XXII Encontro Nacional de Engenharia de Produção
Curitiba – PR, 23 a 25 de outubro de 2002
OTIMIZAÇÃO DE UMA CADEIRA DE RODAS POPULAR
NUMA PERSPECTIVA DE TECNOLOGIA APROPRIADA
Antonio Nunes Barbosa Filho ([email protected])
Núcleo de Ergonomia Aplicada do Recife - NEAR
Departamento de Engenharia de Produção / Universidade Federal de Pernambuco
Leandro Lopes de Carvalho ([email protected])
NEAR/DEP/UFPE
Sérgio Parente Vieira da Rocha ([email protected])
NEAR/DEP/UFPE
João Paulo Soares Tavares ([email protected])
NEAR/DEP/UFPE
Abstract:
Wheelchair (W) is considered the most important therapeutic way to handicapped people
with locomotion disabilities. This paper shows the methodology followed by the
NEAR/UFPE research team to develop a new model of this product based on village
technology concept, that concerns to design the product oriented to the characteristics of
manufacturing and maintenance resources of local manufactures and potential users,
including all constrictions to do this . As the result of this project this new design must be
transferred to The Associação Desportivas dos Deficientes Físicos de Pernambuco –
ADDF/PE (dedicated to social integration of handicapped people through deporting and
labouring). This study was developed in four steps: the first one was dedicated to know the
ADDF/PE manufacturing constrictions and the needing of his employees (all W users); the
second was dedicated to an anthropometric review of the original design; the third one
was dedicated to an ergonomic approach – consumer oriented (looking for improving its
confort, usability and safety); and the last was dedicated to specific items as the brake
system. This project resulted in a product with better constructive characteristics
(including durability) and lower market price. Then a patent requirement was deposited by
NEAR/UFPE.
Key words: wheelchair, handicapped, applied ergonomics.
1. Introdução:
A cadeira de rodas (CR) é o meio de socialização e transporte mais utilizado pelas pessoas,
que de maneira congênita ou adquirida, encontram-se com alguma impossibilidade de
locomoção. Segundo dados da Organização Mundial de Saúde (OMS) aproximadamente
10% da população de todas as localidades é constituída por pessoas com algum tipo de
deficiência. No Brasil, esta parcela corresponde a uma cifra entre 15 e 18 milhões de
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cidadãos. Entre estes, a quinta parte, ou seja 2%, são considerados deficientes físicos. Isto
nos leva a um cenário onde cerca de 3 a 4 milhões de brasileiros têm dificuldades de
mobilidade. A grande maioria dos usuários de CR recorre a aquisição das mesmas através
do poder público ou através de pequenos fabricantes locais por possuírem baixo poder
aquisitivo. Em Pernambuco como no resto do país, grande parte das cadeiras de rodas
produzidas provem de fábricas abrigadas por instituições de/para pessoas com deficiência.
O poder público é atualmente o maior comprador deste mercado e utiliza como principal, e
às vezes único, critério de compra o menor preço. Pela intrínseca necessidade de competir
por baixo preço, os fabricantes relegam a qualidade, em sentido amplo a um plano inferior,
contrapondo-se às necessidades de que o usuário com deficiência apresenta ao utilizar uma
cadeira de rodas: conforto, durabilidade, estabilidade, entre outras. Como conseqüência
disso é comum a acentuada a prematura quebra de partes e componentes, resultando, por
um lado, na baixa disponibilidade do produto para uso (e as implicações decorrentes da
restrição de mobilidade) e, por outro, ampliando ou agravando a condição de saúde de
seus usuários. O NEAR, em uma parceria com a Associação Desportiva dos Deficientes
Físicos de Pernambuco (ADDF/PE), está buscando aprimorar a fabricação de cadeira de
rodas utilizando tecnologia apropriada, reduzindo custos e adequando o produto às
necessidades de seus potenciais usuários.
1. manoplas
2. encosto traseiro
3. braços
4. assento
5. braço de apoio dos pés
6. placa de apoio dos pés
7. roda dianteira
8. braços transversais
9. breque de rodas
10. roda e corrimão
11. alavanca de inclinação
Figura 1 – Terminologia da cadeira de rodas.
Fonte: Adaptado de ADAMS et al (1985: 16).
2. Cadeiras de rodas e Tecnologia apropriada
Genericamente o termo tecnologia é utilizado como sinônimo do conhecimento acumulado
ao longo da história da humanidade. Nas organizações produtivas este conhecimento pode
estar materializado nos produtos, máquinas e equipamentos ou na forma imaterial, nas
informações, no aprendizado e nas experiências individuais das pessoas que as compõem.
