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Ergonomia em maquinaria agrícola: avaliação

antropométrica de uma transplantadora de mudas

Ergonomía en la maquinaria agrícola: evaluación antropométrica de una transplantadora de plantas

Ergonomics on agricultural machinery: anthropometric valuation of a seedling transplant machine

 

*Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Engenharia da Produção

Campus Medianeira - Parque Independência

**Universidade Federal de Santa Catarina, Programa

de Pós-Graduação em Design, Campus Universitário - Trindade

***Universidade do Estado de Santa Catarina, Programa

de Pós-Graduação em Design - CEART

*****Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação

em Engenharia da Produção, Campus Universitário – Trindade

(Brasil)

Carlos Aparecido Fernandes*

fernandesutfpr@gmail.com

Lucas José Garcia**

lucasjose@gmail.com

Giselle Schmidt Alves Díaz Merino** ***

gisellemerino@gmail.com

Susana Cristina Domenech***

scdomenech@gmail.com

Eugenio Andrés Diaz Merino** ****

eugenio.merino@ufsc.br

 

 

 

 

Resumo

          Esta pesquisa teve como objetivo avaliar do ponto de vista antropométrico uma transplantadora de mudas, com a finalidade de identificar pontos críticos, que comprometem a eficiência produtiva do equipamento e os reflexos físicos nos usuários. Foi utilizada a fotogrametria como materiais e métodos, considerando os percentis 5, 50 e 99. Os resultados apontam a necessidade de redimensionar o equipamento para se obter uma melhor eficiência no seu uso, concluindo-se da necessidade de considerar a ergonomia no projeto de equipamentos agrícolas.

          Unitermos: Antropometria. Ergonomia. Plantadora de mandioca. Saúde. Produtividade.

 

Abstract

          This research has had the purpose of valuating a seedling transplant machine from an anthropometric point of view, in order to identify the critical aspects compromising the equipment production efficiency at the physical repercussion for users. Photogrammetry has been used with materials and methods, considering the percentage of 5, 50 and 99. The results indicated the need to resize the equipment so as to obtain a better efficiency on its use, bringing along the conclusion that there is a need to take ergonomics into consideration when agricultural equipment are concerned.

          Keywords: Anthropometrics. Ergonomics. Mandioc planter. Health. Productivity.

 

Recepção: 20/10/2015 - Aceitação: 18/12/2015

 

 
EFDeportes.com, Revista Digital. Buenos Aires, Año 20, Nº 212, Enero de 2016. http://www.efdeportes.com/

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Introdução

    A agricultura familiar representa 80% das propriedades agrícolas no mundo, somando mais de 500 milhões de propriedades. No Brasil, representa mais de 10% do produto interno bruto nacional. No estado de Santa Catarina, Região Sul do país, a agricultura familiar representa 41% da área de estabelecimentos agrícolas, sendo responsável por mais de 70% do valor da produção agrícola e pesqueira do estado. Caracterizada por pequenas propriedades, predominando o trabalho manual, a agricultura familiar vem enfrentando uma série de desafios, dentre os quais se destaca a falta de mecanização, uma vez que muitos destes produtores utilizam a força muscular para realização do trabalho, com acesso a recursos terrestres e hídricos cada vez mais escassos (Epagri, 2010; Epagri, 2014). Conforme pesquisa realizada por Fernandes, Mannrich, Merino, Teixeira, Gontijo e Merino (2014), as atividades manuais realizadas sem o uso de equipamentos compõem a maioria das situações de trabalho, dessa forma, desde a limpeza da área, passando pelo plantio, colheita e preparação para a comercialização, são realizadas sem o auxílio de tecnologia. Este contexto, conforme explicam Luiz e Silveira (2000), fez com que parte destes produtores migrassem para as cidades, enquanto os restantes passaram por uma modernização intermediária, que acarreta em insuficiência econômica sem perspectivas de autonomia.

    Até aproximadamente dois séculos e meio atrás, a força muscular foi uma das principais fontes de energia para as operações agrícolas, o que gera sobrecarga principalmente nos braços, nas mãos e nas costas (Tiwari, Gite, Pandey & Shrivastava, 2011). Neste sentido a mecanização de algumas tarefas se apresenta como uma possível solução, e no caso especifico do cultivo da mandioca o plantio pode ser otimizado, se utilizando de uma máquina para esta finalidade. No entanto, as máquinas de plantio direto disponíveis no mercado apresentam pontos negativos para o produtor rural de pequeno porte devido, dentre vários fatores, ao custo de aquisição e manutenção, a potência empregada e ao porte da máquina.

