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17º EDIÇÃO DO PRÊMIO SOCIEDADE MINEIRA DE ENGENHEIROS DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
A ENGENHARIA DE PRODUÇÃO APLICADA À ÁREA HOSPITALAR
VOLTADA PARA O DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO
Autor(es) do Trabalho:
Evair Antonio Duarte
Rogério Costa Maia
Eustaquio Messias de Jesus
Joyce França Reis
Curso:
Engenharia de Produção
Período:
8º Período
Escola/Universidade:
Faculdade de Engenharia de Minas Gerais - FEAMIG
Área Enfocada da arquitetura, agronomia ou engenharia:
Engenharia de produção
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Assinalar o tipo de trabalho proposto:
____ Pesquisa bibliográfica (trabalho realizado apenas com base em texto);
____ Estudo de caso (análise de um tema, através de pesquisa e estudo);
____ Pesquisa e avaliação (avaliação de uma situação com base em pesquisa);
____ Proposição de plano ou programa (estudo de caso: solução para problema diagnosticado);
____ Pesquisa e diagnose (investigação preditiva em relação à mudança em ambiente externo);
_X__ Outra (especificar) _(Elaboração de produto, com base em pesquisa de campo)
RESUMO (máximo 10 linhas)
Com base em uma pesquisa realizada na enfermaria de um Hospital e Pronto
Socorro de Belo Horizonte, foi elaborado um projeto para adequação e/ou inovação
de uma mesa ortostática, que tem como aplicabilidade colocar o paciente com Lesão
na Medula Espinhal (LME) na posição vertical, (de pé). O projeto visa elaborar um
produto com qualidade, a um custo accessível a todos pacientes e de fácil manejo,
para tal foi realizada entrevista com uma fisioterapeuta e observação direta a
pacientes com LME, com objetivo de identificar os pontos mais relevantes no uso e
manuseio da mesa ortostática, de posse dessas informações foi então elaborado um
projeto e um protótipo da mesa, que serviu de base para composição dos custos de
produção e testes de funcionamento dos mecanismos de acionamentos propostos.
PALAVRAS-CHAVE (Maximo 3 )
LME, Mesa Ortostática, Manufatura
ABSTRACT (máximo 10 linhas)
Based on a research done at the Hospital's nursery, a project was done to build an
orthostatic table, which is able to put the patient with Spinal Cord Injury in a vertical
position, (standing). The project target to produce a device very useful for all persons
who requires medical care ── with quality, at a cost accessible to all patients ── and
it is easy to handle! To accomplish this goal an interview was conducted with the
physiotherapist that looks after the physical therapy to patients with Spinal Cord
Injury, in order to identify the outstanding matters about the use and handling of
orthostatic table. Based on the facts under this project was then prepared a prototype
of the new treatment table, with a known production costs for testing and operation of
the drive mechanisms proposed.”
KEY WORDS (máximo 3)
Spinal Cord Injury, orthostatic table, manufacture
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TEMA
Desenvolvimento de um protótipo de mesa ortostática aplicado no tratamento
de pacientes com Lesão da Medula Espinhal, (LME), em uma unidade de um
hospital no município de Belo Horizonte.
INTRODUÇÃO
Com ciclos de vida dos produtos cada vez menores torna-se necessário a
entrada de novos produtos no mercado, e com isso novos produtos são
desenvolvidos constantemente. Para atender esta demanda é necessário
desenvolver produtos competitivos, diferenciados em qualidade e custo, pois o
desenvolvimento de produtos tem se tornado um processo-chave para a
competitividade na manufatura, portanto com a integração entre as áreas humanas e
exatas, é abordada uma iniciativa em inovar um produto existente no mercado, sem
perder de vista as características básicas do desenvolvimento de produto, de forma
que o mesmo se torne viável economicamente a todos os níveis sociais. Esta
iniciativa originou-se a partir da necessidade do estágio social, requisito para
conclusão do curso de Engenharia de Produção da Faculdade FEAMIG. O grupo
optou por fazer o estágio social na unidade de tratamento de LME do Hospital
Pronto Socorro situado em Belo Horizonte. Em uma visita feita na ala de pacientes
com LME foi observado que pacientes com este tipo de trauma tem a necessidade
de um equipamento específico para uso na fisioterapia, trata-se de um equipamento,
mesa ortostática, de custo elevado, na ordem de R$2.800,00, e deve ser utilizado
continuamente pelo paciente.
PROBLEMA DE PESQUISA
Como o uso de métodos e técnicas da Engenharia de Produção baseado no
desenvolvimento de produtos pode auxiliar no processo de tratamento de pessoas
com Lesão na Medula Espinhal, (LME)?
CONTEXTUALIZAÇÃO
No inicio do desenvolvimento de um produto, o grau de incerteza deste
processo é muito alto, mas que tende a diminuir com a evolução do processo, porém
85% do custo do desenvolvimento podemos ser atribuídos às modificações no
processo, que aumentam a cada mudança no desenvolvimento onde as decisões já
tomadas são perdidas. Assim um dos grandes desafios do desenvolvimento é o
gerenciamento destas incertezas, mas existem diversas visões para este
desenvolvimento, onde cada parte responsável irá priorizar seu atendimento, puxar o
projeto como parte isolada, onde os designers irão priorizar o visual, o administrador
irá visualizar apenas a parte de custo e engenheiros mecânicos e de produção
apenas a parte matemática do projeto e o processo de produção respectivamente,
assim quando levado para a prática terá diversos problemas por ter se levado o
mesmo projeto em subprojetos independentes. Para contornar este problema devese ter uma visão holística, construindo o projeto como um todo.
