Leer · Faena Harvest Support-Sistema de asistencia ergonómica para la recolección manual de algodón en el contexto rural colombiano

Página 1 de 101Faena Harvest Support-Sistema de asistencia ergonómica para la recolec…

p. 1

FAENA

p. 2

FAENA

HARVEST SUPPORT

Sarai Alfonso Sánchez Directora:

M.Sc. Beatriz Tsukamoto Uchida Ergonomía y Diseño Universal Universidad El Bosque Facultad de Creación y Comunicación Programa de Diseño Industrial Bogotá, 2026

p. 3

Nota de salvedad de responsabilidad estudiantil “La Universidad el Bosque no se hace responsable de los conceptos obtenidos en su trabajo, solo velará por el rigor científico, metodológico y ético del mismo en aras de búsqueda de la verdad y la justicia”

p. 4

Entre el diseño y la cosecha “Sí el trabajo del campo exige resistencia, que el diseño aporte equilibrio.”

p. 5

Faena es un proyecto de Diseño Industrial enfocado en el desarrollo de una propuesta de asistencia ergonómica para la recolección manual de algodón en el contexto rural colombiano.

A través de un proceso de investigación sobre las dinámicas de recolección, acumulación y transporte, el proyecto identifica las exigencias físicas y limitaciones del trabajo agrícola, así como la falta de soluciones accesibles para pequeños productores.

Como resultado, se desarrollan lineamientos de diseño que dan origen a un dispositivo de asistencia tipo carro, orientado a reducir la carga física, optimizar el transporte y mejorar la continuidad del trabajo en campo. R E S U M E N

Diseño industrial Ergonomía Cultivos de algodón Recolecion manual Ayuda asistida P A L A B R A S C L A V E S

p. 6

FAENA is an Industrial Design project focused on the development of an ergonomic assistance proposal for manual cotton harvesting within the Colombian rural context. Through a research process centered on harvesting, accumulation, and transportation dynamics, the project identifies the physical demands and limitations associated with agricultural labor, as well as the lack of accessible solutions for smallscale producers.

As a result, a series of design guidelines were developed, leading to the creation of a cart-type assistance device aimed at reducing physical strain, optimizing transportation, and improving workflow continuity in the field. A B S T R A C T K E Y W O R D S Industrial design Ergonomics Manual harvesting Cotton crops Assisted assistance

p. 7

AGRADECIMIENTOS

p. 8

El desarrollo de este proceso académico y profesional representó una etapa de constante aprendizaje, análisis y crecimiento. A lo largo de este camino, diferentes personas y profesionales aportaron significativamente a mi formación, permitiéndome fortalecer mis conocimientos, ampliar mi perspectiva del diseño y comprender la importancia de la disciplina, la investigación y el compromiso en cada proyecto desarrollado. Agradezco especialmente a mi familia por su apoyo constante durante toda mi formación profesional. Su acompañamiento y confianza fueron fundamentales para culminar satisfactoriamente esta etapa académica. A mis profesores, por compartir sus conocimientos, experiencias y criterios profesionales, contribuyendo de manera significativa a mi proceso de aprendizaje y desarrollo como diseñadora.

Cada orientación y retroalimentación aportó al fortalecimiento de mis capacidades académicas y proyectuales.

Así mismo, a mis compañeros, con quienes compartí múltiples experiencias académicas y personales a lo largo de la carrera. En especial, a mis tres amigos, quienes desde el primer semestre supimos complementarnos, apoyarnos y crecer juntos en cada etapa de la carrera. Gracias por la amistad sincera, por las risas, la paciencia y el apoyo constante; hicieron de mi paso por la universidad una experiencia mucho más significativa, agradable y memorable.

Expreso un agradecimiento especial a la profesora Beatriz Tsukamoto, quién desde nuestra primera interacción me brindó orientación y acompañamiento constante durante mi proceso de aprendizaje.

Su guía académica, compromiso y disposición para compartir sus conocimientos fueron fundamentales en el desarrollo de este proyecto y en el fortalecimiento de mis capacidades profesionales.

Finalmente, expreso una enorme gratitud a todas las personas que, de una u otra manera, hicieron parte de este proceso y contribuyeron a mi crecimiento académico y profesional.

p. 9

TABLA DE CONTENIDO

Contextos ( social, Económico, Político, Tecnológico) Proceso del algodón Introducción al producto Motivación personal y contexto de surgimiento del proyecto Preguntas iniciales como diseñadora. Objetivo del proyecto Enfoques del producto Metodología Esquema de integración entre proyectos Contexto del producto Afecciones de salud Stakeholder Map Trabajo de campo Viabilidad del proyecto Marco conceptual Marco teórico Marco referencial Estado del arte Requerimientos y parámetros de diseño Diseño de producto Mecanismos y funcionalidad Planos técnicos Costos User & Client flow Referencias

8 - 12

18 - 21

23 - 24

25 - 31

34 - 35

37 - 38

40 - 44

45 - 57

58 - 64

p. 10

Lista de F I G U R A S

p. 11

10.

p. 12

Córdoba Cesar Guajira Sucre Meta Vichada Córdoba es el principal productor de algodón del país, gracias a su mayor superficie cultivada y tradición histórica en este cultivo.

Córdoba Meta Guajira Vichada Cesar

6.944 t

1.306 t

886 t

785 t

548 t

Contexto Social La recolección manual de algodón en las zonas rurales colombianas está profundamente ligada a comunidades agrícolas, donde el trabajo físico intenso y las condiciones laborales limitadas forman parte de la cotidianidad productiva. Esta actividad, transmitida de manera generacional, constituye un saber empírico construido a partir de la experiencia, que posee un valor social, cultural y económico significativo para las regiones algodoneras. En Colombia se produjo más de 15.700 t de producción total nacional para 2025.

( Figura 1 )

11.

Figura 1 Principales sectores de producción de algodón en Colombia

p. 13

Contexto Económico El algodón en Colombia no es un cultivo dominante en exportaciones actualmente, pero sí genera empleo rural y permite rotación con otros cultivos de ciclo corto que ayudan a sostener economías campesinas.

En 2023, Colombia cerró con cerca de 12.152 hectáreas sembradas y 11.920 T de algodón.

Para 2025, se estimó una producción superior a 14.400 –15.700 T , con impulso en zonas de Costa y Llanos.

Exportaciones colombianas de algodón ascendieron a US$12 millones en 2024 .

En valor de mercado, la producción nacional atiende solo una fracción del mercado interno y externo, con importaciones que satisfacen cerca del 65% de la demanda interna.

12.

p. 14

Exportación Mundial China

26.5%

India

15.8%

Estados Unidos

15.1%

Brasil

12.9%

Pakistán

6.6%

Australia

5.9%

Unión Europea

5.9%

Turquía

5.3%

Italia

2.6%

Con una participación aproximada del 0,02 % del comercio global, Colombia registró en 2024 exportaciones de algodón por US$ 12,445,000, lo que la ubica en la posición 78 a nivel mundial por debajo de Singapur.

13.

Figura 2 Exportaciones internacionales de algodon

p. 15

Contexto Político El sector agrícola en Colombia ha sido históricamente reconocido como estratégico para el desarrollo rural Sin embargo, las políticas públicas orientadas a la tecnificación y modernización del campo han tenido una implementación desigual.

En 2025 se presentó el Decreto 1197, que eliminó aranceles para hilados sintéticos y algodón importado, lo cual fue criticado por Conalgodón por su impacto en la competitividad local.

Esta decisión formó parte de un debate político sobre protección del sector agrícola frente a industrias importadas y clústeres textiles, con tensiones entre el gobierno, confeccionistas e hilanderos. Organizaciones como Conalgodón y asociaciones nacionales buscan apoyo estatal para preservar al productor algodonero y fortalecer cadenas productivas locales.

Existen planes, programas y lineamientos gubernamentales orientados a fortalecer la productividad, la innovación y la competitividad del sector agrícola, su impacto efectivo en pequeños y medianos productores rurales sigue siendo limitado.

14.

p. 16

Contexto Tecnológico La recolección manual de algodón en Colombia presenta un bajo nivel de incorporación tecnológica, debido a la pequeña escala productiva, la fragmentación de la tierra y los altos costos de la mecanización. Las tecnologías existentes actualmente están orientadas principalmente a sistemas agroindustriales de gran escala, lo que limita su aplicabilidad en contextos rurales donde el trabajo manual sigue siendo predominante. Avances tecnológicos en el agro Se han incorporado herramientas como sensores ambientales, drones, monitoreo climático y plataformas digitales.

Falta el desarrollo de tecnologías intermedias que alivien la carga laboral sin reemplazar completamente la mano de obra. Muchas tecnologías agrícolas avanzan en la gestión del cultivo, pero no reducen directamente el esfuerzo físico de quienes trabajan en la recolección.

15.

p. 17

Pasos del Proceso del algodón Mi enfoque se centra en las etapas de recolección y pesaje del algodón, ya que son las actividades que presentan la mayor carga física y exigencia biomecánica para el trabajador.

16.