    Esta limitação em relação à mecanização adequada às necessidades do pequeno produtor rural deve-se em parte, ao fato de, a maioria das empresas fornecedoras deste tipo de equipamentos agrícolas terem como foco uma produção em maior escala, ofertando equipamentos de maior porte, e conseqüentemente com custos mais elevados, tornando-se inviáveis em propriedades de pequeno porte, constituindo-se essas necessidades numa lacuna para novos desenvolvimentos (Silva, Lopes & Magalhães, 2008). Para Fathallah (2010), muitos destes avanços tecnológicos podem ser difíceis de serem acessíveis pelos agricultores de países industrializados, de forma que, em países não industrializados e na agricultura familiar podem nunca se tornar economicamente viáveis. Debiasi, Schlosser, Pinheiro (2004) complementam que a transferência de tecnologia de maquinário agrícola importando vem se apresentando inviável pelos custos.

    Conforme exposto por Niu (2010), a atividade agrícola apresenta uma proporção elevada de trabalhadores desprotegidos, especialmente nos países em desenvolvimento. A atividade é caracterizada pelo trabalho pesado, pelas longas jornadas de trabalho e pelas condições climáticas difíceis. Estas informações apontam para a necessidade da incorporação dos princípios ergonômicos no projeto de maquinas agrícolas, que atendam às necessidades do usuário (Souza, Queiroz & Rafull, 2008). Segundo Päivinen e Heinimaa (2009) a ergonomia é vista como um princípio fundamental de produtos bem sucedidos, que são fáceis de utilizar ao mesmo tempo em que proporcionam uma interação satisfatória com os usuários, tanto a nível funcional quanto cultural.

    Diante destas afirmações que apontam as necessidades da produção, da saúde e da segurança junto aos produtores rurais familiares, justifica-se a necessidade de se ofertar um equipamento que auxilie no plantio da mandioca (Souza, Queiroz & Rafull, 2006). As plantadoras de mandioca adaptadas ao sistema de plantio direto disponível comercialmente, apresentam limitações tecnológicas no revolvimento do solo e no sulco de plantio (FEY, 2009). Com isso, a operação de plantio da mandioca na pequena propriedade é geralmente efetuada manualmente, em covas preparadas com enxadas ou em sulcos abertos e fechados com tração animal, operações que demandam tempo e significativo desgaste físico (Alonço & Silveira, 2009).

    Para Fathallah (2010) a atividade exercida na agricultura está distante de ser segura e saudável, no entanto, os esforços colaborativos entre profissionais da engenharia, da saúde e da ergonomia, no intuito de compartilhar experiências sobre o que funciona e o que não funciona, podem tornar a atividade menos prejudicial ao trabalhador rural. Dentre os pontos críticos relacionados a tratores agrícolas, Santos, Schlosser, Romano, Rozin, Turatti e Witter (2008) se referem ao acesso à máquina, conforto térmico, amplitude do campo visual, esforço para acionamento de comandos, dimensões do operador, assento e pedais. Estes aspectos estão diretamente ligados à ergonomia e influenciam no conforto, segurança e produtividade.

    Neste sentido, o objetivo desta pesquisa é avaliar do ponto de vista antropométrico uma transplantadora de mudas de mandioca proposta por Carrafa (2002), com a finalidade de identificar pontos críticos, que comprometem a eficiência produtiva do equipamento e os reflexos físicos nos usuários, e sirvam de base para o reprojeto da máquina e ou novos projetos de equipamentos agrícolas.

Material e métodos

    Quanto a sua natureza esta pesquisa classifica-se, segundo Gil (2010), como aplicada, pois busca a aplicação da ergonomia física, especificamente a antropometria na avaliação de máquinas agrícolas neste caso específico uma transplantadora de mudas (Lakatos & Marconi, 2009; Gil, 2010). Os procedimentos técnicos utilizados foram revisão da literatura; levantamento de campo, por meio de fotografias e filmagens, complementadas com observações e entrevistas; avaliação antropométrica, utilizando fotogrametria, para determinação de alcances e ângulos, confrontando as recomendações ergonômicas com a situação real encontrada, permitindo identificar as conformidades e os pontos críticos do ponto de vista antropométrico, considerando os percentis masculinos 5, 50 e 99, propostos por Panero e Zelnik (2006) e tendo como referência os ângulos e medidas propostos por Dreyfuss (2005). Essas referências utilizadas, ainda que sendo estrangeira, apresenta possibilidade de transpor as informações com fidedignidade, não representando assim um problema para o desenvolvimento de projetos (Buarque & Klaser, 2002).

