Vibración es una magnitud (fuerza, desplazamiento o aceleración) producida por un sistema mecánico, que oscila alrededor de un plano específico de referencia, en función del tiempo. Se expresa en términos de frecuencia (ciclos por segundo o Hertz) y amplitud, que es la magnitud.
En todo efecto de vibración, intervienen sistemas dinámicos que es necesario identificar:
El equipo: diseño de la máquina, componente, motor, herramienta, sistema de transmisión de fuerza, etc.
La estructura de soporte: el piso de base (materiales)
El sistema de anclaje: aislante o tipo de montaje PISO VIBRATORIO (caucho, columna de aire, resorte, etc.)
Técnica de trabajo: modo de operación o utilización de la máquina por
Parte del trabajador: (forma de alimentación, velocidades aplicadas, tipo de herramienta, mantenimiento, etc.)
En cualquiera de los casos, las personas están expuestas simultáneamente a vibraciones en varias direcciones y con diferentes frecuencias; la solución está en un aislante, el cual es un elemento flexible que almacena la energía que recibe, y la transmite en un intervalo de tiempo produciendo una reducción en la magnitud o movimiento al equipo o estructura de soporte.
TIPOS DE VIBRACIONES
De acuerdo con su origen, las vibraciones se pueden clasificar por sus características:
Vibración Aleatoria: Es la que consta de muchas frecuencias comprendidas en un amplio intervalo;
generalmente se determinan con funciones estadísticas ya que es totalmente irregular.
Vibraciones libres: se refieren al movimiento que existe cuando un sistema masa-resorte se encuentra libre de fuerzas externas; el movimiento se mantiene por la transferencia cíclica de la energía entre formas potencial y cinética. Se clasifican en:
V. Libres no amortiguadas o transitorias: ocurren cuando el movimiento se debe únicamente a las
fuerzas de recuperación (movimiento armónico simple); al cabo de corto tiempo, desaparece debido al amortiguamiento producido por fuerzas de rozamiento.
V. Libre amortiguada: aquella en la que su amplitud disminuye lentamente hasta cesar el movimiento
y después de cierto tiempo, regresa a su posición inicial.
Vibraciones forzadas: se producen cuando sobre un sistema masa-resorte actúan fuerzas externas a través de una fuerza oscilante aplicada al elemento de masa o de un movimiento oscilante del apoyo. Existen de dos tipos:
V. Forzada no amortiguadas o periódica: ocurre cuando al sistema se le aplica una fuerza periódica
(movimiento oscilatorio que se repite después de cierto periodo de tiempo en torno a una posición fija de referencia); se pueden presentar casos de resonancia, fase o desfase. En caso de presentarse resonancia, la amplitud de la vibración tiende a infinito, debido a las fuerzas de amortiguamiento. Esta situación debe evitarse y la frecuencia forzada no debe ser igual a la frecuencia natural del sistema.
V. Forzada amortiguada: Aquella que se mantiene si se le aplica la fuerza que produce la vibración. La amplitud será menor a mayor fuerza de amortiguación.
Equipo de Medida (Acelerómetro)
Este produce en sus terminales de salida un voltaje (o carga) que es proporcional a la aceleración a la cual está sometido. El acelerómetro se adapta o acopla al equipo o aparato que se va a utilizar y se comienza a analizar para cada una de las frecuencias, obteniéndose los resultados en velocidad, aceleración o desplazamiento, de acuerdo a los parámetros de comparación o valores recomendados que vaya a utilizar. Otros instrumentos, basados en diferentes principios y accionamientos, pueden también resultar adecuados para determinadas mediciones, como por ejemplo para amplitudes elevadas y bajas frecuencias, o aun los hay para frecuencias de bajas a altas con amplitudes y aceleraciones pequeñas.
EFECTOS DE LA EXPOSICIÓN A VIBRACIONES
La exposición humana a las vibraciones puede producir sensaciones de placer, disconfort y hasta dolor, interfiriendo en actividades como la lectura y los movimientos de control de la mano.
La vibración puede inducir desordenes que conducen a cambios artríticos en las articulaciones de las vértebras o en articulaciones como las de la mano, codo y hombro (por ejemplo operarios de taladros neumáticos, máquinas compactadoras de tierra...). si éstos cambios se producen en la región de la nuca, se limita el flujo sanguíneo hacia la cabeza, y si se reciben oscilaciones o frecuencias por debajo de 0.5 Hz dan como resultado mareos o sensaciones de inestabilidad, sobre todo con movimientos repentinos de la cabeza. Los síntomas que generalmente aparecen cuando una persona está expuesta a vibraciones se indican a continuación:
FACTORES DE RIESGO DE VIBRACIÓN
EXPOSICIÓN A VIBRACIONES MANO – BRAZO
Eje X Línea perpendicular a la palma de la mano.
Eje Y Línea en la dirección de los nudillos de la mano
Eje Z Línea longitudinal ósea.
Las vibraciones Mano – Brazo resultan del contacto de los dedos o la mano con herramientas mecánicas, neumáticas o eléctricas empleadas en industrias de manufactura y
construcción. Puede haber transmisión a otras partes del cuerpo, por lo tanto los efectos no se limitan al área de contacto con la fuente de vibración.