Por sua vez, tecnologia apropriada é o termo designativo da tecnologia orientada para a
fabricação e manutenção de produtos, entre outras necessidades de seu processamento e ao
longo de seu ciclo de vida, de acordo com o nível de desenvolvimento tecnológico atingido
pelas organizações, pessoas e/ou localidades onde estas atividades terão lugar. Em outras
palavras, significa orientar o projeto de um produto tendo em vista as restrições de recursos
disponíveis à sua obtenção, manutenção, substituição de partes etc. Não obstante esta
orientação, tal diretriz não implica em tecnologia rudimentar ou oposição à idéia de
modernidade. Pelo contrário, pode exigir, de acordo com o caso, um avanço no
conhecimento disponível para que o seu propósito seja atingido. Significa buscar soluções
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adequadas, de simples execução e implementação, diante das restrições potencialmente
apresentadas.
BARBOSA FILHO et al. (2001a) indicam que o termo “apropriada” surgiu ligado ao
desenvolvimento de tecnologias voltadas à produção em regiões com esparsos recursos de
equipamentos e, mesmo, de matérias-primas, de formação profissional dos trabalhadores e
formas de energia motriz. É comum o uso de “tecnologia de vila” como termo sinônimo,
em referência ao conjunto de aplicações desenvolvidas para utilização em regiões
longínquas, distantes dos grandes centros urbanos, em especial do continente africano, da
Ásia e dos países menos desenvolvidos da América Central e do Sul.
Fotografias 1 e 2 – Visão geral das oficinas da ADDF/PE.
No projeto em tela, a decisão pela orientação apropriada deveu-se, a princípio, ao fato da
cadeira de rodas produzida pela ADDF/PE ser distribuída para todas as regiões do estado
de Pernambuco. Assim, as atividades de manutenção e substituição de partes ou
componentes deveriam ser realizadas em oficinas próximas ou pelo próprio usuário, para
minimizar a indisponibilidade da cadeira, caso fosse necessário o seu envio para outras
localidades para que os serviços fossem efetuados. Além disso, também haviam restrições
para a sua produção. A maioria dos trabalhadores da ADDF/PE, todos pessoas com algum
tipo de deficiência, tem baixa escolaridade e, devido a esta condição, dificuldades na
interpretação de documentação formal da produção (desenhos técnicos e similares).
Contribuiu ainda para a decisão de uma orientação apropriada a baixa disponibilidade de
equipamentos para usinagem e calderaria. As fotografias 1 e 2, tiradas ao início das
atividades da equipe NEAR junto à ADDF/PE, oferecem uma noção do estado geral de
desorganização e da falta de conhecimentos básicos sobre a estruturação de um espaço
produtivo (ou industrial).
3. O conceito do produto em sua perspectiva de tecnologia apropriada
Para a consecução do projeto necessitamos desenvolver o “conceito” do novo produto.
Para chegarmos a este, partimos da idéia inicial do projeto do produto utilizando quatro
orientações principais, a saber: forma, funcionalidade, propósito e benefícios.
Em nosso projeto a forma corresponde a utilização de dados antropométricos baseados em
estudos de pessoas sentadas, adaptados às necessidades funcionais dos cadeirantes.
Outrossim, também foram consideradas as restrições de área necessária para a manobra da
cadeira de rodas em deslocamento (giro de 90°, 180° e até 360°), bem como para a sua
armazenagem local, seja durante o seu transporte, seja no ambiente doméstico ou laboral.
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Com a utilização destes dados buscou-se obter uma economia de material e de operações
durante a fabricação.
A cadeira deveria ser construída obedecendo algumas dimensões de referência como seu
giro, largura, altura e a possibilidade de através de um mecanismo reduzir seu volume,
podendo ser introduzido no interior de veículos. Foram utilizados pneus, rodas e manoplas
de bicicletas, por seu baixo custo e facilidade de obtenção no mercado (tanto para a
fabricação quanto até pela eventual substituição dos mesmos pelos usuários, caso
necessário). A altura da placa do apoio dos pés (vulgarmente chamada de pedal) deveria
ser suficiente para superar obstáculos das vias públicas, bem como do interior de
edificações. O quadro deveria possuir uma alavanca de inclinação para auxiliar um
potencial ajudante durante a transposição de obstáculos.
Idéia
Forma
Propósito
Função
Benefícios
Conceito
Figura 2 – Transformação de uma idéia em um conceito.