Figura 3 Fase selecionada del proseso de algodon

p. 18

En el contexto agrícola colombiano, la recolección manual de algodón continúa siendo una labor fundamental para muchas comunidades rurales, pero también una de las actividades con mayor exigencia física y desgaste corporal. Las largas jornadas, la flexión constante del tronco, los movimientos repetitivos y el transporte progresivo de carga generan un impacto directo en el bienestar y la salud de los recolectores. Por esta razón nace FAENA, un sistema de asistencia diseñado para acompañar al trabajador durante la cosecha, brindándole apoyo físico, mejorando la distribución de la carga y haciendo del proceso de recolección una experiencia más eficiente y segura. Más que un simple carro de transporte. FAENA se plantea como una extensión funcional del recolector, adaptándose al terreno agrícola, al ritmo de trabajo y a las dinámicas reales del cultivo. A través de un enfoque centrado en el usuario y en las condiciones reales del campo colombiano, FAENA integra ergonomía, funcionalidad y tecnología accesible para responder a las necesidades del contexto rural. En este proyecto no solo se exploran los aspectos técnicos y estructurales del sistema, sino también su relación con el trabajador, su capacidad de integrarse naturalmente al entorno agrícola y su potencial para transformar positivamente la experiencia de la recolección manual de algodón: entre el diseño y la cosecha.

INTRODUCCIÓN

17.

p. 19

La motivación del proyecto surge del interés por comprender las condiciones reales en el campo y explorar cómo el diseño industrial puede intervenir de manera responsable en una labor de alta exigencia física. Desde esta visión, la tecnología se entiende no como un sustituto del trabajador, sino como una extensión fisiológica que acompaña y optimiza su desempeño. El valor del proyecto reside en medir, diseñar, ajustar y validar la efectividad del sistema de asistencia desde criterios ergonómicos y funcionales, desarrollando una solución de diseño viable, fundamentada y pertinente para el contexto agrícola colombiano. M O T I V A C I Ó N P E R S O N A L contexto de surgimiento del proyecto

18.

p. 20

¿Cómo entender la tecnología como una extensión del trabajador y no como un reemplazo de su labor?

19.

p. 21

OBJETIVO

DEL PROYECTO

Diseñar un sistema de asistencia para la recolección manual de algodón que reduzca la carga física, permita una mejora postural en el trabajador y se integre a las dinámicas del trabajo agrícola colombiano.

20.

p. 22

Objetivos Específicos Enfoque Investigativo Diagnóstico Ergonómico Analizar los resultados del trabajo de grado: condiciones de trabajo del recolector de algodón de una empresa algodonera del departamento de Córdoba desarroyado por Rosa María Areiza Salazar.

Énfasis en la evaluación ergonómica de la recolección manual de algodón mediante los métodos REBA (Rapid Entire Body Assessment) y OWAS (Ovako Working Posture Analysis System), así como en la identificación de los principales factores de riesgo físico, postural y de repetitividad que afectan a los trabajadores en campo.

21.

p. 23

Objetivos Específicos Enfoque Proyectual Estratégico Traducir los hallazgos de requerimientos ergonómicos y contextuales en criterios y especificaciones claras para el desarrollo del dispositivo. A partir del análisis ergonómico, los factores de riesgo identificados y las condiciones reales del contexto agrícola colombiano.

22.

p. 24

Objetivos Específicos Enfoque Experimental (Técnico) Explora mediante prototipos de baja y media fidelidad Soluciones orientadas al soporte físico, la redistribución de cargas y el acompañamiento del movimiento durante la recolección manual de algodón.

23.

p. 25

Objetivos Específicos Enfoque Evaluativo Valoración Profesional Valora la pertinencia ergonómica, funcional y contextual del sistema propuesto a través de pruebas piloto.

Determinando su relación con la mejora postural, la reducción del esfuerzo físico y la eficiencia del trabajo.

24.

p. 26

METODOLOGíA El proyecto se desarroyo bajo la metodología de Human- Centered Design (HCD), alineada con la norma ISO 9241-210. Descubrir Definir Análisis Prototipar Valorar Entender el problema Criterios ergonómicos posturales y de tareas en el campo Valoración técnica y contextual.

Prototipado y evaluación iterativa

25.

p. 27

Exploración (investigación) Análisis ergonómico Identificación de riesgos Datos biomecánicos cuantificados Criterios medibles Lineamientos ergonomía para diseño Análisis e Interpretación funcional Investigación Conceptualización del sistema Exploración de propuesta Prototipo revisión de propuesta Lista de requerimientos y Parámetros de diseño Sarai Alfonso Pre grado diseño industrial Rosa María Areiza ( Maestría de ergonomía y diseño universal )

26.

Esquema de integración entre proyectos (Figura 4) Sinergia de los trabajos Relación entre los proyectos: Lineamientos ergonómicos para el diseño de un dispositivo asistido en la recolección manual de algodón (Rosa María Areiza, 2026) y FAENA Harvest Support. FAENA Harvest Support se fundamenta en los análisis ergonómicos, la identificación de riesgos y los datos biomecánicos obtenidos por Rosa María Areiza, transformando estos hallazgos en requerimientos, criterios ergonómicos y parámetros de diseño para el desarrollo de la propuesta.

p. 28

Etapa Insumo Acción desde Diseño Industrial Resultado Diagnóstico Evaluación ergonómica

(REBA, JSI, NIOSH,

GINSHT)

Interpretación funcional del riesgo biomecánico Identificación de variables críticas: postura, repetición, carga Traducción Datos de flexión, carga y repetición Conversión a requerimientos de uso Lista de determinantes ergonómicos cuantificables Parametrización Especificación de carga Definición de límite máximo de carga por módulo Parámetro técnico de capacidad Redefinición operativa Riesgo en movimientos

(REBA / JSI)

Planteamiento de rediseño sistémico Cambio en arquitectura de la tarea Expansión proyectual Identificación de sobrecargas corporales Generación de conceptos de redistribución de carga Lineamientos para desarrollo de producto funcional Rosa María Areiza ( Maestría de ergonomía y diseño universal ) Sarai Alfonso Sánchez (pregrado diseño industrial) Manejo de Datos

27.

Tabla 1 Manejo de datos y aplicación de hallazgos ergonómicos

p. 29

C o n t e x t o ¿Dónde?

Propósito A través de ¿Para quién?

Finca de algodón Recolección del producto Brindar bienestar Ergonómico (Postural y reducción de carga) Sistema de asistencia Funcional (Adaptable) Recolectores 20–60 años (Rural)

28.

p. 30

Usuario Primario Edad Rango predominante: 20 a 60 años Mayor concentración entre 30 y 50 años Nivel educativo Predomina educación básica primaria o secundaria incompleta.

Formación técnica limitada en prevención de riesgos.

Tipo de vinculación laboral Trabajo temporal por cosecha. Alta informalidad en contratación. Pago por productividad (por kilogramo recolectado).

Ingreso económico Pago aproximado por KG recolectado: $300 – $500 pesos Recolección promedio: 80 – 150 kg diarios.

Ingreso estimado: $30.000 – $70.000

COP.

No siempre cuentan con seguridad social completa.

Condiciones físicas del trabajo Jornadas de 6 a 10 horas diarias. Flexión frecuente de tronco. Movimientos repetitivos de hombro y muñeca.

Carga acumulativa progresiva (bolsa o costal).

Exposición solar directa prolongada. Motivaciones Necesidad económica inmediata. Trabajo familiar o tradición agrícola. Ingreso diario depende directamente del rendimiento físico.

29.

p. 31

1. Carga asimétrica constante.

2. Inclinación lateral compensatoria de

la columna.

Sobrecarga en:

Trapecio.

Hombro dominante.

Zona cervical y dorsal alta. Nivel de riesgo: Medio–Alto (por asimetría prolongada). Análisis Fotográfico Problemas detectados No existe redistribución de carga. Punto de apoyo reducido.

Posible fricción directa del costal sobre la piel o ropa.

Descripción del uso Se ajusta progresivamente a medida que aumenta el peso.

El costal se apoya sobre uno de los hombros.

La carga recae de forma unilateral. Compresión en articulación acromioclavicular. Riesgo de contracturas y fatiga muscular localizada. Implicaciones ergonómicas

30.

(Figura 5) Uso del costal (sistema de carga al hombro) Nota. Recolector de algodón, método 1 de carga (R.Areiza, 2025)

p. 32

Nivel de riesgo: Alto (por carga progresiva + flexión sostenida). 1.Tracción posterior que aumenta la flexión lumbar.

2.Compresión localizada en crestas ilíacas.

3.Activación constante de musculatura lumbar.

4.Genera desequilibrio del centro de gravedad.

Análisis Fotográfico Problemas detectados Cuerda delgada → presión puntual. Ausencia de faja o superficie amplia de apoyo.

Fricción constante.

Descripción del uso El peso aumenta progresivamente durante la jornada. El costal se sujeta con cuerda delgada. Se amarra alrededor de la cintura. Cae hacia la parte posterior del cuerpo. Puede generar dolor en zona baja de la espalda. Implicaciones ergonómicas

31.

(Figura 6) Uso del costal (Costal colgado a la cintura) Nota. Recolector de algodón, detalles de agarre de los copos de algodón(R.Areiza, 2025)

p. 33

Nivel de riesgo: Medio (dependiendo del peso acumulado).