Los efectos biológicos de la vibración transmitida a la mano dependen de la dirección de ésta, el método de trabajo (uso de la herramienta), la destreza (fuerza de prensión, de empuje y posición del brazo), las condiciones climáticas, la dosis diaria recibida, exposición en años, severidad o prevalencia de los síntomas y susceptibilidad del trabajador.
Estos efectos pueden controlarse mediante una buena selección y/o rediseño de herramientas, cambio de practicas laborales, tiempos de exposición, un seguimiento médico preventivo y el uso obligatorio de elementos de protección personal específicos.
La exposición al riesgo de vibración se asocia con un grupo de trastornos, signos y síntomas que se pueden catalogar en:
Trastornos vasculares: Incluyen cualquier alteración circulatoria que a menudo se identifica por cambios de coloración: palidez como consecuencia de un espasmo arterial (generalmente provocado por el frío) en donde no hay circulación, seguida de una vasodilatación que ocasiona enrojecimiento de las articulaciones (fenómeno de Raynaud) acompañado a vecesde dolor. Estos síntomas aparecen frecuentemente en operarios de herramientas percutoras, rotativas, taladros u otras herramientas usadas en minería o en la industria de la madera: motosierras, sierras de los aserraderos, etc.
Trastornos de hueso y articulaciones: Se manifiestan por deformación de los mismos, que incluyen rigidez y dolor en varias zonas de los miembros superiores, quistes, anormalidades de codo y problemas de hombro.
Trastornos neurológicos y musculares: Generalmente la sensibilidad del dedo disminuye soportando
estímulos extremos y dolorosos. Los efectos pueden presentarse con un amplio rango de frecuencias de vibración. Ocasionalmente se han detectado casos de atrofia muscular asociado a herramientas vibrátiles y hasta disminución en la fuerza de prensión.
EXPOSICIÓN A VIBRACIONES GLOBALES O DE CUERPO ENTERO
Las vibraciones globales se producen principalmente en los sistemas de transporte de personas, mercancías o materiales, en donde se transmiten a través del asiento. (tractores, camiones, montacargas, grúas). Igualmente se pueden encontrar en maquinas pesadas de gran tonelaje de fuerza como medio transformador de una materia prima, en las cuales en el momento de realizar un ciclo de operación, se transmite la vibración producida por el impacto al suelo alrededor de la misma. (prensas, granalladoras, etc.), siempre y cuando no tengan el sistema de anclaje y aislamiento adecuado.
Los efectos de las vibraciones sobre el cuerpo son muy dependientes de su postura; varían entre individuos y ambientes y su exposición puede no tener la misma consecuencia en todas las situaciones. Entre los grupos de trastornos más frecuentes están aquellos que pueden ser atribuidos a traumatismos espinales (cambios degenerativos); aparece dolor lumbar conduciendo en el tiempo a una degeneración o desplazamiento del disco. (máquinas agrícolas, excavadoras y camiones).
Se atribuyen otros trastornos como dolores abdominales, problemas digestivos, dificultades urinarias, problemas de equilibrio, dolores de cabeza, etc. Sin haber podido realizar estudios controlados y puntuales, basándose únicamente en las normas de conocimiento o evaluación de respuestas subjetivas de disconfort, medidas de respuestas biomecánicas del cuerpo y algunos estudios epidemiológicos.
Medida de la Vibraciones
Vibración Mano–Brazo
Las mediciones deben hacerse en la superficie de la herramienta cerca del punto por donde las vibraciones entran en la mano. Si la amplitud de la vibración varía significativamente en las distintas partes de la empuñadura, debe medirse el valor máximo en cualquier punto que esté en contacto con la mano. Si se está usando un material elástico entre la mano y la estructura vibrante (por ejemplo, una empuñadura amortiguadora), se puede utilizar un soporte para el transductor que se coloca entre la mano y la superficie del material elástico (por ejemplo, una lámina de metal con forma adecuada).
La medida de las vibraciones debe realizarse tan cerca como sea posible del punto a través del cual se transmite la vibración de una estructura al cuerpo.
Si una persona está de pie en el suelo o sentada en un asiento rígido, el transductor de medida debe sujetarse a la estructura. En el caso de que entre el cuerpo y la estructura de apoyo exista algún material elástico, tal como un asiento amortiguador, se permite interponer alguna forma de soporte del transductor, por ejemplo, una lámina delgada de metal.
Las vibraciones continuas, deben medirse en cada punto de las tres ortogonales, por un tiempo de un minuto, pero con el origen del sistema situado en la superficie del contacto entre el cuerpo y la estructura. El peso total de los accesorios de medida (acelerómetro, disco, cubo, cables) no deben exceder el 10% del peso total del objeto a ser medido. En vehículos las medidas son hechas colocando el accesorio de medida sobre o debajo de la silla del conductor.
LIMITES DE EXPOSICIÓN
Vibración Mano - Brazo
Los limites para la evaluación y clasificación de la exposición a vibraciones, representan los valores máximos con base en la duración de la exposición diaria para una persona sana expuesta al riesgo periódicamente.
