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Exoesqueleto

Un exoesqueleto —también conocido como exotraje o, en inglés, «muscle suit»— es un sistema de soporte que se lleva puesto sobre el cuerpo y que proporciona apoyo mecánico a los músculos y las articulaciones durante actividades físicamente exigentes. El término significa literalmente «esqueleto externo» y tiene su origen en la biología, donde se refiere a la caparazón exterior dura de los insectos y los crustáceos. En ingeniería, un exoesqueleto describe un diseño que se puede llevar puesto y que absorbe, redirige o realiza un refuerzo de rigidización de las fuerzas, reduciendo así la tensión sobre el sistema musculoesquelético.

Existen básicamente dos grandes ámbitos de aplicación: los exoesqueletos industriales , que protegen a los trabajadores sanos de los sectores profesionales, los oficios cualificados y la logística frente al esfuerzo excesivo, y los exoesqueletos médicos, que se utilizan en rehabilitación y terapia —por ejemplo, para permitir que las personas con lesiones medulares puedan ponerse de pie y caminar—.

Exoesqueleto frente a endoesqueleto

Lo contrario de un exoesqueleto es el endoesqueleto, es decir, el esqueleto interno que presentan los vertebrados, incluidos los seres humanos. Mientras que el endoesqueleto proporciona apoyo al cuerpo desde el interior, un exoesqueleto técnico se fija al exterior del cuerpo y asume parte de la función de proporcionar apoyo y estabilizarlo. Un exoesqueleto no es un robot en el sentido estricto de la palabra: aunque los exoesqueletos activos están equipados con motores y sistemas de almacenaje de energía y, por lo tanto, se mueven por sí mismos, siguen los movimientos y las intenciones de quien los lleva puestos y proporcionan un apoyo específico sin imponer sus propios movimientos.

¿Cómo funciona un exoesqueleto?

El principio básico es similar en todas las formas: un exoesqueleto desvía las cargas de las estructuras corporales sometidas a una tensión concreta y las distribuye hacia zonas más estables o las absorbe de forma mecánica. Esto alivia la carga de los músculos activos, que de otro modo tendrían que realizar todo el trabajo necesario para mantener la postura y levantar peso.

Técnicamente, esto se ejecuta de diversas formas: mediante elementos portantes capaces de absorber las tensiones, apoyados, por ejemplo, en resortes, amortiguadores de presión de gas o, en los modelos motorizados, en accionamientos y sensores. La solución adecuada para cada aplicación depende del tipo de accionamiento (pasivo o activo) y del diseño (rígido o suave).

Tipos de exoesqueletos

Por región del cuerpo en la que se aplica el apoyo

El factor clave a la hora de elegir suele ser la región del cuerpo en la que el exoesqueleto debe proporcionar alivio:

  • Los exoesqueletos posteriores y del tronco alivian la presión sobre la columna lumbar durante la elevación y al inclinarse hacia delante. Son los más utilizados en logística, industria y sectores profesionales.
  • Los exoesqueletos para piernas, rodillas y caderas facilitan las acciones de ponerse en cuclillas, arrodillarse y levantarse, además de proporcionar estabilidad durante las tareas verticales.
  • Los exoesqueletos para hombros y movimientos por encima de la cabeza proporcionan un apoyoespecífico para los brazos durante tareas manuales a la altura del pecho y por encima de la cabeza, como en el montaje, las instalaciones o la construcción con placas de yeso.
  • Los exoesqueletos de mano y dedos proporcionan un refuerzo de rigidización de la fuerzade agarre durante tareas de sujeción prolongadas o que requieren un gran esfuerzo.
  • Los exoesqueletos de cuerpo completo combinan múltiples superficies de apoyo y se utilizan principalmente en aplicaciones especiales o militares.

Por sistema de accionamiento y diseño

Independientemente de la región del cuerpo que se apoye, los exoesqueletos pueden clasificarse en función de su sistema de accionamiento y su diseño. En cuanto a los sistemas de accionamiento, se distingue entre sistemas pasivos sin motor y sistemas activos con motor y fuente de alimentación (por ejemplo, una batería). En cuanto al diseño, se distingue entre exoesqueletos rígidos con un armazón fijo y los denominados exoesqueletos blandos, que consisten en materiales textiles flexibles.

El exoesqueleto de flexión hacia delante NEXO Pro de Schmalz

El NEXO Pro de Schmalz es un exoesqueleto de flexión hacia delante: alivia la presión sobre la columna lumbar en la zona lumbar al levantar peso y al inclinarse hacia delante. Se trata de un sistema pasivo: funciona de forma puramente mecánica, sin motor ni batería.