1. Menor carga estática en la espalda.

2. Mayor esfuerzo al iniciar el

movimiento.

3. Aumento de tracción en hombros y

brazos.

4. Resistencia por fricción con el suelo.

Análisis Fotográfico Problemas detectados Movimiento menos fluido.

Posible esfuerzo repentino al levantar el costal.

Riesgo de tirones musculares. Descripción del uso Se levanta cuando se desplaza entre surcos. Parte del costal descansa sobre el suelo. Se arrastra mientras se avanza. Reduce carga directa en cintura u hombro.

Implicaciones ergonómicas

32.

Nota. Recolector de algodón, método 3 de carga (R.Areiza, 2025) (Figura 7) Uso del costal (Costal apoyado y arrastrado )

p. 34

¿Qué deberían usar?

INDISPENSABLE

(Elementos básicos para seguridad física y prevención de lesiones inmediatas)

1. Sistema de soporte de carga

2. Guantes adecuados

3. Calzado adecuado para el campo

4. Sombrero o protección solar

5. Ropa de trabajo adecuada

6. Sistema básico de hidratación

portátil

REQUERIDO

(Elementos que mejoran la ergonomía estructural y reducen sobrecarga)

1. Protección lumbar ligera

2. Elementos que faciliten la recolección y

reduzcan movimiento repetitivo

3. Sistema que reduzca peso acumulado

4. Arnés con distribución en hombros y pelvis

5. Punto de anclaje inferior estable

6. Sistema que mantenga el costal abierto

Análisis Fotográfico Costal de lona tradicional.. Ropa cotidiana o cómoda Guantes (no todos) Cachucha Manga larga

33.

(Figura 8) implementos de trabajo

p. 35

Especificaciones de Terreno

80 cm – 150 cm

En algodón, las primeras cápsulas (motas) generalmente se desarrollan Aproximadamente 30–50 cm

40 x 80 cm

alcanzar un peso aproximado de

25 kg

Ancho de Surco: Convencional: 75-80 cm a 90 cm (norma tradicional) Surco estrecho: 50-52 cm o incluso 35-40 cm.

Beneficios del surco estrecho: Puede aumentar el rendimiento hasta un 37-45% y reducir el ciclo de cultivo. Densidad: En surcos de 50 cm se pueden buscar hasta 11 plantas por metro lineal.

Según el Decreto 1565 de 2015, un mediano productor agropecuario en Colombia se define por tener activos totales que no superen los

1.500 salarios mínimos mensuales

legales vigentes (SMMLV).

34.

p. 36

Antebrazos y muñecas Hombros Rodillas Zona cervical y dorsal alta Dolor lumbar recurrente. Riesgo de trastornos musculoesqueléticos (TME). Desgaste articular progresivo con la edad. Fatiga muscular acumulativa. + = Principales afectaciones de Salud

35.

(Figura 9) Zonas de afectaciones en el trabajo

p. 37

Poder del stakeholder + _ Interés del stakeholder +

MANTENER SATISFECHOS

INVOLUCRAR

MONITOREAR

CONSULTAR

Ministerio de Trabajo (Colombia) Regulaciones sobre seguridad laboral.

Ministerio de Agricultura Programas de apoyo al sector. Proveedores de financiamiento rural Créditos para tecnificación. Dueño de finca algodonera Decide compra o implementación Impacto directo en productividad Interesado en costos y rendimiento Administrador de cultivo Supervisa operación diaria Evalúa desempeño en campo Entidades de salud laboral / ARL Interés en reducción de lesiones Pueden exigir mejoras ergonómicas Monitoreo con contacto mínimo Consumidores finales del algodón Proveedores indirectos del sector . textil Recolectora / Recolector de algodón (Usuario central) Comunidad agrícola local Técnicos en ergonomía Diseñadores / Equipo de desarrollo

36.

(Figura 10) Stakeholder Map Stakeholder Map Permite identificar y analizar los actores involucrados en el proyecto según su nivel de interés e influencia. Su propósito es comprender cómo cada grupo puede afectar o verse afectado por la propuesta, facilitando la toma de decisiones y asegurando que el diseño responda a las necesidades del usuario principal

p. 38

El trabajo de campo se desarrolló a partir de un acercamiento directo con actores clave del contexto agrícola: una fisioterapeuta, encargada de aportar una lectura técnica sobre el cuerpo, la carga física y el riesgo musculoesquelético, y un capataz de finca de algodón, Gabriel, quien proporcionó conocimiento empírico sobre las dinámicas reales de la recolección en campo. Este cruce entre saber técnico y experiencia práctica permitió construir una comprensión integral del problema. Desde la fisioterapia, se identificaron patrones críticos como la flexión constante del tronco, la sobrecarga lumbar, la repetitividad del movimiento y la fatiga acumulada durante la jornada. Por su parte, desde la experiencia del capataz, se evidenciaron aspectos operativos como los recorridos entre surcos, la acumulación progresiva de carga, las limitaciones del terreno y las prácticas habituales del recolector.

Trabajo de campo

37..

p. 39

Trabajo de Campo Exploración Fisioterapeuta, Esp en Ergonomía Rosa María Areiza Capataz Finca de Algodón Gabriel Factores claves Carga física: nivel de esfuerzo, peso transportado, frecuencia de levantamiento y acumulación de fatiga. Dinámicas de trabajo: desplazamiento en surcos, tiempos de recolección, interacción con el entorno y flujo de la actividad. Relación usuario-producto: facilidad de uso, adaptación al cuerpo, interferencia o apoyo en la tarea.

Factores posturales:

ángulos de flexión, posturas sostenidas y repetitividad del movimiento.

38.

p. 40

FAENA es una propuesta de innovación con alto potencial en el contexto agrícola, busca disminuir los problemas asociados a la elevada carga física durante la recolección manual de algodón mediante una solución accesible y pertinente.

Beneficios para el usuario: el sistema reduce la carga física, mejora la postura y optimiza el transporte del algodón durante la jornada. Esto no solo disminuye el riesgo de fatiga y lesiones, sino que también mejora la eficiencia operativa y el confort, permitiendo un desempeño más sostenible a lo largo del tiempo.

Beneficios para el contexto productivo : FAENA aumenta la eficiencia sin requerir grandes inversiones ni infraestructura compleja. Su implementación puede traducirse en mayor rendimiento y continuidad laboral, beneficiando tanto a pequeños productores como a economías rurales. Viabilidad técnica: el sistema se basa en principios de ergonomía aplicada y asistencia mecánica de baja complejidad, utilizando materiales accesibles, resistentes y reparables localmente. Su diseño iterativo y validado en campo garantiza un funcionamiento adecuado en condiciones reales como terreno irregular, exposición climática y uso prolongado.

Proyección y crecimiento: el proyecto se alinea con la creciente necesidad de mejorar las condiciones laborales en el sector agrícola, abriendo posibilidades de replicabilidad en otros cultivos que comparten dinámicas similares. FAENA no solo responde a una necesidad actual, sino que plantea una línea de desarrollo futura en sistemas de asistencia ergonómica en el campo.

En conjunto, la viabilidad del proyecto radica en su capacidad de integrar diseño, ergonomía y contexto, desarrollando una solución pertinente, funcional y sostenible: entre el diseño y la cosecha.

VIABILIDAD

Del proyecto

39.

p. 41

Marco Conceptual

p. 42

La recolección manual de algodón implica una alta exigencia física causada por posturas forzadas, movimientos repetitivos y manipulación constante de carga, factores que afectan el bienestar del trabajador. A partir de esta problemática, el proyecto se desarrolla desde los siguientes conceptos: Analiza la relación entre esfuerzo, repetitividad y fatiga, enfocándose en la flexión de tronco, la carga muscular y las posturas sostenidas.

CARGA FÍSICA Y POSTURAL

Integra principios de ergonomía, antropometría y biomecánica para transformar los riesgos identificados en criterios de diseño funcional.

DISEÑO ERGONÓMICO

Se plantea como un proceso iterativo de prueba y ajuste continuo para evaluar el desempeño del sistema en condiciones reales.

PROTOTIPADO

Incluye mecanismos que redistribuyen carga y acompañan el movimiento, entendiendo la tecnología como apoyo al trabajador.

SISTEMAS DE ASISTENCIA PASIVA Y ACTIVA

Relaciona la funcionalidad del sistema con factores como terreno irregular, clima y libertad de movimiento.

USABILIDAD Y ADAPTABILIDAD AGRÍCOLA

41.

p. 43

Este proyecto articula la ergonomía y el diseño industrial para comprender e intervenir la recolección manual de algodón, una actividad de alta exigencia física que impacta directamente el bienestar del trabajador y evidencia una clara oportunidad de diseño orientada a optimizar su desempeño en el campo. Desde la ergonomía, se analizan variables como la carga física, la postura y la repetitividad, resaltando la necesidad de adaptar el trabajo al cuerpo humano y entender el movimiento como un eje central en la construcción de soluciones (Grandjean, 1989; Helander, 2006; Sanders & McCormick, 1993).