Los valores límites umbrales para exposición de las manos a vibraciones en cualquiera de las direcciones Xh, Yh, Zh, según la norma ISO–5349/84 que considera los efectos de la vibración segmental de brazo y mano, se indican a continuación, los cuales han sido adoptados por la ACGIH y expuestos en los TLV.
En esta tabla se indica la duración diaria total de la exposición, independientemente de que sea continua o discontinua, en función de los valores de aceleración ponderada en frecuencia de la componente dominante.
La duración diaria se refiere al tiempo total durante el cual se transmite a la mano independiente que sea de modo continuo o intermitente.
Generalmente de la aceleración medida uno de los ejes es dominante sobre los dos restantes. Si la vibración en uno o más ejes excede la exposición total diaria, se ha superado el TLV.
TÉCNICAS DE CONTROL DE VIBRACIONES
Control de la vibración en la fuente.
El control en la fuente es el más efectivo si es factible en la práctica. La vibración se produce por fuerzas oscilatorias o intermitentes. La reducción de la vibración, requiere de:
• Modificación o reducción de las fuerzas.
• Reducción de los movimientos de los componentes del equipo sobre los que estas fuerzas actúan.
El control de la vibración en la fuente puede implicar reemplazar un elemento por otro que vibre menos, cambiar la dirección magnitud, forma del pulso (reorientando la máquina), mejorar el equilibrio dinámico modificar los mecanismos internos de la máquina.
Control de la vibración en las vías de transmisión.
La propagación de las vibraciones desde la fuente hasta el receptor se puede reducir interrumpiendo la vía de transmisión. Si estructuralmente o en los puntos de apoyo no se puede interrumpir completamente, se pueden utilizar discontinuidades parciales, que consisten en elementos con diferentes características de masa y rigidez. (uniones elásticas, juntas de culata).
La atenuación puede lograrse mediante dispositivos que impidan los movimientos estructurales a lo largo de la vía. (contrafuertes, masas de bloqueo) Aislamiento de la vibración.
Consiste en la inserción de un elemento relativamente blando y elástico, entre dos componentes conectados entre sí, en donde uno de ellos vibra y el otro debe estar protegido de esa fuente de vibración. El aislamiento puede ser útil:
• Entre una fuente de vibración y su apoyo.
• En una vía de transmisión.
• Entre el apoyo y el receptor.
• Dentro de las máquinas o equipos.
La selección de los aisladores depende de la magnitud de la reducción de la vibración necesaria, las fuerzas estáticas y características de las fuerzas alteradoras; igualmente hay que tener en cuenta requisitos ambientales, limitaciones de peso y espacio.
Los aisladores pueden consistir en muelles metálicos, partes moldeadas en elastómeros (caucho, neopreno), planchas o parches en materiales elásticos.
Control de la vibración en el receptor. Si el receptor es un elemento especifico del equipo se puede modificar utilizando una construcción más resistente a la fatiga, cambiando materiales, aumentando el amortiguamiento de la estructura, modificando el anclaje.
Determinación de aceleración en mano brazo por periodos de tiempo
Donde:
awi: Aceleración vibratoria equivalente ponderada con duración ti.
ti : Tiempo de exposición a una determinado awi (valor medido)
T : Tiempo total de exposición
Cálculo y Evaluación a partir de los Valores de Aceleración Vibratoria en Bandas de Tercio de
Octava.
En aquellos casos en los que se ha registrado la Aeq utilizando un equipo que registre los niveles de aceleración en bandas de tercio de octava, se deberá calcular la Aeq representativa de cada operación, tanto para la exposición de cuerpo entero como también de mano – brazo, como sigue:
Dependiendo del tipo de exposición (cuerpo entero, ó mano – brazo) se ponderará cada uno de los valores obtenidos, en bandas de frecuencia, utilizando los valores detallados a continuación
n : Cantidad de Bandas de frecuencia .
i w : factor de ponderación i-esimo para la banda de frecuencia correspondiente.
i a : aceleración rms i-esimo para la banda de frecuencia correspondiente.
EPP (IMAGENES)
Toda la información aquí nombrada y recopilada fue tomada del libro y cartilla de RIESGOS FÍSICOS del docente Saul salas, se re conoce su Autoria.
En ningún momento se busca copiar o suplantar información de ningún autor.
Este produce en sus terminales de salida un voltaje (o carga) que es proporcional a la aceleración a la cual está sometido. El acelerómetro se adapta o acopla al equipo o aparato que se va a utilizar y se comienza a analizar para cada una de las frecuencias, obteniéndose los resultados en velocidad, aceleración o desplazamiento, de acuerdo a los parámetros de comparación o valores recomendados que vaya a utilizar. Otros instrumentos, basados en diferentes principios y accionamientos, pueden también resultar adecuados para determinadas mediciones, como por ejemplo para amplitudes elevadas y bajas frecuencias, o aun los hay para frecuencias de bajas a altas con amplitudes y aceleraciones pequeñas.
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