    O levantamento de campo foi realizado em visitas, no mês de outubro de 2012, no período matutino. Em relação à fotogrametria, trata-se da obtenção por meio de fotografias das pessoas em atividade, com parâmetros próximos aos percentis citados (5, 50, 99) de análises referentes aos ângulos e alcances se utilizando da máquina plantadeira, com o auxílio do software de vetorização Corel Draw X5 Graphic. As análises no software mencionado se iniciam com a identificação do ponto entre a articulação do tronco com as pernas, o que constitui o chamado ponto H, considerado a referência inicial para a análise ergonômica de veículos (Dreyfuss, 2005). No total foram analisadas quatro articulações (Figura 1): (a) cabeça, flexão no segmento cervical (Kapandji, 2008); (b) ombros, ângulo da articulação proximal dos membros superiores (Kapandji, 2011a); (c) ângulo de flexão do quadril, articulação proximal dos membros inferiores; (d) joelho, articulação intermediária dos membros inferiores, entre fêmur e tíbia; (e) tornozelo, articulação distal dos membros inferiores, que corresponde ao ângulo de inclinação do apoio entre a tíbia e a região dorsal do pé e; (f) ângulo de abdução do quadril (Kapandji, 2011b).

Figura 1. Ângulos de conforto das articulações analisadas

na presente pesquisa. Fonte: Adaptado de Dreyfuss (2005)

    A seqüência de apresentação dos resultados da análise se dará com base nos percentis 99, 50 e 5 respectivamente para o gênero masculino, tendo em vista que há predominância deste gênero no uso da máquina. As figuras seguem a ordem de uma vista lateral, na qual será sobreposto o percentil correspondente na cor amarela, linhas na cor azul identificando as articulações e os ângulos identificados na atividade real nas cores verde, quando correspondentes às recomendações da literatura referência e em vermelho quando identificados ângulos diferentes (deve-se considerar que os ângulos e demais medidas identificadas por esta técnica não são exatas, motivo pelo qual a margem de erro utilizada será de -2,0 e +2,0). Foi padronizada a execução das fotografias, utilizando um tripé nas vistas laterais e uma mesma altura para as vistas superiores. Quanto ao operador foi orientado a se movimentar da mesma forma que o faria numa situação real.

Resultados e discussão

    A Figura 2 apresenta os resultados da pesquisa. Pode-se visualizar os usuários na vista lateral e superior, com sobreposição das medidas antropométricas levantadas. Os resultados foram organizados na seguinte ordem: percentil 99, com altura de 1,89 metros; percentil 50, com altura de 1,73 metros e percentil 5, com 1,61 metros de altura (Figura 2).

Figura 2. Vistas utilizadas para avaliação com sobreposição

das medidas antropométricas de referência. Fonte: os autores

    No percentil 99 a cabeça forma um ângulo de 2,5o (a), ao se considerar a margem de erro obtém-se valores que variam de 0,5o a 4,5o, sendo o sugerido pela literatura de 0o a 15º, desta forma, o ângulo da cabeça deve ser tratado com mais atenção. A movimentação do ombro e membros superiores (b) para alcançar a caixa onde se encontram as mudas/manivas apresentou um ângulo de 104o, sendo que a recomendação correspondente ao ângulo de conforto varia de -15o a 45o e a máxima é de 90o (Dreyfus, 2005). Considerando a margem de erro, o ângulo encontrado pode variar de 102o a 106o, o que caracteriza um ponto crítico, acrescido de movimentos acima do nível dos ombros, que do ponto de vista fisiológico são prejudiciais à integridade física do operador. Segundo as recomendações de Dreyfus (2005), o ângulo entre o tronco e as pernas (c) para o melhor conforto do operador deveria estar entre 95o e 120o, no entanto a medida identificada foi de 86o. Ao considerar a margem de erro, a amplitude resulta em 84o a 88o. Por ultrapassar o limite proposto pelo autor, considera-se que o ângulo formado pelo tronco e as pernas do usuário resulta em uma situação crítica. Quanto à articulação do joelho, entre fêmur e tíbia (d), foi identificado um ângulo de 77o, sendo que a recomendação varia de 95o a 135o (Dreyfus, 2005). Neste sentido, considerando a margem de erro resultaria numa amplitude de 75o a 79o, podendo ser considerado um ponto crítico. O ângulo de inclinação do apoio de pé, entre a tíbia e a região dorsal do pé (e), apresentou 104o sendo o recomendado por Dreyfus (2005) equivalente a um valor de 85o a 110o. Ao se considerar as margens de erro definidas para esta análise os valores encontrados variam de 102o a 106o, desta forma, esta articulação encontra-se dentro dos valores de referência proposto pelo autor.