Fonte: Adaptado de SLACK et al (1996:152)
A função do produto representa a interação do usuário com a cadeira, visando propiciar um
grau adequado de amplitude de movimentos ao cadeirante, tanto para sua mobilidade como
também em outras atividades cotidianas como ocupacionais ou de vida diária. Tal como a
manutenção da estabilidade da cadeira, sua frenagem teria que permitir o seu usuário poder
se inclinar para alcançar elementos dispostos em prateleiras, no mobiliário em geral e,
mesmo no chão. Igualmente seriam necessários alguns requisitos para a sua transferência
ao interior de veículos, assentos sanitários, camas etc. Vale também destacar que o uso da
cadeira de rodas permitirá que o cadeirante realize uma série extensa de atividades como,
por exemplo, se alimentar, escrever e efetuar anotações, exercer algumas atividades
profissionais e de lazer, entre outras, sendo preparada até mesmo para outros usos
inesperados ou imprevistos. Desta forma, todos os elementos do produto responsáveis por
interações ou exigências de seu usuário deveriam ser alvo de cuidadoso estudo, para que
não fossem requeridos esforços desnecessários ou que uma inadequação resultasse em uma
limitação funcional.
O propósito do novo projeto foi introduzir, na versão da cadeira de rodas originalmente
fabricada pela ADDF/PE, algumas simplificações em várias etapas da produção
otimizando alguns elementos que julgamos inadequados, assegurando os requisitos
necessários ao produto “cadeira de rodas”. Esta etapa buscou reduzir os custos de
fabricação, através da diminuição do consumo de materiais, bem como das atividades de
soldagem e de corte. Igualmente era fundamental propiciar aos usuários de cadeiras de
rodas, principalmente, aqueles desprovidos de outras possibilidades de escolha ou
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aquisição do produto, dando-lhes a oportunidade de ter ao seu dispor um produto mais
confortável e que não oferecesse novos riscos a sua saúde ou agravasse a condição
preexistente. Para tanto, tomou-se como base séries de dados antropométricos da
população brasileira e se buscou dedicar uma maior atenção à estrutura da cadeira,
procurando aumentar a sua durabilidade e, por meio desta, a sua vida útil.
Fotografia 3 – Cadeira de rodas originalmente fabricada pela ADDF/PE
Os benefícios do projeto serão, entre outros, permitir a montagem e a manutenção das
cadeiras de rodas produzidas pela ADDF/PE por terceiros, o que poderá contribuir
decisivamente para novas oportunidades da redução dos custos associados a utilização do
produto, uma vez que estas são destinadas essencialmente aos extratos de menor poder
aquisitivo da população. Por outro lado, tal fato também ampliará a possibilidade de
atendimento por parte do poder público, posto que a disponibilidade do produto ao usuário
também estará ampliada pela melhoria de sua qualidade e também pela redução de seu
preço de aquisição. A estes benefícios genéricos devem ser acrescentadas as vantagens que
a adequação ergonômica propiciará individualmente a cada um dos usuários.
4. O processo de otimização e suas etapas
A primeira parte do projeto consistiu no entendimento do processo produtivo, para a
compreensão das escolhas e das limitações próprias da ADDF/PE e de seu pessoal. Desta
forma, efetuamos a constituição da documentação da produção (anteriormente inexistente),
para em seguida realizarmos uma análise dimensional da cadeira de rodas. Esta análise nos
levou à conclusão de que o produto tomado como referência para a construção dos
gabaritos de fabricação (utilizados para as atividades de corte e soldagem das partes
estruturais das cadeiras de rodas) era oriundo de um projeto estrangeiro. Esta constatação
foi possível devido à análise antropométrica realizada nas várias medidas da cadeira.
O segundo passo consistiu na adequação antropométrica do produto ao biotipo da
população local, através da estruturação de três tamanhos básicos de cadeiras (pequeno,
médio e grande), dentre uma gama ou família de medidas estabelecidas pela equipe do
NEAR.
De posse destas definições e da vasta revisão bibliográfica, foi possível estabelecer
características ergonômicas desejáveis ao produto. Entre estas destacam-se os ângulos do
assento e entre o assento e o encosto, bem como a posição do breque de rodas e as
dimensões da roda de propulsão (ou traseira) – e do corrimão, que têm influência sobre o
conforto do usuário e ainda sobre os esforços desprendidos para o deslocamento autônomo.
