Strategii pentru evaluarea riscului de vibrații


 


Metodele de măsurare din standardele ISO 5349-1 și ISO 5349-2 prezintă o incertitudine considerabilă, între ±20% și 40%. Reducerea acestei incertitudini este posibilă prin utilizarea contoarelor zilnice de expunere la vibrații (DVEM), similare cu dozimetrele de zgomot, care sunt suficient de compacte pentru a nu interfera cu activitatea zilnică.

Progresele în tehnologia accelerometrelor MEMS au facilitat miniaturizarea acestor dispozitive, asigurând rezistență la șocuri, consum redus de energie, și o gamă largă de frecvențe. Implementarea tehnologiei MEMS contribuie la reducerea semnificativă a costurilor și dimensiunilor sistemului.

ISO 5349-2 recomandă utilizarea măsurătorilor forței de contact pentru a detecta momentele când mâinile lucrătorului contactează sau părăsesc suprafața vibrantă. Noii senzori MEMS ultra-compacti permit integrarea senzorului de forță direct lângă accelerometru, facilitând monitorizarea automată a duratei de contact și evaluarea precisă a timpului total de expunere zilnic.




 
degete albe cauzate de boala vibratiilor havsBoala degetelor albe:
 
Contactul repetat cu vibrațiile mecanice poate declanșa o boală profesională cunoscută sub numele de „sindrom de vibrație”, cu cea mai comună manifestare fiind boala degetelor albe. Aceasta condiție, caracterizată printr-o circulație sanguină redusă în degete, se manifestă prin decolorarea vârfurilor degetelor.

Tratamentul acestei boli este în prezent limitat la gestionarea simptomelor, fără o cură definitivă disponibilă. De aceea, prevenirea este esențială. Angajatorii sunt responsabili pentru protecția lucrătorilor, însă adesea se confruntă cu dificultăți în implementarea măsurilor eficiente de prevenire, din cauza constrângerilor de resurse umane și bugetare.

Mănușile anti-vibrații, deși folosite, nu oferă o soluție fiabilă, deoarece eficiența lor nu poate fi cuantificată în mod direct pe teren. Astfel, este esențială identificarea unor metode de prevenire mai eficiente.






Contoarele de vibrații umane și standardizarea lor conform ISO 8041:

Măsurătorile actuale privind expunerea la vibrații se efectuează cu ajutorul contoarelor de vibrații, deseori referite ca „contoare de doză de vibrații”, echipate cu senzori de accelerație. Standardul ISO 8041 este esențial în procesul de selecție a contoarelor adecvate pentru măsurarea vibrațiilor umane, stabilind parametrii necesari, inclusiv:
 
  • Afișarea valorilor medii ponderate și limitate pe bandă de accelerație pentru durata măsurătorii
  • Afișarea timpului de măsurare
  • Opțiuni pentru introducerea sensibilității senzorului și măsurarea valorilor de vârf
  • Utilizarea unuia dintre filtrele de ponderare a frecvenței specificate
  • Precizia măsurătorilor cu o eroare de liniaritate sub 6% și monitorizarea suprasarcinilor
 
Majoritatea acestor contoare utilizează accelerometre piezoelectrice, care convertesc stresul mecanic aplicat pe un material piezoelectric într-o sarcină electrică proporțională cu accelerația. Totuși, acești senzori sunt fragili, costisitori și susceptibili la erori datorită deplasării DC în condiții de accelerare mare la frecvențe înalte, cum ar fi pe uneltele de percuție fără amortizare.

Această distorsiune de deplasare DC poate invalida măsurătorile, necesitând ignorarea acestora conform ISO 5349-2. Dezavantajele senzorilor piezoelectrice au complicat dezvoltarea metodelor de măsurare fiabile și accesibile, determinând uneori substituirea contoarelor de vibrații cu alte instrumente, cum ar fi ceasurile de timp pentru măsurători mai simple și mai puțin costisitoare. Aceste limitări evidențiază nevoia continuă de inovație și îmbunătățire în tehnologia de măsurare a vibrațiilor.




Microsisteme electro-mecanice:

Recent, accelerometrele MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) au devenit o alternativă populară la senzorii piezoelectrici, extinzându-se în industrii diverse precum automotive, IT și audiovizual. Aceste dispozitive funcționează pe baza unei mase mobile între plăci rezistente, care modifică capacitatea electrică când sunt expuse la vibrații.

Avantajele oferite de MEMS includ costuri reduse, consum minim de energie, dimensiuni compacte, și rezistență înaltă la șocuri, plus compatibilitate electromagnetică fără a fi afectate de schimbări DC. Aceste caracteristici le-au permis să suplante accelerometrele piezoelectrice, oferind măsurători mai accesibile și fiabile pentru vibrațiile mână-braț.

Utilizarea MEMS în mediul de lucru zi de zi este facilă datorită dimensiunii lor reduse, care permite integrarea în echipamentul de protecție, cum ar fi mănușile anti-vibrații, fără a distrage atenția lucrătorului.