En este sentido, el diseño se asume como un proceso iterativo de exploración, prototipado y validación con apoyo profesional, donde la participación del usuario se convierte en un elemento clave para garantizar la pertinencia y efectividad de la propuesta. Este enfoque se sustenta en la reflexión en la acción propuesta por Schön (1983) y en la concepción del diseño como una forma de conocimiento planteada por Cross (2018), permitiendo traducir los hallazgos ergonómicos en criterios de diseño aplicables y ajustados a las condiciones reales del entorno agrícola. Bajo esta integración, se incorporan principios de tecnologías asistivas que no buscan sustituir al trabajador, sino actuar como una extensión funcional de su cuerpo, acompañando el movimiento y redistribuyendo la carga, en línea con desarrollos contemporáneos en exoesqueletos y sistemas de asistencia física en entornos laborales (de Looze et al., 2016; Toxiri et al., 2019). Marco Teórico

42.

p. 44

Marco Referencial

p. 45

CONALGODÓN

Fortalecimiento del sector algodonero La investigación desarrollada por CONALGODÓN se centra en el fortalecimiento del cultivo de algodón en Colombia, abordando aspectos productivos, técnicos y sociales del sector. Sus informes sectoriales y lineamientos técnicos evidencian las condiciones reales de la recolección manual, destacando la alta exigencia física y la necesidad de mejorar la eficiencia sin perder la esencia del trabajo campesino (CONALGODÓN, s.f.; Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, 2020). Este referente aporta al proyecto al validar la problemática desde el contexto específico del algodón y orientar el diseño hacia soluciones pertinentes para la cadena productiva.

Marco Referencial

44.

p. 46

iNNpulsa Colombia Innovación aplicada al desarrollo rural iNNpulsa promueve la innovación como motor de competitividad, impulsando soluciones que integren tecnología accesible en sectores tradicionales como el agrícola. Su enfoque busca cerrar brechas entre productividad y bienestar, incentivando el desarrollo de propuestas que respondan a necesidades reales del territorio (iNNpulsa Colombia, s.f.; Ministerio de Comercio, Industria y Turismo, 2022). Este referente sustenta el proyecto al posicionarlo como una iniciativa de innovación aplicada, viable y escalable dentro del ecosistema rural colombiano.

Marco Referencial

45.

p. 47

UPRA (Unidad de Planificación Rural Agropecuaria) Planificación y eficiencia del uso del suelo rural La UPRA orienta sus investigaciones hacia la planificación del territorio y la optimización de los sistemas productivos agropecuarios, integrando variables técnicas, ambientales y sociales. Sus lineamientos destacan la importancia de mejorar la eficiencia del trabajo en campo y promover la sostenibilidad de los procesos productivos (UPRA, 2018; Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, s.f.). Este referente aporta al proyecto una visión sistémica del entorno agrícola, permitiendo alinear la propuesta con criterios de eficiencia, sostenibilidad y pertinencia territorial.

Marco Referencial

46.

p. 48

Agencia de Desarrollo Rural (ADR) Mejoramiento de condiciones productivas y sociales del campo La ADR enfoca sus acciones en fortalecer las capacidades productivas de los campesinos y mejorar sus condiciones de vida mediante proyectos integrales de desarrollo rural. Sus programas e investigaciones resaltan la necesidad de incorporar soluciones que dignifiquen el trabajo agrícola y aumenten la productividad desde un enfoque social (Agencia de Desarrollo Rural, s.f.; Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, 2015). Este referente contribuye al proyecto al reforzar su impacto en el bienestar del recolector, validando la importancia de propuestas que integren diseño, funcionalidad y contexto social.

Marco Referencial

47.

p. 49

Tecnologías Existentes Estado del arte

48..

p. 50

AUXIVO LIFTSUIT

Exotraje textil pasivo para soporte lumbar. Sistema mecánico pasivo basado en bandas y elementos elásticos que almacenan energía durante la flexión del tronco y la liberan al incorporarse, reduciendo la carga muscular en la zona lumbar. Diseñado para usarse junto con EPP Peso:

Ultraligero (< 0.9 kg) Materiales:

Textiles técnicos transpirables, con componentes ligeros.

Reducción de actividad muscular lumbar: Aproximadamente 30–33 %, validado en tareas de flexión sostenida.

Reducción de sobrecarga lumbar Libertad de movimiento Adaptación a terreno irregular Adaptación a clima cálido Costo Accesible Compatibilidad con recolección manual Reduce de forma significativa la sobrecarga y la fatiga lumbar durante tareas de flexión repetitiva. Su peso ultraligero y diseño textil permiten alta libertad de movimiento y buen desempeño en terrenos irregulares. Presenta un costo elevado para el contexto rural y no fue diseñado específicamente para agricultura. Solo asiste la postura, sin reducir la carga del algodón transportado.

49.

Citio web: HeroWear. (s.f.). LiftSuit. LiftSuit. (Figura 10) Exploración textil soporte lumbar Nota. Análisis de referente textil , (2026)

p. 51

Reducción de sobrecarga lumbar Libertad de movimiento Adaptación a terreno irregular Adaptación a clima cálido Costo Accesible Compatibilidad con recolección manual Bajo costo y alta accesibilidad para pequeños productores.

Ligereza y portabilidad, no aumenta la carga física. Uso simple e intuitivo, sin capacitación ni energía. Efectividad ergonómica limitada, reducción parcial de la carga lumbar.

No elimina la flexión repetitiva ni redistribuye cargas de forma eficiente.

Puede generar falsa sensación de seguridad y sobreesfuerzo.

Sistema mecánico pasivo basado en la redistribución parcial de la carga mediante bandas elásticas, correas y puntos de anclaje Diseñado para usarse junto con EPP no requiere energía Peso:

0.3 – 1.0 kg

Materiales:

Bandas elásticas (elastómeros o goma) , Correas textiles (nylon, poliéster), Hebillas plásticas o metálicas 5 % – 15 % de reducción de la actividad muscular lumbar, en condiciones muy específicas (postura estática, flexión leve): hasta ~20 %

AUXIVO CARRYSUIT

50.

Citio web: Auxivo AG. (s.f.). CarrySuit. Auxivo CarrySuit. (Figura 11) explorasiond e soporte pasivo corporal Nota. Exploración de componentes para la redistribución de carga ( 2026)

p. 52

Reducción de sobrecarga lumbar Libertad de movimiento Adaptación a terreno irregular Adaptación a clima cálido Costo Accesible Compatibilidad con recolección manual Reduce eficazmente la carga lumbar en tareas repetitivas, mejora la resistencia física, ofrece soporte ergonómico, siendo compatible con EPP y adecuado para uso continuo en entornos exigentes. Tiene un costo elevado para el contexto agrícola y una transpirabilidad limitada en climas cálidos. Su estructura es más robusta y pesada que los exotrajes textiles, lo que puede reducir la libertad de movimiento en terrenos irregulares.

Sistema pasivo de bandas y elementos elásticos que asisten la extensión del tronco se usa Principalmente en industria, logística y almacenes Diseñado para usarse junto con EPP Peso: 1.2 – 1.4 kg, dependiendo de la talla y configuración Materiales: Textiles técnicos de alta resistencia combinados con componentes estructurales flexibles Reducción de actividad muscular lumbar: Aproximadamente 20–40 %, según tipo de tarea y postura.

HEROWEAR APEX 2

51.

Citio web: HeroWear. (s.f.). Apex 2 Back Assist Exosuit. Apex 2 Back Assist Exosuit.

(Figura 12) Exotraje / exoesqueleto pasivo para soporte lumbar. Nota. Exploración de mecanismos para soporte lumbar( 2026)

p. 53

ANÁLISIS

Comparación entre las especificaciones

52.

El Auxivo LiftSuit destaca por ofrecer una reducción lumbar relevante sin comprometer movilidad, peso ni adaptación al entorno rural, lo que lo convierte en la opción más equilibrada para tareas agrícolas manuales prolongadas.

ERGONOMIA Y BIENESTAR

Reducción Lumbar Fatiga Libertad de movimiento Distribución de carga Confort general Auxivo liftSuit HeroWear Apex 2 Arneses ergonómicos

ANALISIS DE MATERIAL

Transpirabilidad Resistencia térmica Resistencia desgaste Peso

Auxivo LiftSuit HeroWear Apex 2 Arneses simples

ECONOMÍA Y VIABILIDAD

Costo de producción Mantenimiento Vida útil Auxivo LiftSuit HeroWear Apex 2 Arneses simples

p. 54

Reducción de sobrecarga Preservación del trabajo manual Compatibilidad con terreno irregular Tecnológia Costo / accesibilidad

(CP690) COTTON PICKER

La CP690 Cotton Picker es una cosechadora autopropulsada de alta capacidad, diseñada para la recolección industrial de algodón en grandes extensiones. Integra sistemas de recolección, limpieza, compactación y formación de módulos, permitiendo una operación continua con mínima intervención humana.

Compacta el algodón directamente en módulos listos para transporte.

Sistemas electrónicos de control, monitoreo y asistencia al operador.

Diseñada para operar largas jornadas en campos extensos.

Utiliza husillos rotativos de alta velocidad que desprenden el algodón sin necesidad de intervención manual.

Máxima eficiencia productiva Reducción total de esfuerzo humano Integración completa del proceso de recolección Inversión inicial extremadamente alta No compatible con trabajo manual Requiere infraestructura, combustible y soporte técnico

53.

