Gemelos digitales y entornos 3D interactivos para el co-diseño ergonómico de puestos de trabajo
Autor/es: José Manuel Rojas Artuñedo, Purificiación Castelló Mercé, Mario Lamas Rodríguez, Hugo Prieto Costa, Sara Gil Mora, Mercedes Sanchis.
Instituto de Biomecánica (IBV)
INTRODUCCIÓN
En el entorno industrial actual, adaptar los espacios de trabajo a las características antropométricas, fisiológicas y biomecánicas de las personas trabajadoras resulta clave para mejorar la productividad, reducir errores y prevenir lesiones musculoesqueléticas. Sin embargo, muchos puestos continúan diseñándose sin incorporar suficientemente criterios de ergonomía y factores humanos, especialmente cuando intervienen máquinas, herramientas manuales o sistemas logísticos complejos. El proyecto ERGOTWIN (IMDEEA/2025/43) surge para dar respuesta a esta necesidad empresarial mediante el desarrollo de metodologías y herramientas basadas en gemelos digitales, capaces de monitorizar, simular y evaluar la interacción entre las personas y su entorno laboral. Este artículo presenta los objetivos y resultados alcanzados en el proyecto.
OBJETIVOS DEL PROYECTO
El objetivo principal de ERGOTWIN ha sido avanzar en conocimientos para el desarrollo e implementación de un gemelo digital de un entorno laboral que permita simular, analizar y optimizar su diseño de manera interactiva, incorporando a los usuarios finales en el proceso a través de una herramienta web de apoyo al diseño colaborativo. Para ello, el proyecto ha abordado cinco objetivos específicos: avanzar en metodologías de diseño colaborativo, definir los requisitos de un gemelo digital desde la perspectiva de factores humanos, desarrollar modelos humanos digitales representativos de la población objetivo, modelar las interacciones entre personas y entorno, y crear una herramienta web que permita visualizar e interactuar con los escenarios 3D generados.
RESULTADOS
El proyecto ha alcanzado dos resultados principales de acuerdo encuadrados en dos líneas de trabajo complementarias. El primero de ellos ha sido establecer un marco de trabajo metodológico para el desarrollo e implementación de gemelos digitales a partir del enfoque cásico del modelado humano digital y con aplicación al co-diseño de entornos laborales desde una perspectiva ergonómica y de factores humanos. En este ámbito se han explorado y evaluado distintas tecnologías de monitorización del movimiento y la carga física de la persona trabajadora, utilizando sistemas de captura de movimiento markerless, sistemas de sensores inerciales, redes neuronales de detección de postura corporal y una pulsera de registro de señales fisiológicas para la monitorización del ritmo cardíaco. Se ha trabajado en protocolos para incorporar los datos obtenidos con dichas tecnologías tanto en laboratorio como en condiciones reales en el software Blender, plataforma open-source utilizada como base para la construcción del entorno virtual y el desarrollo de algoritmos de procesado y análisis. Los algoritmos desarrollados para la integración de datos incluyen la comunicación con el sistema de captura en tiempo real, la importación y procesado de archivos de captura de movimiento en diferido, y conexión directa entre sistemas de registro y modelos humanos digitales. Además, se ha realizado un estudio con 12 usuarios representativos de la variabilidad antropométrica de la población española, con el fin de registrar movimientos industriales y validar cadenas de cinemática inversa. Dentro de esta misma línea, se han desarrollado funcionalidades para la visualización de métricas y el asesoramiento en factores humanos, como la visualización personalizada de zonas corporales, la comparación de deformaciones y movimientos entre avatares y la optimización del método de evaluación ergonómica REBA en un entorno virtual 3D utilizando modelos humanos digitales (ver Figura 1). La validación del método REBA, realizada frente a una herramienta de referencia reconocida internacionalmente, mostró una concordancia casi completa en 14 combinaciones posturales, cubriendo todo el abanico de puntuaciones de riesgo del método REBA, desde 1 hasta 15.