    Quanto ao percentil 50, encontra-se o ângulo de 7,5o na cabeça (a), valor dentro do recomendado na literatura, que recomenda um valor entre 0 e 15o (Dreyfuss, 2005), mesmo considerando a margem de erro. A partir da articulação do ombro (b), o ângulo identificado entre o úmero e o tronco, tendo em conta a altura da caixa onde o operador da máquina extrai as mudas/manivas, foi de 102o, que considerando a margem de erro resultou numa amplitude de 100o a 104o. A recomendação informa um ângulo de conforto na faixa de -15o a 45o, podendo assim esta situação ser considerado um ponto crítico. Analisando medidas identificadas na imagem, observa-se um ângulo entre tronco e pernas (c) de 94o, sendo que a recomendação se situa em um valor entre 95o e 120o. Se considerando a margem de erro, resultaria numa amplitude de 92o a 96o, sendo próximo dos ângulos de conforto, porém, ainda necessitando de correções para um dimensionamento correto, desta forma, este ponto necessita de alterações, mas não corresponde a um ponto crítico. Quanto à medida referente à articulação do joelho, entre fêmur e tíbia (d), foi identificado um ângulo de 101,5o, enquanto a recomendação corresponde a um valor de 95o a 135o. Considerando a margem de erro, a amplitude encontrada foi de 99,5o a 103,5o, sendo considerado assim um pondo adequado a operação do equipamento. O ângulo encontrado a partir da articulação do tornozelo, entre a tíbia e a região dorsal do pé (e) foi de 100,5o, considerando a margem de erro resulta numa amplitude de 98,5o a 102,5o, adequado à situação de trabalho analisada que varia de 85o a 110o.

    No que tange ao percentil 5, o ângulo de flexão da cabeça (a), encontra-se com 14o, sendo o recomendado de 0 a 15o. Se considerando a margem de erro a amplitude identificada foi de 12o a 16o, pode ser considerada uma situação próxima do adequado, mas que necessita intervenções para um melhor funcionamento. O ângulo dos ombros (b) encontrado foi de 116o, se considerando a margem de erro, resulta numa amplitude de 114o a 118o, que representa um ponto crítico que deve ser alterado o quanto antes, pois o recomendado pela literatura corresponde a um valor entre -15o e 45o. O ângulo identificado no quadril (c) apresenta 91°, em relação à recomendação, que varia de 95o a 120o. Incorporando a margem de erro, resulta numa amplitude de 89o a 93o, o que pode ser considerado um ponto crítico. Em relação ao ângulo a partir da articulação do joelho, entre fêmur e tíbia (d) apresentou 112o, sendo que a recomendação é de 95° a 135o. Incorporando a margem de erro ao ângulo identificado, resulta de uma amplitude de 110o a 114o, podendo ser considerada adequada. O ângulo de apoio dos pés, localizado entre a tíbia e a região dorsal dos pés (e), identificado foi de 110o, sendo que a recomendação é de 85o a 110o. Considerando a margem de erro a medida identificada, resulta numa amplitude de 108o a 112o, que corresponde a uma situação que deve ser melhorada.

    Ao se analisar o ângulo de abertura das pernas do operador a partir da vista superior (f), o ângulo recomendado de abertura das pernas é de no máximo 25o, e confere com o ângulo encontrado para o percentil 99 da perna esquerda (f1), que corresponde a 24,5o, no entanto ângulo encontrado na perna direita (f2) é 29,35o, maior do que o recomendado. Quanto ao percentil 50 foram identificados os ângulos de abertura das pernas do operador, com 32o e 37,5° para o membro esquerdo (f1) e direito (f2) respectivamente. Se considerando a margem de erro, os ângulos alcançam uma amplitude de 30o a 34o e 35,5o a 39,5os respectivamente, todos acima do recomendado, podendo ser considerado mais um ponto crítico. Em relação ao percentil 5, os ângulos de abertura das pernas identificados foram de 40,5o e 40o, para perna esquerda (f1) e direita (f2). Incorporado à margem de erro, resulta numa amplitude de 38o a 42o, podendo ser considerado mais um ponto critico.