Citio web: John Deere. (s.f.). CP690 Cotton Picker. (Figura 13) cosechadora autopropulsada de alta capacidad Nota. Comprensión de la cosechadora autopropulsada de alta capacidad (2026)

p. 55

Reducción de sobrecarga Preservación del trabajo manual Compatibilidad con terreno irregular Tecnológia Costo / accesibilidad Automatización total del proceso de recolección Alta productividad y reducción de costos laborales a gran escala Integración logística (recolección + módulo) Baja adaptabilidad cultural y social Su desempeño depende de la uniformidad del sembrado y madurez del algodón. El peso elevado de la máquina incrementa la compactación del suelo agrícola Dependencia de repuestos importados El Module Express 625 de Case IH es una cosechadora autopropulsada de algodón diseñada para recolección mecanizada continua, integrando desprendimiento, limpieza y formación de módulos en una sola operación. Está orientada a producción a gran escala, reduciendo de forma drástica la necesidad de mano de obra. Produce módulos listos para transporte sin equipos externos. Sistema tecnológico y dependencia operativa Operación continua de alta capacidad, Permite largas jornadas sin interrupciones.

Sistema de recolección mecanizada por husillos y un sistema de limpieza interna para reducir impurezas.

MODULE EXPRESS 625

54.

Citio web:Case IH. (s.f.). Module Express 625 Cotton Picker [PDF].

(Figura 14) cosechadora autopropulsada de algodón Nota. Análisis de sistemas de recolección mecanizada de algodón (2026)

p. 56

Reducción de sobrecarga Preservación del trabajo manual Compatibilidad con terreno irregular Tecnológia Costo / accesibilidad

MAHINDRA COTTON H12

La Mahindra Cotton H12 es una cosechadora de algodón compacta y de menor escala, diseñada para parcelas pequeñas y medianas, con un enfoque en reducción de costos, simplicidad mecánica y accesibilidad.. Sistemas principalmente mecánicos e hidráulicos.

Puede operar sin infraestructura logística avanzada.

Sistema de limpieza básico con mayor presencia de impurezas frente a máquinas de alta gama. Utiliza mecánicos menos complejos para desprender el algodón.

Más accesible que cosechadoras industriales Mejor adaptación a parcelas pequeñas Menor complejidad técnica Dependencia de condiciones climáticas. Pérdida de algodón en plantas irregulares. Productividad inferior a máquinas de gran escala. Recolección no selectiva puede afectar plantas jóvenes o brotes.

55.

(Figura 15) cosechadora de algodón Nota. Exploración de recolectores asistidos de algodón a pequeña escala (2026)

p. 57

ANÁLISIS

Comparación entre las especificaciones

56.

La Mahindra Cotton Harvester se posiciona como una alternativa de mecanización accesible frente a las cosechadoras industriales, con un costo aproximado de US$100.000, menor complejidad técnica y una relativa facilidad de mantenimiento local.

Productividad y rendimiento operativo Preparación del producto (módulos / prensado) Capacidad de recolección Velocidad de trabajo Performance en terreno irregular John Deere CP690 Case IH Module Express 625 Mahindra Cotton Harvester

Contexto en pequeños/medianos productores Asequibilidad Escalabilidad Ajuste al terreno irregular Integración con trabajo manual John Deere CP690 Case IH Module Express 625 Mahindra Cotton Harvester

Costo, inversión inicial y mantenimiento Costo de adquisición Costo de mantenimiento Consumibles / repuestos Facilidad de soporte local

John Deere CP690 Case IH Module Express 625 Mahindra Cotton Harvester

p. 58

Reducción de sobrecarga lumbar Compatibilidad con terreno irregular Complejidad tecnológica Ergonomía centrada en el trabajador Costo Accesible Dependencia energética

BACKPACK COTTON HARVESTERS

Los Backpack Cotton Harvesters son equipos portátiles y ligeros, diseñados para ser usados en la espalda del trabajador. Combinan un sistema de recolección asistida (succión o rodillos) con una bolsa integrada de almacenamiento, permitiendo recolectar y transportar algodón simultáneamente sin necesidad de sacos manuales.

Almacenamiento integrado en mochila Funcionan con batería o motor pequeño.

Peso moderado (≈6–12 kg cargado, según modelo),permite movilidad total en surcos y terrenos irregulares Desprende el algodón con ayuda mecánica ligera, reduce la fuerza repetitiva de manos y brazos.

Reduce flexión lumbar y transporte manual Mantiene la intervención humana en la recolección Bajo a medio costo Alta adaptabilidad a terreno irregular Capacidad de recolección limitada No elimina totalmente la carga en espalda Menor eficiencia frente a soluciones mecanizadas Autonomía limitada por batería

57.

(Figura 16) Recolectores de mochila Nota. Análisis funcional de sistemas portátiles de recolección de algodón (2026)

p. 59

Reducción de sobrecarga lumbar Compatibilidad con terreno Dependencia energética Ergonomía centrada en el trabajador Funcionamiento intuitivo, encendido/apagado básico.

HAND-HELD COTTON PICKERS

Los Hand-held Cotton Pickers son dispositivos portátiles de mano, generalmente eléctricos o mecánicos simples, que utilizan rodillos, pinzas giratorias o vibración para desprender el algodón de la planta. Están diseñados para asistir la recolección manual, reduciendo el esfuerzo repetitivo de dedos, manos y antebrazos, sin modificar sustancialmente la dinámica tradicional del trabajo. Peso (1–3 kg), fácil de manipular durante jornadas largas Funcionan con batería recargable o sistemas mecánicos simples.

Mecanismo de desprendimiento asistido Alta portabilidad y facilidad de uso Reduce TME en manos y brazos Compatible con cualquier tipo de terreno No aborda la sobrecarga lumbar Capacidad de recolección limitada Beneficio ergonómico parcial Menor impacto en productividad total

58.

(Figura 17) Recolectores manuales asistidos Nota. Entendimiento de sistemas portátiles de recolección de algodón (2026)

p. 60

ANÁLISIS

Comparación entre las especificaciones

59..

El Backpack Cotton Harvesters ofrecen una mejora ergonómica más integral al abordar la principal fuente de riesgo físico en la recolección manual de algodón: la flexión lumbar y el transporte de carga. Por ello, resultan más adecuados como solución base para el proyecto.

ERGONOMIA Y BIENESTAR

Reducción de ﬂexión lumbar Fatiga Distribución de peso Confort general Hand-held Cotton Picker Backpack Cotton Harvester

ECONOMÍA Y VIABILIDAD

Costo inicial Reducción de tiempo muerto Potencial de evolución del diseño

Backpack Cotton Harvester Hand-held Cotton Picker Cambio en la rutina de trabajo Necesidad de pausas Aceptación social Compatibilidad con surcos estrechos Backpack Cotton Harvester Hand-held Cotton Picker

p. 61

Ítem Auxivo LiftSuit Mahindra Cotton Harvester Backpack Cotton Harvester Disminución del esfuerzo físico y sobrecarga lumbar Reduce ~30–35% carga lumbar en flexión repetitiva Reduce esfuerzo global pero elimina rol manual Reduce fatiga de brazos, menor impacto lumbar Libertad de movimiento en terreno irregular Total movilidad, sin rigidez estructural Limitada (requiere terreno adecuado) Buena, aunque condicionada por peso Ligereza y ergonomía del sistema

0.9 kg , distribución pasiva del esfuerzo

6,750 kg (maquinaria pesada) 8–12 kg cargados en la espalda Confort térmico y ventilación Textil transpirable, uso prolongado Cabina cerrada, clima controlado Acumulación de calor en espalda Compatibilidad con EPP existente Compatible con otros elementos de trabajo Requiere EPP específico de maquinaria Compatible, pero interfiere con arnés Accesibilidad económica y mantenimiento local Inversión media/bajo mantenimiento Muy alto costo y soporte especializado Bajo costo y fácil reparación local Aceptación cultural y uso intuitivo Uso similar a vestimenta laboral Baja para pequeños productores Alta, lógica de herramienta manual

CUADRO COMPARATIVO

Escala cualitativa entre características

Bajo | Medio | Alto

60.

Tabla 2 Cuadro comparativo y escala cualitativa entre las características de los referentes

p. 62

Requerimientos y Parámetros de diseño

61.

p. 63

62.