Os países desenvolvidos são os grandes criadores de produtos. Nos paises
em desenvolvimento aplica-se a tecnologia para adaptação do produto ao país onde
nesse contexto prioriza-se o desenvolvimento de processo.
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Leva-se tempo para lançar um produto no mercado, tempo este relacionado
aos estudos de possibilidades de determinados materiais e tecnologias que deverão
ser usadas neste produto. Após estas definições vêm as decisões de escolha dos
fornecedores, tecnologias de processo, construir protótipo, arranjo físico da
produção, etc. Partindo dessas premissas estamos propondo uma inovação na mesa
ortostática.
A coluna vertebral é a estrutura que promove sustentação para a postura
ereta, constituindo uma manga protetora, porém flexível para a delicada medula
espinhal, além de assegurar locais para a fixação de músculos e servir para
transferir e atenuar cargas da cabeça e tronco e para os membros inferiores e viceversa. (RASH, 1991). Ela é composta por 33 vértebras, das quais 24 se unem para
formar a coluna flexível. Sendo que estão subdivididas em: sete cervicais (C1-C7),
doze torácicas (T1-T12), cinco lombares (S1-S5) e quatro coccígeas.
A coluna vertebral do adulto apresenta quatro curvaturas fisiológicas no plano
sagital: cervical, torácica, lombar e sacra.
Fig.1 – Coluna Vertebral
O que é Lesão da Medula Espinhal - LME
Diversos são os mecanismos, que freqüentemente combinados produzem
lesões da medula espinhal. A esta lesão ocorre com mais freqüência a partir de
forças indiretas produzidas pelos movimentos da cabeça e tronco, e com menor
freqüência por lesão direta a uma vértebra. Os mecanismos comuns que operam na
LME são: flexão, compressão, hiperextensão e flexão-rotação. Estas forças resultam
numa fratura e/ou luxação. A intensidade e combinação de forças impostas têm
influencias diretas no tipo e localização das fraturas, quantidade de deslocamento e
extensão das lesões aos tecidos moles. A coluna vertebral demonstra graus diversos
de suscetibilidade às lesões. Algumas áreas são inerentemente mais vulneráveis,
devido a sua elevada mobilidade e relativa falta de estabilidade, comparativamente a
outros segmentos da coluna. As regiões da coluna vertebral que demonstram a mais
elevada freqüência de lesões estão situadas entre C5 e C7, na região cervical e
entre T12 e L2 na região tóraco-lombar (SULLIVAN, 1993).
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Fig. 2 – Ilustração de uma Lesão Medular
Os acidentes com veículos motorizados constituem a principal causa de
traumatismo na coluna cervical, com os acidentes de mergulho sendo a principal
causa nas lesões esportivas. Nos casos em que o exame radiológico não mostra
nenhuma fratura ou luxação, mas há uma lesão medular substancial, essas lesões
ocorrem por hiperextensão da coluna cervical em pessoas com espondilose. A
medula espinhal, já comprometida por um estreito canal, é comprimida por um
estreitamento adicional, causado pela hiperextensão da coluna cervical. Além disso,
Hughes assinala, que pode ocorrer obstrução da artéria vertebral sem evidência
radiológica de fratura, produzindo uma região central de isquemia ou infarto da
medula cervical. No caso de uma fratura luxação com dano a toda a espessura da
medula, perde-se toda a função abaixo da lesão. Assim, há uma perda sensitiva e
motora total na área do corpo do local da lesão para baixo. Após a lesão, as
alterações vasculares e biológicas levam a um completo infarto e necrose do
segmento lesado. O mecanismo de redução do fluxo sangüíneo na medula espinhal
após o trauma não é bem compreendido. De acordo com Tator, pode ser um efeito
mecânico direto sobre os vasos sangüíneos ou pode haver uma explicação
biomecânica. No momento da lesão não ocorre somente uma lesão direta dos
axônios e vasos sangüíneos, mas ocorre também uma cadeira secundária de
eventos, resultando em hipóxia, edema e infarto. Osterholm & cols., são de opinião
que a liberação de norepinefrina no local da lesão causa intensa vaso contrição,
levando a isquemia e necrose hemorrágica da medula.
Consequências
Imediatamente após uma LME, há um período de arreflexia denominado
choque espinhal. Este período de depressão reflexa transitória não esta claramente
compreendido. Acredita-se que resulte do próprio desligamento abrupto das
conexões entre os centros superiores e a medula espinhal. Caracteriza-se pela
ausência de toda atividade reflexa, flacidez, e perda da sensibilidade abaixo do nível
da lesão. Pode prolongar-se de diversas horas até diversas semanas, mas
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tipicamente cede dentro de 24 horas. A resolução precoce do choque espinhal é um
importante sinal prognóstico (SULLIVAN, 1993).