Inovațiile în design permit inclusiv montarea unui senzor de forță lângă accelerometru pentru evaluarea simultană a forței de contact și a accelerației pe trei axe, ceea ce contribuie la dezvoltarea unor metode îmbunătățite de evaluare a expunerii la vibrații și stabilirea de noi standarde în acest domeniu.



Urmăriți videoclipul de mai jos:

Tehnica de măsurare a vibrațiilor mână-braț conform ISO 5349:

Pentru evaluarea corectă a vibrațiilor mână-braț, se folosește parametrul ahv, suma vectorială a vibrațiilor pe trei axe, esențială în calculul expunerii zilnice A(8). Identificarea tuturor surselor de vibrații implică recunoașterea diferitelor moduri de operare ale uneltelor (de exemplu, găurire cu sau fără ciocan) și adaptarea la condițiile variate de utilizare. Aceste detalii sunt cruciale pentru a organiza măsurătorile astfel încât să reflecte corect sarcinile comune ale operatorului expus la vibrații.

Stabilirea surselor de vibrații este urmată de selecția adecvată a poziției accelerometrului. Conform
ISO 5349, vibrațiile mână-braț se măsoară cel mai bine în punctul de contact sau în locul unde mâna întâlnește unealta, preferabil la centrul mânerului pentru reprezentativitate maximă. Se recomandă utilizarea senzorilor ușori pentru a minimiza erorile de măsurare și montarea directă pe mână folosind adaptoare speciale, măsurând vibrațiile în toate cele trei direcții.

Timpul de măsurare ar trebui să cuprindă perioadele tipice în care operatorul utilizează unealta, începând cu momentul în care este atins dispozitivul vibrator și terminând când se pierde contactul sau când vibrația încetează, conform standardului ISO 5349-2:2001.



ISO 5349-2 și metodele îmbunătățite de evaluare a riscului de vibrații:

ISO 5349-1 descrie evaluarea expunerii la vibrații prin măsurarea amplitudinii acestora la punctele de contact, cum ar fi mânerele, și prin înregistrarea timpilor de expunere. Totuși, nu sunt evaluate factori suplimentari precum forța de prindere și de operare, poziția mâinii și a brațului, direcția vibrațiilor sau condițiile de mediu.

ISO 5349-2 extinde aplicabilitatea standardului anterior, dar nu oferă îndrumări specifice pentru evaluarea acestor aspecte suplimentare. Cu toate acestea, recunoaște importanța integrării tuturor datelor relevante în dezvoltarea unor metode îmbunătățite de evaluare a riscului de vibrații, conform ISO 5349-2:2001.




Contor personal pentru nivelul de expunere la vibrații SV 103:

Studiul a utilizat
SV 103, contorul de expunere la vibrații produs de SVANTEK, care respectă standardul ISO 8041:2005. Acest dispozitiv este special conceput pentru a efectua măsurători conform cu ISO 5349-1 și ISO 5349-2, utilizând adaptoare speciale fixate pe mâna operatorului. Adaptorul de mână include un accelerometru MEMS de ultimă generație și un senzor de forță de contact, oferind astfel date precise și relevante pentru evaluarea expunerii la vibrații.
 
sv 103 dozimetru vibratie brat de mana
Contor de expunere la vibrații SV 103 mână-braț

 
În interacțiunea dintre mâna operatorului și suprafața vibratoare, forțele de contact, precum forța de împingere sau tragere și forța de prindere, joacă un rol crucial. Evaluarea simultană a acestor forțe de contact și a intensității vibrațiilor este esențială și a fost recunoscută la nivel global, fiind inclusă în standardul ISO 15230. Această abordare integrată permite o analiză mai precisă și completă a riscurilor asociate expunerii la vibrații.
 
măsurarea forțelor de contact dată de ISO 15230
Figura 1: Exemple de măsurare a forțelor de contact date de ISO 15230
 

Valorile accelerației și ale forței de contact sunt afișate clar pe un ecran OLED, care oferă vizibilitate și contrast excelente. Pe durata măsurătorilor, instrumentul SV 103 este alimentat de baterii reîncărcabile. Acesta este fixat pe brațul operatorului, iar accelerometrul este montat direct pe mână. Cablul dispozitivului este securizat cu o bandă de montare la încheietura mâinii, proiectată să nu interfereze cu activitățile de lucru ale utilizatorului.


Acest studiu de caz este preluat de pe site-ul svantek.com și abordează tehnica de măsurare a vibrațiilor mână-braț conform standardului ISO 5349.  Vă invităm să urmăriți întregul studiu pentru a înțelege mai bine procedurile și recomandările în acest domeniu.



