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Vibrações

 

Em alguns sectores da actividade humana o corpo humano está permanentemente exposto a vibrações mecânicas com maior ou menor perturbação do bem estar, que podem provocar lesões irreversíveis e incapacidades nas pessoas expostas, configurando-se como doença profissional já reconhecida em Portugal, constante do Índice Nacional Codificado de Doenças Profissionais.

Tal como o ruído, as vibrações podem ser indesejáveis e perigosas, e estão presentes nos locais de trabalho, nos transportes e até em casa.

Quando não eficazmente controlada, a vibração é um fenómeno difícil de evitar. A produção de vibração está normalmente associada a desequilíbrios, tolerâncias, folgas das diferentes partes constituintes de cada máquina, ou ao efeito de forças desequilibradas em peças com movimentos alternativos ou rotativos, e podendo ainda resultar do contacto da máquina vibrante com a estrutura.

Se as vibrações assim produzidas, mesmo as de pequena amplitude, podem excitar as frequências de ressonância de outras partes de equipamentos ou de materiais, dando deste modo origem a importantes fontes produtoras de vibrações de maior amplitude e igualmente ruído.

Pelos efeitos nefastos das vibrações sobre o homem, equipamentos e estruturas das construções, há todo o interesse em desenvolver técnicas e equipamentos que possam medi-las segundo determinados parâmetros a fim de avaliar riscos e proceder ao seu controlo.

Descrição das vibrações - Conceitos básicos e magnitudes 

Quando um corpo exibe um movimento oscilatório em torno de uma posição de referência diz-se que está a vibrar.

O movimento oscilatório assim produzido determina a passagem periódica de pontos do corpo oscilante pela sua posição de equilíbrio.

Uma vibração caracteriza-se por:

A energia produzida na ocasião é igual à força produzida por 2 grandezas: a amplitude e a frequência. 

Ao inverso da frequência dá-se o nome de período de vibração T, e mede-se em segundos (s), (f=1/T).

De uma forma geral, a análise em frequência das vibrações geradas por determinada máquina produz um espectro com frequências de maior amplitude denominadas componentes predominantes. Estas, estão normalmente, directamente relacionadas com os movimentos fundamentais das partes que compõem a máquina em análise, pelo que de imediato é possível concluir qual ou quais os constituintes são os responsáveis pelas vibrações encontradas.

De um modo geral, as vibrações classificam-se em:

 

Propagando-se transversal e longitudinalmente ou em diversas direcções ao mesmo tempo, as vibrações podem transmitir-se ao corpo todo ou a qualquer das suas partes, de modo particular às pernas, braços, bacia, cabeça, pés, mãos, etc...., provindo das mais variadas fontes.

 

Quantificação das vibrações

Tal como no ruído, as grandezas utilizadas são o valor RMS (aeq - aceleração equivalente) e o PICOMAX.

O valor RMS é o mais utilizado para caracterizar a severidade das vibrações pois reflecte o respectivo conteúdo energético.

PICOMAX - é a amplitude máxima da aceleração medida no período considerado. É um excelente indicador da magnitude de vibrações de curta duração.

Factor de crista - é definido como a razão entre o valor pico e o valor RMS de determinado sinal.

Resultados das medições

Os resultados das medições podem ser apresentados em duas escalas distintas - em escala linear, representando a aceleração por m/s2 ou em escala logarítmica em que a unidade é o decíbel.

Instrumentos para a medição e análise de vibrações

A utilização de acelerómetros como transdutores de vibrações, permitindo a conversão do movimento vibratório em sinal eléctrico, e a respectiva medição e análise com analisadores de sinal convenientemente escolhidos, tornam a análise de vibrações e a eventual posterior redução numa tarefa fácil, precisa e eficaz. A precisão das medições depende essencialmente da qualidade do equipamento de medida utilizado e do transdutor seleccionado.

O transdutor de vibração que melhores características exibe para a medição de vibrações no corpo humano, é o acelerómetro piezoeléctrico. Além da grande estabilidade, apresenta uma resposta linear em toda a gama de frequências de interesse.

Forma de transmissão e exposição

- Corpo inteiro: transmitidas simultaneamente à superfície de todo o corpo ou a uma grande parte deste; transmitidas ao corpo pela superfície de sustentação: os pés na posição ortostática; nádegas se sentado e qualquer área de suporte que apoia um indivíduo.

- Mão-Braço: recebidas por uma parte do corpo.

Efeito da acção directa das vibrações sobre o organismo

O ser humano apercebe-se das vibrações numa gama de frequências que vai dos 0,1 aos 1000 Hz. Os efeitos são graduais em função da sua intensidade, isto é, as vibrações de fraca intensidade afectam o bem-estar e o conforto das pessoas expostas e á medida que o seu nível aumenta, provocam diminuição nas capacidades humanas, prejudicando a execução de tarefas e, em consequência a segurança; as vibrações de forte intensidade, a mais curto ou longo prazo, podem originar lesões fisiológicas e patologias graves.

Originam efeitos biomecânicos e fisiopatológicos distintos, conforme a banda de frequência da estimulação vibratória.