- Deficiências motoras e sensitivas: haverá uma perda completa ou parcial da função
muscular abaixo do nível da lesão;
- Controle Térmico Prejudicado: há uma ausência de sudorese termo-reguladora, o
que elimina os efeitos resfriadores evaporativos normais da perspiração em
ambientes quentes;
- Deficiência Respiratória: varia consideravelmente, dependendo do nível da lesão.
Nas lesões das partes elevadas da medula espinhal entre C1 e C3, inervação pelo
nervo frênico e a respiração espontânea ficam significativamente prejudicadas ou se
perdem; Complicações Pulmonares: broncopneumonia, embolia pulmonar;
- Espasticidade: decorre da liberação de arcos reflexos intactos do controle do SNC,
caracterizando-se por hipertonicidade, reflexos hiperativos de estiramento.
- A síndrome da imobilidade é um conjunto de alterações que ocorrem no indivíduo
acamado por um período prolongado. Independente da condição inicial que motivou
ao decúbito prolongado, esta síndrome evolui para problemas circulatórios,
dermatológicos, respiratórios e muitas vezes psicológicos. Muito da morbidade e
mortalidade associada ao paciente restrito ao leito advém dessas complicações
músculo-esqueléticas e viscerais.
- Sabemos que o ser humano é desenhado para ser móvel, principalmente porque
40% do nosso organismo é composto de músculos esqueléticos (SULLIVAN, 1993).
Além do mais somos dependentes da atividade física para que haja a manutenção
deste sistema músculo-esquelético e para a melhor função de nossos órgãos
internos. Sabemos, por exemplo, que a reabsorção óssea é feita através dos
estímulos de pressão e tração que este segmento recebe ao longo do dia onde nos
locomovemos e pressionamos as estruturas. Outros exemplos da falta de atividade
física são insuficiência cardíaca, deterioração articular, condições tromboembólicas,
estase gastrointestinal e estase urinária. A patofisiologia das alterações que
acontecem devido ao longo decúbito começa cedo e evolui rapidamente. Muitas das
desordens são reversíveis mas quanto maior o período de imobilização mais difícil
será a sua reabilitação. Abaixo são listados alguns dos efeitos adversos que ocorrem
devido ao longo decúbito:
No sistema músculo-esquelético
a) Hipotrofia, atrofia muscular e descondicionamento
b) Contraturas
c) Osteoporose e osteopenia
d) Deterioração articular
e) Ossificação heterotrópica
f) Osteomielite
g) Deformidades
Segundo Myers 1995, Para os pacientes de LME é preconizado um trabalho
de cinesioterapia motora inicialmente utilizando, se possível a cinesioterapia livre ou
assistida e isometria e, quando em estados onde o paciente não é muito
colaborativo usa-se a cinesioterapia passiva. Além disto deve-se fazer um programa
de estiramento mantido visando trabalhar tanto o tecido conectivo quanto o
alongamento da fibra muscular. A massoterapia é de fundamental importância para a
liberação de aderências e "trigger points".
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Na função visceral
a) Alteração no sistema respiratório
· Diminuição do trabalho com conseqüente perda de força da musculatura da
ventilação
· Diminuição de volumes e capacidades pulmonares
· Estase de muco em áreas mal ventiladas levando a infecções pulmonares
· Atelectasias
· Dificuldade para tossir
· Broncoaspiração
b) Alteração do sistema cardiovascular
· Alteração no volume de distribuição dos fluídos corporais
· Descondicionamento cardíaco
· Hipotensão ortostática
· Trombose venosa profunda
· Tromboembolismo pulmonar
c) Alterações no sistema urinário
· Estase da urina
· Cálculo renal
· Infecções
· Bexiga neurogênica
· Incontinência
d) Sistema gastrointestinal
· Perda de apetite
· Incontinência fecal
· Fecaloma
· Constipação e obstrução
Mobilização precoce diminui a incidência de tromboembolismo e de trombose
venosa profunda além de permitir a melhor oxigenação e nutrição dos órgãos
internos. A movimentação ativa quando possível, a mobilização passiva a
massoterapia, padrões ventilatórios e uso de incentivadores inspiratórios são as
principais formas de prevenir as alterações nos sistemas viscerais.
No sistema protetor
A úlcera de pressão é a mais comum alteração que acontece nos pacientes
submetidos ao longo período de decúbito. Elas podem ser minimizadas por
mudanças constantes de decúbito, uso de colchão especial, massoterapia,
crioterapia e em estágios mais avançados a laser terapia.
OBJETIVOS
Objetivo Geral
Propor uma modificação no equipamento existente hoje no mercado, de forma
que fique viável técnico e economicamente o seu uso na fisioterapia em pacientes
com LME, facilitando assim a reintegração do mesmo na sociedade.
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Objetivo Específico
Aplicar a engenharia de produção na área hospitalar.
Analisar e participar de um processo de inovação em um determinado
produto, no caso a mesa ortostática, desde a concepção da inovação a ser proposta
até a aplicação no cliente final.
Propor o desenvolvimento de um produto com qualidade, segurança e fácil
manuseio, com o menor custo possível.
JUSTIFICATIVA/RELEVÂNCIA
È importante mostrar o uso da engenharia de produção nos mais variados
segmentos, mostrar que sua aplicabilidade também pode estar relacionada à área
de saúde.