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O estágio seguinte consistiu no estudo detalhado de partes específicas do produto, já que a
orientação de otimização do conjunto já fora atingida. Foram efetuadas uma série de
modificações, entre as quais destacamos as seguintes:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
No sistema de freios;
Na placa de apoio para os pés;
No apoio para os braços;
Na definição dos materiais utilizados na confecção do assento e do encosto;
No dimensionamento do encosto, introduzindo espaçamento lombar;
A inversão da fixação do encosto na estrutura da cadeira;
Na roda de propulsão e de seu corrimão – introduzindo mudanças em sua angulação
(cambota);
h) A introdução de uma placa protetora para as mãos durante a propulsão, sujeitas a
acidentes com os raios da roda traseira;
i) A eliminação de parafusos expostos no projeto anterior, o que configurava séria
oportunidade de acidentes;
5. Conclusões:
Efetuadas as modificações antropométricas e dimensionais na CR, partiu-se para a
elaboração de um novo modelo aplicando inovações idealizadas pelo grupo de trabalho,
visando a comodidade e bem-estar do usuário.
Partiu-se da idéia de um quadro único para o assento e a base, obtendo-se, assim, uma CR
mais compacta, o que resultou:
a) Na economia de material, pela eliminação de partes utilizadas como reforço estrutural;
b) Na redução dos pontos de soldagem, o que trouxe vantagens adicionais relativas à
questão de saúde ocupacional dos trabalhadores devido a proximidade de suas vias
respiratórias com as bancadas de trabalho;
c) No redesenho e na melhoria da performance do breque de rodas (vulgarmente chamado
de freio de mão);
d) No aumento de sua resistência estrutural.
Inicialmente constatamos que como o centro de massa da CR foi alterado e o ponto de
apoio das rodas teria que ser modificado, para que, assim, a cadeira mantivesse a sua
estabilidade. Adicionalmente serão introduzidas modificações no sistema de retração ou
basculamento da cadeira. A viabilidade de outras modificações, assim como a referida
anteriormente, estão sendo estudadas em protótipos em miniatura que visam manter a
fidelidade ao estudo realizado. A partir da construção de modelos em miniatura, serão
fabricados protótipos para o detalhamento dos estudos de usabilidade, estabilidade,
resistência, durabilidade e manobrabilidade, entre outros.
O atual estágio do projeto já permite assumirmos que os objetivos propostos serão
satisfatoriamente atingidos, quer em termos de fabricação, quer em utilização e atividades
de suporte ao usuário (manutenção e conservação). Infelizmente, devido ao fato do projeto
estar sendo estruturado para o registro de patente na modalidade de modelo de utilidade,
pela Universidade Federal de Pernambuco, junto ao INPI não nos será possível apresentar
desenhos ou esquemas construtivos do novo produto.
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Bibliografia:
ADAMS, Ronald C. Jogos, esportes e exercícios para o deficiente físico. São Paulo:
Manole, 1985.
ATTALI, Xavier, PELISSE, François. Looking back on the evolution of electric
wheelchairs. Medical Engineering & Physics 23 (2002) 735-743.
BARBOSA FILHO, Antonio Nunes et al. Tecnologia, o que é isto? Afinal, para que
serve? Curso ministrado no IX Congresso de Iniciação Científica da Universidade Federal
de Pernambuco. Apostila. Recife: NEAR/UFPE, 2001a.
BARBOSA FILHO, Antonio Nunes et al. A produção brasileira de produtos para
populações especiais. Anais do 3° Congresso brasileiro de Gestão de desenvolvimento de
produto. Florianópolis: UFSC, 2001b. Em CD-Rom.
BARBOSA FILHO, Antonio Nunes, CARVALHO, Leandro Lopes. A necessidade do
estabelecimento de normas nacionais para a fabricação de cadeiras de rodas. Anais da
53ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira para Progresso da Ciência. Salvador:
SBPC/UFBA, 2001. Anais em CD-Rom.
DAS, Biman, KOZEY, John W. Structural anthropometric measurements for wheelchair
mobile adults. Applied Ergonomics 30 (1999) 385-390.
JAROZS, Emilia. Determination of the workspace of wheelchair users. International
Journal of Industrial Ergonomics 17 (1996) 123-133.
NOWAK, Ewa. The role of anthropometry in design of work and life environments of the
disabled population. International Journal of Industrial Ergonomics 17 (1996) 113-121.
PETZÄLL, Jan. The design of entrances of taxis for elderly and disabled passengers – na
experimental study. Applied Ergonomics 26 (1995) 343-352.
________. Transversing step obstacles with manual wheelchairs. Applied Ergonomics 27
(1996) 327-341.
PUENTE, Rakel Poveda et al. Guía de selección y uso de sillas de ruedas. Madir:
Ministério de Trabajo Y Asuntos Sociales, 1995.
SLACK, Nigel et al. Administração da produção. São Paulo: Atlas 1996
SPAENEN, Arthur J., VANLANDEWIJCK, Yves C., LYSENS, Roeland J. Relationship
between energy expenditure and muscular activity patterns in handrim wheelchair
propulsion. International Journal of Industrial Ergonomics 17 (1996) 163-173.
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