OBLIGATORIOS

Determinantes Requerimientos Parámetros Ley 101 de 1993 El sistema no debe interferir con las condiciones de sanidad vegetal ni poner en riesgo la seguridad del trabajador agrícola Decreto 1071 de 2015 El diseño debe alinearse con las disposiciones de seguridad en producción agropecuaria y comercialización

ISO 11228

El diseño debe reducir sobreesfuerzos y posturas forzadas

1 Índice de levantamiento (LI) ≤ 1.0 según ecuación NIOSH - 2 Distancia

horizontal ≤ 25 cm - 3 Altura de agarre entre 75–110 cm Compatibilidad con

EPP

El sistema debe permitir operación segura utilizando guantes, gafas y vestimenta de protección agrícola Dimensiones de accionamiento acordes a ergonomía manual (ISO 6385

– Principios ergonómicos de diseño)

Resistencia del materiales Los materiales en contacto deben resistir degradación por exposición a pesticidas agrícolas Variación dimensional ≤ 2% (ISO 175) Pérdida resistencia tracción ≤ 10% (ISO 527) Absorción ≤ 1% peso Tabla 3 Requerimientos de diseño obligatorios

p. 64

INDISPENSABLES

ISO 11228

El diseño debe reducir sobreesfuerzos y posturas forzadas

1 Índice de levantamiento (LI) ≤ 1.0 según ecuación NIOSH - 2 Distancia horizontal ≤ 25

cm - 3 Altura de agarre entre 75–110 cm Compatibilidad con

EPP

El sistema debe permitir operación segura utilizando guantes, gafas y vestimenta de protección agrícola Dimensiones de accionamiento acordes a ergonomía manual (ISO 6385 – Principios ergonómicos de diseño) Resistencia del materiales Los materiales en contacto deben resistir degradación por exposición a pesticidas agrícolas Variación dimensional ≤ 2% (ISO 175) Pérdida resistencia tracción ≤ 10% (ISO 527) Absorción ≤ 1% peso Reducción de carga física manipulada Incorporar sistema de transferencia de carga hacia pelvis o estructura externa

CONTEXTO DE

LEVANTAMIENTO

LÍMITE DE

CARGA

FUNDAMENTO TÉCNICO

Condiciones ideales (postura erguida, carga cercana al cuerpo, baja frecuencia) ≤ 23 kg Límite de Peso Recomendado (RWL)

– Ecuación NIOSH 1991

Contexto agrícola con flexión lumbar, repetición y carga alejada del eje corporal ≤ 14 kg Ajuste por factores de corrección (frecuencia, postura, distancia horizontal y asimetría) según NIOSH

1991

Disminución de sobrecarga lumbar y esfuerso fisico Evitar flexión lumbar sostenida y cargas alejadas del eje corporal

ÁNGULO DE FLEXIÓN

LUMBAR

NIVEL DE

RIESGO

ERGONÓMICO

INTERPRETACIÓN TÉCNICA

0° – 20° Riesgo bajo Postura aceptable para tareas repetitivas y prolongadas. > 20° – 60° Riesgo moderado Postura tolerable solo por tiempos limitados. Requiere control de duración y frecuencia. > 60° Riesgo alto Postura no aceptable para tareas repetitivas o sostenidas. Asociada a alta carga compresiva lumbar. Requiere rediseño o asistencia mecánica.

63.

Tabla 4 Requerimientos de diseño indispensables (parte 1 )

p. 65

INDISPENSABLES

ISO 11228

El diseño debe reducir sobreesfuerzos y posturas forzadas

1 Índice de levantamiento (LI) ≤ 1.0 según ecuación NIOSH - 2 Distancia horizontal ≤ 25

cm - 3 Altura de agarre entre 75–110 cm Compatibilidad con

EPP

ESFUERZOS POR

MINUTO

CLASIFICACIÓN

SEGÚN JSI

MULTIPLICADO

R DE RIESGO

INTERPRETACIÓN

ERGONÓMICA

< 4 esfuerzos/min Muy bajo

Riesgo mínimo por repetición.

4 – 8

esfuerzos/min Bajo

Exposición aceptable en tareas normales.

9 – 14

esfuerzos/min Moderado

Requiere control de tiempo de exposición.

15 – 19

esfuerzos/min Alto

Aumenta significativamente la fatiga muscular.

≥ 20 esfuerzos/min Muy alto

Riesgo elevado de lesión por sobreuso (tendinitis, túnel carpiano, epicondilitis).

Libertad de movimiento en terreno irregular Garantizar amplitud de movilidad articular funcional sin restricción biomecánica significativa durante desplazamientos, flexión y manipulación en terreno irregular.

Cobertura percentil 5–95 (ISO 7250-1:2017)

64.

Tabla 5 Requerimientos de diseño indispensables (parte 2 )

p. 66

65.

INDISPENSABLES

ISO 11228

El diseño debe reducir sobreesfuerzos y posturas forzadas

1 Índice de levantamiento (LI) ≤ 1.0 según ecuación NIOSH - 2 Distancia horizontal ≤ 25

cm - 3 Altura de agarre entre 75–110 cm Compatibilidad con

EPP

ÁNGULO DE

FLEXIÓN

NIVEL FUNCIONAL

INTERPRETACIÓN

ERGONÓMICA

0° – 60° Función básica Permite marcha y bipedestación. No suficiente para agacharse en cosecha.

60° – 100° Función media Permite flexión parcial. Limitada para trabajo cercano al suelo. 100° – 120° Función alta Permite agacharse con control. Aceptable para tareas agrícolas. ≥ 120° Función completa de campo Permite cuclillas funcional y adaptación a terreno irregular sin restricción mecánica. > 135° Flexión máxima fisiológica Rango clínico máximo. No necesario como requerimiento de diseño.

Confort térmico Uso de materiales transpirables en contacto corporal Resistencia térmica compatible con trabajo en clima cálido < 0.155 m²K/W (ISO

7730)

Compatibilidad con EPP existente No interferir con guantes, botas o indumentaria de protección Tabla 6 Requerimientos de diseño indispensables (parte 3)

p. 67

INDISPENSABLES

ISO 11228

El diseño debe reducir sobreesfuerzos y posturas forzadas 1 Índice de levantamiento (LI) ≤ 1.0 según ecuación NIOSH - 2 Distancia horizontal ≤ 25 cm - 3 Altura de agarre entre 75–110 cm Compatibilidad con

EPP

El sistema debe permitir operación segura utilizando guantes, gafas y vestimenta de protección agrícola Dimensiones de accionamiento acordes a ergonomía manual (ISO 6385 – Principios ergonómicos de diseño) Uso intuitivo Lenguaje formal coherente con herramientas agrícolas Principios de Usabilidad – ISO 9241-210

PRINCIPIO

DEFINICIÓN SEGÚN NORMA

APLICACIÓN

1. Comprensión

explícita de usuarios, tareas y entorno El diseño debe basarse en conocimiento real del usuario y contexto de uso Considerar trabajadores agrícolas, clima cálido, terreno irregular y jornadas prolongadas

2. Participación

activa del usuario Los usuarios deben involucrarse durante el desarrollo Validación con recolectores reales y retroalimentación en campo

3. Evaluación

centrada en el usuario El diseño debe probarse con usuarios reales Pruebas de ajuste, movilidad y percepción de esfuerzo

4. Proceso iterativo

El diseño debe refinarse progresivamente Prototipo → prueba → ajuste → voloración

Tabla 7 Requerimientos de diseño indispensables (parte 4 )

p. 68

INDISPENSABL

ES Determinantes Requerimientos Parámetros Ley 101 de 1993 El sistema no debe interferir con las condiciones de sanidad vegetal ni poner en riesgo la seguridad del trabajador agrícola Decreto 1071 de 2015 El diseño debe alinearse con las disposiciones de seguridad en producción agropecuaria y comercialización

ISO 11228

El diseño debe reducir sobreesfuerzos y posturas forzadas

1 Índice de levantamiento (LI) ≤ 1.0 según ecuación NIOSH - 2

Distancia horizontal ≤ 25 cm - 3 Altura de agarre entre 75–110 cm Compatibilidad con

EPP

El sistema debe permitir operación segura utilizando guantes, gafas y vestimenta de protección agrícola Dimensiones de accionamiento acordes a ergonomía manual (ISO

6385 – Principios ergonómicos de diseño)

NECESARIOS

Durabilidad estructural Materiales resistentes a abrasión, humedad y radiación UV Vida útil prolongada El sistema deberá garantizar durabilidad estructural suficiente para operar durante múltiples temporadas agrícolas consecutivas, asegurando viabilidad económica y mantenimiento modular en contexto rural.

Facilidad de mantenimiento Desensamble sin herramienta especializada Tiempo de intervención ≤ 30 min (criterio mantenimiento preventivo rural)

DESEABLES

Registro digital de peso Visualización simple de kg recolectados Precisión estándar comercial ±0.5 kg Funcionamiento con energía solar Incorporar micro módulo fotovoltaico Potencia mínima 5W para dispositivos de bajo consumo

67.

Tabla 8 Requerimientos de diseño necesarios y deseables

p. 69

Diseño de producto

p. 70

Se determinó que las principales problemáticas de la recolección manual de algodón están asociadas a la flexión lumbar prolongada, la acumulación progresiva de carga y los movimientos repetitivos durante la jornada.

A partir de esto, se optó por una arquitectura de apoyo móvil que transfiere el peso del algodón desde el cuerpo del trabajador hacia una estructura rodante, reduciendo significativamente la compresión en espalda, hombros y cintura.

Complementariamente, se incorpora un sistema tipo canguro cuya función permite mantener la recolección continua sin alterar la postura natural del usuario, evitando levantamientos constantes, minimizando interrupciones operativas y facilitando la transferencia progresiva del algodón hacia el carro. Asimismo, la configuración compacta, ligera y de baja complejidad tecnológica fue definida para garantizar movilidad eficiente en surcos estrechos, adaptación a terrenos irregulares y viabilidad económica dentro del contexto de pequeños y medianos productores agrícolas.

