINI BAJA-PIÁ

(modelo ano 2007)

Ergonomia veicularErgonomia veicular• Avaliação em USO

Aspectos ergonomicos do Mini-baja Piá

• O objeto do estudo de caso é o Projeto SAE Mini-Baja da Universidade Federal do Paraná (UFPR) – PIÁ Mini-Baja - do ano de 2007. O objetivo principal é a identificar pontos críticos de ergonomia postural e apontar possíveis soluções para aprimorar a posição de dirigir e segurança do piloto.

• Este projeto visa proporcionar aos alunos de Engenharia Mecânica do Brasil o projeto e execução da construção de um veículo fora-de-estrada para prova de resistência e com potência, dimensões e peso restritos para ser conduzido por um piloto, sem passageiros ou carga. Por ser uma prova de resistência onde o veículo é submetido a situações extremas, alguns requisitos devem ser preenchidos para a segurança do piloto, como aplicação de materiais resilientes e botão de emergência para corte da injeção de combustível. Devido à situação extrema de uso, a ergonomia deve ser estudada com cuidados especiais para que o piloto não sofra lesões, esteja em posição confortável e que possibilite ao mesmo a aplicação correta de forças nos equipamentos do cockpit.

• Este projeto consiste basicamente de uma estrutura metálica que suporte o cockpit (com um assento, cintos de segurança, volante e manopla de câmbio), sistema moto-propulsor, sistema de suspensão, sistema de direção, sistema elétrico e demais equipamentos necessários.

• A Figura 10 demonstra o esquema básico do cockpit veículo.

PONTOS CRÍTICOS DO PROJETO:• Posição do Ponto H em relação ao assoalho do veículo:

O ponto H do piloto situa-se muito próximo ao assoalho, prejudicando assim a aplicação máxima de forças nos pedais. Possível solução: pequena elevação do assento do piloto. Observação: A SAE Brasil obriga que a altura mínima do assento até a barra superior seja de 104 cm e altura máxima de 1,90 metros. No caso de um grande aumento da altura do veículo o centro de gravidade desloca-se muito, tornando o veículo menos estável, condição de grande importância neste tipo de competição.

• A altura do veículo em relação ao solo também deve ser levada em conta, pois o tipo de terreno exige uma altura mínima do veículo. Sendo assim, a elevação do banco depende de cálculos de altura de suspensão e da altura total.

• Posição dos Pedais: No Projeto PIÁ Mini-Baja, a posição dos pedais se encontra acima da linha do ponto H do piloto, além de ter seu ponto de fixação inferior, o que dificulta o acionamento dos mesmos (força de aplicação menor): O vetor da força se encontra negativo no eixo x e positivo no eixo y.

• Possível solução: Abaixar a altura dos pedais e a fixação ser superior para que o vetor força se encontre negativo nos eixos x e y, possibilitando uma melhor aplicação da força e maior conforto.

• Posição do Volante: A posição do volante é fixa dificultando para o piloto encontrar uma posição mais confortável. Possível solução: Adaptar um sistema de direção escamoteável.

• Posição das Pernas do Piloto: As pernas do piloto encontram-se muito dobradas. Possível solução: Como o banco é muito próximo do assoalho, as pernas do piloto devem ficar em uma posição menos dobradas, visto que para a segurança em caso de acidente esta posição proporcionará menos riscos ao condutor. Observação: O regulamento não prevê comprimento máximo, porém alguns circuitos são projetados para veículos de 2.75 metros de comprimentos, sendo que se o veículo exceder essa metragem e não for capaz de percorrer o circuito, será desclassificado do evento.

• CONSIDERAÇÕES FINAISO Projeto PIÁ Mini-Baja, quanto à ergonomia, pode ser aperfeiçoado segundo o estudo das posições de dirigir e de segurança demonstrados. O número de modificações possíveis não é grande, porém as conseqüências destas mudanças em uma prova de resistência com somente um piloto e onde o veículo permanece muito tempo em terreno irregular e sinuoso, são notáveis para condutor. Além do conforto, as soluções dispostas visam também evitar lesões ao piloto, seja em um acidente ou no decorrer da competição.

• As restrições do regulamento impedem que alguns pontos citados sejam modificados de maneira ideal, uma vez que a maioria das dimensões são restritas e as posições ergonomicamente corretas necessitam de um espaço maior. Nem todas as modificações dependem de restrições de regulamento, podendo os pontos críticos e soluções serem estudadas em um projeto futuro.

• Quanto à ergonomia em veículos de passeio, nota-se que a posição de dirigir ou se acomodar no banco é muito importante na segurança em um possível acidente, além de melhorar o conforto do ocupante. Os equipamentos dispostos no veículo são projetados conforme estudos ergonômicos e são benéficos quando o condutor se posiciona corretamente. O não posicionamento correto pode gerar desconforto e até lesões de menor gravidade. Já no caso de um acidente, a correta posição mostra-se imprescindível, pois vários dispositivos de segurança podem causar lesões graves quando o ocupante encontra-se fora da posição designada.

Obrigado !

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