    Uma visão geral sobre a situação analisada pode ser observada na Figura 3, abaixo:

Figura 3. Ângulos analisados para os percentis 5, 50 e 99. Fonte: os autores

    Verifica-se que o percentis 99 seguido pelo percentil 5 apresentam uma maior quantidade de pontos críticos, em comparação com o percentil 50, o que justifica a necessidade de pesquisas desta natureza, tendo em vista que esta inadequação, segundo mencionado anteriormente, pode trazer sérios prejuízos à saúde do trabalhador e reflexos negativos a produtividade almejada com a mecanização da produção.

    Com base nas análises realizadas, tendo como base os percentis 99, 50 e 5, somadas as recomendações das posturas consideradas adequadas e que implicam num menor reflexo negativo na saúde dos operadores, foi possível identificar uma série de situações nas quais as capacidades e limitações (neste caso específico de ordem física/antropométrica), poderiam ser incorporadas no projeto de equipamento agrícolas, resultando numa redução dos possíveis problemas de saúde que venham atingir os produtores rurais e conseqüentemente, influenciando de forma direta na produtividade.

    Em relação ao percentil 99 destaca-se ainda que o tamanho do encosto do assento possui 392 mm, enquanto a recomendação é 558 mm, representando assim uma diferença de 166 mm. O comprimento da base do assento apresenta 290 mm, se comparado à recomendação que é 467 mm, apresenta uma diferença de 129 mm, o que configura para o percentil 99 um ponto crítico, pois pode haver compressão dos vasos sanguíneos e adormecimento dos membros inferiores. A inclinação do banco em relação ao chão se apresentou adequada, tendo sido identificado o ângulo de 5º, compatível com a recomendação.

Considerações finais

    Os pontos críticos identificados nas análises realizadas junto aos percentis 99, 50 e 5 mostram uma inadequação, do ponto de vista humano (antropométrico) da máquina agrícola. Neste sentido, cabe citar Moro (2005), que alerta para a falta de dados antropométricos referentes à população brasileira, tanto adulta quanto infantil, dificultando definição de parâmetros de projeto no que tange ao seu dimensionamento.

    Nas três situações, a predominância de atividades dos membros superiores, acima do nível dos ombros, pode ser considerada uma situação de alto risco, com possibilidades de desenvolver Distúrbio Osteomuscular relacionado ao trabalho (DORT), também conhecido como Lesões por Esforço Repetitivo, podendo resultar na incapacidade de trabalho. As inadequações antropométricas encontradas, somadas às características repetitivas da atividade analisada, segundo Fernandes, Mannrich, Merino, Teixeira, Gontijo e Merino (2014) podem potencializar a percepção de dor e agravar os problemas físicos.

    A ergonomia se apresenta como uma área de grande utilidade para o dimensionamento de equipamentos, especificamente com base na antropometria, que permite identificar posturas inadequadas que comprometem a integridade física dos usuários. Conseqüentemente a consideração dos fatores ergonômicos no projeto de equipamentos agrícolas poderá trazer reflexos positivos na produtividade e qualidade, gerando ganhos para o produtor.

    Análises desta natureza são importantes para o setor da agricultura, especialmente no projeto de produtos e equipamentos, e vem contribuir com outras áreas como a engenharia, que desenvolve equipamentos altamente eficientes, mas em alguns casos não considerando a ergonomia, podendo integrar os conhecimentos para se obter um resultado que venha ao encontro das exigências produtivas e humanas.

    Cabe mencionar que esta técnica apresenta limitações, no que diz respeito à correta identificação de ângulos, motivo pelo qual se optou por incorporar a margem de erro (-2o e +2o), nas medidas encontradas, no entanto pretende-se continuar com este tipo de pesquisa, utilizando outros equipamentos, recentemente adquiridos que possibilitaram a captura de todos os movimentos e ângulos, em tempo e tamanho real, com minimização da margem de erro.

Agradecimentos

    A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), ao Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção (PPGEP/UFSC) da Universidade Federal de Santa Catarina, ao Programa de Pós Graduação em Design (PPGD/UFSC) da Universidade Federal de Santa Catarina, a Fundação de Amparo a Pesquisa e Inovação do Estado de Santa Catarina (FAPESC) e ao Núcleo de Gestão de Design (NGD/UFSC), Projeto Mandioca-Repensa da EPAGRI e ao NEDIP (Núcleo de Desenvolvimento Integrado de Produtos da UFSC).

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