Face o Hospital atender a um grande número de pacientes com os mais
diferentes quadros clínicos e ter uma verba restrita para a compra de equipamentos
específicos na área de fisioterapia, procuramos elaborar um estudo para viabilizar o
uso da mesa ortostática pelo setor de fisioterapia, uma vez que o uso dessa mesa
pode contribuir significativamente na parte física e psíquica no tratamento dos
pacientes com LME.
METODOLOGIA DE PESQUISA
Para o desenvolvimento do trabalho, o grupo optou por fazer entrevista com
uma fisioterapeuta, responsável pelo setor de fisioterapia do hospital e Pronto
Socorro e Observação simples dos pacientes com LME do mesmo hospital.
ENTREVISTA
– Técnica em que o investigador se apresenta frente ao investigado e lhe
formulam perguntas, com o objetivo de obtenção dos dados que interessam à
investigação. A entrevista é, portanto, uma forma de interação social. É uma forma
de diálogo assimétrico, em que uma das partes busca coletar dados e a outra se
apresenta como fonte de informação. A entrevista é uma das técnicas de coleta de
dados mais utilizada por profissionais que tratam de problemas humanos, não
apenas para coleta de dados, mas também com objetivos voltados para diagnóstico
e orientação.
Enquanto técnica de coleta de dados, a entrevista é bastante adequada para
a obtenção de informações acerca do que as pessoas sabem, crêem, esperam,
sentem ou desejam, pretendem fazer, fazem ou fizeram, bem como acerca de suas
explicações ou razões a respeito das coisas precedentes.
Vantagens da entrevista:
- A entrevista possibilita a obtenção de dados referentes aos mais diversos
aspectos da vida social;
- A entrevista é uma técnica muito eficiente para a obtenção de dados em
profundidade acerca do comportamento humano;
- Os dados obtidos são suscetíveis de classificação e de quantificação.
Limitações da entrevista
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- A falta de motivação do entrevistado para responder as perguntas que lhe
são feitas;
- Inadequada compreensão do significado das perguntas;
- O fornecimento de respostas falsas, determinadas por razões conscientes
ou inconscientes;
- Inabilidade ou mesmo incapacidade do entrevistado para responder
adequadamente, em decorrência de insuficiência vocabular ou de problemas
psicológicos;
- A influência exercida pelo aspecto pessoal do entrevistador sobre o
entrevistado;
- A influência das opiniões pessoais do entrevistador sobre as respostas do
entrevistado;
- Os custos com treinamento de pessoal e a aplicação das entrevistas.
Procuramos contornar os pontos limitantes da entrevista para se obter o maior
aproveitamento possível, uma vez que a entrevistada é uma profissional com
bastante experiência na área em estudo.
Classificação das entrevistas
- Informal
- Focalizada
- Pautas
- Estruturada
No caso em questão optamos por uma entrevista por pautas, visto que a
mesma apresenta certo grau de estruturação, já que se guia por uma relação de
pontos de interesse que o entrevistador vai explorando ao longo de seu curso. As
pautas devem ser ordenadas e guardar certa relação entre si. O entrevistador faz
poucas perguntas diretas e deixa o entrevistado falar livremente à medida que refere
às pautas assinaladas.
Observação Simples
- A observação constitui elemento fundamental para a pesquisa. A
observação é sempre utilizada na coleta de dados; ou conjugada, exclusivamente,
para a obtenção de dados em muitas pesquisas, e por estar presente também em
outros momentos da pesquisa, a observação chega mesmo a ser considerada como
método de investigação.
- A observação nada mais é que o uso dos sentidos com vistas a adquirir os
conhecimentos necessários para o cotidiano.
- A observação apresenta como principal vantagem, em relação a outras
técnicas, a de que os fatos são percebidos diretamente, sem qualquer
intermediação.
- O principal inconveniente da observação está em que a presença do
pesquisador pode provocar alterações no comportamento dos observados,
destruindo a espontaneidade dos mesmos e produzindo resultados pouco
confiáveis. As pessoas, de modo geral, ao se sentirem observadas, tendem a ocultar
seu comportamento, pois temem ameaças a sua privacidade.
Dos três tipos de observação, Simples, Participante e Sistemática optamos por fazer
a observação simples, uma vez que a observação simples é aquela em que o
pesquisador permanece alheio à comunidade, grupo ou situação que pretende
estudar, observa de maneira espontânea os fatos que aí ocorrem. Neste
procedimento o pesquisador é muito mais um espectador que um ator.
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Vantagens da observação:
- Possibilita a obtenção de elementos para a delimitação de problemas de
pesquisa;
- Favorece as construções de hipóteses acerca do problema pesquisado;
- Facilita a obtenção de dados sem produzir querelas ou suspeitas nos
membros das comunidades, grupos ou instituições que estão sendo estudados.
Limitações da observação:
- É canalizada pelos gostos e afeições do pesquisador. Muitas vezes sua
atenção é desviada para o lado pitoresco, exótico ou raro do fenômeno;
- O registro das observações depende, freqüentemente, da memória do
investigador;
- Dá ampla margem à interpretação subjetiva ou parcial do fenômeno
estudado.
A pesquisa desenvolvida pelo grupo ocorreu em duas etapas distintas, sendo
a primeira etapa a entrevista com a coordenadora da fisioterapia, conforme
mencionado anteriormente. E a segunda parte foi feito a observação in loco de
pacientes com LME que necessitam do uso da mesa ortostática.