68.

Figura 18 _ Faena

p. 71

DECISIONES FORMALES

Forma Forma compacta para facilitar la movilidad en surcos estrechos, reducir el esfuerzo de desplazamiento y mantener una integración eficiente con las dinámicas reales de la recolección manual de algodón.

El amarillo posee una alta visibilidad en exteriores lo que permite identificar fácilmente el sistema dentro del cultivo de algodón el negro ayuda a disimular desgaste, suciedad, polvo, grasa y manchas generadas durante Color

69.

p. 72

COMPARATIVA

80–150 kg/día por trabajador, dependiendo de la condición física y la jornada.

Hasta 180–250 kg/día, al reducir tiempos muertos y optimizar el flujo de recolección.

Extracción constante de copos con alta repetitividad en dedos, muñecas y hombros. Riesgo ergonómico muy alto Disminuye la repetición manual al integrar asistencia en la captura y transporte del algodón.

Acumulación progresiva de sacos de 45–55 kg, superando ampliamente el peso recomendado de 12–14 kg. Redistribuye el peso sobre la estructura y elimina la carga manipulada por el trabajador. Requiere levantar, transportar y posicionar manualmente los bultos para su registro. Sistema integrado de almacenamiento y pesaje, reduciendo manipulaciones adicionale

70.

1. Recolección

2. Movimientos

repetitivos

3. Carga

4. Pesaje

p. 73

La diferencia principal entre ambos sistemas no radica únicamente en la velocidad de recolección, sino en cómo se distribuye el esfuerzo físico durante toda la jornada laboral. En el modelo tradicional, gran parte de la energía del trabajador se consume soportando, estabilizando y transportando la carga acumulada sobre el cuerpo. Esto genera una disminución progresiva del rendimiento físico, aumento de pausas y altos niveles de fatiga lumbar y muscular.

Con el sistema de asistencia, el esfuerzo deja de concentrarse en la carga y se enfoca principalmente en la acción de recolección. La arquitectura rodante permite transferir el peso directamente al suelo, mientras que el sistema tipo canguro mantiene una recolección continua sin alterar significativamente la postura natural del usuario. Esto no elimina el trabajo manual, pero sí reduce las exigencias biomecánicas más críticas identificadas durante el análisis ergonómico.

71.

DIFERENCIA PRINCIPAL

p. 74

MECANISMOS

p. 75

Motor: ZLLG65ASM250-L V3.0 (X2) Motores hub servo encargados de la tracción y desplazamiento autónomo del carro. Fueron seleccionados por su alto torque, control preciso de velocidad y capacidad de operar en terrenos irregulares con bajo mantenimiento.

73.

p. 76

Controladora: ZLTECH ZLAC8015D Dual Channel Hub Servo Driver Administra y sincroniza el funcionamiento de los dos motores principales, permitiendo aceleración y frenado controlado. Se eligió por su compatibilidad con motores hub servo y su estabilidad en sistemas de movilidad eléctrica.

p. 77

Procesador: ESP32 Unidad central de control encargada de gestionar sensores, motores y comunicación interna del sistema. Fue seleccionado por su bajo consumo energético, conectividad integrada y capacidad de procesamiento en tiempo real.

75.

p. 78

76.

Báscula: LSB400 S Beam Load Cell Sensor encargado de medir el peso acumulado del algodón recolectado dentro del sistema. Fue seleccionada por su precisión, resistencia estructural y capacidad para trabajar bajo vibraciones y carga constante.

p. 79

Convertidor DC: LM2596 Buck Converter Regula y reduce el voltaje para alimentar componentes electrónicos sensibles del sistema. Se escogió por su eficiencia energética, tamaño compacto y estabilidad de salida.

77.

p. 80

Batería: LiFePO4 24V 100Ah Fuente principal de energía del sistema, suministrando autonomía para largas jornadas de trabajo agrícola. Se eligió por su alta seguridad térmica, larga vida útil y resistencia frente a ciclos de carga intensivos.

78.

p. 81

Pantalla: 7” Capacitive IPS Screen Interfaz visual para monitoreo y control operativo del sistema durante la jornada. Se eligió por su buena visibilidad en exteriores, respuesta táctil y facilidad de interacción en campo.

79.

p. 82

Encoder: E6B2-CWZ5B Encoder rotativo encargado de medir velocidad y desplazamiento de los motores. Se seleccionó por su confiabilidad industrial y precisión para mantener un movimiento estable y controlado.

80.

p. 83

Motor de succión: Blower centrífugo BLDC 24V Sistema encargado de generar el flujo de aire para transportar el algodón recolectado hacia el almacenamiento interno. Fue elegido por su alta eficiencia, bajo ruido y capacidad de trabajo continuo

81.

p. 84

Carcasa de aluminio Estructura externa que protege los componentes internos y soporta las cargas operativas del sistema. Se eligió por ser ligera, resistente a la corrosión y adecuada para condiciones agrícolas de calor, polvo y humedad.

82.

p. 85

Neumáticos de 12 pulgadas Elementos de rodadura encargados de proporcionar estabilidad, tracción y absorción de irregularidades del terreno agrícola. Fueron seleccionados por su capacidad para desplazarse en surcos de algodón, mejorar la movilidad en superficies blandas y reducir vibraciones sobre la estructura del sistema.

83.

p. 86

Sistema de succión El sistema de succión de FAENA utiliza un flujo de aire generado por un motor de baja potencia para transportar el algodón recolectado desde la boquilla de captura hasta el depósito de almacenamiento.

El recolector deposita manualmente el algodón en un saco tipo canguro sujeto a la cintura, manteniendo una dinámica de trabajo familiar y permitiendo una recolección continua. A medida que el algodón se acumula, un sistema de succión conectado al saco extrae el material a través de una manguera flexible y lo transporta hasta el tanque de almacenamiento ubicado en FAENA. De esta manera, se evita la acumulación progresiva de peso sobre el cuerpo del trabajador, se eliminan los desplazamientos para vaciar costales y se reduce significativamente la carga física asociada al transporte del algodón durante la jornada.

84.

p. 87

Planos Generales Comprobaciones del sistema

85.

p. 88

86.

Planos Generales

60 cm

75 cm

20 cm

80 cm

20 cm

90 cm

15 cm

40 cm

28 cm

p. 89

87.

La simulación de presión de contacto demuestra que FAENA puede desplazarse sobre terreno agrícola blando sin presentar riesgo significativo de hundimiento. Aunque se registran concentraciones de presión en la zona de contacto de las ruedas (554 kPa máximo), la distribución general de la carga mantiene un asentamiento reducido de 18,6 mm, permitiendo conservar la estabilidad del sistema. Estos resultados indican que la configuración actual del vehículo es adecuada para operar en surcos de algodón, garantizando movilidad, estabilidad y seguridad estructural bajo las condiciones de carga evaluadas.

COMPROBACIONES DEL SISTEMA

p. 90

88.

La simulación de estabilidad evidencia que FAENA mantiene su equilibrio estructural en pendientes laterales de hasta 18° bajo una carga útil de 50 kg, sin presentar pérdida de contacto significativa ni condiciones críticas de volcamiento. Aunque las mayores reacciones se concentran en las ruedas ubicadas en la parte baja de la pendiente, la distribución de cargas permanece controlada dentro de la base de apoyo del vehículo. Esto indica que el diseño posee una estabilidad adecuada para desplazarse en terrenos agrícolas irregulares, garantizando seguridad operativa y reduciendo el riesgo de vuelco durante las labores de recolección.

COMPROBACIONES DEL SISTEMA (1)

p. 91

Componente Peso aprox.

2 motores ZLLG65ASM250-L

6 kg

Batería LiFePO4 24V 100Ah 18–22 kg Driver ZLAC8015D

0.5 kg

ESP32 + electrónica

0.2 kg

Pantalla

0.4 kg

Celda de carga + soporte

1 kg

Cableado + cajas + conectores 1–2 kg Chasis aluminio/acero 8–15 kg Total estimado

35.1 – 47.1 kg

TABLA DE

PESOS

89.

p. 92

User & Client flow

p. 93

91.

CLIENT FLOW

FLUJO COMERCIAL DE FAENA

¿Quién lo compra?

Dueño de finca algodonera Inversión buscando aumentar la productividad, reducir el esfuerzo físico de los trabajadores y mejorar las condiciones de cosecha. ¿Cómo se distribuye? Distribuidor o fabricante local Realiza la fabricación, configuración y entrega del equipo, además de brindar capacitación básica y soporte técnico.

¿A dónde llega?

Finca o unidad productiva FAENA se entrega directamente en el cultivo, donde es integrado a las labores de cosecha sin modificar la dinámica tradicional del recolector. ¿Quién lo usa?

Recolector de algodón Utiliza el sistema durante la jornada para transferir el algodón recolectado al vehículo de forma continua, reduciendo la carga física y los desplazamientos.

p. 94

92.

CLIENT FLOW

SISTEMA DE CARGA DE FAENA

Autonomía de batería FAENA utiliza una batería LiFePO4 de 24V y 100Ah, proporcionando una autonomía estimada de 6 a 10 horas de trabajo continuo, suficiente para cubrir gran parte de una jornada de recolección.