Detalii despre sarcina de măsurare:

Sarcina implicată în studiu a constat în găurirea a patru găuri într-un bloc de beton armat, realizată de trei operatori diferiți. Fiecare dintre aceștia a executat primele două găuri fără a purta mănuși, urmate de alte două găuri efectuate purtând mănuși anti-vibrații certificate conform ISO 10819:1996. Procesul de găurire a fost efectuat folosind funcția de ciocan a unui burghiu DeWALT D25103, care prezintă o amplitudine de vibrație de 9,2 ms^-2, declarată de producător și conformă cu standardul IEC 60745.

 
măsurarea vibrațiilor brațului mâinii
Montare tipică a contorului de expunere la vibrații SV 103 pe brațul unui operator
 


Rezultatele măsurătorilor obținute cu SV 103:

Contorul de expunere la vibrații SV 103 a capturat istoricul de timp pentru vectorul ahv, exprimat în ms^-2, și forța de contact, exprimată în Newtoni, cu un interval de înregistrare de 200 ms pentru fiecare dintre cele trei sarcini (vizibile în Figurile 2, 3, 4). Datele colectate au fost ulterior analizate folosind software-ul SVANTEK Supervisor.
Prin utilizarea uneltelor software, a fost posibilă utilizarea istoricului forței de contact pentru a determina timpul de expunere al operatorilor la vibrațiile mecanice generate de burghiu. Pe baza valorilor forței de contact înregistrate, au fost obținute următoarele concluzii:


 
Rezultatele măsurătorilor pentru 3 sarcini
Rezultatele măsurătorilor pentru 3 sarcini


Istoricul temporal al vectorului ahv și al forței de contact (operator 1)
Istoricul temporal al vectorului ahv și al forței de contact (operator 1)


storicul temporal al vectorului ahv și al forței (operator 2)
Istoricul temporal al vectorului ahv și al forței (operator 2)


Istoricul temporal al vectorului AEQ și al forței (operator 3)
Istoricul temporal al vectorului AEQ și al forței (operator 3)


 
Verificarea timpului de expunere cu analiza de 1/3 octave:
 
Pentru a completa evaluarea, s-a realizat și o analiză a spectrogramei de 1/3 de octave. Aceasta a fost folosită pentru a verifica repetabilitatea conținutului de frecvență pentru timpii de expunere selectați pentru fiecare operator, așa cum este ilustrat în Figurile 5, 6, și 7. Această analiză detaliată a ajutat la înțelegerea mai profundă a expunerii fiecărui operator la vibrațiile generate în timpul sarcinilor de lucru.


Spectrograma de 1/3 de octave (operator 1)
Spectrograma de 1/3 de octave (operator 1)


Spectograma de 1/3 de octave (operator 2)

Spectograma de 1/3 de octave (operator 2)


Spectrograma de 1/3 de octave (operator 3)

Spectrograma de 1/3 de octave (operator 3)


 
Rezultate și concluzii:

Analiza datelor despre forța de contact a dezvăluit că Operatorul 2 a aplicat cea mai mare forță în timpul sarcinii, în timp ce Operatorul 3 a utilizat cea mai mică forță (vezi Tabelul 1). Este important de menționat că postura fiecărui operator a fost diferită, în special pentru Operatorul 2, care s-a sprijinit mai mult pe unealtă. Aceasta coincide cu observațiile din Raportul Tehnic CEN/TR 16391:2012, care indică faptul că „posturile incomode și încordate pot duce la aplicarea unei forțe de cuplare mai mari decât cea necesară între mână și mâner”.

Valorile zilnice de expunere A(8) pentru fiecare operator au fost calculate pe baza timpilor de expunere determinați de pragurile forței de contact. Conform ISO 5349-2, perioadele mai scurte de 8 secunde, în care valorile forței depășeau pragul, au fost excluse din calcul. În cazul operatorilor 1 și 2, un prag de 20 N a fost adecvat pentru a determina timpul de expunere. Totuși, pentru Operatorul 3, pragul de 20 N a fost prea mare, excluzând perioade semnificative de expunere; astfel, un prag de 10 N a fost mai potrivit.

Studiul a evidențiat că pragul de forță de contact trebuie să fie semnificativ mai mic decât valoarea medie de forță pentru a reflecta corect timpul de expunere. Valorile A(8) demonstrează relația între forța de contact și nivelurile de vibrație, subliniind importanța includerii forței de contact în evaluarea expunerii zilnice.

Analiza spectrogramei de 1/3 octave a confirmat adecvarea selecției timpilor de expunere și a ajutat la evaluarea eficacității mănușilor anti-vibrații. Spectrograma a arătat patru activități pentru toți operatorii, dar frecvențele mai mari înregistrau valori mai scăzute în ultimele două sesiuni pentru Operatorii 1 și 3, datorită folosirii mănușilor. În contrast, spectrograma pentru Operatorul 2 a prezentat un conținut consistent de frecvență, indiferent de utilizarea mănușilor, sugerând că o forță de contact mai mare poate compromite eficacitatea mănușilor anti-vibrații.


 
 









 

Compara produse

Trebuie sa mai adaugi cel putin un produs pentru a compara produse.

A fost adaugat la favorite!

A fost sters din favorite!