Na entrevista foram levantados alguns tópicos referentes às características da mesa
ortostática e dos pacientes que dela precisam. A entrevista foi realizada no
consultório da coordenadora, enquanto a observação se deu na ala de LME, ambos
no 6° andar do HPS:
ESTUDO PRÁTICO
Para a elaboração do projeto foram observadas as fases de gestão de um
projeto para posterior lançamento do produto, essas fases estão relacionadas aos
itens: Escopo do projeto, tempo de elaboração, custo de produção, qualidade do
produto, recursos humanos a ser utilizado na elaboração do projeto bem como na
manufatura do produto, comunicação entre as equipes de desenvolvimento do
projeto e fabricação do produto, gestão de riscos, aquisições de insumos e a
integração de todas as áreas envolvidas no projeto.
Embora o Hospital não tenha uma mesa ortostática disponível para uso, foi
realizado, através da entrevista e das observações realizadas in loco, um
levantamento das condições ideais de uso da mesa, bem como os benefícios
gerados para o hospital e para os pacientes a partir da sua utilização, dessa forma
foram listados e agrupados os pontos mais relevantes, que deveriam ser levados em
consideração na elaboração do projeto, quais sejam:
- Mobilidade
- Aplicabilidade
- Ergonomia
- Segurança pessoal
- Técnica de produção
- Automatização do equipamento
- Materiais aplicados no produto
- Custo de produção
- Custo de residência do paciente no hospital
- Possíveis patrocinadores
- Viabilidade Financeira
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Mobilidade
Devido ao grande número de leitos ocupados por pacientes com LME, tornase importante que a mesa ortostática tenha um sistema de movimentação, pois
conforme observado, os pacientes se queixam de ter de ficar praticamente todo o
tempo olhando para uma mesma paisagem, o teto do quarto, ou quando muito para
o paciente ao lado.
Item de projeto:
Implantar sistema de rodas para facilitar a locomoção do paciente quando em uso da
mesa, de forma que o mesmo possa ser levado próximo a uma janela ou sacada.
Aplicabilidade
É necessário tomar os devidos cuidados para que a mesa seja utilizada por
vários tipos físicos, quer seja feminino ou masculino, gordo ou magro, alto ou baixo.
Item de projeto:
Implantar sistema de trava do paciente ajustável ao porte físico do mesmo.
Ergonomia
A depender do tipo de lesão sofrida pelo paciente, o mesmo poderá depender
de acoplamentos especiais na mesa. Para as pessoas que vão auxiliá-lo, é
importante que a mesa seja de fácil acesso e a uma altura adequada.
Item de projeto:
Implantar suporte para soro ou oxigênio, bem como descanso de mão para
pacientes paraplégicos e Adequar a altura da mesa de modo a facilitar a
acomodação do paciente pelos auxiliares.
Segurança
Todo cuidado deve ser tomado para que o paciente se sinta seguro em
relação à postura sobre a mesa ortostática, uma vez que ele perdeu a mobilidade e
está impossibilitado de se auto proteger em caso de queda.
Item de projeto:
Tipo de travamento resistente e em local apropriado nos pontos de sustentação do
corpo.
Técnica de produção
Devido ao baixo consumo, o produto não suporta uma linha de produção em
série.
Item de projeto:
Produção manual por unidade encomendada, podendo ter alguns itens em estoque,
o que facilitaria eventuais manutenções.
Automatização do equipamento
No mercado existem alguns modelos de mesa ortostática, a maioria, cerca de
90%, tem o sistema de basculamento motorizado.
Item de projeto:
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Automatizar sistema de basculamento e alteamento da mesa, porém com
acionamento manual, com vistas à redução de custo e mobilidade do equipamento.
Materiais aplicados no produto
Todos os matérias a serem aplicados na fabricação da mesa devem estar de
acordo com os requisitos de segurança e devem ter a especificação técnica definida
e apropriada ao projeto uso proposto.
Itens de projeto:
Serão utilizados para fabricação da mesa ortostática poucos tipos materiais como:
tubos de ferro, rodas, parafusos, engrenagens, polias, cabos de aço, madeira.
Custo de produção
As mesas disponíveis no mercado estão sendo oferecidas para o consumidor
final, a um preço que varia entre R$2000,00 a R$2800,00 a depender do fabricante e
dos acessórios.
Item de projeto:
Customizar o processo de produção com o objetivo de atingir um preço máximo para
o consumidor na ordem de R$900,00.
Custo de residência do paciente no hospital
Sem o auxilio da mesa ortostática, estudos realizados pela área de
fisioterapia, mostram que o tempo de permanência do paciente no hospital tende
aumentar, uma vez que uma série de complicações podem surgir, conforme
mencionado anteriormente e o risco de contaminação por infecção hospitalar
aumenta, complicando mais ainda o quadro clínico do paciente.
Item de projeto:
Viabilizar o processo de construção da mesa de tal forma que o custo fique mais
baixo, tornado-se acessível a todos os pacientes com LME do hospital.
Possíveis patrocinadores
Em se tratando de um hospital público, onde a verba disponível para compra
deste tipo de equipamento é pequena, torna-se necessário a busca por possíveis
patrocinadores dispostos a adotar a idéia aqui apresentada.