Ámbitos de aplicación

Los exoesqueletos industriales se utilizan en aquellos casos en los que los movimientos físicamente exigentes no pueden automatizarse —o solo pueden automatizarse parcialmente—, como por ejemplo:

  • Logística y almacenamiento: preparación de pedidos, paletizado y despaletizado, carga y descarga —tareas que implican la elevación frecuente—.
  • Obras y construcción: trabajos en altura, instalación de placas de yeso, alicatado y pintura, y elevación repetitiva de material.
  • Fabricación y montaje: manipulación de materiales, trabajos en cadenas de montaje y de montaje, producción.
  • Cuidados y asistencia sanitaria: reposicionamiento y movilización de pacientes.
  • Servicios militares y de emergencia: transporte de equipo pesado a largas distancias.

Ventajas y desventajas de los exoesqueletos

Beneficios

  • Alivio de las tensiones musculares y de las articulaciones, y así se reduce la fatiga física
  • Posibilidad de reducir las molestias y las bajas laborales relacionadas con la tensión
  • Rendimiento más constante a lo largo de todo el turno
  • Una contribución tangible a la salud laboral y al atractivo de la empresa como empleador, especialmente teniendo en cuenta el envejecimiento del personal y la escasez de trabajadores cualificados

Desventajas y limitaciones

  • No sustituye las técnicas adecuadas de elevación de cargas, los medios técnicos de apoyo y una organización del trabajo diseñada ergonómicamente
  • Se exige un período de adaptación y la aceptación por parte de los empleados
  • No todas las tareas ni todas las piezas del cuerpo pueden recibir el mismo apoyo
  • En espacios muy reducidos, la libertad de movimiento puede verse limitada
  • Los sistemas activos añaden peso adicional y requieren un mantenimiento extra

Los exoesqueletos en la seguridad laboral: evaluación de riesgos y aplicación práctica

Los exoesqueletos reducen específicamente la tensión física justo donde se produce: al levantar cargas pesadas, al trabajar por encima de la cabeza o en posición inclinada. En materia de seguridad laboral, se clasifican como una herramienta complementaria cuya orientación debe adaptarse a una situación de tensión específica.

Por lo tanto, antes de su implantación en el lugar de trabajo, es necesaria una evaluación de riesgos específica para cada tarea: esta determina qué sistema es adecuado para el puesto de trabajo en cuestión, si el ajuste y la comodidad son los adecuados y si el exoesqueleto genera nuevas tensiones, como las derivadas de un peso adicional o de una libertad de movimiento restringida. Las mutuas de accidentes de trabajo y la DGUV ofrecen orientación sobre este tema.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre un exoesqueleto torácico pasivo y uno activo?

Un exoesqueleto pasivo para el torso funciona de forma puramente mecánica, sin electricidad, motores ni baterías; un modelo activo utiliza motores y sensores para proporcionar asistencia motorizada.

Característica

Pasivo

Activo

accionamiento

Mecanismo de resorte, sin batería

Motor + batería (se exige cambiar la batería periódicamente)

peso

Notablemente más ligero que los sistemas activos

Más pesado debido a la tecnología de accionamiento

Coste

Solo los costes iniciales de adquisición; sin desgaste de la batería ni costes de mantenimiento

Mayores costes de adquisición y costes operativos

Idoneidad

Movimientos repetitivos de flexión, elevación y posturas estáticas

Cargas muy pesadas, p. ej., más de 30 kg

Para la mayoría de las aplicaciones en logística, oficios y sectores profesionales, un sistema pasivo ofrece el mejor equilibrio entre efecto de alivio de la carga, comodidad y coste total.

¿Cuál es la diferencia entre un exoesqueleto de flexión hacia delante rígido y uno suave?

Un sistema flexible está compuesto exclusivamente por correas textiles elásticas y no exige componentes rígidos. Por el contrario, un exoesqueleto de flexión hacia delante transfiere la carga de la parte superior del cuerpo, pasando por la columna vertebral, hasta las caderas a través de un armazón rígido; los muslos actúan como contrapunto para absorber las fuerzas de apoyo.

Sistema flexible

  • ​​​​​​Se compone únicamente de correas elásticas, sin estructura con estabilidad propia.
  • La columna vertebral y los discos intervertebrales siguen soportando toda la carga.
  • Ventajoso en espacios muy reducidos (p. ej., manipulación de equipajes).
  • Menor apoyo durante la elevación.

Sistema rígido

  • El armazón transfiere el peso de la parte superior del cuerpo más allá de la columna vertebral.
  • Los discos intervertebrales no están sometidos a compresión adicional.
  • Apoyo pasivo de hasta el 30 % de la actividad muscular exigida.
  • Adecuado para tareas que impliquen una postura estática inclinada hacia delante, la elevación de cargas pesadas y la flexión desde una posición en cuclillas.

Para tareas que impliquen levantar peso y realizar flexiones de forma repetida, un sistema rígido proporciona un alivio notablemente mayor.

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