¿Dónde se lleva la batería? La batería se encuentra alojada en la parte inferior del vehículo, cerca del eje y del centro de gravedad, mejorando la estabilidad y protegiéndola del polvo, humedad e impactos.

¿Cómo se carga?

La carga se realiza conectando un cargador externo a un puerto protegido ubicado en uno de los laterales del vehículo. No es necesario retirar la batería para recargarla.

Tiempo de carga Con un cargador estándar de 24V:

Carga completa: 4 a 6 horas.

Carga rápida: 2 a 3 horas (con cargador de mayor capacidad)

p. 95

93.

USER FLOW

IMPLEMENTACIÓN DE FAENA EN LA FINCA

Recepción del equipo El productor recibe FAENA completamente ensamblado y listo para operar, junto con su cargador, manual básico y recomendaciones de uso. Carga inicial Se realiza una carga completa de la batería antes de la primera jornada de trabajo. Capacitación rápida Los trabajadores reciben una inducción de proximadamente

30 minutos sobre:

Encendido y apagado.

Uso del sistema de succión. Procedimiento de carga. Vaciado del tanque y limpieza.

Inicio de operación FAENA acompaña al recolector durante la cosecha, almacenando el algodón y registrando el peso recolectado en tiempo real.

p. 96

93.

USER FLOW

INTERACCIÓN DEL RECOLECTOR CON FAENA

Fase 1 · Preparación Encender y conectar El recolector ajusta el canguro a la cintura, conecta la manguera de succión y verifica que FAENA esté listo para operar.

Fase 2 · Recolección Cosechar algodón El trabajador recolecta el algodón manualmente y lo deposita en el canguro, manteniendo su forma tradicional de trabajo Fase 3 · Transferencia automática Succión y almacenamiento El algodón es aspirado desde el canguro a través de la manguera y transportado automáticamente al tanque de FAENA, evitando la acumulación de peso sobre el cuerpo.

Fase 4 · Descarga y recarga Acopio y mantenimiento Al finalizar la jornada o al llenar el tanque, FAENA descarga el algodón en el punto de acopio y posteriormente se conecta a la corriente para recargar la batería y prepararse para el siguiente día

p. 97

Tablas de Costos

p. 98

Parte / componente Cantidad Costo unitario aprox.

Costo total aprox.

Motores eléctricos

COP 1.100.000

COP 2.200.000

Driver para motores

COP 430.000

ESP32

COP 24.000

Batería

COP 2.100.000

Pantalla

COP 196.000

Celda de carga

COP 336.000

Encoder

COP 150.000

Módulo HX711

COP 12.000

Regulador LM2596

COP 7.000

Total

COP 5.455.000

95.

costo de fabricación Tabla 9 Tabla de corto asociada a componentes

p. 99

Escenario de producción y distribución Unidades estimadas Cliente objetivo Costo estimado de fabricación por unidad Precio de venta sugerido Precio final con apoyo institucional Producción piloto

1 a 3 unidades

Validación académica y pruebas en finca

COP 9.500.000 – 11.900.000

No aplica como venta comercial No aplica Primera producción controlada

20 unidades

Pequeñas fincas o asociaciones locales

COP 8.500.000 – 10.500.000

COP 9.500.000 –

11.500.000

COP 7.500.000 –

9.000.000

Producción seriada con apoyo sectorial

500 unidades o más

Pequeños productores, corporaciones agrícolas, cooperativas y asociaciones algodoneras

COP 6.700.000 – 8.000.000

COP 7.800.000 –

8.500.000

COP 5.400.000 –

6.800.000

Modelo recomendado para

FAENA

500+ unidades Distribución a través de asociaciones, cooperativas o programas de tecnificación rural COP 7.200.000 aprox.

COP 7.800.000 aprox.

COP 5.900.000 aprox.

95.

Para una producción superior a 500 unidades, el costo de fabricación de FAENA puede reducirse significativamente mediante compra de componentes por volumen, estandarización de piezas, ensamble seriado y apoyo logístico de entidades del sector algodonero. Bajo este escenario, el precio de venta de una máquina completa se proyecta alrededor de COP 7.800.000 por unidad. Sin embargo, considerando que el proyecto está dirigido a pequeños productores, se plantea un modelo de distribución asociativa con apoyo de entidades como Conalgodón, cooperativas o programas de tecnificación rural. Con este esquema, el precio final para pequeñas corporaciones podría ubicarse entre COP 5.400.000 y COP 6.800.000, dependiendo del porcentaje de apoyo institucional aplicado. Modelo de producción y precio estimado Tabla 10 Tabla de corto por producion y costo final del producto

p. 100

96.

REFERENCIAS

Agencia de Desarrollo Rural. (s. f.). Programas de desarrollo rural. Recuperado el 23 de mayo de 2026, de https://www.adr.gov.co Alibaba.com. (s. f.). Harvest woven cotton polyester white stripe fabric handheld cotton picker cotton combine harvester. Recuperado el 23 de mayo de 2026, de https://spanish.alibaba.com/product-detail/Harvest-Woven-Cotton-Polyester-White-Stripe-1601459838747.html Alibaba.com. (s. f.). Hot sale agriculture mini hand cotton harvesting picking machine electric cotton picker. Recuperado el 23 de mayo de 2026, de https://www.alibaba.com/product-detail/Hot-Sale-Agriculture-Mini-Hand-Cotton_60497303278.html Auxivo AG. (s. f.). CarrySuit. Recuperado el 23 de mayo de 2026, de https://www.auxivo.com/carrysuit Auxivo AG. (s. f.). LiftSuit. Recuperado el 23 de mayo de 2026, de https://www.auxivo.com/liftsuit Case IH. (2006). Module Express 625. CNH America LLC. https://www.toytractortimes.com/files/CIH9250604.pdf CONALGODÓN. (s. f.). Informes sectoriales del algodón en Colombia. Recuperado el 23 de mayo de 2026, de https://conalgodon.com CONALGODÓN. (2022). Algodón al 2025. https://www.conalgodon.com/wp-content/uploads/2022/11/Algod%C3%B3n-al-2025.pdf Cross, N. (2018). Design thinking: Understanding how designers think and work. Bloomsbury. De Looze, M. P., Bosch, T., Krause, F., Stadler, K. S., & O’Sullivan, L. W. (2016). Exoskeletons for industrial application and their potential effects on physical work load. Ergonomics, 59(5), 671–681. https://doi.org/10.1080/00140139.2015.1081988 El Productor. (2025, noviembre). Colombia produce más de 15.700 toneladas de algodón al año. https://elproductor.com/2025/11/colombiaproduce-mas-de-15-700-toneladas-de-algodon-al-ano/ Grandjean, E. (1989). Fitting the task to the human: A textbook of occupational ergonomics (4th ed.). Taylor & Francis.

p. 101

Helander, M. G. (2006). A guide to human factors and ergonomics (2nd ed.). CRC Press.

HeroWear. (s. f.). The Apex 2 back-assist exosuit. Recuperado el 23 de mayo de 2026, https://herowearexo.com/the-apex-2-back-assistexosuitstore iNNpulsa Colombia. (s. f.). Programas de innovación y emprendimiento en Colombia. Recuperado el 23 de mayo de 2026, de https://www.innpulsacolombia.com John Deere. (s. f.). CP690 cotton picker. Recuperado el 23 de mayo de 2026, de https://agup.com/Agriculture/Harvesting-Equipment/Cotton- Harvesting/cp690-cotton-picker Mahindra Tractors. (s. f.). Mahindra HarvestMaster H12. Recuperado el 23 de mayo de 2026, de https://www.mahindratractor.com/tractorsimplements/mahindra-harvestmaster-h12 Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural. (2020). Cadena productiva del algodón en Colombia. https://www.minagricultura.gov.co Ministerio de Comercio, Industria y Turismo. (2022). Política de emprendimiento e innovación en Colombia. https://www.mincit.gov.co Sanders, M. S., & McCormick, E. J. (1993). Human factors in engineering and design (7th ed.). McGraw-Hill. Schön, D. A. (1983). The reflective practitioner: How professionals think in action. Basic Books. The Exoskeleton Store. (s. f.). Auxivo CarrySuit. Recuperado el 23 de mayo de 2026, de https://www.theexoskeletonstore.com/products/auxivocarrysuit The Exoskeleton Store. (s. f.). Auxivo LiftSuit. Recuperado el 23 de mayo de 2026, de https://www.theexoskeletonstore.com/products/liftsuit oxiri, S., Ortiz, J., Masood, J., Fernández, J., Mateos, L. A., Caldwell, D. G., & Ortiz, J. (2019). A wearable device for reducing spinal loads during lifting tasks: Biomechanics and design concepts. IEEE Robotics and Automation Magazine, 26(2), 80–89. https://doi.org/10.1109/MRA.2019.2896498 Unidad de Planificación Rural Agropecuaria. (2018). Lineamientos de ordenamiento productivo del sector agropecuario. https://upra.gov.co

97.

Cita: Alfonso Sánchez, Sarai (2026), Faena Harvest Support-Sistema de asistencia ergonómica para la recolección manual de algodón en el contexto rural colombiano, Universidad El Bosque, p. N. https://hdl.handle.net/20.500.12495/20069