Item de projeto:
Mostrar a viabilidade do projeto, e com isso conquistar a confiança de possíveis
patrocinadores para a fabricação e/ou manutenção de mesas.
Viabilidade Financeira
Nesta fase o custo de produção do produto é elaborado a partir de estimativas
e dados provenientes de orçamentos para a fabricação da mesa, depois de gerado o
custo, a análise da viabilidade de se colocar o produto no mercado, sem perder de
vista qual o seu potencial de competitividade em relação ao concorrente fica mais
fácil.
Item de projeto:
Elaborar o estudo de viabilidade econômica do projeto.
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ELABORAÇÃO DO PRÉ-PROJETO
Após analisar os itens citados, foi elaborado um pré-projeto da mesa
ortostática, que tem como objetivo dar suporte à avaliação preliminar técnica
operacional e financeira do produto, demonstrando as inovações sugeridas em
relação aos produtos existentes no mercado.
Sistema de basculamento
Para atender à função básica da mesa, (inclinação de 0° a 90°), O sistema de
basculamento foi projetado para ser acionado manualmente, através de manivela e
caixa de engrenagens parafuso de rosca sem fim, que aciona um cabo de aço ligado
à base da mesa. Para diminuir o torque necessário para realização do trabalho, foi
utilizado um sistema de polia móvel que reduz pela metade a necessidade do
torque.
Sistema de rosca sem fim - conceito
Conforme (notas de aula – SENAI). A coroa e o parafuso com rosca sem-fim
compõem um sistema de transmissão muito utilizado na mecânica, principalmente
nos casos em que é necessária redução de velocidade, aumento de força e auto
travamento, como nos redutores de velocidade, nas talhas e nas pontes rolantes.
No caso em questão, este sistema será utilizado principalmente por sua
característica de travamento natural, isso é, tanto no processo de alteamento da
mesa quanto no processo de basculamento, o acionamento deve permanecer na
mesma posição em que se desejar parar o processo, sem a necessidade de
travamento por dispositivos auxiliares, isso faz com que o nível de segurança do
equipamento não seja comprometido.
Fig. 03 – Engrenagem e parafuso com rosca-sem-fim
Esse parafuso pode ter uma ou mais entradas.
Veja, por exemplo, a ilustração de um parafuso com rosca sem-fim com 4entradas.
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Fig. 04 – Rosca-sem-fim de 4 entradas
O número de entradas do parafuso tem influência no sistema de transmissão. Se um
parafuso com rosca sem-fim tem apenas uma entrada e está acoplado a uma coroa
de 60 dentes, em cada volta dada no parafuso a coroa vai girar apenas um dente.
Como a coroa tem 60 dentes, será necessário dar 60 voltas no parafuso para que a
coroa gire uma volta. Assim, a rpm da coroa é 60 vezes menor que a do parafuso.
Se, por exemplo, o parafuso com rosca sem-fim está girando a 1.800 rpm, a coroa
girará a 1.800 rpm, divididas por 60, que resultará em 30 rpm.
Suponhamos, agora, que o parafuso com rosca sem-fim tenha duas entradas e a
coroa tenha 60 dentes. Assim, a cada volta dada no parafuso com rosca sem-fim, a
coroa girará dois dentes. Portanto, será necessário dar 30 voltas no parafuso para
que a coroa gire uma volta. Assim, a rpm da coroa é 30 vezes menor que a rpm do
parafuso com rosca sem-fim. Se, por exemplo, o parafuso com rosca sem-fim está
girando a 1.800 rpm, a coroa girará a 1.800 divididas por 30, que resultará em 60
rpm.
A rpm da coroa pode ser expressa pela fórmula
onde:
Nc = rpm da coroa
Np = rpm do parafuso com rosca sem-fim
Ne = número de entradas do parafuso
Zc = número de dentes da coroa
Na figura 04, podemos observar que no parafuso com rosca sem-fim aparece o
passo (P) e o avanço (Ph). A relação entre o passo e o avanço é dado pela fórmula
Ph = Ne*P
onde: Ne = número de entradas
Quando o problema é calcular as dimensões do parafuso com rosca sem-fim
e da coroa a serem fabricados, é preciso calcular o módulo (M), usando-se a mesma
fórmula empregada para cálculo de engrenagem helicoidal.
A fórmula é a seguinte:
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Onde: de = diâmetro externo do parafuso
De = diâmetro externo da coroa
E = distância entre os centros
Essas dimensões foram tomadas medindo-se o conjunto, e obtivemos os valores
de = 28 mm
De = 104,4 mm
E = 62,2 mm
Substituindo os valores na fórmula (A), temos:
M= (28 + 104.4- 2* 62 2)/4
M= (132 4 – 124.4)/4
M= 8/4
M=2
Assim, o módulo do conjunto coroa e parafuso com rosca sem-fim é 2. Agora, com o
valor do módulo, é possível calcular as demais dimensões. Para facilitar os cálculos,
vamos utilizar a nomenclatura seguinte.