Vibrações no corpo humano

VIBRAÇÕES NO CORPO INTEIRO

VIBRAÇÕES NA MÃO-BRAÇO
Danos Físicos Irreversíveis:

Lombago isquémico

Sistema Circulatório

Sistema Urológico

 Síndrome dos dedos brancos:

Falta de sensibilidade e controlo

Tremura dos dedos

Perda de tacto

Destruição das artérias e nervos das mãos
Disturbios no SNC:

Fadiga

Insónia

Dor de Cabeça

Tremuras

 Danos nos tendões e músculos entre o pulso e o cotovelo

 

Frequência de vibração Origem da Vibração: Máquinas, ferramentas ou veículos tipo Efeito sobre o organismo
Vibrações de muito baixa frequência (< 1 Hz) Transportes: aviões, comboios, barcos, automóveis. - Estimulam o labirinto do ouvido esquerdo.

- Perturbam o Sistema Nervoso Central (SNC). "mal dos transportes".

- Podem produzir náuseas e vómitos.
Vibrações de baixa frequência (1 a 20 Hz)

- Veículos de transporte de mercadorias e passageiros.

- Veículos industriais.

- Tractores e máquinas agrícolas.

- Maquinaria e veículos de obras públicas.

 

 - Patologias diversas ao nível da coluna vertebral, lombargias lombociáticas, hérnias.

- Agravam lesões raquidianas menores e incidem sobre perturbações devidas a más posturas.

- Sintomas neurológicos: variação de ritmo cerebral, dificuldade de equilíbrio, inibição de reflexos.

- Perturbações na visão: diminuição da acuidade visual.
Vibrações de alta frequência (20 a 1000 Hz) Ferramentas manuais rotativas alternativas ou percutoras, tais como polidoras, lixadoras, motoserras, martelos pneumáticos, etc. - Perturbações osteoarticulares observáveis radiologicamente tais como: artroses, lesões de pulso.

- Perturbações tendinosas

- Afecções angioneurológicas da mão que acompanham perturbações na sensibilidade. A sua expressão vascular manifesta-se por crises do tipo de "dedos mortos" chamada síndroma de Raynaud.

- Aumento da incidência de afecções do aparelho digestivo (hemorroides, dores abdominais, obstipação)

Fig. 11.9 - Efeito da acção directa das vibrações sobre o organismo, segundo a frequência.

A nocividade dos efeitos apresentados na Figura 11.9 dependerá do tipo de exposição (partes ou totalidade do corpo), da sua duração e frequência, bem como da intensidade das acelerações.

A exposição excessiva a vibrações pode determinar acidentes a curto prazo ou danos físicos irreversíveis a longo prazo.

A exposição prolongada a vibrações de modo especial quando combinada com outros factores nocivos (ruído, frio, ...) pode inclusivamente dar lugar à doença das vibrações.

Cada uma das partes do corpo quando submetida ao efeito das vibrações não se comporta da mesma forma. Tudo se passa como se a cabeça, o tórax e a bacia tivessem a sua própria massa autónoma. Os efeitos são mais fortes quando a frequência das vibrações se situa em valores próximos da frequência de ressonância.

As vibrações de frequências entre 20-30 Hz geralmente são atenuadas pelos tecidos moles. As articulações podem constituir filtros.

Avaliação da exposição humana às vibrações

NP 1673 (1980) (ISO 3631) (1974) CORPO INTEIRO - que define directrizes para a prevenção ou efeitos nocivos das vibrações globais no corpo humano, recomendando limites para a exposição profissional diária, destinada a salvaguardar a saúde e a segurança dos trabalhadores expostos; apresenta:

 

ISO 5349 (1986) Sistema Mão-Braço:

 

É essencial que vibrações sentidas pelo corpo humano sejam correctamente medidas por forma a que a análise dos valores obtidos permita concluir sobre:

Só assim se poderá avançar com um programa de controlo de vibrações que seja eficaz naquelas situações.

 

Prevenção

Quanto à prevenção para além da necessária vigilância médica, há que proceder em cada caso ou situação a medições e à consequente implementação de medidas adequadas que previnam ou minorem o mais possível os riscos das vibrações.

Medidas gerais de prevenção

TIPOS DE ACÇÃO MEDIDAS A ADOPTAR
Actuando sobre as forças activadoras. Vigilância do estado da máquina.
Dessintonizando as vibrações Modificação da frequência de ressonância, alterando a massa ou a rigidez do elemento afectado.
Atenuando a sua transmissão ao homem. - Interposição de materiais isolantes.

- Interposição de materiais absorventes

 

Medidas Técnicas de Prevenção

ORIGEM MEDIDAS A ADOPTAR
Ferramentas vibratórias portáteis. - Concepção ergonómica da ferramenta de modo a que o seu peso, forma e dimensões se adaptem especificamente ao trabalho.

- Emprego de dispositivos técnicos antivibratórios que reduzam a intensidade das vibrações criadas ou transmitidas ao homem.
Maquinaria agrícola ou de obras públicas.

- Redução das vibrações próprias do veículo, estabelecendo suspensões adequadas.

- Isolamento do condutor: por suspensão do assento ou por suspensão da cabine relativamente ao veículo.

 

Protecção

A protecção contra as vibrações exige um bom diagnóstico quanto à origem e tipo da energia vibratória.

 

Bibliografia