Figura 1. Funcionalidad para la visualización de métricasy evaluación ergonómica.
La segunda línea principal del proyecto ha sido el desarrollo de entornos laborales 3D interactivos para el co-diseño de puestos de trabajo. A partir de visitas de campo, entrevistas, fotografías, vídeos, mediciones y captura HDRi, se han generado tres entornos virtuales representativos del sector del calzado (ver Figura 2): un puesto de troquelado manual, representativo de las empresas Pikokaizen S.L. y PiesCuadrados Leather S.L., y dos puestos de picking en almacén, correspondientes a Industrial Zapatera S.A. y Pacal Shoes S.L. Sobre estos escenarios se han simulado tareas reales, incorporando funcionalidades como conos de visibilidad, envolventes de alcance y análisis del riesgo ergonómico. Además, se ha desarrollado una metodología para trasladar estos entornos a la web (ver Figura 3), facilitando así el acceso online y la participación de diferentes agentes en el proceso de diseño (accesible a través del enlace: https://ergotwin.ibv.org/).
Figura 2. Entornos virtuales representativos del sector de calzado.
Figura 3. Entorno virtual interactivo accesible de maner online. Demostrador de puesto de picking en almacén.
La validación empresarial de estos resultados puso de manifiesto el potencial de la utilización de modelos humanos digitales y entornos virtuales para la evaluación ergonómica y diseño de puestos de trabajo. Se detectaron aquellos aspectos valorados positivamente por las empresas como la precisión y fiabilidad de los resultados, destacando su potencial para aportar objetividad, anticipar riesgos y mejorar la toma de decisiones. En definitiva, el proyecto ERGOTWIN ha permitido avanzar en el desarrollo de gemelos digitales para el diseño ergonómico de entornos laborales, integrando la perspectiva de factores humanos y facilitando la participación de distintos agentes en el proceso de co-diseño. Los resultados obtenidos refuerzan el potencial de estas tecnologías para anticipar riesgos, mejorar la toma de decisiones y contribuir al desarrollo de puestos de trabajo más seguros, saludables y eficientes.
EMPRESAS PARTICIPANTES
Las empresas que han colaborado en esta iniciativa junto al Instituto de Biomecánica (IBV) han sido: PIKOKAIZEN S.L., PIESCUADRADOS LEATHER S.L., INDUSTRIAL ZAPATERA S.A. y PACAL SHOES S.L.
Proyecto (IMDEEA/2025/43). Este proyecto cuenta con el apoyo de la Conselleria d’Innovació, Indústria, Comerç i Turisme de la Generalitat Valenciana, a través del IVACE, y está financiado por la Unión Europea, a través del Programa FEDER Comunitat Valenciana 2021-2027.
AFILIACIÓN DE LOS AUTORES
Instituto de Biomecánica de Valencia
Universitat Politècnica de València
Edificio 9C. Camino de Vera s/n
(46022) Valencia. Spain
CÓMO CITAR ESTE ARTÍCULO
Autor/es: José Manuel Rojas Artuñedo, Purificación Castelló Mercé, Mario Lamas Rodríguez, Hugo Prieto Costa, Sara Gil Mora, Mercedes Sanchis Almenara. (13 de Marzo de 2026). “Gemelos digitales y entornos 3D interactivos para el co-diseño ergonómico de puestos de trabajo”. Revista de Innovación Biomecánica en Europa nº 14. https://www.ibv.org/actualidad/gemelos-digitales-y-entornos-3d-interactivos-para-el-co-diseno-ergonomico-de-puestos-de-trabajo/
Publicación desarrollada en el marco del “Plan de Actividades de carácter no económico del IBV 2025” financiada por la Línea Nominativa S1048 “Centros Tecnológicos de la Comunitat Valenciana. Apoyo por objetivos.” de los Presupuestos de la Generalitat para 2025.