Coroa
M = módulo
Zc = número de dentes
Dp = diâmetro primitivo
De = diâmetro externo
D2 = diâmetro maior
l = largura da roda
R = raio
d = ângulo dos chanfros da coroa
a = altura da cabeça do dente
b = altura do pé do dente
h = altura total do dente
b = ângulo da hélice
E = distância entre eixos da coroa e da rosca sem-fim
Parafuso com rosca sem-fim
de = diâmetro externo
dp = diâmetro primitivo
g = ângulo do flanco do filete
Fórmulas:
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Fig. 05 – Conjunto de Engrenagem e parafuso rosca-sem-fim
Valores de l
Para parafuso com rosca sem-fim de uma ou duas entradas:
l = 2,38 * P + 6
Para parafuso com rosca sem-fim com mais de duas entradas:
l = 2,15 * P + 5
Valores de h
h = a + b, sendo a = M
b = 1,167 · M (para ângulo de pressão 14º30 ou 15º)
b = 1,25 · M (para ângulo de pressão 20º)
h = 2,167 · M (para ângulo de pressão 14º30' ou 15º)
h = 2,25 · M (para ângulo de pressão 20º)
cosd= dp/de
g = 29º, 30º ou 40º, variando de acordo com o ângulo de pressão: 14º30', 15º e 20º.
Agora, já é possível calcular as demais dimensões da coroa e da rosca do
parafuso.
Contando o número de dentes da coroa, temos:
Zc = 50
O passo P da coroa e da rosca do parafuso é dado pela fórmula P = M * p
Logo:
P = 2 * 3,14
P = 6,28 mm
O diâmetro primitivo da coroa é calculado por
Dp = De - 2 * M
Dp = 104,4 - 2 * 2
Dp = 104,4 - 4
Dp = 100,4 mm
O diâmetro primitivo da rosca do parafuso é dado por
dp = de - 2 · M
dp = 28 - 2 · 2
dp = 28 - 4
dp = 24 mm
17
O raio R é calculado pela fórmula
Assim, R= 62 2 – (104 4/2)
R = 62,2 - 52,2
R = 10 mm
O ângulo dos chanfros (d) pode ser calculado pela fórmula
Consultando a tabela de co-seno temos, aproximadamente:
d = 31º
Calcula-se o diâmetro maior da coroa (D2) pela fórmula
D2 = De + 2 · R · (1 - cos d)
Assim, D2= 104,4 + 2 * 10 * (1 - 0,85714)
D2= 104,4 + 20 * (0,14286)
D2= 104,4 + 2,857
D2= 107,257 mm
Logo, D2 é, aproximadamente, igual a 107,26mm.
A largura da coroa (l) para o parafuso com rosca sem-fim de uma entrada é
dada por
l = 2,38 * P + 6
l = 2,38 * 6,28 + 6
l = 14,95 + 6
l = 20,95 mm
A altura total do dente (h) é calculada pela fórmula
h=a+b
para a = M
a = 2,0 mm
e b = 1,25 · M (considerando o ângulo de pressão 20º)
b = 1,25 · 2
b = 2,5 mm
Portanto, h = 2,0 + 2,5
h = 4,5 mm
O ângulo da hélice b é dado por
Portanto, procurando o valor mais próximo na tabela de co-seno, b = 5º.
Sistema de alteamento
Para facilitar a acomodação do paciente sobre a mesa, foi elaborado um
sistema de rebaixamento e alteamento da mesa, isso é feito a partir da abertura,
rebaixamento, e fechamento, alteamento, das hastes de sustentação (pernas) da
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mesa, isso é necessário uma vez que, um dos pontos observados é a fácil utilização
do equipamento, inicialmente a mesa fica a uma altura apropriada proporcionando
maior facilidade de transbordo do paciente da cama ou cadeira de rodas para a
mesa ortostática. O acionamento do dispositivo de alteamento segue os mesmos
conceitos do acionamento de basculamento descrito anteriormente, após acionado o
sistema, a mesa deve chegar à altura de 1,00m do piso, essa é a altura necessária
para a mesa atingir 90° de inclinação.
Flexibilidade da mesa
Este é um dos itens de maior relevância no desenvolvimento do projeto, tratase da flexibilidade da mesa, foi elaborado um sistema de fechamento da mesa, de
forma que quando a mesma não estiver em uso ela possa ser dobrada e ocupe o
menor espaço possível, isso facilita o seu transporte e armazenamento, uma vez
que o seu uso será diário. O design desenvolvido permite que o suporte da mesa,
(pernas) gire em torno do eixo de sustentação, ficando com altura de
aproximadamente 15cm e comprimento de 1,20m, Para a maca foi elaborado um
sistema de dobradiças que permite que a mesma seja dobrada ao meio passando
de 1,90m de comprimento para 1,0m. Estes sistemas estão em detalhe no desenho
em anexo.
Sistema de movimentação
O projeto prevê a utilização de sistema de rodas com travas, que serão
fixadas na parte inferior do suporte, estas rodas poderão ser desacopladas da base
após o fechamento da mesa.
LISTA DE MATÉRIAS
Os materiais abaixo relacionados foram utilizados na construção do protótipo
da mesa ortostática.
TUBO DE AÇO 32mmx2mm
TUBO DE AÇO 28mmx2mm
TUBO DE AÇO 10mmx1mm
BARRA CHATA DE AÇO 1030 40mmx2mm
HASTE EM AÇO MACIÇO 1,1/4 sae1045
RODAS DE BORRACHA
ROLDANA
PINO DE AÇO 40mmX¨60mm
CANTONEIRA 1/8 X ¾
ENGRENAGEM 60mm
POLIA 90mm
PARAFUSO COM ROSCA SEM-FIM 10mm
CABO DE AÇO
ELETRODO
MADEIRA (MDF)
TINTA SPRAY 350ml
VELCRO
CURVIM
COLCHÃO CAIXA DE OVO
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Levantamento dos custos
Os custos aqui apresentados foram obtidos a partir da construção de um protótipo
da mesa ortostática, é importante salientar que para a construção de um número
maior de unidades estes custos tendem a cair, pois o poder de compra para
quantidades maiores aumenta, facilitando a negociação de preços.
Tabela 1 – Composição dos custos
DECRIÇÃO
TUBO DE AÇO 32mmx2mm
TUBO DE AÇO 28mmx2mm
TUBO DE AÇO 10mmx1mm
BARRA CHATA DE AÇO 1030 40mmx2mm
HASTE EM AÇO MACIÇO 1,1/4 sae1045
RODAS DE BORRACHA
ROLDANA
PINO DE AÇO 40mmX¨60mm
CANTONEIRA 1/8 X 3/4
ENGRENAGEM 60mm
POLIA 90mm
PARAFUSO COM ROSCA SEM-FIM 10mm
CABO DE AÇO
ELETRODO
MÃO DE OBRA TORNEIRO
MÃO DE OBRA SOLDADOR
MÃO DE OBRA PINTOR
MÃO DE OBRA CAPOTEIRO
FRETE (IGARAPÉ - BH)
MADEIRA (MDF)
TINTA SPRAY 350ml
VELCRO
CURVIM
COLCHÃO CAIXA DE OVO
CUSTOS INDIRETOS
CUSTO TOTAL
UNIDADE
kg
kg
m
kg
kg
und.
und.
und.
m
pc
pc
pc
m
und.
H
H
H
H
Km
m²
und.
m
m
und.
QUANT.
13,17
0,70
3,00
2,00
6,21
4,00
2,00
2,00
11,00
1,00
1,00
1,00
4,00
15,00
2,00
8,00
3,00
3,00
50,00
1,14
2,00
3,20
1,80
1,00
1
VALOR
UNITÁRIO
TOTAL
4,14
54,52
4,14
2,90
3,60
10,80
2,44
4,88
5,20
32,29
8,00
32,00
13,00
26,00
0,70
1,40
3,00
33,00
52,00
52,00
24,00
24,00
37,00
37,00
2,30
9,20
0,60
9,00
9,00
18,00
5,20
41,60
3,40
10,20
6,00
18,00
0,65
32,50
45,00
51,30
8,90
17,80
2,20
7,04
12,50
22,50
35,00
35,00
60,00
60,00
642,93
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho mostra que com a integração entre áreas distintas como
engenharia e ciências médicas é possível chegar a bons resultados, como foi
mostrado.
Com base no projeto conceitual podemos afirmar que, com pequenas
modificações e/ou implementações no projeto original de uma mesa ortostática é
possível obter ganhos de mobilidade, saúde e financeiros, para que os mesmos
possam ser quantificados e provados, face necessária a elaboração do projeto
executivo detalhado da mesa, bem como teste piloto acompanhado pelas áreas de
engenharia e medicina, com o uso do protótipo.
O desenho apresentado em anexo, define as características básicas da mesa
após as devidas implementações.
Com relação ao custo de produção conforme apresentado na tabela 1, foi
satisfatório, uma vez que ficou em torno de 25% do valor de uma mesa ortostática
20
disponível no mercado, contudo este custo deverá ser elaborado com mais rigor a
partir do projeto executivo detalhado, onde serão levantados todos os materiais e
mão-de-obra necessários para a manufatura da mesa ortostática em uma
determinada escala de produção.
Para um melhor entendimento do que possa ser um paciente com LME,
recomendamos as literaturas “Feliz Ano Velho” de Marcelo Rubens Paiva e “Mar
Aberto” de Chris Kentis, ambos são baseados em casos verídicos e define bem o
que é um paciente com Lesão Medular Espinhal.
21
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
- Bianca L. B. (2007) – Artigo Fisioterapia, Hospital Barra D Or, Professora de
Cinesiologia do IBMR
- Fredericks, C.M. & Saladin, L.K. (1996) pathophysiology of the motor systems
E.A.Davis Company, Philadelphia
- Guirro, E. e Guirro, R. – Fisioterapia Em Estética - Fundamentos
- Knobel, E. (1998) Condutas no paciente grave.
- Kottke, F.J., Lehmann J.F. (1994) Tratado de Medicina Física e Reabilitação DE
KRUSEN - Ed Manole - pp. 305-323
- Myers, R.S. (1995) Saunders manual of physical therapy practice , W.B. Saunders
Company, U.S.A.
- O’SULLIVAN, S. B., SCHMITZ, T. (1993) Fisioterapia: Avaliação e Tratamento. 2º
ed. São Paulo: Manole.
- RASH, P.J. (1991) Cinesiologia e anatomia aplicada. 7ª ed. Rio de Janeiro:
Guanabara.
- Santos, J. (2008) Pesquisa – Observação, Notas de aula
- Sarkis M. (2005) Elementos de Máquinas - Editora Erica São Paulo
- SENAI (2007) – Notas de aula, Engrenagens – Aula 36
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ANEXO – PROJETO CONCEITUAL